Diagramas de circuitos esquemáticos
El esquemático es el documento madre de un proyecto electrónico: de él salen la placa, la lista de materiales, el presupuesto y las instrucciones de reparación. Un esquema claro ahorra semanas; uno confuso las cuesta.
01Qué representa y qué no
Un esquemático dice qué está conectado con qué. No dice dónde va cada componente, ni qué largo tiene un cable, ni qué tamaño tiene la plaqueta. Dos esquemas dibujados de manera muy distinta pueden describir exactamente el mismo circuito, y el programa lo sabe: internamente los dos generan la misma netlist.
De ahí la libertad para dibujarlo de la manera más legible, que es el único criterio que importa.
02Reglas para que se entienda
- Señal de izquierda a derecha: entrada a la izquierda, salida a la derecha.
- Alimentaciones arriba y masa abajo, siempre.
- Un solo bloque funcional por zona, con un título si el esquema es grande.
- Etiquetas de red (net labels) con nombres que digan algo: RESET, TX, VBAT.
- Los capacitores de desacople, junto al integrado que alimentan.
- Notas al margen para lo que el dibujo no puede expresar: «ajustar R7 a 2,5 V», «montar sobre disipador».
- Cruzar líneas sin necesidad, o usar «puentecitos» sobre los cruces: hoy se resuelve con etiquetas.
- Unir cuatro líneas en un mismo punto: si hay un punto de unión, el nodo es ambiguo. Se hacen dos T separadas.
- Dibujar el integrado con sus patas en el orden físico si eso enreda el esquema.
- Dejar redes sin nombre y después buscarlas por color.
- Usar la misma etiqueta con dos escrituras distintas:
VCCyVccpueden ser dos redes diferentes para el programa.
Dos líneas que se cruzan sin punto no están conectadas; con punto, sí. Es una convención universal y es la fuente de la mitad de los errores de lectura de un esquema impreso, sobre todo si la resolución es baja. Por eso la buena práctica es evitar los cruces y no depender del punto.
Jerarquía y buses
Un proyecto grande no entra en una hoja. Se lo divide en bloques —fuente, entrada, control, salidas— cada uno en su hoja, con puertos que los conectan. La hoja principal muestra el diagrama en bloques y cada bloque se abre aparte.
Un conjunto de señales relacionadas —D0 a D7, A0 a A15— se dibuja como una sola línea gruesa, con las señales entrando y saliendo por sus nombres. Ahorra decenas de líneas paralelas y hace el esquema mucho más legible.
03Símbolo, huella y modelo
Cada componente del proyecto tiene tres representaciones distintas que hay que mantener coherentes. Es el punto donde más fallan los diseños de principiante.
Lo que se ve en el esquema. Define cuántos pines tiene, cómo se llaman y de qué tipo son (entrada, salida, alimentación, bidireccional).
El dibujo de cobre y perforaciones sobre la placa: la forma física real del componente. Un mismo símbolo puede tener muchas huellas: el mismo transistor viene en TO-92, TO-220 o SOT-23.
Sirve para verificar alturas y choques con el gabinete, y se exporta al CAD mecánico.
Es el error más caro del diseño de placas, porque no se descubre hasta que llegan las plaquetas fabricadas. Antes de mandar a fabricar:
- Comparar la huella con el dibujo dimensional de la hoja de datos, milímetro por milímetro.
- Imprimir la placa en escala 1:1 y apoyar los componentes reales encima. Cuesta un minuto y encuentra casi todos los errores.
- Confirmar la numeración de pines: un TO-92 tiene tres patas y al menos tres órdenes distintos según el fabricante y el modelo.
- Revisar el sentido de conectores y componentes polarizados: la marca del pin 1 tiene que estar en la serigrafía.
04El chequeo de reglas eléctricas
El ERC revisa el esquema buscando incoherencias, usando el tipo declarado de cada pin. No entiende de circuitos: entiende de reglas. Aun así, atrapa la mayoría de los errores de distracción.
| Aviso | Qué significa | Qué hacer |
|---|---|---|
| Pin no conectado | Una entrada quedó al aire | Conectarla, o marcarla explícitamente como «sin conectar» si es intencional. En CMOS, nunca dejarla flotante. |
| Dos salidas unidas | Dos pines de salida en la misma red | Es un cortocircuito cuando una entrega alto y la otra bajo. Sólo es válido con salidas de colector abierto o tres estados. |
| Alimentación sin fuente | Hay pines VCC pero nada que los alimente | Agregar el símbolo de fuente o marcar la red como alimentada por un conector (bandera PWR_FLAG en KiCad). |
| Red de un solo pin | Una etiqueta que no se corresponde con ninguna otra | Casi siempre un error de tipeo en el nombre de la red. |
| Designadores duplicados | Dos R7 en el mismo esquema | Renumerar automáticamente. |
| Símbolo sin huella asignada | El componente no podrá pasarse a la placa | Asignar la huella correcta, verificándola contra la hoja de datos. |
No sabe si el resistor de base es demasiado grande, si el capacitor de filtro alcanza o si el transistor va a saturar. El chequeo eléctrico es de coherencia del dibujo, no de diseño. Para eso están el cálculo, la simulación y el prototipo.
