La pestaña 'diseño PCB' es el lugar donde diseñamos las placas de circuito impreso (PCB). Está plenamente integrada con el resto de pestañas de Proteus
Con la experiencia de más de 25 años de contínuo desarrollo e innovación, Labcenter mantiene su objetivo de añadir cada tres meses nuevas funcionalidades manteniendo un simple, claro e intuitivo interface de usuario.
Mientras dibujamos el esquema electrónico, Proteus genera automáticamente la lista de redes (NETLIST). Una red es un grupo de pines interconectados entre sí y la lista de redes es una lista con todas las redes que forman nuestro diseño. ARES es capaz de recibir esta lista de redes para diseñar, a partir de ella, nuestra placa de circuito impreso. De esta forma nos aseguramos que nuestra placa tendrá unidos entre sí los pines de forma idéntica a como los hemos definido en nuestro esquema electrónico. Podemos consultar la lista de redes desde la pestaña 'explorador del diseño' seleccionando la vista específica.
Cualquier modificación que realicemos en el diseño electrónico, se refleja automáticamente en el resto de las pestañas de Proteus. De esta forma la modificación y rediseño de nuestra placa se realizará de forma mucho más simple y segura.
Todas las versiones de Proteus PCB incluyen un amplio conjunto de ayudas y herramientas para facilitar la tarea de construir una placa de circuito impreso. El auto-enrutado está disponible en todas ellas. Las versiones más avanzadas (nivel 2 y superiores) incluyen funcionalidades espécificas de alto nivel.
Proteus PCB también permite escalar el tamaño de las placas que pueden ser construídas. Desde un límite mínimo de 500 pines en la versión más sencilla (PCB Starter Kit) hasta la versión más alta (PCB nivel 3) sin restricciones de tamaño. De esta manera el cliente puede encontrar precios ajustados en función de sus necesidades específicas.
Proteus es capaz de gestionar proyectos de placas de circuito impreso de hasta 16 capas de cobre, con una resolución de 10nm y permitiendo la disposición de los elementos en cualquier ángulo.
Durante la fase de colocación de elementos, PROTEUS muestra, como parte de su sistema de ayuda al diseño, los trazos de unión y vectores de fuerza según la lista de redes definida en la pestaña 'esquema electrónico'. Además desde la versión 8.9 se incorpora el asistente para el trazado manual de pistas que nos propone en tiempo real una propuesta para el trazado de la pista hasta el destino final que podemos validar con la tecla ENTER cuando el resultado nos satisfaga.
Una red (net) es un grupo de pines interconectados entre sí y la lista de redes (netlist) es una lista con todas las redes que forman nuestro diseño. El término trazo de unión (ratsnest) es usado para describir el trazo que se visualiza en pantalla para mostrar las conexiones entre los pines definidas en la lista de redes. Estos trazos unen los pines interconexionados con rectas y su objetivo no es representar las pistas de cobre finales, sino indicar qué pines deben unirse entre sí.
Los vectores de fuerza son unos vectores que se representan en pantalla para ayudar a la disposición final de los elementos. Estos vectores se muestran, por defecto, como flechas amarillas con origen en el componente y que apuntan a la dirección hacia donde debería desplazarse el componente para obtener los trazos de unión del menor tamaño y, por lo tanto, también las pistas de menor longitud.
Con estas dos herramientas la tarea de colocar los diferentes componentes se simplifica considerablemente, al disponerse de la información visual de los trazos de unión y vectores de fuerza.
Tanto los trazos de unión como los vectores de fuerza se actualizan en tiempo real cada vez que se desplaza cualquier componente.
Los trazos de unión se actualizan también automáticamente durante el proceso de generación de rutas. Cada vez que se añade una nueva pista, el correspondiente trazo de unión desaparecerá. Igualmente, si borramos alguna pista, reaparecerá el correspondiente trazo de unión.
Además el sistema da completo soporte a las modificaciones que se realicen en el diseño. Cualquier cambio que se produzca en la pestaña 'esquema electrónico' será resaltado automáticamente en la pestaña 'diseño PCB' indicando exactamente que componentes y pistas se han visto afectadas.
Proteus incluye la opción de trazado de pares de pistas para señales diferenciales, aquellas que viajan por dos conductores (+) y (-) en lugar de hacerlo un sólo conductor y masa.
