Convertir la especificación de una línea de alimentación en un presupuesto en milivoltios
Elige una línea de alimentación y el trabajo de diseño baja de golpe mil veces de escala. El esquema dice 3,3 V, pero el número contra el que realmente diseñas —la ventana de tolerancia, el límite de rizado, el margen de caída, el margen de ruido— cae en milivoltios. El uno por ciento de 3,3 V son 33 mV, y 33 mV es lo que marca el cursor del osciloscopio.
Este conversor pasa esas cifras en voltios a los valores en milivoltios que escribes en un presupuesto de alimentación, en un límite de ensayo o en un comentario de revisión.
De dónde salen los milivoltios
Ventanas de tolerancia
Rizado y transitorios
Margen y umbrales
De la línea de la hoja de datos al cursor del osciloscopio
El procedimiento es el que ya sigues al revisar un árbol de alimentación: toma la cifra en voltios de la página, exprésala en milivoltios y compárala con lo que mide el banco de trabajo.
Escribe la cifra en voltios
Pon en el campo de V la línea de alimentación o la porción que te interesa: 3.3 para la línea en sí, o 0.165 para el margen del ±5 % que acabas de calcular. El campo arranca en 1 y las dos casillas están vivas, así que el lado de los milivoltios se actualiza mientras escribes.
Lee el presupuesto en milivoltios
Los resultados llevan hasta 8 decimales con los miles separados por un espacio y pasan a notación científica por encima de 1e10 o por debajo de 1e-6, útil cuando un término de fuga o de desviación arrastra la cifra al terreno de los microvoltios. Sirven tanto la coma como el punto de separador decimal.
Ve al revés después de medir
El osciloscopio marca 42 mV de rizado y la hoja de especificaciones los quiere en voltios. Escribe directamente en la casilla de mV o pulsa el botón de invertir unidades (↔) para cambiar el sentido: 42 mV pasan a 0,042 V.
Lleva el número a tu hoja de presupuesto
Cada campo tiene su propio botón de copiar que deja en el portapapeles solo el número, sin unidad ni espacios, así que se pega directo en un apilado de tolerancias. Ctrl + C dentro del campo hace lo mismo.
Especificaciones en voltios convertidas en presupuestos de milivoltios
Estas son las cifras que aparecen en casi todos los diseños de baja tensión, cada una mostrada como el número en milivoltios contra el que diseñarías y medirías de verdad.
| Especificación | Cifra en voltios | Presupuesto en milivoltios | En el banco de trabajo |
|---|---|---|---|
| Línea de 3,3 V, ±5 % | 3,135 – 3,465 V | ±165 mV | Ventana total |
| Línea de 5 V, ±10 % | 4,5 – 5,5 V | ±500 mV | Holgada, al estilo del USB/TTL antiguo |
| Línea de núcleo de 1,8 V, ±3 % | 1,746 – 1,854 V | ±54 mV | Ajustada |
| Rizado de conmutación, 1 % de 3,3 V | 0,033 V | 33 mV pico a pico | Límite habitual que uno mismo se impone |
| Límite de rizado de la línea de 3,3 V en ATX | 0,05 V | 50 mV pico a pico | Techo publicado para fuentes de PC |
| Rizado admitido en el núcleo de una FPGA | 0,017 V | 17 mV pico a pico | Más ~1 % de tolerancia del regulador en continua |
| Caída de un LDO con salida de 3,3 V | 0,2 – 0,3 V | 200 – 300 mV | La entrada debe quedarse por encima de 3,5 – 3,6 V |
| Lógica de 3,3 V: VIH / VIL | 2,0 V / 0,8 V | 400 mV por cada lado | Frente a VOH 2,4 V / VOL 0,4 V del excitador |
| Corte de una celda de litio frente a la línea de 3,3 V | Celda de 3,0 V frente a línea de 3,3 V | −300 mV | Hace falta elevador |
Lee la tabla como una sola contabilidad. Una línea de 3,3 V con una ventana de 165 mV que ya gasta 50 mV en rizado y 30 mV en la caída por escalón de carga se queda con menos de 90 mV para el error de consigna del regulador, la tolerancia del divisor de realimentación y la caída óhmica a lo largo del cobre.
Qué te da el conversor
Entra el presupuesto, sale la medida
En los dos campos se puede escribir, así que la misma página sirve para el sentido de diseño (V → mV) y para el de verificación (mV → V) sin recargar nada.
