Al convertir un diseño o circuito en un objeto 3D real, hay un paso que puede marcar una gran diferencia para que esto tenga éxito. El diseño de PCB es una habilidad tan importante como diseñar el circuito en primer lugar. En este artículo, veremos algunos de los pasos y enfoques clave que se deben seguir cuando se enruta a la PCB.
Al convertir un diseño o circuito en un objeto 3D real, hay un paso que puede marcar una gran diferencia en el éxito de este. El diseño de PCB es una habilidad tan importante como el diseño de circuitos. En este artículo, veremos algunos de los pasos y enfoques clave que se deben seguir cuando se enruta a la PCB.
Actualmente estoy usando un paquete de software llamado PADs con ebm-papst. Creo que este es un gran paquete si puedes encontrar a alguien que lo compre y lo compre. Sin embargo, puede lograr el mismo resultado sin importar qué paquete use. Entonces, ¿por dónde empiezas?
Suponiendo que tiene todas las huellas requeridas y está satisfecho con su esquema y componentes, imprima su esquema. Es importante tenerlos a mano. Convierta estos dibujos lineales en cobre real. Luego importe o cargue todas las huellas de los componentes en el paquete de diseño.
Hay dos enfoques posibles. Puede ser un enrutador automático o puede conectar manualmente toda la placa como lo hice yo. Para los diseños que no tienen muchos buses y son en su mayoría micro integrados, el enrutamiento manual es tan rápido como el enrutamiento automático. Esto se debe a que debe verificar las reglas de ancho de vía, como “¿Es la red lo suficientemente ancha como para transportar corriente?” Además, asegúrese de que las líneas de señal no estén cerca de líneas eléctricas o fuentes de ruido. Así que haga esto en su cabeza y conéctelo para obtener el mejor diseño que desea y use su cerebro como un enrutador automático y verificador de reglas de diseño.
Comience agrupando sus componentes en áreas fuera del tablero. Por ejemplo, supongamos que tiene una fuente de alimentación conmutada. Todas estas rutas terminan mezcladas en un lado. no se superpongan. Simplemente colóquelos uno al lado del otro en una cuadrícula para tener una idea de cuánto espacio de tablero necesita. Es útil tener el esquema frente a usted, ya que lo hará para cada bloque del circuito. Puede verificar si el capacitor de 100 nF es para alimentación o debe colocarse junto al IC para desacoplarse. Mueva estos bloques hasta que sepa dónde quiere que esté el flujo o el borde de la interfaz de cada bloque, hasta que esté listo para continuar.
Suponiendo que tiene un contorno de PCB, cree una representación física y comience a colocar conectores (conectores que deben colocarse en algún lugar). Pegue el conector para evitar movimientos accidentales. A continuación, es importante comprobar el tamaño de la placa de circuito impreso y la posición de los conectores para ver si encajan en la carcasa.
Luego comience a enrutar el tablero de una de dos maneras. La mayoría de mis tablas son de 2 o 4 capas. Piense en el tablero como un objeto 3D, independientemente del número de capas. Los diseños de circuitos se pueden dividir en dos tipos. Un tipo de diseño se ocupa de más circuitos analógicos con rutas cortas entre resistencias y circuitos integrados o entre algunos condensadores y reguladores (consulte la Figura 2). Otro tipo de diseño es para circuitos digitales con recorridos largos de dos o más rutas que se ejecutan entre múltiples dispositivos. Un ejemplo es el enrutamiento del bus SPI (consulte la Figura 3).
Comenzando con un circuito analógico, diseñe los componentes y las pistas tal como aparecen en el esquema. Si no tiene muchas redes superpuestas en su dibujo 2D, puede hacer lo mismo fácilmente en su PCB. Si puedes mantener todo en un lado del tablero, hazlo. Esto permite colocar otro circuito en el otro lado. Usé mucho esta técnica en el circuito de monitoreo de RPM de mi ventilador, colocando el circuito de control de PWM en el otro lado del tablero. Ambos requieren que se suministre energía entre el microcontrolador y el dispositivo (en este caso, el ventilador), por lo que sería bueno ejecutarlos en paralelo.
Un diseño digital enruta las líneas juntas tanto como sea posible, pero no trata de permanecer en un lado del tablero. Pero usa la regla: azul = horizontal, rojo = vertical. Los congeladores azules y rojos aparecen en la parte inferior y superior del tablero, como se muestra en el paquete CAD. Al enrutar estas líneas solo horizontalmente en un lado del tablero y verticalmente en el otro lado, puede minimizar la cantidad de capas de tablero requeridas.
Sin embargo, no existen reglas estrictas y rápidas, y si tiene un circuito integrado digital, tendrá que lidiar con ambos tipos de diseños. Esto significa diseñar cada bloque para que se ajuste a cada uno de los perfiles de diseño anteriores. Las líneas digitales y analógicas de micros siguen reglas más azules/rojas hasta llegar a circuitos de tipo analógico. Esto le permite separar la señal del micro y aislar los anillos apretados y compactos de los circuitos analógicos entre sí.
Sin embargo, hay una parte muy importante del circuito que aún no hemos tocado. Es un carril de alimentación. No es difícil recordar conectar rieles de alimentación como líneas de +5 o +3,3 voltios, pero la gente se olvida de los rieles de tierra o de 0 voltios. Siempre asegúrese de ejecutar y volver a conectar una traza de 0 voltios para cada sección de un circuito o dispositivo grande. Trato de usar la regla de “alrededor del exterior”. No es una buena regla, pero esto significa crear una pista que corre por todo el exterior del tablero en un bucle y alimenta estos bloques. También puede resaltar toda la pista para ver dónde está corriendo. ¿Puedes llenar el vacío (Figura 4)? Cuanto mejor sea la conexión de 0 voltios, más probable es que la placa funcione.
Una vez hecho esto, trabaje en su plan de inundaciones. Sé que no todo el mundo está preocupado por esto, pero haz una inundación de cobre con la parte superior e inferior conectada a 0 voltios. Llega a todas las partes y tiene una buena conexión general.
Finalmente, ejecute las verificaciones de reglas de diseño de conexiones y espacios libres integradas de PAD para señalar errores tontos antes de generar la exportación final al ingeniero mecánico. En mi caso, se asegura de que no haya una resistencia 0603 debajo del IC cuando debería estar en la parte posterior de la placa. ¡Cometí ese error una vez! A continuación, puede enviar el archivo para crear su tablero. Se recomienda asegurarse de que todos los componentes encajen en la placa. Solía trabajar en un lugar que tenía una fábrica de PCB donde podías perforar y cortar pistas de láminas de cobre en blanco. Era una buena manera de hacerlo.
Hay muchas reglas estrictas y rápidas que puede agregar a su enfoque de diseño, pero estos principios básicos simples lo ayudarán a diseñar su tablero con la menor cantidad de errores y reducir sus posibilidades de volver a girar.