Proteus ofrece una gestión avanzada de las huellas (pads) que forman un encapsulado. La huella es la 'forma' que diseñamos en nuestro placa de circuito impreso para sujetar en él una pata de un componente. Las huellas pueden estar preparadas para situar componentes de tipo montaje superficial (smd) o componentes de tipo agujero pasante (through hole).
Proteus incluye siete tipos básicos de huellas y una gestión específica para las pilas de huellas. Empezaremos revisando los tipos básicos de huellas antes de entrar en las pilas de huellas: redonda de agujero pasante, cuadrada de agujero pasante, dil, smd de conexión en el borde, circular smd, rectangurlar smd y poligonal smd.
Las seis primeras se crean de forma muy sencilla definiendo una serie de características básicas que varían muy poco en función del tipo de huella que estamos definiendo.
Las huellas de tipo poligonal smd se crean con un método un poco más complejo. Primero tenemos que dibujar la forma de la huella utilizando las herramientas de dibujo 2D.
A continuación tenemos que situar un orígen de coordenadas en el lugar deseado.
Seleccionamos todo y utilizamos la opción 'nuevo estilo de huella' del menú 'Librería'
Le asignamos un nombre.
Y el espacio de salvaguarda que deseamos para la huella.
Para la mayoría de los diseños, los tipos básicos de huella serán suficientes. Pero en los diseños más complejos es posible que tengamos que utilizar las pilas de huellas. Por ejemplo, en aquellos diseños multicapa donde necesitemos utilizar componentes con formas de huella diferentes en cada capa los tipos básicos no serán suficiente.
Las pilas de huellas son la técnica que nos ofrece Proteus para definir huellas que necesiten tener formas diferentes en cada capa. Disponemos de una enorme flexibilidad para definir las pilas de huellas y conseguir que se ajuste a nuestras necesidades.
Veamos el proceso para crear una nueva pila de huella. En primer lugar seleccionaremos en la barra de herramientas lateral la opción 'modo pila de huellas' y a continuación en el panel utilizaremos el botón con la letra 'C' situado en la zona superior.
El primer paso es asignarle un nombre y un estilo básico. El estilo básico es una forma de huella que ya existe y que se utilizará por defecto para todas las capas. Opcionalemente, podemos dejar el estilo básico en blanco y se crearan todas las capas sin ninguna huella predefinida.
El segundo paso es seleccionar el tipo de pila de huellas. Podemos elegir tres opciones: taladrado, vaciado o smd. A la derecha de la ventana de diálogo podemos encontrar un esquema del resultado que obtendremos.
Si elegimos taladrado, estamos indicando que la huella tendrá un taladro (lógicamente de forma circular) de arriba a abajo de la placa y tendremos en este caso que elegir el tamaño del mismo. Lógicamente el tamaño del taladro es igual para todas las capas.
Si elegimos vaciado, estamos indicando que el agujero de arriba a abajo tendra forma rectangular. Lógicamente el vaciado tiene que ser igual en todas las capas. Disponemos de tres parámetros: ancho, alto y herramienta con el que definimos la forma. Los dos primeros conceptos son muy intutitivos (el alto y el ancho del rectángulo) pero el tercero es un poco más confuso. Con herramienta fijamos un grosor que se aplica a todo lo largo del rectángulo. Afortunadamente, a medida que modificamos estos tres parámetros se muestra el resultado en la parte de la derecha de la ventana de diálogo con lo que es fácil comprender su signficado practicando un poco.
Si seleccionamos la opción SMD, sólo crearemos la huella en la capa superior de la placa. Aunque pueda parecer un poco extraño tener que utilizar esta opción (no deja de ser una huella de tipo smd) la razón de poder necesitarlo es que con la pila de huellas podemos elegir los grosores de aislante y pasta utilizados.
Las lágrimas es una técnica muy utilizada en el diseño de placas de circuito impreso. Se utilizan para establecer la forma en que una pista se conecta a una determinada vía o huella. Su uso previene de posibles rupturas durante los taladrados que se llevan a cabo durante el proceso de fabricación. Proteus ofrece un completo soporte para utilizar esta técnica. Cuando está activo se utilizarán en todas las pistas seleccionadas. De esta forma se generarán de forma automática cuando se creen, modiiquen o eliminen esas pistas durante el proceso de diseño del PCB.