Cifras limpias para el portapapeles
El botón de copiar entrega el número solo, de modo que un presupuesto de 165 mV se pega en una celda de hoja de cálculo como valor y no como texto que luego hay que limpiar.
Todas las unidades de voltaje, a los dos lados
Los desplegables con buscador de cada campo cubren las 12 unidades: kV y MV para el lado de la alimentación, y µV, nV y pV cuando lo que se presupuesta es un término de desviación o de ruido.
Nada sale del navegador
Las cuentas se hacen en la propia página. Los valores de alimentación de un diseño sin lanzar no se envían a ninguna parte, algo que importa cuando las cifras están bajo acuerdo de confidencialidad.
Preguntas sobre presupuestos en milivoltios
¿Cuántos milivoltios es el 5 % de una línea de 3,3 V?
3,3 × 0,05 = 0,165 V, es decir 165 mV en cada sentido: una banda válida de 3,135 V a 3,465 V y 330 mV de anchura total. Ese total es lo que se reparte todo: el error de consigna del regulador, la tolerancia de las resistencias de realimentación, el rizado, la caída por escalón de carga y la caída óhmica entre el regulador y la carga. Que existan componentes más ajustados tiene su motivo; ese mismo ±5 % en una línea de núcleo de 1,8 V son apenas 90 mV.
¿Cuánto rizado en mV es aceptable en una línea lógica de 3,3 V?
Una regla de trabajo muy extendida es el 1 % de pico a pico, o sea unos 33 mV sobre 3,3 V. Los límites publicados andan por ahí cerca: la especificación ATX topa la línea de 3,3 V en 50 mV de pico a pico, mientras que los fabricantes de FPGA presupuestan mucho menos para las líneas de núcleo y de transceptores: la guía de circuito impreso de Versal, de AMD, da por hecho un rizado fijo de 17 mV en alterna sobre una tolerancia del 1 % del regulador en continua, y las alimentaciones de transceptor suelen limitarse a unos 10 mV de pico a pico. Mide con la punta limitada en ancho de banda y un muelle de masa corto: un cable de masa largo se inventa decenas de milivoltios que en realidad no están.
¿Qué supone una caída de 200 mV en un LDO para la autonomía de la batería?
La caída es la diferencia mínima entre entrada y salida que el regulador necesita para seguir regulando. Con 200 mV, una salida de 3,3 V exige al menos 3,5 V a la entrada; con 300 mV, exige 3,6 V. Como una celda de litio de un solo elemento suele darse por descargada a 3,0 V, los últimos 500 a 600 mV de esa curva de descarga se vuelven inaprovechables: la línea se sale de regulación antes de que la celda se vacíe. La caída también crece con la corriente de carga, así que diseña con el valor a tu corriente de peor caso y no con el típico de portada; por eso los componentes de caída muy baja (decenas de milivoltios) o una etapa reductora-elevadora se ganan su precio en diseños a batería.
¿Cuánto margen de ruido en milivoltios tiene una entrada CMOS de 3,3 V?
Con los umbrales estándar de 3,3 V —VIH = 2,0 V, VIL = 0,8 V— el margen depende por completo de cuánto excursione el excitador. Frente a niveles de salida de clase LVTTL (VOH 2,4 V, VOL 0,4 V) te quedan 400 mV por el lado alto y 400 mV por el bajo. Un excitador CMOS de excursión completa que llega a unos 3,1 V y 0,2 V con poca carga deja en cambio unos 1100 mV y 600 mV. El rebote de masa, la diafonía y la caída de la línea restan de esas cifras, y por eso un rizado de 50 mV no es automáticamente inofensivo.
¿Por qué la desviación de un amplificador operacional se especifica en mV o µV si las alimentaciones van en voltios?
Las alimentaciones son consignas y los errores son absolutos. La desviación de entrada de un amplificador no escala con la alimentación, así que darla como porcentaje de 3,3 V no significaría nada: son unos pocos milivoltios fijos (componentes de uso general) o unos pocos microvoltios (componentes de precisión y con estabilización por conmutación) referidos a la entrada. Importa porque la ganancia la multiplica: 2 mV de desviación detrás de una ganancia de 100 se convierten en 200 mV a la salida, más que toda una ventana de ±5 % en una línea de 3,3 V. La misma lógica explica por qué la deriva se da en µV/°C: la cifra tiene que seguir siendo comparable venga de la alimentación que venga.
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