Introduccion Al Diseno Con PROTEL 99SE

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INTRODUCCIÓN AL DISEÑO CON PROTEL 99SE 1 2010 - Ing. Sandro N. Amiel Introducción al diseño con PROTEL 99SE El presente trabajo pretende brindar los aspectos básicos del uso de una herramienta de C.A.D ( Diseño Asistido por Computadora) profesional para electrónica. Un proyecto realizado en PROTEL 99SE puede incluir, entre muchos otros documentos, esquemas eléctricos (SCH) , circuitos impresos (PCB), documentos de texto, etc. Uno de los aspectos fundamentales del trabajo con éste ( y otros programas de CAD) es la posibilidad de realizar el diseño del circuito impreso de manera prácticamente automática a partir del esquema eléctrico, lo que constituye el tema central de éste documento. Creación de un proyecto Una vez ubicados en el entorno de trabajo de PROTEL 99SE, del menú “FILE” seleccionamos “NEW” Aparece un cuadro de diálogo en el que debemos colocar el nombre de nuestro proyecto y elegir la ubicación para guardarlo. Si deseamos proteger el documento, en la solapa “PASSWORD” podemos colocarle una contraseña.

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Introducción al diseño con PROTEL 99SE El presente trabajo pretende brindar los aspectos básicos del uso de una herramienta de C.A.D ( Diseño Asistido por Computadora) profesional para electrónica. Un proyecto realizado en PROTEL 99SE puede incluir, entre muchos otros documentos, esquemas eléctricos (SCH) , circuitos impresos (PCB), documentos de texto, etc. Uno de los aspectos fundamentales del trabajo con éste ( y otros programas de CAD) es la posibilidad de realizar el diseño del circuito impreso de manera prácticamente automática a partir del esquema eléctrico, lo que constituye el tema central de éste documento.

Creación de un proyecto Una vez ubicados en el entorno de trabajo de PROTEL 99SE, del menú “FILE” seleccionamos “NEW”

Aparece un cuadro de diálogo en el que debemos colocar el nombre de nuestro proyecto y elegir la ubicación para guardarlo.

Si deseamos proteger el documento, en la solapa “PASSWORD” podemos colocarle una contraseña.

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Una vez realizado todo esto, el proyecto se nos presenta así:

Podemos observar tres íconos: el primero nos permite definir usuarios y contraseñas para el proyecto, entre otras cosas. El segundo es similar a la “Papelera de Reciclaje” de Windows, y el último es la carpeta en la que vamos a colocar todos los documentos que forman parte del proyecto.

Una vez dentro de “Documents”, con el botón derecho del Mouse, o desde el menú “File” seleccionamos “New”.

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Aparece una ventana con diferentes íconos que representan los documentos que podemos crear. Los que nos interesan son “Schematic Document”, para crear esquemas eléctricos y “PCB Document” para crear circuitos impresos. También podremos crear documentos de texto (“Text Document”) y carpetas (“Document Folder”) para organizar los distintos documentos de nuestro proyecto.

Creación de Esquemas Eléctricos Una vez que en la ventana “New Document” hacemos doble clic en el icono “Schematic Document” nos aparecerá en la carpeta de documentos un icono similar, con la posibilidad de colocarle un nombre.

Una vez fijado el nombre (nunca borrar el .sch al final), hacemos doble clic para editar el documento

Podemos ver como el entorno de trabajo se modifica, apareciendo toda una serie de botones que representan las diferentes herramientas disponibles para la edición. Del lado izquierdo de la pantalla tenemos un panel de navegación llamado “Document Manager”, con varias solapas que nos permiten acceder a diferente información sobre el proyecto y el documento que estamos editando. Se activa con el botón . La hoja de trabajo (Sheet) tiene bordes, rótulo y una grilla que nos facilita la colocación de los símbolos y el cableado para lograr un trazado prolijo del circuito. Todos estos elementos son configurables desde el menú “Design Options”.

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El “Zoom”, para acercar o alejar la vista de la hoja se puede manejar con los botones Manejo de librerías de símbolos Si hacemos clic en la solapa “Browse Sch” del Project Manager podemos acceder al listado de librerías activas. En dichas librerías se encuentran los símbolos que colocaremos en nuestro esquema. La librería activa por defecto es “Miscellaneous Devices.lib” que contiene la mayoría de los símbolos de componentes discretos, conectores, llaves, etc. Podemos ver el listado de elementos de la librería seleccionada en la parte inferior del panel. Si queremos recorrer la librería y ver cada uno de los símbolos podemos hacer clic en “Browse”

Para agregar o quitar una librería hacemos clic en el botón “Add/Remove” del panel