Proteus incorpora un avanzado enrutado automático de pistas basado en rejilla. Su potencia, rapidez y flexibilidad permite generar todas las rutas de nuestra placa de circuito impreso con pistas de cualquier grosor, utilizando vías de cualquier ancho, a 90 o 45 grados y gestionando desde una a ocho capas.
La selección del rango del tamaño de la rejilla utilizada permite al usuario alcanzar un compromiso entre la densidad de pistas y la velocidad de ejecución de la herramienta de trazado automático. Es posible alcanzar incluso densidades de dos y tres pistas entre las diferentes coronas (pads) de un circuito integrado.
El trazador automático de pistas incorpora rutinas especiales para el tratamiento de elementos SMD con separación entre pines menores a 25 o 50 milésimas de pulgadas. Si no fuera por estas rutinas especiales, los pines quedarían situados fuera de la rejilla base y no se podrían unir las pistas a las coronas de cada patilla del componente.
La técnica conocida con el nombre de "romper y reintentar" (rip-up & retry) permite borrar y recolocar las pistas de forma autómatica permitiendo completar la operación de auto-trazado en la mayoría de las tarjetas de densidad media con pistas de 25 a 50 milésimas de pulgada.
La innovadora técnica utilizada permite reducciones en el número de vías necesarias de hasta cuatro veces en comparación con los trazadores de costo medio presentes en el mercado.
Finalmente, se puede ordenar ejecutar una última operacion de mejora denominada tidy-pass que reduce ambos, la longitud de las pistas y el número de vías utilizadas. Con ella, además, se logran mejoras sustanciales en la calidad estética de nuestra placa de circuito impreso.
Desde su versión 8.9, Proteus incluye una nueva técnica avanzada para panelizar múltiples tarjetas de circuito impreso del mismo o diferente tipo.
Puesto que las máquinas de inserción de elementos presentes en el mercado son muy diferentes, es importante poder configurar el formato del fichero utilizado. Proteus permite configurar y generar este tipo de ficheros.
La técnica mostrada en este vídeo tutorial está disponible a partir de la versión 8.7 de Proteus.
En muchos circuitos electrónicos se utilizan zonas extensas de cobre para disipar el calor. Estas superficies de disipación (power-planes), pueden ser sencillamente gestionadas desde PROTEUS.
Se puede crear regiones poligonales de cualquier forma definidas como superficies de disipación. Cuando se utiliza esta opción, PROTEUS, de forma totalmente automática, crea una superficie de la forma deseada manteniendo las distancias definidas de separación entre las pistas y coronas existentes dentro de la nueva zona con la nueva superficie creada.
Si despues de crear una superficie de disipación, se coloca un nuevo elemento dentro de la zona, PROTEUS, de forma totalmente automática, genera a su alrededor el espacio necesario para mantener las distancias definidas de separación entre las pistas y coronas con la superficie creada.
Si se usa la herramienta de trazado autómatico de pistas después de colocar una superficie de disipación, PROTEUS sabe trazar las pistas cortando la superficie de disipación por donde haga falta de forma inteligente y manteniendo en todo momento las distancias de separación definidas entre pistas y superficies
ARES cuenta con poderosas herramientas para el posicionado automático de componentes. Con ellas es posible diseñar de forma completa una placa de circuito impreso con el mínimo esfuerzo por parte del diseñador.
También se contempla como alternativa, la posibilidad de trabajar llevando a cabo una pre-colocación de los componentes considerados críticos y dejar que ARES realice el resto del trabajo.
Actualmente en los diseños se utilizan dos grandes familias de componentes electrónicos según su formato de encapsulado. Los convencionales de agujero pasante y los de montaje superficial (SMD). Las librerías suministradas con Proteus cubren un amplio espectro de componentes de agujero pasante incluidos la mayoría de los integrados más comunes, transistores, diodos, conectores, etc. Además, Proteus suministra completas librerías IEC y encapsulados smd que incluyen la mayoría de los dispositivos estándar y circuitos integrados. Librerías de dispositivos SMD que cumplen tanto el estándar IPC-782 como el IPC-7351 están incluidas en Proteus de serie.
