Este documento describe las etapas del proceso de desarrollo de circuitos electrónicos, incluyendo el diseño conceptual, el diseño a nivel de circuito, y la integración. También compara los procesos de diseño tradicional y predictivo, destacando que el enfoque predictivo utiliza simulación y medición para verificar el diseño antes de la construcción física, lo que mejora la probabilidad de éxito. Finalmente, se proporcionan consideraciones para el proyecto final de diseño de circuitos, requiriendo el uso de tecnología S

1. Ing. Fabián Acquaticci
Facultad de Ingeniería
Universidad de Buenos Aires
Departamento de Electrónica
2016
Introducción al Diseño de
Circuitos Electrónicos

2. Etapas del Proceso de Desarrollo
R – D – Q – P – M – AIT – PC – C - S
R: Requerimientos
D: Diseño
Q: Calificación o validación del diseño (mixto por análisis,
simulación y ensayo de prototipos)
P: Procuramiento (Compras y contrataciones)
M: Manufactura (decisión de hacer o comprar componentes,
módulos, sub-sistemas, etc.)
AIT: Integración, Ensamblado, y Pruebas Funcionales y
Ambientales
PC: Pre-Commissioning (Pruebas finales)
C: Commissioning (Puesta en Marcha)
S: Start –Up (Arranque. Aceptación final)

3. Rendimiento
Costo
Tiempo
Consideraciones críticas de diseño

4. Proceso general de diseño
Diseño conceptual
Diseño circuital
Integración

5. Diseño Conceptual
● Comprensión del problema a resolver
● Análisis de los requerimientos del
usuario
● Definición de los requerimientos
técnicos
● Definición de las especificaciones
funcionales y de diseño
● Relevamiento de soluciones
existentes
● Propuestas de alternativas de diseño
● Elección ponderada de una solución

6. Diseño Top-Down
Diseño Conceptual

7. Diagramas en Bloques
ECUALIZADOR
Buffer +
amplificador x10
Buffer + protección
de entrada
Primer mezclador
Control de tonos
(Treble)
Control de tonos
(Bass)
Detector de
sobrecarga
Red de resistencias
Filtro sintonizado 1 Filtro sintonizado 2
Filtro sintonizado
11
...
Amplificador
sumador
Segundo
mezclador
Amplificador
inversor
Fuente de
alimentación
Circuito de
silenciamiento
(muting)
Entrada
balanceada
Entrada no
balanceada
Salida no invertida
Salida invertida

8. h
w
Id
Vds
Diseño a nivel de circuito
● Explorar posibles topologías circuitales
● Calcular los componentes de los circuitos
individuales
● Investigar y seleccionar los componentes
● Calificación del diseño mediante análisis,
simulaciones y ensayo de prototipos
● Decisión de construir o comprar a nivel de
componentes, módulos, susbsistemas, etc.
● Determinar si las especificaciones del circuito
son alcanzables
● Verificar el desempeño del sistema

9. Integración
● Visión de conjunto (interacciones)
● Combinar circuitos individuales
● Consideraciones mécanicas, térmicas y eléctricas
● Definición de módulos
● Diseño de PCB`s (es un componente más del sistema)
● Validación
● Problemas:
● Rediseño del sistema o del circuito
● Modificar las especificaciones del sistema
● Redefinir el proyecto

10. Integración
● Condicionantes de diseño eléctrico:
● Requerimientos funcionales
● Seguridad eléctrica
● Compatibilidad electromagnética
● Elementos y caminos críticos, análisis de fallos (FMECA)
● Condicionantes de diseño mecánico
● Dimensiones y forma de la estructura o gabinete
● Materiales
● Determinar el sistema de fijación
● Dimensión y posición de los puntos de fijación
● Considerar requerimientos de vibración, rigidez y flexibilidad
● Condicionantes de diseño térmico
● Determinar/calcular la disipación de los componentes
● Conocer el rango de temperatura del soporte o estructura
● Análisis térmicos
● En función de los resultados:
● Reposicionar los componentes
● Diseño de mecanismos de disipación

11. Integración
● Condicionantes para el diseño del PCB:
● Encapsulados
● Tipo (digital, analógico, mixto)
● Disipación
● Generación de ruido o susceptibilidad
● Normativas IPC

12. Proceso de Diseño Tradicional
Producción
Rediseño
Prueba
Integración
Diseño
No funciona?
Construcción
NO

13. Oscila!
espúreos!
Como no lo vi
antes!
Integración & Prueba
● Ensamblado
● Ensayos funcionales y ambientales
● Puesta en marcha, Pruebas, validación final y aceptación
● Problemas!:
● A nivel de circuitos
● A nivel de sistema
● Necesidad de Optimizar el diseño (confiabilidad, manufacturabilidad,
mantenibilidad, costos, etc.)
● Proceso ineficiente, cambios costosos, poca flexibilidad
El rendimiento del sistema puede diferir
significativamente de los resultados
esperados
circuitos sistema

