Diseño electronico ver2.0

Instituto Tecnológico “El Oro”

Escuela de Tecnología en electrónica

Diseño electrónico asistido por PC

Docente: Ing. Víctor Medina G

Sexto Nivel

22/09/2014Diseño asistido por PC _ Ing.

Víctor Medina G 2

Presentación

En este módulo se trata de crear unaguía para el diseño y la construcción decircuitos de tarjeta impresa (PCB)

Resaltar puntos de consideración:

Fundamentos de DAC

Puntos de estudio de DAC

Usos de PROTEL como herramienta


Víctor Medina G 3

Capítulo 1: Introducción

La tecnología moderna utiliza intensivamentea la computación: CAD (computer assisteddesign) y CAM (computer assistedmanufacturing)

Los profesionales de otras disciplinas comodiseñadores en la electrónica son usuariosdedicados de programas de DAC, incluyendoprogramas para el diseño y simulación decircuitos, el diseño de circuitos impresos y laproducción de integrados.


Víctor Medina G 4

Introducción

Se tiene un nombre específico para el tipo deprogramas DAC que utilizan: ADE(Automatización de Diseño Electrónico).

Por ejemplo durante las etapas iniciales deldiseño, se utilizará un programa de 'captura'de circuitos para entrar su obra en lacomputadora


Víctor Medina G 5

Introducción

Un programa de captura de circuitos no esnada más que un programa de dibujoespecializado, que incorpora los símbolosespeciales utilizados en el diseño de circuitos.

Luego de dibujar su circuito, se puede elegirsimular el comportamiento de su creación,para confirmar si la misma funcionará comointencionado.


Víctor Medina G 6

Captura del diseño


Víctor Medina G 7

Simulación

Mediante el uso de simuladores serealiza el afinamiento o mejora deldiseño, permitiendo aprovechar eltiempo en armado y prueba del circuito

Finalmente se emplea las herramientaspara la confección de la placa delcircuito


Víctor Medina G 8

Simulación


Víctor Medina G 9

Simulación


Víctor Medina G 10

Pruebas


Víctor Medina G 11

Construcción del PCB


Víctor Medina G 12

Esquema del trabajo DAC


Víctor Medina G 13

Generalidades

El diseño de PCB es un punto muy importanteen el éxito o fracaso de un proyecto, define siel resto del sistema funcionará o no bajo lostérminos previstos.

Usualmente la capacitación adecuada para elbuen diseño de un PCB no es accesible muyfácilmente, teniendo que ser desarrollada conbase a experiencia. Esto motiva a muchasempresas a subcontratar estos servicios.


Víctor Medina G 14

Elección de componentes

El diseño exitoso de un sistema, comienza desde laelección de los componentes que lo conforman.

Capacitores. Los capacitores son elementos básicos usados en

todo diseño para eliminar las variaciones del voltajede alimentación, debidos a los cambios repentinos deconsumo inherentes a la mayoría de los circuitosintegrados actuales.

La elección de un capacitor no siempre es tan simplecomo se ve. Es normal que no tenga claras lasdiferencias que presentan en su comportamiento uncapacitor electrolítico de los cerámicos monolíticos uotros.


Víctor Medina G 15



Víctor Medina G 16


En ésta tabla se ilustra los rangos defrecuencia en que se comportan mejor loscapacitores de diferentes tipos. Es necesarioaclarar que la mejor práctica es revisar lainformación presentada en una hoja técnicade la familia del componente elegido y revisarsus parámetros, dado que la tecnologíacambia constantemente y con ello tambiénlas características de todo componente.


Víctor Medina G 17


Un ejemplo típico es el ruido en laalimentación pese a un “poderoso” capacitorde 2200 microfaradios y porqué los “motherboard” usan un grupo de capacitorescerámicos distribuidos por todos los puntos.

Otro punto poco conocido con respecto a loscapacitores es la elección del voltaje deoperación adecuado.


Víctor Medina G 18


Reemplazar capacitores electrolíticos con otro demucho mayor voltaje de operación no es buena idea,dado que el dieléctrico no se comporta igual en lospuntos bajos de su valor de operación.

Así mismo es importante revisar en las característicastécnicas los valores de corrientes máximos quesoporta. Los valores bajos de resistencia en serie(Equivalent Series Resistance ERS ) permiten elmanejo de mas corriente sin calentamientos y otrosefectos desagradables.


Víctor Medina G 19


Familias lógicas.

La correcta elección de la familia lógica aemplear es un tema muy popular, sinembargo hay una tendencia a usar familiasmas rápidas de lo necesario. Esta tendenciasuele afectar cuando otros efectos comienzana ser mas importantes, como por ejemplo ladistancia que recorrerá la señal para llegar aotro componente


Víctor Medina G 20


Resistencias

Las resistencias axiales de precisión(Metal film) no solo son mas precisas ensu valor nominal, además otros efectoscomo la inductancia parásita es menor.De la misma forma, las resistencias demontaje superficial tienen uncomportamiento con menos parásitos.


