guias de practicas diseÑo electronico_v2

GUÍA DE PRÁCTICA No. 1

Tema: Simulación de circuitos esquemáticos en Proteus

1. Objetivo General Adquirir el conocimiento necesario para realizar simulaciones de circuitos

esquemáticos con la herramienta CAD Proteus 7.6

2. Objetivos Específicos

Identificar los diferentes instrumentos virtuales usados para la simulación de circuitos

Medir los valores de corriente y voltaje de entrada y salida de los circuitos eléctricos a simular

Analizar las diferencias entre los resultados que se obtienen en la simulación comparados con los resultados obtenidos en los cálculos matemáticos.

3. Materiales y Equipos.

Equipos Computador de escritorio

Herramientas: Software de diseño asistido por computadora Proteus, herramienta

Isis.

4. Procedimiento

4.1 Iniciar el software Isis de la herramienta Proteus 7.64.2 Crear el diseño esquemático a partir del problema planteado en clase4.3 Verificar que todos los nodos del diseño esquemático estén conectados

utilizando la opción Netlist compiler del menú de herramientas4.4 Conectar las fuentes de alimentación y generadores de señal de entrada

al circuito4.5 Si el circuito es digital, colocar las respectivas entradas de estado lógico4.6 Conectar los respectivos instrumentos virtuales a la salida del circuito en

los diferentes puntos de prueba4.7 En la parte inferior de la pantalla activar el botón de “Correr” en la barra

de simulación.4.8 Apuntar todas las mediciones obtenidas en los instrumentos virtuales.4.9 Realizar el análisis de resultados y cálculo de errores.

5. Bibliografía.

GARCIA BREIJO Eduardo, Compilador C CCS y simulador PROTEUS para Microcontroladores PIC, Editorial Marcombo S.A. ISBN: 9788426714954

Unidad Nº 1

Unidad Nº 2


Tema: Creación de Foot Print (empaquetamiento) de componentes (ARES) y dispositivos esquemáticos (ISIS) de Proteus

1. Objetivo General Adquirir el conocimiento necesario para crear Foot Print de componentes

en Ares y para crear dispositivos esquemáticos en ISIS de Proteus


Revisar las herramientas que presenta el menú de Ares para la creación de Foot Print de componentes.

Revisar las herramientas que presenta el menú de Isis para la creación de dispositivos esquemáticos.

Realizar mediciones precisas de los componentes a crear.



Herramientas: Software de diseño asistido por computadora Proteus (Isis y Ares) Calibrador (Pie de rey)

4. Procedimiento

4.1 Seleccionar el componente del cual se desea crear el Foot Print (Huella).

4.2 Con la ayuda de un calibrador se debe tomar las medidas exactas del componente que vamos a crear. Las medidas necesarias son largo, ancho, distancia entre pines, calibre de los pines etc.

4.3 Abrir la herramienta Ares de Proteus.4.3.1 Una vez cargada la herramienta de Ares, se presenta una pantalla

negra con una cuadrícula punteada llamada Worspace. 4.3.2 Existen dos tipos de unidades de medida definidas en Ares: Las

milésimas de pulgada “mils” o “th”, y los milímetros “mm”.4.3.3 La resolución mínima de las cuadrículas es: 50 th o 1,27 mm.4.3.4 Un milímetro (mm) equivale aproximadamente a 40th.4.4 Verificar la resolución de la cuadrícula escogiendo la opción Dimension

Mode (línea con flecha en ambos extremos) de la barra vertical de herramientas y realizar un trazo entre puntos adyacentes.

4.5 Una vez comprendido el método de medición, en el área de trabajo de Ares (workspace) se dibuja en planta el componente seleccionado utilizando las opciones de dibujo (2D graphics) de la barra de herramientas vertical, tomando en cuenta que al contorno de los componentes se le debe aplicar la capa Top Silk (color turquesa) ubicada en la parte inferior izquierda de la pantalla.

