Guía de PCB

Diseña tu primera PCB: del esquema a la placa

Una placa de circuito impreso (PCB) es el circuito del esquema pasado a cobre: cada componente ocupa una huella con sus pads y cada conexión se vuelve una pista. Aquí lo hacemos completo con un intermitente de 555, pero los pasos son los mismos para cualquier proyecto, incluido un shield para Arduino.

1. Del esquema a las huellas

Abre tu circuito en el Simulador de circuitos y elige Exportar → Diseñar la PCB de este circuito, o en el Diseñador de PCB usa Importar circuito con el archivo .json. El diseñador asigna una huella a cada componente:

• Resistencias y diodos: axial con paso de 10.16 mm (0.4″). Capacitores cerámicos: paso 5.08 mm; electrolíticos: radial con el positivo marcado.
• Integrados 74HC, 555 y CD4511: DIP de 8, 14 o 16 patitas; las redes quedan en el número de patita real, incluidas VCC y GND.
• Transistores pequeños: TO-92 (E B C); reguladores y MOSFET: TO-220.
• Arduino Uno, Nano, ESP32 y módulos (LCD 16×2, HC-SR04, relé, DHT, L298N, HX711…) reciben su propia huella con los pines en su lugar.
• Las entradas sin usar de un integrado se conectan solas a VCC o a tierra, como debe ser en una placa real.

Revisa la pestaña Mensajes: ahí te dice qué componentes no tienen huella (sondas, voltímetros) y qué cambió. Si quieres empezar desde cero, abre Ejemplos → Placa en blanco, coloca huellas desde la paleta y escribe la red de cada pad en la pestaña Piezas.

2. La forma de la placa

Haz clic en una zona vacía para ver las propiedades de la Placa:

• Ancho y Alto, y el Contorno: rectangular, con esquinas redondeadas o un polígono con vértices que arrastras.
• Agregar recorte abre una ventana en la placa (para un conector, un disipador o un tornillo).
• Forma de shield Arduino UNO deja la placa de 68.58 × 53.34 mm con los conectores y los barrenos donde caen los del Arduino.
• Barrenos M3 en las esquinas agrega cuatro barrenos de montaje sin cobre (NPTH), que se exportan en su propio archivo de barrenos.
• Caras de cobre: una cara (todas las pistas abajo, ideal para hacerla en casa) o dos caras con vías.

3. Acomoda las piezas

Las líneas punteadas (el ratsnest) unen los pads que deben quedar conectados. Antes de trazar una sola pista, mueve las piezas hasta que esas líneas sean cortas y se crucen lo menos posible:

• Los integrados al centro y orientados igual (la muesca hacia el mismo lado): es más fácil armar y revisar.
• Los capacitores de desacoplo de 100 nF pegados a cada integrado, entre VCC y GND.
• Conectores y LED en el borde, los potenciómetros donde los alcance la mano.
• R gira la pieza; en placas de dos caras F la pasa abajo. Reacomodar piezas propone una colocación automática que luego afinas a mano.

4. Traza las pistas

Con la herramienta Pista (T) haz clic en un pad: su red se resalta y solo ves las conexiones que le faltan. Cada clic agrega un vértice; los tramos se ajustan a 0°, 45° y 90°. Termina en el otro pad o con Enter; Esc cancela el tramo.

• Anchos: 0.8 mm para placas caseras, 0.5 mm si hace falta pasar entre dos patitas de un DIP, 1.2 mm o más para la alimentación. Durante el trazo W cambia el ancho.
• Clases de red: GND, VCC, VIN, +5V, 3V3… son de potencia y las demás de señal. En Anchos por clase de red das el ancho de cada clase y en la pestaña Redes cambias la clase de una red. Con el ancho «Auto» cada pista toma el de su clase.
• Para mover un tramo, arrástralo: los tramos vecinos conservan sus 45°. Con clic derecho borras un tramo, la pista o todo el cobre de una red. H resalta la red bajo el puntero.
• Placa de una cara: si una conexión no puede cruzar, usa un puente de alambre (huellas JUMPER). Placa de dos caras: durante el trazo V pone una vía y cambia de cara.