Víctor Medina G 21


Otras recomendaciones prácticas.

Cuando se tenga un circuito integrado convarias terminales de alimentación y tierra,siempre se deben conectar todos.

En circuitos con grandes corrientes quecontengan un interruptor, se cortará el PCBentre terminales, para evitar que losdepósitos de carbón producidos por los arcosen las conmutaciones se acumulen y formenuna delgada pista conductora sobre el PCB


Víctor Medina G 22


Es buena práctica asegurarse de conseguir uncomponente en cantidad suficiente, precioadecuado y a tiempo, antes de basar eldiseño en él.

NUNCA conectar una tarjeta experimental auna PC y menos a la que estamos usandopara diseñar. Existen sistemas que nospermiten aislar un poco los errores en casode falla de la tarjeta pero suelen ser muycaros.


Víctor Medina G 23


Cuando se pruebe un prototipo, esbuena idea usar zócalos para todos loscomponentes que se puedan. Lamayoría de los componentes actualesson SMT, se tendrá entonces quedesarrollar mas habilidades paradesoldar un componente dañado ysoldar uno nuevo sin dañar el PCB ni elcomponente.


Víctor Medina G 24


Dispositivos SMD Dispositivos SMT


Víctor Medina G 25


No es bueno confiar en los Datasheetsque dicen “Preliminar”. Es muy buenapráctica revisar el datasheet cuandosalga el componente a mercado pararevisar posibles cambios. Otro detalle esque el componente que prometen parael primer cuarto del año suele salir amediados del segundo cuarto y ademáscon “bugs”.


Víctor Medina G 26


Midiendo la señal que llega a un dispositivo,observamos que tiene oscilaciones en suvalor, en lugar de ser estable. Como unaprimera acción, decidimos poner un pequeñocapacitor en la entrada del dispositivo parafiltrar un poco la señal y así “limpiarla” delruido observado. Esta acción demandará mascorriente del dispositivo de salida para hacerla transición de voltaje, empeorando lasituación.


Víctor Medina G 27

Consideraciones en el PCB

Para el ancho de una pista estará definida por lacorriente que pasa a través de ella

Zonas

Para el acomodo de los diferentes componentes, esbuena idea definir zonas para aislar los diferentesruidos que se presentan en un sistema. Agrupandolos circuitos digitales en una zona y los analógicos enotra, podemos evitar que los componentes analógicosestén siendo alimentados con los ruidos de altafrecuencia en la alimentación que son tan comunesen los sistemas digitales.


Víctor Medina G 28


Cuando tenemos diferentes funcionesen una tarjeta que posee un soloconector (como sería el ejemplo de unatarjeta para computadora) los circuitosde mayor velocidad ( y mas ruidosos)serán los que se colocarán mas cercadel conector y los menos ruidosos losmas alejados.


Víctor Medina G 29


Integridad de la señal.

Cuando un pulso es transmitido a través deuna pista, algo del pulso será reflejada deregreso al emisor. Si el conductor es muycorto, la señal estará subiendo cuando elpulso reflejado regrese y la reflexión seráparte del flanco de subida. Si el conductor esmuy largo, el flanco habrá terminado cuandollegue la reflexión y entonces aparecerá comoun sobrepulso (positivo o negativo).


Víctor Medina G 30


Todos estos efectos son debido a queno podemos tener siempre el largo delas pistas adecuado a la frecuencia deoperación. En casos como la señal CLKde un sistema PCI, tenemos lafrecuencia perfectamente establecidaluego podemos definir un largo críticode pista, pero no es así en la mayoríade las señales de interconexión.


Víctor Medina G 31



Víctor Medina G 32


Cross talk.

son los ruidos inducidos por otras líneas quepasan cerca de nuestro conductor de interés

El cross talk se genera debido a que cuandotenemos dos conductores que correnparalelos, construyen entre ellos un capacitor(capacitancia mutua), además que losconductores en sí forman unas inductancias(inductancia mutua).


Víctor Medina G 33


Cross talk aparece entre dos pistas paralelas


Víctor Medina G 34


Si tenemos un circuito de dos líneas de conducciónparalelas, donde la corriente I1 fluye de un punto 1al punto 2 y tenemos la otra línea conectando elpunto 3 al punto 4, observaremos que mientras maslargas sean las pistas conductoras mayor será lacapacitancia mutua, así mismo mientras mayor sea lacorriente I1, mayor el voltaje inducido en la pista 3-4.Como éste voltaje viaja a ambos extremos delconductor, la corriente que viaja hacia el punto 3 esllamado “backwards cross talk” y la corriente queviaja hacia el punto 4 es llamado “forward crosstalk”.


