¿Puede GPT-6 Astra diseñar una PCB en KiCad? Análisis de un proyecto real

Una PCB generada por GPT-6 Astra puede parecer sencilla a primera vista, pero conseguir un proyecto de KiCad nativo y limpio exige algo más que una placa enrutada. El esquemático, las bibliotecas, las huellas y los enlaces entre componentes tienen que ser coherentes entre sí.

En este proyecto, GPT-6 Astra construyó y verificó en KiCad un amplificador estéreo con el TPA3116D2, con el objetivo de obtener un proyecto nativo coherente, y no una PCB que solo lo parezca.

En esta guía aprenderás:

• Qué dice realmente OpenAI sobre GPT-6 Astra y KiCad
• Cómo se pasó de unas instrucciones de cuatro líneas a una PCB enrutada de dos capas
• Cómo se resolvieron 46 problemas de paridad del esquemático sin añadir exclusiones
• Qué significa (y qué no) obtener cero errores de ERC y DRC

Flujo de trabajo en 10 pasos: diseño de PCB con GPT-6 Astra en KiCad

El proceso se divide en diez etapas. Aquí tienes un resumen antes de entrar en detalle.

Antes de empezar

• Un agente de escritorio con acceso a archivos y control de aplicaciones, ya que una interfaz de chat por sí sola no puede manejar KiCad.
• KiCad 10.0 o posterior y, si piensas usarlo, un autorouter local.
• Una carpeta de proyecto con la hoja de datos y los diseños de referencia.

Resumen de los 10 pasos

1. Guarda la hoja de datos y los archivos de referencia en una sola carpeta de proyecto y da a GPT-6 Astra acceso a ella.
2. Proporciona todas las especificaciones en un solo mensaje: tensión de alimentación, número de canales, impedancia de carga, tipo de componentes y tamaño máximo.
3. Contrasta el diseño de referencia con la última revisión de la hoja de datos en lugar de copiarlo tal cual.
4. Pide que el esquemático se cree con objetos nativos de KiCad, dividido en una hoja principal y otra secundaria.
5. Verifica cada huella antes de diseñar la placa: pin 1, numeración de pads, polaridad, orientación y, cuando corresponda, disponibilidad comercial.
6. Configura las reglas de diseño con los valores del fabricante que vayas a usar y coloca los componentes dentro del contorno fijo de la placa.
7. Define y bloquea primero el cobre crítico de alimentación, bootstrap y conmutación.
8. Deja que el autorouter termine las redes de baja corriente, vuelve a rellenar las zonas y comprueba que el cobre bloqueado sigue intacto.
9. Empaqueta las bibliotecas necesarias con el proyecto y comprueba que cada componente del esquemático está enlazado a la huella correcta de la PCB.
10. Ejecuta juntas las comprobaciones de ERC, DRC, elementos sin conectar y paridad, y después exporta los Gerber, los archivos de taladrado, la BOM y el archivo de colocación.

Qué mostró realmente OpenAI sobre GPT-6 Astra y KiCad

OpenAI publicó un vídeo resumido en el que el modelo diseña una PCB en KiCad. La página no dice nada más, así que conviene fijarse en cómo está redactada.

El pie del vídeo delimita con precisión lo que muestra. Dice así: «Esta es una reproducción condensada de 15 segundos en la que GPT-6 Astra diseña una placa de circuito impreso (PCB) en KiCad: convierte un esquemático electrónico en una PCB fabricable colocando los componentes y enrutando las conexiones de cobre».

La capacidad de uso del ordenador no es una integración con KiCad

El uso del ordenador significa que el modelo lee la pantalla y emite acciones de ratón y teclado. Por tanto, actúa como un usuario de KiCad, ya que no dispone de su propio motor de enrutado ni de su propio verificador de reglas de diseño.

Cuando parece que el cobre se ha enrutado, son las propias herramientas de KiCad las que hacen el trabajo geométrico. No se intercambió código de KiCad, así que la demostración no implica ninguna relación entre OpenAI y KiCad.