05Lo que sale del esquema
| Documento | Qué contiene | Para quién |
|---|---|---|
| Netlist | La lista de redes con todos sus pines | El programa de PCB. Es el puente entre el esquema y la placa. |
| BOM (lista de materiales) | Designador, valor, huella, cantidad, código de proveedor | Compras y armado. Se genera sola desde el esquema. |
| Esquema en PDF | El dibujo con su rótulo y revisión | Documentación, reparación, presentación |
| Notas de diseño | Criterios, cálculos, valores a ajustar | El que retome el proyecto dentro de un año, que probablemente sea uno mismo |
Todo esquema lleva un número de revisión y una fecha en el rótulo, y un renglón que dice qué cambió. Sin eso, en cuanto hay dos versiones circulando nadie sabe cuál corresponde a la placa que tiene sobre la mesa, y se pierde más tiempo en averiguarlo que en todo el diseño.
| Herramienta | Nota |
|---|---|
| KiCad | Libre, gratuito y completo. Es el estándar en educación y cada vez más en industria. Corre en Windows, Linux y Mac. |
| EasyEDA | En el navegador, con biblioteca enorme y vinculada a un proveedor. Muy práctico para empezar. |
| Eagle | Histórico y muy difundido; hoy integrado en Fusion 360. |
| Proteus | Su fuerte es simular el circuito, incluso con el microcontrolador ejecutando el programa. |
| Altium | Profesional, caro y potente; el estándar de la industria de alto volumen. |
06En el laboratorio
Tomar la fuente regulada con LM317 ya estudiada y dibujarla completa en el programa elegido: símbolos, valores, designadores, etiquetas de red y rótulo. Correr el ERC hasta que no quede ningún aviso y exportar el PDF.
El docente entrega un esquema con cinco errores sembrados —un pin al aire, una etiqueta mal escrita, un electrolítico invertido, dos designadores repetidos y una huella equivocada—. Buscarlos primero a ojo, anotarlos, y recién después correr el ERC para comparar qué encontró cada uno.
Dibujar un circuito sencillo dos veces: una con el criterio de legibilidad (señal de izquierda a derecha, alimentación arriba) y otra a las apuradas. Generar las dos netlists y compararlas: son idénticas. Eso demuestra que la legibilidad no es para la máquina, es para las personas.
Crear el símbolo y la huella de un componente que no esté en la biblioteca, asignarlo, y generar la lista de materiales completa del proyecto con cantidades y códigos. Cotizarla en un proveedor local: ahí el proyecto deja de ser un dibujo y pasa a tener precio.
07Errores frecuentes
| Síntoma | Causa habitual |
|---|---|
| En la placa faltan conexiones que están en el esquema | Líneas que parecen tocarse pero no están unidas: se dibujaron encima sin que el programa creara la unión. |
| Dos redes que deberían ser una | Etiquetas escritas distinto: VCC y Vcc, o con un espacio al final. |
| El componente no entra en la placa fabricada | Huella equivocada o no verificada contra la hoja de datos. |
| El integrado se conectó al revés | La marca del pin 1 no está en la serigrafía, o la huella la tiene mal ubicada. |
| El ERC no informa nada y el circuito no anda | El ERC revisa coherencia, no diseño. Nada reemplaza al cálculo y al prototipo. |
| La BOM no coincide con lo montado | Se cambió un valor en la placa y no en el esquema. El esquema es siempre la fuente: se corrige ahí y se vuelve a generar todo. |
| Nadie sabe cuál es la versión buena | Faltan revisión y fecha en el rótulo. |
08Autoevaluación
¿Qué información transporta exactamente un esquemático?
La conectividad: qué pines están unidos entre sí, con qué componentes y con qué valores. No transporta posición, tamaño ni longitud de conductores.
¿Qué es una netlist y para qué sirve?
El listado de todas las redes del circuito con los pines que pertenecen a cada una. Es lo que el programa de PCB lee para saber qué debe conectar: el puente entre el esquema y la placa.
¿Cuál es la diferencia entre símbolo y huella?
El símbolo es la representación en el esquema y define los pines; la huella es el dibujo físico de cobre y perforaciones sobre la placa. Un mismo símbolo puede tener varias huellas según el encapsulado.
¿Por qué dos líneas cruzadas pueden estar o no conectadas?
Porque la conexión la indica el punto de unión. Sin punto, las líneas se cruzan sin tocarse. Como en una impresión de baja calidad el punto puede perderse, conviene directamente evitar los cruces usando etiquetas de red.
El ERC avisa «alimentación sin fuente». ¿Qué pasa?
Que hay pines de alimentación en la red pero ningún elemento que la entregue. Es normal cuando la alimentación viene de un conector externo: se resuelve marcando esa red con la bandera de alimentación correspondiente.
¿Por qué es válido a veces unir dos salidas?
Sólo si son de colector abierto o de tres estados: en el primer caso cada salida puede llevar la red a cero pero no a uno, y en el segundo sólo una está activa por vez. Con salidas totem-pole comunes, unirlas es un cortocircuito.
¿Para qué sirve dibujar por hojas jerárquicas?
Para que un proyecto grande sea legible: cada bloque funcional en su hoja, con puertos definidos, y una hoja principal que muestra cómo se relacionan. Además permite reutilizar un bloque completo en otro proyecto.
¿Cómo se verifica una huella antes de mandar a fabricar?
Comparándola con el dibujo dimensional de la hoja de datos, e imprimiendo la placa en escala 1:1 para apoyar encima los componentes reales.
Se cambió un resistor en la plaqueta. ¿Dónde se anota?
En el esquema, que es la fuente de todo: de ahí se vuelven a generar la BOM, la netlist y el PDF, y se sube el número de revisión. Anotarlo sólo en la placa garantiza que la próxima serie salga con el valor viejo.
¿Qué significa que dos esquemas dibujados distinto generen la misma netlist?
Que son el mismo circuito. La diferencia está en la legibilidad para las personas, que es justamente el criterio con el que hay que dibujar.