Si te estas iniciando en el diseño de circuitos de electrónica, estos 10 consejos para diseño PCB tienes que tenerlos en mente, te ahorraran iteraciones y problemas.
Estamos aquí metiendo un poquito mas de contenido para los aficionados a la electrónica. Me he topado con un video, que ayer compartían por Twitter, y creo que esta muy bien. Sencillo y básico, con 10 consejos para el diseño de PCB, y enfocado a gente que se inicia. Os dejo el video abajo pero os los voy a enumerar. Así si hay alguien que no se maneja bien con el ingles, puede entenderlo.
Si sois iniciados, os dejo una pequeña entrada sobre donde comprar componentes electrónicos y recursos de interés como modelos 3d o buscadores de componentes.
10 consejos para el diseño de PCB básico
Consejo 1 - Usar diseños como referencia
Podemos encontrar esquemáticos o bloques de circuitos en muchísimos sitios, pero el principal punto de referencia para todo electrónico esta en los Datasheet. Cada componente electrónico tiene su datasheet con toda la información que necesitamos de el (y conforme el componente electrónico es complejo, hay un buen puñado de datasheet). En los datasheet tenemos pequeños esquemas perfectamente válidos y probados para configurar correctamente ese componente.
Después de los datasheet tenemos las “Application Notes”, y no son mas que documentos que generan las empresas donde podemos ver mas aplicaciones del componente, diseños especiales, trucos, etc. Incluso como hacer cierto diseño o consideraciones a tener en cuenta. No es necesario inventar nada, tenemos un montón de información para empezar, y empezar bien.
Lo mismo pasa con el diseño PCB, el fabricante propone un layout e indicaciones para integrar un componente o una etapa. Esto nos permite obtener una idea de como implementar el ruteado en nuestra placa.
Mas referencias para diseñar? En cualquier proyecto OpenSource tenemos los esquemáticos y diseños PCB a disposición. Empresas como Adafruit y Sparkfun tienen todos sus productos con los esquemáticos publicados.
No nos podemos olvidar de todas las placas de evaluación, ni tampoco de placas de desarrollo. Todas ellas tienen, mínimo, su esquemático publico, y nuevamente se convierten en fuentes perfectas para integrar y diseñar electrónica.
Vamos a seguir viendo mas trucos para el diseño de PCB.
Consejo 2 - Trabajar en bloques cuando preparamos nuestra PCB
Cuando pasamos del esquemático a la PCB, nos aparecen todos nuestros componentes revueltos, en un bloque, o de una forma totalmente desordenada.
Lo primero que tenemos que hacer es agrupar los componentes que van juntos, es decir, por ejemplo, si tenemos un IC que lleva 2 condensadores y 1 resistencia, el primer paso será separar ese IC del resto de componentes y también los componentes pasivos que necesita.
Segundo paso, posicionaremos en nuestra PCB aquellos elementos que han de tener una ubicación concreta, como pueden ser los conectores. Por cierto, hablando de conectores, os dejo este enlace con un resumen sobre conectores para PCB SMD y THD.
Consejo 3 - Mover, rotar y repetir
Aquí no hay mucha ciencia, esto es parecido al tetris. Tenemos que encajar todos nuestros componentes electrónicos en la PCB, que a veces tenemos limitaciones de espacio y/o forma, con lo que toca probar y probar hasta dar con un posicionamiento adecuado a nuestro diseño.
Siempre tendremos que buscar aquella configuración donde podamos trazas las pistas que unen cada terminal de cada componente. Debemos buscar siempre el posicionamiento que nos permita trazar la pista correspondiente pero empleando la mínima distancia posible.
Consejo 4 - Primero las pistas mas importantes o críticas
Cuando nos pongamos a trazar las pistas, tras haber colocado de forma aproximada nuestros componentes, tenemos que empezar por trazar aquellas pistas que sean las mas importantes o criticas. De forma que tenemos toda la PCB para ello y así podremos cumplir con las reglas de diseño que se requieran.
Aquellas pistas que no sean importantes, serán las que podamos llevar por donde quede espacio, cambiar de capa, etc. Pistas importantes pueden ser, por ejemplo, las que lleven buses de comunicación, pistas que van a conectores de antena, pistas de potencia.
Consejo 5 - Usar una calculadora de ancho de pista
En pistas donde ha de circular una corriente importante, es bueno que calculemos el ancho de esta en función de varios parámetros propios de nuestro diseño, como puede ser si va en las capas internas en caso de 4 capas o la longitud de dicha pista, así como temperatura exterior a la que va a trabajar el diseño. Estos detalles pueden evitarnos cometer errores y tener que rediseñar.
Podemos encontrar un calculador de ancho de pista en este enlace.
Consejo 6 - Net Labels
Hay que acostumbrarse desde el minuto 0 a nombrar todas las pistas. Esto se hace en el esquemático, y es súper útil ya no solo en la fase de ruteado de la PCB, si no cuando estas soldando el prototipo o necesitas hacer un rediseño, búsqueda de fallos, etc.
