Introduction

La réalisation d'un schéma de circuit imprimé a évolué au fil des ans. Vous avez peut-être entendu parler des nombreux logiciels de circuits imprimés qui ont été mis sur le marché. Il s'agit par exemple d'Eagle, Cadence-Orcad, Cadence-Allegro, Altium et Design Spark, pour n'en citer que quelques-uns. Cependant, il existe un logiciel de mise en page de circuits imprimés qui est aujourd'hui très populaire au sein de la communauté open-source. Si vous avez bien entendu, il s'agit de KiCAD, et ce logiciel a pris d'assaut la communauté des ingénieurs.

 

Qu'est-ce que KiCAD ?

KiCAD est un outil de mise en page de circuits imprimés libre et gratuit. Si vous voulez éviter de payer un logiciel pour réaliser un schéma et router vos cartes, optez pour KiCAD. De plus, KiCAD vous accompagnera jusqu'à la fabrication de vos cartes. Qu'est-ce que c'est bon ? Tout ce dont vous avez besoin se trouve dans cette suite de conception de circuits imprimés unique et facile à utiliser.

 

Jean-Pierre Charras a commencé le développement de KicAD en 1992. Par la suite, KiCAD a continué à évoluer. Le projet KiCAD a pour objectif d'être une suite de conception de circuits imprimés open-source pour les débutants et les professionnels.

 

Bien que KiCAD soit gratuit, faire un don au projet KiCAD permet de le maintenir en vie. Vous pouvez faire un don avant de télécharger l'application KiCAD sur le site web de KiCAD.

Voici les capacités de KiCAD

1. Entrée schématique
2. Éditeur de symboles et d'empreintes
3. Outil de mise en page des circuits imprimés
4. Génération de fichiers Gerber et d'assemblage
5. Vérification des règles de conception
6. Visualisateur Gerber
7. Visionneuse 3D

 

Comment commencer un tracé de PCB dans KiCAD

Tout d'abord, vous devez télécharger le programme d'installation de KiCAD à l'adresse suivante Site web principal de KiCAD. Suivez ensuite la procédure d'installation. KiCAD est multiplateforme et disponible sous différents systèmes d'exploitation, notamment Windows, Mac et Linux.

 

Après l'installation, vous pouvez ouvrir KiCAD et lancer son IDE. Vous constaterez qu'il est facile à utiliser et à naviguer. Il dispose d'une interface graphique conviviale où vous pouvez immédiatement choisir l'opération souhaitée à l'aide des widgets. Vous pouvez également utiliser le menu en haut à droite.

 

 

 

Créer un nouveau projet

Avant de procéder à la mise en page, vous devez créer un nouveau projet. Cliquez sur Fichier -> Nouveau projet et nommez votre projet. Essayez de ne pas ajouter d'espaces dans le chemin d'accès et le nom de fichier de votre projet afin de le rendre compatible avec certains outils de script qui pourraient vous être utiles prochainement. KiCAD crée un dossier de projet contenant tout ce qui est nécessaire à la conception d'un circuit imprimé, comme le schéma et les fichiers de la carte.

 

Ouvrir l'éditeur de schéma

 

1. Cliquez sur Éditeur de schémas pour commencer votre nouvelle conception schématique. KiCAD dispose d'un puissant outil de saisie de schémas qui fonctionne avec un éditeur de symboles pour créer ou modifier des symboles de pièces. De nombreux symboles et empreintes sont déjà enregistrés dans la bibliothèque interne de KiCAD ; vous n'avez pas à vous soucier de la fabrication de chaque pièce. Cependant, si vous souhaitez créer votre pièce, vous pouvez toujours le faire dans l'éditeur de symboles.

 

2. Cliquez sur l'outil Ajouter un symbole sur le côté droit pour insérer un symbole. Vous avez le choix entre de nombreux symboles. En outre, vous pouvez sélectionner l'empreinte de la pièce à utiliser. Une fois que vous avez choisi votre symbole, placez-le sur la feuille de schéma. Vous pouvez interconnecter les pièces à l'aide de l'outil Ajouter un fil. Cliquez sur le symbole Ajouter une alimentation pour insérer des symboles d'alimentation, tels que VCC ou GND.

