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Initiation à la conception de circuits imprimés – Partie 2
Prérequis
- Avoir complété l’initiation à la conception de circuits imprimés – Partie 1
Objectif
Le but de cette initiation de réaliser un petit circuit imprimé avec des composants simples (LED, buzzers, résistances…) qui pourrait par la suite être branché et utilisé avec une carte électronique.
Dans la section précédente, nous avions déjà réalisé le circuit électronique via l’éditeur de schématique. Dans cette partie, nous allons préparer le circuit pour sa fabrication en organisant les composants et leurs connexions sur la carte.
Routage
Mission
Ouvrir l’éditeur de PCB KiCad.
Importation des composants
Mission
Importer les composants depuis votre schéma vers l’éditeur de PCB.
Contours du PCB
Mission
Sélectionner la couche “Edge.Cuts” et tracer le contour de votre PCB avec les outils “Ligne” et “Arc de cercle”.
Astuce
Prévoyez environ un carré de 30 mm x 30 mm pour pouvoir placer tous les composants à l’intérieur. Vous pouvez aussi tenter de le faire plus petit, entièrement rond… En d’autres termes, personne ne vous oblige à faire comme sur l’image !
Plan de masse
La masse est le signal le plus important du PCB, puisqu’elle se trouvera quasiment partout. Nous allons donc générer des zones entières constituées de ce signal, appelées plans de masse. Faire un plan de masse sur les deux faces du PCB permet, entre autres, de :
- Réduire l’impédance des fils au minimum.
- Connecter automatiquement à la masse les composants qui en ont besoin.
- C’est plus écologique !
Mission
Sélectionner la couche “F.Cu” et cliquer sur “Tracer Zones Remplies”. Sélectionner “GND” puis valider, et encadrer le contour du PCB avec. Faire de même avec la couche “B.Cu”.
Placement des composants
Mission
Placer les composants comme bon vous semble dans les contours de votre carte, puis regénérer le plan de masse (raccourci-touche “B”).
Astuce
Vous pouvez commencer à avoir un aperçu 3D de votre carte en allant sur le menu “Affichage” puis “Visu 3D”. Qu’elle est belle !
Le saviez-vous ?
Vous pouvez ajuster l’écart entre les points de la grille en faisant un clic droit dans la zone de travail, puis en sélectionnant “Grille”. Vous pourrez ainsi placer les composants de manière plus précise.
Classes d’équipotentielles
Avant de commencer le routage de la carte, il faut définir ce que l’on appelle des classes d’équipotentielles :
En électricité, l’équipotentielle est l’ensemble des conducteurs électriques soumis à la même tension électrique, et ne possédant donc pas de différence de potentiel électrique. Une liaison équipotentielle a pour but d’uniformiser le potentiel électrique sur un certain espace. (Wikipedia)
Mission
Aller dans les “Options CI” puis dans la section “Classes d’Equipots” et modifier les paramètres suivants de la classe “Default” :
- Isolation : 0.3mm
- Largeur de Piste : 0.3mm
- Diamètre de Via : 0.8mm
- Trou de Via : 0.4mm.
Ainsi, toutes les pistes des signaux avec la catégorie “Default” auront ces paramètres. Pratique !
Très souvent, les pistes qui vont faire passer l’alimentation du circuit peuvent faire passer des courants plus importants. Cela conduit à une puissance dissipée non négligeable. Pour y remédier, nous allons créer une équipotentielle dédiée aux signaux d’alimentation comme le +5V ou le GND. La largeur de ces pistes sera plus grande pour réduire l’impédance de ligne.
Mission
Avec le premier bouton « + », créer une deuxième classe « Power » et lui attribuer les paramètres :
- Isolation : 0.3mm
- Largeur de Piste : 0.5mm
- Diamètre de Via : 1.2mm
- Trou de Via : 0.6mm
Mission
Avec le deuxième bouton “+”, créer tous les signaux du circuit (+5V, GND, LED1,…) et leur attribuer la bonne classe (Power pour +5V et GND, Default pour les autres).
Là où l’initiation “routage” prend tout son sens
Mission
Relier toutes les pistes comme indiquées par le chevelu (X).
Attention
Il faut éviter au maximum les angles droits avec les pistes ! Ils créent du rayonnement électromagnétique (IEM) qui altèreront les performances de votre PCB.
Astuce
Bon courage ! Si vous avez des difficultés à tous relier, il faudra peut-être revoir la position de certains composants, mais sachez que vous pouvez aussi router sur la face arrière “B.Cu”. N’hésitez pas à sortir des sentiers battus en testant des choses !
Astuce
Une autre alternative serait d’alterner entre les deux couches en passant par un “trou”. C’est le rôle d’un via. Lorsque vous tracez une piste, appuyez sur “V” et un via apparaîtra.
Astuce
Vous pouvez écrire du texte sur une des faces de votre PCB (Ctrl + Shift + T) et regénérer votre plan de masse pour avoir votre texte en relief. Et tiens, en parlant de plan de masse, n’oubliez pas de le regénérer une fois que tout est fini !
Analyse de la qualité du routage
De la même manière qu’avec l’ERC dans le schématique, il faut vérifier que le routage ne contient aucune erreur : cela se fait avec le Contrôle des Règles de Conception (dit Design Rules Checker en anglais - DRC).
Mission
Exécuter le DRC (Design Rules Checker) et corriger les erreurs éventuelles.
Et voilà un PCB terminé !
Pour aller plus loin
Crédits
- Rédacteur : Ousmane THIONGANE
- Dernière mise à jour : Juin 2025
- Relecteur : Loubna LATRECHE