Víctor Medina G 35


Como una nota, notemos que este fenómenoes debido a un acoplamiento capacitivo, porlo que mientras mas rápidamente se den lastransiciones de voltaje, mayor serán sufrecuencia y por lo tanto mayor el ruidoobservado. Otro punto importante a observares que no es fácil “blindar” un conductor, porlo que la mejor forma de evitar éstefenómeno es el de separar las pistasfísicamente.


Víctor Medina G 36


La forma práctica de evitar éstos ruidos son:

Usando pistas de baja impedancia y ponerterminaciones apropiadas.

Distribuir bien las pistas por el PCB

Usar pistas lo mas cortas posibles

Usar el plano de tierra lo mas cercano alplano de pistas como sea posible.


Víctor Medina G 37

Edición con PROTEL DXP 2004

El programa PROTEL es un buenejemplo de programa de edición conherramientas de diseño que nospermiten verificar la integridad de lasseñales digitales, hacer cálculos decrosstalk y muchas otras funciones quenos facilitan el diseño de un PCB sea defrecuencia intermedia o de altavelocidad.


Víctor Medina G 38

Capítulo II: Diseño asistido con PROTEL DXP


Víctor Medina G 39

Características de PROTEL DXP

Dentro de la amplia oferta disponiblepara el sistema operativo Windows, lafirma ALTIUM dispone de un potenteentorno de trabajo etiquetado comoPROTEL, en su última versión DXP.

Herramienta tipo IDE, entorno dedesarrollo integrado


Víctor Medina G 40



Víctor Medina G 41


Tecnología de grupo inteligente, todoen uno:

Capturador de esquemáticos

Simulador

Esquema de explorador de archivos


Víctor Medina G 42


Almacenamiento de dispositivos porlibrerías

Todos los documentos de diseño songuardados en una sola base de datos

Dentro del documento se pueden creargrupos de trabajo y asignar a cadausuario su nivel de acceso y control


Asistencia técnica vía Web,actualización de la información

Algoritmo de redes neuronales paradesempeño del software


Víctor Medina G 43


Víctor Medina G 44

Requerimientos dePROTEL DXP

Requerimientos básicos:

Windows XP Service Pack 2

Procesador Pentium IV, 3.6GHz

1 GB en RAM

Monitor SVGA, resolución de 1024 x 768

Mínimo 800MB en HD para instalaciónreducida

Versión 2002/2004


Víctor Medina G 45

Explorador de PROTEL 99

El explorador de diseños es la interfase entreel usuario y las hojas esquemáticas, presentaademás las herramientas para la creación denuevos diseños.

Características del explorador de diseños:

o Habilidad de guardar múltiples hojas enuna sola base de datos: esquemas,archivos PCB, simulaciones


Víctor Medina G 46


o Los documentos se presentan en forma deventanas separadas

o Panel de navegación para ordenar enforma jerárquica las hojas del documento

o Menú de herramientas en formatoWindows y con opción de personalizarlo

o Distribución en cascada de pantallas depresentación


Víctor Medina G 47



Víctor Medina G 48



Víctor Medina G 49

Modo de trabajo delexplorador de diseños

Se distinguendos partes enpantalla:

Árbol denavegaciónen el panelde ladoizquierdo

Ventana dediseño enladoderecho


Víctor Medina G 50

Uso del panel denavegación

El panel de navegación muestra ladistribución de los archivos queconforman su base de datos para undiseño específico:

Hacemos click en signo (+) paraexpandir los atributos de los archivos

Click en signo (-) para ocultar dichosatributos


Víctor Medina G 51

Uso del panel denavegación

Doble click paraabrir carpetas

Doble click enuna hoja deesquema paraabrir el archivo yvisualizarlo enventana dediseño


Víctor Medina G 52

Trabajando en la ventana de diseño

Tiene dos tipos de vista:

Vista de carpetas.-muestra los archivos uhojas contenidas ensubcarpetas

Editor de vistas.-muestra el documentoabierto listo para suedición, para abrirlohacemos doble click endicho esquema


Víctor Medina G 53

Trabajando con múltiplesdocumentos

Esta opción nos permite trabajar conmúltiples documentos juntosmoviéndonos fácilmente entre ellos,seleccionamos alguno haciendo clicksobre este archivo.

Para cerrar una hoja de esquema clickizquierdo y seleccionamos opción“close”


Víctor Medina G 54

Trabajando con múltiples documentos

Para mejorarla vista denuestrotrabajo, sepuede elegirla opción dedividir lapantalla envariasregiones detrabajo


Víctor Medina G 55

Trabajando con múltiples documentos

Las ventanas se puedenarreglar presionando laspestañas en la parteinferior.

Las ventanas pueden serredimensionadas colocandoel cursor en el límite de lasventanas y ajustando sutamaño

Para volver a vista normalde pantalla se presiona clickizquierdo y se seleccionaesta opción.