Ruteo automático

Rutear automáticamente traza las conexiones pendientes con el ancho de cada clase. Si una no pasa, vuelve a empezar poniéndola primero (los intentos se ajustan en «Ruteo automático»). En una cara puede proponer puentes de alambre: aparecen como JP en la placa y en la lista de materiales. Al terminar, Mejorar pistas quita vértices de más y endereza los tramos a 45° sin acercarse a otras redes; las lágrimas (teardrops) refuerzan la unión de pista y pad.

5. Plano de tierra y zonas de cobre

• Plano de tierra en toda la placa cubre la placa con cobre unido a GND: en una placa hecha en casa se quita mucho menos cobre (rinde el cloruro férrico) y hay menos ruido.
• Con la herramienta Zona (Z) dibujas una zona propia: clic en cada esquina y cierra en el primer punto. En sus propiedades eliges la red, la prioridad, si los pads se unen con alivio térmico (rayos, fáciles de soldar) o sólidos, y si es un área prohibida sin cobre (por ejemplo, alrededor de los contactos de un relé de 127 V).
• Las zonas se rellenan solas al editar (o con B), guardan la separación con las demás redes y no dejan islas sueltas. Puedes ocultarlas con el botón Zonas de la barra de vista.

6. Revisa las reglas (DRC)

Pulsa Reglas (D). El diseñador revisa separaciones entre cobres de redes distintas, anchos mínimos, cortocircuitos, anillos y barrenos, pistas fuera de la placa y conexiones pendientes. Haz clic en cada aviso para ir al lugar. Elige el Preajuste de reglas según cómo la vas a hacer:

En Hacerla en casa activa Agrandar pads para planchado: cada pad con barreno crece hasta tener un anillo de cobre suficiente y los pads de los DIP y las tiras de pines se alargan a óvalo cuando hay espacio, sin acercarse de más a sus vecinos. El DRC, las zonas, el ruteo y todas las exportaciones usan los pads agrandados.

7. Fabrícala

Exportar abre el diálogo con todo lo que necesitas:

• PDF a escala 1:1 para planchado o fotolito: elige la capa (cobre inferior, superior o todo el cobre, que imprime cada cara con su etiqueta y marcas de registro para alinear las dos), hoja A4 o carta y, si quieres, una página con la serigrafía. La capa inferior va sin espejo y la superior en espejo. Imprime al 100 % con impresora láser y comprueba la barra de 50 mm con una regla. Plancha el papel contra el cobre, retíralo con agua y graba con cloruro férrico o con ácido muriático y agua oxigenada.
• Gerber y Excellon en ZIP para mandarla a fabricar: cobre, máscara, serigrafía, contorno (con arcos), zonas como regiones y los barrenos con y sin cobre en archivos separados. Súbelo a cualquier fabricante en línea.
• Reporte y mapa de barrenos, SVG y PNG de las capas, la lista de materiales en CSV, la vista 3D de la placa armada y el archivo del proyecto (.json).

Panel para fabricar

Si vas a pedir varias placas pequeñas, en Panel para fabricar eliges columnas y filas, la separación (pestañas con fresado y mouse bites, o V-score para placas rectangulares juntas), rieles, fiduciales y barrenos de herramienta. Tu diseño no cambia: con Ver panel lo revisas y al exportar marcas Exportar el panel.

8. Ejemplos para practicar

• a. Intermitente con 555 (para rutear): las piezas ya están colocadas; traza las 15 conexiones pendientes.
• b. Fuente de 5 V con 7805: una cara terminada, para ver cómo se ve una placa bien hecha.
• c. Contador de 00 a 59: un esquema importado del simulador, en dos caras.
• e. Shield para Arduino UNO: LED, botón y relé con plano de tierra y área prohibida, ruteado con las reglas de casa.
• f. Intermitente de una cara con plano de tierra y g. ATmega328P de dos caras (para fábrica, con esquinas redondeadas, barrenos M3 y zonas en las dos caras).

Lista para entregar

• Cero conexiones pendientes y cero errores de reglas con el preajuste que vas a usar.
• Designaciones (U1, R1…) legibles en la serigrafía y en la misma orientación.
• Pads de entrada y salida identificados con un texto (X): IN, OUT, +5V, GND.
• Un barreno de montaje en cada esquina si la placa va atornillada.
• Para planchado: pads agrandados, pistas de 0.8 mm o más y, de preferencia, plano de tierra.