Avec l'amélioration constante des technologies de communication et d'informatique, l'électronique a connu un développement rapide. Outre les appareils électroniques portables tels que les téléphones mobiles et les ordinateurs portables utilisés au quotidien, l'utilisation d'équipements électroniques dans l'automobile et l'aérospatiale est également en hausse. Parmi ces équipements, la carte de circuit imprimé est un composant électronique essentiel. Elle sert de support aux composants électroniques et assure leur interconnexion. Il est donc primordial de comprendre la structure de base d'une carte de circuit imprimé.
Comment choisir les composants d'une carte de circuit imprimé
Choisir le bon assemblage de circuit imprimé peut s'avérer complexe, tant les options sont nombreuses. Du choix de l'empreinte du composant à la vérification des portes logiques disponibles, plusieurs facteurs doivent être soigneusement pris en compte avant de sélectionner le composant adapté. Nous vous proposons ici quelques conseils et suggestions pour vous guider dans votre choix.
Tenir compte de l'empreinte du composant
- Ici, nous faisons référence à l'étape de conception du circuit imprimé. À ce stade, vous devrez tenir compte de l'emplacement des composants et de l'espace occupé. En fait, vous devez considérer l'encombrement des composants tout au long de la phase de schématisation. Il est important de noter que la zone de couverture doit inclure les éléments mécaniques des pièces concernées ainsi que les connexions électriques. Autrement dit, elle englobe les broches et le contour des composants fixés sur le circuit imprimé. Par conséquent, lors du choix des composants, vous devez prendre en compte les contraintes d'emballage ou de boîtier que vous pourriez rencontrer en examinant les faces supérieure et inférieure du circuit imprimé final.
Par exemple, les condensateurs polarisés et autres composants similaires présentent souvent des contraintes d'espacement importantes. Il est donc essentiel d'en tenir compte lors du choix des composants. Il peut être nécessaire de dessiner les contours de base du circuit imprimé dès le début de la conception. Ces contours serviront ensuite à positionner les connecteurs et autres composants critiques. On peut ainsi créer rapidement une représentation virtuelle du circuit imprimé, sans câblage. Cette visualisation permet ensuite de créer les composants et d'obtenir une représentation visuelle extrêmement précise de la hauteur et de la position relative du circuit imprimé. Une fois le circuit imprimé assemblé, il faut s'assurer que tous les éléments (cadre mécanique, châssis et pièces en plastique, par exemple) sont correctement emballés.
Préparez-vous au changement
- Le choix des composants peut varier selon les conceptions. Le processus de conception est en constante évolution. Il convient de déterminer quels composants utiliseront la métallisation de surface et quels composants seront métallisés par trous traversants. La présélection des composants simplifie la planification de la carte de circuit imprimé. Avant de choisir les composants, il est essentiel d'examiner attentivement la consommation d'énergie, la densité de surface, le coût et la disponibilité des composants.
De manière générale, les composants CMS (composants montés en surface) sont plus faciles d'accès et à se procurer que les composants traversants métallisés. De plus, du point de vue de la fabrication, ils sont généralement moins chers. Il est intéressant de noter que pour les prototypes de petite et moyenne taille, il est recommandé d'utiliser des composants traversants plus grands ou des composants CMS pour un meilleur accès aux signaux et aux pastilles lors du débogage et du dépannage, et pour simplifier le processus de soudage manuel. Il est également important de noter que si vous ne trouvez pas une empreinte spécifique dans la base de données, vous pouvez en concevoir une personnalisée à l'aide de l'outil.
Mettre en œuvre de bonnes pratiques d'ancrage
- Le circuit intégré doit comporter un nombre suffisant de plans de masse et de condensateurs de découplage. Si vous utilisez un circuit intégré, veillez à prévoir un nombre approprié de condensateurs de découplage à proximité du plan de masse ou de toute autre source d'alimentation. Le choix de la capacité dépendra principalement de la fréquence, du type de condensateur et de son application. En résumé, il est essentiel de respecter les spécifications de mise à la terre afin d'optimiser la magnétisation et la compatibilité électromagnétique de votre circuit imprimé.
