Tutorial de Diseño de Circuitos Impresos con EAGLE Para el diseño

Tutorial de Diseño de Circuitos Impresos con EAGLE
Para el diseño de circuitos impresos se puede utilizar varios programas como el Eagle, Protel,
Proteus, Circuit Maker, Pspice, entre otros.
Todos tienen ventajas y desventajas, por ejemplo:
El Eagle y el Protel son programas especializados en diseño de circuitos impresos, con muchas
librerías de componentes, además permiten trabajar varias capas internamente, es decir, soportan
circuitos de alta complejidad, pero no permiten simulación del funcionamiento de los circuitos.
El Proteus, Circuit Maker, Pspice, permiten la simulación del funcionamiento de los circuitos, y
también permiten la elaboración de circuitos impresos, pero no son tan poderosos en este aspecto
como el Eagle y el Protel.
En este tutorial, vamos a utilizar el Eagle, por que este programa tiene una versión demo, que
permite hacer circuitos impresos de 10 x 10 cm. aproximadamente, lo cual es suficiente para la
mayoría de proyectos estudiantiles.
La idea con este tutorial, es irlo guiando paso a paso en la construcción de un circuito impreso, y
paulatinamente darle explicaciones de comandos o funciones que pueden complementar el manejo
del software, así estas funciones no las vaya a emplear constantemente.
En este caso, realizaremos como ejemplo, el diseño de una fuente regulada de 5v fija.
1. Ejecute en el menú inicio el programa EAGLE Layout Editor
2. Se encontrará con el siguiente panel:
3. se procede a elaborar el diagrama esquemático, que es donde conectan todos los componentes del
circuito. Diríjase a File --> New --> Schematic. (Algunos usuarios avanzados, no requieren este
paso, y diseñan directamente la PCB o tarjeta de circuito impreso)
4. Le aparecerá una ventana como ésta:
En esta ventana Ud. empezará a poner los componentes que conforman su circuito.
Se puede hacer uso de la plantilla (grid), la cual hace que todo quede más ordenado y legible. Para
activarla, haga clic en el botón ó escriba grid en la línea de comandos. Seleccione display on y mm
en unidades.
5. Aquí se puede empezar a poner componentes, lo cual se hace desde el botón ADD:
6. Al hacer esto, se despliega un catálogo de componentes el cual está compuesto por:
7. Inicialmente ubicamos el transformador. Para buscarlo, se escribe la palabra "*transformer*"
(incluyendo los asteriscos), lo cual hará que el buscador revise todas las librerías en busca de los
componentes en cuyo nombre esté contenida la palabra transformer. Esta notación con asteriscos es
muy útil, cuando no sabemos como se llama el componente.
Sin embargo, montar un transformador en la baquelita es poco práctico. Usualmente los
componentes voluminosos ó que requieren de ventilación son montados en el chasis del equipo o
prototipo y no en el circuito impreso, entonces vamos a hacer uso de los espadines, los cuales nos
permitirán crear una conexión que salga del circuito impreso y se dirija al transformador. También
se pueden utilizar borneras o conectores, de 2, 3, 4, o mas conexiones, según la necesidad
Para ahorrar tiempo, los espadines están en la librería solpad, se escoge el componente LSP10, el
cual es un espadín de 1mm de grosor, el más comúnmente usado:
8. Se selecciona OK y el cursor se transformará en el componente.
9. Ahora busquemos el puente rectificador. En el botón ADD, escribe *rectifier* y ENTER.
Nos sale un gran listado de rectificadores, si no sabe cual usar, puede ir mirando uno a uno,
observando el diagrama electrónico del elemento y el diagrama de circuito impreso. Después de
recorrer el listado, se puede encontrar con el 1KAB, que es un puente rectificador pequeño, este es
útil para nuestro caso. Luego lo ubicamos.
Un comando muy útil es fit, el cual hace que el circuito se encaje en la pantalla para que lo puedas
ver lo más grande posible:
10. luego procedemos a conectar componentes. Se hace clic entonces en la herramienta Wire, la
cual sirve para interconectar los componentes. (conectar no es enrutar !!!, dados los componentes
los podemos conectar, pero no todo los podemos enrutar…)
11. Al conectar, el mouse se convierte en una pequeña cruz, y para trazar una conexión, se hace clic
en el lugar donde comienza y doble clic en el lugar donde termina. Este último doble clic es para
evitar que la herramienta quede activa. Si se necesitan conectar varios componentes, las tierras por
ejemplo, se hace un clic en cada una de las conexiones y el programa las conectará. Si queda en un
ángulo muy fuerte ó por encima de otros componentes, haz clic con el botón derecho del mouse y la
línea cambia.
Algo que debemos hacer después de cablear estos componentes es revisar que sí lo hayan hecho
bien. Para realizar esta comprobación está la herramienta show:
Esta herramienta sirve para iluminar las pistas y los componentes conectados a ellas. Para emplearla
se hace un clic en el botón del pequeño ojo azul, luego se hace clic en la pista. De ser posible, esta
herramienta será aplicada cada vez que se añada un nuevo componente ó cuando se hagan cambios
sustanciales al circuito.
