Es fundamental comprender los componentes básicos de una placa de circuito impreso, tanto si te inicias en la electrónica como si buscas mejorar tus habilidades. Cada componente de una placa de circuito impreso desempeña una función única pero complementaria para dar vida a tus proyectos, desde resistencias y condensadores hasta circuitos integrados y sensores.
Sin embargo, con docenas de componentes que se usan regularmente incluso en placas sencillas, navegar por la maraña de piezas puede resultar abrumador. Esta guía pretende desglosar los componentes esenciales de una placa de circuito impreso. Explicaremos la función de cada componente de PCB, su funcionamiento, los tipos más comunes que se pueden encontrar y ejemplos de su uso.
¿Cuáles son los componentes de una placa de circuito impreso?
Una placa de circuito impreso (PCB) contiene varios componentes electrónicos clave que funcionan en conjunto para alimentar nuestros dispositivos electrónicos. A continuación, se presentan algunos de los componentes más importantes y comunes que se encuentran en las placas de circuito impreso (lista de componentes de placas de circuito impreso).
Circuitos integrados (CI)
Los circuitos integrados (CI), también llamados chips o microchips, son uno de los componentes fundamentales de la electrónica moderna. Permiten construir circuitos completos en un espacio diminuto gracias a transistores miniaturizados y otros componentes. Los CI pueden contener miles de componentes electrónicos diminutos, como transistores, resistencias y condensadores, grabados en un pequeño chip de silicio.
Este nivel de miniaturización ha hecho posible la creación de las potentes computadoras, teléfonos y otros dispositivos actuales. Los circuitos integrados (CI) se presentan en diferentes encapsulados, desde simples dispositivos de orificio pasante hasta complejos chips de montaje superficial. Sin importar su tamaño o forma, los CI actúan como el "cerebro" de una placa de circuito, realizando operaciones y funciones complejas.
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Resistencias
Las resistencias son uno de los componentes más básicos y comunes de las placas de circuito. Su función esencial es resistir o limitar el flujo de corriente eléctrica en un circuito. Son cruciales para controlar la corriente, dividir voltajes y proporcionar impedancias de terminación en circuitos electrónicos. Están disponibles en una variedad de valores de resistencia y niveles de tolerancia.
En las placas de circuito impreso, las resistencias suelen ser pequeños componentes cilíndricos o rectangulares con bandas de color que indican su resistencia. Su función, simple pero crucial, las convierte en uno de los componentes más comunes en la mayoría de las PCB.
condensadores
Los condensadores son el segundo componente más utilizado en las placas de circuito impreso, después de las resistencias. Su función es almacenar carga eléctrica y suavizar temporalmente la tensión en un circuito. Los condensadores utilizan dos placas conductoras separadas por un material aislante llamado dieléctrico. Los diferentes tipos de materiales dieléctricos proporcionan diversos valores de capacitancia.
Los condensadores vienen en diversas formas y tamaños, pero se identifican principalmente por su capacidad nominal. Los tipos comunes que se incluyen en las placas de circuitos incluyen condensadores de disco cerámico, condensadores de tantalio y condensadores electrolíticos. Los condensadores desempeñan un papel importante en la regulación de los niveles de voltaje, el desacoplamiento del ruido y el filtrado de señales, funciones clave para el correcto funcionamiento de los circuitos.
inductores
Los inductores son otro componente importante de las placas de circuitos. Al igual que los condensadores, almacenan energía, pero en lugar de carga eléctrica, la almacenan en forma de campo magnético. Los inductores son bobinas de alambre enrolladas alrededor de un núcleo, a menudo de material ferromagnético o de ferrita. Al pasar la corriente por la bobina, se crea un campo magnético proporcional a la corriente y al número de espiras de la bobina.
Los inductores tienen la propiedad de resistir los cambios en el flujo de corriente, lo que los hace esenciales para funciones como el filtrado de ruido y la suavización de fluctuaciones en circuitos de corriente alterna. Los inductores comunes que se encuentran en las PCB incluyen componentes inductivos bobinados, multicapa y blindados, disponibles en varios valores de inductancia.