Víctor Medina G 56

¿Qué es una base de datosde diseño?

Se define a una base de datos comouna colección de datos organizadospara un conveniente acceso.

Un diseño de base de datos de PROTELson todos los documentos de diseño,organizados y almacenados en un soloarchivo en su disco duro para unconveniente acceso y manejo, conextensión . Ddb


Víctor Medina G 57

¿Qué es una base de datosde diseño?

Todos los documentos creados en eldiseño son guardados en dicha base dedatos, tales como: hojas esquemáticas,pcb’s, listados, reportes eléctricos, etc.En orden jerárquico.


Víctor Medina G 58

Creación de una nuevabase de datos de diseño

Seleccionamos FILE de la barra de menú,opción NEW DESIGN

Aparece una pantalla que indica el tipo dearchivo a guardar, quedaría MS ACCESDATABASE

Etiquetamos el nombre de nuestro proyecto yla ubicación en una carpeta existente.


Víctor Medina G 59

Creación de una nuevabase de datos de diseño

Para colocarclave alnuevoproyecto sehabilitaPASSWORD,y se coloca lanueva clave


Víctor Medina G 60

Nuevos documentos en labase de datos

Abierto el nuevo proyecto en que se vaa trabajar, se elige el panel denavegación.

Se abre la carpeta DOCUMENTS

Aparece una pantalla con todos losposibles tipos de documentosexistentes, elegimos el requerido y clicken ok


Víctor Medina G 61



Víctor Medina G 62


Una de las principales características deeste software es la capacidad desoportar ambos tipos de documentos:PROTEL y de otro tipo.

Un documento es creado y editado porun servidor OLE (típico de los que sehallan en su PC).


Víctor Medina G 63


En el cuadro de diálogo aparecerá laruta donde se halla el archivo y puedehabilitar la opción de “Mostrar todo tipode documentos”.

Estos documentos pueden serguardados dentro de la base de datos,pero solo podrán ser editados por elservidor OLE


Víctor Medina G 64



Víctor Medina G 65

Editando documentos

En panel denavegaciónseleccionamos eldocumento quevamos a editar ydamos dobleclick para abrirloy trabajar en el.


Víctor Medina G 66

Editando documentos

Documentos almacenados en la base dedatos creados por un servidor OLE tal comoWORD, EXCEL pueden ser editadosdirectamente desde el explorador de diseño.

Haciendo doble click sobre el documentodigamos tipo WORD, entonces la aplicaciónMICROSOFT WORD empezará.


Víctor Medina G 67

Editando documentos

El documento está listo para sereditado.

Los cambios que realice sobre eldocumento OLE serán guardados en labase de diseño sobrescribiendo elarchivo que se abrió previamente.


Víctor Medina G 68

Editando documentos


Víctor Medina G 69

Importando un documento

Se pueden importar documentosexternos a PROTEL.

Seleccionamos FILE > IMPORT

En el cuadro de diálogo seguimos laruta para hallar el archivo a importar,este tendrá el icono del programa enque fue creado.


Víctor Medina G 70

Importando un documento

De entre otros tipos de documentos quepodrán ser importados por PROTELtenemos:

PROTEL de versiones anteriores

AUTOCAD

ORCAD

TANGO


Víctor Medina G 71

Manejo de documentos en la Base de Datos

En la base de datos se pueden categorizar yguardar los documentos dependiendo de sutipo.

Se pueden crear otras carpetas yrenombrarlas, así también a los documentos.

Los documentos pueden ser movidos entrelas carpetas, de forma similar con elexplorador de WINDOWS


Víctor Medina G 72

Manejo de documentos en la Base de Datos

Para borrar el documento seleccionamos lacarpeta DOCUMENTS, click izquierdo sobre elarchivo, elegimos la opción DELETE.

Estos archivos por seguridad se almacenanen la carpeta de reciclaje en la misma BD.

Al ingresar a esta carpeta podemos borrardefinitivamente este archivo.


Víctor Medina G 73

Creando un grupo de trabajo

Abierto el proyectoelegimos las opciónDESIGN TEAM

Podemos crear dosclases de miembros:

Administrador:ADMIN

Invitado: GUEST


Víctor Medina G 74


Aparece unapantalla dondepodemos definir elnombre delmiembro, susclaves ydescripciones decontrol, hasta quenivel estaautorizado arealizar cambios


Víctor Medina G 75


Dentro de la carpeta MEMBERShacemos click izquierdo presionando laopción NEW MEMBER.

