Manual Eagle

Laboratorio de Fabricación de Circuitos Impresos

Universidad de los Andes – Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Implementación del esquemático utilizando Eagle Eagle es una herramienta de fabricación de circuitos impresos desarrolladla por Cadsoft, de libre distribución. Esta versión aunque presenta algunas restricciones, es suficiente para la mayoría de los diseños. El programa puede descargarse del siguiente link: http://www.cadsoft.de/download.htm A continuación se presenta un pequeño esbozo del procedimiento y las consideraciones básicas que se deben tener presente en el momento de elaborar un esquemático utilizando Eagle, que posteriormente nos permitirá obtener los archivos pertinente para la fabricación de la tarjeta del circuito impreso. Por cuestiones de orden y para facilitar el desarrollo del ejercicio se va a crear un proyecto nuevo, asegurándose que todos los archivos que creemos sobre este proyecto queden almacenados en la misma carpeta. Usualmente por defecto Eagle guarda todos los proyectos dentro de la carpeta de “Projects” ubicada sobre el directorio de Eagle, lo que facilita la manipulación y la consistencia de los archivos. Sin embargo es valido anotar que en el caso que se quiera almacenar los archivos en una carpeta en particular se puede empezar creando el archivo esquemático, y una vez dentro de esté almacenarlo seleccionando la ruta que crea conveniente. El inconveniente es que de este punto en adelante se debe asegurar que los demás archivos que generemos deberán quedar almacenados en la misma carpeta. File New Project

Figura 1. Creación de proyecto

Una vez se a creado el proyecto podemos pasar a crear el esquemático. Utilizando el nombre del proyecto que Eagle da por defecto “New_Project_1”, tan solo es necesario hacer click derecho sobre la carpeta, resaltar la opción de New y luego seleccionar “Schematic”, sobre la pestaña que se ha desplegado. Como se muestra en la figura 2.a. Al realizar la selección se



abre la ventana que nos permitirá realizar el diseño esquemático de nuestro circuito, como se muestra en la figura 2.b. New_Project_1NewSchematic

Figura 2.a. Generación del esquemático

Figura 2.b. Interfaz del esquemático

Generalmente al instalarse Eagle, las librearías de los elementos que trae por defecto ya vienen cargadas, por lo que se puede omitir este paso. En el caso que las librerías no se encuentren cargadas, o que se quiera utilizar un elemento que no se encuentra dentro de las librearías que la herramienta trae por defecto, es necesario añadirlas manualmente. Se debe seleccionar la opción de Library sobre la barra de herramientas y luego la opción de Use. Al realizar la selección se abrirá una ventana similar a la del la figura 3, donde se debe seleccionar



el paquete con el que se quiera trabajar. Desafortunadamente tan sólo es posible agregar una librería a la vez por lo que en caso que se necesite varias librerías se deberán agregar una por una. LibraryUsemicrochip

Figura 3. Librerías Eagle

Ahora, en el caso que se desee utilizar una librería que no se encuentra dentro del paquete, puede buscarse en el siguiente link: http://www.cadsoft.de/cgi‐bin/download.pl?page=/home/cadsoft/html_public/download.htm.en&dir=eagle/userfiles/libraries En esta página se pueden descargar actualizaciones de las liberarías, o librerías de elementos específicos que no cuentan con una gran difusión comercial. Para agregar una de estas librearías tan solo es necesario descargarla y almacenarla junto con las demás librerías de Eagle, que se encuentran dentro de la carpeta lbr, en el directorio del programa. Una vez se han cargado las librerías que se van a utilizar, podemos pasar a buscar los elementos para ubicarlos en el esquemático seleccionando la herramienta “ADD”, como se encuentra resaltado en la figura 4.



Figura 4. Selección de los elementos

Esta herramienta nos muestra todos los componentes (de acuerdo a la librerías que se hayan cargado, o las que se tienen por defecto) que se tienen disponibles, por lo que se recomienda que el usuario reconozca y examine las distintas familias de componentes y el contenido de ellas para facilitar la implementación del diseño.

