Le PCB, abréviation de « Printed Circuit Board » (carte de circuit imprimé), est la plateforme fondamentale servant à supporter les composants électroniques afin de réaliser les fonctions correspondantes. Basé surmatériau de substratLe PCB est fabriqué conformément aux fichiers de conception du PCB, avec une connexion établie entre les couches de la carte, ainsi qu’entre la carte et les composants. La fonction principale du PCB réside dans son rôle de relais de transmission, contribuant pleinement à la connexion électrique entre toutes les parties entourant la carte de circuit. Par conséquent, le PCB est généralement considéré comme le cœur des produits électroniques.
Les circuits imprimés doivent être fabriqués strictement conformément aux fichiers de conception de circuits imprimés, y comprisFichiers Gerberfichiers de perçage NC, fichiers de conception de pochoirs, etc., qui tous ensemble mèneront finalement à de vrais circuits imprimés. Cet article fournira un guide rapide de la disposition de PCB pour les débutants en conception de PCB, en couvrant les questions clés concernant la conception et la disposition de PCB. On espère que cet article sera un pansement pour les ingénieurs débutants en électronique.
Qu’est-ce que la disposition de circuit imprimé (PCB) ?
La conception de circuits imprimés comprend principalement le placement des composants sur la carte, le routage, la largeur des pistes, l’espacement des pistes, etc. Étant donné que les cartes PCB sont utilisées dans presque tous les produits électroniques, elles ont été largement adoptées dans des domaines tels que l’électronique grand public, l’informatique, les télécommunications, les soins médicaux et même l’aérospatiale.Routage de PCBjoue un rôle essentiel dans l’influence de leurs fonctions et performances attendues.
Notions de base sur le routage de circuits imprimés
Dans le processus de réalisation de schémas avecLogiciel de conception de circuits imprimésil est essentiel de maîtriser les abréviations en électronique, puisque les trois premières lettres sont généralement utilisées pour représenter un terme. Par exemple, RES signifie résistance ; CAP signifie condensateur ; IND signifie inductance. Ainsi, il est tout à fait nécessaire de maîtriser certains termes électroniques : tension, courant, Ohm, Volt, Ampère, Watt, circuit, élément de circuit, résistance, résistor, inductance, inducteur, capacité, condensateur, loi d’Ohm, loi de Kirchhoff, loi des tensions de Kirchhoff (KVL), loi des courants de Kirchhoff (KCL), maille, réseau, réseau passif à deux bornes, réseau actif à deux bornes.
Problèmes inévitables à prendre en compte dans la conception de circuits imprimés
•Distance minimale
La conception d’un circuit imprimé doit comporter un cadre, et la distance minimale entre la ligne du cadre et la patte d’un composant doit être d’au moins 2 mm ; il est raisonnable de la fixer à 5 mm.
•Placement des composants
Fondamentalement, lorsqu’il s’agit d’un système de circuits contenant un circuit numérique et un circuit analogique, ils doivent être séparés afin de regrouper systématiquement les circuits appartenant à la même catégorie. De plus, les composants doivent être disposés en fonction du sens de circulation du signal, des fonctions et des modules.
Les unités de traitement des signaux d’entrée et les composants de commande des signaux de sortie doivent être placés près du bord de la carte afin de rendre les lignes de signaux d’entrée/sortie aussi courtes que possible et de réduire les interférences d’entrée/sortie.
En termes de direction de placement des composants, ceux-ci ne peuvent être placés que verticalement ou horizontalement. Si une différence de potentiel relativement élevée est présente entre les composants, la distance entre les composants doit être suffisamment grande pour empêcher toute décharge.
En ce qui concerne un circuit imprimé de densité moyenne, la distance entre les composants à faible puissance doit être envisagée en fonction du brasage. Lorsque le brasage à la vague est choisi, la distance entre les composants peut se situer entre 50 mil et 100 mil.
Conception des lignes d’alimentation et de masse dans le routage de PCB
Il n’est pas difficile pour les ingénieurs en conception de PCB de comprendre la cause de la génération de bruit entre les lignes de masse et les lignes d’alimentation. Même si le routage du PCB est réalisé de manière excellente, les interférences dues à une prise en compte insuffisante de l’agencement des lignes d’alimentation et de masse réduiront tout de même les performances du produit, voire entraîneront une défaillance totale. Par conséquent, il incombe à l’ingénieur en routage PCB de réduire autant que possible les interférences de bruit afin de garantir la qualité du produit grâce aux méthodes suivantes :
a. Une couche de cuivre de grande surface est utilisée comme lignes de masse et toutes les parties inutilisées doivent être reliées à la masse, ce qui peut servir de lignes de masse. Pour les circuits imprimés multicouches, les lignes d’alimentation et de masse doivent être disposées respectivement sur des couches différentes.
b. Un condensateur de découplage doit être ajouté entre les lignes d’alimentation et de masse.
c. La largeur des lignes de masse et des lignes d’alimentation doit être définie aussi grande que possible. Il est préférable de rendre les lignes de masse plus larges que les lignes d’alimentation. L’agencement des largeurs des lignes de masse, des lignes d’alimentation et des lignes de signal doit être : lignes de masse > lignes d’alimentation > lignes de signal.
d. De larges pistes de masse doivent être utilisées pour former une boucle sur un circuit imprimé comportant un circuit numérique.
Trois conseils pour réduire les EMI dans la conception de circuits imprimés
La maintenance CEM (Compatibilité Électromagnétique) est indispensable dans la conception de circuits imprimés (PCB). La mise en œuvre de la CEM vise à réduire autant que possible les EMI (Interférences Électromagnétiques). Pour diminuer les EMI, il convient de se concentrer sur les trois éléments suivants : la source d’interférences électromagnétiques, le chemin de couplage et la victime.
Pour atteindre la CEM, les mesures doivent partir des éléments ci-dessus. Tout d’abord, la source d’interférence, le chemin de couplage et les dispositifs sensibles doivent être analysés, et des mesures efficaces doivent être résumées et mises en œuvre pour arrêter la source d’interférence, éliminer ou réduire le couplage d’interférence, diminuer la réponse des dispositifs sensibles à l’interférence ou augmenter le niveau de sensibilité électromagnétique.
Afin de limiter les interférences causées par l’être humain et de démontrer la validité des mesures techniques appliquées, des mesures organisationnelles doivent également être mises en place. Ainsi, un ensemble complet de règlements et de normes doit être élaboré et respecté, avec une répartition raisonnable du spectre. De plus, l’utilisation du spectre doit être contrôlée et gérée, et le mode de fonctionnement doit être déterminé en fonction de la fréquence, du temps de travail et de la direction de l’antenne. L’environnement électromagnétique doit être analysé et l’emplacement doit être choisi avec une gestion CEM appropriée.
•Source d’interférences électromagnétiques
La source EMI désigne tout type d’énergie électromagnétique (naturelle ou émise par un dispositif électrique) susceptible de nuire aux personnes ou aux appareils dans le même environnement, ou de provoquer des dommages EMI à d’autres dispositifs, sous-systèmes ou à l’ensemble du système, entraînant une dégradation des performances ou une défaillance.
•Chemin de couplage
Le chemin de couplage désigne l’accès ou le support utilisé pour transmettre les EMI.
•Victime
La victime désigne les personnes ou les systèmes endommagés par les EMI, y compris les composants, équipements, sous-systèmes ou systèmes subissant une dégradation des performances ou une défaillance.