4.6 Una vez dibujado el contorno del dispositivo se procede a colocar los Pad de soldadura por los cuales atravesarán los pines del componente. Para ello se escoge la opción Round Through Hole Pad Mode de la barra

de herramientas vertical, en la que podemos escoger el diámetro interno y externo del pad de soldadura.

4.6.1 El pad de soldadura es un círculo concéntrico, donde el diámetro interno corresponde al ancho del pin del componente medido y adicionado una tolerancia de 8 th; y el diámetro externo es el anillo anular sobre el cual la suelda fijará el componente.

4.7 Una vez que se ha colocado todos los pad de soldadura del componente se escoge la opción de modo de selección (flecha) de la barra de herramientas vertical y se marca el dibujo realizado.

4.8 A continuación se escoge la opción de Make package ubicada en la barra de herramientas superior horizontal derecha, y se da un click.

4.9 Seguidamente se llena los campos de nombre del empaquetamiento, categoría y subcategoria del cuadro de diálogo que aparece. De esta manera queda creado el Foot Print en Ares.

4.10 Abrir la herramienta Isis de Proteus y dibujar el contorno del dispositivo esquemático utilizando la opción 2D Graphics box Mode de la barra de herramientas vertical.

4.11 Seguidamente se debe añadir los pines del dispositivo dando click derecho del mouse y escogiendo la opción Place/Device Pin/default. Se tiene además otras opciones de pines a insertar según sea la necesidad.

4.12 Colocar los pines sobre el contorno del dispositivo cuidando que el extremo del pin que contiene una cruz quede hacia afuera.

4.13 El siguiente paso es asignar un nombre y número a los pines. Para ello se da doble click sobre el pìn y en el cuadro de diálogo se puede editar las características del mismo. En los campos correspondiente se ingresa el nombre del pin, su número por defecto y en la parte inferior se escoge el tipo eléctrico: pasivo, entrada, salida, bidireccional, tres estados etc.

4.14 A continuación se marca todo el dispositivo creado y se escoge la opción Make device ubicada en la barra de herramientas horizontal superior. Seguidamente, se llena el cuadro de diálogo los campos de nombre y prefijo del dispositivo y se presiona continuar.

4.15 El siguiente paso es la asignación del empaquetamiento, para lo cual se da click sobre la opción Add/Edit. En la siguiente pantalla se da click sobre Add y se busca el empaquetamiento previamente creado en Ares de acuerdo a la categoría, subcategoria y tipo de encapsulado definido.

4.16 En este paso se verifica los pines del encapsulado, y si todo esta correcto se procede a asignar el empaquetamiento dando click en el ícono Assign Package. Luego se verifica las propiedades del componente y se visualiza una vista previa del mismo.

4.17 Finalmente se define categoría, subcategoria y fabricante del dispositivo. Concluido esto, se dispone de un dispositivo listo para usarse.

4.18 Para conectorizar este nuevo dispositivo en un circuito esquemático es necesario insertarlo desde el cuadro de dispositivos de la izquierda, o desde la librería.

5. Bibliografía.

LAB CENTER ELECTRONICS, Proteus All In One Manual V6. Noviembre 2003.

Unidad Nº 2


Tema: Creación de circuitos preimpresos (PCB layout ) en Proteus

6. Objetivo General Adquirir el conocimiento necesario para realizar circuitos preimpresos

(PCB layout) en la herramienta Ares de Proteus


Revisar las diferentes opciones que presenta el menú de Ares para la elaboración de circuitos preimpresos.

Considerar los criterios especificados en la norma IPC-2221 para la distribución adecuadamente los componentes en un circuito impreso.

Realizar los cálculos del ancho de pista para el circuito impreso utilizando las gráficas expuestas en la norma IPC-2221.

Aplicar las reglas de diseño para realizar el ruteo manual y automático de pistas de un circuito impreso.