Conectores
Los conectores son componentes de interfaz esenciales que permiten que las placas se conecten con circuitos externos y otros dispositivos. Los tipos de conectores comunes en electrónica incluyen conectores de pines, terminales de cable a placa, cables planos, conectores de placa a placa y conectores externos como USB, HDMI y conectores modulares.
● Los conectores de pines son conectores en línea básicos que vinculan las placas a elementos como placas de pruebas durante la creación de prototipos.
● Los bloques de terminales terminan los cables de dispositivos externos
● Los cables de cinta y los conectores de placa a placa interconectan varias placas de circuitos internamente o dentro de dispositivos más grandes.
● Los conectores externos proporcionan interfaces estandarizadas de la industria para funciones de E/S comunes.
Los conectores deben ser lo suficientemente robustos como para permitir la conexión y desconexión durante su ciclo de vida útil. Su configuración de pines cumple con los estándares de interfaz para facilitar su integración en los sistemas.
Transformers
Los transformadores son componentes de una placa de circuito que se utilizan para transferir energía eléctrica de un circuito a otro mediante inducción electromagnética. Están compuestos por dos o más bobinas de alambre enrolladas alrededor de un núcleo común. La variación del número de espiras de la bobina modifica la tensión transferida según la ecuación del transformador.
Los usos comunes de los transformadores incluyen fuentes de alimentación donde los transformadores reductores reducen los voltajes peligrosos para un consumo seguro o los transformadores elevadores aumentan el voltaje para aplicaciones de transmisión.
Los dispositivos de comunicación también emplean transformadores para adaptar las impedancias a las líneas de transmisión.
Los aisladores de señal utilizan transformadores para aislar eléctricamente circuitos sensibles de entornos con alta propensión al ruido. En las placas de circuito impreso (PCB), los transformadores se presentan como componentes discretos de montaje pasante o superficial, diseñados para aplicaciones de conversión de voltaje CA.
Osciladores de cristal
Los osciladores de cristal son elementos de temporización presentes en las placas de circuitos. Contienen una pieza de material piezoeléctrico, generalmente cristal de cuarzo, que oscila físicamente a una frecuencia exacta al aplicar una corriente eléctrica. Esta oscilación produce una señal electrónica periódica que sirve como fuente de reloj de referencia.
Los relojes integrados son cruciales, ya que los circuitos modernos dependen de una sincronización precisa para funcionar correctamente. El cristal oscila de forma fiable para mantener la sincronización de los microcontroladores y garantizar que los procesos se realicen en los intervalos adecuados. Su estabilidad y pequeño tamaño hacen que los cristales sean ideales para aplicaciones que requieren precisión, como ordenadores y teléfonos. Los cristales suelen oscilar entre 1 MHz y 100 MHz, dentro de los rangos de frecuencia que necesitan los diferentes chips.
Transistores
Los transistores son componentes electrónicos fundamentales que actúan como interruptores o amplificadores. El tipo más utilizado es el transistor de unión bipolar (BJT), que tiene tres terminales: base, colector y emisor.
Al aplicar una pequeña corriente al terminal de la base, se permite el flujo de una corriente mucho mayor entre los terminales del colector y el emisor. Esta acción de conmutación amplifica las señales eléctricas y regula la corriente, lo que permite funciones críticas.
Los transistores BJT se encuentran en unidades que van desde radios sencillas hasta procesadores avanzados. Los transistores constituyen la base de la electrónica digital y las computadoras, ya que pueden configurarse para realizar operaciones lógicas. Su conmutación fiable con bajo consumo de energía es la razón por la que los transistores se convirtieron en el componente fundamental de todos los dispositivos electrónicos modernos.