Figura 5. Librería de elementos

Una forma fácil de encontrar un elemento en particular (aunque no siempre es la más eficiente) es escribiendo la familia o el fabricante del elemento que vamos a utilizar sobre la barra de búsqueda, figura 6. En este caso específico, sí escribimos microchip en la barra de búsqueda no vamos a poder ubicar el elemento que estamos buscando. Paradójicamente si nos vamos directamente a la familia de microchip sin utilizar la barra de búsqueda,



encontramos al PIC16F84. Por lo tanto se recomienda no fiarse mucho de esta herramienta o ser bastante específico, como en este caso particular que se puso PIC16F8*. Al seleccionar el elemento aparece en la parte derecha una imagen del este, como se verá en el esquemático. En algunas ocasiones la distribución de pines de la imagen corresponde a la imagen del elemento o del encapsulado del elemento con el que se desea trabajar. En el caso que la distribución de pines sea diferente, es necesario confirmar que se encuentren todos los pines del elemento; contigua a esta imagen se muestra el ‘footprint’ (dimensiones y distribución geométrica del elemento) del componente. Esto último es decisivo para el diseño de la tarjeta, ya que da una idea preliminar de la imagen (escalada) del componente sobre la tarjeta, dándonos una idea de congruencia entre el empaque del componente y la tarjeta. Por ejemplo en caso que el elemento que estamos utilizando sea de montaje superficial el footprint debe coincidir con esta característica.

Figura 6. Búsqueda de elemento (PIC16F84AP)

Una vez se ha seleccionado el componente deseado y se ha cerciorado que el empaque y la distribución de pines son los adecuados, tan sólo es necesario oprimir ‘ok’ para seleccionar el elemento, llevarlo al diagrama esquemático y acomodarlo siguiendo los criterios de nuestro diseño. Se debe tener cuidado con la opción ‘Drop’, pues al elegirla se elimina el elemento seleccionado de la biblioteca, y en el caso que se seleccione toda una familia o una librería, esta saldrá de la ventana ‘ADD’, y no se podrá volver a utilizar al menos que se actualice o se vuelva a cargar la librería, siguiendo el procedimiento señalado con anterioridad.



Figura 7.a. Inserción de elementos en el esquemático

Se sigue el mismo procedimiento hasta obtener sobre la ventana del diseño esquemático los elementos esenciales del diseño o del circuito que se quiere implementar.

Figura 7.b. Inserción de elementos en el esquemático

Aunque la manera de ensamblar el esquemático es bastante arbitraria y varía de acuerdo a las preferencias de cada usuario, se sugiere que antes de comenzar a interconectar los elementos se tengan identificados los elementos más relevantes del diseño, ya que de esta manera se disminuye el tiempo de desarrollo y facilita la distribución de los elementos dentro del esquemático. Obviamente es posible realizar modificaciones después de haber interconectado los componentes, pero la mayoría de las veces este procedimiento resulta un poco engorroso. Eagle ofrece una gran variedad de herramientas como: move, copy, mirror, rotate, change, etc. (Figura 8) que nos permite modificar y acomodar los componentes, dando la posibilidad de



tener una mayor claridad en las interconexiones y un diseño más ordenado, que eventualmente nos permitirá identificar errores en menor tiempo. Para identificar la funcionalidad de los iconos de la barra de herramienta tan sólo es necesario pararse con el mouse sobre alguno de ellos, y una leyenda con los atributos característicos de este será desplegada.

Figura 8. Herramientas de acondicionamiento de los elementos Después de organizar y acomodar los elementos de la mejor manera, es posible pasar a interconectar los pines de los elementos utilizando la herramienta ‘Net’, como se muestra en la figura 9. Simplemente se debe acceder a la herramienta, seleccionar el pin de origen, buscar el mejor camino que conecte este al pin de destino seleccionarlo. Es importante tener presente que ni la distribución espacial de los elementos, ni la trayectoria de las interconexiones va a afectar en esta instancia la distribución del circuito sobre la tarjeta, lo primordial es la forma en que se conectan los elementos (ej. pin 1 con pin2, pin3 con GND, pin 4 con VCC, etc.). Las conexiones pueden comprobarse utilizando la herramienta Show (figura 10), ya que en el momento de seleccionarse un nodo todos los caminos conectados a este nodo quedaran resaltados en verde.



