Puntos Clave
- -El 21% de los errores críticos son fuentes de alimentación faltantes - siempre verifica que cada IC esté alimentado
- -Las huellas incorrectas causan la mayoría de los rediseños de PCB - verifica cada símbolo contra la hoja de datos
- -Ejecuta ERC antes del layout - detecta el 80% de los errores de conexión automáticamente
- -Cada pin de alimentación del MCU necesita su propio capacitor de desacople de 100nF a menos de 3mm
- -Añade protección ESD en cada conector externo - cuesta centavos pero salva placas
Introducción
Cada ingeniero experimentado tiene una historia sobre un error en el esquemático que le costó un rediseño de PCB - o peor, llegó a producción. Según datos de la industria, existen más de 100 errores diferentes que un diseñador puede cometer solo en la fase de esquemático, y el 21% de los errores de diseño críticos están relacionados con fuentes de alimentación faltantes.
¿Las buenas noticias? La mayoría de los errores en esquemáticos siguen patrones predecibles. Aprende a reconocer estos 25 errores comunes, y los detectarás antes de que se conviertan en problemas costosos. Esta guía cubre los errores que causan la mayoría de las fallas en PCB, organizados por categoría, con ejemplos específicos y soluciones para cada uno.
Cubriremos errores de fuente de alimentación, errores de conexión, problemas de componentes, problemas específicos de microcontroladores y fallas en circuitos de protección. Para cada error, aprenderás cómo se ve, por qué ocurre y cómo prevenirlo.
Parte 1: Errores de Fuente de Alimentación (1-6)
Los errores de fuente de alimentación son la categoría más común de errores críticos en esquemáticos. Un circuito sin alimentación adecuada no funcionará - punto. Estos errores a menudo pasan desapercibidos porque son fáciles de pasar por alto en esquemáticos complejos.
Error 1: Fuente de Alimentación Faltante
El Problema
Un IC o módulo no tiene conexión de alimentación. Esto suena obvio, pero es el error crítico más común (21% de todos los errores críticos).
Por qué ocurre:
- Pines de alimentación ocultos en páginas de símbolo separadas
- Asumir que la alimentación es implícita en el símbolo
- Símbolos multi-parte donde la alimentación está en una unidad diferente
- Errores de copiar-pegar donde los nets de alimentación no se actualizan
Cómo encontrarlo:
- Ejecuta ERC - busca advertencias de "pin de alimentación no conectado"
- Verifica cada IC contra su hoja de datos - cuenta los pines de alimentación
- Verifica las conexiones VCC y GND para cada componente
Prevención:
Crea una hoja de cálculo de auditoría de alimentación listando cada IC y sus rieles de alimentación requeridos. Marca cada conexión a medida que la verificas.
Error 2: Valores o Ubicación Incorrectos de Capacitores de Desacople
El Problema
Los capacitores de desacople faltan, tienen valores incorrectos o están colocados demasiado lejos de los ICs. Esto causa caídas de voltaje, ruido y comportamiento errático.
Errores comunes:
- Usar 10uF en lugar de 100nF (respuesta de frecuencia incorrecta)
- Un capacitor compartido entre múltiples ICs
- Capacitor en el esquemático pero colocado a 10mm de distancia en el PCB
- Falta capacitor bulk para demandas de corriente transitoria
La solución:
- 100nF cerámico: Uno por pin de alimentación, a menos de 3mm
- 10uF cerámico: Uno por IC, cercano
- 100uF bulk: Uno por sección de placa
Para STM32/ESP32: La regla es n x 100nF + 1 x 4.7uF donde n = número de pines VDD.
Error 3: Polaridad de Capacitor Invertida
El Problema
Capacitores electrolíticos o de tantalio conectados al revés. Esto puede causar falla del capacitor, fugas, sobrecalentamiento o incluso explosión.