Diodos
Los diodos son válvulas electrónicas unidireccionales que permiten el flujo de corriente en una sola dirección. El tipo más común es el diodo emisor de luz (LED), que emite luz cuando la corriente fluye a través de él en polarización directa, del ánodo al cátodo. En las placas de circuitos, los diodos protegen los componentes bloqueando el flujo de corriente en la dirección incorrecta, lo que previene daños. Los LED también se utilizan ampliamente como luces indicadoras.
Otros tipos de diodos permiten funciones como la rectificación de corriente. Por ejemplo, los rectificadores de diodos convierten la corriente alterna de las fuentes de alimentación en corriente continua utilizada en los circuitos. Su conducción direccional permite a los diodos controlar el flujo de señales y potencia, y desempeñar un papel esencial en la señalización y la regulación de potencia, lo que los convierte en componentes omnipresentes en todos los dispositivos electrónicos modernos.
Rectificadores controlados por silicio (SCR)
Los SCR son dispositivos semiconductores similares a los diodos y transistores. También conocidos como tiristores, constan de cuatro capas alternas de material semiconductor que permiten el flujo de corriente en una sola dirección cuando se aplica una señal de activación al terminal de puerta. Esto activa el SCR en modo de conducción.
En las placas de circuitos, los SCR se utilizan comúnmente como interruptores controlados eléctricamente en aplicaciones como reguladores de intensidad de luz, donde regulan el flujo de corriente. Su capacidad de conducción una vez activados los hace ideales para conmutar corrientes altas con señales de control de baja potencia.
fusibles
Los fusibles son dispositivos de seguridad en las placas de circuitos que protegen a otros componentes y al cableado de daños por sobrecorriente. Contienen un cable fino o una tira de metal que se funde cuando pasa demasiada corriente. Esto interrumpe el circuito para evitar que los componentes se quemen.
Los fusibles vienen en diversos amperajes y formas físicas, como cilindros de vidrio o de montaje superficial electrónico. Su inclusión es vital, ya que limita los daños por cortocircuitos o sobretensiones al fusible, evitando fallos en cascada en toda la placa.
Potenciómetro
Los potenciómetros son resistencias variables cuya resistencia puede modificarse mediante un dispositivo mecánico externo, como un dial o un deslizador. En las placas de circuitos, se suelen implementar potenciómetros de una sola vuelta, que se ajustan mediante una perilla, o potenciómetros lineales con barras deslizantes. Su versatilidad permite ajustar parámetros del circuito en tiempo real, como los controles de volumen.
Durante la producción, los potenciómetros multivuelta permiten calibrar circuitos. Su uso es generalizado, ya que cualquier circuito que requiera un valor de entrada continuamente ajustable puede aprovechar su resistencia variable.
relés
Los relés son interruptores eléctricos complementados con bobinas de cable que crean campos magnéticos. En las placas de circuitos, los relés son componentes que permiten que señales de entrada de baja potencia controlen circuitos que manejan corrientes o voltajes más altos de forma segura. Al activarse, el campo magnético cierra un conjunto de contactos para completar un circuito independiente.
De esta manera, los relés integran componentes mecánicos en soluciones electrónicas. Sus usos comunes incluyen el control de cargas pesadas que superan las capacidades nominales de los componentes y el aislamiento de secciones de alta y baja tensión. Dado que la bobina y los contactos del interruptor están aislados eléctricamente, los relés proporcionan una conmutación más robusta que los componentes de estado sólido.
Cómo clasificar los componentes de la placa de circuito
Dada la gran cantidad de piezas presentes en cualquier PCB, es importante comprender cómo se clasifican para identificar los componentes y comprender su propósito. En general, los componentes de una placa de circuito impreso se dividen en mecánicos y eléctricos. Cada clasificación funciona de forma diferente y es específica para realizar funciones críticas en el diseño y la fabricación de PCB. Analicemos cada una con más detalle.