Figura 9. Interconexión de los elementos

Frecuentemente a medida que el circuito se vuelve más complejo, la interconexión de los elementos se hace más difícil ya que, o bien, los elementos se encuentran muy separados, o simplemente esta se superpone a otros caminos, afectando la claridad del diagrama esquemático. Para solucionar este inconveniente se puede utilizar la herramienta Junction (Figura 10), que sirve para colocar un nodo arbitrario sobre cualquier pin de cualquier componente.

Figura 10. Asignación de nodos utilizando la herramienta Junction

Una vez se han colocado los nodos o puntos de conexión sobre los pines que deseamos interconectar, podemos pasar a nombrarlos como queramos utilizando la herramienta “Name” (figura 11) y haciendo click sobre el nodo o punto de conexión lo que abrirá una ventana que



nos permitirá darle el nombre que deseemos (figura 11). Obviamente los únicos nodos que serán conectados entre sí, serán los que se llaman iguales, por lo tanto se debe asegurar que los nombres se encuentran bien escritos y coincidan con los puntos de conexión.

Figura 11. Nominación de nodos

En el momento que se le asigna el mismo nombre a otro nodo, aparecerá un aviso de advertencia (figura 12) donde se pregunta si se desea conectar este nodo con otro u otros nodos que tiene el mismo nombre. En este caso estamos interconectando el pin 17 (RA0) del PIC con el pin 4 de la regleta, tal como se interconectó con la herramienta Net en la figura 9. Generalmente esta herramienta se utiliza para interconectar los nodos que comparten la mayoría de los elementos del circuito, como tierra y VCC.

Figura 12. Interconexión de nodos con el mismo nombre



Se repite el mismo procedimiento de selección de componente y de interconexión, hasta llegar a implementar todo el diseño (Figura 13). Una buena estrategia para familiarizarse con los componentes que ofrece Eagle y las distintas librerías es abrir ejemplos previamente desarrollados y utilizar la herramienta show sobre los elementos que podrían ser útiles en nuestro diseño y de esta manera poder conocer la familia y a la librería a la que pertenecen, como se muestra en la figura 13.

Figura 13. Herramienta de visualización de los componentes, ejemplo ‘singlesided’

Un aspecto que no fue posible cubrir en el ejemplo desarrollado con anterioridad, es la asignación de la alimentación a algunos chips o componentes. Generalmente este procedimiento se lleva a cabo a los chips o circuitos integrados que tienen varios elementos dentro del mismo empaquetado, como lo son: las compuertas lógicas, los amplificadores operacionales, etc. En la figura 14 es posible observar que tanto para la compuerta AND (74ALS08N), como para el amplificador operacional (LM324N), los diagramas esquemáticos sólo tienen definidas las entradas y la salida, pero no aparece la alimentación (conexión VCC y GND). Por lo tanto es necesario añadir estos pines manualmente. Como se encuentra resaltado en la figura 14, para la adición de pines se debe seleccionar la herramienta de ‘Invoke’, y darle click izquierdo al elemento que le queremos agregar los pines de alimentación.



Figura 14. Asignación de la alimentación a los circuitos integrados

La herramienta ‘Invoke’, sirve para llamar o invocar los elementos restantes del circuito integrado (Figura 16. a), ya que como se puede ver en la figura 15 el chip 74ALS08N cuenta con cuatro compuertas “AND” (A, B, C y D), y dos pines de alimentación VCC y tierra (pines referenciados con los números 14 y 7), pero el problema es que en el diagrama esquemático (figura 14), sólo aparece la compuerta “AND” (A), sin los pines de alimentación, por lo que es necesario agregarla con la herramienta ‘Invoke’.