Lo que deja fuera el clip de 15 segundos

El pie de vídeo parte de un esquemático ya existente. Por tanto, varias etapas de una placa real quedan fuera del encuadre:

• Captura del esquemático: La selección de símbolos, los tipos de pin y la definición de redes ocurrieron antes de que empiece el clip.
• Selección de componentes: Nada del clip trata la elección de un encapsulado, una tensión nominal o un proveedor.
• Resolución de reglas: Una placa con los componentes colocados aún tiene que superar una comprobación de reglas de diseño, pero el clip termina antes.
• Estructura del proyecto: Las bibliotecas, los enlaces entre esquemático y placa y la portabilidad no se ven en una vista renderizada del cobre.
• Fabricación: La exportación de Gerber, la generación de taladros, los datos de colocación y la revisión en fábrica quedan fuera.

Qué hizo GPT-6 Astra en el proyecto de PCB en KiCad

Empecé un nuevo proyecto de PCB para un amplificador estéreo TPA3116D2 con un encargo de diseño eléctrico y archivos de referencia. El objetivo era una placa compacta con una única alimentación de 12 V, entrada de línea estéreo, dos salidas para altavoces de 4 ohmios y solo componentes SMD.

GPT-6 Astra hizo el trabajo de diseño a partir de ese encargo y se encargó de todas las etapas siguientes:

• Desarrollo del circuito: Astra extrajo el circuito de la hoja de datos y de las referencias, y verificó valores, encapsulados y asignación de pines antes de conectarlos.
• Verificación de huellas: Comprobó la numeración de pads, la polaridad, la rotación y las dimensiones de los pads frente a los planos del fabricante.
• Colocación: Distribuyó las entradas, el amplificador, el desacoplo de alimentación y los filtros de salida dentro de un contorno de dos capas de 44 x 34 mm.
• Enrutado: Primero definió y protegió las conexiones críticas de alimentación, bootstrap y conmutación, y después ejecutó Freerouting en local para completar las redes restantes de baja corriente.
• Proyecto nativo y entrega: Construyó las dos hojas de esquemático enlazadas, empaquetó las bibliotecas, ejecutó las comprobaciones y exportó los archivos de fabricación.

KiCad contenía la PCB enrutada y las zonas de masa rellenables, mientras que el proyecto nativo final añadió dos hojas de esquemático enlazadas. Una entrega utilizable necesitaba algo más que una placa que se abriera correctamente. El esquemático, la PCB, las bibliotecas y los enlaces del proyecto tenían que mantenerse coherentes.

La placa tiene 45 instancias de huella y 120 pads SMD, pero solo 40 componentes montados. J1–J4 y TP1 son pads para cables y de prueba, por lo que se excluyen de la BOM y del archivo de colocación.

Los prompts detrás del proyecto

Seis prompts registrados guiaron todo el proyecto. Los requisitos fijaron los objetivos eléctricos y físicos, y los mensajes posteriores continuaron el trabajo y nombraron los entregables finales.

Las decisiones concretas del circuito, las correcciones de enrutado y las verificaciones tuvieron lugar entre esos prompts.

Construcción del esquemático nativo en KiCad 10.0.4

La referencia del circuito procedía de la hoja de datos del dispositivo. GPT-6 Astra extrajo de ella el circuito necesario y lo reconstruyó como un esquemático nativo de KiCad con símbolos, pines, cables y etiquetas de red reales, en lugar de como una imagen incrustada.

Como el esquemático seguía siendo totalmente editable, KiCad podía ejecutar comprobaciones eléctricas y compararlas con la PCB. La hoja de datos sirvió como referencia independiente en todo momento, ya que un esquemático puede parecer correcto y aun así contener una conexión errónea o ausente.

Hoja principal: entrada, alimentación y control

La hoja raíz contiene el amplificador, su desacoplo de alimentación y sus puentes de configuración. Cuatro condensadores X7R de 2,2 uF acoplan en alterna ambas entradas de señal y sus referencias de masa, y C2 y C4 retornan a la masa de entrada cerca de J2.

El desacoplo de alimentación se reparte deliberadamente en tres rangos:

• Bulk. Dos condensadores de 100 uF y 25 V de baja ESR mantienen la carga local cerca del dispositivo.
• Frecuencias medias. Cada par PVCC lleva su propio condensador de 100 nF en los pines de alimentación.
• Altas frecuencias. Cada par PVCC lleva además 1 nF, y AVCC en el pin 17 recibe un condensador de 100 nF independiente porque alimenta la parte analógica.

