Download - Diseño electronico ver2.0
Instituto Tecnológico “El Oro”
Escuela de Tecnología en electrónica
Diseño electrónico asistido por PC
Docente: Ing. Víctor Medina G
Sexto Nivel
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Presentación
En este módulo se trata de crear unaguía para el diseño y la construcción decircuitos de tarjeta impresa (PCB)
Resaltar puntos de consideración:
Fundamentos de DAC
Puntos de estudio de DAC
Usos de PROTEL como herramienta
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Capítulo 1: Introducción
La tecnología moderna utiliza intensivamentea la computación: CAD (computer assisteddesign) y CAM (computer assistedmanufacturing)
Los profesionales de otras disciplinas comodiseñadores en la electrónica son usuariosdedicados de programas de DAC, incluyendoprogramas para el diseño y simulación decircuitos, el diseño de circuitos impresos y laproducción de integrados.
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Introducción
Se tiene un nombre específico para el tipo deprogramas DAC que utilizan: ADE(Automatización de Diseño Electrónico).
Por ejemplo durante las etapas iniciales deldiseño, se utilizará un programa de 'captura'de circuitos para entrar su obra en lacomputadora
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Introducción
Un programa de captura de circuitos no esnada más que un programa de dibujoespecializado, que incorpora los símbolosespeciales utilizados en el diseño de circuitos.
Luego de dibujar su circuito, se puede elegirsimular el comportamiento de su creación,para confirmar si la misma funcionará comointencionado.
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Captura del diseño
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Simulación
Mediante el uso de simuladores serealiza el afinamiento o mejora deldiseño, permitiendo aprovechar eltiempo en armado y prueba del circuito
Finalmente se emplea las herramientaspara la confección de la placa delcircuito
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Simulación
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Simulación
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Pruebas
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Construcción del PCB
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Esquema del trabajo DAC
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Generalidades
El diseño de PCB es un punto muy importanteen el éxito o fracaso de un proyecto, define siel resto del sistema funcionará o no bajo lostérminos previstos.
Usualmente la capacitación adecuada para elbuen diseño de un PCB no es accesible muyfácilmente, teniendo que ser desarrollada conbase a experiencia. Esto motiva a muchasempresas a subcontratar estos servicios.
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Elección de componentes
El diseño exitoso de un sistema, comienza desde laelección de los componentes que lo conforman.
Capacitores. Los capacitores son elementos básicos usados en
todo diseño para eliminar las variaciones del voltajede alimentación, debidos a los cambios repentinos deconsumo inherentes a la mayoría de los circuitosintegrados actuales.
La elección de un capacitor no siempre es tan simplecomo se ve. Es normal que no tenga claras lasdiferencias que presentan en su comportamiento uncapacitor electrolítico de los cerámicos monolíticos uotros.
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Elección de componentes
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Elección de componentes
En ésta tabla se ilustra los rangos defrecuencia en que se comportan mejor loscapacitores de diferentes tipos. Es necesarioaclarar que la mejor práctica es revisar lainformación presentada en una hoja técnicade la familia del componente elegido y revisarsus parámetros, dado que la tecnologíacambia constantemente y con ello tambiénlas características de todo componente.
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Elección de componentes
Un ejemplo típico es el ruido en laalimentación pese a un “poderoso” capacitorde 2200 microfaradios y porqué los “motherboard” usan un grupo de capacitorescerámicos distribuidos por todos los puntos.
Otro punto poco conocido con respecto a loscapacitores es la elección del voltaje deoperación adecuado.
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Elección de componentes
Reemplazar capacitores electrolíticos con otro demucho mayor voltaje de operación no es buena idea,dado que el dieléctrico no se comporta igual en lospuntos bajos de su valor de operación.
Así mismo es importante revisar en las característicastécnicas los valores de corrientes máximos quesoporta. Los valores bajos de resistencia en serie(Equivalent Series Resistance ERS ) permiten elmanejo de mas corriente sin calentamientos y otrosefectos desagradables.
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Elección de componentes
Familias lógicas.
La correcta elección de la familia lógica aemplear es un tema muy popular, sinembargo hay una tendencia a usar familiasmas rápidas de lo necesario. Esta tendenciasuele afectar cuando otros efectos comienzana ser mas importantes, como por ejemplo ladistancia que recorrerá la señal para llegar aotro componente
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Elección de componentes
Resistencias
Las resistencias axiales de precisión(Metal film) no solo son mas precisas ensu valor nominal, además otros efectoscomo la inductancia parásita es menor.De la misma forma, las resistencias demontaje superficial tienen uncomportamiento con menos parásitos.
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Elección de componentes
Otras recomendaciones prácticas.
Cuando se tenga un circuito integrado convarias terminales de alimentación y tierra,siempre se deben conectar todos.