Figura 15. Recursos del circuito integrado (74ALS08N)

En realidad la alimentación no corresponde únicamente a la de la compuerta ‘AND’ (A), sino que hace referencia a la alimentación o polarización de todo el circuito integrado, por lo que tan solo es necesario añadir unos pines de polarización por chip; en este caso en particular por cada cuatro compuertas ‘AND’ se necesita colocar un PWRN (figura 16. a). Nuevamente la ubicación de estos pines de polarización no va a afectar el resultado sobre la tarjeta, por lo que el usuario puede disponer de ellos como le convenga, sin embargo para facilitar el desarrollo del diseño se sugiere ubicarlos sobre el primer componente del circuito integrado, como se muestra en la figura 16.b.



En la figura 17 se puede ver un ejemplo de cómo se debe asignar la alimentación a los circuitos integrados. Se tienen tres chips o circuitos integrados, un 7408 donde se utilizan tres (A, B y D) de las cuatro compuertas ‘AND’ disponibles, y dos circuitos integrados LM324. Del primero (IC2) sólo se utilizan tres amplificadores operacionales (A, B y D) y del segundo (IC3) sólo dos (A y D). Cabe anotar que como se estas utilizando dos chips LM324 diferentes es necesario tener dos alimentaciones (PWRN), uno por cada chip.

Figura 17. Ejemplo de alimentación de distintos circuitos integrados

Librerías básicas de Eagle Probablemente unos de los puntos críticos de Eagle ‐sobre todo cuando no se tiene mucha experiencia con este programa‐ es la forma de utilizar las librerías y en particular la ubicación de los elementos dentro de estas. Por lo tanto a continuación se va a dar un barrido muy general de las bibliotecas más comunes utilizadas en Eagle y algunos datos relevantes, como lo son las fuentes, las resistencias, los capacitores y los conectores.

Figura 16. b. Alimentación del circuito integrado 74ALS08N.

Figura 16. a. Componentes disponibles del

circuito integrado 74ALS08N.



Fuentes de voltaje, de corriente y tierra Las fuentes de polarización y la tierra son esenciales en la mayoría de diseños, por lo tanto es de gran ayuda familiarizarnos con algunos de estos elementos. Sin embargo debido a que Eagle no es un programa de simulación eléctrica es posible que estos elementos pasen a un segundo plano. Las librerías que contienen los principales elementos de polarización son: supply1 y supply2 (figura 18). En estas librerías se podrá encontrar etiquetas para los nodos de polarización tales como: VCC, GND, +5v, ‐5v, +12v, ‐12v, etc. Por lo tanto todos los nodos o pines que tengan la misma etiqueta se encontraran conectados al mismo punto eléctrico, quedarán en corto. Por ejemplo si en la figura 17, colocamos la misma etiqueta de VCC al pin de VCC de los circuitos integrados 74ALS08N y LM324, los tres pines de VCC quedaran conectados entre sí y quedaran referenciados al mismo punto. Generalmente estas fuentes o etiquetas además de polarizar los circuitos integrados van a un pin de un conector para facilitar la polarización de todo el circuito, ya que, de esta manera al energizar sólo el pin del conector es posible alimentar todo el circuito. En esta sección hablamos de etiquetas porque realmente los nombres y símbolos únicamente sirven como guía y facilitan el diseño final sobre la tarjeta, pero como Eagle no es un programa de simulación, para el diseño de la tarjeta es indiferente si se utiliza el símbolo o etiqueta de tierra para interconectar todos los pines de VCC de los circuitos integrados. Siempre que se sea consistente con las etiquetas que interconectan los nodos, estas podrían llegar a ser transparentes para la tarjeta, por lo que no es raro que en diseños se utilicen etiquetas de +5V, para hacer referencia a nodos o alimentaciones de 3.3V.

