Definiciones básicas: construyendo desde los cimientos (Parte I)

A lo largo de los dos próximos artículos, procederé a definir los conceptos más básicos, de uso continuo, en el diseño y fabricación de PCBs. Todos estos elementos aparecen habitualmente en cualquier documentación referente a tarjetas de circuito impreso. Es necesario dominarlos con solvencia.

PCB

Por básico y fundamental que pueda parecer, conviene comenzar con la propia definición de una tarjeta de circuito impreso.

Podríamos decir, grosso modo, que se trata de una combinación de materiales aislantes y conductores que, debidamente apilados y procesados, nos dan una conectividad entre distintos componentes electrónicos que soldamos sobre una o las dos capas exteriores. Hasta aquí, bastante obvio. Por lo tanto, el PCB nos sirve para tres objetivos:

• Interconexión eléctrica: el material conductivo (en general cobre) es el soporte para que los campos electromagnéticos se muevan entre diferentes puntos de la tarjeta.

• Soporte mecánico: el PCB da sustento físico a los componentes electrónicos que se montan sobre él. Además, sirve de estructura de fijación a otras partes exclusivamente mecánicas que conforman el producto o aparato final (carcasa, caja, rack, etc.). La resistencia del PCB a vibraciones, torsiones y otros esfuerzos mecánicos, así como a diversas condiciones climáticas, entran también dentro de esta funcionalidad.

• Soporte funcional: éste es, quizás, el punto menos obvio de todos. Con frecuencia (incluso experimentados diseñadores) se tiende a tratar el PCB como un elemento transparente, que no tiene ningún efecto en la funcionalidad de nuestra tarjeta. Digamos que esta afirmación puede ser más o menos cierta para circuitos sencillos, de bajo nivel de integración y frecuencias lentas. Sin embargo, con la alta y creciente complejidad de la electrónica de hoy en día, es fundamental considerar el PCB como un elemento más del conjunto, al igual que un condensador o un transistor. Y, como tal, puede hacer que el diseño no funcione. Para ilustrar esta situación, podríamos referirnos a la integridad de señal (que será tratada en profundidad en futuros artículos) o a las antenas impresas. Es decir, dependiendo de los parámetros de diseño del PCB, podemos lograr realizar determinadas funciones, como por ejemplo, radiar energía al aire (ya sea voluntaria o involuntariamente). En cualquier caso, conviene tener muy presente que un PCB siempre va a empeorar el funcionamiento de nuestra circuitería tal y como fue concebida originalmente. Es responsabilidad del diseñador minimizar este deterioro.

​Componente

Cada una de los elementos, ya sea electrónico o mecánico, que se sueldan o montan sobre un PCB. Algunos ejemplos: un resistor, una puerta lógica, un procesador (tan complejo como se quiera) o un tornillo. Son, por tanto, objetos tangibles.

Sin embargo, existe una segunda vertiente: desde el punto de vista del diseño, un componente es un conjunto de modelos (símbolo, huella, modelos de simulación, modelo 3D, etc.) que representan un único objeto de diseño.

Símbolo

Un símbolo es una representación gráfica (por tanto, a nivel de esquemático) de un componente electrónico o mecánico. Los elementos más comunes se suelen representar con símbolos estándar: diodos, resistores, condensadores, inductores, transformadores, transistores, puertas lógicas, amplificadores operacionales, etc.