Circuits imprimés (PCB)sont l’épine dorsale de toutes sortes d’appareils électroniques, allant des téléphones portables aux machines industrielles. Les PCB constituent l’ossature technologique, tout comme les réseaux neuronaux des organismes biologiques. Il est nécessaire pour les professionnels de l’électronique de savoir lire un PCB. Savoir lire un PCB leur permet de dépanner efficacement, de favoriser l’amélioration des conceptions et de stimuler l’innovation dans le développement de systèmes électroniques. Cet article décrira les compétences essentielles nécessaires pour lire une carte de circuit imprimé en déchiffrant les symboles, en suivant les circuits, en examinant des méthodologies complexes et en identifiant les éléments macroscopiques essentiels des PCB.
Macros de circuits imprimés
Couches et substrats
La raison pour laquelle un PCB est unique réside dans la complexité de sa structure matérielle, où chaque couche a un rôle à jouer. Le PCB standard se compose de couches alternées de cuivre conducteur et de substrats isolants. Le substrat est généralement constitué deFR-4, un composite de tissu de fibre de verre tissé et de résine époxy. Le matériau est utilisé pour ses bonnes propriétés d’isolation électrique, de résistance mécanique, de résistance aux produits chimiques et à l’humidité. Selon les applications, on utilise du polyimide pour les utilisations à haute température, ou de la céramique pour les applications à haute fréquence.
Les couches de cuivre sur un circuit imprimé constituent le trajet des signaux électriques. Sur une carte simple à deux couches, des feuilles de cuivre sont collées de part et d’autre du substrat. Dans des conceptions plus avancées, des cartes multicouches sont réalisées en empilant des couches supplémentaires de cuivre et de substrat. Cela permet une architecture de circuit de haut niveau. Les couches de cuivre transportent les signaux électriques et l’alimentation à travers la carte.
Lemasque de souduregénéralement verte, est une fine couche ultra-mince de cuivre. Elle existe principalement pour empêcher les contacts indésirables entre les pistes de cuivre et d’autres objets métalliques. Cela évite les ponts de soudure entre des pastilles de soudure très rapprochées et protège également le cuivre de l’oxydation. La sérigraphie est la couche extérieure, généralement blanche, et contient des informations précieuses comme les désignations de composants, les marqueurs de polarité et d’autres repères utiles lors de l’assemblage, des tests et des réparations.
Les circuits imprimés avancés peuvent inclure des couches spéciales pour une fonctionnalité accrue. Celles-ci peuvent comprendre des couches de capacité intégrée pour améliorer la distribution de l’alimentation ou des plans de masse spéciaux offrant une intégrité de signal supérieure et une meilleure immunité aux interférences électromagnétiques (EMI).
Les principaux composants d’un PCB
Comprendre le type de composants électroniques qui peuplent un PCB est essentiel pour lire et interpréter rapidement les cartes. Chaque composant est une partie cruciale de la conception du circuit :
Résistances :Composants passifs qui limitent le flux de courant, marqués par des bandes colorées indiquant la valeur de la résistance. Les résistances sont utilisées pour la limitation de courant, la division de tension et la polarisation.
Condensateurs :Dispositifs qui stockent et libèrent de l’énergie électrique, disponibles en différentes formes et tailles. Les condensateurs sont utilisés dans les circuits de filtrage, de couplage et de découplage.
Inductances :Composants qui stockent de l’énergie dans un champ magnétique lorsque le courant les traverse. Les inductances sont utilisées dans les filtres, les oscillateurs et les alimentations électriques.
Diodes :Permettent au courant de circuler dans une seule direction. Les DEL sont largement utilisées comme voyants lumineux. Les diodes peuvent également être utilisées comme interrupteurs, régulateurs de tension et redresseurs.
Transistors :Dispositifs semi-conducteurs qui amplifient ou commutent des signaux électroniques. Fortement utilisés dans les amplificateurs et les portes logiques, ainsi que sous forme de transistors bipolaires à jonction (BJT) et de transistors à effet de champ (FET).
Circuits intégrés (CI) :Composants avancés intégrant des circuits complets dans un seul boîtier, allant de simples amplificateurs opérationnels à des microprocesseurs sophistiqués. Les circuits intégrés constituent la base de l’électronique moderne et remplissent une très grande variété de fonctions.
Chacun de ces composants possède des marquages distinctifs qui définissent leurs spécifications et leurs valeurs, ce qui est crucial pour lire les schémas et évaluer la fonctionnalité au sein des systèmes électroniques.
Pistes et Vias
Les pistes sont le pain quotidien des circuits imprimés, des voies conductrices qui permettent le passage des signaux électriques d’un composant à l’autre. Connaître les différents types de pistes et de vias est essentiel pour lire les schémas d’implantation et dépanner avec succès :
Traces de signal :Transmettre des signaux de données entre les composants, en nécessitant un routage soigneux pour maintenir l’intégrité du signal et ne pas induire d’interférences.
Traces de puissance :Les pistes d’alimentation fournissent l’énergie de la source aux composants. Les pistes d’alimentation sont généralement plus larges que les pistes de signal afin de transporter des courants plus élevés, ce qui réduit la chute de tension et la génération de chaleur.
Traces au sol :Reliez tous les points de mise à la terre du circuit afin de fournir un potentiel de référence commun. Ils sont nécessaires pour réduire le bruit et améliorer les performances globales du circuit.
Danscircuits imprimés multicouches,viassont utilisés pour interconnecter les pistes entre les couches. Un via est un petit trou rempli de matériau conducteur qui permet aux signaux électriques de passer entre deux couches. Cela facilite l’acheminement efficace des connexions entre plusieurs couches sans occuper d’espace supplémentaire sur la carte.