Figura 18. Librerías de fuentes de voltajes, de corriente y tierra

Capacitores, inductancias y resistencias Probablemente esta es una de las librerías más complicadas de manejar cuando no se tiene experiencia debido a que la información específica sobre estos elementos pasivos es un poco limitada. Como se puede ver en la figura 19 la librería que contiene estos elementos es la rcl. En esta librería podremos encontrar capacitores, varactores, inductores, resistencias potenciómetros, trimmers, etc., de todos los tamaños y tipos seguramente por eso es que puede llegar a complicarse el manejo de esta librería.



Al analizar el contenido y los recursos de esta librería encontramos que principalmente se divide en dos familias: la europea (X‐EU) y la norteamericana (X‐US). Realmente no existen diferencias significativas aparte de los símbolos de los elementos, pero es bastante común que se prefiera utilizar para los elementos pasivos la familia norteamericana, ya que los símbolos tienen una mayor difusión a nivel internacional. En todo caso esto queda a la voluntad del usuario.

Figura 19. Librerías de resistencias, capacitores e inductancias

Básicamente tenemos que los elementos están descritos por un número de referencia que contiene la información más relevante del elemento (en el caso de capacitores si es de cerámica, electrolítico, de tantalio, etc. en el caso de las resistencias hace referencia al tipo y a la potencia a la que trabaja), y a un número que o bien da la separación entre las perforaciones del elemento o alguna información adicional. Por ejemplo podemos ver que en la figura 20 tenemos seleccionada a la resistencia R‐US_0207/10. Esto indica que se esta trabajando con la nomenclatura o simbología norteamericana (R‐US), que la resistencia corresponde a una resistencia de protoboard de ¼ W (0207) y que la separación que se va a dejar en la tarjeta (PCB), es de10mm. Ahora bien, en el caso que no se tenga a la mano la referencia exacta del elemento que se va a utilizar, es posible realizar una buena aproximación de este a partir del footprint y de la separación entre las perforaciones.

Figura 20. Resistencia de 1 4 W para protoboard (0207), con una separación de 10mm entre las

perforaciones



Conectores Este parámetro es un poco más flexible ya que depende mucho de las preferencias y necesidades del diseñador. La mayoría de las librerías de conectores tienen el sufijo ‘con’ de “connector” (figura 21), por lo tanto se recomienda revisar algunas de ellas para evaluar cual es el conector que mejor se adapta a nuestro diseño. Los conectores que se consiguen con mayor facilidad en el mercado se encuentran bajo la librería con‐amp‐mt, pinhead, con‐lstb si se quiere conectores machos o utilizar una regleta como conector y con‐lsta si lo que se desea son conectores hembra y con‐rib que se utiliza para conexiones con cable ribbon, esta librería soporta cables de 2.8, 4.8 y 6.3mm.

Figura 21. Librería de conectores



Obtención del archivo HPGL utilizando EAGLE En este parte se ilustra la forma de obtener un archivo HPGL (Hewlett & Packard Graphics Language), a partir de un esquemático previamente diseñado en Eagle. El archivo HPGL con el que se va a trabajar en este módulo tiene una terminación *.plt que es el tipo de archivos que el CNC (Computer Numerical Control) disponible en el laboratorio acepta. Se recomienda que una vez se termine el procedimiento se revise que efectivamente el archivo que se ha creado tiene esta terminación. Para facilitar el seguimiento del tutorial y el desarrollo del ejercicio se va a tomar uno de los ejemplos que trae por defecto Eagle. Una vez se tenga una clara idea del procedimiento para la obtención del archivo de fresado (archivo *.plt), es posible aplicar el mismo procedimiento a cualquier esquemático, siempre y cuando se cumpla con las restricciones de fabricación: dimensiones mínimas y diámetros de huecos. Ruta de acceso al ejemplo FileOpen Schematic examplessinglesided singlesided.sch (figura. 1)

