Diseño de PCB para normas de fabricación: cómo evitar errores críticos de diseño

Juro que habría estado en camino para ser el próximo MasterChef si no hubiera concluido mi título de ingeniero. No porque soy tremendamente bueno cocinando, sino porque no me di por vencido después de un horrible intento de cocinar vermicelli de arroz frito. Si no se remojaban esos hilos largos de fideos, la pasta tenía una textura de alambre duro que no se podía salvar. Este fue un buen ejemplo de lo que le puede pasar a un plato cuando no se siguen las instrucciones cuidadosamente.

Como en la cocina, los errores se cometen en el diseño electrónico, incluso para los diseñadores más meticulosos. Pero algunos errores son lo suficientemente críticos como para tener que desechar toda la tarjeta de circuito impreso (PCB) y empezar de nuevo. Cuando usted está esperando pacientemente un prototipo de PCB para probar sus circuitos, esto puede significar costosos retrasos en el ciclo de desarrollo del producto.

Errores críticos de diseño en la fabricación de PCB

Todos odiamos cometer errores. Pero en realidad, se necesitan dos o tres intentos para conseguir el diseño perfecto. Siempre y cuando arreglemos errores en los primeros diseños simplemente con cortar pistas o cables puente, el impacto en el proceso de desarrollo es mínimo. Sin embargo, no se puede decir lo mismo sobre algunos de los siguientes errores que casi siempre arruinan sus PCBs.

1. Uso del espacio incorrecto

Si bien la mayoría de los componentes pasivos están disponibles tanto en factores de forma pasantes como de ensamblaje en superficie, los circuitos integrados (CIs), especialmente los CIs con funciones especiales, se producen en solo unos pocos tipos de paquetes. Confundir un Circuito integrado SOIC (Small Outline Integrated Circuit) y un SSOP (Shrink Small Outline Package) puede resultar en tratar de encajar un CI más pequeño en una superficie de apoyo más grande, o viceversa.

Recuerde verificar el tipo de paquete de sus componentes al comprobar minuciosamente sus hojas de datos. No haga suposiciones y asegúrese de que tanto las dimensiones del CI como el tamaño del paso sean correctos. Aprendí mi lección cuando usé erróneamente la versión "estrecha" de un SOIC ya que la versión "ancha" tenía el mismo tamaño de paso.

^{La perforación no le ayudará cuando usted tenga la posición incorrecta del orificio en primer lugar.}

2. Desalineación del bus de direcciones

Durante mis primeros años como diseñador, los requisitos de memoria de alta densidad significaban el uso de memoria Flash paralela o Memoria de acceso aleatorio estático (SRAM). Tuve que lidiar con hasta 23 bits de dirección y 8 bits de señales de datos. Un error al hacer coincidir los pines de dirección del microcontrolador con los componentes de memoria, podría resultar en un prototipo inutilizable o pasar un par de días cortando y recargando las señales con cables puente. Para evitar esto, tuve que entender completamente el bus de direccionamiento del microprocesador y cómo conectar cada chip de memoria.

3. Diseño incorrecto del plano de tierra

El efecto de un diseño adecuado del plano de tierra puede no ser obvio en circuitos digitales simples. Sin embargo, usted puede tener un lote de PCBs llenas pero inaceptables si ignora las mejores prácticas en el plano de tierra para diseños de circuitos analógicos o mixtos. Esto puede causar interferencias y transmisiones cruzadas, por lo que es necesario producir rápidamente un mejor diseño.

Si bien tengo la suerte de haber salvado PCBs con malas conexiones a tierra, ahora me aseguro de que los diseños futuros respeten los planos de tierra adecuados. Recuerde separar las conexiones a tierra analógicas y digitales por un solo punto cuando sea apropiado y considere la trayectoria del flujo de corriente.

4. Orificios de ensamblaje incorrectos

Los orificios de ensamble pueden ser útiles para reducir las interferencias electromagnéticas (EMI). Sin embargo, si sus coordenadas del orificio de ensamblaje están fuera, entonces su tarjeta que funciona bien no se asegurará a su carcasa. Asegúrese de que sus coordenadas sean exactas, de lo contrario podría no haber un camino claro para asegurar su tornillo.

Para los diseños en los que la PCB está montada en una carcasa, es fundamental comenzar el diseño de la PCB con los orificios de ensamble colocados en la coordenada correcta antes de colocar otros componentes.

^{La perforación no le ayudará cuando usted tenga la posición incorrecta del orificio en primer lugar.}

5. Densidad de corriente excesiva sobre cobre delgado

¿Qué podría salir mal cuando ha cubierto todas sus bases al realizar cálculos de presupuesto de potencia a nivel de subcircuito? Un error común es no considerar la corriente total que pasa a través de la pista de señal de voltaje primario. Otro error común es no proporcionar un ancho de cobre adecuado. Estos errores pueden provocar un sobrecalentamiento o, en algunos casos, la rotura total del cobre conductor. El análisis correcto del presupuesto de potencia le dará una indicación clara del ancho de vía requerido. Si está trabajando con un software de diseño de PCB profesional, como Altium Designer, puede aprovechar las herramientas de análisis de caída de CC para verificar su cálculo.

Para los usuarios que quieren un software de diseño profesional pero no están en el mercado para Designer, CircuitStudio es la solución perfecta.

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