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Principales Choses à Savoir Avant De Concevoir un PCB

La conception de circuits électroniques est une tâche difficile et nécessite de grandes compétences de la part de l’utilisateur. Il doit connaître divers concepts pour concevoir un circuit électronique. Concevoir un PCB, c’est comme jouer à une partie d’échecs. Certaines limitations vous obligent à penser à l’avenir, tout comme il y a des pièces sur le tableau que vous devez utiliser pour aller de l’avant. Gardez ces choses à l’esprit avant de commencer pour vous assurer que vous ne manquez pas d’espace ou de puissance et sélectionnez les composants corrects.


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Qu’est-ce Qu’un PCB?

Les PCB (printed circuit boards) sont le fondement de presque tous les appareils électroniques dans le monde. Ils sont utilisés dans tout, des téléphones cellulaires et des ordinateurs aux voitures, aux avions et aux appareils médicaux. Les PCB sont des écrans plats en fibre de verre revêtus de plastique qui sont gravés avec des conducteurs en cuivre. Ces conducteurs connectent les composants afin qu’ils puissent communiquer les uns avec les autres.


Les Différentes Méthodes De Fabrication De PCB

Il existe de nombreuses méthodes différentes pour fabriquer des PCB. Les plus courantes sont:


1. Méthode De Fer Sur Papier Glacé

C’est l’une des méthodes les plus populaires pour fabriquer des PCB à la maison. Il est facile à suivre et existe depuis longtemps. Cette méthode peut faire des cartes simples avec seulement quelques composants. L’inconvénient est qu’il n’est pas durable et idéal pour les projets complexes.


2. Circuit à La Main Sur PCB

Cette technique plus avancée nécessite une certaine habileté et de la patience, mais les résultats en valent la peine. Vous aurez besoin d’une bonne imprimante, d’une solution de gravure et d’outils essentiels tels que des pinces à épier, des fichiers et une mèche de soudure. Cette technique fonctionne mieux lorsque vous n’avez que quelques composants sur votre carte ou que vous créez quelque chose de simple comme un circuit de sortie audio ou un circuit de pilote d’affichage matriciel à LED. C’est également génial si vous souhaitez faire plusieurs copies de votre conception, car elle ne nécessite pas beaucoup d’investissement dans les matériaux ou l’équipement par rapport aux autres méthodes décrites ici.


3. Gravure De Pointe au Laser

Cette méthode utilise des lasers pour découper des formes à haute vitesse avec une grande précision et précision. Le faisceau laser coupera à travers le matériau dans une seule direction. Par conséquent, il est essentiel de ne pas avoir de surfaces horizontales ou verticales qui doivent être coupées, car elles seraient impossibles à réaliser avec cette seule méthode.




Étapes De Conception De Base Des PCB

À partir du moment où vous réalisez que vous avez besoin d’un PCB jusqu’à la fabrication finale, la conception de PCB est impliquée dans chaque étape de la fabrication de cartes de circuits imprimés. Il y a six phases dans le processus de conception fondamental;


1. Concept

L’étape suivante consiste à choisir le concept final de la carte après avoir établi la nécessité d’un PCB. À ce stade précoce, les caractéristiques, les connexions, le placement et les dimensions approximatives du PCB sont définis, ainsi que les fonctions qu’il aura et exécutera. Tenez également compte de tout problème environnemental supplémentaire et de la plage de température générale dans laquelle la carte fonctionnera.


2. Schéma

Le schéma de circuit est ensuite dessiné en fonction de la conception choisie. Les composants électriques de la carte sont indiqués dans cette figure avec toutes les informations nécessaires au bon fonctionnement, ainsi que des détails tels que les noms des composants, les valeurs, les cotes et les numéros de pièce du fabricant.

Votre nomenclature sera créée au fur et à mesure que vous créerez votre schéma. Toutes les informations sur les composants dont vous avez besoin pour votre PCB se trouve dans cette nomenclature. Ces deux documents doivent toujours être à jour.


3. Un Schéma Fonctionnel Pour une Carte

L’étape suivante consiste à terminer un schéma fonctionnel au niveau de la carte, une conception montrant les dimensions finales du PCB. Marquez les régions qui appartiennent à chaque bloc et les parties des composants qui sont connectés pour des raisons électriques ou pratiques. Vos traces peuvent être brèves si les détails connexes sont conservés ensemble.


4. Positionnement Des Composants

Le placement des composants, qui vient ensuite, établit où chaque partie ira sur le tableau. Vous pouvez fréquemment passer par de nombreuses itérations d’affinement de l’emplacement des composants.


5. Routage De Premier Passage

Ensuite, choisissez le routage et la priorité du circuit pour ce routage.


6. Examen

Une fois la conception terminée, vous devez exécuter plusieurs tests pour vous assurer qu’elle répond à vos besoins. Si c’est le cas, la conception est terminée. Si ce n’est pas le cas, vous reviendrez aux étapes où des changements sont nécessaires.


Ce Que Chaque Concepteur De PCB Doit Savoir Avant De Concevoir La Disposition Des PCB

Le concepteur de PCB doit savoir certaines choses cruciales avant de concevoir la mise en page. Voici quelques-uns des éléments critiques que chaque concepteur de PCB doit connaître avant de concevoir la mise en page des PCB:


1. Dimensionnement Des Traces

Le dimensionnement de trace est probablement l’un des aspects les plus critiques de la conception d’une disposition de PCB. Si vous avez des traces ou des tampons trop minces, ils peuvent ne pas gérer le courant attiré par les composants de votre carte. S’il y a trop de vias dans une trace, cela peut également le rendre plus faible et plus susceptible de se casser.


