El terreno debe ser ideal. Debe ser un agujero negro de corriente parásita cuyo voltaje es siempre cero. Desafortunadamente, estas corrientes parásitas pasan a través de materiales no superconductores y generan un pequeño voltaje. Es posible que no note pequeños cambios en el potencial de tierra, pero es posible que no note ruido adicional o inestabilidad en su sistema, o cualquier otro atributo indeseable. Consideraremos el suelo. Todos los circuitos son únicos y tienen diferentes caminos a tierra para diferentes dispositivos en el tablero y en el sistema. Entonces, comenzamos con un enfoque intuitivo para tener una idea de la corriente de ruta, elegir un movimiento y cómo afecta la suposición ideal de cero voltios a tierra.
Primero, recuerde que un circuito solo está completo si tiene un camino perfecto para que fluya la corriente (por lo que se puede colocar un interruptor en cualquier lugar a lo largo de ese camino para interrumpir el flujo y la función). Una fuente de energía crea una diferencia de potencial y empuja una corriente si existe un camino. Suponiendo un sistema de suministro único, es natural asegurarse de que la conexión de suministro positivo sea lo más corta y limpia posible. Agregue capacitores de derivación, posiblemente valores múltiples y tipos de capacitores de derivación, para filtrar el voltaje de suministro que ingresa a todos los chips críticos. Nuestros circuitos integrados tienen un pin de conexión a tierra, por lo que nos limitamos a conectarlo a un cable o plano de conexión a tierra. Para muchos de nosotros, esta es la última vez que pensamos en el suelo, a menos que sea un problema.
Una forma común de rastrear problemas es usar un multímetro digital para sondear los nodos críticos en el circuito. Si el problema persiste, intente examinar el suelo en diferentes lugares. Lo que encuentres puede sorprenderte. El suelo del sistema es muy similar al suelo que se encuentra en la naturaleza. Hay pozos de madrigueras de animales y vienen en una variedad de materiales que incluyen arena, arcilla, tierra y rocas. La consistencia y la estructura de los materiales afectan la forma en que el agua, los animales, las raíces de los árboles, etc. se mueven por el suelo. Todos estos viajeros eligieron el camino de menor resistencia. Evitan o evitan naturalmente los obstáculos.
En un circuito hay muchos factores que pueden afectar el flujo del plano de tierra. Por ejemplo, la pureza del metal que compone el plano y la consistencia aplicada a la placa de circuito impreso. Hay caminos que conectan o pasan a través del plano de tierra. Hay corriente que fluye desde otros circuitos integrados a través de tierra hasta la fuente de alimentación.
¿Alguna vez se ha preguntado por qué los condensadores de derivación se colocan lo más cerca posible del circuito integrado? Proporcionan una ruta de alta frecuencia para cortocircuitar cualquier alta frecuencia que pueda estar presente o acumulada en la línea de alimentación. (El cable de cobre es una antena dipolo delgada; las frecuencias que capta dependen en gran medida de la longitud de las pistas y los cables). Anteriormente mencioné cómo sondear un nodo con un DMM. Al referirse a la ubicación del condensador de derivación, sería útil un osciloscopio. No solo podemos encontrar frecuencias que circulan en nuestro sistema, sino que también podemos encontrar señales de estaciones de radio locales o una de las muchas transmisiones inalámbricas que nos rodean en nuestra vida diaria. Son señales que se acoplan a través de trazas más largas y que causan muchos problemas en el funcionamiento del sistema, circulan tanto por el suelo como por las líneas eléctricas.
En la Figura 1 se muestra un ejemplo de ubicación del condensador de derivación. La almohadilla central del paquete SOT-23 contiene el amplificador operacional. Un condensador de derivación está conectado a cada uno de los pines de suministro dual. Tenga en cuenta que el otro lado del capacitor está conectado a tierra. Una conexión a tierra no es un cable largo que finalmente se conecta al plano de tierra. En cambio, los grandes rectángulos de metal en la capa superior permiten que las corrientes de alta frecuencia fluyan fácilmente a través de dos caminos cercanos al plano de tierra.