Il est également nécessaire de connaître l’objectif et les types de vias — traversants, borgnes et enterrés — pour interpréter les schémas de circuits imprimés. Les vias traversants relient les couches externes aux couches internes, les vias borgnes relient une couche externe à une ou plusieurs couches internes mais ne traversent pas toute la carte, et les vias enterrés ne relient que les couches internes.
Décoder les symboles des circuits imprimés
Marquages et valeurs des composants
Une bonne lecture des circuits imprimés dépend de la capacité à lire les marquages et les valeurs des composants :
Codes de couleur des résistances :Les résistances utilisent généralement des bandes de couleur pour indiquer leur valeur de résistance et leur tolérance. Par exemple, une résistance avec des bandes marron, noir, orange et or aurait une valeur de 10 000 ohms (10 kΩ) et une tolérance de 5 %.
Marquages des condensateurs :Les condensateurs ont le plus souvent leur capacité indiquée en farads (F), picofarads (pF), nanofarads (nF) ou microfarads (μF).
Inductances :La valeur de l’inductance est le plus souvent indiquée dessus en microhenrys (μH) ou en millihenrys (mH).
Diodes et transistors :Ceux-ci sont le plus souvent marqués avec des désignations de type ou des numéros de pièce. Les codes alphanumériques peuvent être recoupés dans les fiches techniques pour confirmer leurs spécifications.
Circuits intégrés (CI) :Les circuits intégrés portent des numéros de référence indiquant la puce et sa fonction. Un tel marquage peut inclure des codes de date de fabrication supplémentaires et des numéros de lot.
La lecture de tels marquages permet aux ingénieurs et aux techniciens de localiser et de tester facilement les composants sur un circuit imprimé (PCB) pour le diagnostic et la conception.
Les symboles schématiques et les empreintes de circuits imprimés, bien qu’ils représentent les mêmes composants, remplissent des fonctions différentes. Les symboles schématiques sont une représentation graphique normalisée utilisée sur les schémas électriques et mettent en évidence la fonction électrique du composant et non son apparence physique.
Les empreintes de circuits imprimés, en revanche, correspondent à la zone physique et aux points de contact qu’un composant occupe sur une carte de circuit imprimé. Les empreintes sont des représentations précises de la taille, de la forme et de l’agencement des broches du composant afin de faciliter son placement correct et sa soudure en production.
La compétence consistant à traduire ces représentations symboliques schématiques abstraites en leurs homologues physiques sur le circuit imprimé est inestimable pour les ingénieurs comme pour les techniciens. Elle permet de passer instantanément de la conception conceptuelle à sa réalisation physique, optimisant à la fois l’efficacité de l’analyse des circuits et la communication entre les équipes de conception, de fabrication et d’assemblage.
Annotations de sérigraphie
SérigraphieLes annotations fournissent des indicateurs visuels utiles pour la position, l’orientation et l’étiquetage des composants sur un PCB. Elles sont généralement imprimées avec un contraste de couleur net, comme le blanc ou le jaune, sur la surface supérieure du PCB afin d’en assurer la lisibilité.
Contours des composants et désignateurs de référence :Les identifiants alphanumériques (par exemple, R1 pour Résistance 1) facilitent l’identification précise et le positionnement des composants sur l’assemblage.
Indicateurs de polarité :Les symboles ou marques sur la sérigraphie indiquent l’orientation correcte des composants polarisés, tels que les condensateurs électrolytiques ou les diodes.
Indicateurs de broche 1 :Les points ou encoches qui indiquent la première broche des circuits intégrés ou d’autres composants multipoints garantissent une orientation correcte lors de l’insertion.
Points de testPoints spéciaux sur la carte pour le test pendant le contrôle qualité ou le débogage.
Grâce à la connaissance et à l’utilisation des informations de sérigraphie, les techniciens et les ingénieurs bénéficient grandement en termes de productivité lors des tests, de l’assemblage et du dépannage d’un PCB.
En apprenant à lire un PCB, la personne acquiert la capacité de comprendre et de déchiffrer les nombreuses couches, composants et symboles qui interviennent dans la création de ces cartes complexes. En vous familiarisant avec la technique de lecture des schémas de circuits imprimés et le déchiffrement des indications en sérigraphie, vous vous ouvrez la possibilité d’innover et de rationaliser la conception de systèmes électroniques. Il ne s’agit pas seulement d’une compétence inestimable dans le domaine de la réparation et du dépannage, mais aussi d’un préalable aux avancées technologiques et aux nouvelles applications dans le domaine de l’électronique. Que vous soyez passionné, ingénieur ou technicien, transformer ces connaissances en un ensemble de compétences pratiques vous propulsera vers l’expertise dans le domaine de l’électronique.
En conclusion, la compétence de lecture de circuits imprimés est extrêmement utile et ouvre de nombreuses opportunités en matière de conception électronique, de résolution de problèmes et de créativité. Une compréhension complète des couches, des composants et des symboles des circuits imprimés améliorera grandement votre niveau de compétence lorsqu’il s’agit de travailler avec des systèmes électroniques, que ce soit pour des projets personnels ou professionnels. Avec les progrès réalisés dans vos projets électroniques, la prochaine étape consiste à concrétiser vos idées. PCBCart propose des services de haute qualitéServices d’assemblage de PCBqui visent à respecter des normes industrielles élevées afin de réaliser vos projets avec exactitude et précision. Obtenir un devis auprès de PCBCart peut permettre de comprendre comment leurs compétences et leurs connaissances peuvent aider et stimuler vos projets électroniques.
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