Ares

9. Procedimiento

9.1 Realizar el circuito esquemático del circuito eléctrico deseado en Isis.9.2 En el menú Tools de Isis escoger la opción Netlist compiler para

desplegar la lista de todos los nodos del circuito.9.3 Comprobar la lista de los nodos con los nodos que se encuentra

gráficamente en el circuito esquemático.9.4 En el menú Tools de Isis escoger la opción Netlist to Ares para pasar la

lista de nodos de componentes del circuito esquemático al ambiente de la herramienta Ares.

9.5 En este paso se debe guardar el documento que contiene el circuito esquemático, en el caso de que no haya sido guardado previamente. Posteriormente se abre automáticamente la herramienta Ares, la misma que posee en su lista de componentes todos los componentes presentes en la lista de nodos.

9.6 En el área de trabajo de Ares (workspace) se define el borde del circuito impreso escogiendo en el menú de gráficos 2D la opción Modo cuadro.

9.6.1 A continuación se escoge la opción borde (Edge) en el recuadro de selección de capa ubicado en la parte inferior izquierda de la pantalla.

9.6.2 Seguidamente se define el borde del circuito impreso sobre el workspace.

9.7 Una vez definido el borde del PCB, se procede a colocar los elementos sobre el workspace. Esto se lo puede realizar manual o automáticamente.

9.7.1 Para la colocación manual se da click derecho sobre el worksapace y se escoge la opción Place/Component para luego colocar los componentes uno a uno.

9.7.2 Para colocar los componentes automáticamente se escoge en la barra de herramientas la opción Tools/Auto Placer y luego se despliega un cuadro de dialogo donde se puede configurar algunas opciones de posicionamiento.

9.8 Una vez posicionados los componentes se procede a ordenarlos de acuerdo a los criterios de la norma IPC-2221. Componentes relacionados deben colocarse lo más cerca posible. Se debe rotar los componentes hasta conseguir el menor cruce de caminos.

9.9 Una vez ordenados los componentes se procede al ruteo de las pistas del circuito impreso. Esto se lo puede realizar de manera manual o automática.

9.10 Para el ruteo manual, se escoge en la barra de herramientas la opción Track Mode y se dibuja las pistas entre los nodos correspondientes.

9.11 Para el ruteo automático se debe escoger en el menú Tools de la barra de herramienta la opción Auto Router.

9.12 Posteriormente, aparece un cuadro de diálogo donde podemos configurar las estrategias de ruteo que involucran el número de capas de la PCB, la distancia entre pistas y pads, el ancho de pistas, etc.

9.13 Una vez que el layout este ruteado se debe verificar que no exista errores frente a las reglas de diseño tales como distancia entre pistas, pista-pad, pad-pad, pad-vía etc. Para ello se observa el cuadro de mensaje ubicado en la parte inferior izquierda (DesignRuleCheck DRC errors). Si no hay errores aparece un visto de color verde.

9.14 Para verificar que cada una de las conexiones establecidas ha sido ruteada de forma correcta se usa la opción Tools/conectivity checker.

10. Bibliografía.



Unidad Nº 2

Tema: Creación de plano de poder, etiquetas y agujeros de montaje en circuitos preimpresos (PCB layout ) en Proteus

1. Objetivo General Complementar el conocimiento adquirido para realizar circuitos

preimpresos (PCB layout) en la herramienta Ares de Proteus


Añadir etiquetas y agujeros de montaje en circuitos preimpresos. Revisar las opciones que presenta el menú de Ares para la elaboración de

planos de tierra y VCC para circuitos preimpresos. Insertar imágenes en la capa de leyenda de un circuito preimpreso




Ares

4. Procedimiento

4.1 Una vez que se cuenta con un circuito preimpreso ruteado, se procede a colocar los agujeros de montaje. Para ello se escoge la opción Round Through Hole Pad Mode de la barra de herramientas vertical y se añade un pad de soldadura donde se desea colocar elementos de montaje.

4.2 Para añadir etiquetas de texto primero se escoge la capa en la cual se desea escribir dando un click en el recuadro Layer selector ubicado en la parte inferior izquierda. Luego se escoge la opción 2D Graphics Text Mode de la barra de herramientas vertical.