Seguimos los pasos que se indicancomo el nombre de usuario, descripciónde la función que realice el miembro ysu clave


Víctor Medina G 76



Víctor Medina G 77

Definiendo permisos en el grupo de trabajo

En la carpeta PERMISSIONS, a cada miembrodel grupo de trabajo se puede establecer sugrado jerárquico de cambios que puederealizar en el proyecto a través de 4características:

R Leer archivos

W Escribir o editar archivos

D Borrar archivos

C Crear nuevos archivos en la base


Víctor Medina G 78

Definiendo permisos en el grupo de trabajo

En opción SESSIONS se puede verificarque documentos han sido abiertos yque miembro realizó cambios en dichosarchivos

Si el miembro no esta autorizado arealizar dichos cambios aparece unmensaje indicando que el archivo establoqueado


Víctor Medina G 79

Tecnología que maneja PROTEL

PROTEL hace uso de arquitecturacliente/servidor donde las interfaces deusuario separadas son los clientes y lasherramientas o editores son los servidores.

Para el caso de crear una base de datos dediseño, el explorador de diseño es el cliente ylas aplicaciones son los servidores


Víctor Medina G 80

Tecnología que maneja PROTEL


Víctor Medina G 81

Formato de plantillas de hojas esquemáticas

Una plantilla de hoja esquemática estácompuesta de un cuadro de título, unborde de hoja que puede incluirgráficos como logotipos de compañías.

Se puede crear una plantilla y aplicar ahojas esquemáticas existentes o nuevosesquemas


Víctor Medina G 82

Plantillas de PROTEL

PROTEL proporciona una colección deplantillas de todo tamaño en lasiguiente ruta: Program Files\Design Explorer

99\System\Templates.Ddb

Para acceder a esta biblioteca desdemenú seleccionamos: FILE – OPEN,navegamos a la ruta indicada y click enbase de datos indicada TEMPLATES.Ddb


Víctor Medina G 83

Creación de nueva base de datos de plantillas

Seleccionamos FILE – NEW DESIGNdesde el menú, el cuadro dedialogo aparece.

Tipo de archivo: MS ACCESSDATABASE

Como nombre:NEWTEMPLATES.ddb


Víctor Medina G 84

Creación de nueva base de datos de plantillas

Presionamos OK

Seleccionar A4.dot arrastramos conratón a la nueva base de datosNewtemplates.ddb


Víctor Medina G 85

Modificando el cuadro de título

Podemos modificar cuadro de títuloañadiendo y cambiando el tipo detexto, reemplazando el logotipoempresarial con algunas líneasmas.

Ampliamos el cuadro de título en el borde de la hoja esquemática


Víctor Medina G 86



Víctor Medina G 87


Con el cuadro de título ampliado vamosa opción EDIT – SELECT – ALL

Cuadro de título cambia de color y conratón podemos mover dicho cuadro aotra posición

EDIT – DESELECT – ALL, paradeseleccionar el cuadro y vuelve lostextos a estado normal


Víctor Medina G 88


Para cambiar eltexto hacemosdoble click endicho texto,aparece un cuadrode diálogo paracambiar dichostextos, formato ycolor de fuente


Víctor Medina G 89

Colocando texto en la plantilla

Líneas de texto puede ser añadidas a la hoja esquemática

Estas anotaciones son guardadas como caracteres especiales en los campos de organización del documento

Seleccionamos DESIGN – OPTION –DOCUMENT OPTIONS


Víctor Medina G 90

Colocando texto en la plantilla


Víctor Medina G 91

Colocando cuadros de texto

Seleccionamos elsímbolo de letra T,una cruz paraposicionar texto

Con doble clickaparece un cuadrode diálogo paracambiar formatode texto


Víctor Medina G 92

Revisar anotaciones antes de imprimir

Para estos elegimosTOOLS –PREFERENCES yseleccionamos laopción GRAPHICALEDITING

En este cuadro dediálogo podemoscambiar el formatode la fuente para lahoja esquemática


Víctor Medina G 93

Añadiendo gráficos a la plantilla

Formatos que soporta:

Bitmaps

JPEG

Windows metafile

Tiff versión 5.0

En caso de existir un gráfico procedemos aborrarlo

Seleccionamos PLACE – DRAWING TOOLS –GRAPHICS


Víctor Medina G 94


Aparece un cuadro de diálogo, donde seselecciona el tipo de imagen y la rutadonde se encuentra ésta.

Si queremos cambiar las propiedadesde un gráfico existente, doble click enimagen y añadimos las característicasen el cuadro de diálogo


Víctor Medina G 95



Víctor Medina G 96

Captura de esquemáticos


Víctor Medina G 97


Consiste en la creación de un esquemaelectrónico a través de gráficos específicos

Consideraciones:

Características básicas requeridas paradiseñar un circuito.

Revisión de las reglas de desempeñoeléctrico.

Generación de netlist y preparación delesquema para su impresión.


Víctor Medina G 98


Componentes:

Editor de hojas esquemáticas.- permitecrear, editar, revisar e imprimir las hojasque muestran un proyecto de diseño.

