sábado, 8 de diciembre de 2018

XiuaElectronics: Consejos para tener en cuenta al momento de crear PCB profesional

Consejos para tener en cuenta al momento de crear PCB profesional



Buenos días estimados lectores. En el día de hoy vamos a ver un tema de suma importancia, y es acerca de algunos concejos básicos al momento de diseñar sus PCBs  sin importar el tipo que sea ni el software a utilizar. Comencemos.

Hoy en día con la proliferación de la tecnología, ha habido un aumento significativo de personas que adquieren conocimientos acerca de la electrónica. Por lo general, la gran mayoría aprende de una forma empírica, ya que por necesidad y tiempo se ven obligadas a buscar información en la red de como crear dispositivos electrónicos para poder así suplir sus necesidades. Por tal razón me veo obligado a orientar un poco en este tema, ya que al momento de crear dispositivos, las personas diseñan PCB sin seguir unas normas básicas y que esto último es muy esencial para que los dispositivos funcionen correctamente así que sin más preámbulos comencemos con el listado de normas básicas para poder crear una PCB de manera profesional.



Normas no reglamentadas para poder diseñar correctamente una PCB:

Figura 1: implementación de grid en diseño de pcb con el software Eagle 

  1. En muchos softwares electrónicos implementas una funcionalidad que es el de la rejilla (grid); esta lo que hace es proporcionarnos una guiá para que podamos alinear y configurar a nuestro gusto los componentes que van a ir en ella, (Figura 1). En todos o la gran mayoría de softwares de diseño electrónico podemos configurar el tamaño de las rejillas tanto en pulgadas como en milímetros. Esta herramienta es demasiado útil para cuando estemos trabajando con componentes superficiales o muy pequeños.
  2. El largo de las pistas y el distanciamiento que hay entre componentes debe ser lo más corto posible. Esto obedece a varias razones, una de esas son el consumo de materiales al momento de crear nuestra pcb. por ejemplo, se requiere más tiempo el crear o fabricar 1000 pcb de 10x10 cm a 100 pcb de 5x5 cm. Además que el coste energético, así como el de materiales utilizados. Además hay una razón más de tipo eléctrico, y esta es que se pueden generar corrientes parásitas en la pista de cobre, las cuales podrían afectar el funcionamiento del circuito. Esto es muy esencial para cuando estamos trabajando con circuitos ADC, DAC o cualquier circuito de altas frecuencias. Además hay que ver el cuidado del medio ambiente. Para generar una PCB estamos utilizando ácido férrico, o nítrico en su efecto. Dependiendo su elección. Esto puede generar problemas ambientales graves, y más cuando son vertidos a las aguas residuales o a un río. Mi consejo para el medio ambiente y su cuidado es que siempre traten de utilizar métodos como la extrusión del cobre inservible a través de una ruteadora CNC y por lo general intenten aprovechar correctamente los químicos (Antisolder, ácidos, estaño liquido, etc) que se utilizan para no afectar nuestro medios ambientales.
  3. Un error común que todos cometemos, y en ese error me incluyo, es que en el momento de crear nuestra pcb no tenemos en cuenta la tierra del circuito. Es indispensable poner una mascara contra tierra de tal forma que las corrientes parasitarias aterricen en ella. Además que ayuda al flujo de tensión por el circuito, llevando a que las impedancias sean mínimas.  
  4. Como mencionamos anteriormente, lo adecuado es dejar las pistas lo más cortas posibles. También en ciertos circuitos es necesario implementar un arreglo de condensadores, cristales, resistencias y demás para su correcto funcionamiento, un ejemplo de ellos son los típicos circuitos  de microcontroladores. En este caso, los microcontroladores dependen de una frecuencia que es generada por un cristal y un arreglo de condensadores. Esto cuando se trabaja con reloj externo. Podemos ver en la figura 2 como la placa de Arduino uno implementa lo mencionado en este punto. Tratan de dejarlo más cerca posible los arreglos del microcontrolador para optimizar espacio y recursos.
    Figura 2: circuito básico del Atmega 328p de una placa de Arduino uno. Configuración con reloj externo.
  5. Una recomendación en cuanto a los componentes utilizados en el diseño y creación de la pcb es que deben tener en cuenta que los componentes estén disponibles en el mercado. Esto evitará perdidas innecesarias de tiempo.
  6. Siempre es necesario tener en cuenta las reglas DRC (Design rules check) para el diseño de PCB. Por lo general los software de diseño electrónico poseen una función que nos permite evaluar el diseño que estamos creando y así verificar el DRC de nuestra PCB. En Eagle es (Figura 3).

Figura 3: función DRC de Eagle Autodesk 9.2

  1. 7. Utilizar serigrafia preferentemente de una forma inteligente. Hacer las anotaciones pertinentes sin importan que  posteriormente los componentes tapen o cubran las anotaciones. esto sirve para el fácil ensamble de los componentes en la pcb.
  2. 8. Verifique su diseño pcb en algún software 3D para poder así observar los detalles de como quedará su tarjeta y probablemente evitar errores en ella.
  3. 9. Es recomendable crear una pcb de tipo modular, siempre o casi siempre. Esto con el fin de que sus tarjetas se les pueda añadir nueva hardware, algo muy parecido a las board de los computadores. Esto tiene muchos beneficios, entre ellos, reutilización de materiales, y componentes. Cuidado con el medio ambiente al evitar botar una tarjeta desactualizada. Continuidad de soporte para un producto y dependencia de un cliente.
  4. 10. Evitar a toda costa la ortogonalidad de las pistas de cobre para así evitar que se  esto generaba un efecto antena de radiación o emisión electromagnética, debido al cambio de impedancia de la pista en el ángulo de 90º. Con el tiempo y estudios, se comprobó que esto es crítico para frecuencias mas allá de 50Mhz, por tanto es suficiente con trazar ángulos de 45º, para evitar, para ángulos mayores de 45º y menores de 90º se pueden presentar perdidas entre el 5 y el 9% de la señal. Sin embargo en frecuencias de 500Mhz o más, es recomendable que los trazos empiecen a ser redondeados o curvos

En general estos son algunos consejos muy útiles al momento de crear una PCB de manera profesional. Espero que los tomen en cuenta amigos. Esperen una proxima entrada de los errores más comunes al momento de diseñar una PCB. Esto es muy esencial para evitar futuros dolores de cabeza 😉.





Escrito por: Breismam Alfonso Rueda Díaz






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