Mejorar estabilidad del Netgear DGN3500


Los propietarios del DGN3500 estarán de acuerdo conmigo en que es una maquinita muy problemática.

Si en principio sus especificaciones en papel son espectaculares, a la hora del té, este router se queda muy corto en estabilidad y fiabilidad. En mi caso este router tiende a colgarse inesperadamente dejando de responder a toda solicitud. Usualmente la funcionalidad de switch nunca se detiene, pero el enrutamiento y punto de acceso si mueren por completo. En ocasiones el router empieza a funcionar con una conectividad muy lenta hacia Internet de poco menos de 1Mbps.

Resumen de especificaciones

  • Modem ADSL2+ integrado
  • Puerto USB integrado
  • WiFi b/g/n con ancho de banda teorico de  300Mbps
  • Switch Ethernet de 1Gbps

Diagnóstico

Bueno, para no seguir criticando hablemos de las razones:

He notado que este router se calienta demasiado cuando es utilizado por largos periodos de tiempo ininterrumpidos. Por supuesto, para que otra cosa es un router Gigabit con modem ADSL y punto de acceso WiFi, si no es para operar continuamente?

El sistema esta compuesto de tres integrados principales. El PSB508010, un SoC de Lantiq (antes Infineon) que le da la capacidad de modem ADSL2+ y provee el procesador MIPS 4Kc principal. El chip Realtek RTL8366RB responsable del switch Gigabit Ethernet; y El chip Atheros  AR9233 que provee WiFi IEEE-802.11bgn esta conectado al resto sistema via bus PCI cableado en la tarjeta.

El culpable según mi análisis es el chip SoC Lantiq PSB que disipa demasiado calor. Por otro lado, el RTL8366RB  no tiene problemas de disipación excesiva de calor. El AR9233 también se calienta considerablemente.

DGN3500
DGN3500 – Placa PCB

Netgear DGN3500 - original

Solución propuesta

Para verificar si el calentamiento era una verdadera razón del mal funcionamiento, decidí añadir un disipador de calor al SoC de Lantiq, la mayor fuente de calor en el sistema y abrir una entrada de aire adicional dentro de la caja. Es curioso que el ensamblado no ofrece ningún tipo de blindaje ni siquiera para la sección de RF. Para ello fue necesario un disipador viejo tomado de una placa base de computador inservible, seguro puedes conseguir alguno fácilmente escarbando en computadores viejos o equipos de sonido dañados, un poco de pasta o crema disipadora de calor. Un moto-tool con disco de carburo para abrir el hueco en el acrilico. Y muchas ganas de ver tu router funcionando bien.

NETGEAR DGN3500 con disipado de calor añadido y funcionando
NETGEAR DGN3500 con disipado de calor añadido y funcionando
NETGEAR DGN3500 con disipado de calor añadido
NETGEAR DGN3500 con disipado de calor añadido

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Por qué no usar el LM741 en nuestros circuitos de hoy en dia?


Pinout of a generic 741 operational amplifier ...
Image via Wikipedia

El mundialmente conocido amplificador operacional LM741 (caballito de batalla de todos los tiempos)  es un diseño muy antiguo cuyas especificaciones han sido enormemente superadas por muchos otros amplificadores operacionales de los ultimos tiempos. El 741 se gano el aprecio de multitudes de diseñadores por sus espectaculares prestaciones en su época, sin embargo hoy en dia (Octubre 2011) existen muchos nuevos modelos de op-amps que superan al 741 en prácticamente todos los escenarios donde un 741 antes hubiese sido ideal, especialmente en el tema de la alimentación.

El 741 es muy popular en diseños aficionados y de estudiantes debido a que es el ejemplo típico en los salones de clase y libros teóricos acerca del funcionamiento interno de los amplificadores a par diferencial.

Que alternativas hay?

En mi pais, Colombia, no es muy fácil conseguir ICs especializados pero los siguientes son los modelos que según mi experiencia son fáciles de conseguir en las tiendas de componentes electrónicos y son apropiados para aplicaciones de bajo ancho de banda.

Puedes considerar estos integrados para reemplazar el 741 en tus diseños: LF351, LF353, LM358, LM324, TSV321, TSV358, TSV324.

Las ventajas de los nuevos modelos usualmente estriban en el ancho de banda, slew rate, y sobre todo en el requerimiento de tensión de alimentación, ya que hoy dia la tendencia es usar bajos voltajes (especialmente si involucras circuiteria digital en la que el estandar es 3.3V o si esperas operar el circuito desde baterias comerciales). Normalmente todos estas opciones están disponibles también en empaquetados SMD SOIC-8 por un precio igual o menor al de un 741.