Por qué ocurre:
- Polaridad del símbolo esquemático no clara
- Diferentes convenciones de huella (marcado + vs -)
- Confusión entre filtrado de entrada y salida
Prevención:
- Usa capacitores cerámicos cuando sea posible (no polarizados)
- Para tantalios: la clasificación de voltaje debe ser 20% mayor que el voltaje esperado
- Marca la polaridad claramente en el esquemático con símbolo +
- Verifica dos veces durante el layout - orientación de la franja de la huella
Error 4: Margen de Voltaje Insuficiente
El Problema
El voltaje de entrada del regulador lineal está demasiado cerca del voltaje de salida, causando dropout y salida no regulada.
Ejemplo:
Usar un 7805 (regulador de 5V con 2V de dropout) con entrada de 6V. La salida será alrededor de 4V - no 5V - porque el regulador necesita al menos 7V de entrada.
La regla:
- Reguladores estándar (78xx): Entrada >= Salida + 2V
- Reguladores LDO: Entrada >= Salida + Dropout (verificar hoja de datos)
- Tener en cuenta el rizado y variación del voltaje de entrada
Error 5: Capacitores de Entrada/Salida Faltantes en Reguladores
El Problema
Los reguladores de voltaje requieren capacitores de entrada y salida específicos para estabilidad. Valores faltantes o incorrectos causan oscilación o mala regulación.
El 99% de los problemas de reguladores están relacionados con capacitores - tipo incorrecto, valor incorrecto o ubicación incorrecta.
Errores comunes:
- Usar solo cerámicos donde la hoja de datos especifica electrolítico (el ESR importa)
- Capacitor de entrada demasiado pequeño para la impedancia de entrada
- Valor del capacitor de salida fuera del rango estable
Prevención:
Siempre sigue los valores recomendados en la hoja de datos exactamente. Para LDOs especialmente, el ESR del capacitor de salida afecta la estabilidad - la hoja de datos especifica rangos aceptables.
Error 6: Pinout Incorrecto del Regulador
El Problema
Diferentes reguladores en el mismo paquete tienen diferentes pinouts. Usar el símbolo de biblioteca incorrecto resulta en entrada/salida intercambiadas.
Ejemplo clásico:
El regulador positivo 78xx y el regulador negativo 79xx se ven idénticos pero tienen pinouts completamente diferentes. El 7915 se quemará instantáneamente si usas una huella 7815.
Prevención:
- Siempre verifica el pinout contra la hoja de datos real
- Nunca confíes en símbolos de biblioteca genéricos
- Verifica que el número de parte en tu BOM coincida con el símbolo del esquemático
Parte 2: Errores de Conexión (7-12)
Los errores de conexión crean circuitos que se ven correctos pero no funcionan. Estos son especialmente frustrantes porque a menudo pasan la inspección visual.
Error 7: Líneas de Datos Intercambiadas (TX/RX, MISO/MOSI, SDA/SCL)
El Problema
Las señales de comunicación están cruzadas. TX y RX de UART necesitan intercambiarse entre dispositivos, pero MISO/MOSI de SPI NO deben intercambiarse (están nombrados desde la perspectiva del master).
La confusión:
- UART: TX en dispositivo A se conecta a RX en dispositivo B (debe cruzarse)
- SPI: MOSI a MOSI, MISO a MISO (NO cruzar)
- I2C: SDA a SDA, SCL a SCL (NO cruzar)
- RS-485: A a A, B a B (pero algunas hojas de datos intercambian el significado de A/B)
Prevención:
Añade resistencias de 0 ohms en las líneas de datos en los primeros prototipos. Si las señales están intercambiadas, puedes cruzarlas en las posiciones de las resistencias sin un rediseño de placa.
Error 8: Nets No Conectados
El Problema
Cables que parecen conectados en realidad no están unidos, o las etiquetas de net no coinciden.
