< img height="1" width="1" style="display:none" src="https://www.facebook.com/tr?id=1724791474554128&ev=PageView&noscript=1" />

Conception de PCB de microcontrôleur : un guide complet

Table des matières

La conception du PCB du microcontrôleur est légèrement différente des cartes classiques ; il existe de nombreux paramètres à prendre en compte et diverses règles de conception à respecter. Utilisez-le pour apprendre le processus de création d'un. Commençons par la signification de ce type de PCB.

Qu'est-ce qu'une carte microcontrôleur ?

Une carte microcontrôleur (MCU) est un PCB programmable avec un ou plusieurs microcontrôleurs. Le MCU est un ordinateur monopuce. Il agit comme le cerveau du conseil d'administration et contient les éléments principaux suivants : Unité centrale de traitement, la mémoire et les périphériques d'E/S.

Ces circuits imprimés sont simples à fabriquer. Ils coûtent également moins cher que microprocesseurs, et vous pouvez les utiliser dans pratiquement tous les projets, de ceux impliquant des contrôles simples à ceux nécessitant des calculs.

Les PCB MCU fonctionnent avec électronique embarquée systèmes et appareils. Ils aident à exécuter des fonctions contrôlées par logiciel. Par exemple, vous pouvez les interfacer avec des capteurs pour réagir aux conditions ou les placer dans un appareil pour contrôler son fonctionnement.

Le microcontrôleur PCB peut être une simple carte avec seulement quelques composants ou un type compliqué avec de nombreuses interconnexions et couches électriques ; cela dépend du projet particulier et du niveau de contrôle requis.

Utilisation d'un logiciel de conception de microcontrôleurs PCB
Utilisation d'un logiciel de conception de microcontrôleurs PCB
Ressource: https://www.youtube.com/watch?v=aSsnLyKtIAU

Conception de circuits imprimés de microcontrôleurs

Un circuit imprimé à microcontrôleur commence par la préparation de la conception. Pour le créer, vous déterminez le type de contrôleur requis et les différents composants. Les exigences de votre projet dictent le type de PCB à fabriquer.

Par exemple, un MCU simple avec seulement quelques Ko de mémoire et une seule entrée d'E/S peut suffire si l'application est une fonction temporisée. Cependant, ce n’est peut-être pas le cas si le projet nécessite une logique complexe.

Pour concevoir un PCB MCU, vous devez comprendre électronique numérique et analogique. Il est également nécessaire que vous sachiez comment travailler avec un logiciel de conception de PCB et que vous compreniez les exigences de la carte.

Mais que se passe-t-il si vous ne possédez pas ces compétences ? Vous pouvez en faire créer un pour vous. De nombreux fabricants proposent des services de conception et de fabrication de circuits imprimés.

Alternativement, vous pouvez le faire et l’envoyer au fabricant pour production. Apprenez à concevoir des cartes de microcontrôleur PCB dans la section suivante.

Schéma fonctionnel du PCB du microcontrôleur
Schéma fonctionnel du PCB du microcontrôleur
Ressource: https://www.researchgate.net

Comment concevoir un PCB de microcontrôleur

Vous connaissez maintenant ce type de circuit imprimé, commençons donc le processus de conception. Il s’agit de créer les schémas et la disposition avant d’envoyer le fichier de production à votre fabricant. Suivez ces étapes.

Étape 1 : Schéma fonctionnel

Le processus de conception d'une carte de microcontrôleur commence par un schéma fonctionnel ou une représentation de l'architecture et des fonctionnalités de la carte. Indiquez les pièces de la carte dans le schéma, leur fonction et leurs connexions. En un mot, assurez-vous d’établir les éléments suivants :

  • La puissance de traitement requise ; cela déterminera plus tard le type de contrôleur à utiliser
  • Exigences d'alimentation, y compris les niveaux de tension maximum et minimum
  • Exigences en matière de gestion thermique
  • Atténuation des interférences électromagnétiques Besoins
  • Les types d'entrées et de sorties ou les protocoles de communication

Utilisez les exigences ci-dessus pour choisir les différentes pièces, telles que les circuits et composants de gestion de l'alimentation et de la chaleur, les interfaces de communication, les capteurs, etc.

Étape 2 : Sélection du microcontrôleur

Les microcontrôleurs sont disponibles dans de nombreux types différents en fonction de la fonction requise. Sélectionnez votre type de MCU strictement en fonction des exigences du projet. Vos options incluront principalement ces types.