LM358 y LM324

Un solo chip LM358 contiene dentro de si, dos amplificadores operacionales. (ver datasheet)

Un solo chip LM324 contiene dentro de si, cuatro amplificadores operacionales (ver datasheet).

Los amplificadores integrados en el LM358 y LM324 son identicos.

Ancho de banda a ganancia unitaria: 1MHz

Alimentacion dual desde ±1.5V hasta ±16V (3V hasta 32V a fuente sencilla). Lo cual le permite reducir los requerimientos de tensión en la fuente.

LF353 y LF351 o TL084

Un chip LF351 contiene un solo amplificador operacional (ver datasheet).

Un solo chip LF353 contiene dentro de si, dos amplificadores operacionales (ver datasheet).

Los amplificadores integrados en el LF353 y LF351 son identicos.

Ancho de banda a ganancia unitaria: 4MHz  (lo cual lo hace a penas apropiado para aplicaciones de audio como preamplificadores, ecualizadores, filtros activos, etc).

Entrada JFET, lo cual le da una impresionante impedancia de entrada de 12MOhms. (Ideal para acoplar sensores u otros dispositivos de señal muy débil).

Alimentación a fuente dual desde +/-6V (o a fuente sencilla de 12V) menos de este valor causará una gran degradacion en el ancho de banda y rango de voltaje de salida, operable hasta +/-18V (o hasta 36V a fuente sencilla).

Fue diseñado para reemplazar al LM358 en casi todas sus aplicaciones pero observa bien los requerimientos de alimentación y encontrarás casos en donde no es posible el reemplazo.

TSV321, TSV358, TSV324

Su voltaje de operación es mucho mas limitado (+2.5V hasta +6V ) sin embargo se trata de dispositivos Rail to rail. (ver datasheet)

Ancho de banda a ganancia unitaria: 1.4MHz

Son dispositivos Rail-to-Rail (riel a riel) es decir que pueden operar en todo el rango de voltaje en el que están alimentados. Lo cual permite diseñar usando fuentes de voltaje de menor tension.

Mi “top useful EDA software list” de 2011


Altium Designer  – http://products.live.altium.com/

Pros:

Altium Designer esta lleno de características que no voy a detallar aquí, pero si nombraré mis dos favoritas.

  • UI Acelerada en Hardware: Aprovecha tu tarjeta de video para renderizar el contenido (si señores no es mentira). Layouts de PCB complejos y también diagramas de bloques están totalmente acelerados en hardware, esto le da una usabilidad y sensación de interfaz veloz especialmente durante los paneos y los zooms continuos (non ticking).
  • Flujo de diseño de nivel de sistema integrado: Te permite diseñar sistemas completos usando FPGAs o microprocesadores mientras mantienes la coherencia entre los detalles del Layout PCB, del Diagrama de bloques, código fuente de nivel de software y las especificaciones del sistema (Backannotate). De esto se deriva que te deja OPTIMIZAR LA DISTRIBUCION DE ASIGNACION DE PINES DE LOS CHIPS BASADOS EN LA CERCANIA FISICA EN LA PCB dejándote mas fácil el proceso de layout. Muy útil para proyectos de nivel de sistema.

Contras:

  • Elevado costo: una licencia empieza alrededor de USD $5.000

LTspice IV – http://www.linear.com/designtools/software/

Pros:

  • Ultraliviano simulador análogo compatible con la sintaxis de SPICE también con interfaz grafica.
  • Puedes añadirle modelos SPICE (disponibles en las paginas de los fabricantes de dispositivos) muy fácil.
  • Maniobrable y rápido. Muy útil para simular rápidamente nuevos proyectos o hacer pruebas de concepto.
  • Gratis.
  • Puedes arrancar a trabajar en segundos sin configurar rutas, ni proyectos, ni directorios.

Contras:

  • Limitada interfaz de usuario.
  • No realiza simulación mixta.

ModelSim – http://www.model.com/

Pros:

  • Excelente simulador HDL. Rápido y estable. Te permite ver el estado de todas las señales internas en un sistema durante la simulación.
  • Consigues gratis versiones Starter mediante los fabricantes de FPGAs con buenas prestaciones o Student.

Contras:

  • Sin quejas hasta ahora Sonrisa
  • SOLO la edición COMPLETA SOPORTA CODE COVERAGE