Editor de librerías esquemáticas.- esusado para crear, editar y manejar libreríasde partes de componentes; el términoparte se refiere a la entidad simbólica querepresenta la parte de un componente oun componente genérico


Víctor Medina G 99


Capacidades de diseño.- el editor deesquemáticos es una herramientacomprensiva de entrada que cuando escombinada con el circuito simulador, PLD ytarjeta impresa, este editor viene a ser elcomienzo y fin de un diseño integradoautomatizado de un sistema


Víctor Medina G 100


Soporte jerárquico multiesquema.-una hoja representa el diseño del proyecto,que se compone a su vez de múltipleshojas o esquemas establecidos en ordenjerárquico.

Herramientas de verificación deldiseño.- permite revisar nuestro proyectoen relación a reglas eléctricas establecidaspara su desempeño



Modelo esquemático de un componente

Los componentes están organizados en familias delibrerías que corresponden a los directorios de losfabricantes.

Librerías de modelos de componente:

Mientras la imagen del componente es colocadaen el esquemático, la información de este esalmacenada en la librería.

La creación y edición de componentes sonmanejados en un nivel de librería no en la hoja delcircuito



Librerías de componentes

Cuando un componente es colocado en lahoja esquemática, una imagen del mismo seguarda en una memoria caché que actúacomo una librería de memoria residente detrabajo.

Cuando la hoja es guardada, se almacena unenlace con la librería en modo de lectura, asícuando el archivo es abierto se extrae elcomponente desde la librería para seractualizado



Librerías de componentes



Conectividad

Es la habilidad del software de reconocer losenlaces físicos entre los objetos en elesquema; la capacidad de asociar lasconexiones lógicas entre varias hojas en undiseño de múltiples hojas.

El proceso de colocar y conector varioscomponentes es conocido como cableado



Identificadores NET

Permiten crear conexiones que físicamente norepresentan pistas o rutas del circuito.

Etiquetas NET.- identifican puntos NET enuna hoja

Puertos.- identifican conexiones entre 2hojas

Ingresos en una hojas.- identificanconexiones con un símbolo en una hoja



Identificadores NET

Puertos de potencia.- definen señales dealimentación

Pines ocultos.- define puntos de conexiónque no serán automáticamente cableadossino manualmente o no requierenconexión.



Reglas especiales para conectividad

Pista a pista.- No deben terminarperpendicularmente o en su caso se conectana través de una JUNCTION o empalme

Pista a bus.- los buses de datos representangráficamente un grupo de señales y no tienencaracterísticas especiales al crear el netlist, encaso de conectarse con una pista deben serindicadas con etiquetas



Verificación de diseño

Es un término general para validar lasconexiones físicas o lógicas en elesquema, lo hacemos mediante opcionELECTRICAL RULE CHECK REPORT, delmenú TOOLS



Dibujando el esquemático




Haremos el esquemático de un circuitomultivibrador aestable, se compone detransistores 2N3904, resistencias ycondensadores.

Abrimos una nueva base de datos yseleccionamos un archivo .SCH




Seleccionamos TOOLS – Find component, ocon teclado rápido T,O

Presionando FIND en árbol de navegación

Deseamos encontrar el transistor 2N3904

Aparece la siguiente pantalla:

Colocamos *3904* en opción By LibraryReference, indica que buscara todos loscomponentes que contengan comodescripción estos números







Especificamos la ruta donde buscar conopciones Subdirectories y Find all instances;activas

Presionamos Find now

Se escoge la librería que contenga elcomponente y añadimos a nuestro proyecto

Luego en panel de navegación elegimos elcomponente para colocar en el esquema




Es aconsejable que primero dediquemostiempo a encontrar todos los componentesque necesitemos para el esquemático,seleccionando las librerías necesarias.

Luego los ubiquemos en la posiciónadecuada, reservando espacio suficienteentre cada uno de ellos, determinando unbosquejo del circuito final




Colocados todos loscomponentes, dobleclick en el dispositivo,y editamos susatributos comoidentificativos,valores, plantillas detarjeta oFOOTPRINT, etc.




Para cablear componentes se presionala opción PLACE > WIRE o el áccesorápido con las teclas P,W

Aparece una cruz que debe apuntar alprimer pin a conectar, hacemos CLICK yluego al otro pin, para que la pista dejede conectar elementos CLICK derecho.




Para escoger los diferentes modos deconectar los pines, mientras nosdesplazamos con el cursor presionamosla barra espaciadora y se obtienen 6posibles formas de graficar las pistas.

Se tienen como guías las líneas opuntos para una enmarcar el circuito enla hoja de esquemático









Trabajo en clase:



Conectando un bus de datos




Para esto hacemos uso del ícono PLACEBUS,que se diferencia de una pista por presentarun mayor grosor.

Se recomienda dibujar el bus de datos entorno al esquemático de los componentes.