14. Proceso de Diseño Tradicional
● Se pasa directamene del papel a un prototipo físico para verificar el diseño
● Se diseña mayormente por prueba y error
● Dificultad de verificar el cumplimiento de los requerimientos a nivel del
sistema
● Dificultad para predecir interacciones
● Dificultad para comprender por qué el diseño no funciona
● Dificultad para optimizar el diseño
● Elevado costo y tiempo desperdiciado

15. Proceso de Diseño Predictivo
Diseño
Integración
Construcción
Simulación
(circuito y sistema)
Modificación del
diseño
OK
OK

16. Proceso de Diseño Predictivo
● Experimentar posibles soluciones circuitales
● Explorar diferentes topologías
● Realizar múltiples análisis rápidamente

17. Proceso de Diseño Predictivo
• Combinar técnicas de
simulación y medición durante
el proceso de diseño
!Freq.[Hz] MagS11[dB] PhaseS11[DEG] MagS21[dB] PhaseS21[DEG] MagS12[dB] PhaseS12[DEG]
300000 -5.986E-07 -1.151E-02 -7.394E+01 8.997E+01 -7.394E+01 8.997E+01 -5.986E-07 -1.151E-02
315229 -6.384E-07 -1.210E-02 -7.351E+01 8.997E+01 -7.351E+01 8.997E+01 -6.384E-07 -1.210E-02
331231 -6.812E-07 -1.271E-02 -7.308E+01 8.997E+01 -7.308E+01 8.997E+01 -6.812E-07 -1.271E-02
348046 -7.273E-07 -1.336E-02 -7.265E+01 8.997E+01 -7.265E+01 8.997E+01 -7.273E-07 -1.336E-02
365714 -7.769E-07 -1.403E-02 -7.222E+01 8.997E+01 -7.222E+01 8.997E+01 -7.769E-07 -1.403E-02
384279 -8.303E-07 -1.475E-02 -7.179E+01 8.997E+01 -7.179E+01 8.997E+01 -8.303E-07 -1.475E-02
403787 -8.879E-07 -1.550E-02 -7.136E+01 8.997E+01 -7.136E+01 8.997E+01 -8.879E-07 -1.550E-02
424285 -9.501E-07 -1.628E-02 -7.093E+01 8.997E+01 -7.093E+01 8.997E+01 -9.501E-07 -1.628E-02
445823 -1.017E-06 -1.711E-02 -7.050E+01 8.997E+01 -7.050E+01 8.997E+01 -1.017E-06 -1.711E-02
468455 -1.090E-06 -1.798E-02 -7.007E+01 8.997E+01 -7.007E+01 8.997E+01 -1.090E-06 -1.798E-02
492235 -1.168E-06 -1.889E-02 -6.964E+01 8.997E+01 -6.964E+01 8.997E+01 -1.168E-06 -1.889E-02
517223 -1.252E-06 -1.985E-02 -6.921E+01 8.997E+01 -6.921E+01 8.997E+01 -1.252E-06 -1.985E-02
543479 -1.344E-06 -2.086E-02 -6.878E+01 8.997E+01 -6.878E+01 8.997E+01 -1.344E-06 -2.086E-02
Ibe=(IBbif(exp(Vbe/NbfVT)-1.0))+Ise(exp(Vbe/(NexVt))-1.0)

18. 2
Simulado
medido
s21 log mag 10dB/div 0dB ref
Proceso de Diseño Predictivo
● Medir a nivel de sistema
(interacciones)
● Modificar el diseño para reflejar
las mediciones (si es necesario)

19. Primero verificar que no haya errores de
implementación o de medición.
Verificar todos los componentes, dimensiones de
líneas de transmisión, conexiones, etc.
El prototipo no funciona!
Modificar el diseño para que coincida con el
comportamiento del prototipo a fin de crear un punto
de partida para rediseñar.
Cuanto mayor sea la coincidencia entre el prototipo y
el modelo, mayor será la probabilidad de éxito de su
próximo prototipo.
La probabilidad de éxito depende de la cantidad y el
alcance de los cambios realizados y la experiencia del
diseñador.

20. Resumen
Rediseño
Simulac. &
Medición
Funciona?
Fabricable?
Constuir
Probar
Producción
Funciona?
Integración
Diseño
NO
NO
NO
Software
Hardware

21. TP y Proyecto Final
• www.tpdce.wordpress.com
• PARA CONSIDERAR EL PROTOTIPO DEL PROYECTO FINAL APROBADO
• 1. Deberá estar implementada en tecnología SMD.
• 2. Deberá ser completamente caracterizable.
• 3. Deberá cumplir las especificaciones propuestas.
• 4. Deberá estar encuadrado en el proyecto propuesto originalmente.
• 5. Haber considerado la calidad técnica y las condiciones ambientales que
enfrentará (Ej. MIL-STD-810, IRAM2392, IRAM4025, etc.)