Allouer correctement les empreintes virtuelles des composants
- Il est fortement recommandé d'exécuter la nomenclature (BOM) pour vérifier la présence de composants virtuels. Si aucun lot n'est associé à des composants virtuels, il n'est pas nécessaire de les transférer à l'étape de mise en page. La création d'une nomenclature vous permettra d'identifier toutes les pièces virtuelles dans la conception.. Concernant les entrées, vous ne devez fournir que les signaux de masse et d'alimentation. En effet, il s'agit de composants virtuels gérés par le système dans un environnement schématique et non dans un environnement de routage. En résumé, il est impératif d'utiliser des composants physiques pour remplacer les composants virtuels, sauf si ces derniers sont utilisés uniquement à des fins de simulation.
Composants de la carte de circuit imprimé
Les circuits imprimés se déclinent en de nombreux types, utilisés pour contrôler et réguler le courant dans un circuit donné. Parmi les composants les plus couramment utilisés en électronique, on trouve les résistances, les condensateurs, les diodes, les transistors et les circuits intégrés (CI). Des isolateurs et d'autres composants électroniques miniatures sont également montés sur le circuit imprimé. Leur positionnement précis sur la surface du circuit imprimé (PCB) est essentiel à la formation d'un circuit électronique fonctionnel.
Les composants d'une carte de circuit imprimé et leurs fonctions de base :
Résistance :
Une résistance est un composant tubulaire qui réduit la tension et le courant d'un circuit. Elle possède généralement des bandes de couleur spécifiques sur sa surface extérieure. Son rôle principal est d'empêcher les surintensités de pénétrer dans le circuit ; selon sa valeur nominale, chaque résistance ne peut bloquer qu'une certaine quantité de courant. Ces bandes indiquent la valeur de résistance à prendre en compte lors de la conception du circuit imprimé. Un mauvais positionnement des résistances peut entraîner des surintensités et endommager d'autres composants du circuit imprimé.
Condensateurs :
Il s'agit d'un dispositif passif. On l'utilise généralement dans les domaines de l'énergie et de l'électronique. Il peut stocker de l'énergie en maintenant un champ électrique. Il est constitué de deux armatures métalliques parallèles, généralement en aluminium, entre lesquelles se trouve un matériau diélectrique.
Diode:
Ces composants sont également appelés redresseurs car ils effectuent la conversion du courant alternatif en courant continu pulsé. Les diodes sont des dispositifs semi-conducteurs qui fonctionnent comme des interrupteurs de courant unidirectionnels ; elles sont classées selon leur type, leur tension et leur intensité admissible.
Inducteur ou bobine :
Les inducteurs, ou bobines, sont des composants passifs capables de stocker de l'énergie sous forme de champ magnétique. Ils sont constitués d'une tête de bobine creuse, généralement composée de deux matériaux. Le conducteur est en fil de cuivre émaillé ou en fil émaillé.
passer:
Pour localiser l'interrupteur dans un circuit électronique qui contrôle le flux de courant, il ralentit le flux d'électrons afin de faciliter sa mise en marche et son arrêt. Son fonctionnement dépend du contact avec des contacts métalliques, ainsi que des conditions d'ouverture et de fermeture.
fusible:
Les fusibles coupent le courant en brûlant les fils ou les pièces métalliques qui les composent. Ils sont placés en début de circuit. Ainsi, en cas de surintensité, le courant atteindra le circuit et endommagera l'appareil.
Principe de fonctionnement du circuit imprimé :
Utilisez-le pour isoler la couche conductrice de cuivre en surface grâce au matériau isolant du circuit imprimé. Ainsi, le courant circule dans les différents composants selon un chemin prédéfini pour accomplir leurs tâches, telles que le traitement, l'amplification, l'atténuation, la modulation, la démodulation, le codage, etc. La conception interne du composant forme une barrière contre le courant inverse ; cette barrière est particulièrement utile pour protéger les microprocesseurs sensibles, car ces derniers peuvent facilement tomber en panne en cas de surintensité.