Les Breadboards sont parfaits pour le prototypage de circuits, mais ils ne sont pas si bons pour utiliser réellement la chose que vous construisez. À un moment donné, vous voudrez probablement rendre un projet plus permanent. La meilleure façon de le faire est de le mettre sur un circuit imprimé.
dans ce tutoriel, je vais vous guider à travers le processus de conception d’une disposition de PCB et de l’impression par un fabricant de PCB personnalisé., La performance de votre circuit dépendra grandement de la façon dont il est disposé sur le PCB, donc je vais vous donner beaucoup de conseils sur la façon d’optimiser votre conception.
Vous pouvez toujours graver des PCB à la maison avec un processus similaire au développement d’impressions à partir d’un film photographique. Mais cette méthode est désordonnée et elle utilise beaucoup de produits chimiques. Il est beaucoup plus facile (et moins cher) de faire fabriquer votre PCB par un fabricant professionnel. Pour démontrer le processus, je vais utiliser un service en ligne appelé EasyEDA pour concevoir une disposition de PCB pour un amplificateur audio LM386, puis je vais le faire fabriquer et vous montrer les résultats., Leur logiciel de conception en ligne gratuit est facile à utiliser et les tarifs sont très abordables.
Tout Commence Avec un Schéma
Avant de vous lancer dans la conception de circuits imprimés, c’est une bonne idée de faire un schéma de votre circuit. Le schéma servira de plan directeur pour la disposition des traces et le placement des composants sur le circuit imprimé. De plus, le logiciel D’édition de PCB peut importer tous les composants, empreintes et fils dans le fichier PCB, ce qui facilitera le processus de conception (plus à ce sujet plus tard).,
commencez par vous connecter à EasyEDA et créez un nouveau projet:
Une fois que vous êtes sur la page de démarrage, cliquez sur l’onglet « nouveau schéma”:
Maintenant, vous verrez un canevas vierge où vous pouvez dessiner le schéma:
Il est préférable de placer tous vos symboles schématiques sur la toile avant de dessiner des fils. Dans EasyEDA, les symboles schématiques sont situés dans les « bibliothèques”., La bibliothèque EasyEDA par défaut a la plupart des symboles communs, mais il y a aussi des « bibliothèques générées par L’utilisateur” avec beaucoup d’autres symboles:
chaque symbole schématique que vous utilisez doit avoir une empreinte PCB associée. L’empreinte de circuit imprimé définira les dimensions physiques du composant et le placement des plaquettes de cuivre ou des trous traversants. C’est le bon moment pour décider quels composants vous utiliserez.,
Les symboles schématiques de la bibliothèque EasyEDA ont déjà des empreintes associées, mais elles peuvent être modifiées si vous utilisez une taille ou un style différent:
pour modifier l’empreinte associée à un symbole schématique, recherchez dans les bibliothèques « générées par correspond au composant que vous utilisez., Une fois que vous l’avez trouvé, cliquez sur l’icône du cœur pour le « favori”:
puis copiez le nom du composant:
maintenant, cliquez sur le symbole dans l’éditeur de schémas, et collez le nom de la nouvelle empreinte dans le champ « package” à droite menu de la barre latérale (regardez la vidéo ci-dessous pour une démonstration):
Une fois que tous vos symboles sont placés sur le schéma et que vous avez attribué des empreintes à chaque symbole, il est temps de commencer à dessiner les fils., Plutôt que d’expliquer les détails de tout cela dans cet article, j’ai fait une vidéo pour que vous puissiez me regarder dessiner le schéma de mon amplificateur audio LM386:
Après tout le câblage est fait, c’est une bonne idée d’étiqueter les symboles. Les étiquettes seront transférées sur la disposition du circuit imprimé et éventuellement imprimées sur le circuit imprimé fini. Chaque symbole a un nom (R1, R2, C1, C2 etc.) et Valeur (10 µF, 100 Ω, etc.) qui peut être modifié en cliquant sur l’étiquette.,
l’étape suivante consiste à importer le schéma dans L’éditeur de PCB, mais avant de le faire, parlons de certaines choses à garder à l’esprit lors de la conception de votre PCB.
optimisation de la conception des circuits imprimés
identifiez ce que fait chaque partie de votre circuit et divisez le circuit en sections en fonction de la fonction. Par exemple, mon circuit amplificateur audio LM386 comporte quatre sections principales: Une alimentation, une entrée audio, le LM386 et une sortie audio. Il peut être utile de dessiner des diagrammes à ce stade pour vous aider à visualiser le design avant de commencer à le présenter.,
Gardez les composants de chaque section regroupés dans la même zone du circuit imprimé pour garder les traces conductrices courtes. De longues traces peuvent capter le rayonnement électromagnétique d’autres sources, ce qui peut provoquer des Interférences et du bruit.
Les différentes sections de votre circuit doivent être disposées de manière à ce que le chemin du courant électrique soit aussi linéaire que possible. Les signaux de votre circuit doivent circuler dans un chemin direct d’une section à l’autre, ce qui réduira les traces.
