Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Skill Builder: Lecture des schémas de circuit

Les schémas de circuit, ou schémas, sont des dessins au trait qui montrent comment les composants d’un circuit sont connectés ensemble. Ils servent de carte ou de plan pour l'assemblage de projets électroniques. Ils sont faciles à lire, bien plus faciles que de comprendre le fonctionnement réel des circuits décrits. C'est un point important: vous pouvez lire et construire avec succès à partir d'un diagramme schématique sans comprendre le circuit. *

Les schémas sont également facilement disponibles pour d'innombrables dispositifs électroniques faciles à construire. Entends-tu cela? C’est le son de la liberté.

Les diagrammes schématiques sont composés de deux éléments: des symboles représentant les composants du circuit et des lignes représentant les connexions entre eux. C'est tout. Commençons par les connexions, car c’est plus facile.

Les liaisons

Les schémas de circuit décrivent un monde parfait où les fils et autres conducteurs n'interfèrent pas les uns avec les autres et n'ont pas de résistance propre. Si une ligne passe entre des composants, cela signifie qu'ils sont connectés, point et que rien ne leur est dit. La connexion peut être un fil, une trace de cuivre, une connexion prise / prise, un châssis en métal ou tout autre élément traversé par l’électricité sans grande résistance. Les détails désordonnés, tels que les spécifications de fil ou de câble et l'acheminement, s'ils sont importants pour un projet, appartiennent à une autre partie de la documentation. La longueur d’une ligne n’a également rien à voir avec la distance réelle de la connexion dans la vie réelle. Les schémas sont dessinés (idéalement) dans un souci de clarté et de simplicité, avec des composants et des connexions disposés sur la page pour minimiser l'encombrement au lieu de représenter comment ils pourraient être placés sur une carte de circuit imprimé.

Les lignes représentent des connexions, mais lorsque deux lignes se croisent, cela ne désigne pas nécessairement une connexion partagée à 4 voies. Les schémas font la distinction entre les chemins non connectés qui sont tracés avec des lignes se croisant et les jonctions où les lignes se croisent désignent une connexion partagée. La manière la plus courante de faire cette distinction est de placer un point sur les intersections de lignes indiquant les connexions, ce qui signifie que tous les croisements de lignes sans points ne sont pas connectés. L’autre méthode consiste à supposer que les lignes simples traversées se connectent, mais qu’elles tracent de petits «sauts» aux croisements de câbles sans connexion.

En corollaire, une intersection à trois voies signifie toujours une connexion à trois voies, même sans point. Certaines personnes suivent la règle du dessin par points avec des connexions à 3 voies et d’autres ne voient pas la nécessité, car il n’y avait aucune raison de créer une connexion nulle part. Outre les lignes utilisées pour afficher les connexions entre composants, les schémas utilisent des symboles spéciaux pour indiquer les connexions à différents types d'alimentation et de mise à la terre. Un symbole d'alimentation ou de masse peut apparaître à plusieurs endroits sur le schéma, mais cela signifie toujours une connexion au même endroit ou à un objet conducteur. Les connexions d’alimentation sont également souvent représentées sans aucun symbole, juste une étiquette indiquant le type de tension, par ex. V +, 5V, 5VDC, 12V, 120VAC, avec positif (+) implicite pour les tensions continues non signées.

Composants

Chaque composant du circuit est représenté par un symbole indiquant le type général du composant et par une étiquette indiquant (ou répertoriant directement) ses spécifications particulières. L'article de Wikipédia intitulé «Electronic symbol» (Symboles électroniques) présente certains des symboles les plus courants, et Electrical What ?! a une collection plus complète, consultable.

Les schémas formels apposent sur chaque composant un code de désignation composé d’un code composé d’une lettre ou de deux lettres identifiant le type de composant (par exemple, R pour une résistance, C pour un condensateur), suivi d’un numéro unique correspondant à ce type dans le circuit (par exemple, des résistances). R1, R2, etc.). Une liste de pièces, accompagnant le schéma, associe chaque désignation de pièce à des spécifications de composants (par exemple, R1: 120 000 Â, 1/4 W).

(Schéma tiré de «La plus petite puce» de Charles Platt, MAKE, Volume 10, p. 65)

Dans des schémas moins formels, les utilisateurs se dispensent des désignateurs de pièces et listent et étiquettent simplement le symbole de la pièce sur le dessin lui-même avec les spécifications nécessaires.

(Schéma de “Déclencheur accéléré pour reflex numérique” de Chris Thompson, MAKE vol. 15, p. 156)

Pour éviter les caractères spéciaux, les spécifications de résistance abandonnent souvent les majuscules Omega (") pour les ohms (220k signifie 220k") et les valeurs de condensateur utilisent "u" au lieu de Mu en minuscule pour signifier micro (10uF signifie 10 µF / 10 microfarad).

