Criação de esquemáticos no KiCad

Neste tutorial, você trabalhará na instalação local do KiCad do seu computador. Use uma pasta nova e fácil de localizar, pois o projeto ficará salvo nela durante todas as etapas.

A interface pode aparecer em Português do Brasil conforme a instalação. Já os nomes de bibliotecas, símbolos e identificadores técnicos podem permanecer no formato exibido pelo KiCad; não é necessário traduzi-los.

Há três ambientes que você verá com frequência:

• Gerenciador de projetos: cria, abre e organiza os arquivos do projeto.
• Editor de Esquemáticos: onde será desenhado o circuito elétrico.
• Editor de Placas (PCB Editor): destinado à placa física; não o use nesta etapa.

No gerenciador do KiCad, crie um projeto novo, vazio e local:

1. Escolha Arquivo > Novo Projeto (o nome do menu pode variar ligeiramente por versão).
2. Crie uma pasta própria, por exemplo dentro de Documentos ou de uma pasta de estudos.
3. Dê ao projeto um nome simples, sem depender de arquivos prontos, por exemplo interface_analogica_5V.
4. Confirme a criação e observe o projeto aparecer no gerenciador.

Evite pastas temporárias, pendrives ou locais sincronizados que possam dificultar encontrar a versão correta depois. Você continuará usando este mesmo projeto nas próximas telas.

Dois arquivos merecem atenção desde o início:

• .kicad_pro: descreve o projeto e suas configurações.
• .kicad_sch: contém o desenho do esquemático.

No gerenciador, abra o arquivo .kicad_sch do seu projeto, normalmente com duplo clique. Isso abre o Editor de Esquemáticos. Se o KiCad pedir confirmação para criar ou salvar o esquemático, aceite e salve.

Use Ctrl+S (ou Arquivo > Salvar) antes de continuar. Depois, volte ao explorador de arquivos do sistema ou ao gerenciador e confirme que os arquivos estão na pasta escolhida.

Você vai inserir os símbolos de uma interface analógica já dimensionada. Nesta etapa, posicione os componentes; as conexões serão feitas nas próximas etapas.

O circuito recebe um sinal analógico externo entre 0,5 V e 4,5 V por J2. R1 e C1 formam o filtro RC. U1 opera como seguidor de tensão e entrega o sinal em J3. J1 recebe a alimentação externa de 5 V, e C2 faz o desacoplamento entre alimentação e referência.

A fonte de sinal deve ter baixa impedância e a carga ligada à saída deve ter alta impedância. Esses dados descrevem o uso previsto; não redimensione o circuito.

Observe os blocos: entrada e filtro à esquerda, amplificador ao centro, saída à direita e alimentação em uma área separada. A imagem mostra a organização funcional; a especificação em texto é a fonte para valores, referências e ligações.

No editor de esquemáticos, use Adicionar símbolo — normalmente o atalho é A. Na janela de seleção, pesquise o identificador mostrado na tabela.

Insira uma unidade de cada símbolo: R1, C1, C2, U1, J1, J2 e J3. Após clicar para posicionar um símbolo, pressione Esc para encerrar a colocação repetida antes de buscar o próximo.

Se a biblioteca abrir uma tela de configuração na primeira busca, aceite as bibliotecas padrão locais. Não substitua os símbolos por modelos parecidos: em especial, selecione a variante Amplifier_Operational:MCP6001-OT, não outro amplificador operacional.

No símbolo de U1, reconheça as funções escritas junto aos pinos: entrada não inversora (+), entrada inversora (−), saída, alimentação positiva e alimentação negativa. Confira a função indicada no próprio símbolo antes de fazer conexões.

Para a variante MCP6001-OT de cinco pinos, a numeração é: 1 = VOUT (saída), 2 = VSS, 3 = VIN+, 4 = VIN− e 5 = VDD. Nos conectores genéricos de duas vias, os contatos são 1 e 2. Mais adiante, J1.1 será +5 V e J1.2 será GND; J2.1 será a entrada e J2.2 será GND; J3.1 será a saída e J3.2 será GND.