Buscando en la carpeta donde se encuentra instalado Protel (generalmente Archivos de programa/Design Explorer 99 SE/Library/Sch) podemos encontrar librerías de muchos fabricantes de componentes electrónicos. Una vez ubicado el símbolo necesario lo colocamos en la hoja haciendo doble clic sobre su nombre o tocando el botón “Place”. Con esto el símbolo aparece “pegado” en el extremo del puntero del Mouse y lo podemos llevar a la posición deseada. Las siguientes teclas nos permiten ubicarlo correctamente: BARRA ESPACIO Rotar X Espejo horizontal Y Espejo vertical TAB Propiedades del objeto

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El comando “Place” es repetitivo, lo cual significa que podemos colocar tantos símbolos como el elegido simplemente haciendo clic en el lugar adecuado de la hoja. Los componentes se pueden tomar de las librerías también mediante el botón Si hacemos un clic sobre un elemento colocado en la hoja veremos que se forma un recuadro a su alrededor. Esto nos permite eliminarlo con la tecla “SUPR” (o “DEL”) del teclado. Si luego hacemos otro clic (no doble clic) sobre el objeto podremos moverlo o cambiarlo de posición con las teclas nombradas anteriormente. Al hacer doble clic sobre un objeto podemos editar sus propiedades. Nos aparece un cuadro como el siguiente

Los atributos más importantes son: Designator: Es el nombre del componente. Notar que por defecto el nombre termina con “?”. Es recomendable dejarlo de esta manera para poder utilizar la herramienta de auto numeración (Tools Annotate) que reemplaza los signos por números correlativos de forma automática. Footprint: es el nombre del encapsulado que se va a asignar al componente cuando se lleve al circuito impreso. Para colocarlo es necesario conocer previamente las librerías de PCB, lo que trataremos posteriormente. Part Type: es el valor o código del componente (100K, 1uF, CD4011, etc.). No es necesario para hacer el impreso pero es recomendable colocarlo para tener completa la documentación del proyecto. Part: Número de parte interna. Tiene significado cuando se trata por ejemplo de un circuito integrado, que puede tener varias partes iguales (por ejemplo los integrados de compuertas lógicas, amplificadores operacionales, etc.). Hidden Pins: Pines ocultos. Tildando esta casilla aparecen los terminales ocultos del componente, como por ejemplo los de alimentación en los circuitos integrados, los cuales generalmente no se conectan explícitamente en el esquema sino que se hacen a través de etiquetas de nodos, como VCC, VDD, GND, etc. Esto permite mayor claridad en esquemas con muchos componentes. Conexionado de componentes Una vez colocados los símbolos necesarios, para realizar las conexiones se utiliza la función “Place Wire”, o directamente con . El puntero toma forma de cruz y debemos llevarlo al extremo del componente, donde aparecerá un punto negro que indica la conexión correcta. Allí hacemos clic para fijar un extremo de la conexión. Luego movemos el puntero llevando la línea y haciendo clic cada vez que deseamos fijar un segmento.

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Si queremos volver atrás en el trazado presionamos la tecla “RETROCESO” (“BACKSPACE”) del teclado. Este comando, al igual que todos los comandos se finaliza con “ESC”. IMPORTANTE: la conexión será válida siempre y cuando aparezca el punto negro sobre el puntero del mouse. En caso contrario se generarán errores en el momento de hacer el PCB. Algunas recomendaciones: Para dar mayor claridad al esquema las conexiones de alimentación se realizan mediante símbolos indicadores de Nodos (“Power Port”), desde el menú “Place” o a través del botón . Una vez colocado el símbolo en la posición correcta editamos sus propiedades

Colocamos el nombre del nodo (VCC, VDD, GND), elegimos el estilo del símbolo y color. Es importante destacar que PROTEL relaciona los elementos por el nombre del nodo al que se conectan, no por el estilo del indicador elegido. A veces es conveniente colocar los conectores, que en el PCB serán borneras, terminales, etc., en un costado de la hoja y realizar las conexiones mediante símbolos “Power Port” o “Port”, como se muestra en el siguiente ejemplo

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Cuando colocamos elementos o trazamos conexiones, podemos notar que el puntero se mueve de a una casilla de la grilla, lo que facilita la alineación de los componentes y el trazado prolijo. Esta propiedad se llama “Snap” y se puede configurar desde el menú “Design Options”, así como también la medida de la grilla. También se pueden desactivar, cosa que no es recomendable en absoluto. Ejemplo:

Puede apreciarse en este ejemplo la disposición de conectores de la manera comentada anteriormente. Una vez realizado el esquema procedemos a numerar los componentes utilizando la función “Tools Annotate”

Aquí podemos elegir numerar los componentes con “?”, numerar todos, borrar la numeración actual, etc. Además podemos definir la forma de recorrido del esquema durante la numeración. Una vez ejecutada la función, los componentes quedan numerados y se genera un archivo de reporte con los cambios realizados (.REP)

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Con esto nuestro esquemático quedaría completo. Podemos ahora realizar un chequeo eléctrico para verificar que todo esté correcto. Para ello utilizamos la función “Tools ERC”

En la primera solapa configuramos las opciones de chequeo, es decir qué errores queremos que se detecten, podemos optar por generar reporte, añadir marcadores de error en el circuito y otros aspectos más.