Acostumbraros a nombrar los conexionados, luego alucinareis de las ventajas.
Consejo 7 - Imprimir el diseño PCB en papel
Cuando acabemos nuestro diseño de la PCB, tenemos que imprimir en papel y en escala 1:1 este, para posteriormente verificar que las huellas de los componentes son correctas y no nos hemos equivocado al diseñarla o no hemos dejado espacio suficiente y choca con otro componente.
En el caso de conectores, verificar que no se tocan con nada de alrededor y que lo que vaya a conectarse, tiene el suficiente espacio alrededor para ello.
Parecen cosas triviales verdad? Pues os aseguro que todos hemos cometido algún fallo en este punto y nos ha tocado repetir el diseño.
Consejo 8 - Añade huellas y etapas alternativas, si caben
Hacer el diseño de una PCB no tiene coste alguno mas que en tiempo, pero a la hora de prototipar, tenemos que generar una placa física, con lo que tenemos un gasto de fabricación, ya bien sea porque lo pedimos a un fabricante o porque nos lo hacemos nosotros mismos, pero en ambos casos, hay un gasto.
En etapas tempranas del prototipo, tenemos muchas cosas que probar, y en algunos casos, podemos no saber exactamente la configuración de una etapa o si vamos a necesitar de mas condensadores de filtrado.
Por ello, si nos cabe en la PCB, añadir huellas extra para todas las configuraciones posibles, con no soldar nada, es como si no estuvieran. Podemos no saber si vamos a usar pull-up o pull-down en algún pin de nuestro micro, con lo que tener disponible ambas huellas, es una ventaja.
Podéis usar jumper o resistencias de valor 0 para conectar y/o desconectar ciertas etapas o componentes de forma muy cómoda.
En hardware también podemos variar la configuración habilitando secciones y/o añadir mas funcionalidades, con lo que tener estas en la PCB, nos evita tener que fabricar varios tipos de PCB con diseños similares.
No olvidéis tampoco añadir testpoint, que no son mas que pequeños pads en las caras de la PCB donde podemos medir con comodidad y seguridad una señal. Además podemos usar esos puntos para testeo de una serie usando terminales pogo-pin. Sobre este tipo de terminales y la capacidad de diseño que permiten, daría para hacer un blog entero, si queréis que veamos diferentes soluciones o aplicaciones de ellos, dejármelo en los comentarios.
En hardware no hay un A B C, la posibilidad de ser creativo y hacer diseños es infinita. Hay reglas, si, pero estas no impiden crear sistemas de cualquier tipo o sistemas de testeo de nuestros diseños. Mantened la mente abierta.
Consejo 9 - Usar el visor 3d
En todos los programas tenemos la opción de poder visualizar nuestra placa como un modelo 3d, incluso exportar dicho modelo 3d, que es muy útil para generar carcasas o ver si encaja en el espacio disponible, teniendo en cuenta todos los componentes electrónicos.
Si hemos cargado los modelos 3d de componentes electrónicos, podremos tener una idea mas precisa de como va a ser la PCB.
Consejo 10 - Usar el DRC - Design Rule Check
El último consejo para el diseño de PCB. Cuando tenemos nuestro diseño ruteado, los programas de diseño de circuito tienen una herramienta que es el DRC. Esta es un compendio de reglas que revisará nuestro diseño en busca de fallos.
Podemos tener pistas muy próximas, o cortos, o anchuras erróneas. Nos hemos podido dejar alguna pista sin rutear o incluso no la hemos llegado a conectar. Con esta herramienta, estos fallos saltaran y podremos arreglarlos antes de que el diseño sea fabricado, con lo que nos ahorraremos otra iteración.
Casi todos los fabricantes de PCB tienen archivos de reglas que podemos cargar en nuestro programa. Dichas reglas también son las limitaciones de cara a fabricar un diseño con una empresa en concreto, con lo que podemos ver si todo encaja dentro de las posibilidades del fabricante.
Un paso importante de hacer, y que tenemos que acostumbrarnos a ello.
Video sobre los 10 consejos para el diseño de PCB
Todo esto que os he contado, y he añadido yo algunas cosas de mi cosecha, nos lo explica Dustin Watts en este video. Por si alguien prefiere un video a tener que leer.
Tiene videos muy interesantes, así que no dejéis de pasaros por su canal para seguir aprendiendo.
Y hasta aquí la entradita de hoy, son 10 consejos para el diseño de PCB básicos, que no os parezcan tonterías, porque creedme que son puntos donde es tremendamente fácil equivocarse. Tened en mente estos trucos para el diseño de PCB y haréis unos trabajos mas fiables.
Como siempre, podéis dejar vuestros comentarios abajo. Espero que os haya gustado y animo, no veáis la electrónica como algo difícil. Hoy en día, es muy fácil aprender de todo.
Nos vemos en la siguiente. Saludos.
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