Las Tablas de cortar el pan son excelentes para crear prototipos de circuitos, pero no son tan buenas para usar realmente lo que estás construyendo. En algún momento, probablemente quieras hacer un proyecto más permanente. La mejor manera de hacerlo es ponerlo en una PCB.
en este tutorial, lo guiaré a través del proceso de diseño de un diseño de PCB y lo imprimirá un fabricante de PCB personalizado., El rendimiento de su circuito dependerá en gran medida de cómo se presenta en la PCB, por lo que le daré muchos consejos sobre cómo optimizar su diseño.
siempre puede grabar PCB en casa con un proceso que es similar al revelado de impresiones de película fotográfica. Pero ese método es desordenado y utiliza una gran cantidad de productos químicos. Es mucho más fácil (y más barato) hacer su PCB por un fabricante profesional. Para demostrar el proceso, usaré un servicio en línea llamado EasyEDA para diseñar un diseño de PCB para un amplificador de audio LM386, luego lo fabricaré y le mostraré los resultados., Su software de diseño en línea gratuito es fácil de usar y las tarifas son muy asequibles.
Todo Comienza Con un esquema
Antes de comenzar a diseñar el PCB, es una buena idea para hacer un esquema de tu circuito. El esquema servirá como un plano para trazar los rastros y colocar los componentes en la PCB. Además, el software de edición de PCB puede importar todos los componentes, huellas y cables en el archivo PCB, lo que facilitará el proceso de diseño (más sobre esto más adelante).,
comience por iniciar sesión en EasyEDA y cree un nuevo proyecto:
Una vez que esté en la página de Inicio, haga clic en la pestaña «nuevo esquema»:
ahora verá un lienzo en blanco donde puede dibujar el esquema:
es mejor colocar todos los símbolos esquemáticos en el lienzo antes de dibujar cualquier cable. En EasyEDA, los símbolos esquemáticos se encuentran en «bibliotecas»., La biblioteca predeterminada de EasyEDA tiene la mayoría de los símbolos comunes, pero también hay «bibliotecas generadas por el usuario» con muchos otros símbolos:
cada símbolo esquemático que utilice debe tener una huella de PCB asociada a él. La huella de PCB definirá las dimensiones físicas del componente y la colocación de las almohadillas de cobre o los orificios pasantes. Ahora es un buen momento para decidir qué componentes usarás.,
los símbolos esquemáticos de la biblioteca EasyEDA ya tienen huellas asociadas a ellos, pero se pueden cambiar si está utilizando un tamaño o estilo diferente:
para cambiar la huella asociada con un símbolo esquemático, busque una huella en las bibliotecas «generadas por el usuario» que coincide con el componente que está utilizando., Una vez que lo encuentre, haga clic en el icono del corazón para «favorito»:
luego copie el nombre del componente:
ahora haga clic en el símbolo en el editor de esquemas y pegue el nombre de la nueva huella en el campo «paquete» menú de la barra lateral (vea el video a continuación para una demostración):
una vez que todos sus símbolos estén colocados en el esquema y haya asignado huellas a cada símbolo, es hora de comenzar a dibujar los cables., En lugar de explicar los detalles de todo eso en este artículo, he hecho un video para que pueda verme dibujar el esquema para mi amplificador de audio LM386:
después de todo el cableado está hecho, es una buena idea etiquetar los símbolos. Las etiquetas se transferirán al diseño de la PCB y, finalmente, se imprimirán en la PCB terminada. Cada símbolo tiene un nombre (R1, R2, C1, C2, etc.) y valor (10 µF, 100 Ω, etc.) que se puede editar haciendo clic en la etiqueta.,
el siguiente paso es importar el esquema en el editor de PCB, pero antes de hacerlo, hablemos de algunas cosas a tener en cuenta al diseñar su PCB.
optimización del diseño de PCB
identifique lo que hace cada parte de su circuito y divida el circuito en secciones según la función. Por ejemplo, mi circuito de amplificador de audio LM386 tiene cuatro secciones principales: una fuente de alimentación, una entrada de audio, el LM386 y una salida de audio. Podría ser útil dibujar algunos diagramas en este punto para ayudarlo a visualizar el diseño antes de comenzar a diseñarlo.,
mantenga los componentes en cada sección agrupados en la misma área de la PCB para mantener las trazas conductoras cortas. Los rastros largos pueden captar radiación electromagnética de otras fuentes, lo que puede causar interferencia y ruido.
las diferentes secciones de su circuito deben estar dispuestas de manera que la trayectoria de la corriente eléctrica sea lo más lineal posible. Las señales en su circuito deben fluir en un camino directo de una sección a otra, lo que mantendrá las trazas más cortas.
