Nous avons la chance de vivre à une époque où les gadgets électroniques abondent. Cependant, ces appareils électroniques ne sont accessibles que grâce aux composants exceptionnels d'un circuit imprimé. On se demande souvent ce qui rend un appareil électronique aussi performant et comment il est assemblé. Les appareils électroniques sont des merveilles : on ne les voit jamais se produire, mais on peut en être témoin. Dans cet article, nous aborderons les merveilles des circuits imprimés et leur fonctionnement grâce aux composants d'un circuit imprimé.
1. Résistances comme composants d'un circuit imprimé
Nous utilisons souvent des résistances dans la plupart de nos projets de circuits imprimés et la plupart d'entre nous connaissent leurs fonctionnalités. Les résistances font partie des composants les plus fréquemment utilisés sur les circuits imprimés. Elles sont très répandues et faciles à utiliser. Une résistance bloque le flux de courant et contribue ainsi à dissiper l'énergie électrique sous forme de chaleur. Il existe différents types de résistances et différentes méthodes de classification. Leur matériau de fabrication diffère souvent, car chaque matériau est utilisé à des fins différentes.
Les résistances se distinguent également par la façon dont leurs fils sortent. À cet égard, les résistances axiales sont les plus courantes. Les passionnés d'électronique, les débutants et les amateurs apprécient souvent les résistances axiales, car elles sont faciles à intégrer dans n'importe quel circuit. Chaque résistance est entourée d'anneaux circulaires. Ces anneaux forment un code couleur indiquant la valeur de résistance de la résistance concernée. Ces anneaux nous renseignent également sur la tolérance possible de la résistance concernée.
2. Condensateurs comme composants d'un circuit imprimé
Après les résistances, les condensateurs sont probablement les composants les plus courants d'un circuit imprimé. Ils figurent également parmi les choix préférés des passionnés de PCB. Cependant, on les utilise moins souvent que les résistances. La fonction principale d'un condensateur est de stocker des charges. Un condensateur est constitué de deux plaques métalliques séparées par un diélectrique. Ces deux plaques stockent des charges opposées, tandis que le diélectrique les sépare. Lorsqu'on place le condensateur dans un circuit, il libère les charges. Ainsi, un courant circule dans le circuit.
Il existe de nombreuses façons de classer les condensateurs. Cependant, on les classe généralement selon leur matériau diélectrique. En effet, c'est ce matériau qui confère à un condensateur ses propriétés clés. Plus le matériau diélectrique est dense, plus un condensateur peut stocker de charges sur ses plaques. C'est pourquoi on a tendance à utiliser des matériaux de qualité pour fabriquer un condensateur afin d'obtenir une capacité plus élevée. Un condensateur classique possède deux broches sortant de ses plaques métalliques. Ces broches servent à l'intégration du condensateur dans un circuit électrique.
3. Inducteurs comme composants d'un circuit imprimé
Les inductances sont l'un des trois composants linéaires passifs d'un circuit imprimé. Les deux autres sont les condensateurs et les résistances. Elles servent principalement à stocker l'énergie. Cependant, elles stockent l'énergie en générant un champ magnétique, tandis qu'un condensateur utilise l'électrostatique. Il existe de nombreux types d'inductances, certaines simples, d'autres complexes. Cependant, la bobine métallique est la plus courante et la plus simple à comprendre. Le champ magnétique produit par la bobine dépend du nombre de spires. Par conséquent, plus le nombre de spires est élevé, plus l'inductance est importante.
On voit souvent des inducteurs enroulés autour d'un noyau magnétique. Ces noyaux sont disponibles en différentes formes et tailles. Leur fonction principale est d'amplifier le champ magnétique lorsque le courant traverse le conducteur. Ce noyau magnétique permet ainsi de filtrer ou de bloquer complètement certains signaux. Ceci est très utile pour de nombreuses applications, notamment la réduction des interférences dans les équipements de communication et l'augmentation de la durée de vie des batteries.
