Introduction à la conception d’un circuit imprimé
La conception d’un circuit imprimé consiste à réaliser un schéma électrique et router un circuit imprimé (Printed Circuit Board - PCB).
commence par la réalisation d'un schéma électronique, où sont définis les composants et leurs connexions.
Le schéma est une représentation graphique du circuit constitué de symboles électriques, représentant chaque composant de la conception, et de fils de connexion reliant les broches des symboles.
Les symboles schématiques sont des représentations picturales de composants électroniques dans un schéma, comme un zigzag ou un rectangle pour une résistance ou un triangle pour un ampli-op. Le schéma est généralement dessiné en premier, avant de concevoir la carte de circuit imprimé.
À l'IUT de Haguenau, le développement des cartes électroniques se réalisait depuis plusieurs années avec le logiciel de conception Altium Designer, et se fait désormais avec KiCad depuis la rentrée 2024.
Dans une suite logiciel de conception PCB, le schéma électronique joue un rôle central en tant que première étape du processus de création. Voici ses principales fonctions :
- Définir le circuit et ses connexions :
- Le schéma électronique décrit les composants du circuit et la manière dont ils sont connectés.
- Il sert de base pour organiser et comprendre le fonctionnement global avant de passer à l’étape physique du PCB.
- Faciliter la simulation et la validation :
- Grâce à des outils de conception assistée par ordinateur (CAO), le schéma permet de simuler le comportement du circuit, de détecter des erreurs ou des incompatibilités, et de vérifier sa fonctionnalité avant toute fabrication.
- Générer une Netlist :
- Le schéma produit un fichier appelé Netlist, qui répertorie toutes les connexions électriques entre les broches des composants.
- Ce fichier est utilisé pour guider la conception du PCB en garantissant que toutes les connexions spécifiées dans le schéma sont respectées.
- Simplifier le placement des composants :
- Chaque composant présent dans le schéma est associé à une empreinte physique sur le PCB.
- Cela facilite leur placement correct sur la carte en respectant le design logique du circuit.
- Assurer la cohérence et le contrôle des erreurs :
- Le schéma est utilisé pour vérifier automatiquement que le routage des pistes sur le PCB correspond aux connexions définies.
- Des outils de vérification (Design Rule Check, DRC) comparent le schéma au PCB pour s’assurer qu’aucune connexion n’a été oubliée ou mal réalisée.
En résumé, le schéma électronique est le plan directeur de la conception PCB.
Il garantit que le circuit est fonctionnel, organisé et conforme aux exigences techniques avant la fabrication.
Ce schéma est ensuite traduit en un plan de PCB à l’aide de logiciels spécialisés tels que KiCad ou Altium, qui permettent de placer les empreintes des composants et de tracer les pistes.
La carte de circuit imprimé est la réalisation physique du schéma, avec des empreintes physiques de composants positionnées sur la carte et des pistes en cuivre pour établir les connexions décrites dans le schéma. Les empreintes sont un ensemble de pastilles ou plots (pastilles non perforées pour les composants montés en surface) de cuivre qui correspondent aux broches d'un composant physique.
Concrètement, un circuit imprimé est un support, souvent sous forme de plaque, qui permet de maintenir et de relier électriquement plusieurs composants électroniques, afin de former un circuit électronique complexe. Il est constitué d'un assemblage d'une ou plusieurs fines couches de cuivre, séparées par un matériau isolant. Les couches de cuivre sous gravées pour créer des pistes se terminant par des pastilles. Ces pastilles, lorsqu'elles sont perforées permettent de connecter électriquement les composants traversants soudés à travers le circuit imprimé ou de relier les différentes couches de cuivre. Dans certains cas, des pastilles non perforées servent à souder des composants montés en surface (CMS ou SMD - Surface Mounted Device).
ÀUne l'IUTfois de Haguenau,conçu, le développementcircuit imprimé est fabriqué par gravure, impression ou des cartesprocédés électroniquesplus seavancés réalisaitcomme depuisla plusieursphotolithographie. annéesLe aveccomposant sera alors soudé sur son empreinte correspondante sur le logicielcircuit deimprimé.