Figura 1. Ejemplo esquemático ‘singlesided’ eagle



Una vez se tiene abierto el esquemático con el que se va a desarrollar el ejercicio (figura 2) se pueden revisar los elemento que lo componen y su distribución: diagrama esquemático. Se debe tener presente que lo único realmente importante en el esquemático es la interconexión de los elementos, ya que la ubicación espacial de los elementos es indiferente para el archivo ‘board’. Obtención del archivo board a partir del diagrama esquemático Aunque existen diversas maneras de llevar el diseño esquemático al PCB, en este ejercicio se delinean posibles formas de lograrlo. La primera, es seleccionar el icono de board en la barra de herramientas (opción encerrada en un círculo rojo). Como este ejemplo se encuentra desarrollado previamente en Eagle, el archivo del PCB (*.brd) y del esquemático (*.sch) se encuentra previamente diseñado y almacenado, por lo que la programa no nos va a pedir almacenar los archivos. Sin embargo es preciso tener presente en el momento que se va a trabajar con otro proyecto, todos los archivos deben encontrarse en la misma carpeta. La otra forma de llegar al PCB, es escriben el “board” en la barra de comando, tal como se ilustra en la figura. 2 (comando encerrado dentro de un círculo rojo). Realmente no existe ninguna diferencia entre los dos procedimientos, ya que ambos llevan a los mismos resultados, simplemente es cuestión de seleccionar la forma más cómoda para cada uno.

Figura 2. Conversión del esquemático a la board



Al realizar la conversión del esquemático al PCB, se debe obtener el resultado expuesto en la figura.3. Cabe anotar, que debido a que este es un ejemplo desarrollado por Eagle, los elementos dentro del PCB ya se encuentran organizados, aunque es necesario tener presente que en un proyecto nuevo estos elementos se encuentran por fuera del PCB (por fuera del recuadro blanco, figura. 3), por lo que es necesario arrastrarlo dentro del PCB, y acomodarlos como nos parezca conveniente, siempre buscando que los elementos que están interconectados se encuentren contiguos, y que la intercepción entre los caminos sea mínima.

Figura 3. Organización de los elementos en la board

Aunque la mayoría de las veces el diseñador prefiere definir la trayectoria de los caminos (‘routear’) manualmente, para tener control total sobre la trayectoria y la forma en que se establecen las interconexiones. Eagle cuenta con una herramienta que realiza esta tarea de forma automática, ideal para diseños sencillos o en el caso que no se tenga claro la forma de unir los caminos. En esta ocasión se va a utilizar esta herramienta, la cual se encuentra encerrada en un círculo rojo en la figura. 4.



Figura 4. Herramienta de ‘Autorouter’

Aunque esta herramienta ofrece una gran variedad de alternativas para optimizar la distribución de los caminos, no se va a profundizar en este tutorial al respecto. Simplemente se van a evaluar las funciones y alternativas básicas y que se encuentran configuradas por defecto. Como es posible observar en la figura 5, tan sólo nos vamos a enfocar en la pestaña ‘General’, que es la que contiene las instructivas básicas del ‘Autorouter’. Ahora bien, como queremos que nuestro PCB presente el mayor número de caminos por la cara de abajo, y debido a que se esta trabajando con un diseño bastante simple, se recomienda que se trabaje con una sola cara. De esta manera como se encuentra señalado en la figura 5, es necesario desactivar el ‘routeo’ por la cara de arriba (TOP N/A), y tan solo validar el proceso por la cara de abajo con la opción x. El seleccionar la opción x brinda mayor versatilidad en la forma de trazar los caminos de las interconexiones. De todas formas esto es un criterio arbitrario que depende de las preferencias del diseñador. Las otras opciones pueden dejarse como se encuentran por defecto, y oprimir ok para que se ejecute el ’routeo’ automático. En el caso que se quiera jugar con los otros parámetros se tiene que tener presente lo siguiente: Via shape: simplemente define la forma del camino, y tan solo presenta la opción de ser redondo o un octágono, afectando la forma en que se doblan o se curvan los caminos.