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En la segunda solapa configuramos para cada opción, si se considera sólo un alerta (warning), un error o si se pasa por alto. Esto se hace cambiando el color de cada casilla de acuerdo a la leyenda haciendo clic en ellas. Por ejemplo, configuramos el chequeo para que informe como error todos aquellos terminales que no están conectados.

Una vez realizada la configuración hacemos clic en “OK” y luego de terminado el chequeo se generará el reporte

Si existiera alguno de los errores configurados, aparecería en el reporte y además con un indicador en el esquemático. Resta ahora colocar en cada componente del circuito la información de su forma y dimensiones físicas, que se llama FOOTPRINT. Para ello es necesario echar un vistazo a la librería estándar para PCB.

Creación de un documento PCB

Del mismo modo que creamos un documento SCH vamos a crear uno PCB haciendo clic con el botón derecho dentro de la carpeta “Documents” del proyecto, o desde “File New”

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Ahora elegimos “PCB Document”. Colocamos el nombre en el nuevo icono (nunca borrar el .pcb) y hacemos doble clic sobre él para abrir el documento. El entorno de trabajo se presenta ahora así:

Para agregar o quitar librerías se sigue el mismo procedimiento explicado anteriormente. Por defecto aparece cargada la librería estándar “PCB Footprints”. Si no sucediera así, la encontramos en la carpeta “Design Explorer\Library\Pcb\Generic Footprints”. El archivo se llama “Advpcb.ddb” Si recorremos la librería estándar con la función “Browse”, encontraremos elementos como los siguientes

El footprint AXIAL se utiliza para resistores, el valor “xx” indica la separación entre los terminales, en pulgadas (1 pulgada = 25,4mm). Lo mismo sucede con RAD, que se utiliza para capacitores no polarizados (cerámicos, poliéster, etc.) y con DIODE. En el caso de los capacitores polarizados (electrolíticos, tantalio), en el footprint RB se indica la separación de los terminales y el diámetro del encapsulado. Para circuitos integrados el footprint DIP va seguido del número de terminales. Lo mismo sucede con SIP, que se utiliza también para algunos tipos de conectores. Luego tenemos los footprints para transistores, cuyo nombre coincide con el del encapsulado correspondiente.

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Recorriendo las diferentes librerías encontraremos footprints adecuados para todo tipo de componentes, conectores, llaves, etc. También tenemos la opción de crear nuestra propia librería de footprints si fuera necesario. Una vez familiarizados con la librería, dejamos el PCB para volver al esquema eléctrico e introducir en cada componente el nombre del footprint adecuado. Tener en cuenta que el nombre debe escribirse exactamente como figura en la librería. Si tenemos muchos componentes iguales, que llevan el mismo footprint, podemos realizar un reemplazo global, para cambiarlos a todos en una sola operación. En caso contrario debemos hacer doble clic en cada uno y colocar el footprint que corresponda. Para hacer el reemplazo global se procede así: hacemos doble clic en uno de los componentes para ver sus atributos

Colocamos el footprint y hacemos clic en el botón “Global”

En la columna del medio colocamos el atributo que deben poseer aquellos componentes que vamos a modificar, por ejemplo todos aquellos que se llamen RES1. En la casilla “Lib Ref” colocamos “RES1”. Podemos agregar mas atributos para refinar la búsqueda (por ejemplo todas las que tengan un determinado Part Type). En la última columna a la derecha completamos el atributo que vamos a cambiar, borrando las llaves que se encuentran en la casilla correspondiente. Por ejemplo en “Footprint” colocamos AXIAL0.3. Por último podemos seleccionar abajo si el cambio se hace en el presente documento o en todos los esquemáticos que contenga el proyecto. Con todo lo realizado la ventana de configuración quedaría así:

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Al hacer clic en OK nos aparece un cuadro de diálogo informándonos a cuántos elementos afectará el cambio

Al hacer clic en “Yes” se realizarán los cambios. Cuando hayamos completado todos los footprints, podemos verificar lo realizado de dos maneras. Podemos crear una lista de materiales del esquemático, con la función “Reports Bill of Material”, lo cual nos lleva a un asistente.