Causas comunes:
- Extremos de cable no en la cuadrícula - parecen conectados pero no lo están
- Errores tipográficos en etiquetas de net: "VCC" vs "Vcc" vs "VCC_3V3"
- Uniones de 4 vías sin puntos de unión
- Copiar-pegar donde los nombres de net no se actualizaron
Detección:
- ERC marca pines no conectados
- La revisión de netlist muestra nets huérfanos
- Haz clic en cada etiqueta de net y verifica que todas las conexiones esperadas se resalten
Error 9: Múltiples Salidas en el Mismo Net
El Problema
Dos pines de salida conectados juntos - uno intenta conducir alto mientras el otro conduce bajo, causando contención y posible daño.
El 18% de los errores críticos involucran múltiples salidas en un net.
Ejemplos:
- Dos pines GPIO de MCU ambos configurados como salidas en el mismo net
- Salida de regulador conectada a otra fuente de alimentación
- Dos compuertas lógicas conduciendo la misma señal
Excepción: Las salidas open-drain/open-collector pueden compartir un net (con pull-up).
Error 10: Conexiones de Tierra Faltantes
El Problema
Componentes con pines de tierra no conectados, o diferentes símbolos de tierra que en realidad no están conectados entre sí.
Causas comunes:
- Usar diferentes símbolos de tierra (GND, AGND, DGND) sin conectarlos
- Asumir que la tierra es implícita a través del conector de alimentación
- Tierra faltante en símbolos multi-parte
Prevención:
Verifica que tus símbolos de tierra estén todos en el mismo net. En EasyEDA/KiCad, haz clic en un símbolo GND - todas las tierras deberían resaltarse si están conectadas.
Error 11: Nombres de Net Incorrectos
El Problema
Etiquetas de net con errores tipográficos o nomenclatura inconsistente crean señales no conectadas.
Ejemplos:
- "ENABLE" vs "EN" vs "ENABLE_N"
- "SPI_CLK" vs "SPI_SCLK" vs "SCK"
- Guiones bajos vs guiones: "I2C_SDA" vs "I2C-SDA"
Mejor práctica:
Establece una convención de nomenclatura de nets al inicio del proyecto. Usa prefijos consistentes (SPI_, I2C_, UART_) y sufijos (_N para señales activas en bajo).
Error 12: Entradas Flotantes
El Problema
Pines de entrada dejados sin conectar flotan a estados indefinidos, causando comportamiento errático, consumo excesivo de corriente o daño.
Pines que no deben flotar:
- Entradas de lógica CMOS (consumen corriente de paso cuando flotan)
- Pines de habilitar/deshabilitar
- Pines de configuración de MCU
- Entradas de comparador
La solución:
Cada entrada necesita un estado definido. Usa resistencias pull-up o pull-down (típicamente 10k). Para pines de MCU no utilizados, configúralos como salidas o habilita pull-ups internos.
Parte 3: Errores de Componentes (13-17)
Los errores de componentes están entre los errores más costosos porque a menudo requieren rediseños de placa para corregirlos.
Error 13: Huella Incorrecta para el Símbolo
El Problema
El símbolo esquemático es correcto, pero la huella asociada no coincide con el componente físico. Esta es la causa más común de rediseños de placa.
Incluso 0.5mm de error en el espaciado de pads hace que el componente sea imposible de soldar.
Causas comunes:
- Usar huella genérica (0805 vs 0603)
- Orientación del pin 1 diferente entre símbolo y huella
- Confusión métrico vs imperial (mm vs mils)
- Dimensiones de pad de la sección incorrecta de la hoja de datos
Prevención:
"Verifica dos veces tu circuito, tres veces las partes nuevas de biblioteca." Siempre verifica las huellas contra componentes físicos u hojas de datos del fabricante.
Error 14: Valores de Componente Incorrectos
El Problema
Los valores de resistencia, capacitor u otro componente son incorrectos para la aplicación.