Tres resistencias y un pad fijan la configuración. R2, de 5,6 k, selecciona la ganancia de 20 dB, mientras que R1 y R3, de 100 k, se encargan del pull-up compartido de SDZ y FAULTZ y del mantenimiento de MUTE.

Figura: Hoja raíz del esquemático de KiCad exportada del proyecto nativo, con la entrada estéreo, U1, el desacoplo de alimentación y la red de control.

Segunda hoja: bootstraps, filtros de salida y pads de altavoz

Una segunda hoja llamada `Output_Filters.kicad_sch` contiene las redes repetidas. Esa división mantiene ambas páginas legibles al ancho de publicación.

Cada rama de salida usa una bobina de 10 uH, seguida de un condensador de 680 nF y un desacoplo de 1 nF. Una rama serie de 3,3 ohmios más 10 nF retorna a masa, de modo que el filtro queda amortiguado en lugar de oscilar libremente.

Figura: Hoja hija Output_Filters exportada del proyecto nativo, que agrupa los condensadores de bootstrap, las cuatro ramas LC de salida y los pads de altavoz.

Los cuatro condensadores de bootstrap de 220 nF también están aquí. Merece la pena detallar sus emparejamientos de pines, porque un emparejamiento erróneo pasa desapercibido en una revisión visual.

El canal izquierdo une BSPL 24 con OUTPL 23 y BSNL 20 con OUTNL 21. El canal derecho une BSPR 30 con OUTPR 29 y BSNR 26 con OUTNR 27. Invertir un par dentro de un mismo canal es un error eléctrico, no estético.

Resolución de 46 problemas de paridad del esquemático sin añadir exclusiones

La primera comprobación de paridad de KiCad encontró 46 problemas, principalmente campos Manufacturer y Rating ausentes, además del pin SYNC, que se dejó sin conectar intencionadamente.

No eran errores de enrutado ni de separación. La geometría de la PCB podía ser válida aunque el esquemático y los datos de los componentes no coincidieran del todo. Los 46 problemas se corrigieron en los datos de origen. No se añadieron nuevas exclusiones solo para que el informe saliera limpio.

Gestión de huellas, bibliotecas y enlaces de componentes en KiCad

Un proyecto nativo solo es portable si sus símbolos y huellas viajan con él. Por eso, Astra empaquetó las definiciones necesarias junto al proyecto en lugar de resolverlas desde una biblioteca personal.

1. Bibliotecas locales y tablas de bibliotecas del proyecto

Tres archivos se ocupan de la parte de bibliotecas del proyecto. Todos se resuelven dentro de la carpeta del proyecto, de modo que nada de la entrega depende de la máquina que la generó.

• `TPA3116_Native.kicad_sym` contiene los símbolos del proyecto con tipos eléctricos de pin explícitos, incluidas entradas de alimentación en los pines GND, AVCC y PVCC.
• `TPA3116_SMD.pretty` contiene 45 patrones de pads, uno por instancia de huella, que coinciden con los que ya usa la placa.
• `sym-lib-table` y `fp-lib-table` resuelven ambas bibliotecas mediante `${KIPRJMOD}`, de modo que las rutas son relativas al proyecto.

Declarar los tipos de pin es lo que da a la comprobación eléctrica algo que verificar. Superar el ERC significa poco si todos los pines están marcados como pasivos, y significa más cuando los pines de alimentación se declaran como entradas de alimentación.

2. Enlaces de componentes y rutas de modelos 3D

Otros dos tipos de enlace conectan el esquemático con la PCB, aunque no se vean en la vista de cobre:

• Rutas UUID del esquemático, que enlazan cada símbolo con su huella exacta.
• 40 enlaces a modelos 3D relativos al proyecto, que mantienen los modelos de los componentes ligados a la carpeta del proyecto.

Estos enlaces importan cuando se edita el diseño. Si se mantienen intactos, las actualizaciones del esquemático modifican el componente correcto de la PCB, mientras que un enlace roto puede hacer que la herramienta trate ese componente como un reemplazo.