En circuitos con grandes corrientes quecontengan un interruptor, se cortará el PCBentre terminales, para evitar que losdepósitos de carbón producidos por los arcosen las conmutaciones se acumulen y formenuna delgada pista conductora sobre el PCB
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Elección de componentes
Es buena práctica asegurarse de conseguir uncomponente en cantidad suficiente, precioadecuado y a tiempo, antes de basar eldiseño en él.
NUNCA conectar una tarjeta experimental auna PC y menos a la que estamos usandopara diseñar. Existen sistemas que nospermiten aislar un poco los errores en casode falla de la tarjeta pero suelen ser muycaros.
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Elección de componentes
Cuando se pruebe un prototipo, esbuena idea usar zócalos para todos loscomponentes que se puedan. Lamayoría de los componentes actualesson SMT, se tendrá entonces quedesarrollar mas habilidades paradesoldar un componente dañado ysoldar uno nuevo sin dañar el PCB ni elcomponente.
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Elección de componentes
Dispositivos SMD Dispositivos SMT
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Elección de componentes
No es bueno confiar en los Datasheetsque dicen “Preliminar”. Es muy buenapráctica revisar el datasheet cuandosalga el componente a mercado pararevisar posibles cambios. Otro detalle esque el componente que prometen parael primer cuarto del año suele salir amediados del segundo cuarto y ademáscon “bugs”.
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Elección de componentes
Midiendo la señal que llega a un dispositivo,observamos que tiene oscilaciones en suvalor, en lugar de ser estable. Como unaprimera acción, decidimos poner un pequeñocapacitor en la entrada del dispositivo parafiltrar un poco la señal y así “limpiarla” delruido observado. Esta acción demandará mascorriente del dispositivo de salida para hacerla transición de voltaje, empeorando lasituación.
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Consideraciones en el PCB
Para el ancho de una pista estará definida por lacorriente que pasa a través de ella
Zonas
Para el acomodo de los diferentes componentes, esbuena idea definir zonas para aislar los diferentesruidos que se presentan en un sistema. Agrupandolos circuitos digitales en una zona y los analógicos enotra, podemos evitar que los componentes analógicosestén siendo alimentados con los ruidos de altafrecuencia en la alimentación que son tan comunesen los sistemas digitales.
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Consideraciones en el PCB
Cuando tenemos diferentes funcionesen una tarjeta que posee un soloconector (como sería el ejemplo de unatarjeta para computadora) los circuitosde mayor velocidad ( y mas ruidosos)serán los que se colocarán mas cercadel conector y los menos ruidosos losmas alejados.
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Consideraciones en el PCB
Integridad de la señal.
Cuando un pulso es transmitido a través deuna pista, algo del pulso será reflejada deregreso al emisor. Si el conductor es muycorto, la señal estará subiendo cuando elpulso reflejado regrese y la reflexión seráparte del flanco de subida. Si el conductor esmuy largo, el flanco habrá terminado cuandollegue la reflexión y entonces aparecerá comoun sobrepulso (positivo o negativo).
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Consideraciones en el PCB
Todos estos efectos son debido a queno podemos tener siempre el largo delas pistas adecuado a la frecuencia deoperación. En casos como la señal CLKde un sistema PCI, tenemos lafrecuencia perfectamente establecidaluego podemos definir un largo críticode pista, pero no es así en la mayoríade las señales de interconexión.
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Consideraciones en el PCB
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Consideraciones en el PCB
Cross talk.
son los ruidos inducidos por otras líneas quepasan cerca de nuestro conductor de interés
El cross talk se genera debido a que cuandotenemos dos conductores que correnparalelos, construyen entre ellos un capacitor(capacitancia mutua), además que losconductores en sí forman unas inductancias(inductancia mutua).
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Consideraciones en el PCB
Cross talk aparece entre dos pistas paralelas
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Consideraciones en el PCB
Si tenemos un circuito de dos líneas de conducciónparalelas, donde la corriente I1 fluye de un punto 1al punto 2 y tenemos la otra línea conectando elpunto 3 al punto 4, observaremos que mientras maslargas sean las pistas conductoras mayor será lacapacitancia mutua, así mismo mientras mayor sea lacorriente I1, mayor el voltaje inducido en la pista 3-4.Como éste voltaje viaja a ambos extremos delconductor, la corriente que viaja hacia el punto 3 esllamado “backwards cross talk” y la corriente queviaja hacia el punto 4 es llamado “forward crosstalk”.
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Consideraciones en el PCB
Como una nota, notemos que este fenómenoes debido a un acoplamiento capacitivo, porlo que mientras mas rápidamente se den lastransiciones de voltaje, mayor serán sufrecuencia y por lo tanto mayor el ruidoobservado. Otro punto importante a observares que no es fácil “blindar” un conductor, porlo que la mejor forma de evitar éstefenómeno es el de separar las pistasfísicamente.