Obviamente si se desea que la curvatura sea un poco más suave es necesario seleccionar la opción ‘Round’, aunque la diferencia con la opción ‘Octagon’ no es significativa, tan sólo se hace evidente en casos muy específicos. Nuevamente esta opción se deja a criterio del diseñador. Routing grid: Esta variable debe modificarse con mayor cuidado, ya que define las dimensiones de los recuadros que conforman la grilla necesaria para llevar a cabo el proceso de optimización del ‘Autorouter’. Por lo tanto entre más fino (más pequeño el número) sea este, se aumenta la posibilidad de que los caminos no se crucen entre sí. Sin embargo es necesario tener presente que a medida que se hace más fina la grilla, se disminuye la distancia entre los caminos, incrementándose la posibilidad de que se genere un corto entro los caminos, o que se entorpezca el proceso de fabricación, superponiéndose las líneas de fresado.

A manera de ejemplo se puede observar que si se realiza el routeo con un Routing grid de 25 mil (25 milésimas de pulgada), quedan dos caminos sin unión (figura 5) mientras que si se cambia a 10 mil tan sólo queda un camino sin conexión. Depende del diseñador sacrificar la precisión del diseño para maximizar el número de caminos por cara.

Figura 5. Definición de los parámetros de la herramienta ‘Autorouter’

Una vez que se tienen la mayoría de los caminos definidos por la herramienta ‘Autorouter’, se puede pasar a generar los caminos que faltan manualmente, como se muestra en la figura 6.b. Aunque debido a la naturaleza de este ejemplo sólo nos vamos a concentrar en la capa inferior del PCB. Es importante anotar que una vez se tenga el diseño del PCB listo con caminos, se debe realizar unas pequeñas pruebas de consistencia en las dimensiones de los caminos y de los pads (metalización alrededor de un hueco) (DRC figura 6.a), garantizando que se las herramientas y las brocas disponibles en el LFCI puedan realizar el fresado de forma satisfactoria, y otra prueba de concordancia entre los elementos y las interconexiones del esquemático y las del PCB (ERC figura 6).



Figura 6. Verificación y congruencia del routeo con el esquemático

Aunque en este ejercicio se busca que todos los caminos de las interconexiones eléctricas queden en la cara de abajo, a manera de ejemplo y para explorar algunas de las opciones que brinda Eagle, se van a routear los dos caminos restantes por la cara de arriba, como se muestra en la figura 7. Es importante resaltar que para diseños de esta índole, o por unos cuantos caminos que queden sin conectar, no se justifica mandar a fabricar un circuito doble faz, de dos caras.



Figura 7. Routeo manual de los caminos restantes

Una vez se tienen el diseño definitivo, y se ha verificado que se cumplen con todas las restricciones de diseño, y que efectivamente todos los elementos y todas las interconexiones corresponden al diseño realizado previamente en el esquemático, es posible pasar a generar el archivo de fresado. Para acceder a la configuración y generación del archivo de fresado es necesario escribir el comando “run mill‐outlines” en la barra de comandos de la ventana del PCB y presionar enter en el teclado, como se muestra en la figura 8.

Figura 8. Generación del archivo HPGL

Al ejecutarse el comando, se abre ventana que nos permite definir las principales características del archivo de fresado HPGL, ver figura 9. Aunque en esta ventana se pueden manipular un gran número de variables nos vamos a centrar tan solo en las más relevantes, que se encuentran resaltadas por los círculos rojos. En caso que se desee conocer un poco sobre cada una de las variables es posible oprimir sobre los botones ubicados en la parte central de la pantalla, donde se da una pequeña descripción de cada una de las variables. Como nos interesa obtener el diseño de la cara inferior del PCB, es necesario seleccionar en layer “Bottom”, y activar la casilla de “mirror”. Esta opción asegura que el archivo quede ubicado correctamente, y en el momento que se quieran montar los elementos sobre el PCB, no haya ningún conflicto con las interconexiones. La opción de Rub out, debe quitarse, ya que por cuestión de economía tan sólo se quiere aislar los caminos más no se desea que se remueva todo el cobre entre los caminos, por lo que la