cada sección del circuito debe ser alimentada con trazas separadas de igual longitud., Esto se llama una configuración de estrella, y asegura que cada sección recibe un voltaje de alimentación igual. Si las secciones están conectadas en una configuración en cadena, La corriente extraída de las secciones más cercanas a la fuente creará una caída de voltaje y dará como resultado voltajes más bajos en las secciones más alejadas de la fuente:
forma y tamaño de PCB
no es raro ver formas redondas, triangulares u otras formas interesantes de PCB. La mayoría de los PCB están diseñados para ser lo más pequeños posible, pero eso no es necesario si su aplicación no lo requiere.,
si planea colocar la PCB en un gabinete, Las dimensiones pueden estar limitadas por el tamaño de la carcasa. En ese caso, deberá conocer las dimensiones de la carcasa antes de colocar la PCB para que todo quepa en el interior.
los componentes que utilice también tendrán un efecto en el tamaño de la PCB terminada. Por ejemplo, los componentes montados en superficie son pequeños y tienen un perfil bajo, por lo que podrá hacer que la PCB sea más pequeña. Los componentes del orificio pasante son más grandes, pero a menudo son más fáciles de encontrar y soldar.,
Interfaces de usuario
la ubicación de componentes como conexiones de alimentación, potenciómetros, LED y conectores de audio en su proyecto terminado afectará la forma en que se presenta su PCB. ¿Necesita un LED cerca de un interruptor de encendido para indicar que está encendido? ¿O necesita poner un potenciómetro de volumen junto a un potenciómetro de ganancia? Para la mejor experiencia de usuario, es posible que tenga que hacer algunos compromisos y diseñar el resto de su PCB alrededor de las ubicaciones de estos componentes.,
capas de PCB
los circuitos más grandes pueden ser difíciles de diseñar en una PCB de una sola capa porque es difícil enrutar los rastros sin intersectarse entre sí. Es posible que necesite usar dos capas de cobre, con trazas enrutadas a ambos lados de la PCB.
Los trazos en una capa se pueden conectar a la otra capa con una vía. Una vía es un orificio recubierto de cobre en la PCB que conecta eléctricamente la capa superior con la capa inferior., También puede conectar trazas superiores e inferiores en el orificio pasante de un componente:
capas de tierra
algunas PCB de doble capa tienen una capa de tierra, donde toda la capa inferior está cubierta con un plano de cobre conectado a tierra. Las trazas positivas se enrutan en la parte superior y las conexiones a tierra se realizan con orificios pasantes o vías. Las capas de tierra son buenas para circuitos que son propensos a la interferencia, porque la gran área de cobre actúa como un escudo contra los campos electromagnéticos. También ayudan a disipar el calor generado por los componentes.,
espesor de la capa
La mayoría de los fabricantes de PCB le permitirán ordenar diferentes espesores de capa. El peso de cobre es el término que usan los fabricantes para describir el grosor de la capa, y se mide en onzas. El grosor de una capa afectará la cantidad de corriente que puede fluir a través del circuito sin dañar las trazas. El ancho de traza es otro factor que afecta la cantidad de corriente que puede fluir de forma segura a través del circuito (discutido a continuación). Para determinar los valores seguros de ancho y grosor, debe conocer el amperaje que fluirá a través de la traza en cuestión., Utilice una calculadora de ancho de traza en línea para determinar el grosor y el ancho de traza ideales para un amperaje dado.
trazas de PCB
si observa una PCB diseñada profesionalmente, probablemente notará que la mayoría de las trazas de cobre se doblan en ángulos de 45°. Una de las razones de esto es que los ángulos de 45° acortan la trayectoria eléctrica entre los componentes en comparación con los ángulos de 90°., Otra razón es que las señales lógicas de alta velocidad pueden reflejarse en la parte posterior del ángulo, causando interferencia:
Si su proyecto utiliza lógica digital o protocolos de comunicación de alta velocidad por encima de 200 MHz, probablemente debería evitar ángulos y vías de 90° en sus trazas. Para circuitos de velocidad más lenta, las trazas de 90° no tendrán mucho efecto en el rendimiento de su circuito.
ancho de traza
Al igual que el grosor de la capa, el ancho de sus trazas afectará la cantidad de corriente que puede fluir a través de su circuito sin dañar el circuito.,
la proximidad de las trazas a los componentes y las trazas adyacentes también determinará la amplitud de las trazas. Si está diseñando una PCB pequeña con muchos rastros y Componentes, es posible que necesite reducir los rastros para que todo encaje.
