Fundamentos Esenciales del Diseño y Fabricación de PCBs y Sistemas Embebidos

Redes de Petri y Software PCB

Redes de Petri

Las Redes de Petri son una herramienta de modelado gráfico y matemático que permite modelar y estudiar sistemas concurrentes, asíncronos y estocásticos. Pueden utilizarse como apoyo de comunicación visual, similar a los diagramas de flujo.

Software PCB

El software PCB es un paquete de software gratuito y de código abierto para la automatización del diseño electrónico, específicamente para el diseño de placas de circuito impreso (PCB).

Livewire: Ventajas y Desventajas

Livewire es una herramienta con características específicas:

Ventajas (V)

• Interfaz amigable
• Variedad de ejemplos
• Simulación interactiva

Desventajas (D)

• Librerías limitadas
• Ineficaz en ciertos escenarios
• Simulación 3D de baja calidad

Fases del Diseño CAD

Las fases clave del diseño asistido por computadora (CAD) incluyen:

• Conceptualización del diseño
• Modelado y simulación
• Análisis
• Optimización
• Evaluación
• Informes y documentación

Materiales de una Placa de Circuito Impreso (PCB)

Los materiales comunes para la fabricación de PCBs son:

• Plaqueta de circuito impreso (base)
• Baquelita
• Fibra de vidrio
• Teflón

Optimización del Ruteado en PCBs

Para un ruteado eficiente y de calidad en una PCB, se recomienda:

• Realizar una buena distribución de componentes.
• Rutear las pistas a 45 grados para evitar pérdidas de señal (entre el 5% y el 9%).

Emplazamiento de Componentes en PCBs

El correcto emplazamiento de los componentes es crucial para el rendimiento de la PCB:

• Condensadores de desacoplo: Emplazados cerca de los pines de alimentación.
• Condensadores de filtro: Deben estar emplazados cercanos a la fuente del ruido.
• Microprocesadores: Lejos de las fuentes de ruido o grandes corrientes.
• Cristales: Cerca de los pines de entrada de reloj del microcontrolador.
• Drivers de potencia: Alejados de los componentes sensibles.

¿Qué son los Footprints en PCB?

Un footprint es la disposición de almohadillas o agujeros pasantes que se utilizan para unir físicamente y conectar eléctricamente un componente a una placa de circuito impreso (PCB).

Reglas de Diseño para el Emplazamiento de Pistas

Para un diseño de pistas óptimo, considere las siguientes reglas:

• Diseño simple: Pistas cortas y una distribución de componentes sencilla facilitan el diseño.
• Puntos de soldadura: El diámetro debe ser el doble del ancho de la pista que termina en él.
• Distancia entre pistas y bordes: Mantener aproximadamente 5 mm de separación.
• Evitar áreas excesivas de cobre: Optimizar el uso del cobre para evitar problemas.

Serigrafía en PCBs

La serigrafía en PCBs es una técnica de impresión utilizada para reproducir documentos e imágenes sobre la placa, que consiste en transferir tinta a través de una malla tensada en un marco.

¿Qué son los Fiduciales en PCBs?

Los fiduciales son símbolos o marcas que deben incluirse en las tarjetas de circuitos impresos cuando van a ser sometidas a procesos automáticos de montaje de componentes.

Archivos Gerber y Errores Comunes de Diseño

Archivos Gerber

Los archivos Gerber son un formato estándar que contiene toda la información necesaria para la fabricación de una placa de circuito impreso (PCB).

Errores de Diseño que Pueden Causar Problemas Eléctricos

Un error común que puede producir un "choque de electrones" (o problemas de corriente) es que las pistas diseñadas para altas corrientes no sean suficientemente amplias.

Diseño de Sistemas Embebidos

El diseño de sistemas embebidos se compone principalmente de dos fases:

• Diseño de hardware: Consiste en configurar el cableado y los componentes electrónicos del circuito a partir de las especificaciones del sistema.
• Diseño de software: Se elabora el programa que le dará la funcionalidad al sistema.

Diagramas de Flujo

Un diagrama de flujo es una representación gráfica de la estructura de un programa, utilizada para comprender su funcionamiento.

Elementos de un Diagrama de Flujo

Los elementos principales son:

• Elementos terminales: Indican el inicio o fin del programa.
• Subrutina: Representa una actividad o proceso a realizar.
• Decisión: Punto donde se evalúa una condición (verdadera o falsa).
• Conectores: Se utilizan para unir partes del diagrama, especialmente en diagramas de más de una hoja.

Proceso de Conversión de un Diagrama de Flujo a Código

El proceso de convertir un diagrama de flujo en una solución programática incluye:

• Definición del problema: Establecer las especificaciones claras.
• Esbozo de la solución: Dividir el problema en subtareas.
• Selección de hardware: Elegir el microcontrolador adecuado.
• Algoritmo: Traducción del lenguaje del diagrama a código.
• Depuración: Identificación y corrección de errores.
• Comprobación y validación: Verificación de los resultados esperados.