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Consideraciones en el PCB
La forma práctica de evitar éstos ruidos son:
Usando pistas de baja impedancia y ponerterminaciones apropiadas.
Distribuir bien las pistas por el PCB
Usar pistas lo mas cortas posibles
Usar el plano de tierra lo mas cercano alplano de pistas como sea posible.
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Edición con PROTEL DXP 2004
El programa PROTEL es un buenejemplo de programa de edición conherramientas de diseño que nospermiten verificar la integridad de lasseñales digitales, hacer cálculos decrosstalk y muchas otras funciones quenos facilitan el diseño de un PCB sea defrecuencia intermedia o de altavelocidad.
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Capítulo II: Diseño asistido con PROTEL DXP
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Características de PROTEL DXP
Dentro de la amplia oferta disponiblepara el sistema operativo Windows, lafirma ALTIUM dispone de un potenteentorno de trabajo etiquetado comoPROTEL, en su última versión DXP.
Herramienta tipo IDE, entorno dedesarrollo integrado
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Características de PROTEL DXP
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Características de PROTEL DXP
Tecnología de grupo inteligente, todoen uno:
Capturador de esquemáticos
Simulador
Esquema de explorador de archivos
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Características de PROTEL DXP
Almacenamiento de dispositivos porlibrerías
Todos los documentos de diseño songuardados en una sola base de datos
Dentro del documento se pueden creargrupos de trabajo y asignar a cadausuario su nivel de acceso y control
Características de PROTEL DXP
Asistencia técnica vía Web,actualización de la información
Algoritmo de redes neuronales paradesempeño del software
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Requerimientos dePROTEL DXP
Requerimientos básicos:
Windows XP Service Pack 2
Procesador Pentium IV, 3.6GHz
1 GB en RAM
Monitor SVGA, resolución de 1024 x 768
Mínimo 800MB en HD para instalaciónreducida
Versión 2002/2004
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Explorador de PROTEL 99
El explorador de diseños es la interfase entreel usuario y las hojas esquemáticas, presentaademás las herramientas para la creación denuevos diseños.
Características del explorador de diseños:
o Habilidad de guardar múltiples hojas enuna sola base de datos: esquemas,archivos PCB, simulaciones
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Explorador de PROTEL 99
o Los documentos se presentan en forma deventanas separadas
o Panel de navegación para ordenar enforma jerárquica las hojas del documento
o Menú de herramientas en formatoWindows y con opción de personalizarlo
o Distribución en cascada de pantallas depresentación
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Explorador de PROTEL 99
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Explorador de PROTEL 99
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Modo de trabajo delexplorador de diseños
Se distinguendos partes enpantalla:
Árbol denavegaciónen el panelde ladoizquierdo
Ventana dediseño enladoderecho
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Uso del panel denavegación
El panel de navegación muestra ladistribución de los archivos queconforman su base de datos para undiseño específico:
Hacemos click en signo (+) paraexpandir los atributos de los archivos
Click en signo (-) para ocultar dichosatributos
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Uso del panel denavegación
Doble click paraabrir carpetas
Doble click enuna hoja deesquema paraabrir el archivo yvisualizarlo enventana dediseño
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Trabajando en la ventana de diseño
Tiene dos tipos de vista:
Vista de carpetas.-muestra los archivos uhojas contenidas ensubcarpetas
Editor de vistas.-muestra el documentoabierto listo para suedición, para abrirlohacemos doble click endicho esquema
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Trabajando con múltiplesdocumentos
Esta opción nos permite trabajar conmúltiples documentos juntosmoviéndonos fácilmente entre ellos,seleccionamos alguno haciendo clicksobre este archivo.
Para cerrar una hoja de esquema clickizquierdo y seleccionamos opción“close”
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Trabajando con múltiples documentos
Para mejorarla vista denuestrotrabajo, sepuede elegirla opción dedividir lapantalla envariasregiones detrabajo
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Trabajando con múltiples documentos
Las ventanas se puedenarreglar presionando laspestañas en la parteinferior.
Las ventanas pueden serredimensionadas colocandoel cursor en el límite de lasventanas y ajustando sutamaño
Para volver a vista normalde pantalla se presiona clickizquierdo y se seleccionaesta opción.
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¿Qué es una base de datosde diseño?
Se define a una base de datos comouna colección de datos organizadospara un conveniente acceso.
Un diseño de base de datos de PROTELson todos los documentos de diseño,organizados y almacenados en un soloarchivo en su disco duro para unconveniente acceso y manejo, conextensión . Ddb
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¿Qué es una base de datosde diseño?
Todos los documentos creados en eldiseño son guardados en dicha base dedatos, tales como: hojas esquemáticas,pcb’s, listados, reportes eléctricos, etc.En orden jerárquico.