En el primer cuadro seleccionamos si vamos a generar un reporte del proyecto completo o sólo de la hoja en la que estamos trabajando.

Ahora elegimos qué datos van a aparecer en el reporte. Nos interesa el footprint. Debemos tildar la casilla de abajo para que se incluyan aquellos componentes que no tengan aún colocado el valor (Part Type).

Podemos cambiar el título de las columnas que aparecerán en el reporte.

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A continuación debemos seleccionar el formato de salida del reporte. De las tres opciones que se presentan, la última (Client Spreadsheet) nos genera una hoja de cálculo compatible con Excel.

Luego de esto finalizamos el asistente

El reporte de materiales va a quedar como el siguiente:

Verificamos que todos los nombres y footprints estén correctos. Otra forma de verificar los datos de nuestro esquema es mediante “Edit → Export to Spread”. Aparece un asistente:

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Al avanzar encontramos otro cuadro donde podemos seleccionar qué elementos del esquema vamos a exportar.

Sólo seleccionaremos los componentes tildando en “Part”. A continuación debemos elegir qué atributos de las partes queremos exportar. Nos interesa el Designator (nombre), el Footprint y opcionalmente el Part Type.

Finalizamos el asistente y obtenemos una hoja de cálculo como la siguiente:

Si bien es bastante parecida a la anterior, esta planilla tiene una ventaja muy importante: si detectamos algún error en los footprints o queremos modificar algún nombre o valor, lo podemos hacer directamente en ella y luego con el comando “File → Update” actualizamos automáticamente el esquemático.

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Ahora que verificamos que todos los datos y conexiones sean los correctos debemos generar un archivo que permita transferir esos datos al PCB. Este archivo se llama NETLIST, y se genera con el comando “Design→Create Netlist”. Aparecerá un cuadro donde seleccionaremos, en el caso de tener varios esquemáticos, si vamos a crear el netlist de todo el proyecto o sólo del documento activo. Luego hacemos clic en “OK”-

Veremos entonces la ventana del Netlist, que es un archivo de texto que contiene, en la primera parte, la descripción de los componentes (Designator, Footprint, Part Type) entre paréntesis y luego la descripción de los nodos del circuito entre llaves.

Una vez generado el Netlist del circuito volvemos al documento PCB para importarlo desde allí. Utilizamos el comando “Design → Load Nets”.

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Con el botón “Browse” localizamos en el proyecto el archivo netlist (.net). Si todo está correcto aparece la leyenda “All macros validated” en la parte inferior del cuadro

Al hacer clic en “Execute” aparecerán en la hoja de trabajo todos los componentes y sus vínculos.

Antes de proceder a ubicar los componentes en su posición adecuada es necesario configurar algunas opciones del documento. Utilizamos el comando “Design → Options”

El diseño de PCBs en Protel, y en general en todos los programas de CAD, se basa en una estructura de capas (Layers). Cada capa contiene diferentes elementos del diseño, como ser pistas, componentes, orificios, datos mecánicos, etc.

En la solapa “Layers” podemos seleccionar, de todas las capas que forman al diseño del PCB, aquellas que queremos visualizar. Las que nos interesan son:

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• Top Layer: Es la capa de pistas del lado superior, que se utilizará al hacer diseños en doble faz. • Bottom Layer: Es la capa de pistas inferior. • Mechanical (1 a 4): En esta capa se definen por ejemplo los bordes del impreso. • Top Overlay: Capa de componentes del lado superior. • Keep Out: En esta capa se definen límites para el trazado de las pistas (veremos mas adelante). • Multi Layer: Todos los elementos de esta capa se ven en todas las demás, por ejemplo los pads.

En la parte inferior de este cuadro seleccionamos ciertos elementos a visualizar, como conexiones, orificios de

pads y vías, etc. (generalmente dejamos todo tildado), y además podemos seleccionar el tamaño de la grilla de referencia, que nos permitirá ubicar con mayor facilidad los componentes en nuestro diseño. Podemos usar una doble grilla, con medidas diferentes, o simplemente tildar una de las dos casillas “Visible Grid” y elegir la medida adecuada. Un valor de 50 mil. resulta práctico, ya que corresponde a la mitad de la separación de las patas de un circuito integrado común.

Luego en la solapa “Options” debemos colocar una medida apropiada de “snaps” que limitan el movimiento del cursor de forma de poder ubicar los elementos con mayor facilidad. Resulta práctico definir estos snaps a un cuarto de la medida de la grilla seleccionada.

También podemos elegir la unidad de medida: Imperial (pulgadas) o Metric (milímetros).