Errores comunes:
- Confundir uF, nF, pF (104 = 100nF, no 104uF)
- Copiar-pegar con valor incorrecto
- Errores de cálculo en divisores de voltaje
- Resistencia limitadora de corriente LED incorrecta (demasiado brillante o demasiado tenue)
Ejemplo:
Para un MCU de 3.3V con LED de 2V de voltaje directo y 10mA de corriente deseada:R = (3.3V - 2V) / 10mA = 130 ohm. Usar 1k daría solo 1.3mA (LED tenue).
Error 15: Componentes Subdimensionados
El Problema
Componentes clasificados para menos voltaje, corriente o potencia de lo que el circuito requiere. Puede causar sobrecalentamiento, falla o incendio.
Reglas generales:
- Voltaje de capacitor: Clasifica para 25-50% más alto que el voltaje de operación
- Potencia de resistencia: Calcula P = I al cuadrado x R, usa margen de seguridad 2x
- Corriente de MOSFET: Verifica corriente de drenaje continua, no pico
- Corriente de inductor: La corriente de saturación debe exceder la corriente pico
Ejemplo de falla:
Una resistencia 0402 disipando 0.1W cuando está clasificada para 0.0625W se sobrecalentará y fallará.
Error 16: Partes Obsoletas o No Disponibles
El Problema
Diseñar con componentes que están al final de vida útil, fuera de stock o tienen tiempos de entrega imposiblemente largos.
Verifica antes de diseñar:
- Estado del ciclo de vida del componente (activo, NRND, obsoleto)
- Stock actual en distribuidores principales
- Tiempo de entrega para cantidades mayores
- Alternativas de segunda fuente
Error 17: Asignaciones de Pin Incorrectas
El Problema
Los números o nombres de pin del símbolo de biblioteca no coinciden con el componente real.
Común con:
- ICs multi-compuerta (diferentes números de pin por compuerta)
- FETs (diferentes disposiciones G/D/S)
- Conectores (la ubicación del pin 1 varía según el fabricante)
- Partes de biblioteca creadas por el usuario
Prevención:
Imprime el esquemático y la hoja de datos lado a lado. Verifica manualmente cada asignación de pin para componentes críticos.
Parte 4: Errores de Microcontrolador (18-21)
Los circuitos de microcontrolador tienen requisitos específicos que son fáciles de hacer mal. Estos errores a menudo causan problemas intermitentes o difíciles de depurar.
Error 18: Circuito de Reset Faltante o Incorrecto
El Problema
Pin de reset flotante, valor de pull-up incorrecto o filtrado de ruido faltante causa resets aleatorios o falla al iniciar.
Errores comunes:
- Pull-up de 100k demasiado débil (el ruido puede disparar reset)
- Capacitor de filtro faltante en el pin de reset
- Línea de reset enrutada cerca de señales ruidosas
- Pull-up demasiado fuerte para que el programador lo anule
Circuito recomendado:
- Resistencia pull-up de 10k a VCC
- Capacitor de 100nF de RESET a GND
- Opcional: IC de reset externo para reset limpio al encender
Error 19: Desacople Faltante por Pin de Alimentación
El Problema
Usar un capacitor de desacople para un MCU con múltiples pines VDD. Cada pin de alimentación necesita su propio desacople local.
La regla:
Un capacitor cerámico de 100nF por pin VDD, colocado a menos de 3mm del pin. Más un capacitor bulk de 10uF por chip.
Por qué importa:
Diferentes secciones del MCU (núcleo, periféricos, ADC) consumen corriente de diferentes pines. El desacople compartido no puede proporcionar almacenamiento de energía local para cada sección.
Error 20: Errores de Circuito de Cristal
El Problema
Valores incorrectos de capacitor de carga, capacitores faltantes o longitud de traza excesiva previene el inicio del oscilador.