4. Potentiomètres comme composants d'un circuit imprimé
Les potentiomètres sont une forme avancée de la résistance simple. La résistance simple a une valeur fixe. Cependant, il est possible de modifier la valeur d'un potentiomètre à volonté. Il existe de nombreux types de potentiomètres, mais les plus courants sont les potentiomètres linéaires et rotatifs. Vous pouvez faire varier la résistance du potentiomètre linéaire en faisant glisser le curseur linéaire. Dans le cas du potentiomètre rotatif, vous pouvez tourner le bouton pour faire varier la résistance. La résistance varie lorsque le curseur se déplace sur une résistance de base semi-circulaire.
Nous utilisons souvent des potentiomètres rotatifs dans nos applications quotidiennes. L'une des applications les plus courantes est leur utilisation dans les contrôleurs de volume circulaires des lecteurs de musique et autres équipements audio similaires. Ils contrôlent la quantité de courant qu'ils laissent passer vers les amplificateurs. Nous utilisons souvent des potentiomètres pour la conception d'équipements sophistiqués dont les performances nécessitent une variabilité grâce à des réglages précis.
5. Les transformateurs comme composants d'un circuit imprimé
Ils comptent parmi les composants les plus importants d'un circuit imprimé. Les transformateurs servent principalement à transférer l'énergie électrique d'un circuit à l'autre. Lorsque l'énergie électrique est transférée entre plusieurs circuits, elle augmente ou diminue. Cette augmentation ou diminution est souvent observable dans la tension. Les experts la comparent souvent à une transformation de tension. Les transformateurs comprennent un noyau métallique similaire à celui des inductances courantes. Plusieurs bobines entourent toujours ce noyau métallique. Il y a au moins deux bobines : l'une sert de bobine secondaire et l'autre de bobine primaire. La bobine secondaire désigne le circuit où l'énergie électrique est transmise. La bobine primaire désigne le circuit d'où provient l'énergie électrique.
On voit souvent des transformateurs sur les grands poteaux télégraphiques. On les appelle transformateurs industriels et ils servent à diminuer la tension lors du passage sur les lignes. Cette diminution est souvent de l'ordre de plusieurs centaines de milliers de volts. Ainsi, cette tension devient utilisable dans notre vie quotidienne et dans nos foyers grâce à l'utilisation de transformateurs.
6. Les diodes comme composants d'un circuit imprimé
Les diodes comptent parmi les composants les plus importants d'un circuit imprimé. Leur fonction principale est de permettre au courant de circuler dans une seule direction. Le courant peut passer de la borne positive à la borne négative ou inversement, mais jamais les deux simultanément. Une diode y parvient en offrant une résistance infinie dans un sens et nulle dans l'autre. Cette caractéristique permet ainsi de bloquer le courant dans une direction indésirable. L'une des diodes les plus populaires est la diode LED, communément appelée diode électroluminescente. On l'utilise principalement pour émettre de la lumière. Ces diodes sont très faciles à souder. Cependant, il est essentiel de les orienter correctement, sinon la LED risque de ne pas s'allumer.
7. Transistors comme composants d'un circuit imprimé
La plupart des experts en électronique considèrent les transistors comme la pierre angulaire de l'électronique telle que nous la connaissons aujourd'hui. Ce sont des composants essentiels d'un circuit imprimé. On trouve des milliards de transistors dans un seul circuit intégré. Cependant, il ne faut pas les considérer comme des instruments complexes. Ce sont plutôt de simples interrupteurs électriques et amplificateurs. Les transistors existent sous toutes sortes de formes et de tailles. Le type le plus courant est le transistor bipolaire. On trouve également des variantes PNP et NPN.
Un transistor bipolaire comporte trois broches : un collecteur, un émetteur et la base, la plus importante. Lorsqu'un faible courant traverse un transistor NPN, il passe de la base à l'émetteur. Cependant, cela déclenche un autre paramètre et le courant devient beaucoup plus important. Ce courant plus important passe alors de l'émetteur au collecteur.
En revanche, le transistor PNP se comporte de manière totalement opposée au transistor NPN. Il existe un autre type de transistors populaire, les FET, ou simplement transistors à effet de champ. Ils permettent au courant de les traverser en utilisant le champ électrique existant pour déclencher un autre réglage du circuit.
