Ce que vous ne saviez probablement pas, c'est que la fonction des appareils électroniques ordinaires que vous utilisez chez vous est déterminée par les composants PCB qui sont montés sur le circuit imprimé. Les circuits imprimés contiennent plusieurs composants qui sont interconnectés pour accomplir une tâche particulière. La connaissance de ces composants permet de mieux comprendre comment les appareils électroniques effectuent diverses activités. Cet article se concentrera sur 9 composants PCB courants et leurs fonctions.
Que sont les composants PCB ?
Les composants d'un circuit imprimé sont des pièces individuelles assemblées sur une carte vierge, formant ainsi un circuit imprimé complet. Ces composants contribuent de manière significative au fonctionnement général du circuit imprimé , permettant à l'appareil d'exécuter des tâches spécifiques dans divers produits électroniques. Chaque composant est unique, possédant ses propres caractéristiques et remplissant un rôle précis. Parmi les composants courants, on trouve les diodes, les résistances, les condensateurs, etc.
Comprendre 9 composants PCB courants et leurs fonctions
Il existe une grande variété de composants électroniques PCB assemblés sur la carte pour traiter différentes fonctions. Ci-dessous, nous allons explorer en profondeur 9 composants PCB courants et leurs fonctions.
1. Résistances
Une résistance est un composant d'un circuit qui permet de contrôler le flux de courant électrique. Elle remplit principalement la fonction de diviseur de tension et de shunt, régulant et stabilisant les tensions et les courants.
Les résistances variables ont la capacité de faire varier leur résistance tandis que les résistances fixes n'ont pas la particularité de faire varier leur résistance. Les résistances variables sont notamment des composants qui permettent à l'utilisateur de faire varier le circuit, ce qui est très important dans les appareils qui contrôlent le volume et l'intensité lumineuse. Il s'agit généralement d'un corps de forme ovale avec des rayures vertes ou bleues et le symbole « R » dessus.
Résistances à film : Elles sont constituées d’une fine couche de métal ou de carbone, faisant office de couche résistive, autour d’un noyau en céramique. Elles constituent un composant idéal pour les appareils exigeant une grande stabilité, une haute précision et un faible niveau de bruit, tels que les équipements médicaux et audio.
Thermistances : Les résistances variables, que l'on trouve fréquemment dans les thermomètres et les batteries rechargeables, régulent la tension en fonction des variations de température.
2. Condensateurs
Un condensateur est un dispositif qui stocke l'énergie électrique en accumulant des charges de signes opposés dans deux conducteurs. Un diélectrique remplit l'espace entre ces conducteurs. Il retient la charge dans le circuit imprimé et la libère lorsqu'il est nécessaire d'alimenter un autre composant. La plupart des condensateurs ont une forme cylindrique compacte et sont généralement marqués numériquement. Ce sont des composants essentiels utilisés dans les circuits de filtrage, de couplage, de dérivation et d'accord.
Condensateurs céramiques : Ce sont parmi les condensateurs les plus répandus. Grâce à leur faible coût, leur petite taille et leur stabilité relative, ils trouvent des applications dans de nombreux domaines.
Condensateurs à film : Ils conviennent aux applications haute fréquence grâce à leur grande stabilité, leur fiabilité et leurs faibles pertes diélectriques.
3. Inducteurs
Un inducteur est une pièce qui, comme une bobine, stocke de l'énergie dans un champ magnétique lorsque le courant passe à travers la pièce. Il peut également stocker de l'énergie électrique en la convertissant en énergie magnétique. Nous pouvons constater que le champ magnétique et l'inductance augmentent proportionnellement au nombre de bobines. En plus de filtrer le bruit et de filtrer les signaux, les inducteurs peuvent également réduire les interférences des ondes électromagnétiques et réguler le courant.
Inductances à noyau d'air : Ces inductances, dépourvues de noyau, comportent plus de spires que les inductances à noyau et sont particulièrement adaptées aux applications nécessitant une faible inductance. Elles sont généralement utilisées dans les circuits de filtrage et les applications haute fréquence.
