Comment Concevoir Votre Premier PCB : Tutoriel Projet Pas à Pas (2025)

Introduction

Vous avez lu des articles sur la théorie de la conception de PCB. Vous avez regardé des vidéos. Il est maintenant temps de vraiment construire quelque chose. Ce tutoriel vous emmène de zéro à un PCB fabriqué, étape par étape, avec un vrai projet que vous pourrez tenir dans vos mains.

Contrairement aux guides théoriques, nous allons créer un circuit complet et fonctionnel - un clignotant LED avec timer 555. C'est assez simple pour être complété en un après-midi, mais enseigne toutes les compétences essentielles en conception de PCB que vous utiliserez dans tous vos futurs projets.

À la fin de ce tutoriel, vous aurez :

• Conçu un schéma à partir de zéro dans EasyEDA
• Créé un layout PCB avec routage de pistes approprié
• Généré des fichiers de fabrication (Gerbers)
• Commandé de vraies cartes sur JLCPCB
• Assemblé et testé votre premier PCB

Ce que nous allons créer

Notre projet est un clignotant LED avec timer 555 - un circuit classique pour débutants qui fait clignoter une LED à une fréquence ajustable. C'est parfait pour apprendre car :

• Schéma simple : Seulement 8 composants au total
• Fonctionnalité claire : La LED clignote = ça marche !
• Tous composants traversants : Facile à souder à la main
• Composants de base JLCPCB : Bon marché et facilement disponibles
• Application réelle : Base pour les timers, oscillateurs, PWM

Exigences du projet

Notre clignotant LED aura ces spécifications :

• Alimentation : 5-12V DC (compatible avec batterie USB)
• Fréquence de clignotement : Environ 1-2 Hz (ajustable)
• Taille de la carte : 30mm x 40mm (taille d'une carte de crédit)
• Fixation : Trous de 3mm pour entretoises
• Composants : Tous traversants pour assemblage facile

Outils nécessaires

Étape 1 : Créer le schéma

Le schéma est le plan de votre circuit. Nous allons dessiner le circuit du timer 555 dans l'éditeur de schémas d'EasyEDA, puis le convertir en layout PCB.

Démarrer un nouveau projet

1. Allez sur easyeda.com et connectez-vous (créez un compte gratuit si nécessaire)
2. Cliquez sur File → New → Project
3. Nommez-le "555-LED-Flasher"
4. Cliquez sur File → New → Schematic pour créer une feuille de schéma

Ajouter les composants

Maintenant, nous allons ajouter chaque composant au schéma. Utilisez la barre de recherche (raccourci clavier : Shift+F) pour trouver les pièces dans la bibliothèque d'EasyEDA.

Recherchez et placez ces composants :

Câbler le circuit

Maintenant, connectez les composants selon la configuration astable du 555 :

1. Connexions du timer 555 :
   • Pin 1 (GND) → Masse
   • Pin 2 (TRIGGER) → Pin 6 (THRESHOLD) - connecter ensemble
   • Pin 3 (OUTPUT) → R3 → Anode LED
   • Pin 4 (RESET) → VCC (maintient le timer actif)
   • Pin 5 (CONTROL) → C2 → Masse (filtrage du bruit)
   • Pin 6 (THRESHOLD) → C1 → Masse
   • Pin 7 (DISCHARGE) → R2 → Pin 6
   • Pin 8 (VCC) → Alimentation (+)
2. Circuit de timing :
   • R1 connecte VCC au Pin 7
   • R2 connecte Pin 7 aux Pins 2/6
   • C1 connecte Pins 2/6 à la masse
3. Circuit LED :
   • Cathode LED (côté plat) → Masse

Utilisez l'outil Wire (clavier : W) pour tracer les connexions. Cliquez pour commencer un fil, cliquez à nouveau pour ajouter des angles, et cliquez sur une pin pour terminer la connexion.

Ajouter des étiquettes de net

Les étiquettes de net rendent votre schéma plus clair et aident lors du layout PCB. Ajoutez ces étiquettes :

• VCC - Positif de l'alimentation
• GND - Masse

Appuyez sur N ou utilisez Place → Net Label, tapez le nom de l'étiquette et placez-la sur le fil.

