Dar vida a tus ideas electrónicas comienza con el dibujo de PCB, que consiste en convertir el diseño de tu circuito en un diseño que pueda usarse para crear placas reales. Tanto para principiantes como para quienes desean mejorar sus habilidades, esta guía te guiará por todos los pasos importantes para dibujar una PCB.
Paso 1: Comience con un esquema
El diseño de una PCB comienza con un buen esquema. El esquema es un diagrama que ilustra cómo se conectan eléctricamente todos los componentes del circuito. También puede interpretarse como el mapa de distribución de la PCB.
Utilice software de captura de esquemas: Comience creando su esquema con software de diseño de PCB como Altium Designer, Eagle o KiCad. Estas herramientas le permiten esbozar su circuito, colocar los componentes y conectarlos correctamente.
Verifique las conexiones: Asegúrese de que todas las conexiones en su esquema sean correctas. Cualquier error se reflejará en el dibujo de la PCB y podría provocar que la placa no funcione.
Otras lecturas: ¿Cómo diseñar un esquema de PCB?
Paso 2: Definir el esquema del tablero
Una vez que tenga listo el esquema, el siguiente paso es determinar el tipo de límite para su PCB. En este paso, debemos determinar el tamaño y la forma de la placa.
Establecer las dimensiones del tablero: definir la forma y el tamaño de su PCB Según el espacio normalmente disponible en el producto final. Ahora, en su software de diseño, utilice la capa mecánica y dibuje el contorno de la placa.
Considere el montaje y la carcasa: Asegúrese también de considerar los orificios pasantes para los separadores y conectores, así como otras características que deben incluirse en la caja. El diseño de la placa debe incorporar todas estas características para evitar algunos de estos problemas durante la construcción.
Imagen de Altium
Paso 3: Colocar los componentes
Una vez definido el diseño de la placa, es momento de colocar los componentes en la PCB. Este paso siempre es importante, ya que la orientación de los componentes afecta significativamente la funcionalidad y la viabilidad de fabricación de la placa.
Importar componentes desde el esquema: La mayoría de los programas de diseño de PCB permiten transferir automáticamente los componentes del esquema al diseño de la PCB. Esto garantiza que todos los componentes estén correctamente posicionados y etiquetados.
Ubicación estratégica: Coloque los componentes según el flujo del circuito, lo cual también es crucial. Por ejemplo, coloque los conectores cerca de los bordes de la placa e intente colocar los componentes de alimentación cerca unos de otros. En cuanto a los componentes sensibles, debemos colocarlos lejos de zonas con mucho ruido.
Optimizar el enrutamiento: Organice los componentes para lograr rutas cortas y sencillas entre ellos. Esto puede evitar problemas como la diafonía y aumentar la fiabilidad de las señales.
Paso 4: Enrutar las trazas
El trazado de las pistas es un paso crucial en el diseño de la placa de circuito impreso, ya que se encarga de conectar las piezas de la PCB con las pistas de cobre. Debemos realizar este paso con mucho cuidado, ya que determinará en gran medida el rendimiento eléctrico de las placas.
Ruta de alimentación y tierra: Generalmente, primero realizamos la ruta de alimentación y tierra. Para las PCB que necesitan manejar altas corrientes, se requieren pistas más anchas.
Enrutamiento de las trazas de señal: El siguiente paso es enrutar las trazas de señal. Deben ser lo más cortas y directas posible para reducir tanto la resistencia como la inductancia.
Uso correcto de las vías: En ocasiones, dos o más capas de la placa de circuito tienen pistas que deben conectarse. Esto solo se logra mediante el uso de vías. Si bien son necesarias, deben aplicarse correctamente. Demasiadas vías pueden añadir un nuevo tipo de resistencia y complicar el proceso de fabricación.
Siga las reglas de diseño: los diseñadores de PCB deben seguir las reglas de diseño proporcionadas por los fabricantes, que pueden incluir el ancho mínimo de las pistas conductoras, el espacio entre ellas y el tamaño de las vías.