4.3 A continuación se da un click sobre la pantalla, se inserta el texto deseado, y se escoge los atributos de fuente del mismo. Si se desea escribir en la capa de cobre inferior o superior, es necesario enmarcar el texto con la finalidad de que el plano de tierra no lo absorba. Para ello se escoge la opción Track Mode del menú vertical y se enmarca el texto trazando cuatro líneas y dando un click derecho para finalizar.

4.4 Para insertar una imagen en el circuito preimpreso se debe escoger la opción File/Import Bitmap. Seguidamente escogemos la imagen que deseamos insertar. Cabe señalar que la imagen debe ser de tipo bit map monocromática.

4.5 El paso final es generar el plano de poder (GND-VCC) del circuito preimpreso. Para ello en el menú escogemos la opción Tools/Power Plane generator.

4.6 En el cuadro de diálogo que aparece escogemos el nodo correspondiente al plano de poder (GND/VCC), la capa de cobre en la que se desea el plano, el ancho del borde del plano y la distancia desde el filo de la PCB.

4.7 Para editar las propiedades del plano de poder se da doble click izquierdo sobre el borde del plano y se edita los campos antes mencionados. Adicionalmente se puede escoger el tipo de plano (Type) donde las elecciones comunes son sólido y cuadrícula. También, se

puede modificar la distancia entre el plano de poder y las pistas (clearance).

5. Bibliografía.



Tema: Elaboración manual de un circuito impreso de una capa

1. Objetivo General

Unidad Nº 3

Adquirir la destreza necesaria para la elaboración manual de un circuito impreso de una capa.


Identificar los diferentes materiales a utilizar para la elaboración circuitos impresos.

Transferir el circuito preimpreso (layout) sobre la placa (cobre). Maquinar la placa utilizando taladro de precisión.


Equipos Impresora laser Plancha de vapor Taladro de precisión

Materiales: Placa para circuito impreso (Fibra vidrio, Baquelita) Papel Couché o papel termotransferible (azul) Marcador indeleble Ácido clorhídrico Agua oxigenada Acetona Brocas de 1mm Lana de acero Martillo

4. Procedimiento

4.1 Utilizando la herramienta Ares de Proteus 7.6 se debe crear el PCB a partir del diseño esquemático del circuito.

4.2 Una vez creado el PCB en Ares se lo imprime sobre el papel couché o termotransferible utilizando una impresora laser y se lo recorta a la medida.

4.3 Se toma la placa y se la limpia utilizando la lana de acero y la acetona hasta que la superficie de cobre quede brillante y con rayones en forma de circulo para asegurar la adherencia de la tinta. Tener cuidado de no topar el cobre de la placa con los dedos puesto que se deja residuos de grasa.

4.4 Se fija el papel térmico a la placa poniendo la cara impresa sobre el cobre y se procede a calentar el papel utilizando una plancha de vapor a máxima temperatura. Es importante distribuir uniformemente el calor sobre la placa humedeciendo con vapor para no quemar el papel.

4.5 A continuación se procede a enfriar la placa, luego de unos minutos de calor intenso, poniéndola en un recipiente que contenga agua fría durante cinco minutos.

4.6 El siguiente paso es retirar el papel de la placa frotándola con los dedos. Si queda un residuo fino de papel se puede utilizar un cepillo de dientes para retirarlo teniendo la precaución de no dañar la tinta que dibuja las pistas del circuito.

4.7 Posteriormente se debe dar un retoque a la impresión grabada en la placa utilizando un marcador indeleble, teniendo en cuenta de repasar todas las pistas y planos de tierra.

4.8 Una vez retocada la placa se espera un par de minutos para que el marcador permanente se fije y seque.

4.9 El siguiente paso es la preparación del ácido, mezclando una parte de ácido clorhídrico y dos partes de agua oxigenada. Si se desea una mezcla más corrosiva se puede mezclar en igual proporción.

