Historia Breve del Circuitos Impresos (PCBs)

Por Fernando Vargas Jímenez y Juan A. González Sánchez, PhD

Los circuitos impresos en tarjetas (PCB) han evolucionado sus conexiones eléctricas desde los años 1850s Pedazos de metal y alambres fueron los inicios de como conectar muchos componentes electrónicos, en espacios limitados hechos en bases madera o algún otro material aislante. En 1925, Charles Ducas de Estados Unidos sometió una patente de un método de crear trazos eléctricos de una superficie aislante o no conductora al pintarla con tinta conductora. Este descubrimiento dio paso a lo que hoy se conoce como PCB o “Printed Circuit Board” en inglés.

Luego en 1943, Paul Eisler de Gran Bretaña patentizó un método de grabado de un patrón conductivo de cobre a una superficie de vidrio.La técnica de Eisle no se popularizó hasta 1950 cuando los transistores comenzaron a introducirse con el fin comercial. En ese entonces los tubos al vacío y otros componentes comenzaron a ser muy grandes para la montura tradicional era justa y no ameritaba de conexiones eléctricas pequeñas. Al llegar los transistores creó una necesidad de componentes más pequeños y los manufactureros comenzaron a reducir sus empaques electrónicos.

En 1961 la tecnología de huecos y multicapas fue patentizada por la firma estadounidense Hazeltyne dando cabida a conexiones electrónica en los componentes espaciales y una nueva era en los PCBs. Luego los circuitos integrados fueron introducidos en los años 70s y estos rápidamente incorporaron PCBs y sus técnicas de manufacturas y estas han ido evolucionando hasta lo que conocemos hoy día.

En physicspr.com y nuestro laboratorio de investigación en la UPR Bayamón enseñamos a nuestros estudiantes a diseñar sus propios PCBs. En este caso el estudiante Fernando Vargas ilustra su diseño de un amplificador Cascode y su resultado luego de ensamblado su circuito. El amplificador Cascode fue utilizado por primera vez en un artículo de F.V. Hunt y RW Hickman en 1939 combinando dos configuraciones de amplificadores con FETs un “common gate” con un “common source”. Esta configuración es bastante estable y ofrece una alta ganancia circuitos de radio frecuencia como las ondas de la televisión.

Diseño y Simulación

Primero simulamos el circuito con algún programado como OrCAD o Multisim y tratamos de optimizar la ganancia si perder la calidad de la señal.

Luego probamos el diseño en un “protoboard” y corroboramos el funcionamiento con un “Spectrum Analyzer” o un Osciloscopio de sobrepase los 150MHz. Si no cuenta con estos equipos lo que puede hacer es conectar su diseño al televisor como este ejemplo (presione aquí)

El próximo paso es trabajar el PCB en Eagle o Utilboard revisando con todas las conexiones estén correctas y no haya ningún objeto haciendo corto circuito, para trazar las pistas.

Después enviamos el archivo (.pcb) a la máquina de imprimir las pista y el programado se encarga de verificar las dos capas de pistas electrónicas.

Finalmente, se sueldan los componentes electrónicos con estaño y un cautín como mucho cuidado de no dañar ninguno.