Una vez realizadas éstas configuraciones procedemos a ubicar los componentes de la manera más apropiada, tratando de que las conexiones queden lo menos cruzadas posible. Es importante definir límites para las medidas del PCB, que después podrán ampliarse o achicarse en función del diseño final, para ayudarnos a ubicar mejor los componentes, e incluso para poder utilizar herramientas de distribución automática que posee Protel. En la parte inferior de la hoja de trabajo hacemos clic en la solapa “KeepOut”. Luego con la herramienta para trazar pistas definimos el contorno preliminar de nuestro diseño. Debemos tener en cuenta que no estamos definiendo bordes físicos (éstos se hacen en una capa Mech) sino límites

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para componentes y pistas. A medida que vamos trazando cada línea, en la barra de estado ubicada en la parte inferior de la ventana podemos ver la medida de ésta, ya sea en pulgadas o mm. según la unidad de medida seleccionada.

Para ubicar los componentes dentro del espacio definido podemos hacerlo arrastrando (y rotando) uno por uno, pero también podemos utilizar una función llamada “Auto Placer” que, si bien no los ubica de manera óptima, al menos los coloca todos dentro de los límites fijados. Para ejecutarla hacemos “Tools → Auto Placement → Auto Placer…”

Si bien ofrece varias alternativas, sólo nos limitaremos a tildar la última casilla. Luego tocando OK veremos los resultados

Podemos apreciar varias cosas: • Todos los componentes ya se encuentran dentro de los límites que fijamos anteriormente. • Aparecen todos juntos y en otro color: esto se debe a ciertas reglas de diseño que debemos fijar y a la

verificación de esas reglas. El color verde indica violación a alguna regla. Como lo que queríamos era sólo ubicar los componentes dentro del marco esto no debe preocuparnos por ahora.

Para eliminar el color verde usamos la función “Tools → Reset Error Markers”. Luego movemos manualmente los componentes para ubicarlos de la mejor manera posible de acuerdo a nuestro diseño.

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ATENCIÓN: los componentes no deben espejarse a menos que deban ser ubicados del lado inferior del impreso. Una posible distribución podría ser la siguiente:

Podremos notar que se confunden los nombres de los componentes con sus valores, quitando claridad a la vista de nuestro diseño. Como los valores no son importantes en esta etapa los vamos a ocultar haciendo una operación global sobre los elementos: Hacemos doble clic en cualquiera de ellos, ubicamos la solapa “Comment”. En ella tildamos la casilla “Hide” (ocultar) y luego hacemos clic en “Global”. El resto ya está configurado por defecto, con lo que haciendo clic en OK y aceptando la operación ocultaremos todos los valores de los componentes.

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Ahora podemos hacer que todos los nombres queden en el centro de cada componente. Para ello seleccionamos todo con “Edit → Select → All” y luego usamos la función “Tools → Interactive Placement → Position Component Text”. Nos aparece un cuadro donde podemos elegir la posición deseada para el nombre (Designator)

Al hacer clic en OK todos los nombres se ordenan. Luego deseleccionamos con el menú “Edit” o usando .

Ahora que tenemos los componentes ubicados podemos notar que los límites establecidos al principio son demasiado amplios. Podemos achicar el recuadro haciendo dos clics (no doble clic) sobre las líneas para desplazarlas y cambiarles la longitud. Podemos incluso colocar pads para futuras perforaciones de tornillos de fijación de la placa.

La placa está lista para trazar las pistas. Ahora debemos revisar las diferentes opciones con las que contamos para el trazado de pistas:

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• Ruteo manual: se utiliza la herramienta o “Place → Wire”, seleccionando previamente la capa donde se va a rutear. Se utiliza cuando se elaboran PCBs sin esquemático previo, es decir sin conexiones. (Sólo para placas sencillas).

• Ruteo interactivo: o “Place → Interactive Routing”: nos permite realizar el ruteo a través de las conexiones existentes, pudiendo cambiar la capa, ancho de pista, etc. en cualquier momento mediante la tecla TAB. Utiliza reglas de diseño que deben ser previamente establecidas.

• Auto ruteo: “Auto Route”. Realiza el trazado en forma automática a partir de reglas de diseño establecidas previamente.

Configuración de reglas de diseño Veremos a continuación algunas reglas básicas de diseño que deben configurarse antes de utilizar el auto ruteo o el ruteo interactivo. Accedemos a la configuración desde “Design → Rules”:

Clearance Constraint: con esta regla definimos la mínima distancia admisible entre elementos (pads y pistas) de nodos diferentes. Haciendo doble clic sobre la línea azul en la parte inferior del cuadro podemos editar la medida de la separación mínima admitida. Routing Layers: definimos las capas en las cuales se va a realizar el ruteo.