Chaque section du circuit d’alimentation fourni avec séparés de longueur égale., C’est ce qu’on appelle une configuration en étoile, et cela garantit que chaque section obtient une tension d’alimentation égale. Si les sections sont connectées en guirlande, le courant tiré des sections les plus proches de l’alimentation créera une chute de tension et entraînera des tensions plus faibles aux sections les plus éloignées de l’alimentation:
forme et Taille du circuit imprimé
Il n’est pas rare de voir des formes rondes, triangulaires ou La plupart des PCB sont conçus pour être aussi petits que possible, mais ce n’est pas nécessaire si votre application ne l’exige pas.,
Si vous prévoyez de placer le circuit imprimé dans un boîtier, les dimensions peuvent être limitées par la taille du boîtier. Dans ce cas, vous aurez besoin de connaître les dimensions du boîtier avant de disposer le PCB afin que tout rentre à l’intérieur.
Les composants que vous utilisez aura également un effet sur la taille du PCB. Par exemple, les composants montés en surface sont petits et ont un profil bas, de sorte que vous serez en mesure de rendre le PCB plus petit. Les composants de trou traversant sont plus grands, mais ils sont souvent plus faciles à trouver et à souder.,
Interfaces utilisateur
l’emplacement des composants tels que les connexions d’alimentation, les potentiomètres, les LED et les prises audio dans votre projet fini affectera la disposition de votre PCB. Avez-vous besoin d’une LED près d’un interrupteur d’alimentation pour indiquer qu’il est allumé? Ou avez-vous besoin de mettre un potentiomètre de volume à côté d’un potentiomètre de gain? Pour une expérience utilisateur optimale, vous devrez peut-être faire des compromis et concevoir le reste de votre PCB autour des emplacements de ces composants.,
couches de circuits imprimés
Les circuits plus grands peuvent être difficiles à concevoir sur un circuit imprimé monocouche car il est difficile d’acheminer les traces sans se croiser. Vous devrez peut-être utiliser deux couches de cuivre, avec des traces routées des deux côtés du PCB.
Les traces sur un calque peut être connecté à l’autre couche avec un via. Un via est un trou plaqué de cuivre dans le circuit imprimé qui relie électriquement la couche supérieure à la couche inférieure., Vous pouvez également connecter des traces supérieures et inférieures au niveau du trou traversant d’un composant:
couches de masse
certains circuits imprimés à double couche ont une couche de masse, où toute la couche inférieure est recouverte d’un plan de cuivre connecté à la Les traces positives sont acheminées sur le dessus et les connexions à la terre sont faites avec des trous traversants ou des vias. Les couches de terre sont bonnes pour les circuits sujets aux interférences, car la grande surface de cuivre agit comme un bouclier contre les champs électromagnétiques. Ils aident également à dissiper la chaleur générée par les composants.,
épaisseur de couche
La plupart des fabricants de circuits imprimés vous permettront de commander différentes épaisseurs de couche. Le poids du cuivre est le terme utilisé par les fabricants pour décrire l’épaisseur de la couche, et il est mesuré en onces. L’épaisseur d’une couche affectera la quantité de courant pouvant circuler dans le circuit sans endommager les traces. La largeur de Trace est un autre facteur qui affecte la quantité de courant pouvant circuler en toute sécurité dans le circuit (discuté ci-dessous). Pour déterminer des valeurs sûres pour la largeur et l’épaisseur, vous devez connaître l’ampérage qui traversera la trace en question., Utilisez un calculateur de largeur de trace en ligne pour déterminer l’épaisseur et la largeur de trace idéales pour un ampérage donné.
traces de PCB
Si vous regardez un PCB conçu par des professionnels, vous remarquerez probablement que la plupart des traces de cuivre se plient à des angles de 45°. L’une des raisons en est que les angles de 45° raccourcissent le chemin électrique entre les composants par rapport aux angles de 90°., Une autre raison est que les signaux logiques à haute vitesse peuvent être réfléchis à l’arrière de l’angle, provoquant des interférences:
Si votre projet utilise une logique numérique ou des protocoles de communication à haute vitesse au-dessus de 200 MHz, vous devriez probablement éviter les angles Pour les circuits à vitesse plus lente, les traces à 90° n’auront pas beaucoup d’effet sur les performances de votre circuit.
largeur de la Trace
comme l’épaisseur de la couche, la largeur de Vos traces affectera la quantité de courant pouvant circuler dans votre circuit sans endommager le circuit.,
la proximité des traces avec les composants et les traces adjacentes déterminera également la largeur de Vos traces. Si vous concevez un petit PCB avec beaucoup de traces et de composants, vous devrez peut-être réduire les traces pour que tout s’adapte.