Paso 5: Agregar etiquetas y serigrafía
La capa de serigrafía es donde se encuentran el texto, los símbolos y las etiquetas que se desea grabar en las PCB. Esta capa proporciona información importante para el ensamblaje y la corrección de errores. En este paso,
Componentes de la etiqueta: Asegúrese de imprimir el designador de referencia de cada componente en la PCB (por pequeño que sea el texto, se recomienda que sea claro y fácil de leer, por ejemplo, R1, C1, etc.). Esto facilita el ensamblaje de las piezas, ya que se ve la etiqueta específica de cada componente y se sabe dónde corresponde.
Agregar marcas de polaridad: con respecto a componentes como diodos, capacitores y LED, agregue marcas de polaridad que muestren el lado correcto de un componente.
Nota: Mantenga las marcas de serigrafía alejadas de las almohadillas y las trazas para evitar que queden cubiertas por soldadura o provoquen interferencias.
Paso 6: Realizar una verificación de reglas de diseño (DRC)
Antes de finalizar el diseño de su placa de circuito impreso, ejecute la Verificación de Reglas de Diseño (DRC) en su herramienta de diseño de PCB. La DRC verifica su diseño según los requisitos de fabricación e indica dónde se superponen las pistas, dónde las separaciones son inadecuadas o dónde hay pines sin conectar.
Además de la comprobación automatizada, realice una inspección manual para comprobar si se ha pasado por alto algún problema. Preste especial atención a áreas como la alimentación y los planos de tierra.
Paso 7: Generar archivos Gerber
Una vez que haya terminado el dibujo de su PCB y se haya revisado minuciosamente para detectar errores, el siguiente paso es desarrollar Archivos GerberLos archivos Gerber se utilizan en la industria como el tipo de archivo recomendado por los fabricantes para la producción de PCB. Contienen todos los datos necesarios para la generación de archivos de capa de cobre, serigrafía, máscara de soldadura y archivos de perforación.
Archivos específicos de capa: cree un archivo Gerber para cada capa de su PCB: cobre superior e inferior, serigrafía, máscara de soldadura y contorno.
Archivo de perforación: como siempre, no olvide crear un archivo de perforación Excellon que se utiliza para perforar los orificios para las vías, las almohadillas y las ubicaciones de montaje.
Revisar antes de enviar: Una vez que haya completado su trabajo y antes de enviar los archivos a su fabricante, debe verificar todos los archivos en un visor Gerber para ver si ha producido lo que pretendía.
Preguntas frecuentes sobre el dibujo de PCB
Para dibujar una placa de circuito, ¿qué software debo utilizar?
Algunos programas populares de diseño de PCB incluyen Altium Designer, Eagle y KiCad, cada uno con diferentes funciones. Por ejemplo, KiCad es gratuito y fácil de usar, mientras que Altium Designer es el preferido por los profesionales por sus funciones avanzadas.
Para ayudarle a elegir un software de diseño de PCB adecuado, lea: 8 software líderes de diseño de PCB: una comparación exhaustiva.
Al dibujar una placa de circuito, ¿cómo puedo determinar el ancho de traza correcto para mi PCB?
Depende de la corriente que deben transportar las trazas y de la caída de tensión aceptable. Para determinar el ancho de traza adecuado, también puede usar calculadoras en línea.
¿Cómo puedo asegurarme de que mi diseño de PCB se pueda fabricar?
Asegure la viabilidad de fabricación siguiendo las normas y directrices del fabricante, organizando los componentes y utilizando la menor cantidad posible de vías. Además, cree un prototipo de su diseño para identificar posibles errores.
¿Cómo puedo evitar problemas de integridad de la señal en mi dibujo de PCB?
Para minimizar los problemas de integridad de la señal, los diseñadores de PCB deben mantener las pistas lo más cortas posible y evitar esquinas agudas en su trazado. Asimismo, es importante el uso adecuado de técnicas de conexión a tierra. Para señales de alta velocidad, considere el uso de planos de tierra y pistas de impedancia controlada.
Otras lecturas: Dominando la integridad de la señal de PCB: factores clave, consejos de diseño y métodos de prueba
¿Cuál es la mejor manera de enrutar la energía en un diseño de PCB?
Para el enrutamiento de la alimentación, utilice pistas más anchas o polígonos para manejar corrientes más altas. En placas multicapa, puede ser útil emplear planos de alimentación separados para diferentes voltajes. Acorte los tramos de las pistas de alimentación y utilice... condensadores de desacoplamiento cerca de los Circuitos Integrados.