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Creación de una nuevabase de datos de diseño
Seleccionamos FILE de la barra de menú,opción NEW DESIGN
Aparece una pantalla que indica el tipo dearchivo a guardar, quedaría MS ACCESDATABASE
Etiquetamos el nombre de nuestro proyecto yla ubicación en una carpeta existente.
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Creación de una nuevabase de datos de diseño
Para colocarclave alnuevoproyecto sehabilitaPASSWORD,y se coloca lanueva clave
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Nuevos documentos en labase de datos
Abierto el nuevo proyecto en que se vaa trabajar, se elige el panel denavegación.
Se abre la carpeta DOCUMENTS
Aparece una pantalla con todos losposibles tipos de documentosexistentes, elegimos el requerido y clicken ok
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Nuevos documentos en labase de datos
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Nuevos documentos en labase de datos
Una de las principales características deeste software es la capacidad desoportar ambos tipos de documentos:PROTEL y de otro tipo.
Un documento es creado y editado porun servidor OLE (típico de los que sehallan en su PC).
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Nuevos documentos en labase de datos
En el cuadro de diálogo aparecerá laruta donde se halla el archivo y puedehabilitar la opción de “Mostrar todo tipode documentos”.
Estos documentos pueden serguardados dentro de la base de datos,pero solo podrán ser editados por elservidor OLE
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Nuevos documentos en labase de datos
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Editando documentos
En panel denavegaciónseleccionamos eldocumento quevamos a editar ydamos dobleclick para abrirloy trabajar en el.
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Editando documentos
Documentos almacenados en la base dedatos creados por un servidor OLE tal comoWORD, EXCEL pueden ser editadosdirectamente desde el explorador de diseño.
Haciendo doble click sobre el documentodigamos tipo WORD, entonces la aplicaciónMICROSOFT WORD empezará.
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Editando documentos
El documento está listo para sereditado.
Los cambios que realice sobre eldocumento OLE serán guardados en labase de diseño sobrescribiendo elarchivo que se abrió previamente.
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Editando documentos
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Importando un documento
Se pueden importar documentosexternos a PROTEL.
Seleccionamos FILE > IMPORT
En el cuadro de diálogo seguimos laruta para hallar el archivo a importar,este tendrá el icono del programa enque fue creado.
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Importando un documento
De entre otros tipos de documentos quepodrán ser importados por PROTELtenemos:
PROTEL de versiones anteriores
AUTOCAD
ORCAD
TANGO
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Manejo de documentos en la Base de Datos
En la base de datos se pueden categorizar yguardar los documentos dependiendo de sutipo.
Se pueden crear otras carpetas yrenombrarlas, así también a los documentos.
Los documentos pueden ser movidos entrelas carpetas, de forma similar con elexplorador de WINDOWS
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Manejo de documentos en la Base de Datos
Para borrar el documento seleccionamos lacarpeta DOCUMENTS, click izquierdo sobre elarchivo, elegimos la opción DELETE.
Estos archivos por seguridad se almacenanen la carpeta de reciclaje en la misma BD.
Al ingresar a esta carpeta podemos borrardefinitivamente este archivo.
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Creando un grupo de trabajo
Abierto el proyectoelegimos las opciónDESIGN TEAM
Podemos crear dosclases de miembros:
Administrador:ADMIN
Invitado: GUEST
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Creando un grupo de trabajo
Aparece unapantalla dondepodemos definir elnombre delmiembro, susclaves ydescripciones decontrol, hasta quenivel estaautorizado arealizar cambios
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Creando un grupo de trabajo
Dentro de la carpeta MEMBERShacemos click izquierdo presionando laopción NEW MEMBER.
Seguimos los pasos que se indicancomo el nombre de usuario, descripciónde la función que realice el miembro ysu clave
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Creando un grupo de trabajo
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Definiendo permisos en el grupo de trabajo
En la carpeta PERMISSIONS, a cada miembrodel grupo de trabajo se puede establecer sugrado jerárquico de cambios que puederealizar en el proyecto a través de 4características:
R Leer archivos
W Escribir o editar archivos
D Borrar archivos
C Crear nuevos archivos en la base
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Definiendo permisos en el grupo de trabajo
En opción SESSIONS se puede verificarque documentos han sido abiertos yque miembro realizó cambios en dichosarchivos
Si el miembro no esta autorizado arealizar dichos cambios aparece unmensaje indicando que el archivo establoqueado
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Tecnología que maneja PROTEL
PROTEL hace uso de arquitecturacliente/servidor donde las interfaces deusuario separadas son los clientes y lasherramientas o editores son los servidores.
Para el caso de crear una base de datos dediseño, el explorador de diseño es el cliente ylas aplicaciones son los servidores
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Tecnología que maneja PROTEL
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Formato de plantillas de hojas esquemáticas
Una plantilla de hoja esquemática estácompuesta de un cuadro de título, unborde de hoja que puede incluirgráficos como logotipos de compañías.