Además si fuera necesario, es facil crear nuestro propio dispositivo utilizando las herramientas de dibujo 2D o utilizando el asistente de importación de ficheros PADS ASCII. De esta manera se puede importar en Proteus todos los modelos construídos o incluídos en la conocida herramienta PCB Library Expert
El siguiente vídeo explica de forma abreviada cómo importar encapsulados desde el programa PCB Library Expert a Proteus.
Proteus permite importar ficheros DXF para facilitar al diseñador el trabajo con superficies complejas.
La aplicación más común es definir la forma de nuestra placa.
Otro uso es crear pistas de cobre de trazado complejo en nuestra placa. Por ejemplo las pistas utilizadas como antena.
La tercera aplicación es crear una superficie poligonal rellena de cobre.
La regla básica en este caso es que las líneas se convertirán en pistas y las formas poligonales cerradas en superficies de disipación.
Para trazar una nueva pista no es necesario seguir los trazos de unión existentes. PROTEUS permite colocar pistas donde se desee. Cuando PROTEUS detecte que dos pines han sido correctamente enlazados con una pista, automáticamente borrará el trazo de unión correspondiente.
Cuando se desee modificar una pista existente, se puede redibujar una nueva ruta para esa pista o borrar cualquier trozo de pista existente, independientemente del método utilizado para su creación. Comandos especiales están disponibles para modificar de forma sencilla el ancho de cualquier pista o para moverla de una capa a otra.
Si al trazar manualmente una pista entre dos obstáculos, como por ejemplo, dos coronas de un circuito integrado, PROTEUS detecta que el ancho de esa pista provoca que se supere la distancia mínima de separación fijada entre pistas y coronas, PROTEUS, automáticamente, crea una cuello más estrecho en la pista para cumplir las reglas de diseño.
El trazado de pistas con forma de curva es tan sencillo como presionar la tecla CTRL mientras se genera la pista con el ratón. El radio y la distancia del arco se modificarán automáticamente para adaptarse a la posición donde situemos el puntero del ratón.
La principal utilidad del selector de filtros es permitir de forma simple y rápida, la selección de un dispositivo dentro del esquema independientemente de la capa (layer) en la que se encuentre ubicado y en función del tipo de objeto del que se trate. El selector de filtros se encuentra situado en la parte inferior de la pestaña 'diseño PCB'.
Su propósito es únicamente determinar qué objetos son considerados activos. Además indica si todas las capas están activas o sólo lo está la actualmente en uso. Pulsando sobre el icono correspondiente intercambiamos el valor actual del filtro pasándolo de activado a desactivado con cada pulsación. Cuando colocamos el puntero del ratón sobre un objeto activo, un recuadro de líneas de trazos aparece alrededor del mismo. Sofisticados algoritmos han sido desarrollados para los casos en los que, por ejemplo, dos pistas están trazadas en diferentes capas en paralelo una con otra.
En la mayoría de los casos, encontrará que el selector de filtros por defecto es apropiado y adecuado para su trabajo. De todas formas Proteus permite configurar diferentes combinaciones de filtros y pasar de una a otra de forma rápida y sencilla desde una opción de menú.
Además de poder imprimir el resultado final de nuestro trabajo utilizando las impresoras definidas en Windows, PROTEUS dispone de un driver optimizado HPGL para ploters de plumilla y un conjunto completo de herramientas para los fabricantes de placas de circuito impreso.
Gerber X2 es el primer formato de salida de ficheros para producción. Este formato, junto con la información de la lista de redes en formato IPC-D-356 ofrece una representación completa de la placa de circuito impreso al fabricante. También se pueden utilizar los tradicionales ficheros Gerber/Excellon con formato RS274X.
ODB++ es el segundo formato estándar de salida de ficheros para producción. Como el Gerber X2, también ODB++ es un formato de intercambio de datos que provee información CAD/CAM, información de redes CAD/EDA y datos para la fabricación y ensamblado de PCB en forma de un único fichero de base de datos.
Por útlimo, también podemos obtener ficheros en formato MCAD que se pueden utilizar en otros programas como Solidworks utilizando los formatos STEP, IGES o IDF.
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