“tool#2 blow‐up” debe quedar en cero. Obviamente existen otras implicaciones de sólo aislar los caminos o de remover el cobre. A manera de ejemplo se tiene que al aislar los caminos de las interconexiones es posible extender el plano de tierra del circuito y por ende disminuir el ruido. En el caso que se desee remover todo el cobre entre los caminos y los pads del PCB, se debe activar esta opción y colocar en “tool#2 blow‐up”, el diámetro de la herramienta que se va a utilizar para remover el cobre. Finalmente en la parte inferior de la ventana “Mill file” es posible definir el nombre del archivo y la ubicación donde se va a almacenar el *.plt. Es importante tener presente que este debe guardarse en la misma carpeta donde está el esquemático y el PCB

Figura 9. Parámetros del archivo de fresado



Recomendaciones Importantes

Configuración del texto para el archivo de fresado A continuación se presentan algunas recomendaciones esenciales para poder fabricar correctamente la PBC. Cuando se manda a fabricar una tarjeta deseamos identificar a quien corresponde el diseño y en algunas ocasiones que parte del diseño es, ej: Cara de arriba, cara de abajo, decodificador, filtro pasa bajas, etc. Generalmente, estas anotaciones van sobre la tarjeta. Sin embargo si utilizamos el editor de texto que aparece en la ventana de la tarjeta (Ver figura 10) directamente, sin antes asegurarnos que este se encuentra configurado correctamente, es muy probable que sobre el diseño final no aparezcan las anotaciones legibles letra por letra, sino que en vez se tiene el recuadro que enmarca el texto.

Figura 10. Herramienta para insertar texto en la tarjeta

Es importante observar que el texto que se añadió sobre el diseño “Nombre de la tarjeta”, se encuentra escrito con azul e invertido, como un espejo. Estos dos parámetros nos aseguran



que efectivamente el texto que se añadió en el diseño se encuentra sobre la cara inferior de la tarjeta. Es importante verificar que efectivamente el texto o las anotaciones que se agregaron sobre la tarjeta, se encuentren ubicadas en la cara pertinente. Ahora, como se mencionó con anterioridad, para que el texto sea codificado de manera adecuada en el archivo HPGL (*.plt), es necesario que realicemos una modificación en la interfaz de usuario. Para acceder a la interfaz de usuario es necesario ir al panel de control de Eagle (figura 11), seleccionar la pestaña de “Options”, y luego la opción “User interface”. Ruta de acceso a la interfaz de usuario OptionsUser interface (figura 11)

Figura 11. Ruta de acceso Interfaz de usuario

Al seleccionar la opción de “User interface” se debe abrir una ventana como la que se expone en figura 12. En esta ventana se debe activar la opción que se encuentra dentro de Misc “Always vector font”. Esta opción nos asegura que el texto se modele a través de vectores y por ende al crearse el archivo HPGL con terminación .plt, se va a poder fresar letra por letra el nombre o la anotación consignada sobre la tarjeta.



Figura 12. Interfaz de usuario

Grosor de los caminos Después de realizar varias pruebas en el LFCI (Laboratorio de Fabricación de Circuitos Impresos) con el CCD y las brocas de fresados disponibles, se estableció que aunque es posible aislar los caminos de un diseño utilizando las dimensiones que el DRC (Design Rule Check) que Eagle trae por defecto (Minimum Width: 10mil), en varias ocasiones cuando dos o más caminos contiguos se encontraban muy pegados, el camino de cobre era removido por la broca. Por lo tanto con las dimensiones del DRC que Eagle trae por defecto no es posible garantizar que la tarjeta quede fabricada de forma correcta, ni que haya continuidad en todos los caminos del diseño. De esta manera, se recomienda que se cambie el “Minimum Width” del DRC a 15mil, como se muestra en la figura 13, para asegurarse que exista continuidad y una buena conducción entre todos los caminos de la tarjeta que diseñamos y mandamos fabricar.



Figura 13. Grosor de los caminos

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