Para unir el bus de datos a los componentesse utiliza PLACEBUSENTRY




Una que se unieron las entradas al bus, estasse unen al dispositivo a través de pistas,recuerde que sólo las entradas de bus seunen a este, caso contrario se puedepresentar puntos flotantes.

En caso de que el dispositivo se encuentre amas distancia se pueden unir sus pines a lasentradas del bus por medio de pistas






Editor de librerías




Este servidor es el segundo editor dedocumentos incluido en PROTEL99.

Mientras el editor de esquemáticos esusado para capturar el circuito, el editorde librerías permite crear y modificar loscomponentes usados en estosesquemáticos




Las librerías son abiertasdel mismo modo que elresto de documentos,desde el explorador dediseños FILE > OPEN

Los comandos son losmismos, podemosseleccionar uncomponente guardarlo conotro nombre y a partir deéste crear un nuevo oactualizarlo.



Creando un nuevo componente

Si queremos crear una librería decomponentes para cada diseño, encarpeta DOCUMENTS > NEW >SCHEMATIC LIBRARY DOCUMENT

Nos aparece un esquemático en blanco,seleccionamos TOOLS > NEWCOMPONENT







Lo primero para la creación delcomponente es la figura o contornopara ello selecciona la herramientaRECTANGLE TOOL

Se definen los pines que tiene eldispositivo con PLACE PIN

Por último se editan los pines: número,nombre o función, tipo, etc.






Trabajo en clase:

Realizar elesquemático para elPIC16F871

Definir sus pinescomo mejorconvenga almomento de cablearel dispositivo.

Editar como pinesocultos los pines dealimentación.



Proyectos y diseños multihojas




Cada esquemático es guardado comoun documento individual.

Un esquemático puede ser abierto yeditado independiente de otros,haciendo CLICK sobre este en elexplorador de diseños.

Un esquemático puede consistir de unao múltiples hojas gráficas




Los proyectos multihojas o multiesquemassoportan extensos y complejos sistemas quepueden ser vistos en un solo esquemático.

Esto nos permite una organización en losesquemas y divide el sistema en módulossimples individuales.

Se debe considerar entre otros detalles: eltipo, tamaño y estructura del proyecto final



Estructura de un proyecto multiesquema

El beneficio del editor multiesquema consisteen brindar un entorno fácil para manejo ynavegación de sistemas jerarquizados.

Estos proyectos incluyen un esquema especialllamado “esquema máster”

La hoja máster es el primer esquema de unsistema jerarquizado, contiene otrossubesquemas y representa la relación entreestas hojas inferiores.



Hoja master y subesquemas

La relación entre las hojas que componeneste diseño está formado por un símboloespecial llamado SHEET SYMBOL.

En este símbolo se deben especificar 2propiedades: NAME y FILENAME.

NAME: es una etiqueta de texto que sirvede referencia.

FILENAME: describe la hoja esquemáticaen que se encuentra el circuito referido



Hoja master y subesquemas



Conectividad en diseño multiesquema

Para establecer la conectividad debemos hacerreferencia a estos identificadores:

NET LABEL.- se utiliza esta etiqueta paraidentificar una unión en el diseño, conectan pistasdel mismo nombre en hojas distintas; representapistas, pines o buses de datos.

PORT.- Conecta a otro puerto horizontalmente delmismo nombre

SHEET ENTRY.- conecta en forma vertical unpuerto con otra hoja




POWER PORT.- todos los puertos dealimentación se conectan a través delproyecto completo.

HIDDEN PIN.- pines ocultos que unenpuertos en forma global en el diseño






Estructura del diseño multiesquema

Empezamos por definir las hojas quecomponen el diseño y lasrepresentamos con rectángulos con laherramienta PLACESHEETSYMBOL.

El esquemático que contendrá estossímbolos será guardado con extensiónARCHIVO.PRJ



Diseño del multiesquema




Una vez que se han creado los símbolosreferidos a las hojas, seleccionamos:

DESIGN>CREATE SHEET FROM SYMBOL

Aparece una hoja esquemática con elnombre del símbolo, en dondedibujaremos el circuito de la etapa.




Se unen los puertos con pistas y seetiquetan a través de NET LABEL.

Una vez terminadas las etapas se debegenerar un reporte de ERC paradetección de fallas, este se realiza en elarchivo con extensión PRJ



Trabajo en clase:

Definir las siguientes etapas y elaborarlos circuitos:

Fuente

Audio

Amplificador



Fuente



Audio



Amplificador



Preparando el diseño para PCB

Una vez completado el esquemático se debepreparar para transferir la información deldiseño al editor PCB

Entre otros puntos a tomar en cuenta losprincipales son los siguientes:

Asignación y Reasignación decomponentes

Todas los dispositivos en el diseño debentener un único designador llamado Anotación




Este proceso puede ser realizadoautomáticamente con opción ANNOTATE delmenú TOOLS las cuales tienen las opciones: ALL PARTS: designa a todas las partes del diseño

? PARTS: designa a partes sin asignación

RESET DESIGNATORS: reinicia a todos loscomponentes como partes no designadas.

