Esquinas afiladas en los trazados de las placas de circuito impreso

Question

¿Por qué una placa de circuito impreso típica tiene siempre pistas redondeadas? ¿Qué daños puede causar una pista de PCB con bordes afilados? Por favor, explíquelo.

Answer 1

Esta es una gran pregunta, porque la respuesta por defecto suele ser errónea para el 99% de las aplicaciones. La respuesta por defecto es: para evitar reflexiones y otros problemas con las señales de alta frecuencia.

La respuesta por defecto supone que se trata de señales de muy alta frecuencia, es decir, señales con una longitud de onda lo suficientemente pequeña como para caber un par de veces en su trazado. Cuando consideras una señal de este tipo como una onda, cuando llega al final de una traza o a una esquina de 90 grados, se refleja y provoca una interferencia destructiva consigo misma, atenuando la señal.

Sin embargo, casi todas las señales que se dirigen a través de una placa de circuito impreso son de corriente continua o -en términos de este tipo de problemas- de muy baja frecuencia. Incluso 1MHz es una frecuencia muy baja y no te encontrarás con este tipo de problemas. Son los más de 100 MHz los que empiezan a tener problemas de enrutamiento. Un gran ejemplo de señales que se benefician de un trazado limpio en este sentido son los buses serie: PCIe, USB 2.0+, etc.

Esto no significa que sea una buena práctica hacer curvas cerradas por todas partes. Hay un par de razones por las que incluso quieres que las señales de CC y básicamente todo tu enrutamiento tengan bonitos ángulos de 45 grados o esquinas redondeadas:

• En primer lugar, uso de la zona del tablero. Los ángulos de 90 grados, o peor aún: las esquinas afiladas de más de 90 grados, siempre provocarán trazos más largos (mayor impedancia, más uso de cobre) que los trazos que intentan serpentear alrededor de los obstáculos. Además, a menudo el tamaño de la placa es limitado, por lo que hay que utilizar la mayor superficie posible para los componentes reales, no para las trazas intermedias.
• Limpieza. Un diseño de placa limpio y bonito es más fácil de optimizar, transferir y solucionar problemas.
• Fabricabilidad. Esto es mucho menos preocupante que en el pasado, pero sigue siendo algo a tener en cuenta si planeas hacer un prototipo en una PCB grabada a mano o fresada. Las esquinas afiladas tienden a aflojarse cuando se fresan o a quedar subgrabadas cuando se utilizan métodos de grabado manual rudimentarios. Las líneas fluidas son más fáciles de producir.

Sin embargo, si sabes lo que haces, no dudes en utilizar esquinas afiladas cuando las necesites. Como siempre: las reglas estrictas son para los principiantes y los tontos, una vez que sabes lo que estás haciendo sabes cuándo está bien desviarse de las reglas.

Answer 2

Los electrones, como cualquier otra masa, tienen inercia y cuando llegan a la esquina del conductor es como un obstáculo para ellos y se apilan por un momento detrás de la esquina y luego pasan a través de ella y esa esquina actúa como un condensador. En 90 grados (y en realidad en cualquier ángulo que no sea recto) imponemos una capacitancia extra al circuito. Cuanto más alta sea la frecuencia, más significativa será la capacitancia.