Componentes mecánicos
Los componentes mecánicos desempeñan un papel fundamental en las placas de circuitos, proporcionando la estructura física necesaria para interconectar los componentes electrónicos de forma fiable. Estos elementos mecánicos son tan importantes como los propios componentes eléctricos. Sin un diseño mecánico robusto, no sería posible ensamblar todas las piezas necesarias en un paquete compacto y duradero. Algunos ejemplos de componentes mecánicos en placas de circuitos incluyen:
● Conectores
● Enfrentamientos
● Tornillos y tuercas
● Blindaje
● Rastros
Las placas de circuitos requieren diversas piezas mecánicas para mantener los componentes eléctricos en posiciones precisas, conectar la placa a otros dispositivos, proteger los componentes sensibles de daños y proporcionar aislamiento. Estos mecanismos proporcionan la estructura física rígida que las placas de circuitos necesitan para mantener alineaciones y conexiones precisas.
Unen todo de forma segura, separando los elementos según sea necesario para evitar problemas eléctricos. El diseño mecánico garantiza que el sistema resista el transporte y la manipulación, y funcione correctamente en entornos de uso final. Esto posibilita la función computacional de la placa. Por lo tanto, la integración mecánica completa es clave para la producción de placas de circuito impreso de alta calidad.
Componentes eléctricos
Los componentes eléctricos de las placas de circuitos son las piezas que gestionan el flujo de electricidad a través de ellas. Permiten el paso de la corriente entre las diferentes áreas del circuito. Los componentes de las placas de circuitos eléctricos se diferencian de los componentes mecánicos en que las piezas mecánicas se utilizan para la estructura física y las conexiones, en lugar de para las funciones eléctricas.
Los componentes mecánicos proporcionan soporte y puntos de conexión para conectar componentes eléctricos, pero no regulan ni controlan el flujo eléctrico a través del circuito. Los componentes eléctricos son los que hacen que el circuito funcione al controlar o dirigir el flujo de corriente.
Existen dos tipos principales: componentes pasivos y activos. Analicemos ambos con más detalle.
Componentes eléctricos pasivos en placas de circuito
Los componentes eléctricos pasivos son parte esencial de cualquier circuito electrónico. Se definen como componentes que no requieren una fuente de alimentación para funcionar, a diferencia de los componentes activos, que sí la requieren. Los componentes pasivos alteran el flujo de corriente eléctrica a través de un circuito sin consumir energía.
Los componentes pasivos funcionan simplemente imponiendo resistencia, capacitancia o inductancia a un circuito eléctrico. La resistencia reduce o limita el flujo de corriente, mientras que la capacitancia almacena la carga eléctrica entre conductores separados por un aislante. La inductancia es la capacidad de un conductor para oponerse a un cambio en el flujo de corriente eléctrica. Estas propiedades intrínsecas permiten a los componentes pasivos controlar los niveles de voltaje, corriente y potencia dentro de un circuito.
Debido a su sencillo funcionamiento sin fuente de alimentación externa, los componentes pasivos se clasifican de forma diferente a los componentes activos. Algunos tipos comunes de componentes pasivos incluyen:
● Resistencias
● Condensadores
● Inductores
● Transformadores
● Diodos
● Conectores
Desempeñan funciones simples pero cruciales en la conformación de señales eléctricas y la dirección de la energía en circuitos analógicos y digitales.
Componentes de PCB activos
Los componentes activos son una parte crucial de cualquier placa de circuito impreso (PCB) electrónica, ya que pueden generar, controlar, modificar y amplificar señales eléctricas. A diferencia de los componentes pasivos, que solo pueden atenuar, almacenar o liberar energía, los componentes activos de una placa de circuito requieren alimentación externa para funcionar y son capaces de controlar o amplificar señales.
Los componentes activos funcionan como el "cerebro" de una PCB, ya que pueden procesar entradas y utilizar mecanismos internos para generar salidas. Contienen semiconductores como transistores y circuitos integrados que pueden controlar la corriente eléctrica y ser controlados por entradas de voltaje variables. El flujo activo de cargas eléctricas dentro de su material semiconductor permite funciones como conmutación, oscilación, amplificación de señales y procesamiento de datos.