Creating the PCB Layout
maintenant que nous avons discuté de certaines façons d’optimiser la conception de votre PCB, voyons comment mettre en page un PCB dans EasyEDA.,
ouvrez votre schéma dans l’éditeur de schémas et cliquez sur le bouton « Convertir le projet en PCB”:
Les empreintes associées à chaque symbole de schéma seront automatiquement transférées dans L’éditeur de circuits imprimés:
remarquez les fines lignes bleues les composants. Ce sont des lignes appelées ratsnest. Les lignes Ratsnest sont des fils virtuels qui représentent les connexions entre les composants., Ils vous montrent où vous devez acheminer les traces en fonction des connexions de câblage que vous avez créées dans votre schéma:
maintenant, vous pouvez commencer à organiser les composants, en gardant à l’esprit les conseils de conception mentionnés ci-dessus. Vous voudrez peut-être faire des recherches pour savoir s’il existe des exigences de conception spéciales pour votre circuit. Certains circuits fonctionnent mieux avec certains composants à des endroits spécifiques. Par exemple, dans un circuit amplificateur LM386, les condensateurs de découplage de l’alimentation doivent être placés près de la puce pour réduire le bruit.,
Après avoir arrangé tous les composants, il est temps de commencer à dessiner les traces. Utilisez les fils ratsnest comme guide approximatif pour acheminer chaque trace. Cependant, ils ne vous montreront pas toujours la meilleure façon d’acheminer les traces, c’est donc une bonne idée de se référer à votre schéma pour vérifier les connexions correctes.
Les Traces peuvent également être routées automatiquement à l’aide du routeur automatique du logiciel. Pour les circuits compliqués, il est généralement préférable de router les traces manuellement, mais essayez le routeur automatique sur des conceptions plus simples et voyez ce qu’il propose. Vous pouvez toujours ajuster les traces individuelles plus tard.,
Cette vidéo vous montrera comment dessiner des traces dans L’éditeur de PCB D’EasyEDA:
Il est maintenant temps de définir la taille et la forme du contour du PCB. Cliquez sur le contour de la carte et faites glisser chaque côté jusqu’à ce que tous les composants soient à l’intérieur:
la dernière chose à faire avant de passer la commande est d’exécuter une vérification de la règle de conception. Une vérification de règle de conception vous indiquera si des composants se chevauchent ou si les traces sont acheminées trop rapprochées., La vérification de la règle de conception peut être trouvée en cliquant sur le bouton « Gestionnaire de conception” dans la fenêtre de droite:
Les éléments qui échouent à la vérification de la règle de conception seront répertoriés sous le dossier « erreurs DRC”.,Vue CB:
Vous pouvez spécifier vos propres paramètres pour la vérification des règles de conception en cliquant sur le menu déroulant dans le coin supérieur droit et en allant dans divers > Paramètres des règles de conception:
cela fera apparaître une fenêtre où vous pourrez définir des règles de conception pour la largeur des traces, la distance entre les traces et d’autres paramètres utiles:
à ce stade, il est conseillé de vérifier la disposition de votre PCB par rapport à votre schéma pour vous assurer que tout est correctement connecté., Si vous êtes satisfait du résultat, l’étape suivante consiste à commander le PCB. EasyEDA rend cette partie vraiment facile
commander le PCB
commencez par cliquer sur le bouton « Fabrication Output” dans le menu supérieur de L’éditeur PCB:
cela vous mènera à un autre écran où vous pouvez choisir les options pour votre commande PCB:
Vous pouvez sélectionner le nombre de PCB que vous souhaitez commander, le nombre de couches de cuivre, l’épaisseur du PCB, le poids du cuivre et même la couleur du PCB., Après avoir effectué vos sélections, cliquez sur « Enregistrer dans le panier » et vous serez redirigé vers une page où vous pourrez entrer votre adresse de livraison et vos informations de facturation.
Vous pouvez également télécharger les fichiers Gerber de votre PCB si vous souhaitez les envoyer à un autre fabricant:
Les fichiers Gerber sont un ensemble de fichiers image contenant les motifs utilisés pour fabriquer votre PCB. Tous les fichiers sont compressés en un seul .fichier zip., Il existe un fichier séparé pour les traces de cuivre, l’écran en soie et les emplacements des trous de forage et des vias:
j’ai commandé 15 circuits imprimés pour mon circuit amplificateur audio LM386 et le coût est d’environ 15 USD. La fabrication et l’expédition ont pris environ deux semaines. Les PCB étaient bien faits et je n’ai trouvé aucun défaut. Après avoir soudé les composants et testé l’amplificateur, cela a très bien fonctionné. Vous pouvez cloner mon schéma D’amplificateur LM386 et mon PCB ici si vous le souhaitez.
faire votre propre PCB personnalisé est très amusant, et les résultats peuvent être très enrichissants., Espérons que cet article vous aidera à obtenir votre circuit prototype sur un PCB. Faites – nous savoir dans les commentaires si vous avez des questions et faites-nous savoir quels projets de conception de PCB vous avez planifiés. Si vous avez aimé ce tutoriel et que vous souhaitez obtenir plus, assurez-vous de vous abonner!