Referência, valor e modelo respondem a perguntas diferentes no esquemático:

• Referência identifica uma instância única: R1, C1, C2, U1, J1, J2 e J3.
• Valor registra a característica elétrica de um passivo: 10 kΩ ou 100 nF.
• Modelo/identificação informa qual CI foi escolhido: MCP6001-OT, a variante de cinco pinos desta prática.

A referência permite localizar um componente específico; o valor permite interpretar sua função elétrica. Não use o valor como se fosse a referência: C1 e C2 têm ambos 100 nF, mas continuam sendo componentes distintos.

Em U1, MCP6001 identifica a família do amplificador, enquanto OT distingue a variante selecionada. Mantenha MCP6001-OT visível como valor ou identificação do símbolo.

No Editor de Esquemáticos, passe o cursor sobre um símbolo e abra suas propriedades — em geral, com a tecla E. Edite os campos sem trocar o símbolo selecionado.

Registre esta prática assim:

• R1: valor 10 kΩ
• C1: valor 100 nF
• C2: valor 100 nF
• U1: valor ou identificação visível MCP6001-OT
• J1, J2 e J3: mantenha a identificação do conector genérico de duas vias inserido, se ela já estiver adequada.

As referências devem ser R1, C1, C2, U1, J1, J2 e J3. Os papéis específicos dos conectores — alimentação, entrada e saída — serão definidos pelas conexões posteriores, não por renomear suas referências.

Antes de iniciar os fios, organize os símbolos de acordo com as funções de seus pinos, não apenas pelo formato desenhado.

1. Coloque J2 à esquerda e reserve espaço à direita para R1.
2. Deixe C1 abaixo da região após R1, com espaço para uma ligação vertical futura.
3. Posicione U1 à direita do filtro; observe no próprio símbolo onde estão as entradas, a saída e os pinos de alimentação.
4. Ponha J3 à direita da saída de U1.
5. Reserve uma área acima ou abaixo de U1 para J1 e C2.

Use R para rotacionar quando necessário e mova os símbolos ainda desconectados. Deixe referências e valores legíveis, sem sobreposição. A orientação deve facilitar que a entrada não inversora receba o sinal vindo do filtro e que a saída siga em direção a J3; confirme as funções escritas no símbolo, sem presumir uma posição fixa.

Qual disposição orienta melhor o símbolo de U1 para este desenho, antes dos fios?

No seu projeto local, faça a conferência final antes de criar fios:

• R1 mostra 10 kΩ.
• C1 e C2 mostram 100 nF.
• U1 mostra MCP6001-OT.
• As referências visíveis são exatamente R1, C1, C2, U1, J1, J2 e J3, sem repetição.
• J2, R1, C1, U1 e J3 estão dispostos com espaço para o caminho de sinal; J1 e C2 têm uma área livre próxima de U1.

Salve o esquemático depois dessa preparação.

Agora você fará apenas as conexões de sinal e de realimentação. As conexões de +5 V, GND e os retornos dos conectores ficam para o próximo passo.

No Editor de Esquemáticos, use a ferramenta Adicionar fios (atalho comum: W). Inicie o fio exatamente no ponto de conexão de um pino e clique nos pontos da grade elétrica até chegar ao destino. Finalize o traçado com duplo clique ou pela tecla de encerramento indicada na sua versão.

Um fio só é elétrico quando termina em um pino ou em outro fio conectado. Símbolos próximos, linhas gráficas e fios que apenas parecem se tocar não criam uma rede.

Monte localmente o caminho de sinal abaixo. Considere o contato 1 de cada conector como o contato de sinal nesta prática.

1. Ligue J2.1 a um terminal de R1 (10 kΩ).
2. Ligue o outro terminal de R1 a um nó comum.
3. Nesse mesmo nó, conecte um terminal de C1 (100 nF) e o pino da entrada não inversora (+) de U1.
4. Ligue a saída de U1 a J3.1.
5. Ramifique essa mesma saída até a entrada inversora (−) de U1, formando a realimentação do seguidor.