Se puede crear una plantilla y aplicar ahojas esquemáticas existentes o nuevosesquemas
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Plantillas de PROTEL
PROTEL proporciona una colección deplantillas de todo tamaño en lasiguiente ruta: Program Files\Design Explorer
99\System\Templates.Ddb
Para acceder a esta biblioteca desdemenú seleccionamos: FILE – OPEN,navegamos a la ruta indicada y click enbase de datos indicada TEMPLATES.Ddb
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Creación de nueva base de datos de plantillas
Seleccionamos FILE – NEW DESIGNdesde el menú, el cuadro dedialogo aparece.
Tipo de archivo: MS ACCESSDATABASE
Como nombre:NEWTEMPLATES.ddb
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Creación de nueva base de datos de plantillas
Presionamos OK
Seleccionar A4.dot arrastramos conratón a la nueva base de datosNewtemplates.ddb
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Modificando el cuadro de título
Podemos modificar cuadro de títuloañadiendo y cambiando el tipo detexto, reemplazando el logotipoempresarial con algunas líneasmas.
Ampliamos el cuadro de título en el borde de la hoja esquemática
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Modificando el cuadro de título
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Modificando el cuadro de título
Con el cuadro de título ampliado vamosa opción EDIT – SELECT – ALL
Cuadro de título cambia de color y conratón podemos mover dicho cuadro aotra posición
EDIT – DESELECT – ALL, paradeseleccionar el cuadro y vuelve lostextos a estado normal
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Modificando el cuadro de título
Para cambiar eltexto hacemosdoble click endicho texto,aparece un cuadrode diálogo paracambiar dichostextos, formato ycolor de fuente
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Colocando texto en la plantilla
Líneas de texto puede ser añadidas a la hoja esquemática
Estas anotaciones son guardadas como caracteres especiales en los campos de organización del documento
Seleccionamos DESIGN – OPTION –DOCUMENT OPTIONS
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Colocando texto en la plantilla
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Colocando cuadros de texto
Seleccionamos elsímbolo de letra T,una cruz paraposicionar texto
Con doble clickaparece un cuadrode diálogo paracambiar formatode texto
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Revisar anotaciones antes de imprimir
Para estos elegimosTOOLS –PREFERENCES yseleccionamos laopción GRAPHICALEDITING
En este cuadro dediálogo podemoscambiar el formatode la fuente para lahoja esquemática
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Añadiendo gráficos a la plantilla
Formatos que soporta:
Bitmaps
JPEG
Windows metafile
Tiff versión 5.0
En caso de existir un gráfico procedemos aborrarlo
Seleccionamos PLACE – DRAWING TOOLS –GRAPHICS
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Añadiendo gráficos a la plantilla
Aparece un cuadro de diálogo, donde seselecciona el tipo de imagen y la rutadonde se encuentra ésta.
Si queremos cambiar las propiedadesde un gráfico existente, doble click enimagen y añadimos las característicasen el cuadro de diálogo
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Añadiendo gráficos a la plantilla
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Captura de esquemáticos
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Captura de esquemáticos
Consiste en la creación de un esquemaelectrónico a través de gráficos específicos
Consideraciones:
Características básicas requeridas paradiseñar un circuito.
Revisión de las reglas de desempeñoeléctrico.
Generación de netlist y preparación delesquema para su impresión.
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Captura de esquemáticos
Componentes:
Editor de hojas esquemáticas.- permitecrear, editar, revisar e imprimir las hojasque muestran un proyecto de diseño.
Editor de librerías esquemáticas.- esusado para crear, editar y manejar libreríasde partes de componentes; el términoparte se refiere a la entidad simbólica querepresenta la parte de un componente oun componente genérico
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Captura de esquemáticos
Capacidades de diseño.- el editor deesquemáticos es una herramientacomprensiva de entrada que cuando escombinada con el circuito simulador, PLD ytarjeta impresa, este editor viene a ser elcomienzo y fin de un diseño integradoautomatizado de un sistema
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Captura de esquemáticos
Soporte jerárquico multiesquema.-una hoja representa el diseño del proyecto,que se compone a su vez de múltipleshojas o esquemas establecidos en ordenjerárquico.
Herramientas de verificación deldiseño.- permite revisar nuestro proyectoen relación a reglas eléctricas establecidaspara su desempeño
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Modelo esquemático de un componente
Los componentes están organizados en familias delibrerías que corresponden a los directorios de losfabricantes.
Librerías de modelos de componente:
Mientras la imagen del componente es colocadaen el esquemático, la información de este esalmacenada en la librería.
La creación y edición de componentes sonmanejados en un nivel de librería no en la hoja delcircuito
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Librerías de componentes
Cuando un componente es colocado en lahoja esquemática, una imagen del mismo seguarda en una memoria caché que actúacomo una librería de memoria residente detrabajo.