Algunos ejemplos de componentes activos comunes que se encuentran en las placas PCB incluyen:
● Transistores
● Circuitos integrados/chips
● Microprocesadores
● Optoacopladores
● Diodos
● Amplificadores operacionales
● Tiristores
Los componentes activos desempeñan un papel fundamental en la electrónica al controlar los niveles de señal, la sincronización, el encendido y apagado, el procesamiento de datos y la realización de otras funciones lógicas importantes esenciales para el funcionamiento de la PCB.
Cómo identificar los componentes en una placa de circuito
Como ya hemos visto, las placas de circuito impreso contienen diversos componentes eléctricos que realizan diferentes funciones dentro de los dispositivos y sistemas electrónicos. Sin embargo, identificar cada componente puede resultar complicado para quienes no están familiarizados con el diseño de placas de circuito.
Aquí te dejamos algunos consejos útiles para determinar qué es cada parte y qué hace.
Determinar el propósito de la junta
El primer paso es examinar la placa completa para determinar su función general. Busque números de pieza, nombres de modelo o texto descriptivo impreso en la placa que pueda proporcionar contexto. ¿Es una placa base, un módulo adicional o un controlador dedicado?
Las placas diseñadas para computadoras, máquinas industriales y equipos médicos suelen tener diseños y componentes estandarizados para sus funciones. Conocer el propósito de una placa ayudará a definir qué esperar de ella.
Inspeccione los componentes pasivos en detalle
Los componentes pasivos como resistencias, condensadores e inductores son un buen punto de partida para la identificación debido a sus diseños uniformes. Las resistencias pueden tener bandas de colores que indican su valor. Fíjese bien, ya que algunas tienen impresión numérica.
Los condensadores se marcan con la letra C seguida de su capacidad nominal en faradios o con un sistema codificado de números y letras. Los inductores se asemejan a pequeñas bobinas etiquetadas con una L. Dedique tiempo a examinar las características físicas, las etiquetas y la ubicación relativa de las piezas pasivas para obtener pistas.
Evaluar cuidadosamente los circuitos integrados
Los circuitos integrados (CI) son dispositivos activos complejos que condensan múltiples transistores y otros componentes en un único chip de silicio. Suelen tener números de pieza o marcas del fabricante impresos directamente en la superficie, lo cual permite su investigación.
Dependiendo de su antigüedad, un circuito integrado (CI) puede tener simplemente una etiqueta funcional como 7400 en lugar de un número detallado. Las diferentes formas y configuraciones de pines de los CI también ofrecen pistas. Examine los CI con mayor atención, ya que una identificación correcta revela funciones cruciales.
Identificar otros componentes de la placa de circuito discreto
Los transformadores, relés, conectores y diodos suelen etiquetarse con iniciales estandarizadas como T, K, J o D. Los transformadores se asemejan a pequeñas bobinas de múltiples devanados. En cambio, los relés se parecen a un interruptor eléctrico.
Los diodos pueden tener patrones de rayas en encapsulados cilíndricos que indican la polaridad. Las baterías suelen llevar la marca BT. Las piezas discretas no contienen tantos detalles internos como los circuitos integrados, pero comprender los símbolos comunes facilita su reconocimiento.
Consultar designadores de referencia en línea
Algunas placas de circuito incluyen designadores de referencia alfanuméricos directamente en las pistas cerca de cada componente. Aunque los formatos varían, estas abreviaturas, junto con su ubicación, indican la identidad y la función de cada componente dentro del circuito. Aproveche las referencias claramente marcadas para descifrar las funciones de componentes poco claros.