Ainda não conecte o terminal livre de C1, os contatos 2 dos conectores nem os pinos de alimentação de U1.

Qual desenho representa uma ramificação elétrica explícita entre três fios?

Depois de concluir os fios, use o recurso de destaque de rede do KiCad sobre um trecho do caminho de sinal. Ele ilumina os trechos que o editor reconhece como pertencentes à mesma rede.

Faça duas verificações:

• No nó após R1, devem ser destacados R1, o terminal conectado de C1 e a entrada não inversora de U1.
• Na saída de U1, devem ser destacados o fio até J3.1 e o fio de realimentação até a entrada inversora.

O destaque é uma inspeção visual de conectividade durante a edição. Ele não substitui uma verificação elétrica formal, que será abordada depois.

Complete as duas redes comuns

Agora que os caminhos de sinal estão feitos, conecte a alimentação e a referência do circuito. Insira símbolos de potência pelo seletor de símbolos do KiCad: procure por +5V e GND.

Um símbolo de potência conectado a um fio ou pino nomeia essa rede e a une eletricamente a todos os pontos da mesma folha que usam o mesmo símbolo. Ele não representa uma fonte física adicionada ao circuito.

Nesta prática, a fonte externa chega por J1. Considere o pino 1 como +5V e o pino 2 como GND. Confira a numeração mostrada junto aos pinos no seu símbolo antes de ligar.

Complete os retornos e o desacoplamento

Finalize os pontos que usam a referência comum:

• O terminal livre de C1 (100 nF) vai para GND.
• O capacitor C2 (100 nF) fica entre +5V e GND.
• No conector de entrada J2, o contato de referência vai para GND.
• No conector de saída J3, o contato de referência vai para GND.

O outro contato de J2 já pertence ao caminho de entrada; o outro contato de J3 já pertence ao caminho de saída construído antes.

Associe cada ponto à rede que deve receber no esquemático.

Antes de avançar, observe no editor se cada símbolo +5V ou GND toca um pino ou extremidade de fio. Se houver dúvida, destaque uma das redes para inspecionar visualmente os trechos associados.

Ainda não é uma validação elétrica automatizada: é uma conferência visual das conexões especificadas.

Rótulos locais dão um nome a uma rede na mesma folha do esquemático. Dois rótulos com o mesmo nome, cada um ancorado em um ponto elétrico, representam a mesma rede mesmo sem um fio longo entre eles.

Neste circuito, use nomes que revelem a função de cada trecho:

• VIN na entrada que vem de J2;
• VFILTRADA no nó após R1, comum a C1 e à entrada não inversora de U1;
• VOUT na saída de U1 e no sinal de J3.

Um rótulo não é uma anotação decorativa: ele só participa da rede quando sua âncora toca um fio ou um ponto de conexão. O nome deve ser exatamente igual nos pontos que devem se unir.

Compare o que cada elemento faz no editor. Um texto gráfico pode ajudar a documentar o desenho, mas não estabelece ligação elétrica. Já um rótulo local conectado atribui um nome à rede.

Na prática local, deixe o caminho de entrada e o nó do filtro identificados, depois troque o trecho longo entre a saída de U1 e o conector J3 por dois rótulos locais.

1. Posicione VIN no fio do sinal de J2 antes de R1.
2. Posicione VFILTRADA no nó entre R1, C1 e a entrada não inversora de U1.
3. Remova somente o fio longo que levava a saída de U1 até J3.
4. Ponha um rótulo VOUT no pequeno fio ligado à saída de U1 e outro VOUT no pequeno fio ligado ao contato de sinal de J3.
5. Use o destaque de rede em VOUT: saída de U1 e sinal de J3 devem realçar juntos; VIN e VFILTRADA devem permanecer separados.

Complete o nome que deve aparecer nos dois extremos da ligação substituída entre a saída de U1 e o contato de sinal de J3.