Si la placa va a ser simple faz, cambiamos Top Layer a “Not Used” y en Bottom Layer seleccionamos “Any” para que pueda trazar las pistas en cualquier dirección. Si la placa se va a trazar en doble faz, seleccionamos en Top Layer la opción “Horizontal” o “Vertical”, y en Bottom Layer la opuesta. Esto es para que las pistas en ambas caras no corran paralelas de modo de evitar la formación de capacidades con el aislante base del PCB. Routing Via Style: las vías son los pads que se utilizan para interconectar las capas en trazados doble faz (o múltiple faz). Si nuestro PCB va a ser en doble faz podemos configurar el tamaño de éstas vías. Hay que tener en cuenta que si la placa se va a construir en forma “casera”, al momento del armado tenemos que pasar un alambre

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por estas vías y soldar de ambas caras para que se realice la conexión. En las placas realizadas en forma industrial se realiza un proceso de plateado interno en los orificios (PTH -plated thru hole-) que conecta directamente las caras y que, al soldar de un solo lado, el estaño fluya por el interior hasta el otro.

Width Constraint: nos permite seleccionar el mínimo y máximo ancho de pistas, así como también un valor preferido para el trazado. En caso de encontrar dificultades al rutear se puede cambiar el ancho de la pista dentro de éstos márgenes establecidos.

Una vez configuradas estas reglas básicas (notar que hay muchas mas) podemos realizar el ruteo de pistas. Comenzaremos probando el auto ruteo en doble faz. Utilizamos la función “Auto Route → All”

Aquí podemos seleccionar las estrategias de ruteo y otras opciones. Es recomendable no modificar la configuración por defecto. Podemos tildar la casilla “Lock All Pre-routes” si ya tenemos pistas trazadas y no queremos que sean modificadas por el auto ruteo. Al hacer clic en “Route All” comienza el proceso. A continuación podemos ver los resultados.

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Ahora cambiando la regla “Routing Layers” de la forma descripta anteriormente repetimos el proceso. Podemos eliminar el ruteo anterior con la función “Tools → Un-Route”

Si bien en este caso, debido a la simplicidad del diseño, el auto ruteo en simple faz se realizó sin problemas, esto no será lo que suceda frecuentemente. Tanto PROTEL como los demás programas de CAD son muy eficientes en el ruteo en doble faz debido a que pueden cambiar de capa cada vez que sea necesario colocando una vía (que es como un puente pero vertical entre las dos capas). En cambio en simple faz, al no poder colocar puentes, puede suceder que un diseño, que realizado en forma manual resultara simple, al ser auto ruteado resulte en un trazado muy complejo o incluso con conexiones sin poder realizar. Si nuestro proyecto es de baja complejidad y puede ser resuelto con un trazado en simple faz, debemos tratar de realizarlo en forma manual a través de la herramienta de ruteo interactivo. En caso de circuitos de gran número de componentes y con restricciones en el tamaño del impreso recurriremos a un diseño en doble faz, utilizando el auto ruteo. Cuando, aún en doble faz, el trazado se complica, podemos ir modificando algunas de las reglas hasta obtener el mejor resultado, siempre que éstas modificaciones no afecten el funcionamiento del circuito posteriormente. Podemos cambiar el ancho de pistas, tamaño de vías, proximidad entre nodos, etc. Incluso podemos cambiar la distribución de algunos componentes y volver a ejecutar el auto ruteo. Volviendo a nuestro ejemplo, podemos verificar ahora si todo está correcto utilizando la función DRC (design rule check), desde el menú “Tools → Design Rule Check”

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En este cuadro debemos tildar aquellas reglas de diseño que queremos que sean verificadas y reportadas. En general las más relevantes son la existencia de cortocircuitos (Short Circuit Constraints) y las conexiones no ruteadas (Un Routed Net Constraints). También existe una función “DRC On line” que verifica permanentemente si existen violaciones a las reglas, indicándolas mediante marcadores de error, como por ejemplo cambiar el color de los componentes a verde cuando se encuentran demasiado cerca. Se configura en la siguiente solapa del cuadro mostrado.

En este caso la verificación on line se encuentra desactivada, al no haber casillas tildadas. Una vez configurada la función corremos el chequeo haciendo clic en “Run DRC” y se nos genera el reporte.

Si existieran violaciones aparecerían detalladas en el reporte junto con la coordenada de ubicación en el diseño. Además se colocan marcadores de error en éste.

