Diseño de PCBs
El diseño de placas de circuito impreso (PCB) es una tarea clave para el desarrollo de la instrumentación electrónica en los experimentos en los que participa la División. Desarrollamos sistemas analógicos de lectura y procesado de señales en detectores de partículas, sensores de radiación ionizante y sensores de luz de alta sensibilidad, así como digitalizadores y sistemas digitales de lectura, procesado, adquisición de datos y Trigger o sistemas de monitorización y control. Para realizar los diseños utilizamos principalmente las herramientas software ORCAD y Altium.
En la mayoría de los sistemas que desarrollamos confluyen algunas de las siguientes características que hacen necesario el desarrollo de tarjetas de circuito impreso de altas prestaciones:
- Gran velocidad y ancho de banda: la naturaleza de la radiación ionizante y la respuesta típica de los detectores de partículas y los sensores de luz hacen necesario el procesado de señales analógicas muy rápidas, del orden de pocos nanosegundos. Por otra parte, los sistemas digitales operan cada vez a mayor frecuencia de reloj para maximizar las prestaciones. Esto hace necesario el diseño de circuitos de alta velocidad y ancho de banda, con todo lo que ello implica en el diseño de PCBs.
- Precisión: la mayoría de los circuitos que diseñamos se utilizan en sistemas con digitalizadores de 12 a 16 bits lo que define el nivel de ruido aceptable y este hecho a su vez influye en las técnicas de diseño del PCB.
- Elevado número de canales y miniaturización: una de las características de los sensores y detectores, así como de los circuitos integrados con los que trabajamos es el elevado número de canales y nivel de integración. Esto influye de forma crítica en los PCBs que diseñamos, siendo necesaria la fabricación en clases 6 y 7, con resoluciones espaciales del orden de 100 micras o menores.
- Fiabilidad y entornos de trabajo hostiles: en ciertos detectores la dificultad de las labores de mantenimiento debido a la inaccesibilidad de los módulos hace imprescindible primar la fiabilidad. Además, en algunos experimentos los sistemas deben trabajar en entornos ambientales hostiles tales como temperaturas extremas, vacío o radiaciones ionizantes. La compatibilidad electromagnética es otro elemento clave para la operación de la intrumentación. Todos estos elementos se tienen en cuenta en el diseño de nuestros sistemas.
- Especificidad y requisitos mecánicos: una particularidad de la instrumentación electrónica que desarrollamos es la necesidad de cumplir unas especificaciones muy concretas en función del experimento para el cual se desarrollla dicha instrumentación. Una característica de nuestros diseños es la adaptación a los requerimientos de cada experimento en concreto.