Inductance à noyau toroïdal : un fil conducteur est enroulé autour d’un noyau circulaire, généralement en ferrite. Elle est largement utilisée dans les dispositifs médicaux, les régulateurs à découpage et les contrôleurs industriels.
4. Transistors
Les transistors sont de minuscules semi-conducteurs qui fonctionnent comme des interrupteurs ainsi que pour l'amplification et le contrôle des signaux électriques. Lorsqu'ils fonctionnent comme un amplificateur, ils peuvent prendre un faible courant d'entrée et le transformer en un courant de sortie plus important. Ils fonctionnent comme un interrupteur pour déterminer si un signal électrique traverse le circuit. Dans les circuits intégrés, qui sont composés de plusieurs transistors et circuits, les transistors sont les éléments fondamentaux.
Transistor bipolaire : également appelé BJT, il tire son nom de la présence de deux jonctions PN. C’est un composant capable de réguler le courant.
Transistor à effet de champ : Un transistor à effet de champ, abrégé FET, est un dispositif semi-conducteur unipolaire à trois bornes qui contrôle la tension.
5. Diodes
Une diode est un dispositif électronique constitué d'un matériau semi-conducteur et doté de deux électrodes, positive et négative. Elle ne permet le passage du courant que dans un seul sens. Ainsi, le courant ne peut pas circuler dans le mauvais sens. La diode la plus courante est la LED, appelée diode électroluminescente.
Diode de commutation : Elle sert à ouvrir et à fermer le circuit, et son fonctionnement est contrôlé par l’application d’une tension dans des directions opposées.
Diode électroluminescente (DEL) : Lorsqu'un courant traverse un semi-conducteur, celui-ci produit directement de la lumière visible en convertissant l'énergie électrique en lumière.
6. Circuits intégrés (CI)
Les circuits intégrés sont des composants complexes constitués de nombreux transistors et d'autres composants PCB nécessaires combinés en une seule puce semi-conductrice. Il s'agit d'une structure miniature avec la fonction de circuit souhaitée. Les composants électroniques sont désormais plus intelligents, très fiables, à faible consommation d'énergie et micro-miniaturisés grâce aux circuits intégrés.
Circuits intégrés linéaires : Les circuits intégrés linéaires sont simples et comportent généralement un nombre minimal de composants. Ils sont principalement utilisés pour les amplificateurs audio et RF ainsi que pour les capteurs de température.
Circuits intégrés numériques : ils ne possèdent que deux états de signaux différents et sont généralement intégrés dans les ordinateurs, les mémoires, etc.
7. Commutateurs
L'essentiel des interrupteurs est qu'ils servent à contrôler si le courant peut circuler ou non. Grâce à l'utilisation d'un interrupteur à circuit ouvert ou fermé, il régule le courant circulant dans un circuit. Il se présente sous de nombreuses formes : interrupteurs à bascule, curseurs, leviers, boutons rotatifs, boutons poussoirs, touches, etc.
Interrupteurs à fusible : Il s’agit d’un fusible intégré à l’interrupteur qui sert de protection.
Interrupteurs électriques : Ils servent à connecter des circuits et à commander des interrupteurs à l’aide de signaux électriques.
8. Relais
Un relais est aussi un interrupteur, un commutateur électromagnétique. Il fonctionne par induction électromagnétique, lorsqu'un relais est alimenté, un champ magnétique est créé pour attirer un contact, une fermeture de circuit à l'intérieur du relais. Il protège le circuit des tensions ou des courants trop élevés afin que le circuit puisse fonctionner en toute sécurité.
Relais électromécanique : C’est le type de relais le plus basique. Son fonctionnement repose sur la commande d’un anneau électromagnétique de contacts mobiles, un mouvement physique qui prend beaucoup plus de temps.
Relais statique : Il contrôle la commutation des relais grâce à des semi-conducteurs, fonctionne plus rapidement et dure plus longtemps que les relais statiques.
