Cómo crear una PCB a partir de un diseño esquemático en Altium Designer

_{Crear una PCB a partir del diseño esquemático con Altium Designer}

Has hecho un trabajo excelente al confeccionar el diseño esquemático de tu PCB. Los circuitos están definidos y tú estás listo para pasar a la composición de la PCB. Pero esta vez es algo distinto. Puede que los recursos que utilizas normalmente no estén disponibles o que sea la primera vez que intentas crear una composición. Cualquiera que sea el motivo, estás listo para ponerte a trabajar en el área del diseño de la PCB, pero no estás seguro de cómo crear una PCB a partir de un esquemático en Altium Designer.

Afortunadamente, el siguiente paso en Altium Designer es muy sencillo. Examinaremos aquí un esquemático muy simple y veremos lo que hay que hacer para sincronizarlo con un nuevo diseño de PCB. Este pequeño y sencillo diseño probablemente no se parezca en nada a los esquemáticos con los que trabajas, pero los pasos básicos para la transferencia de datos son los mismos. Crear una composición de PCB a partir de un esquemático no tiene por qué ser difícil.

Cómo convertir un esquemático en una composición de PCB en Altium Designer

El proceso para convertir un esquemático en una composición de PCB en Altium Designer consta de tres sencillos pasos:

• Paso 1: Preparación para sincronizar el diseño
• Paso 2: Uso de la captura de esquemáticos para importar los datos de diseño en una PCB
• Paso 3: Definición del apilado de capas

El paso 1 tiene por objeto verificar el esquemático para detectar posibles infracciones de las reglas de diseño que impidan su sincronización con la composición de PCB. Una vez creada la composición de PCB, este primer paso de sincronización garantizará que cualquier cambio posterior en el esquemático se pueda importar de inmediato. El paso 2 implica el uso de la herramienta de captura de esquemáticos para importar la placa en una composición de PCB en blanco. Deberás crear un nuevo archivo de PCB en tu proyecto actual y, a continuación, usar la herramienta de captura de esquemáticos para importar las huellas de tus componentes en la nueva PCB. En el paso 3, definirás un apilado de capas para tu nueva PCB. Una vez que hayas completado estos tres pasos, podrás empezar a organizar componentes y enrutar las pistas entre ellos.

¿Se puede importar un archivo de esquemático existente en una nueva PCB en Altium Designer?

La respuesta es: ¡Sí! Si tienes un archivo de esquemático de otro proyecto y quieres importar ese esquemático en una nueva PCB, solamente tienes que agregar el archivo a un nuevo proyecto y seguir los tres pasos anteriores. No necesitarás crear el esquemático otra vez. Si quieres importar un esquemático existente en un nuevo diseño en Altium Designer, sigue las mejores prácticas para reutilización del diseño. Encontrarás más información sobre reutilización del diseño en este artículo.

Si has decidido seguir la ruta de reutilización del diseño e importar un esquemático en una nueva PCB, comprueba que has creado bibliotecas para los símbolos esquemáticos y huellas para los componentes. Esto es especialmente importante si utilizas componentes especializados que no se encuentran en las bibliotecas de componentes predeterminadas de Altium Designer. También es importante si quieres reutilizar un esquemático creado por otro diseñador de PCB.

¿Qué se puede esperar de un editor para composición de PCB?

Tarjetas. Circuitos. Más tarjetas. Pistas por todas partes y un mono volando. Bueno, quizás una de esas piezas no corresponda.

En realidad, lo principal que hay que saber para convertir un esquemático en una composición es tener acceso a los componentes y a las funciones para su colocación, así como a las pistas y al enrutamiento de las pistas para la colocación del cobre. Una vez que se cumplan estos requisitos iniciales, podrás acceder a las vistas de los circuitos impresos y al contenido de los archivos, como las huellas de la PCB, los archivos Gerber y el modelado en 3D.

En un entorno ideal, el esquemático se convertiría en una PCB con la herramienta de captura de esquemáticos y se traduciría fácilmente en una composición terminada. A partir de ahí, podrías empezar a trabajar con los componentes, la configuración del cobre, las aportaciones del equipo de diseño de ECAD/MCAD y los requisitos de compra a fin de optimizar los archivos de diseño de PCB para fabricación.

Como parte de este proceso, Altium Designer incluye una serie de valiosas herramientas de diseño que te ayudan a garantizar la creación de un diseño de PCB sin errores a partir de un esquemático. Así, podrás comprobar rápidamente que tu composición en Altium Designer cumple con las reglas y restricciones de diseño, definir fácilmente el apilado de capas, hacer simulaciones con tus diseños y mucho más. Las herramientas de diseño integradas de Altium Designer se han pensado para mantener sincronizados el esquemático y la composición de tu PCB, sin necesidad de utilizar un programa externo para la captura de esquemáticos.