 

 

3. Modifiez les valeurs de vos pièces en double-cliquant sur les symboles. Les versions ultérieures de KiCAD attribuent automatiquement des désignateurs de référence aux symboles lorsque vous les placez. Cependant, vous pouvez toujours les éditer ou aller àOutil ->  Annoter le schéma pour définir automatiquement leurs valeurs. Un schéma entièrement annoté et des pièces avec des empreintes complètes sont des éléments essentiels pour l'étape suivante de la réalisation d'un circuit imprimé.

 

4. Vous pouvez effectuer un contrôle des règles de conception sur votre carte. Allez dans Inspect -> Design Rules Checker. Le DRC énumère les erreurs que vous avez commises dans votre schéma. Vous pouvez les corriger en conséquence.

 

5. Cliquez sur Fichier-> Économiser pour enregistrer votre schéma. L'application enregistrera votre fichier de schéma dans le répertoire de votre projet.

 

Ouvrir l'éditeur de circuits imprimés

 

1. Après avoir terminé votre schéma, passez à l'éditeur de circuits imprimés à partir de l'éditeur de schémas en cliquant sur l'icône verte ci-dessus. Vous pouvez également sélectionner l'éditeur de circuits imprimés à partir de l'IDE de démarrage. KiCAD dispose d'un éditeur de circuits imprimés polyvalent et facile à utiliser. Comme l'éditeur de symboles, l'éditeur de circuits imprimés fonctionne avec l'éditeur d'empreintes, qui contient des centaines de bibliothèques d'empreintes. Ces empreintes sont des standards industriels.

 

2. L'éditeur de circuits imprimés est facile à utiliser. Zoomez en avant et en arrière en faisant défiler votre souris. Pour obtenir une vue panoramique, cliquez avec le bouton droit de la souris et faites-la glisser sur la fenêtre de l'éditeur de circuits imprimés.

 

3. Placez ici chaque empreinte de votre symbole de pièce à partir de votre schéma. Pour poursuivre cette opération, cliquez sur l'icône Mettre à jour le PCB avec les modifications apportées au schéma ci-dessus.

 

4. Continuez à mettre à jour votre circuit imprimé si vous ne rencontrez aucun problème. Toutes les empreintes de vos pièces sont prêtes à être placées dans la zone de l'éditeur de circuits imprimés. Cliquez sur n'importe quelle pièce dans la fenêtre de l'éditeur de circuits imprimés pour la placer. Vous verrez que ces pièces sont initialement comprimées et étroitement espacées les unes des autres. Cette présentation ne pose pas de problème car vous les placerez plus tard en fonction de votre plan de placement des pièces.

 

5. Avant de procéder au placement des pièces, vous devez définir la zone de la carte. Chaque circuit imprimé a besoin d'un bord de carte ou d'une découpe pour définir cette zone. Cette procédure est essentielle car la plupart des fabricants de circuits imprimés ont presque toujours besoin de ces données. Pour ce faire, cliquez sur l'onglet Calques dans le volet de droite. Mettez en surbrillance le calque Edge.Cuts. Créez ensuite un rectangle à l'aide de l'outil Dessiner un rectangle. Ce rectangle dessiné est maintenant le bord de la planche. Ajustez sa taille et son épaisseur en conséquence.

 

6. Maintenant que vous disposez d'une surface de planche, vous pouvez commencer à placer les pièces. Cliquez sur chaque pièce pour la déplacer à l'endroit souhaité. Pendant que vous effectuez le placement, vous trouverez utile l'onglet Calques sur le côté droit. Activez ou désactivez les calques que vous souhaitez utiliser ou non. Par exemple, vous pouvez désactiver le calque F.FAB pour supprimer les dessins de fabrication. Vous pouvez activer ou désactiver le calque F.Silkscreen pour afficher ou masquer vos désignateurs de référence. Pendant le placement, vous pouvez changer la couche de n'importe quelle pièce (supérieure ou inférieure) en appuyant sur F (pour Flip). La couleur de la pièce changera en fonction de la couleur du calque. Vous pouvez également modifier les vues de vos couches de pâte à braser et de masque.