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El marco que definimos y ajustamos anteriormente en la capa “Keep Out” sirve como límites para la ubicación de componentes y el trazado de las pistas, especialmente para el caso del auto ruteo. Los límites físicos de la placa deben definirse en una capa “Mech”, por ejemplo “Mech1”. Seleccionamos la capa y, utilizando la misma herramienta para trazado manual de pistas definimos un marco, que puede coincidir con el anterior o ubicarse por fuera de éste a una pequeña distancia (50mil o 100mil por ejemplo).

Una vez verificado el diseño podemos generar una vista 3D para tener “una idea” de cómo se verá en realidad. Utilizamos la función “View → Board in 3D”, o el botón

Desde el panel de navegación (Design Manager) podemos seleccionar los elementos a visualizar, tipo de vista, posición, etc.

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Impresión de documentos Una vez finalizado nuestro trabajo podemos imprimirlo desde “File → Print/Preview”. Es necesario tener una impresora declarada en Windows para que se ejecute ésta función.

Se nos presenta una vista del diseño llamada “Multilayer Composite”, en la que se superponen todas las capas con sus respectivos colores. Ésta forma no nos sirve para construir el impreso. La cambiamos desde “Tools → Create Final”

Podemos observar que se generan presentaciones de cada capa por separado. En nuestro caso nos interesan las dos primeras. Haciendo clic con el botón derecho sobre los nombres en el panel podemos editar las propiedades de cada vista.

Este cuadro corresponde a las propiedades de la vista del Bottom Layer. Podemos insertar otras capas para que sean impresas juntas, cambiar el color de la impresión, pero en especial nos interesan las opciones del centro:

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al tildar “Show Holes” los pads van a imprimirse mostrando el orificio central. Esto nos permitirá, al transferir el diseño al cobre, que queden las marcas para las mechas y perforar sin problemas. La opción “”Mirror Layers” realiza el espejado de la vista, necesario por ejemplo cuando se realizan placas en doble faz (según el método de transferencia utilizado deberá espejarse una u otra capa). Haciendo clic con el botón derecho sobre la impresora activa, podemos cambiar ésta, la escala de impresión, ubicación de la impresión en la hoja, etc. Para imprimir sólo las vistas que nos interesan las seleccionamos de a una en el panel y luego usamos “File → Print Current”

Otro ejemplo Vamos a diseñar un PCB para el siguiente circuito:

El circuito integrado LM358, que contiene 2 amplificadores operacionales, no se encuentra en la librería de símbolos estándar. Debemos buscarlo en otras incluídas en Protel. Para ello podemos hacer uso de la herramienta “Tools Find Component” que nos permite localizar las librerías que contienen el componente buscado. Aparece el siguiente cuadro:

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En la parte superior escribimos, el nombre del componente a buscar y hacemos clic en “Find Now”. Luego de un tiempo irán apareciendo los nombres de las librerías y las partes encontradas. Tenemos la opción de cargar la librería (“Add To Library List”) o solamente colocar el componente en nuestro documento (“Place”).

En nuestro caso debemos colocar 2 símbolos en la hoja, ya que el circuito utiliza ambas partes internas del circuito integrado. Sin embargo debemos notar que los símbolos colocados son exactamente iguales, ya que se toma como referencia sólo la primera parte del integrado. Para cambiar de parte interna hacemos doble clic en el símbolo correspondiente para editar sus propiedades:

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A continuación seleccionamos la parte apropiada, y al realizar el cambio notaremos que se actualizan los números de los terminales de acuerdo con la parte elegida. El resto de la edición del esquemático es similar a lo visto en el primer ejemplo: agregar los footprints correspondientes (en el caso de este integrado es DIP8), part types, numeración, etc. Siguiendo el proceso ya descripto llegamos al PCB, ordenamos los componentes y trazamos las pistas:

El trazado de pistas lo hacemos según los métodos ya vistos. Para casos simples lo más recomendable es el ruteo interactivo.

En algunos casos es conveniente rodear a las pistas con un plano de cobre y conectarlo a tierra. Para ello utilizamos el comando “Place Polygon Plane”

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Aquí seleccionamos arriba el nodo al cual vamos a conectar el plano (en nuestro caso GND). Tildando la casilla superior hacemos que el plano pase por encima de todas las pistas que estén conectadas al mismo nodo. La casilla inmediatamente inferior permite eliminar todas aquellas partes del plano que no puedan conectarse al nodo indicado. El plano está formado por un conjunto de pistas de un determinado ancho igualmente espaciadas. En la parte inferior del cuadro anterior podemos configurar la separación (Grid Size), el ancho (Track Width) y la capa sobre la cual se va a realizar dicho plano (Layer). Si queremos lograr un plano de cobre liso, sin reticulados, debemos elegir una separación que sea inferior al acho de las pistas, de modo que éstas se solapen. En nuestro caso sólo se cambió la separación de 20mil. A 5mil. La parte derecha del cuadro nos permite configurar cómo se conectará el plano a los pads. Una vez configurado hacemos clic en “OK” y nos aparece un puntero en forma de cruz con el cual debemos ir armando el polígono que luego será llenado con el plano. Este polígono deberá cerrarse, es decir que el último punto a tocar debe ser el mismo que el primero.