En este vídeo, se ofrece una demostración rápida de los conceptos básicos para ponerse en marcha en la composición de PCB a partir de un esquemático en Altium Designer: 

Veamos ahora cómo importar un esquemático en una PCB en Altium Designer:

Paso 1: Preparación para sincronizar el diseño

Lo primero que hay que hacer es dar una última ojeada al esquemático para asegurarnos de que está en punto para el diseño de la PCB y empezar a enrutar. Esto no significa obviamente que hayamos terminado con el diseño de la PCB; muy probablemente habrá muchos cambios antes de que esté listo para su fabricación. Pero sí queremos asegurarnos de que no habrá sorpresas en la composición. Es el momento de buscar circuitos duplicados de copias olvidadas, piezas que deberían haberse eliminado, etc.

Ahora nos aseguraremos de que el esquemático se verifica correctamente utilizando el proceso de comprobación en el editor de esquemáticos de Altium Designer. Para ello, debemos compilar el esquemático que generará todos los detalles internos del diseño, como el mapeo de conectividad entre componentes y redes. Mientras se compila el diseño, tendrá lugar una serie de comprobaciones diferentes para verificar que el esquemático cumple con las reglas de diseño. Así que, antes de compilar, examinemos la configuración de estas reglas con el comando del menú desplegable; "Project > Project Options".

_{Ajustes de las opciones del proyecto de diseño de PCB en Altium Designer}

En la imagen de arriba, se puede ver un montaje de las primeras cuatro pestañas del cuadro de diálogo de opciones. En primer lugar, tienes la posibilidad de controlar qué error quieres ver y cómo se notifica. A continuación, puedes controlar qué tipos de pines pueden conectarse entre sí, seguido de la tercera pestaña que puedes utilizar para configurar clases de redes y componentes. Por último, se puede ver la pestaña que muestra los ajustes para el comparador.

Esto controla cómo notificar las diferencias entre el esquemático y la composición de la placa de circuito y cobra importancia cuando se empiezan a añadir otras reglas de diseño a la PCB. En su mayor parte, no se harán muchos cambios aquí, pero se pueden encontrar detalles sobre cómo configurar esto en la documentación de Altium Designer.

Ahora estamos listos para compilar el esquemático. Vayamos al menú desplegable "Project > Compile PCB Project…" para activar el compilador. Si el diseño no tiene ningún error, la sesión de diseño esquemático no devolverá ningún mensaje.

Para mostrar el aspecto que tiene un error, hemos eliminado una parte de la red que conecta R1 a Q1 en la imagen de abajo y hemos ejecutado el compilador. Como se puede ver, Altium Designer nos ha informado de que la red "NetC1_1" solo tiene un pin. Una vez que volví a conectar esa red, el compilador se ejecutó sin notificar ningún error.

_{Notificación de error del compilador del diseño esquemático}

Paso 2: Uso de la captura de esquemáticos para importar los datos de diseño en una PCB

Ahora estamos listos para convertir un esquemático en una composición de PCB, pero primero necesitamos una PCB a la que transferir. Haz clic con el botón derecho del ratón en el proyecto y selecciona "Add New to Project > PCB", como se muestra en la imagen de abajo. Al hacerlo, se creará un objeto PCB en el árbol del proyecto. Una vez creado, haz clic con el botón derecho sobre él y guárdalo con un nuevo nombre. En mi caso, lo guardé con el mismo nombre que mi objeto esquemático.

_{Añadir un nuevo objeto al proyecto para crear una PCB en Altium Designer}

Con el objeto PCB creado, ahora querrás tomarte un tiempo para configurarlo de la forma deseada para empezar con el trabajo de composición. Para comenzar, deberás configurar la cuadrícula y definir el origen de la composición de la placa de circuito impreso. Encontrarás los comandos de menú para esto en el menú desplegable "View > Grids" y en el menú desplegable "Edit> Origin". También tendrás que editar o redefinir el contorno de la placa para que tenga el tamaño y la forma deseados. Para hacer esto, primero deberás cambiar la vista de la placa del modo 2D al modo de planificación de la placa en el menú desplegable "View" y, a continuación, usar los comandos de edición correspondientes en el menú desplegable "Design".

En este punto, estarás listo para transferir los datos de diseño del esquemático al diseño de PCB. La herramienta de captura de esquemáticos es tu "convertidor de esquemáticos a PCB". Básicamente, esto colocará los componentes del esquemático en el editor de PCB. No estarán conectados con pistas de cobre, pero aparecerán unas líneas finas que unen pines de diferentes componentes. Estas líneas te muestran qué pines necesitarás conectar en tu placa, por lo que deberás prestar atención cuando comiences a ordenar los componentes. Estas líneas coinciden con las conexiones del esquemático y la composición de la PCB. En el editor de PCB, ve al comando "Design > Import Changes From…" del menú desplegable. Verás el cuadro de diálogo "Engineering Change Order", como se muestra a continuación.