 

 

 

7. Vous pouvez commencer à câbler votre carte à l'aide de l'outil Route tracks. Vous pouvez modifier la largeur des pistes en appuyant sur Q et ajouter des vias en appuyant sur V pendant le câblage. Vous pouvez également changer les couches de vos pistes via l'onglet Couches. KiCAD est polyvalent et facile à utiliser pour le câblage. Vous constaterez que l'outil de routage prédit parfois votre meilleure stratégie de routage. Pour créer votre itinéraire sans stratégie de routage, câblez d'abord les pistes les plus courtes.

 

8. Pour créer un plan (tel qu'un plan de masse), utilisez l'outil Ajouter une zone remplie. Veillez à sélectionner le bon réseau et la bonne couche dans la fenêtre de dialogue. Créez le contour de votre plan ; lorsque vous avez terminé le dernier côté, cliquez avec le bouton droit de la souris, puis choisissez de fermer la piste. Connectez les broches des pièces nécessaires pour se connecter à ce plan et assurez-vous qu'elles ont toutes le même filet. Les vias se connecteront aussi automatiquement au plan s'ils ont le même filet.

 

9. Après avoir placé et câblé vos composants, fixez ou modifiez vos désignateurs de référence. Pour ce faire, activez les couches de sérigraphie. Éloignez vos désignateurs de référence des masques de soudure ou des bords des pièces. Il n'est pas bon que l'encre de la sérigraphie étouffe les pâtes à souder. En outre, l'opérateur doit voir clairement les désignateurs de référence et être à l'aise en utilisant la carte. Si nécessaire, placez une légende ou une ligne indiquant la référence de vos pièces.

 

10. Comme pour l'éditeur de schémas, vous pouvez effectuer une vérification des règles de conception dans l'éditeur de circuits imprimés. Allez dans Inspecter -> Vérification des règles de conception. Poursuivez l'exécution du DRC ; il se peut que vous constatiez plusieurs problèmes tels que des réseaux déconnectés, des sérigraphies qui se chevauchent et des réseaux flottants. Corrigez ces problèmes tout en faisant défiler votre conception en mode DRC. Cet outil DRC est crucial car il permet généralement de détecter des problèmes de conception invisibles à l'œil nu.

 

11. Visualisez vos résultats en 3D. Bien que KiCAD soit gratuit et open source, il dispose d'une visionneuse 3D que la plupart des logiciels de conception de circuits imprimés gratuits n'ont pas. Les détails de la vue 3D sont impressionnants. Appuyez sur Alt-3 sur votre clavier et votre vue 3D sera générée en un rien de temps. Les vues 3D vous aident à visualiser vos cartes et à prévoir les problèmes à venir. Vous pouvez également visualiser tout problème de châssis que vous pourriez rencontrer avec votre carte. Pour naviguer dans votre conception en 3D, utilisez la touche de défilement de votre souris pour zoomer et dézoomer. Cliquez sur le bouton gauche de la souris pour incliner votre carte sous certains angles. Utilisez les touches fléchées pour faire pivoter votre planche. En outre, les outils de navigation ci-dessus facilitent votre travail en 3D.

 

Conclusion

Voici les étapes à suivre pour réaliser un PCB Layout dans KiCAD. KiCAD possède plusieurs composants, notamment un éditeur de schémas, un éditeur de circuits imprimés, un éditeur de symboles, un éditeur d'empreintes, un visualiseur Gerber et un visualiseur 3D. Vous pouvez utiliser KiCAD dès le début de votre conception en réalisant un schéma. Vous pouvez ensuite procéder à l'élaboration d'un circuit imprimé à partir de ce schéma.