Tres consejos para reducir el riesgo en el diseño de placas de circuito impreso

Hay muchas formas de reducir el riesgo asociado al diseño de placas de circuito impreso. Algunas de ellas son orientar todos los componentes en la misma dirección y utilizar múltiples vías en las transiciones de capa. Otras son mantener separados los circuitos analógicos y digitales y alejar los circuitos oscilatorios del calor.

Orientar los componentes en la misma dirección

El riesgo de diseño de las placas de circuito impreso se minimiza orientando los componentes en la misma dirección. Esta práctica ayuda a minimizar el tiempo de montaje y manipulación, y reduce las repeticiones y los costes. Orientar los componentes en la misma dirección también ayuda a reducir la probabilidad de que un componente se gire 180 grados durante las pruebas o el montaje.

La orientación de los componentes comienza con la construcción de la huella. Una huella incorrecta puede dar lugar a piezas mal conectadas. Por ejemplo, si un diodo se orienta con su cátodo apuntando en una dirección, el cátodo podría estar conectado a la patilla equivocada. Además, las piezas de varias patillas pueden instalarse con una orientación incorrecta. Esto puede hacer que las piezas floten sobre las almohadillas o se levanten, lo que provoca un efecto de tombstoning.

En las antiguas placas de circuitos, la mayoría de los componentes estaban orientados en una dirección. Sin embargo, las placas de circuitos modernas deben tener en cuenta las señales que se mueven a altas velocidades y están sujetas a problemas de integridad de la energía. Además, hay que tener en cuenta los aspectos térmicos. Por ello, los equipos de diseño deben encontrar un equilibrio entre rendimiento eléctrico y facilidad de fabricación.

Utilización de múltiples vías en las transiciones de capa

Aunque no es posible eliminar por completo las vías en las transiciones de capa, sí se puede minimizar la radiación procedente de ellas utilizando vías de cosido. Estas vías deben estar cerca de las vías de señal para minimizar la distancia que recorre la señal. Es importante evitar el acoplamiento en estas vías, ya que esto compromete la integridad de la señal mientras está en tránsito.

Otra forma de reducir el riesgo en el diseño de placas de circuito impreso es utilizar múltiples vías en las transiciones entre capas. Así se reduce el número de patillas de la placa y se mejora la resistencia mecánica. También ayuda a reducir la capacitancia parásita, algo especialmente importante cuando se trabaja con altas frecuencias. Además, el uso de múltiples vías en las transiciones de capa también permite utilizar pares diferenciales y piezas con un elevado número de patillas. Sin embargo, es importante mantener bajo el número de señales paralelas para minimizar el acoplamiento de señales, la diafonía y el ruido. También se recomienda encaminar las señales de ruido por separado en capas distintas para reducir el acoplamiento de señales.

Alejar el calor de los circuitos oscilatorios

Una de las cosas más importantes que hay que tener en cuenta al diseñar una placa de circuito impreso es mantener la temperatura lo más baja posible. Para conseguirlo, hay que tener cuidado con la disposición geométrica de los componentes. También es importante alejar las líneas de alta corriente de los componentes térmicamente sensibles. El grosor de las pistas de cobre también influye en el diseño térmico de las placas de circuito impreso. El grosor de las trazas de cobre debe proporcionar una vía de baja impedancia para la corriente, ya que una resistencia elevada puede provocar una pérdida de potencia y una generación de calor significativas.

Mantener el calor alejado de los circuitos osciladores es una parte crítica del proceso de diseño de la placa de circuito impreso. Para un rendimiento óptimo, los componentes del oscilador deben colocarse cerca del centro de la placa, no cerca de los bordes. Los componentes cercanos a los bordes de la placa tienden a acumular mucho calor, y esto puede elevar la temperatura local. Para reducir este riesgo, los componentes de alta potencia deben situarse en el centro de la placa de circuito impreso. Además, las trazas de alta corriente deben alejarse de los componentes sensibles, ya que pueden provocar la acumulación de calor.

Evitar las descargas electrostáticas

Evitar las descargas electrostáticas al diseñar placas de circuito impreso es un aspecto esencial de la ingeniería electrónica. Las descargas electrostáticas pueden dañar los chips semiconductores de precisión del circuito. También puede fundir los cables de conexión y cortocircuitar las uniones PN. Por suerte, existen muchos métodos técnicos para evitar este problema, como el trazado y la estratificación adecuados. La mayoría de estos métodos pueden aplicarse sin apenas modificar el diseño.

En primer lugar, debe comprender cómo funciona la ESD. En pocas palabras, la ESD hace que fluya una gran cantidad de corriente. Esta corriente viaja a tierra a través del chasis metálico del dispositivo. En algunos casos, la corriente puede seguir múltiples caminos hacia la tierra.