TUTORIAL MANEJO DE EAGLE

Transcripción

1 TUTORIAL MANEJO DE EAGLE Objetivo Introducir a los estudiantes al diseño de circuitos impresos a través de una herramienta de fácil uso como lo es el Eagle. Introducción EAGLE es lo que se conoce como una herramienta CAD (diseño asistido por computador) para la elaboración de circuitos impresos de baja/mediana complejidad. Este software es propietario y debe adquirirse una licencia para poder hacer uso de todas sus características funcionales. Sin embargo, también es posible usar este programa con una licencia gratuita, aunque con algunas restricciones como limitación del tamaño de la tarjeta a diseñar, entre otras. Este software puede ser descargado de la página EAGLE permite hacer la conexión de los diferentes componentes de un circuito a través del editor de esquemáticos, hacer el trazado de las rutas en el circuito impreso mediante un editor de pcbs y generar los archivos de fabricación. Editor de esquemáticos Cuando se abre el programa, se despliega el panel de EAGLE. En la parte izquierda de esta ventana, se visualiza un árbol desplegable, en el que se pueden visualizar, las bibliotecas de componentes, las reglas de diseño y algunos programas auxiliares entre otros. Si se amplía el árbol de bibliotecas (libraries) y se da click en cualquiera de ellas, se visualiza en la parte derecha de la venta una descripción del componente. Al frente de cada biblioteca aparece un punto. Si este punto está en verde, la librería podrá ser usada en el diseño, si por el contrario está en gris, la biblioteca se encontrará deshabilitada y no podrá ser usada en un diseño. Mediante un click en el punto se habilita o deshabilita una biblioteca. Figura 1: Panel de control de EAGLE Para crear un nuevo esquemático vamos a File -> New -> Schematic, se creará un esquemático en blanco, En la parte izquierda encontraremos la barra de herramientas con casi todo lo necesario para hacer la conexión de los componentes del circuito. i

2 Figura 2. Trabajando con el editor de esquemáticos La barra de herramientas, los controles más importantes son: INFO: Permite ver información acerca de cualquier componente ubicado en el área de trabajo, útil para conocer la naturaleza de un componente, su biblioteca de origen, dimensiones, etc. DISPLAY: Permite seleccionar las capas de diseño (layers) que se desean aparezcan visibles en el diseño en curso. Normalmente se trabaja con la capa de nombre y valores (en gris), la de conexiones (verde) y la de componentes (rojo). ADD: Uno de los controles más importantes, con él se agregan al circuito los componentes que se encuentran en las bibliotecas de EAGLE. Es estas bibliotecas están contenidas todos los componentes de EAGLE que van desde un condensador hasta circuitos integrados y conectores. MARK: Permite elegir el origen de coordenadas para la presentación de posición relativa indicada en la parte superior de la pantalla. NAME: Permite modificar el nombre que el programa le asigna por defecto a los componentes y cables utilizados. ii

3 VALUE: Permite modificar el valor de un componente, normalmente usado para resistencias, condensadores e inductores. Esto tiene sólo un uso informativo ya que para EAGLE esto es indiferente. GROUP: Activando esta función se podrá encerrar con un cuadro un conjunto de componentes formando con ellos un grupo que podrá ser editado en conjunto con las funciones CUT, PASTE, MOVE, DELETE, MIRROR etc. mediante el botón derecho del mouse, mientras que con el izquierdo se editan los componentes por separado. MOVE: Permite desplazar un componente, cable o grupo seleccionado con el botón izquierdo del mouse en el área de trabajo. Con ésta función activa, con el botón derecho del mouse se puede rotar el objeto 90, 180, 270 con la función ROTATE ). MIRROR: Genera la imagen reflejada de componentes. Útil para facilitar conexiones. DELETE: Permite eliminar un componente, cable o grupo del área de trabajo. ERC: ésta es una herramienta que realiza una verificación eléctrica del circuito. El programa corrobora que no haya terminales de componentes discretos o pines de entrada de integrados sin conexión o pines de salida utilizados como de entrada. TEXT: Permite agregar etiquetas de texto a un elemento o diseño, el texto quedará en la capa que sea seleccionada. NET: Realizar conexiones eléctricas entre componentes. LABEL: Muestra el nombre asignado a un cable o conexión. CHANGE: Cambiar cualquier aspecto relacionado a un componente, o grupo. Herramienta bastante versátil y de muchísima utilidad. Un simple ejercicio práctico 1. Pulse ADD busque los siguientes componentes (biblioteca -> componente): Special -> 7SEG-CA (display de siete segmentos). Rcl -> R-US_ -> R-US_0204/5 (Once resistors, 7 de 330 Ohms y 4 de 10k). switch-dil -> SD4-04 (Suiche de 4 posiciones). 74xx-us -> 74LS49N (Codificador binario a siete segmentos). 2. Ubique el elemento en cualquier parte del área de trabajo y haga lo mismo para todos los elementos. 3. Haga modificaciones con mirror, Name, Value, Text, etc. Y relaciónese con el uso de cada una de ellas. 4. Haga la conexión de los componentes, como se ilustra en la figura. iii