12. Este procedimiento se repite con los demás componentes obteniendo así el esquemático
completo:
Es importante tener en cuenta, al momento de agregar un componente, que sus dimensiones sí sean
las correctas, algunos de los componentes más comunes, son:
•
•
•
•
Resistencias de 1/4 W = R-US_0207/12
Resistencias de 1/2 W = R-US_0309/12
Capacitor electrolítico pequeño = CPOL-USTT2D5
Capacitor electrolítico grande = CPOL-USTT5D10
US significa que el símbolo es de Estados Unidos mientras que EU significa que es de la Unión
Europea. En la medida que utilice este software se puede ir familiarizando con el uso del programa
y aprenderá a ubica fácilmente los componentes que requiera
13. Ahora viene el enrutado del circuito impreso. Cuando esté seguro de que el esquemático no le
falten componentes, y todos ellos estén debidamente conectados, es hora de crear la board. Para
comenzar, haga clic en el botón board, ubicado en la parte superior izquierda del área de trabajo.
14. Cuando haga clic, le aparecerá un mensaje diciéndole que la board no existe, y le pregunta que
si quiere crearla. Haga clic en OK.
15. Le aparecerá la pantalla anterior. El cuadro blanco es la baquelita en la cual se montarán los
componentes. Con la ayuda del mouse, ubique los componentes en la baquelita, de tal manera que
queden organizados y lo más compacto posible.
Para trabajar más cómodamente, acá también puede activar la plantilla ó gris, puede ser solo al
principio, ya sea para centrar los circuitos integrados y alinear las resistencias, después puede quitar.
Para mayor precisión es aconsejable el manejo las unidades de medida en milímetros (mm).
16. Como la baquelita predeterminada es más bien grande, emplee la herramienta move para
reducirle el tamaño, y guíese por las medidas del cuadro.
17. Acá voy a emplear una baquelita de 4x4, dado que el circuito no es complejo. Después de
organizar los componentes con el mouse, la board se debe ver más ó menos así:
18. Cuando esté satisfecho con la ubicación de los componentes, viene el autoenrutado.
Esta herramienta es la que traza las pistas entre los componentes, de forma automática y sin fijarse
por donde monta las pistas. Con la práctica en el manejo de este programa es recomendable
aprender a enrutar manualmente. Para el caso de este circuito tan simple, el auto enrutado es buena
opción.
El autorouter se accesa desde su botón:
19. Cuando hace clic en este botón, aparece el menú del autorouter:
Todas las "routes", incluyendo la top y la bottom, son las capas que tendrá la baquelita. Para la gran
mayoría de los circuitos, con una capa es suficiente. Esta capa usualmente es la de abajo, o la
Bottom.
Los símbolos -, /, \ y * son para determinar los ángulos que se formarán en las pistas en su recorrido
por la baquelita, es decir, si se selecciona por ejemplo el guión, las pistas saldrán casi todas rectas y
perpendiculares en sus esquinas. Acá se puede seleccionar el asterisco, ya que esto hace que las
pistas queden más redondeadas en sus esquinas.
Para una sola capa inferior, se configura todas las capas en N/A, excepto la última (bottom) que se
pone en asterisco, el autorouter está listo para funcionar. Clic en OK y el programa empezará a
trazar todas las vías posibles para enrutar los componentes.
Dependiendo de la complejidad del circuito y del numero de componentes, es posible lograr el
100.00% de enrutado a la primera vez, en caso contrario le tocaría reubicar los componentes para
que las pistas se pudiesen trazar, o contemplar la posibilidad de enrutar algunos tramos
manualmente o colocar puentes con alambre
En caso de que el autoenrutado no sea apropiado, debe deshacerlo, reubicar componentes y
ejecutarlo nuevamente. Para deshacerlo, se escribe "ripup;" en la línea de comandos, y se activa un
semáforo en el panel superior, hay q darle clic para aceptar la operación.
20. Para cambiar los parámetros de diseño (grosor de pistas, espacio entre ellas, etc...) haga clic en
DRC (Design Rule Check):
Con esta herramienta Ud. podrá cambiar los parámetros de diseño del circuito, por ejemplo, para
engrosar las pistas. El menú emergente es el siguiente:
De todas las pestañas, las más importantes son Clearance, Distance y Sizes
• CLEARANCE: Acá se define la claridad del circuito, es decir, se decide qué tan separadas
quedan las pistas entre sí. Cuando la board es sencilla, se puede usar valores grandes, por
ejemplo: en todos de a 20 mil.
• DISTANCE: Acá se definen la distancia entre las pistas y el borde de la baquelita así como
la distancia entre los orificios. Se puede modificar la primera, para cuando necesito que una
pista me pase cerca al borde. No cambien la segunda, de lo contrario los integrados no
cabrán en la placa.
• SIZES: Se configura el ancho de las pistas y de los orificios. Si se puede y hay espacio, es
mejor aumentar el ancho de las pistas, a casi 50mil.
Si cambiamos el grosor de las pistas a 30mil, y aplicamos el autorouter, obtendremos una board así:
21. Cuando estemos seguros de que la board está lista, sin puentes (líneas verdes que se trazan
cuando la pista no tuvo por dónde pasar) y con el grosor correcto, podemos proceder a su
impresión.
Sin embargo, sólo necesitamos una parte de lo que vemos en la pantalla, porque en la baquelita no
pueden quedar los componentes. Se hace uso entonces de la herramienta display:
Esta herramienta nos permite quitar capas de lo que vemos. Para ver sólo las pistas, se deben
desactivar las capas 21 y 22, tplace y bplace respectivamente:
Al desactivar estas capas, el impreso queda así:
Esto es lo que se imprime, a escala 1:1. Si se cuenta con impresora láser, se puede imprimir
directamente en papel fotográfico.