Podemos modificar la separación del plano y las pistas cambiando la regla de proximidad “Clearance Constraint” vista en el primer ejemplo. También podemos elegir como será la conexión del plano a los pads como se muestra a continuación:

Podemos hacer que el plano se conecte mediante 2 o 4 pistas y determinar el ancho, o elegir la conexión directa, es decir que el plano pase por encima de los pads que correspondan al mismo nodo. Si modificamos alguna de estas reglas no será necesario volver a realizar el plano; actualizamos el existente haciendo doble clic sobre él, y en el cuadro que aparece directamente clic en “OK”. Se nos preguntará si deseamos reconstruir el polígono, elegimos “YES”:

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Creación de librerías En algunas ocasiones debemos hacer uso de símbolos eléctricos o footprints que no se encuentran en las librerías que trae Protel. Para estos casos podemos crear nuestras propias librerías, con nuevos elementos o tomando y editando objetos de las librerías existentes. Comenzamos creando un nuevo proyecto del mismo modo que lo hicimos anteriormente. Luego dentro de la carpeta “Documents” hacemos clic con el botón derecho y seleccionamos “New”

Luego hacemos doble clic sobre “Schematic Library Document” para crear un documento de librería de símbolos eléctricos. Al abrir el documento creado nos aparece la hoja de trabajo y las herramientas:

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Como ejemplo vamos a crear el símbolo de un circuito integrado 555. Dibujamos un rectángulo tomando la herramienta de la barra:

Luego colocamos los terminales usando la herramienta siguiente (PlacePin):

Si presionamos TAB antes de colocar el terminal podemos configurar el número y nombre del mismo, entre otras cosas.

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Así colocamos todos los terminales necesarios, usando los mismos comandos que se utilizan en la edición de un circuito esquemático (rotar, espejar, etc).

Ahora debemos asignarle un nombre, usamos la función de menú “Tools Rename”. Con la función “Tools Description” le asignamos el identificador por defecto, footprints, etc.:

Para finalizar guardamos los cambios en el documento. Creación de Footprints

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Podemos crear nuestra propia librería de footprints con nuevos elementos o tomando y editando los de las librerías existentes. Para ello creamos un nuevo documento del tipo “PCB Library Document”, y al abrirlo se nos muestra lo siguiente:

Podemos configurar la grilla desde el menú “Tools Library Options”. Vamos a modificar el footprints DIP8 de la librería estándar (AdvPcb.ddb). Para esto abrimos dicha librería

Ubicamos el componente deseado y lo seleccionamos con “Edit Select All”. Luego lo copiamos al portapapeles con “Edit Copy”. Debemos elegir un punto de referencia; hacemos clic por ejemplo en el terminal 1”. Seleccionamos nuestra librería desde el menú “Window”, para luego pegar el objeto con “Edit Paste”

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Podemos modificar por ejemplo el tamaño de los pads

Haciendo clic en el botón “Rename” del panel izquierdo cambiamos el nombre a “DIP8”. Luego debemos fijar una referencia, que es el punto desde donde se tomará el componente para moverlo, girarlo, etc. Lo hacemos con “Edit

Set Reference Pin 1”

Para finalizar guardamos los cambios.

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Si queremos agregar un nuevo elemento hacemos clic en el botón “Add” del panel izquierdo o desde el menú “Tools New Component”. Esto nos abre un asistente. Podemos seguirlo o cancelarlo para crear un objeto vacío.

Para utilizar nuestra librería debemos agregarla de la misma forma que se hace con las demás, tanto en el esquemático como en el PCB.

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Apéndice: Teclas de método abreviado (Shortcut Keys) principales

• PgUp (Repág): aumenta zoom. • PgDown (avpág): disminuye zoom. • Home (inicio): centra la vista a la posición del puntero. • End (fin): refresca la vista. • TAB: acceder a las propiedades del objeto que se está utilizando. • Barra: rota de a 90° el objeto que se está por colocar. • X: espejado horizontal. • Y: espejado vertical. • BACKSPACE (Borrar): cuando se están trazando líneas vuelve hacia atrás en las posiciones ya

fijadas. • ESC: cancela la acción en curso. • SHIFT – S: cambia el tipo de vista de capas (PCB). • Q: cambia unidades de medida (PCB). • F1: help.