3. Prueba de portabilidad del proyecto de KiCad en otro directorio

Astra comprobó la portabilidad en lugar de darla por supuesta. Copió los archivos nativos, ambas bibliotecas locales y todos los archivos de modelos a otro directorio, y volvió a ejecutar allí ERC y DRC con paridad del esquemático.

Esa copia devolvió cero infracciones, cero elementos sin conectar y cero problemas de paridad. No apareció ninguna ruta absoluta ni biblioteca ausente, así que la entrega no depende de la máquina que la generó.

Qué demuestra realmente la verificación en KiCad de GPT-6 Astra

Una era la concordancia eléctrica entre el esquemático y la placa, y la otra si el diseño reutilizado se mantenía sin cambios.

La comprobación independiente fue la más importante. Dos archivos pueden coincidir y aun así compartir el mismo error, por lo que las 120 conexiones pin-pad también se compararon con la especificación original guardada.

Qué significan las reglas de DRC y ERC ignoradas en KiCad

Un resultado de cero infracciones solo se aplica a las comprobaciones activadas.

• El DRC ignoró cinco categorías: courtyards ausentes, extremos de vía descentrados, geometría de perfiles de ajuste, discrepancias de filtro de huella y discrepancias de tipo de componente.
• El ERC ignoró cuatro categorías: etiquetas globales únicas, uniones de cuatro vías, problemas de modelos SPICE y filtros de huella.

Si una comprobación está desactivada, no puede informar de ningún error. Esas nueve categorías ignoradas forman parte del resultado, no son notas menores.

Por qué las comprobaciones se ejecutaron desde la línea de comandos

Astra ejecutó la verificación y la exportación CAD con las herramientas de línea de comandos de KiCad porque su primera solicitud para lanzar la aplicación agotó el tiempo de espera. Más tarde, el editor de PCB abrió la placa terminada y su barra de estado mostró los mismos recuentos que los informes guardados.

Figura: Captura real del editor de PCB de KiCad cuya barra de estado indica 120 pads, 51 vías, 253 segmentos de pista y 0 conexiones sin enrutar.

Colocación de la PCB, zonas de cobre y DRC en KiCad

Este proyecto de KiCad mantiene dos zonas de masa editables, una en cada capa de cobre, para que puedan volver a rellenarse tras cambios en el diseño.

En la versión de EasyEDA, el mismo cobre se convirtió en 28 regiones de relleno fijo debido al método de conversión utilizado. Eso no significa que EasyEDA carezca de áreas de cobre nativas. Esa importación también informó de 50 discrepancias de asociación antes de corregirse.

Qué cambia al mover un componente en KiCad

Tres tareas de edición se comportan de forma distinta cuando las zonas son rellenables en lugar de fijas. Todas deben terminar con una nueva tanda de comprobaciones:

• Mover un componente: Una zona rellenable regenera su hueco de separación en el siguiente rellenado, mientras que una región fija conserva el hueco antiguo hasta que alguien la reconstruya.
• Cambiar el esquemático: Actualizar PCB desde esquemático (normalmente F8) aplica la edición a los componentes enlazados, y conviene revisar la lista de cambios antes de aplicarla.
• Confirmar la revisión: Volver a rellenar el cobre no repara una pista rota ni un camino de retorno alargado, así que hay que volver a ejecutar ERC, DRC y paridad.

Figura: Plot de cobre frontal de KiCad exportado de la placa nativa, que muestra las conexiones enrutadas en la capa frontal y los huecos de separación de las zonas.

Usa una copia para seguir editando y conserva la entrega verificada como referencia. KiCad 10 documenta en su manual las herramientas de rellenado, actualización y jerarquía.

Exportación de archivos Gerber y datos de montaje en KiCad

Astra exportó los datos de fabricación directamente desde la placa nativa verificada. Por tanto, los fotolitos corresponden al diseño que superó las comprobaciones y no a un estado intermedio.