4 5. Con el icono (board), en la barra superior, es posible pasar al pcb. Si es la primera vez que damos esta opción el programa nos preguntará si queremos crear un board a partir del esquemático (YES). Figura 3: Conexión de los componentes Editor de PCB s PCB son la siglas para tarjeta de circuito impreso, es decir en este Editor, es posible hacer la distribución geométrica de cómo quedarán ubicados los diferentes componentes y el trazado de las rutas por las que estos se comunicarán. El objetivo de EAGLE es facilitar este diseño, todo lo demás que hace este Software no son más que herramientas para llegar a la concepción del PCB. En el editor de PCB s se observan los componentes del esquemático, pero esta vez con su representación real, y en amarillo aparecen las conexiones eléctricas previamente hechas en el esquemático. La barra de herramientas es similar a la del editor de esquemáticos, salvo que acá es mucho más versátil. Se describirán algunos de sus componentes más importantes: ROUTE/RIPUP: Dos de los botone más importantes de esta barra. Sirven para trazar/borrar las rutas entre los diferentes componentes dentro del PCB. Para crear las rutas, debemos tener en cuenta que podemos contar con las 2 caras de la tarjeta: TOP en rojo y BOTTOM en azul. Dos líneas de un mismo color no deben cruzarse ya que estaríamos haciendo un corto circuito. VIA: Generar cambies entre capas, muy útil para pasar señales de la capa TOP a la BUTTOM y viceversa. AUTO: Herramienta de autoenrutado, sólo disponible en las versiones de EAGLE con licencia. DRC: Establecer reglas de diseño para la fabricación. Es posible elegir por ejemplo la distancia mínima entre dos rutas, la distancia mínima entre una vía y una ruta, número de capas del PCB, etc. Una vez se ha generado el board, se debe proceder a ubicar los componentes dentro del área de trabajo (rectángulo) como se ve en la figura 4. De una buena disposición de éstos en el PCB dependerá la facilidad en el trazo de las rutas y la integridad de las señales. iv

5 Figura 3: Primera visualización del PCB Las líneas amarillas corresponden a las conexiones eléctricas establecidas en el esquemático. Cualquier modificación en las conexiones eléctricas debe hacerse sobre el esquemático (sin cerrar el board si este ya ha sido creado). Con la herramienta Route proceda a hacer el enrutado del circuito usando la capa Bottom (Azul). Como se ilustra en la figura 4. (a) Capa para hacer el trazo (b) Trazando una ruta (c) Herramienta Route Figura 4: Trazado de Rutas En algunas ocasiones no es posible trazar rutas sin producir cortocircuitos, por lo tanto debemos recurrir a los llamados puentes, es decir, debemos cambiar una ruta hacia otra capa a través de un through hole. Para hacer este tipo de trazo, comience a trazar la ruta por la capa Bottom y luego, haga el cambio de capa a la Top. EAGLE automáticamente ubicará un through hole (figura 5(a)). v

6 (a) Trazo de un puente Figura 5 (b) Tarjeta con el plano El trazado de planos es también un ítem importante en el diseño de PCB s. Un plano es por lo general una señal que es común a muchos nodos dentro del PCB. Por lo general los planos corresponden a polarizaciones y tierras. Por ejemplo para un PCB que circuitos integrados que funcionan a diferentes voltajes, es muy probable trazar planos de 3.3V, 5V, 1.8V y tierra (por ejemplo). Para nuestra tarjeta sencilla, sólo será necesario el trazo del plano de tierra. Para hacer este trazo, utilice la herramienta polígono y trace un rectángulo rodeando todo el PCB. Luego mediante la herramienta name seleccione cualquier parte del plano y nómbrelo como GND. Otro aspecto importante para el diseño del PCB es lo que se conoce como Reglas de Diseño. Mediante ellas, es posible que EAGLE chequee si el PCB diseñado cumple con los requerimientos mínimos del fabricante. Estos requisitos tienen que ver con aspectos tales como: Espesor de las pistas de cobre, distancias entre rutas, distancias entre through holes, grueso de las pistas, número de capas, etc. Estas reglas pueden ser definidas por el usuario en la pestaña Clearance de la herramienta Drc.. Figura 6: Chequeo de reglas de diseño vi