Anotación posicional: componentes sondesignados de acuerdo a su posición en la hojatomando como referencia el borde del esquema







Anotación controlada hoja por hoja

Se pueden designar componentes porseparado para cada hoja, esto se logra conun sufijo que indique en que hojaesquemática se halla dicho dispositivo, paraello seleccionamos ADVANCED OPTIONS einhabilitamos CURRENT SHEET ONLY, ahoralos elementos aparecen como por ejemploR1_1, R2_1, C1_2, etc.




Revisión de FOOTPRINT no encontrados

Todas las partes en el diseño deben contarcon un Footprint (plantilla) específico, losmismos que deben ser parte de alguna de laslibrerías que componen el editor de PCB, casocontrario los tomara como perdidos o noencontrados, en cuyo caso se debe realizardicha plantilla o asignar la que mas separezca.







Revisión de conectividad eléctrica

Permite detectar problemas en cuanto aconexión entre componentes como falsosempalmes, pines al vacío, falta dealimentación a integrados.

La configuración de estos se logra con unamatriz que permite habilitar o no lasopciones:

Tools > ERC






Editor de PCB



Conceptos básicos defabricación de PCB’s

Los paquetes de diseño de PCB’s estáncompuestos por tres herramientas:

El editor de componentes

El editor de layout

El postprocesador, que se encarga de laimpresión

Estos servidores actúan como uno soloen la interfaz de usuario del PCB




Cuando comenzamos el diseño de unanueva placa de circuito impreso, lasmedidas viene impuestas porrestricciones de diseño, normalmente setrabaja con medidas inglesas, seemplea la milésima de pulgada, dondeuna pulgada son 2.45 cm; con PROTELSP6 ya podemos trabajar en medidasinternacionales como son mm




La librería de componentes es la parte másimportante del programa de diseño. Unprograma de captura de esquemáticos conherramientas de diseño de PCB tiene enlacesque definen como un símbolo delesquemático se relaciona con un símbolo dePCB. El procesado del esquemático genera unfichero de NETLIST para el programa deruteado.




Hay que prestar atención a como serelacionan la numeración de las patillasdel símbolo en el esquemático y en elencapsulado del componente. E, B y Cde un transistor no siempre coincidencon 1, 2 y 3 del componente físico.



Ruteo de PCB

1. Seleccionar File -> New del menú.En la pestaña Wizards del dialogo deNuevo Documento seleccionarPrinted Circuit Board Wizard yluego hacer clic en OK

2. Escogemos el tipo de medida a utilizaren nuestro caso sistema internacionalcon unidad el milimetro.



Ruteo de PCB

3. Avanzar a través del asistente y realizar lassiguiente selección: format(formato IBM XT)

4. Two Layer – Plated Through hole (Placa dedos caras con taladro metalizado)y Nopower/ground planes(No colocar planos demasa)

5. Through hole Vias only(Interconexión através de placa solo)



Ruteo de PCB

6. Through hole Components (Componentesque atraviesan la placa)

7. Two tracs between pads(Dos pistas entrepads)

8. Default track(ancho de pista por defecto),via y hole

9. Hacer clic en el botón Finish para crear lanueva placa



Ruteo de PCB

Antes de transferir la información delesquemático debemos cargar laslibrerías de distribución de patillas(footprints) de los componentesadecuadas, las cuales han sidoalmacenadas con el diseño deejemplo. Seleccionar Design ->Add/Remove Library del menú delPCB.



Ruteo de PCB

Hacer clic en el botón Add para añadirla base de datos a la lista de librerías,luego hacer clic en OK para cerrar eldiálogo. Esto hace disponible al editorde PCB todas las librerías de la base dedatos



Ruteo de PCB

En el árbol de navegación, hacer clic en elicono del proyecto en que estamostrabajando Proyecto1.PRJ para abrir elesquemático

Seleccionar Design -> Update PCB delmenú del esquemático. El dialogo resultantelistará todos los posibles documentos PCB aactualizar. Seleccionar el PCB que se acabade crear de la lista y hacer clic en el botónApply.



Ruteo de PCB

En el dialogo Update Design, dejartodas las opciones en sus valores pordefecto y hacer clic en el botónExecute, el sincronizador de diseñosanalizará el esquemático y losdocumentos PCB y determinarácualquier diferencia entre ellos



Ruteo de PCB

Cuando el sincronizador hayaterminado de actualizar el diseño,hacer clic en la pestaña de la nuevaPCB para hacerla activa. Todos loscomponentes e información deconectividad del esquemático se hatransferido a la PCB y esta seencuentra lista para realizar el layout yrutado.

Devices & Hardware

Diseño electronico ver2.0