Exécuter le contrôle de règles électriques

Avant de passer au layout PCB, vérifiez que votre schéma n'a pas d'erreurs :

1. Cliquez sur Design → Check ERC (ou appuyez sur Ctrl+Shift+E)
2. Corrigez les erreurs affichées (problèmes courants : pins non connectées, symboles d'alimentation manquants)
3. Les avertissements sur les "pins non connectées" sur les pins inutilisées du 555 sont OK

Étape 2 : Créer le layout PCB

Maintenant nous allons convertir le schéma en conception de carte physique. C'est là que votre circuit devient réel !

Convertir le schéma en PCB

1. Dans l'éditeur de schéma, cliquez sur Design → Convert to PCB
2. EasyEDA crée un nouveau fichier PCB avec tous vos composants
3. Les composants apparaissent regroupés avec des lignes "ratsnest" montrant les connexions

Définir le contour de la carte

D'abord, définissez la taille physique de la carte :

1. Sélectionnez le calque Board Outline (violet) dans le panneau des calques
2. Dessinez un rectangle : 30mm de large × 40mm de haut
3. Ou utilisez Tools → Set Board Outline et entrez les dimensions

Placer les composants

Le placement des composants est crucial pour un bon PCB. Suivez ces directives :

1. Placez d'abord le circuit intégré 555 - c'est le composant central
   • Positionnez-le au centre-gauche de la carte
   • Le Pin 1 (marqué par un point) doit être en haut à gauche
2. Regroupez les composants liés :
   • Composants de timing (R1, R2, C1) près des pins 6/7
   • Condensateur de découplage (C2) près du pin 5
   • LED et R3 près du pin 3 (sortie)
3. Placez les connecteurs au bord de la carte :
   • Connecteur d'alimentation (J1) au bord supérieur ou inférieur
4. Laissez de l'espace pour les trous de fixation dans les coins

Étape 3 : Router les pistes

Le routage transforme ces lignes ratsnest en vraies pistes de cuivre. Pour cette carte simple, nous allons tout router sur le calque supérieur avec un plan de masse en dessous.

Bases du routage

• Largeur de piste : Utilisez 0.25mm (10 mil) pour les signaux, 0.5mm (20 mil) pour l'alimentation
• Taille de via : Trou de 0.3mm, pad de 0.6mm (le défaut d'EasyEDA convient)
• Clearance : Gardez au moins 0.2mm entre les pistes
• Angles : Utilisez des angles de 45°, pas 90° (meilleure intégrité du signal, fabrication plus facile)

Router d'abord les pistes d'alimentation

Routez toujours l'alimentation (VCC) et la masse en premier :

1. Sélectionnez le Top Layer (rouge)
2. Appuyez sur W pour l'outil fil
3. Définissez la largeur de piste à 0.5mm dans le panneau des propriétés
4. Routez VCC de J1 à toutes les pins VCC (555 pin 4, pin 8, R1)
5. Nous gérerons GND avec un plan de masse plus tard

Router les pistes de signal

Maintenant routez les connexions restantes :

1. Définissez la largeur de piste à 0.25mm pour les pistes de signal
2. Routez le circuit de timing : R1 → 555 pin 7 → R2 → 555 pins 2/6
3. Routez C1 des pins 2/6 vers la zone de pad de masse
4. Routez C2 du pin 5 vers la zone de pad de masse
5. Routez la sortie : 555 pin 3 → R3 → LED → zone de pad de masse

Ajouter le plan de masse

Un plan de masse (remplissage de cuivre) sur le calque inférieur fournit une excellente mise à la terre et un blindage électromagnétique. Pour notre carte simple, cela signifie aussi moins de pistes à router !

1. Sélectionnez le Bottom Layer (bleu)
2. Cliquez sur Tools → Copper Area ou appuyez sur Shift+P
3. Dessinez un rectangle couvrant tout le contour de la carte
4. Dans les propriétés, définissez le Net à GND
5. Cliquez sur Rebuild Copper Area pour remplir le plan

Le plan de masse se connectera automatiquement à tous les pads GND via des motifs de relief thermique.

Étape 4 : Touches finales

Ajouter des étiquettes de sérigraphie

Le texte de sérigraphie aide lors de l'assemblage. Ajoutez ces étiquettes :

• Titre de la carte : "555 LED Flasher" en haut
• Version : "v1.0"
• Marqueurs de polarité : "+" à côté de la pin d'alimentation positive
• Votre nom/site web (optionnel mais amusant !)

Sélectionnez le Top Silk Layer et utilisez Place → Text pour ajouter des étiquettes. Utilisez une hauteur de texte de 1mm pour la lisibilité.

