Pour débuter avec Altium Designer: les schémas de composants électroniques

Un schématique permet de synthétiser et de documenter une idée. Les schématiques sont des dessins ou des diagrammes qui servent à présenter des concepts électroniques. Vous n'y avez peut-être jamais pensé, mais toute personne qui comprend l'électronique peut regarder votre schématique et comprendre votre concept, quelle que soit la langue qu'elle parle ! 

Les schématiques constituent donc un "langage" universel pour documenter et partager des idées ou concepts électroniques. 

La définition officielle de l'IPC-T-50 (Termes et définitions) est la suivante :

Voici une brève présentation du fonctionnement des schématiques, avec quelques conseils et directives utiles à garder à l'esprit pendant leur création. Prenons un exemple simple pour débuter. Toute personne qui comprend la théorie des circuits de base peut expliquer le schématique suivant :

 _{Un dessin schéma de composant électronique très simple, composé d'une batterie, d'un interrupteur et d'une lampe}

Symboles

Les éléments constitutifs d’un schématique sont appelés symboles, qui représentent un composant ou une fonction, et les lignes qui les joignent représentent les connexions électriques. Dans le schématique ci-dessus, le symbole à côté de l’abréviation BT (battery) représente une pile, le symbole à côté du S (switch) représente un interrupteur, et celui à côté de DS (display) représente un écran ou une lampe. Quiconque sait interpréter le schématique peut construire le circuit auquel il correspond en connectant une batterie, un interrupteur et une lampe avec un fil ou toute autre forme de matériau conducteur.

Les abréviations BT, S et DS dans le schématique ci-dessus identifient les différents types de composants. Ces abréviations ou étiquettes sont appelées "désignateurs de classe". Cependant, ce terme est rarement utilisé. En effet, lorsque les composants de chaque classe sont numérotés, ces étiquettes sont remplacées par des "désignateurs de référence". Par exemple, si plus d'une résistance est ajoutée à un schématique, elles sont identifiées par des désignateurs de référence R1, R2, R3, etc.

Chaque élément de la conception est donc identifié par un désignateur de référence unique.

Différents symboles désignent différents types de composants, mais n’oublions pas que différents symboles graphiques peuvent aussi partager une même désignation de classe. Les différents types de symboles graphiques de transistors sont nombreux, et un désignateur de référence commençant par la lettre "Q" est attribué à chaque transistor. De nombreux types de transformateurs sont disponibles, tous identifiés par l’initiale "T". “C” désigne les condensateurs, “R” les résistances et “L” les Inducteurs, etc.

Les symboles des circuits intégrés, des modules (comme les alimentations) et des sous-ensembles (comme les cartes filles) sont généralement dessinés sous la forme d'un rectangle avec des broches sur l'un ou les quatre côtés du rectangle (généralement les entrées à gauche, les sorties à droite, parfois les connexions d'alimentation en haut et les connexions de masse en bas). De nombreux composants ont un tel nombre de broches que le symbole doit être divisé en plusieurs parties. Des milliers de composants partagent ce style de symbole et la plupart des circuits intégrés utilisent la désignation de classe "U". 

(Le désignateur de référence "U" vient de l’anglais "Unrepairable" pour "Irréparable")

Si vous souhaitez en savoir plus, vous trouverez une liste complète des symboles et des désignateurs de référence dans les publications IPC-2612 et IEEE STD 315.  

Valeurs et attributs

Dans l'exemple ci-dessus, il n'y a pas assez d'informations pour reconnaître le type de circuit décrit. Les composants sont identifiés par différents types de symboles, mais il n'y a aucune information sur ce que doivent être les composants spécifiques. Il existe de nombreux types de piles différents, mais rien dans le schématique ne suggère quelle pile serait la meilleure. Dans l'exemple ci-dessus, le circuit illustré pourrait être :

• une batterie de voiture de 12V, un interrupteur à levier et un projecteur, ou

• une simple lampe de poche avec une pile AAA, ou

• un laser pour écrire une publicité sur la lune.

Le même circuit de base peut se référer à différentes applications, un schématique doit donc fournir plus d'informations. Des attributs doivent être attribués aux symboles afin de réduire le nombre de composantes possibles. Le même symbole Résistance peut être utilisé pour des milliers de types de résistances différents. Pour être utile, il doit donc déclarer la valeur, exprimée en ohms. Le symbole ohm n'est généralement pas utilisé sur les schématiques car il n'est pas disponible dans tous les jeux de caractères. Par conséquent, une résistance accompagnée du nombre 100 désigne "une résistance de 100 ohms". D'autres types de composants sont identifiés avec différentes unités. Par exemple, la valeur de la capacitance est exprimée en Farads (F), et la valeur de l'inductance est exprimée en Henrys (H).

Plusieurs attributs supplémentaires peuvent être ajoutés aux symboles, comme la tolérance ou la puissance nominale, pour définir plus précisément le type de composant nécessaire à la conception.

En plus des attributs visibles pour chaque symbole, le logiciel Altium Designer peut utiliser des attributs cachés, tels que numéros de pièces du fabricant, prix, données de simulation ou historique des révisions. 