8. Redresseur contrôlé au silicium (SCR) comme composants d'une carte de circuit imprimé
Ce sont des composants essentiels d'un circuit imprimé, et c'est pourquoi les passionnés les apprécient. On les appelle aussi thyristors, car ils sont très similaires aux diodes et aux transistors. Certains experts suggèrent qu'ils ressemblent à deux transistors fonctionnant conjointement. Ils comportent quatre couches de silicium et ne contiennent que trois conducteurs. Ils ne fonctionnent pas comme des amplificateurs, mais simplement comme des interrupteurs.
L'un des points importants à noter est qu'une seule impulsion suffit pour activer l'interrupteur. En revanche, un transistor doit être alimenté en courant continu pour subir une amplification. Ils sont donc plus adaptés à la commutation de puissance importante.
9. Circuits intégrés en tant que composants d'une carte de circuit imprimé
On les appelle aussi circuits intégrés (CI), composants essentiels d'un circuit imprimé. Ainsi, lorsque nous réduisons des circuits et composants électroniques pour les intégrer sur des couches minces d'un semi-conducteur, on les appelle CI. Ils permettent d'intégrer de nombreux composants électroniques sur une seule puce. Cette capacité exceptionnelle nous a permis de fabriquer les toutes premières calculatrices. Aujourd'hui, ils nous permettent de créer des appareils intelligents de pointe et des supercalculateurs révolutionnaires. Les CI servent d'unité centrale de traitement, ou plus simplement de cerveau d'un circuit plus grand. Il en existe différents types, mais ils sont généralement disponibles dans un boîtier plastique noir. Ils présentent généralement des contacts visibles, tels que des fils conducteurs, qui sortent de leur structure. Ils sont parfois également dotés de plots de contact situés en dessous.
10. Oscillateurs à cristal comme composants d'un circuit imprimé
Ce sont les composants essentiels d'un circuit imprimé dans les appareils complexes. On les utilise principalement dans les horloges, car ils permettent de réaliser des circuits critiques. Ces circuits permettent de maintenir une heure stable et précise. Ils comprennent un piézoélectrique qui produit un signal électronique cyclique. Le piézoélectrique est un matériau cristallin qui produit des signaux lors de ses oscillations. Nous les concevons de manière à ce qu'ils vibrent à une fréquence stable. Leur vibration est liée à une certaine fréquence. Ainsi, nous pouvons fabriquer des horloges économiques et précises grâce à eux. On les utilise également dans d'autres appareils importants, comme les montres à quartz et les microcontrôleurs.
11. Commutateurs et relais comme composants d'un circuit imprimé
Ce sont les composants les plus élémentaires d'un circuit imprimé, mais on oublie souvent leur importance. Un interrupteur permet de contrôler le flux de courant dans un circuit donné. Il permet de passer d'un circuit fermé à un circuit ouvert. Il existe de nombreuses formes et dimensions. Parmi les plus courants, on trouve les curseurs, les leviers, les touches, les boutons-poussoirs et les boutons rotatifs. Un interrupteur électronégatif, quant à lui, est appelé relais. Un relais fonctionne grâce à un solénoïde. Ainsi, lorsqu'il est traversé par le courant, le solénoïde agit comme un aimant temporaire. Ils fonctionnent donc comme des interrupteurs et peuvent ainsi amplifier de faibles quantités de courant.
12. Capteurs en tant que composants d'un circuit imprimé
Les capteurs sont des composants d'un circuit imprimé capables de détecter les changements dans leur atmosphère. Une fois ce changement détecté, ils génèrent généralement un signal pour le refléter. Ce signal électronique est ensuite envoyé aux différents composants du circuit imprimé. Ainsi, les capteurs convertissent l'énergie physique en énergie électrique. C'est pourquoi on les considère souvent comme des transducteurs (car ils sont capables de convertir l'énergie d'une forme à une autre).
Il existe différents types de capteurs et chacun a une fonction spécifique. Parmi les plus connus, on trouve les capteurs de température, d'humidité, de pression, de lumière et de mouvement. Ils sont très courants et fréquemment utilisés au quotidien. Par exemple, les LED détectent les signaux infrarouges des télécommandes de télévision. Les détecteurs d'incendie et d'humidité équipent également les détecteurs de fumée et d'incendie. Ils peuvent donc être utilisés comme composants d'un circuit imprimé pour optimiser différents processus industriels.
Pour en savoir plus sur les composants PCB, veuillez consulter notre autre article de blog : «Composants de circuits imprimés : un guide complet."