_{Cuadro de diálogo Engineering Change Order en Altium Designer}

En primer lugar, haz clic en el botón "Validate Changes" situado en la parte inferior izquierda del cuadro de diálogo. Una vez que Altium haya terminado de validar los cambios sincronizando los datos del esquemático con la PCB, la columna "Check" a la derecha del cuadro de diálogo se rellenará con marcas verdes que indican que esos elementos y cualquier símbolo esquemático se han validado correctamente. Cualquier elemento que no se valide deberá investigarse y corregirse para obtener un diseño totalmente sincronizado.

A continuación, haz clic en el botón "Execute Changes". Altium Designer tardará un momento en procesar estos cambios. El progreso de los cambios podrá verse en el cuadro de diálogo de la orden de cambio de ingeniería. Una vez completados, todas las líneas tendrán una marca de verificación verde en la columna "Done", como se puede ver en la imagen de abajo.

_{Cuadro de diálogo Engineering Change Order después de validar y ejecutar el cambio}

Felicitaciones. Has transferido con éxito tus datos de diseño del esquemático a la placa. Ahora puedes cerrar el cuadro de diálogo de la orden de cambio de ingeniería. Tus componentes aparecerán colocados junto al borde de la placa de manera similar a la imagen de abajo.

_{Los datos del diseño esquemático se han transferido correctamente a la composición y las piezas están listas para ser colocadas}

En la imagen de arriba, observarás que los componentes aparecen en la esquina inferior derecha de la ventana del editor de PCB. Al importar un esquemático a una PCB en Altium Designer, los componentes aparecerán colocados de forma seudoaleatoria en la ventana del editor de PCB. Antes de empezar a organizar los componentes alrededor de la placa de circuito impreso, conviene crear el apilado de capas y ajustar el tamaño de la placa. Deberías hacer esto ahora, ya que tu estrategia de enrutamiento puede implicar el uso de vías, y probablemente utilizarás capas de planos para alimentación y tierra. Ve al siguiente paso para crear el apilado de capas.

Paso 3: Definición del apilado de capas

Antes de continuar con la composición, quedan algunas tareas por hacer: considerar los componentes y designadores de referencia, recopilar la información requerida sobre los componentes y confirmar con los proveedores, si es necesario. Deberás configurar también la PCB en lo referente al apilado físico de las capas en la placa, la visualización de esas capas y las reglas de diseño.

_{Gestor de apilado de capas del diseño de PCB en Altium Designer}

Arriba se puede ver el gestor de apilado de capas en Altium Designer. Este comando se encuentra en el menú desplegable "Design". Te permitirá añadir, copiar, borrar y mover capas físicas en el apilado de PCB. Puedes agregar capas para el enrutamiento de señales, planos de alimentación y capas dieléctricas de la placa. El gestor de apilado de capas también te proporciona una calculadora de impedancia.

Para establecer tus reglas de diseño, utiliza el editor de reglas y restricciones ("PCB Rules and Constraints Editor"), que se encuentra en el menú desplegable "Design". Por último, deberás configurar la visualización de las capas y objetos de PCB mediante el panel "View Configuration". A continuación, se muestra un ejemplo de la pestaña "Layers & Colors" del panel de configuración de vistas.

_{Panel de configuración de vistas en Altium Designer}

Ahora que los datos del esquemático se han transferido a la composición, puedes empezar a organizar los componentes de tu PCB. Puedes comenzar por arrastrar los componentes a lo largo de tu nueva PCB y crear una composición. Una vez que hayas organizado los componentes, puedes empezar a enrutar las pistas entre ellos con las funciones de enrutamiento de Altium Designer. El panel View Configuration que se muestra arriba es muy útil para agilizar el proceso de composición, ya que te permite activar capas específicas mientras enrutas y ordenas los componentes. Al colocar componentes, conviene activar la capa de la superficie, la capa de serigrafía, la de componentes mecánicos y la capa del plano de tierra que utilizarás de referencia. Esto ayuda a evitar errores que pueden provocar problemas de integridad de la señal y de conexión a tierra en la PCB. El panel View Configuration es extremadamente útil, ya que te permite activar y desactivar diferentes capas para ver claramente cómo estás organizando y enrutando los componentes.

Altium Designer es el único paquete de software de diseño de PCB que se basa en un entorno de diseño unificado, el cual te permite importar fácilmente un esquemático en una composición, como hemos visto aquí. Puedes transferir los datos de diseño entre la PCB y el esquemático, lo que hace que muchas tareas de diseño sean más sencillas y productivas. Esta fácil transferencia de los datos de diseño del esquemático a la composición es solo el comienzo de todas las ventajas que Altium Designer te ofrece.

Si aún no has empezado a usar Altium Designer como tu software de diseño de PCB predilecto, habla con un experto de Altium Designer y lleva tus proyectos al siguiente nivel.