Au-delà de la simple documentation d'un circuit, les schématiques créés avec des attributs qui peuvent être exploités par d'autres systèmes logiciels deviennent des outils extrêmement puissants.

Le système international d'unités (SI)

Les attributs peuvent avoir une large gamme de valeurs, de très petites à extrêmement grandes. Pour éviter de remplir les diagrammes avec de longues chaînes répétitives de zéros, et exprimer des valeurs comme 1 000 000 000 ou 0,0000000001, nous utilisons un système international d'unités qui permet d’abréger les valeurs.

Les unités SI que vous pourriez voir sur les schémas incluent :

_{Pour éviter de trop remplir les schémas de composants électroniques, le système d'unités SI utilise des préfixes pour désigner les puissances de 1000}

Autres informations sur les unités du SI

• Les symboles sont écrits en minuscules, sauf s'ils sont supérieurs à 1000 (kilo). 
• Les symboles sont invariables (pas de pluriel). Par exemple, 10 uF ne peut pas s’écrire : 10 uFs
• Conformément aux exigences du SI, un espace doit séparer l’unité et le nombre, mais de nombreux systèmes de CAO ne suivent pas la norme, de sorte que vous pourriez voir les deux versions, c'est-à-dire 10 uF ou 10uF.

Vous pouvez obtenir plus d'informations sur le Système international d'unités (SI) auprès du National Institute of Standards and Technology (NIST).

Ports et ports d’alimentation

Vous devez connaître une autre catégorie de symboles : les symboles sans désignateurs de référence. 

Dans Altium Designer^®, les types de symboles appelés Ports et Ports d’alimentation ne représentent pas des composants, mais des connexions électriques. Ces types de symboles réduisent considérablement la complexité de la lecture si chaque connexion devait être indiquée. L'ajout de toutes les connexions d'alimentation et de masse rendrait le dessin plus difficile à interpréter. Au lieu de cela, nous pouvons utiliser les symboles des ports d’alimentation.  Tout ce qui est connecté avec un même symbole de port d'alimentation, même sur plusieurs feuilles, est supposé être connecté. 

Le circuit ci-dessous est équivalent à celui présenté précédemment, mais avec plus de détails et moins d'encombrement :

_{L'utilisation de ports permet aux concepteurs de mieux comprendre le schéma de composants électroniques et de réduire l'encombrement.}

Quelques lignes directrices pour la conception de schématiques

Nous présentons ici d'autres "bonnes pratiques" pour rendre vos schématiques plus efficaces :

• Lorsque vous créez des symboles, placez des broches sur une grille de 100 mil. Il sera ainsi plus facile de connecter les fils et les bus au niveau du schématique. Il est possible d'utiliser une grille métrique pour les symboles et les schématiques. Dans ce cas, tout symbole importé d'autres sources (comme les bases de données des fabricants, par exemple) aura des broches placées sur une grille qui n'est pas compatible avec la vôtre, et devra être modifié avant d'être ajouté à la bibliothèque. 
• Les circuits doivent circuler de gauche à droite et de haut en bas. Essayez de garder les entrées à gauche et les sorties à droite, et les alimentations en tension positive au-dessus et les symboles de mise à la terre en dessous.
• Organisez les sections schématiques en blocs fonctionnels. Les symboles doivent être placés sur la page pour faciliter la compréhension du circuit, et non pour montrer l'emplacement physique de la pièce sur la carte.
• Tout le texte doit être horizontal pour éviter toute confusion. Ne laissez aucun texte se chevaucher, et ne tracez pas de lignes ou de fils qui traversent le texte.
• Tracez le circuit clairement et avec précision, sans craindre de laisser des zones vides sur la feuille. N'essayez pas de remplir toute la feuille.
• La première feuille doit inclure un bloc titre situé dans le coin inférieur droit. Le titre doit indiquer un numéro de dessin et un niveau de révision, un titre et le nom de la société ou du concepteur qui l'a créé.  
• En prenant le temps de mettre en œuvre ces lignes directrices, votre document sera plus utile et plus facile à comprendre pour d’autres utilisateurs de votre schématique à diverses fins. 

Autres informations

Le logiciel Altium permet d’apprendre à maîtriser la saisie dans les schématiques. 

Vous trouverez d’autres informations ou articles plus pointus dans le blog d'Altium. D’autres ressources connexes sont aussi disponibles :

• La communauté Altium offre plusieurs vidéos en ligne sur les caractéristiques des schématiquesICI.
• Travailler avec des schématiques dans Altium Designer (présentation).
• Le système de documentation en ligne Altium inclut un tutoriel étape par étape sur une conception simple, du début à la fin. 

Altium Designer vous apporte la puissance de conception dont vous avez besoin et la possibilité de mieux maîtriser un logiciel de schématique et de circuit avancé avec des outils intuitifs. Souhaitez-vous en savoir plus sur Altium et les avantages qu’il peut vous apporter pour concevoir votre prochain projet de circuits imprimés ? Parlez-en à un expert Altium.