4.10 Luego se coloca el ácido en un recipiente y se introduce la placa de tal manera que quede completamente sumergida. Se debe tener muy en cuenta el tiempo que la placa quede inmersa en el ácido para evitar que éste diluya la tinta.

4.11 El siguiente paso consiste en sacar la placa del ácido y enjuagarla con abundante agua con la finalidad de que el ácido no la siga diluyendo.

4.12 Posteriormente se la debe secar con un paño limpio y se debe retirar el sobrante de tinta aplicando acetona con un cepillo de dientes o lana de acero.

4.13 Utilizando una punta fina y con la ayuda del martillo se marca los orificios donde posteriormente se taladrará los agujeros para la inserción de los componentes. Este paso es muy necesario para evitar que la broca resbale sobre la placa dañando las pistas.

4.14 Una vez listas las marcas, se procede a taladrar la placa utilizando una broca de 1mm y un taladro de precisión.

4.15 Finalmente, se toma un trozo de lana de acero y se frota la placa por ambos lados con el objeto de retirar los trozos de cobre levantados al momento de perforar la placa. Luego se la limpia con un poco de acetona y un paño limpio.

5. Bibliografía.

FIORELLI Rafaella, Guía de fabricación de circuitos impresos. 2005. GARCIA José Manuel, Fabricación de circuitos impresos

GUÍA DE PRÁCTICA No. 6Unidad Nº 3

Tema: Técnicas de soldadura en un circuito impreso

1. Objetivo General Adquirir la destreza necesaria para realizar la soldadura de elementos y

componentes electrónicos en un circuito impreso.


Identificar los diferentes materiales a utilizar para la soldadura de componentes en un PCB.

Aplicar las técnicas de soldadura revisadas en la conferencia teórica. Analizar el impacto eléctrico y mecánico que producen las fallas típicas al

realizar una soldadura en un circuito impreso.


Materiales: Cautín de 35W Chupa suelda Suelda de estaño/plomo 60/40 Baquelita o circuito impreso Lija fina 500 Aceite 3 en 1 Componentes pasivos (resistencias, capacitores etc)

4. Procedimiento

4.1 Limpiar las superficies de los elementos que se van a soldar.4.2 Asegurarse que el cautín funde la suelda con facilidad.4.3 Juntar los elementos que se van a soldar.4.4 Calentar simultáneamente con la punta del cautín los elementos a

soldar.4.5 Cuando la zona de soldadura está caliente se aplica la suelda y se deja

fundir una cantidad de suelda suficiente para cubrir las superficies a soldar. A continuación se retira el estaño.

4.6 Tras un par de segundos retirar el cautín4.7 Esperar a que se enfríe la suelda sin que se muevan las superficies

soldadas. Evitar las corrientes de aire para que no se produzca una suelda fría.

4.7.1 Si la capa de suelda une bien las superficies y tiene un aspecto cóncavo y brillante, la soldadura está hecha correctamente.

4.7.2 Si se calienta la patilla de componente pero no la pista, el aspecto de la suelda es el de una esfera adherida a la patilla del componente. En este caso es necesario repetir la soldadura.

4.7.3 Si se caliente la pista, pero no la patilla del componente, la soldadura se divide en dos montículos adyacentes a la patilla del componente. En este caso es necesario repetir la soldadura.

4.7.4 Si se aplica poca suelda, puede parecer en principio que la soldadura es buena porque existe una buena conducción eléctrica, sin embargo se tiene poco resistencia mecánica.

4.7.5 Si se aplica demasiada suelda, esta puede sobrepasar la zona de soldadura y provocar cortocircuito entre pistas lo cual al aplicar voltaje averiaría el circuito impreso.

4.8 Por último se debe cortar el excedente de la patilla del componente sin dañar la soldadura.

5. Bibliografía.

GARCIA Aurelio, Introducción al diseño de circuitos impresos. Editorial Donostiarra S.A. 1991. ISBN 9788470631696.

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