Cómo empezar a trabajar con Altium Designer: los diagramas esquemáticos

Un diagrama esquemático es una forma de representar una idea. Los esquemáticos son dibujos o gráficos que se utilizan para comunicar ideas electrónicas a los demás. Es posible que nunca lo hayas pensado, pero cualquier persona que sepa de electrónica puede mirar tus esquemáticos y entender tus ideas, ¡independientemente del idioma que hablen! 

Los diagramas esquemáticos constituyen un «idioma» universal para representar y compartir ideas electrónicas. 

A continuación, ofrecemos la definición oficial del IPC-T-50 (Términos y Definiciones):

_{Definición de diagrama esquemático electrónico}

Aquí podrás consultar una breve introducción al funcionamiento de los diagramas esquemáticos, con algunos consejos y normas útiles que conviene tener en cuenta a la hora de diseñarlos. Empecemos con un ejemplo sencillo. Cualquier persona que entienda la teoría básica sobre circuitos puede explicar el siguiente esquemático:

_{Un diagrama esquemático electrónico muy sencillo formado por una batería, un interruptor y una lámpara}

Símbolos de los diagramas esquemáticos

Los elementos básicos de los esquemáticos se llaman símbolos, que representan un componente o función, y las líneas entre ellos representan conexiones eléctricas. En el anterior diagrama esquemático electrónico, el símbolo junto a las letras BT representa una batería, el símbolo junto a la S representa un interruptor, y el que está junto a DS representa una pantalla o una lámpara. Cualquier persona que sepa cómo interpretar el esquemático electrónico puede crear el circuito que representa conectando una batería, un interruptor y una lámpara con un cable o cualquier otro tipo de material conductor.

Las letras BT, S y DS en el anterior esquemático electrónico son las etiquetas que ayudan a identificar el tipo de componente. Estas letras se denominan «designadores de clase», sin embargo, casi nadie usa ese término porque en cuanto los componentes de cada clase se numeran pasan a ser «designadores de referencia». Por ejemplo, si se añade más de un resistor a un diagrama esquemático, estos se etiquetarán con designadores de referencia R1, R2, R3, etc.

Cada componente del diseño tendrá un designador de referencia único.

Se utilizan símbolos distintos para cada tipo de componente, pero ten en cuenta que diferentes gráficos de símbolo pueden compartir una misma designación de clase. Hay muchos tipos distintos de gráficos de símbolo para transistores, pero a todos los transistores se les suele asignar un designador de referencia que comienza con la letra «Q». Hay muchos tipos distintos de transformadores, pero todos usarán siempre la letra «T». «C» para capacitadores, «R» para resistores, «L» para inductores, etc.

Los símbolos de circuitos integrados, módulos (como fuentes de alimentación) y subensamblajes (como las placas hija) suelen dibujarse como un rectángulo con pines asignados a cualquiera de los cuatro lados del rectángulo (normalmente las entradas a la izquierda, las salidas a la derecha, a veces las conexiones de alimentación en la parte superior y las conexiones a tierra en la parte inferior). Muchos componentes poseen tantos pines que el símbolo tiene que dividirse en varias partes. Miles de componentes comparten este estilo de símbolo y la mayoría de los circuitos integrados usan la designación de clase «U». 

(Para los amantes de las curiosidades, el origen del designador de referencia «U» viene del inglés «Unrepairable», «irreparable»).

Si necesitas más información, en las publicaciones IPC-2612 e IEEE STD 315 podrás encontrar una lista completa de los símbolos a utilizar en los diagramas esquemáticos y designadores de referencia.  

Valores y atributos en el diagrama esquemático

En el ejemplo anterior, no hay suficiente información para saber qué tipo de circuito se está describiendo. Los componentes se identifican por el tipo de símbolo, pero no hay información sobre cuáles deberían ser los componentes específicos. Ten en cuenta que hay muchos tipos distintos de baterías disponibles, pero nada de lo mostrado en el diagrama esquemático electrónico anterior indica qué batería sería la mejor. El circuito mostrado en el ejemplo anterior podría ser:

• una batería de coche de 12 V, un interruptor de palanca y una linterna para la cabeza, o

• una linterna básica con una batería AAA, o

• un láser para destruir la luna

El mismo circuito básico puede hacer referencia a distintas aplicaciones, por eso un diagrama esquemático debe ofrecer más información. Se deben asignar atributos a los símbolos para limitar los posibles componentes que podrían utilizarse. El mismo símbolo de resistor puede utilizarse para miles de tipos distintos de resistores, así que sería útil indicar su valor, expresado en ohmios. El símbolo del ohmio no suele usarse en los diagramas esquemáticos porque no está disponible en todos los conjuntos de caracteres, así que un resistor que muestre el número 100 al lado estaría indicando un «resistor de cien ohmios». Otros tipos de componentes se identifican con otras unidades diferentes. Por ejemplo, el valor de capacitancia se expresa en faradios (F) y el valor de inductancia se expresa en Henrys (H).

Se pueden añadir varios atributos adicionales a los símbolos, como tolerancia o potencia nominal, para definir con mayor precisión el tipo de componente que se necesita para el diseño.