Cuando la hoja es guardada, se almacena unenlace con la librería en modo de lectura, asícuando el archivo es abierto se extrae elcomponente desde la librería para seractualizado
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Librerías de componentes
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Conectividad
Es la habilidad del software de reconocer losenlaces físicos entre los objetos en elesquema; la capacidad de asociar lasconexiones lógicas entre varias hojas en undiseño de múltiples hojas.
El proceso de colocar y conector varioscomponentes es conocido como cableado
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Identificadores NET
Permiten crear conexiones que físicamente norepresentan pistas o rutas del circuito.
Etiquetas NET.- identifican puntos NET enuna hoja
Puertos.- identifican conexiones entre 2hojas
Ingresos en una hojas.- identificanconexiones con un símbolo en una hoja
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Identificadores NET
Puertos de potencia.- definen señales dealimentación
Pines ocultos.- define puntos de conexiónque no serán automáticamente cableadossino manualmente o no requierenconexión.
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Reglas especiales para conectividad
Pista a pista.- No deben terminarperpendicularmente o en su caso se conectana través de una JUNCTION o empalme
Pista a bus.- los buses de datos representangráficamente un grupo de señales y no tienencaracterísticas especiales al crear el netlist, encaso de conectarse con una pista deben serindicadas con etiquetas
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Verificación de diseño
Es un término general para validar lasconexiones físicas o lógicas en elesquema, lo hacemos mediante opcionELECTRICAL RULE CHECK REPORT, delmenú TOOLS
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Dibujando el esquemático
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Dibujando el esquemático
Haremos el esquemático de un circuitomultivibrador aestable, se compone detransistores 2N3904, resistencias ycondensadores.
Abrimos una nueva base de datos yseleccionamos un archivo .SCH
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Dibujando el esquemático
Seleccionamos TOOLS – Find component, ocon teclado rápido T,O
Presionando FIND en árbol de navegación
Deseamos encontrar el transistor 2N3904
Aparece la siguiente pantalla:
Colocamos *3904* en opción By LibraryReference, indica que buscara todos loscomponentes que contengan comodescripción estos números
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Dibujando el esquemático
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Dibujando el esquemático
Especificamos la ruta donde buscar conopciones Subdirectories y Find all instances;activas
Presionamos Find now
Se escoge la librería que contenga elcomponente y añadimos a nuestro proyecto
Luego en panel de navegación elegimos elcomponente para colocar en el esquema
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Dibujando el esquemático
Es aconsejable que primero dediquemostiempo a encontrar todos los componentesque necesitemos para el esquemático,seleccionando las librerías necesarias.
Luego los ubiquemos en la posiciónadecuada, reservando espacio suficienteentre cada uno de ellos, determinando unbosquejo del circuito final
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Dibujando el esquemático
Colocados todos loscomponentes, dobleclick en el dispositivo,y editamos susatributos comoidentificativos,valores, plantillas detarjeta oFOOTPRINT, etc.
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Dibujando el esquemático
Para cablear componentes se presionala opción PLACE > WIRE o el áccesorápido con las teclas P,W
Aparece una cruz que debe apuntar alprimer pin a conectar, hacemos CLICK yluego al otro pin, para que la pista dejede conectar elementos CLICK derecho.
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Dibujando el esquemático
Para escoger los diferentes modos deconectar los pines, mientras nosdesplazamos con el cursor presionamosla barra espaciadora y se obtienen 6posibles formas de graficar las pistas.
Se tienen como guías las líneas opuntos para una enmarcar el circuito enla hoja de esquemático
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Dibujando el esquemático
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Dibujando el esquemático
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Trabajo en clase:
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Conectando un bus de datos
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Conectando un bus de datos
Para esto hacemos uso del ícono PLACEBUS,que se diferencia de una pista por presentarun mayor grosor.
Se recomienda dibujar el bus de datos entorno al esquemático de los componentes.
Para unir el bus de datos a los componentesse utiliza PLACEBUSENTRY
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Conectando un bus de datos
Una que se unieron las entradas al bus, estasse unen al dispositivo a través de pistas,recuerde que sólo las entradas de bus seunen a este, caso contrario se puedepresentar puntos flotantes.
En caso de que el dispositivo se encuentre amas distancia se pueden unir sus pines a lasentradas del bus por medio de pistas
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Conectando un bus de datos
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Editor de librerías
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Editor de librerías
Este servidor es el segundo editor dedocumentos incluido en PROTEL99.
Mientras el editor de esquemáticos esusado para capturar el circuito, el editorde librerías permite crear y modificar loscomponentes usados en estosesquemáticos
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Editor de librerías
Las librerías son abiertasdel mismo modo que elresto de documentos,desde el explorador dediseños FILE > OPEN
Los comandos son losmismos, podemosseleccionar uncomponente guardarlo conotro nombre y a partir deéste crear un nuevo oactualizarlo.