Qué contiene la exportación de fabricación de KiCad

• Nueve capas de fotolito: Cobre, máscara de soldadura y serigrafía de ambas caras, además de pasta superior e inferior y el contorno de la placa, con la máscara restada de la serigrafía.
• Dos archivos de taladrado Excellon: Los taladros metalizados y no metalizados se escriben por separado, en milímetros, desde el origen del archivo de taladrado.
• Un informe de taladrado registra 51 taladros metalizados de 0,30 mm y 0 no metalizados, así que todos los taladros son vías de interconexión.
• Datos de colocación y BOM: El archivo de colocación enumera los 40 componentes SMD montados en la cara superior, y la BOM nativa añade los campos de fabricante, MPN y valores nominales.

Las coordenadas del archivo de colocación están en milímetros, con X hacia la derecha e Y hacia arriba. La esquina superior izquierda de la placa está en el origen, por lo que los valores de Y son negativos, y el criterio de rotación debe confirmarse con el montador.

Figura: Plot de la capa de fabricación de KiCad exportado para montaje, que identifica cada designador de referencia y la zona superior reservada para el disipador.

Por qué un DRC limpio en KiCad no es una comprobación de fabricabilidad

El DRC comprueba las reglas definidas en el diseño. Una revisión de fabricación comprueba si una fábrica concreta puede producir la placa. Ninguna de las dos es fiable sin las restricciones adecuadas.

Comprobaciones a nivel de placa para la revisión de fabricación

1. Apilado y grosor de cobre: Los anchos de pista suponen un FR-4 nominal de 1,6 mm con cobre de 1 oz, así que cualquier cambio en el grosor final afecta a las hipótesis de corriente y térmicas en las que se basan.
2. Anillo anular y taladro: Un taladro de 0,30 mm en un pad de vía de 0,60 mm deja un anillo anular de 0,15 mm. Contrasta esa cifra con las capacidades de PCB publicadas.
3. Máscara y pasta: La expansión de la máscara de soldadura está fijada en 0,05 mm por borde de pad, y los pads de cable y de prueba no llevan aperturas de pasta por diseño.

Comprobaciones de montaje y cualificación

1. Viabilidad del montaje: El margen de courtyard ajustado de C11, la separación entre los cuerpos de las bobinas y la zona de exclusión del disipador requieren una revisión de las capacidades de montaje.
2. Previsión térmica: Se necesita un disipador o difusor superior adecuado, y no está modelado en ninguna parte de esta entrega.
3. Cualificación eléctrica: Los valores nominales de polarización y rizado de los condensadores, el margen de alimentación y el alivio de tensión de los cables siguen pendientes en un prototipo Rev A.

Un análisis DFM y una verificación del diseño son los siguientes pasos, no pasos completados. Ninguna subida a DFM, revisión en fábrica, presupuesto ni pedido formó parte de este proyecto.

Figura: Visualización 3D aproximada en KiCad a partir de modelos simplificados creados para el proyecto, sin disipador montado y sin comprobación de ajuste.

Esta placa nunca se ha fabricado, montado ni medido, por lo que su potencia de salida, su temperatura y su comportamiento electromagnético siguen sin verificarse. La cifra destacada de 2 x 50 W de la hoja de datos del TPA3116D2 no es un valor nominal para una placa de 12 V.

Conclusión

Este proyecto de GPT-6 Astra en KiCad demuestra que un archivo de placa válido y un proyecto nativo limpio no son lo mismo. El verdadero trabajo consistió en asegurar que el esquemático, los datos de los componentes, las huellas y la PCB coincidieran. Las elecciones de componentes, como las bobinas Coilcraft y los condensadores Panasonic, también deben contrastarse con las piezas exactas que se pidan.

Las herramientas de IA pueden acelerar la captura del esquemático, el diseño de la placa y la reconstrucción del proyecto, pero no eliminan la necesidad de verificación de ingeniería.

Tanto si el diseño procede de GPT-6 Astra, de Flux.ai o de otro flujo de EDA asistido por IA, las comprobaciones finales siguen siendo responsabilidad del diseñador. Antes de hacer el pedido, verifica el proyecto nativo, confirma los componentes reales y comprueba el diseño frente a los límites de fabricación del fabricante.

Preguntas frecuentes sobre GPT-6 Astra y KiCad