7 errores fatales que debes evitar en el diseño de tu PCB - 💡 Fix My Ideas

7 errores fatales que debes evitar en el diseño de tu PCB

7 errores fatales que debes evitar en el diseño de tu PCB


Autor: Ethan Holmes, 2019

¿Tienes una idea que te gustaría traer al mercado? En esta serie, John Teel explica el proceso de ampliación del prototipo a la producción. Siga cada entrega para ver más de cerca cómo incorporar componentes individuales.


El diseño de la electrónica es complejo, y muchos de los errores más comunes a menudo ocurren en la placa de circuito impreso (PCB). El PCB es lo que conecta y mantiene todos los componentes electrónicos juntos.

Ya sea que elija realizar el diseño usted mismo o contratar a un ingeniero, le recomiendo encarecidamente que obtenga una revisión del diseño por parte de un ingeniero independiente antes de producir cualquier prototipo. Siempre tengo otros ingenieros revisando mis diseños antes de hacer prototipos. Las revisiones de diseño independientes son una de las mejores maneras de evitar errores costosos como los que se enumeran a continuación.

1. Altas trazas de corriente no lo suficientemente anchas

Si una traza de PCB debe manejar una corriente superior a unos pocos cientos de miliamperios, el ancho mínimo probablemente no será suficiente. Una traza en una capa externa puede llevar más que una traza interna para el mismo grosor. Esto se debe a que la traza externa tiene un flujo de aire y una disipación de calor superiores.

El peso del cobre mide el espesor del cobre utilizado en cada traza. La mayoría de los fabricantes de PCB le permiten elegir entre pesos de cobre de 0.5 oz./sq. pies a aproximadamente 2.5 oz./sq. pie

Recomiendo una calculadora de ancho de trazo para cálculos adecuados. Debe especificar el aumento de temperatura permitido para que una traza calcule su capacidad de carga actual. Una opción segura es un aumento de 10C, pero si necesita un ancho de trazado más estrecho, puede usar un aumento de temperatura de 20C o mayor.

2. Errores en los patrones de aterrizaje.

Los paquetes de software de diseño de PCB proporcionan bibliotecas de componentes electrónicos. Estas bibliotecas incluyen el símbolo esquemático y el patrón de aterrizaje de PCB para cada componente. Por lo general, no tendrá problemas si mantiene estos componentes en su diseño.

Sin embargo, si utiliza componentes fuera de estas bibliotecas, debe dibujar manualmente el símbolo esquemático y el patrón de aterrizaje de PCB. Es fácil cometer errores, especialmente en el patrón de aterrizaje. Por ejemplo, si la separación entre almohadillas está desactivada en tan solo una fracción de milímetro, las clavijas no se alinearán correctamente, lo que hará que la soldadura sea difícil o imposible

3. Disposición incorrecta de la antena en diseños inalámbricos

Si su producto utiliza tecnología inalámbrica, el diseño de la antena en la PCB es extremadamente crítico.Sin embargo, comúnmente se presenta incorrectamente, incluso por ingenieros eléctricos.

Para una transferencia de potencia máxima entre el transceptor y la antena, debe coincidir con su impedancia. Esto significa su compleja impedancia y no su resistencia simple. Necesitará una línea de transmisión adecuada para conectar la antena y el transceptor. La mayoría de las veces, la línea de transmisión debe tener una impedancia de 50 ohmios para una transferencia de potencia máxima con la antena.

Puede determinar las dimensiones de la línea de transmisión de PCB para lograr la impedancia adecuada utilizando una calculadora especial como la herramienta gratuita AppCad de Avago. Recomiendo este AppCAD en particular porque puede manejar muchos tipos diferentes de líneas de transmisión (microstrips, guías de onda coplanares, etc.). También es la herramienta que yo uso regularmente. Otras calculadoras en línea son más limitadas en sus opciones.

Por lo general, también se requiere un circuito de adaptación, como una red pi LC, entre la antena y el transceptor. Esto le permite ajustar la impedancia de la antena.

4. Condensadores de desacoplamiento no utilizados o colocados incorrectamente

La mayoría de los componentes en un diseño necesitan un voltaje limpio y estable. Los condensadores de desacoplamiento en el riel de la fuente de alimentación ayudan a cumplir esta función.

Sin embargo, los condensadores de desacoplamiento deben estar lo más cerca posible del pin que necesita el voltaje estable para ser efectivo. La traza de potencia del riel de suministro también debe pasar por el condensador de desacoplamiento antes de que alcance el pin que requiere el voltaje estable.

Para componentes altamente sensibles, como los convertidores analógico a digital, también se debe agregar un inductor en serie. Esto crea un filtro LC de paso bajo para eliminar cualquier ruido de suministro.

5. Disposición de los reguladores de conmutación no optimizada.

Existen dos tipos de reguladores de voltaje en diseños electrónicos. El primer tipo es un regulador lineal. Pueden desperdiciar mucha energía, pero son económicos y generalmente fáciles de diseñar correctamente. Aunque para aplicaciones especialmente de alta potencia o ruido ultra bajo, el diseño de un regulador lineal se vuelve más crítico.

El segundo tipo es un regulador de conmutación. Los reguladores de conmutación son más complejos, pero mucho más eficientes (menos consumo de energía = mayor duración de la batería). Sin embargo, requieren un diseño más cuidadoso en la PCB, por lo que las pautas de la hoja de datos deben seguirse de cerca.

6. Vías ciegas / enterradas usadas o no manufacturables

A través de via pasa a través de todas las capas del tablero. Incluso si solo desea conectar una traza de la capa uno a la capa dos, todas las demás capas también tienen la vía. El problema con esto es que puede aumentar el tamaño de la PCB, ya que la vía reduce el espacio de enrutamiento en cada capa.

Una vía ciega conecta una capa externa a una capa interna y una vía oculta conecta dos capas internas. Sin embargo, no es tan simple. Las vías ciegas y enterradas tienen severas limitaciones basadas en cómo se apilan las capas en el tablero. También aumentan drásticamente los costos de creación de prototipos, por lo que no los recomiendo para la mayoría de las aplicaciones.

7. Los rastros de alta velocidad son demasiado largos.

Las señales de alta velocidad deben seguir el camino más corto y recto posible. Para la mayoría de los diseños, esto significa al menos el enrutamiento de los cristales de alta frecuencia.

La mayoría de los diseños basados ​​en microcontroladores requieren pocas señales de súper alta velocidad. Sin embargo, si su producto utiliza un microprocesador de alta velocidad con un bus de direcciones y datos externos, entonces la ruta de rastreo será mucho más importante.

Resumen

Estos son solo algunos errores que pueden ocurrir en el diseño de una placa de circuito impreso. Si obtiene una segunda opinión (es decir, una revisión de diseño independiente), mejorará considerablemente sus posibilidades de éxito en la primera pasada. De lo contrario, podría terminar con un prototipo que no funciona, le cuesta más dinero corregirlo y le lleva más tiempo llegar al mercado.



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