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Creando un nuevo componente
Si queremos crear una librería decomponentes para cada diseño, encarpeta DOCUMENTS > NEW >SCHEMATIC LIBRARY DOCUMENT
Nos aparece un esquemático en blanco,seleccionamos TOOLS > NEWCOMPONENT
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Creando un nuevo componente
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Creando un nuevo componente
Lo primero para la creación delcomponente es la figura o contornopara ello selecciona la herramientaRECTANGLE TOOL
Se definen los pines que tiene eldispositivo con PLACE PIN
Por último se editan los pines: número,nombre o función, tipo, etc.
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Creando un nuevo componente
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Trabajo en clase:
Realizar elesquemático para elPIC16F871
Definir sus pinescomo mejorconvenga almomento de cablearel dispositivo.
Editar como pinesocultos los pines dealimentación.
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Proyectos y diseños multihojas
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Proyectos y diseños multihojas
Cada esquemático es guardado comoun documento individual.
Un esquemático puede ser abierto yeditado independiente de otros,haciendo CLICK sobre este en elexplorador de diseños.
Un esquemático puede consistir de unao múltiples hojas gráficas
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Proyectos y diseños multihojas
Los proyectos multihojas o multiesquemassoportan extensos y complejos sistemas quepueden ser vistos en un solo esquemático.
Esto nos permite una organización en losesquemas y divide el sistema en módulossimples individuales.
Se debe considerar entre otros detalles: eltipo, tamaño y estructura del proyecto final
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Estructura de un proyecto multiesquema
El beneficio del editor multiesquema consisteen brindar un entorno fácil para manejo ynavegación de sistemas jerarquizados.
Estos proyectos incluyen un esquema especialllamado “esquema máster”
La hoja máster es el primer esquema de unsistema jerarquizado, contiene otrossubesquemas y representa la relación entreestas hojas inferiores.
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Hoja master y subesquemas
La relación entre las hojas que componeneste diseño está formado por un símboloespecial llamado SHEET SYMBOL.
En este símbolo se deben especificar 2propiedades: NAME y FILENAME.
NAME: es una etiqueta de texto que sirvede referencia.
FILENAME: describe la hoja esquemáticaen que se encuentra el circuito referido
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Hoja master y subesquemas
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Conectividad en diseño multiesquema
Para establecer la conectividad debemos hacerreferencia a estos identificadores:
NET LABEL.- se utiliza esta etiqueta paraidentificar una unión en el diseño, conectan pistasdel mismo nombre en hojas distintas; representapistas, pines o buses de datos.
PORT.- Conecta a otro puerto horizontalmente delmismo nombre
SHEET ENTRY.- conecta en forma vertical unpuerto con otra hoja
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Conectividad en diseño multiesquema
POWER PORT.- todos los puertos dealimentación se conectan a través delproyecto completo.
HIDDEN PIN.- pines ocultos que unenpuertos en forma global en el diseño
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Conectividad en diseño multiesquema
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Estructura del diseño multiesquema
Empezamos por definir las hojas quecomponen el diseño y lasrepresentamos con rectángulos con laherramienta PLACESHEETSYMBOL.
El esquemático que contendrá estossímbolos será guardado con extensiónARCHIVO.PRJ
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Diseño del multiesquema
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Diseño del multiesquema
Una vez que se han creado los símbolosreferidos a las hojas, seleccionamos:
DESIGN>CREATE SHEET FROM SYMBOL
Aparece una hoja esquemática con elnombre del símbolo, en dondedibujaremos el circuito de la etapa.
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Diseño del multiesquema
Se unen los puertos con pistas y seetiquetan a través de NET LABEL.
Una vez terminadas las etapas se debegenerar un reporte de ERC paradetección de fallas, este se realiza en elarchivo con extensión PRJ
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Trabajo en clase:
Definir las siguientes etapas y elaborarlos circuitos:
Fuente
Audio
Amplificador
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Fuente
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Audio
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Amplificador
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Preparando el diseño para PCB
Una vez completado el esquemático se debepreparar para transferir la información deldiseño al editor PCB
Entre otros puntos a tomar en cuenta losprincipales son los siguientes:
Asignación y Reasignación decomponentes
Todas los dispositivos en el diseño debentener un único designador llamado Anotación
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Preparando el diseño para PCB
Este proceso puede ser realizadoautomáticamente con opción ANNOTATE delmenú TOOLS las cuales tienen las opciones: ALL PARTS: designa a todas las partes del diseño
? PARTS: designa a partes sin asignación
RESET DESIGNATORS: reinicia a todos loscomponentes como partes no designadas.
