Diseño Arduino Layout

Esta entrada esta dedicada principalmente a continuar el diseño de una placa PCB, se centra en traspasar el esquemático de la placa a el Layout, es decir trasladar el esquemático con todos los componentes, a lo que sería el diseño final de la placa.

También  se ve algo de teoría, que agrupare  en el último punto.

-Desarrollo de la Placa (Arduino Nano):

Una vez que hemos acabado el esquemático en Proteus (entrada "Atmega 328-P"), buscamos el código y coste de cada componente e imprimimos una lista de materiales y coste como la siguiente:

Después de esto abrimos el Layout en Proteus, en una de las pestañas que Proteus llama Ares (en rojo) y salía la sugiente pantalla

En esta nueva ventana de trabajo es donde vamos a implementar el esquemático en una placa, tiene sus propias herramientas y recursos, y tenemos todos los componentes que hemos utilizado en el esquemático, de tal forma que al irlos poniendo, Proteus los va eliminando de la lista de la izquierda.

Este modo funciona con capas, es decir podemos activar o desactivar las capas que deseemos ver o no ver, por ejemplo si solo queremos ver lo que hay en la parte superior de nuestra placa (top), pues desactivaremos la capa que tiene todo los de la parte inferior (bottom). Pose muchas capas caracterizadas cada una por un color, pero en nuestro caso solo trabajaremos con algunas.

-Top Copper: En esta capa aparecerán las pistas, pats, conexiones y componentes de la capa top.

-Bottom Copper: Igual que la Top Copper pero en la Bottom.

-Top Silk: Serigrafía en la top.

-Bottom Silk: Serigrafía en la Bottom.

-Ratsnest: Conexiones pendientes de hacer.

-Force Vectors: Vectores que indican a los componentes la mejor posición para ponerse.

Al colocar los componentes se llenara todo de Ratsnest ya que aún no se ha realizado ninguna conexión.

Estas conexiones se pueden realizar a mano o automáticamente ya que Proteus provee de una herramienta llamada Auto-router, que establece las pistas y las vías según mejor le parezca a el siguiendo unas normas prestablecidas.

Las normas que siguen son las siguientes:

Establecemos como mínima distancia entre pads, entre pads y pistas y entre pistas un mínimo de 5 th, lo que equivale a 0,125mm.

Estas son las reglas que sigue Proteus, pero nosotros tenemos además otras limitaciones como por ejemplo el número de vías, y que estas no estén debajo de chips integrados.

También se intentan  algunas disposiciones para el mejor funcionamiento de la placa como por ejemplo, poner el chip Atmega en el centro de la placa y colocar el oscilador los más de cerca de él. Y intentar hacer las pistas lo más cortas posibles.

A parte de lo anteriormente mencionado cada uno debera hacer el diseño que más le parezca.

-Teoría:

Circuito impreso PCB

·         Sustrato de fibra de vidrio: Buen aislante y no muy caro.

·         PCB como un condensador (cobre-aislante-cobre).

·         En atas frecuencias los condensadores se hacen en placa.

·         Serigrafía: Letras de la placa (Nosotros las haremos en cobre).

·         Sustratos en multicapa son muy finos.

·          

Capas Anchura:

·         Sustrato 1.5 mm.

·         Cobre de 35 micrómetros.

Clases de PCBs:

·         Radiofrecuencia

·         Digital de alta frecuencia

·         Analógicas de altas prestaciones

·         Aplicaciones generales

·         Analógicas de aplicaciones generales

Componentes del PCB:

·         Drill: Agujero.

·         Pad: Zona de cobre para soldar componente.

·         Track: Pista entre dos Pads.

·         Vía: Conexión entre capas.

·         Net: Conexiona completa.

·         Ratnest: Conexión entre pads que falta por hacer.

·         Mascara de soldadura (Solder): Salva las pistas de ser soldadas (Parte verde de la placa).

·         Guard (Clearance): Distancia entre pads y el solder(mascara).

A más categoría menos distancia entre pistas, pats y vías.

Reglas básicas:

·         Todos los componentes del mismo tipo en la misma posición.

·         Conectores en el exterior.

·         Si hay dos masas, hay dos circuitos, separar ambos circuitos.

·         Señal de reloj aislada, no meter entre pines.

·         Si ha componentes que generen calor no pegar a la placa e intentar colocarlos en la top.

Cama de pinchos: Para testear placas por sus puntos de test (PT), para comprobar su funcionamiento.

Consideraciones:

·         Pistas cortas

·         Si la señal de reloj es de alta frecuencia, si se conmutan muchas salidas I/O, la GND puede elevar la tensión, y si trabajas en TTL puedes perder el nivel 0 y se puede degradar la señal.

·         Vías con remaches (Problema),hay que tener en cuenta el  número de vías y siempre ha de ser menor que las que le hayan salido a Luis (Profesor).

·         Intentar no hacer ángulos de 90º ni demasiado agudos.

·         Pistas de VCC y GND de 1 mm de ancho por lo menos.

·          

Para calcular las resistencias de las pistas y la máxima intensidad admisible existen tablas en internet, que se pueden interpretar fácilmente:

Aunque como norma general en una pista de 0.5 mm de sección y 35 micrómetros de alto, circula 1 Amperio de corriente.

Para evitar interferencias electromagnéticas o Diafonías ( Capacitivas e inductivas)  que son acoplamientos electromagnéticos entre pistas cercanas se cruzan los cables para compensar las intensidades inducidas.

Datos Prácticos:

·         Ancho de pista: 40 Th Power y 20 Th la señal.

·         Diámetro taladros: 0.85mm  como mínimo.

·         Mínima distancia entre pistas, pats… etc. serán 10 TH.

·         No remachar, solo presionar sino pueden romperse las pistas.

·         Para condensadores BYPASS no hace falta que sean polarizados.

 Para mas infromación visitar los siguientes enlaces:
Diseño de placa de circuito impreso (PCB)