  • MCU AVR
  • PIC MCU
  • BRAS MCU
  • 8051 MCU
  • Microcontrôleur MSP

D'autres détails incluent le débit binaire (16, 32, 64), type d'architecture (RISC, CISC), type de mémoire (sur puce, hors puce) et type de puce (SIP, DIP, QFP, SIP, PGA, BGA, TQFP). Les MCU basés sur ARM sont les plus populaires. Ils conviennent à de nombreuses applications.

Étape 3 : Schémas de conception de PCB de microcontrôleur

Après avoir identifié le type de contrôleur, il est temps de créer les schémas. Le dessin schématique est une représentation numérique de l’ensemble du circuit. Cette étape nécessite un programme, tel que KiCad, Altium, etc. Incluez les éléments suivants :

  • Les différentes pièces et leurs noms (le circuit intégré du contrôleur, les connecteurs USB et de programmation, le régulateur de tension, les condensateurs)
  • Valeurs et notes des composants
  • Composants ou numéros de pièces

Commencez par placer les composants actifs. Certains circuits sont trop grands et complexes pour tenir sur une seule feuille. Pensez d'abord à créer des sous-circuits. Vous pourrez ensuite les rejoindre plus tard. Cela rend la tâche plus facile. Utilisez le diagramme pour préparer le Nomenclature ou nomenclature.

Étape 4 : Disposition de la conception du PCB du microcontrôleur

Une fois le dessin schématique terminé, vous pouvez maintenant créer la mise en page. Cette partie du processus de conception du PCB du microcontrôleur nécessite la disposition des composants et le routage des traces. Assurez-vous de ce qui suit lors du placement des composants.

Optimisez le processus de routage pour minimiser la perte de signal due aux EMI ou à la diaphonie. Vous disposez désormais du layout PCB ou d’une représentation 3D des composants. L'étape suivante consiste à tester sa fonctionnalité et à garantir qu'il n'y a aucune omission pendant le processus de conception.

Étape 5 : Vérification de la conception

Ensuite, vérifiez votre conception en exécutant un processus automatique. Votre logiciel de configuration de PCB de microcontrôleur aura généralement cette fonction. Il fera correspondre les schémas à la mise en page et vérifiera si la conception suit les règles requises.

Retravaillez la conception si un problème survient. Vous ne voulez pas procéder avec un circuit défectueux. Votre carte peut ne pas fonctionner comme prévu.

Étape 6 : Génération des fichiers de production

Une fois tout confirmé, il est temps d'envoyer la conception de votre PCB de microcontrôleur au fabricant. Mais le fichier est toujours au format propriétaire et vous devez le convertir au format standard de l'industrie appelé Fichier Gerber.

Le fichier Gerber contiendra les différentes couches de cartes. Ils comprennent des fichiers de pâte à souder, de sérigraphie et de couche d'assemblage.

D'autres fichiers nécessaires avant la production sont les fichiers d'assemblage ou de transfert pour l'assemblage des composants et le fichier de perçage pour la machine qui créera des trous.

Disposition du PCB du microcontrôleur
Disposition du PCB du microcontrôleur
Ressource: https://www.researchgate.net

Directives de conception de circuits imprimés de microcontrôleurs

Le microcontrôleur sur un PCB signifie que la carte transporte des signaux analogiques et numériques, y compris les types haute fréquence. En tant que tel, vous devez optimiser sa conception pour garantir l’intégrité du signal, une bonne distribution de l’énergie et une gestion thermique, entre autres exigences. Ces conseils devraient vous aider à y parvenir.

1. Sélectionnez le bon type de contrôleur en fonction de votre projet spécifique. Choisissez un type complexe si votre demande nécessite un traitement plus élevé et vice versa.

2. Séparez les lignes analogiques et numériques ou à grande vitesse lors du routage des traces, des traces. Cela aidera à éviter la dégradation du signal.

3. Raccourcissez les traces. Gardez-les droits, surtout si vous réalisez le circuit d'un dispositif à microcontrôleur PCB haute puissance ou haute fréquence.

4. Placez les pièces génératrices de chaleur à proximité des dissipateurs de chaleur et autres dissipateurs de chaleur pour éviter les problèmes thermiques. Vous pouvez plutôt les localiser dans des régions ventilées.

5. Séparez les couches de signaux avec des plans de masse, en particulier si vous concevez un circuit RF, et réduisez le nombre de vias pour minimiser les interférences.

Conclusion

Dans ce guide, vous avez appris les étapes de conception des PCB du microcontrôleur. Les cartes MCU ont des considérations spéciales qui nécessitent plus d'entrées que les cartes conventionnelles. Les étapes et les directives de cet article expliquent les choses à faire et à ne pas faire lors de la création de ce type de carte. Utilisez-les pour garantir la réussite de la création du vôtre et la réussite de votre projet.

Derniers Articles
Contactez-Nous
Envoyer un message