Qual situação une involuntariamente duas redes que deveriam permanecer distintas?

Organize para leitura, não para a placa

Agora que o circuito está conectado e nomeado, organize-o para que outra pessoa — ou você no futuro — consiga seguir cada rede sem adivinhar.

Use um fluxo principal da esquerda para a direita:

• J2 e R1 à esquerda: entrada;
• C1 e a entrada não inversora de U1: filtro;
• U1 no centro: seguidor;
• J3 à direita: saída;
• J1 e C2 em uma área de alimentação separada, sem atravessar o caminho do sinal.

Mantenha os símbolos de +5V acima dos pontos alimentados e os de GND abaixo dos retornos, sempre que isso não criar fios confusos. Deixe referências e valores visíveis, sem sobreposição.

Essa posição é uma convenção de leitura do esquemático. Ela não determina a posição física dos componentes na futura placa.

No KiCad, reposicione primeiro os blocos maiores e depois ajuste os detalhes:

1. Afaste J2, R1, C1, U1, J3, J1 e C2 para abrir espaço.
2. Agrupe entrada e filtro; deixe U1 entre o filtro e a saída.
3. Reduza fios muito longos, cruzamentos e trechos que passam sobre textos.
4. Ajuste referências e valores para que sejam legíveis.
5. Confira cada rede movida com o destaque de rede antes de continuar.

Não use a aparência como prova de conexão: fios que apenas parecem tocar podem não estar ligados.

Qual alternativa mostra a organização mais adequada para facilitar a leitura deste esquemático?

No seu projeto local, reorganize o esquemático conforme a sequência entrada → filtro → U1 → saída. Posicione J1 e C2 como bloco de alimentação e mantenha +5V e GND apresentados de forma consistente.

Após cada movimento importante, use o destaque de rede para conferir pelo menos:

• a rede entre R1, C1 e a entrada não inversora de U1;
• a realimentação entre a saída e a entrada inversora;
• +5V e GND.

Salve o arquivo ao terminar.

Faça uma revisão manual antes de considerar o desenho entregue. Use a especificação do circuito como referência — não apenas a aparência do esquemático.

Confira a presença e a identificação:

• R1 = 10 kΩ; C1 = 100 nF; C2 = 100 nF.
• U1 = MCP6001, variante OT de cinco pinos.
• J1 (alimentação), J2 (entrada) e J3 (saída), todos com duas vias.
• Referências únicas: R1, C1, C2, U1, J1, J2 e J3.

Também verifique se referências e valores continuam legíveis depois da organização. Uma ligação visualmente bonita, mas com valor ou referência incorretos, ainda não representa a especificação fornecida.

Agora faça a conferência elétrica visual no KiCad, no seu arquivo local.

1. Acompanhe o sinal de J2 até R1 e depois até o nó de C1 e da entrada não inversora de U1.
2. Confirme que a saída de U1 chega a J3 e retorna à entrada inversora de U1, formando a realimentação prevista.
3. Confira a alimentação: J1, o pino de alimentação de U1 e C2 devem estar na rede +5V; os retornos correspondentes devem estar em GND.
4. Confira que C1 vai do nó filtrado a GND e que os contatos de referência de J2 e J3 vão a GND.

Use o destaque de rede para seguir cada caminho. Observe também as redes que devem permanecer diferentes: entrada, nó filtrado e saída não podem se tornar uma mesma rede por um fio, junção ou rótulo indevido.

Salve o esquemático e feche o editor. No gerenciador de projetos, abra novamente o projeto local e reabra o arquivo do esquemático.

Após reabrir, confirme que a versão exibida contém suas referências, valores, rótulos e conexões organizadas. O projeto deve permanecer na pasta escolhida, com o arquivo .kicad_pro do projeto e o arquivo .kicad_sch do esquemático.

Esta etapa confirma a persistência do trabalho no seu computador; ela não valida a fabricação, a pinagem física nem o funcionamento do circuito.