2. Faites Des Boucles Petites

Les zones de boucle sont l’endroit où deux traces se réunissent et se laissent à nouveau. Ces zones doivent être aussi petites que possible afin qu’elles ne créent pas de résistance ou d’inductance inutile dans le circuit. Vous devriez également essayer de garder ces boucles loin des zones sensibles comme les entrées d’alimentation ou les signaux à grande vitesse parce qu’ils peuvent causer des interférences avec d’autres parties de votre conception.


3. Découplage De L'emplacement Du Condensateur

Les condensateurs de découplage réduisent les pics de tension dans votre circuit en stockant la charge lorsqu’il y a un changement soudain dans un tirage de courant ou une oscillation à haute fréquence. Vous devez toujours les placer entre les blocs d’alimentation et les circuits sensibles car ils aident à protéger contre ces pics, qui pourraient endommager vos puces si rien n’est fait.


4. Gardez Les Traces Numériques et Bruyantes à L’écart Des Traces Analogiques

L’utilisation d’un plan de masse solide sous vos signaux numériques est la meilleure façon de le faire. Cela aidera à garder le bruit dans la section numérique isolé de la section analogique. Si vous n’avez pas une zone assez grande pour un plan de masse solide, essayez de garder tout ce qui doit être mis à la terre du même côté de la carte que vos composants analogiques (car ils sont sensibles à tout bruit de sol).


5. Connexions Kelvin

Lorsque deux traces de cuivre sont directement connectées, elles forment une connexion Kelvin ou un court-circuit. Cela peut provoquer un joint de soudure indésirable et conduire à des problèmes comme les joints de soudure à froid et la mauvaise fiabilité du PCB. Un excellent moyen d’éviter cela est d’ajouter des vias qui connectent toutes les couches.


6. Le Sol N’est Pas au Sol

Comprendre la différence entre les plans de mise au sol et les plans de référence est essentiel pour éviter les erreurs courantes lors de la conception de votre disposition de PCB. Les plans de terre connectent différentes parties du circuit, tandis que les plans de référence fournissent un chemin de retour commun pour les signaux sur des couches séparées.


7. Via La Taille Et Le Nombre

La taille et le nombre de vias utilisés dans votre mise en page de PCB auront un impact sur ses performances et sa rentabilité de la production. Vous devez utiliser des vias de grand diamètre afin que la chaleur puisse facilement se dissiper de la carte, mais assez petit pour qu’ils ne l’affaiblissent pas trop ou ne provoquent pas de points faibles où des fissures pourraient se former plus tard dans sa vie. La quantité de vias qui doivent être ajoutés dépend du nombre de couches de votre carte.


8. Utilisation De PCB Comme Dissipateur De Chaleur

L’utilisation de PCB comme dissipateur de chaleur est l’un des moyens les plus courants d’améliorer la dissipation de la chaleur des composants électroniques. La tendance actuelle de l’utilisation de dissipateurs de chaleur est d’utiliser un caloduc ou un film mince à la surface du PCB. Cette méthode de conception peut réduire considérablement le coût et augmenter l’efficacité du contact thermique entre l’air et les composants.


9. Vias Thermiques

Les vias thermiques sont de petits trous percés dans une carte de circuit imprimé qui fournissent une connexion électrique entre des traces ou des tampons sur différentes couches qui ne sont pas connectées par des moyens habituels (par exemple, des traces sur différentes couches). Ces trous peuvent être remplis de pâte conductrice ou de soudure pour établir une connexion électrique entre deux parties d’une carte de circuit imprimé (PCB) tout en fournissant un chemin de faible résistance pour le flux de chaleur loin des dispositifs à haute température tels que les transistors d’alimentation et les circuits intégrés.


10. Distance Entre Les Traces et Les Trous De Montage

Si vous concevez un PCB qui sera utilisé dans un environnement à haute chaleur, tel qu’un amplificateur, vous devez garder la distance entre les trous de montage et les traces aussi grande que possible. Cela aidera à dissiper la chaleur des traces à la surface de montage du PCB lorsqu’il est vissé en place. Si votre conception n’a pas de trous de montage, gardez les traces à l’écart des zones chaudes.


11. Composants Sensibles à La Chaleur

Lorsque vous placez des composants sur votre disposition de PCB, assurez-vous de ne pas les mettre directement sous une source de chaleur comme des résistances ou des diodes. Par exemple, ne les mettez pas directement sous un transistor de puissance car il fera assez chaud pour les endommager. En outre, essayez de ne pas les placer près d’autres composants qui peuvent devenir chauds tels que les condensateurs d’alimentation ou les transformateurs, car ceux-ci peuvent également affecter leur température et provoquer une défaillance dans certains cas.



Conclusion

Assurez-vous de suivre les étapes mentionnées ci-dessus. Faire une mise en page de PCB est assez difficile, et sans elle, vous pourriez échouer à elle. Cela peut vous coûter du temps, de l’argent et des efforts et même nuire à votre réputation. Cependant, si vous avez déjà fait toutes les erreurs, vous pouvez sûrement les éviter et rendre votre processus de conception de PCB plus fluide en suivant les règles simples ci-dessus.


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