Ajouter des trous de fixation

Les trous de fixation vous permettent d'attacher la carte à un boîtier ou des entretoises :

1. Recherchez "mounting hole 3mm" dans la bibliothèque
2. Placez-en un dans chaque coin, à 3mm des bords
3. Connectez au net GND pour le blindage (optionnel)

Exécuter le contrôle de règles de conception

Le DRC garantit que votre carte est fabricable :

1. Cliquez sur Design → Design Rule Check (ou Ctrl+Shift+D)
2. Utilisez les règles de conception de JLCPCB (chargées par défaut dans EasyEDA)
3. Corrigez les erreurs - problèmes courants :
   • Violations de clearance : Pistes trop proches
   • Nets non routés : Connexions manquées
   • Conflits cuivre/contour : Pistes trop proches du bord de la carte

Étape 5 : Commander votre PCB

Il est temps de le rendre réel ! Nous allons générer les fichiers de fabrication et commander sur JLCPCB.

Générer les fichiers Gerber

Les fichiers Gerber sont le format standard de l'industrie pour la fabrication de PCB :

1. Cliquez sur Fabrication → PCB Fabrication File (Gerber)
2. Examinez l'aperçu - tous les calques doivent être corrects
3. Cliquez sur Generate Gerber pour télécharger un fichier ZIP

Commander sur JLCPCB

1. Allez sur jlcpcb.com
2. Cliquez sur Order Now → Add Gerber file
3. Téléchargez votre fichier ZIP Gerber
4. Configurez les options :
   • Base Material : FR-4
   • Layers : 2
   • Dimensions : Auto-détectées depuis les Gerbers
   • PCB Qty : 5 (minimum, généralement le moins cher)
   • PCB Color : Vert (le moins cher) ou votre préférence
   • Surface Finish : HASL (sans plomb)
   • Copper Weight : 1 oz
5. Examinez l'aperçu du PCB pour vous assurer qu'il est correct
6. Ajoutez au panier et validez

Coût typique : 2-5$ pour 5 cartes + 2-15$ de livraison (selon la vitesse). Les cartes arrivent généralement en 5-14 jours.

BOM et liste de pièces

En attendant les cartes, commandez les composants sur LCSC ou votre fournisseur préféré :

Étape 6 : Assembler votre carte

Quand vos cartes arrivent, il est temps de souder ! Les composants traversants sont adaptés aux débutants - si vous savez tenir un crayon, vous pouvez souder.

Conseils de soudure pour débutants

1. Travaillez du plus bas au plus haut :
   • D'abord : Résistances (R1, R2, R3)
   • Deuxième : Condensateur céramique (C2)
   • Troisième : Support de CI (optionnel mais recommandé pour U1)
   • Quatrième : Condensateur électrolytique (C1) - attention à la polarité !
   • Cinquième : LED (D1) - attention à la polarité !
   • Dernier : Pin header (J1)
2. La polarité compte :
   • Condensateur électrolytique : Longue patte = positif, bande = négatif
   • LED : Longue patte = anode (+), côté plat = cathode (-)
   • CI 555 : L'encoche ou le point indique le Pin 1
3. Technique de soudure :
   • Chauffez le pad ET le fil ensemble pendant 2-3 secondes
   • Appliquez la soudure sur le joint, pas sur le fer
   • Un bon joint ressemble à un volcan brillant
   • Laissez refroidir avant de déplacer le composant

Tester votre carte

1. Inspection visuelle : Cherchez des ponts de soudure, joints froids ou connexions manquantes
2. Test de continuité : Utilisez un multimètre pour vérifier :
   • Pas de court-circuit entre VCC et GND
   • VCC atteint toutes les pins d'alimentation
   • GND atteint toutes les pins de masse
3. Mise sous tension :
   • Connectez une alimentation 5-12V (une batterie USB fonctionne parfaitement)
   • Positif sur VCC, négatif sur GND
   • La LED devrait commencer à clignoter !

Dépannage des problèmes courants

Prochains projets à essayer

Maintenant que vous avez terminé votre premier PCB, essayez ces projets progressivement plus difficiles :

1. Contrôleur LED RGB - Ajoutez un potentiomètre pour contrôler la luminosité LED avec PWM
2. Driver de ruban LED alimenté par USB - Apprenez les MOSFETs et les courants plus élevés
3. Clone Arduino Nano - Construisez votre propre carte microcontrôleur
4. Carte de développement ESP32 - Projet IoT avec WiFi et composants SMD

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