Las abreviaturas que se enumeran en la siguiente tabla son algunos de los designadores más utilizados y sus abreviaturas estándar para diferentes componentes electrónicos de placas de circuitos.
|
Designante
|
Componentes
|
|
ATT
|
atenuador
|
|
BR
|
Puente rectificador
|
|
BT
|
Batería
|
|
C
|
Condensador
|
|
CB
|
Cortacircuitos
|
|
CN
|
Red de condensadores
|
|
DC
|
Acoplador direccional
|
|
D
|
Diodo
|
|
F
|
fusible
|
|
G
|
Oscilador
|
|
IC
|
Circuito integrado
|
|
J
|
Jumper o Jack
|
|
K
|
Relé o contactor
|
|
L
|
Inductor
|
|
LED
|
Diodo emisor de luz
|
|
LS
|
Altoparlante
|
|
MOV
|
Varistor de óxido de metal
|
|
P
|
Enchufe
|
|
POT
|
Potenciómetro
|
|
PS
|
Fuente de Energía
|
|
Q
|
Transistor
|
|
R
|
Resistencia
|
|
S o SO
|
Switch
|
|
TB
|
Bloque de terminales
|
|
TC
|
par termoeléctrico
|
|
TP
|
Punto de prueba
|
|
TR
|
transductor
|
|
T
|
transformador
|
|
U
|
Circuito integrado
|
|
VR
|
Resistencia variable
|
|
X
|
transductor
|
|
XTAL
|
Cristal
|
|
Z
|
Diodo Zener
|
|
ZD
|
Diodo Zener
|
Investigue a fondo los componentes desconocidos
Si un componente de una placa de circuito permanece sin identificar después de examinar exhaustivamente las propiedades físicas, las etiquetas y los designadores de referencia, recurra a otros recursos como manuales, diagramas o bases de datos de componentes en línea con números de pieza que se puedan buscar antes de hacer suposiciones.
Una inspección metódica, contrastada con la documentación, maximiza el reconocimiento incluso de elementos de PCB anticuados. En casos complejos, también pueden requerirse esquemas de calidad profesional.
¿Cómo se conectan los componentes de la placa de circuito en una PCB?
Los componentes se conectan en una placa de circuito impreso mediante una red de vías llamadas pistas. Estas pistas son finas tiras de cobre laminadas entre capas de un sustrato no conductor, como la fibra de vidrio.
Los componentes como circuitos integrados, resistencias y condensadores tienen almohadillas metálicas en miniatura en sus cuerpos donde se pueden soldar cables o se pueden insertar componentes directamente en orificios en la PCB llamados vías.
Las pistas transportan señales y corriente a través de la PCB, conectando los pines o pads de un componente con otro para transferir datos y energía a través del circuito. Los componentes pueden montarse directamente sobre la superficie de las pistas de la PCB o insertarse verticalmente en vías pasantes que conectan eléctricamente las capas superior e inferior de la placa. Se colocan calcomanías, conocidas como máscaras de soldadura, sobre la placa para proteger las pistas y proporcionar aislamiento entre las conexiones.
Los orificios que atraviesan la placa, llamados orificios pasantes, permiten que las pistas de las capas internas de la PCB se conecten con las capas exteriores superior e inferior, lo que aumenta considerablemente el número de posibles rutas e interconexiones del circuito. Juntos, las pistas y los orificios pasantes forman una densa matriz de cableado que propaga señales y controla el flujo de corriente entre los chips de silicio y otros componentes de un dispositivo electrónico.
Conclusión
En esencia, las placas de circuitos son engañosamente simples: son simplemente conexiones entre componentes electrónicos. Sin embargo, como hemos visto, una placa de circuitos puede contener innumerables componentes, cada uno con una función única y vital.
Dominar los fundamentos de los componentes de una placa de circuito impreso, como resistencias, condensadores, transistores y circuitos integrados, es un primer paso esencial para cualquier persona interesada en la electrónica o el diseño de circuitos. Con el aprendizaje continuo y la práctica, comprenderá cómo interactúan los componentes de una placa de circuito impreso y las posibilidades que ofrecen al combinarse en diferentes configuraciones en una PCB.