Errores comunes:
- Valores de capacitor de carga no coinciden con el cristal
- Usar valores de resonador cerámico para cristal
- Trazas largas añadiendo capacitancia parásita
- Plano de tierra faltante bajo el cristal
Cálculo de capacitor de carga:
CL_total = (C1 x C2) / (C1 + C2) + C_stray
Donde CL_total debe coincidir con la capacitancia de carga especificada del cristal, y C_stray es típicamente 2-5pF de las trazas del PCB.
Error 21: Errores de Pin de Boot/Strapping
El Problema
Pines de selección de modo de boot dejados flotantes o establecidos en estado incorrecto, causando que el MCU entre en modo incorrecto (bootloader en lugar de operación normal).
Ejemplos:
- STM32: BOOT0 debe estar en BAJO para boot normal desde flash
- ESP32: GPIO0 debe estar en ALTO al arrancar para operación normal
- AVR: RESET necesita pull-up para operación normal
Prevención:
Lee la sección "Configuración de Boot" de la hoja de datos cuidadosamente. Añade resistencias pull-up/pull-down con puntos de prueba para permitir cambios de modo de boot.
Parte 5: Errores de Protección y Seguridad (22-25)
Los circuitos de protección faltantes no evitan que tu placa funcione - hasta que algo sale mal. Entonces causan fallas costosas.
Error 22: Protección ESD Faltante
El Problema
Conectores externos sin diodos TVS u otra protección ESD. El toque del usuario o conexión de cable puede destruir ICs sensibles.
Regla:
Protege cada conexión externamente accesible: USB, Ethernet, botones, pantallas, ranuras de tarjeta, conexiones de antena.
Errores comunes:
- Diodo TVS colocado demasiado lejos del conector (debe estar en el punto de entrada)
- Voltaje de sujeción más alto que la clasificación absoluta máxima del IC
- Capacitancia TVS demasiado alta para señales de alta velocidad
- Polaridad incorrecta en TVS unidireccional
Error 23: Sin Protección de Polaridad Inversa
El Problema
Batería o conector DC conectado al revés destruye toda la placa.
Opciones de protección:
- Diodo en serie: Simple pero desperdicia 0.3-0.7V
- P-FET: Baja pérdida (20-50mV), recomendado para dispositivos con batería
- Controlador de diodo ideal: Mejor rendimiento, mayor costo
Cuándo se necesita:
Cualquier producto con baterías reemplazables por el usuario o entrada de alimentación DC donde la inversión de polaridad es físicamente posible.
Error 24: Limitación de Corriente Faltante
El Problema
Las conexiones externas pueden cortocircuitar, consumiendo corriente ilimitada y dañando trazas o componentes.
Añade limitación de corriente:
- Fusibles restablecibles (PTC) en salidas de alimentación
- Resistencias en serie en pines GPIO que conducen dispositivos externos
- ICs limitadores de corriente para puertos host USB
Error 25: Sin Protección de Sobrevoltaje
El Problema
El voltaje de entrada excede las clasificaciones de componentes debido a transitorios, fuente de alimentación incorrecta o back-EMF de motores/relés.
Métodos de protección:
- Diodo TVS en la entrada de alimentación (sujeta transitorios)
- Fusible de entrada (limita corriente durante sobrevoltaje)
- Circuito crowbar (para sobrevoltaje severo)
- Diodos flyback en cargas inductivas
Herramientas para Encontrar Errores
Electrical Rules Check (ERC)
El ERC de tu editor de esquemáticos es la primera línea de defensa. Detecta automáticamente:
- Pines no conectados
- Múltiples salidas en el mismo net
- Conexiones de alimentación faltantes
- Desajustes de etiquetas de net
Ejecuta ERC después de cada sesión de edición, no solo al final.
Design Rules Check (DRC)
DRC se ejecuta en el layout del PCB pero detecta problemas de esquemático como:
- Nets no enrutados (errores de conexión)
- Cortocircuitos
- Desajustes de huella a símbolo
Herramientas de Comparación de Esquemáticos
Herramientas como la comparación de esquemáticos de Altium Designer muestran cambios entre revisiones, ayudando a detectar modificaciones no intencionadas.