9. Connecteurs
Les connecteurs sont des composants utilisés pour établir une interconnexion électrique entre différents composants PCB, cartes de circuits imprimés ou dispositifs pour permettre le passage de données et de signaux. Ils peuvent être utilisés temporairement ou peuvent être fixés selon les exigences du consommateur et du fabricant. Il se compose de deux parties de base, le contact et le boîtier. Le boîtier est présent pour protéger physiquement et garantir l'intégrité d'une liaison.
Connecteurs de bord de carte : généralement situés près du bord de la carte, ils améliorent l’intégrité du signal. On les retrouve fréquemment dans les équipements informatiques. Ils facilitent la transmission des signaux entre la carte de circuit imprimé et les composants externes.
Connecteur audio/vidéo : Il sert principalement à transmettre les signaux vidéo et audio. Ces connecteurs peuvent être utilisés pour un signal audio mono ou multicanal. Les connexions audio peuvent se présenter sous forme de fiches, de prises ou d’une combinaison des deux.
Comment identifier les composants des circuits imprimés
1. Identification visuelle
Identification des composants : De nombreuses cartes de circuits imprimés comportent des repères imprimés en surface pour identifier facilement leurs différents composants. Quelques symboles de référence courants sont répertoriés dans le tableau ci-dessous.
Forme et marquage des composants : Les différents composants des circuits imprimés ont des formes distinctes, et certains composants courants peuvent être identifiés par leur forme. Par exemple, les résistances sont généralement de forme rectangulaire ou cylindrique et possèdent des bandes colorées sur leur surface indiquant leur valeur. Les chiffres inscrits sur les condensateurs représentent leur capacité.
2. Équipement et outils
Multimètres : Il s’agit d’un instrument de mesure permettant de tester une grande variété de caractéristiques électriques. Ils peuvent être utilisés pour tester la résistance, la tension et le courant et, par conséquent, aider à déterminer l’état des composants des circuits imprimés.
Oscilloscopes : Ils permettent de détecter les transistors, les diodes et les circuits intégrés. L’observation des formes d’onde et des signaux est également utile pour identifier les composants des circuits imprimés, car elle aide à comprendre leur fonction.
Autres équipements : Les LCR-mètres et les testeurs de composants peuvent également être utilisés pour vérifier et identifier les composants, notamment les paramètres des semi-conducteurs, l’inductance et la capacité, en fournissant des informations d’identification complètes.
3. Documentation de référence
Vous pouvez trouver un plan de la disposition du circuit imprimé et des détails des composants en vous référant aux fiches techniques des schémas et des composants.
4 conseils pour choisir les composants PCB
Reconnaître les besoins de performance
Tenez compte des exigences de performance de l’appareil, qui englobent une variété de facteurs tels que les plages de température, les conditions ambiantes, la tension et les niveaux de courant, entre autres.
Considération de coût
Le prix est un élément à prendre en compte lors du choix des composants PCB. Cela signifie que les composants à coût élevé et à bon niveau de performance ont tendance à augmenter le coût total. Cependant, nous pouvons choisir des matériaux à faible coût qui peuvent être utilisés efficacement dans la chaîne de production sans avoir à compromettre la qualité du produit final.
Choisissez des composants fiables
Les performances et la durée de vie des circuits imprimés dépendent de la qualité des composants PCB installés dans les produits. Des composants fiables garantissent que le circuit imprimé fonctionnera comme prévu.
Technologie d'assemblage
Lors du choix des composants PCB, la compatibilité avec le processus d'assemblage est également un facteur important. Par exemple, certains composants tels que les inducteurs de forte puissance ne sont pas compatibles avec la technologie de montage en surface.
Résumé
La capacité d'identifier et de différencier les composants de base d'un circuit imprimé est importante pour quiconque souhaite comprendre le fonctionnement de l'électronique. Tous jouent un rôle crucial, mais pas le même, dans l'exécution de leur travail dans le circuit. Grâce à ces connaissances, vous pourrez avoir une compréhension approfondie des composants PCB. À mesure que la technologie évolue, des composants plus performants et de meilleure qualité apparaîtront et s'assembleront sur la carte pour fonctionner dans une large gamme d'applications.