(Si vous ne savez pas exactement ce que sont les ohms et les microfarads, ne vous inquiétez pas; vous pouvez toujours construire des circuits fonctionnels à partir d'un schéma. Mais en attendant, cela vous aidera à apprendre l'analogie hydraulique, et gardez à l'esprit que l'électricité est beaucoup, beaucoup plus rapide que l'eau.)

Chaque symbole de composant a un certain nombre de points de connexion sur lesquels des lignes peuvent être tracées. Celles-ci correspondent aux dérivations (ou autres terminaux) du composant physique. Pour les résistances, les condensateurs en céramique et certains autres composants simples, peu importe la manière dont les conducteurs se connectent. Mais avec la plupart des composants, les dérivations ont une orientation définie ou remplissent différentes fonctions.

Chaque composant possède une fiche technique, publiée par son fabricant, qui associe les terminaux physiques du composant à leurs fonctions, comme indiqué par les points de connexion sur le symbole schématique.

Les circuits intégrés (CI), appelés puces, conditionnent les composants électroniques en petits blocs uniformes avec un certain nombre de bornes de connexion sur les côtés, soit des pieds métalliques, soit (avec certains composants à montage en surface) des contacts métalliques en dessous. Les diagrammes schématiques représentent les puces sous forme de rectangles avec des lignes indiquant les pattes de la puce. Dans certains dessins, le symbole rectangle reproduit la présentation physique du package, les pieds étant numérotés dans le sens anti-horaire à partir de la broche 1, juste à gauche de l’encoche située en haut. Toutefois, afin de réduire le nombre de croisements de lignes et le facteur spaghetti général, certains schémas permettent d’échanger les jambes des circuits intégrés et de les placer de tous les côtés du rectangle, en les identifiant par leur numéro de broche.

Les puces sont des composants individuels physiquement, mais sur le plan fonctionnel, certaines puces contiennent plusieurs composants indépendants hébergés dans le même boîtier. Dans de tels cas, la puce peut être représentée physiquement ou fonctionnellement, à l’aide de symboles distincts pour les composants fonctionnels qu’elle contient, étiquetés de manière à indiquer clairement qu’ils sont sur la même puce. Par exemple, une puce 4093, qui contient quatre portes NAND logiques indépendantes, peut être dessinée et étiquetée comme suit:

(Schéma de Nandhopper 1-Bit Noise Synth sur Instructables, de Kyle McDonald)

Notez que le dessin fonctionnel omet les connexions d’alimentation et de mise à la terre de la puce. Si un schéma de circuit représente une puce utilisant ses composants fonctionnels, vous devez également vous assurer de brancher son alimentation et sa terre, même si le schéma ne les montre pas. Ici encore, la fiche technique est votre meilleur ami et, en général, les circuits intégrés exigent encore plus de feuilles de données que les composants discrets, afin de garantir le bon raccordement de toutes les branches identiques.

C'est tout!

Les schémas ne sont que des cartes montrant comment connecter des composants discrets. Le moyen le plus simple de traduire la plupart des schémas en un circuit opérationnel consiste à utiliser des composants avec un espacement des broches standard de 0,1 po et à les connecter ensemble sur une planche à pain sans soudure à l'aide de fils de liaison. Ensuite, vous pouvez tester les connexions, déboguer et apprendre à connaître le circuit avec un multimètre, avant de vous engager à le souder.

Passer en revue les points principaux:

Vous pouvez lire et construire avec succès à partir d'un diagramme schématique sans comprendre le circuit.

  • Les diagrammes schématiques sont composés de deux éléments: des symboles représentant les composants et des lignes représentant les connexions.
  • Si une ligne passe entre des composants, cela signifie qu'ils sont connectés, point et que rien ne leur est dit.
  • Les schémas font la distinction entre les chemins non connectés qui sont tracés avec des lignes se croisant et les jonctions où les lignes se croisent désignent une connexion partagée.
  • Les schémas utilisent des symboles spéciaux pour montrer les différents types de puissance et de masse.
  • Chaque composant du circuit est représenté par un symbole et une étiquette.
  • Chaque symbole de composant a un certain nombre de points de connexion. Celles-ci correspondent aux dérivations (ou autres terminaux) du composant physique.
  • La fiche technique d’un composant associe ses terminaux physiques à leurs fonctions, comme indiqué par son symbole.
  • Certains schémas échangent les jambes des circuits intégrés et les placent sur tous les côtés du rectangle en les identifiant par leur numéro de broche.
  • Une puce peut être représentée physiquement ou fonctionnellement, en utilisant des symboles distincts pour les composants fonctionnels qu'elle contient.
  • Si un schéma de circuit représente une puce utilisant ses composants fonctionnels, n'oubliez pas de connecter son alimentation à la terre.

* Bien entendu, comprendre le circuit est utile si vous souhaitez le modifier ou si le diagramme contient des erreurs, ce qui n’est pas inhabituel.Les sources éditées telles que MAKE apportent une valeur ajoutée en construisant les projets avant de les publier, en s'assurant que les schémas et autres documents sont corrects.

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