Revisión Impulsada por IA (Schemalyzer)
Las herramientas de análisis de esquemáticos automatizadas pueden detectar errores que ERC no detecta, como capacitores de desacople faltantes, valores de componentes incorrectos y brechas en circuitos de protección.
Lista de Verificación de Referencia Rápida
Usa esta lista de verificación antes de enviar tu esquemático para layout:
Fuente de Alimentación
- Cada IC tiene conexiones de alimentación y tierra
- 100nF de desacople por pin de alimentación
- Capacitores de entrada/salida del regulador según hoja de datos
- Polaridad de capacitor correcta
- Margen de voltaje suficiente para reguladores
Conexiones
- ERC pasa sin errores
- Todos los nombres de net consistentes
- Conexiones TX/RX, MISO/MOSI verificadas
- Sin entradas flotantes (pull-ups/downs añadidos)
Componentes
- Huellas verificadas contra hojas de datos
- Clasificaciones de componentes exceden condiciones de operación
- Partes disponibles y no obsoletas
Microcontrolador
- Circuito de reset con pull-up y capacitor de filtro
- Capacitores de carga de cristal calculados correctamente
- Pines de boot establecidos para modo de boot correcto
Protección
- Protección ESD en conectores externos
- Protección de polaridad inversa en entrada de alimentación
- Limitación de corriente donde se necesita
Conclusión
Los errores de esquemáticos son inevitables - pero los rediseños de placa no lo son. Al comprender estos 25 errores comunes, puedes detectarlos durante la fase de diseño cuando no cuestan nada corregirlos.
Los puntos clave:
- Ejecuta ERC constantemente - detecta la mayoría de los errores de conexión
- Verifica cada huella - las huellas incorrectas son la principal causa de rediseños
- Verifica cada pin de alimentación - la alimentación faltante es el error crítico más común
- Añade circuitos de protección - cuestan centavos pero salvan placas
- Obtén una segunda revisión - ojos frescos detectan lo que tú pasas por alto
Crea una lista de verificación para tus proyectos específicos y úsala consistentemente. Los pocos minutos invertidos en revisión ahorran días de depuración y semanas de tiempo de rediseño.
Preguntas Frecuentes
¿Qué porcentaje de fallas de PCB son causadas por errores de esquemático?
Los estudios muestran que el 40-60% de los problemas de PCB se originan en la fase de esquemático. Las categorías más comunes son errores relacionados con alimentación (21%), múltiples salidas en nets (18%) y desajustes de huellas.
¿Debo ejecutar ERC incluso si el diseño se ve correcto?
Absolutamente. La inspección visual pierde errores que ERC detecta automáticamente. Ejecuta ERC después de cada sesión de edición, no solo al final. Un ERC limpio es tu primer punto de control antes del layout.
¿Cuántos capacitores de desacople necesita un MCU?
Un capacitor cerámico de 100nF por pin VDD/AVDD, colocado a menos de 3mm del pin. Más un capacitor bulk de 10uF o 4.7uF por MCU. Para STM32, la regla esn x 100nF + 1 x 4.7uF donde n = número de pines de alimentación.
¿Puedo omitir la protección ESD para conectores internos?
Para conectores que nunca están expuestos al mundo exterior (placa a placa internos), a menudo puedes omitir la protección ESD. Pero cualquier conector que pueda ser tocado por un usuario, expuesto durante el ensamblaje o conectado a cables externos necesita protección.
¿Cuál es la mejor manera de detectar errores de huella?
Antes de ordenar: Imprime el layout del PCB a escala 1:1 en papel y coloca los componentes reales sobre la impresión. Esta verificación física detecta la mayoría de los errores de huella. También usa la vista previa 3D en tu herramienta EDA si está disponible.