Diseño y Creación de Diagramas Esquemáticos para PCBs

Diagrama Esquemático

Es una representación gráfica de un circuito electrónico o eléctrico. Muestra los diferentes componentes del circuito de manera simple y utilizando símbolos o pictogramas uniformes de acuerdo a ciertas normas, y las conexiones de alimentación y de señal eléctrica entre los distintos dispositivos.

En el diseño de PCBs, es la base de la cuál parte el diseño. En el esquemático se configuran todas las interconexiones entre los componentes, que luego se convertirán en pistas de cobre sobre la PCB. Es importante aclarar que la organización de los componentes e interconexiones en el esquemático, NO corresponde a las ubicaciones físicas en el PCB terminado, aunque puede servir como guía para la organización de los componentes.

A diferencia de un Diagrama de Bloques (que solamente muestran el flujo funcional de un circuito), un Diagrama Esquemático muestra la conexión real mediante cables o pistas de cobre entre los dispositivos relacionados.

Cuando se desea diseñar un PCB a partir de un circuito electrónico muy grande, se recomienda dividirlo de acuerdo a su funcionalidad en varios Diagramas Esquemáticos, los cuales deben numerarse de forma ordenada para evitar confusiones y errores en el software de diseño.

Ejemplo:

Veremos a continuación los términos más relevantes que se deben conocer para diseñar un diagrama esquemático:

• Símbolos Son las representaciones gráficas de los diversos tipos de componentes electrónicos que se utilizan para construir el esquemático. Aunque hay un estándar para los símbolos, pueden cambiar de un software de diseño a otro.

Los símbolos más comunes para diseño de esquemáticos son:

En general, los chips o circuitos integrados se representan con un rectángulo con los pines de conexión repartidos por su periferia, numerados de acuerdo a la hoja de datos e identificados por su nombre o su funcionalidad.

• Designadores Todos los componentes de un esquemático deben identificarse mediante una referencia alfanumérica que permite diferenciar, por ejemplo, una resistencia de 10KΩ de otra resistencia de 10KΩ que tiene una funcionalidad completamente diferente. Esta referencia es el Designador, el cual aparece tanto en el Diagrama Esquemático como en la lista de materiales (BOM – Bill of Materials) y en la PCB.

Consta de dos partes, el primer dígito (que siempre debe ser una letra), indica el tipo de componente, como por ejemplo R para una Resistencia, C para un Condensador, L para una Bobina, U para un Circuito Integrado, Q para un Transistor, D para un Diodo, etc. Dependiendo del software de diseño, algunos designadores pueden variar.

El segundo dígito (siempre un valor numérico), indica el número único de ese componente, es decir, R1 es la primera resistencia y en todo el esquemático no debería existir otra R1. Pueden existir R2, R3, etc. De acuerdo a la cantidad de resistencias que tenga el circuito.

Aunque los designadores se pueden asignar manualmente, siempre es recomendable utilizar el asistente de asignación automática que posee todo software de diseño de circuitos electrónicos. Estos asistentes pueden configurarse para que numeren automáticamente los componentes con prioridad de Izquierda a Derecha y de Arriba hacia Abajo o con prioridad de Arriba hacia Abajo y de Izquierda a Derecha.

Es muy importante simepre realizar la asignación de designadores una vez finalizado el diseño del esquemático, ya que si algun componente no posee su designador, es muy probable que no pueda exportarse a la PCB, en resumen, es como si no existiera.

Ejemplo:

Se puede ver en la figura a continuación que los componentes están numerados con prioridad de Izquierda a Derecha y de Arriba hacia Abajo.

• Conexiones Las conexiones o uniones entre pines de los componentes del esquemático se pueden representar de diferentes maneras, que dependen directamente del software de diseño; aunque en los últimos años, se ha estandarizado a la siguiente representación:

Como se ve en las figuras anteriores, es posible cruzar dos líneas de conexión sin conectarlas, pero siempre se recomienda no hacerlo; en circuitos muy grandes es común que ocurran errores de conexión entre líneas cruzadas por falta de atención o porque en la revisión visual se omitió ese punto.

En general, los software de diseño de circuitos electrónicos tienen opciones que permiten verificar si todas las líneas de conexión trazadas inician y terminan en un punto, ya que nunca deberían existir líneas que no tengan punto de final.