Anotación posicional: componentes sondesignados de acuerdo a su posición en la hojatomando como referencia el borde del esquema
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Preparando el diseño para PCB
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Preparando el diseño para PCB
Anotación controlada hoja por hoja
Se pueden designar componentes porseparado para cada hoja, esto se logra conun sufijo que indique en que hojaesquemática se halla dicho dispositivo, paraello seleccionamos ADVANCED OPTIONS einhabilitamos CURRENT SHEET ONLY, ahoralos elementos aparecen como por ejemploR1_1, R2_1, C1_2, etc.
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Preparando el diseño para PCB
Revisión de FOOTPRINT no encontrados
Todas las partes en el diseño deben contarcon un Footprint (plantilla) específico, losmismos que deben ser parte de alguna de laslibrerías que componen el editor de PCB, casocontrario los tomara como perdidos o noencontrados, en cuyo caso se debe realizardicha plantilla o asignar la que mas separezca.
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Preparando el diseño para PCB
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Preparando el diseño para PCB
Revisión de conectividad eléctrica
Permite detectar problemas en cuanto aconexión entre componentes como falsosempalmes, pines al vacío, falta dealimentación a integrados.
La configuración de estos se logra con unamatriz que permite habilitar o no lasopciones:
Tools > ERC
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Preparando el diseño para PCB
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Editor de PCB
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Conceptos básicos defabricación de PCB’s
Los paquetes de diseño de PCB’s estáncompuestos por tres herramientas:
El editor de componentes
El editor de layout
El postprocesador, que se encarga de laimpresión
Estos servidores actúan como uno soloen la interfaz de usuario del PCB
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Conceptos básicos defabricación de PCB’s
Cuando comenzamos el diseño de unanueva placa de circuito impreso, lasmedidas viene impuestas porrestricciones de diseño, normalmente setrabaja con medidas inglesas, seemplea la milésima de pulgada, dondeuna pulgada son 2.45 cm; con PROTELSP6 ya podemos trabajar en medidasinternacionales como son mm
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Conceptos básicos defabricación de PCB’s
La librería de componentes es la parte másimportante del programa de diseño. Unprograma de captura de esquemáticos conherramientas de diseño de PCB tiene enlacesque definen como un símbolo delesquemático se relaciona con un símbolo dePCB. El procesado del esquemático genera unfichero de NETLIST para el programa deruteado.
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Conceptos básicos defabricación de PCB’s
Hay que prestar atención a como serelacionan la numeración de las patillasdel símbolo en el esquemático y en elencapsulado del componente. E, B y Cde un transistor no siempre coincidencon 1, 2 y 3 del componente físico.
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Ruteo de PCB
1. Seleccionar File -> New del menú.En la pestaña Wizards del dialogo deNuevo Documento seleccionarPrinted Circuit Board Wizard yluego hacer clic en OK
2. Escogemos el tipo de medida a utilizaren nuestro caso sistema internacionalcon unidad el milimetro.
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Ruteo de PCB
3. Avanzar a través del asistente y realizar lassiguiente selección: format(formato IBM XT)
4. Two Layer – Plated Through hole (Placa dedos caras con taladro metalizado)y Nopower/ground planes(No colocar planos demasa)
5. Through hole Vias only(Interconexión através de placa solo)
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Ruteo de PCB
6. Through hole Components (Componentesque atraviesan la placa)
7. Two tracs between pads(Dos pistas entrepads)
8. Default track(ancho de pista por defecto),via y hole
9. Hacer clic en el botón Finish para crear lanueva placa
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Ruteo de PCB
Antes de transferir la información delesquemático debemos cargar laslibrerías de distribución de patillas(footprints) de los componentesadecuadas, las cuales han sidoalmacenadas con el diseño deejemplo. Seleccionar Design ->Add/Remove Library del menú delPCB.
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Ruteo de PCB
Hacer clic en el botón Add para añadirla base de datos a la lista de librerías,luego hacer clic en OK para cerrar eldiálogo. Esto hace disponible al editorde PCB todas las librerías de la base dedatos
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Ruteo de PCB
En el árbol de navegación, hacer clic en elicono del proyecto en que estamostrabajando Proyecto1.PRJ para abrir elesquemático
Seleccionar Design -> Update PCB delmenú del esquemático. El dialogo resultantelistará todos los posibles documentos PCB aactualizar. Seleccionar el PCB que se acabade crear de la lista y hacer clic en el botónApply.
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Ruteo de PCB
En el dialogo Update Design, dejartodas las opciones en sus valores pordefecto y hacer clic en el botónExecute, el sincronizador de diseñosanalizará el esquemático y losdocumentos PCB y determinarácualquier diferencia entre ellos
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Ruteo de PCB
Cuando el sincronizador hayaterminado de actualizar el diseño,hacer clic en la pestaña de la nuevaPCB para hacerla activa. Todos loscomponentes e información deconectividad del esquemático se hatransferido a la PCB y esta seencuentra lista para realizar el layout yrutado.