Además de los atributos visibles para cada símbolo, el software Altium Designer puede aprovechar atributos ocultos, como los números de pieza del fabricante, el coste, los datos de simulación o el historial de revisiones. 

Más allá de la simple documentación de un circuito, los diagramas esquemáticos creados con atributos que pueden ser aprovechados por otros sistemas de software se convierten en herramientas extremadamente potentes.

El Sistema Internacional de Unidades (SI)

Los atributos pueden tener una gran variedad de valores, de los más pequeños a los más grandes. A fin de evitar llenar los diagramas esquemáticos con largas cadenas repetitivas de ceros para valores como 1.000.000.000 o 0,0000000001, utilizamos el Sistema Internacional de Unidades (SI) para abreviar los valores.

Las unidades SI que podrían verse en un diagrama esquemático son:

_{Una tabla de los prefijos del sistema SI de unidades y sus valores que pueden verse en los diagramas esquemáticos electrónicos}

Más sobre las unidades SI

• Los símbolos se escriben en minúscula a menos que sean mayores de 1000 (kilo). 
• Los símbolos no se utilizan en plural. Por ejemplo, 10uF nunca se escribiría 10uFs.
• Según el SI, debe haber un espacio entre las unidades y la cifra, pero muchos sistemas CAD no siguen esta norma, así que podría verse escrito de ambas maneras, es decir, 10 uF o 10uF.

Puedes obtener más información sobre el Sistema Internacional de Unidades (SI) en el Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST).

Puertos y puertos de alimentación en un diagrama esquemático

Hay una categoría más de símbolos que necesitas conocer: los símbolos que no disponen de designadores de referencia. 

Los tipos de símbolos que en Altium Designer^® llamados puertos y puertos de alimentación no representan componentes, sino conexiones eléctricas. Estos tipos de símbolo pueden reducir en gran medida el desorden que se crearía si se mostrasen todas las conexiones. Si se añaden todas las conexiones de alimentación y tierra, el diagrama es más difícil de interpretar. En su lugar, podemos utilizar símbolos de puerto de alimentación.  Todo lo que se conecte a un mismo símbolo de puerto de alimentación, incluso a través de múltiples hojas, se asume como conectado. 

El siguiente diagrama de circuito equivale al anteriormente mostrado, pero con más detalles y menos desorden:

_{Simbología de componentes electrónicos en un diagrama esquemático con una batería, un interruptor y una lámpara, usando puertos de tierra}

Algunas normas para el diseño de esquemáticos

A continuación, te ofrecemos algunas «buenas prácticas» para hacer que tus esquemáticos sean más efectivos:

• Cuando crees símbolos, coloca los pines en una cuadricula de 100 mils. Esto facilitará la conexión de los cables y los buses a nivel esquemático. Es posible utilizar una cuadricula métrica para símbolos y esquemáticos, pero entonces todos los símbolos importados de otras fuentes (como pueden ser las bases de datos de los fabricantes, por ejemplo) tendrán los pines colocados en una cuadrícula que no es compatible con la tuya, y tendrán que modificarse antes de añadirse a la biblioteca. 
• Los circuitos deben circular de izquierda a derecha, y de arriba abajo. Trata de mantener las entradas a la izquierda y las salidas a la derecha, y trata también de mantener los suministros de voltaje positivo en la parte superior y los símbolos de tierra en la parte inferior.
• Diseña las secciones de los diagramas esquemáticos en bloques funcionales. Los símbolos deben colocarse en la página para ayudar a comprender el circuito, no para mostrar la ubicación física de la pieza en el diseño de la placa.
• Todo el texto debe estar horizontal para evitar confusiones. No permitas que el texto se solape, y no traces líneas ni cables por encima del texto.
• Dibuja el circuito con nitidez y no tengas miedo de dejar áreas vacías en la hoja. No trates de rellenar toda la hoja.
• La primera hoja debe contener un bloque con el título en la esquina inferior derecha. En él se debe mostrar el número de dibujo y el nivel de revisión, pero también tendría que incluir un título y el nombre de la compañía o diseñador que lo creó.  
• Si te tomas el tiempo necesario para aplicar estas directrices, los documentos sean más útiles y fáciles de entender para el resto de personas que vayan a utilizar tu esquemático con distintos fines. 

Para más información sobre diagramas esquemáticos

Hay más cosas que aprender sobre los diagramas esquemáticos con el programa Altium. 

Sigue el blog de Altium para consultar un artículo más detallado sobre este tema pero, mientras tanto, aquí tienes varios recursos relacionados que puedes explorar:

• La comunidad Altium ha creado varios vídeos online donde se muestran las características de los esquemáticos AQUÍ.
• Cómo trabajar con esquemáticos en Altium Designer (presentación).
• El sistema de documentación online de Altium ofrece un tutorial paso a paso de un sencillo diseño de principio a fin. 

Altium Designer pone en tus manos el potente diseño que necesitas y puedes aprender aún más sobre cómo utilizar software avanzado para esquemáticos de circuitos con herramientas intuitivas. ¿Te gustaría saber cómo Altium puede ayudarte en el diseño de tu próxima PCB? Habla con un experto de Altium.