crear el diseño de PCB
ahora que hemos discutido algunas de las formas en que puede optimizar su diseño de PCB, veamos cómo diseñar una PCB en EasyEDA.,
abra su esquema en el editor de esquemas y haga clic en el botón «Convertir proyecto a PCB»:
las huellas asociadas con cada símbolo de esquema se transferirán automáticamente al editor de PCB:
los componentes. Estas se llaman líneas ratsnest. Las líneas Ratsnest son cables virtuales que representan las conexiones entre componentes., Le muestran dónde necesita enrutar los rastros de acuerdo con las conexiones de cableado que creó en su esquema:
Ahora puede comenzar a organizar los componentes, teniendo en cuenta los consejos de diseño mencionados anteriormente. Es posible que desee hacer una investigación para averiguar si hay algún requisito de diseño especial para su circuito. Algunos circuitos funcionan mejor con ciertos componentes en ubicaciones específicas. Por ejemplo, en un circuito amplificador LM386, los condensadores de desacoplamiento de la fuente de alimentación deben colocarse cerca del chip para reducir el ruido.,
después de haber organizado todos los componentes, es hora de empezar a dibujar las trazas. Utilice los cables ratsnest como una guía aproximada para enrutar cada traza. Sin embargo, no siempre le mostrarán la mejor manera de enrutar los rastros, por lo que es una buena idea consultar su esquema para verificar las conexiones correctas.
las trazas también se pueden enrutar automáticamente utilizando el enrutador automático del software. Para circuitos complicados, generalmente es mejor enrutar los rastros manualmente, pero pruebe el enrutador automático en diseños más simples y vea qué se le ocurre. Siempre puede ajustar las trazas individuales más adelante.,
Este video le mostrará cómo dibujar trazas en el editor de PCB de EasyEDA:
ahora es el momento de definir el tamaño y la forma del contorno de la PCB. Haga clic en el esquema del tablero y arrastre cada lado hasta que todos los componentes estén dentro:
lo último que debe hacer antes de realizar el pedido es ejecutar una verificación de reglas de diseño. Una comprobación de regla de diseño le indicará si algún componente se superpone o si las trazas se enrutan demasiado juntas., La comprobación de la regla de diseño se puede encontrar haciendo clic en el botón «Administrador de diseño»en la ventana del lado derecho:
Los elementos que fallan en la comprobación de la regla de diseño se enumerarán debajo de la carpeta» errores de DRC».,Vista CB:
puede especificar su propia configuración para la comprobación de la regla de diseño haciendo clic en el menú desplegable en la esquina superior derecha y yendo a Miscellaneous > configuración de la regla de diseño:
esto abrirá una ventana donde puede establecer reglas de diseño para el ancho de trazas, la distancia entre trazas y otros parámetros útiles:
en este punto, es una buena idea verificar el diseño de su PCB con su esquema para asegurarse de que todo esté conectado correctamente., Si está satisfecho con el resultado, el siguiente paso es pedir la PCB. EasyEDA hace que esta parte sea realmente fácil
ordenar la PCB
comience haciendo clic en el botón «Fabrication Output» en el menú superior del editor de PCB:
esto lo llevará a otra pantalla donde puede elegir las opciones para su pedido de PCB:
puede seleccionar el número de PCB que desea pedir, el número de capas de cobre, el grosor de la PCB, el peso del cobre e incluso el color de la PCB., Después de haber hecho sus selecciones, haga clic en «Guardar en el carrito» y se le llevará a una página donde puede ingresar su dirección de envío y la información de facturación.
También puede descargar los archivos Gerber de su PCB si desea enviarlos a un fabricante diferente:
Los archivos Gerber son un conjunto de archivos de imagen que contienen los patrones utilizados para fabricar su PCB. Todos los archivos se comprimen en uno solo .archivo zip., Hay un archivo separado para los rastros de cobre, la pantalla de seda y las ubicaciones de los orificios de perforación y las vías:
pedí 15 PCB para mi circuito amplificador de audio LM386 y el costo fue de aproximadamente 1 15 USD. La fabricación y el envío tardaron cerca de dos semanas. Los PCB estaban bien hechos, y no pude encontrar ningún defecto. Después de soldar los componentes y probar el amplificador, funcionó muy bien. Puede clonar mi esquema de amplificador LM386 y PCB aquí si lo desea.
hacer su propia PCB personalizada es muy divertido, y los resultados pueden ser muy gratificantes., Esperemos que este artículo le ayudará a obtener su circuito prototipo en una PCB. Háganos saber en los comentarios si tiene alguna pregunta, y háganos saber qué proyectos de diseño de PCB ha planeado. Si te gustó este tutorial y quieres que te guste más, ¡asegúrate de suscribirte!