Bien connaître les montages d'essai et les cartes de prototypage pour garantir le bon démarrage des projets

Il y a bien longtemps (avant la disponibilité de masse des ordinateurs et des logiciels de simulation de circuits), les concepteurs en électronique passaient de la planche à dessin à un montage d'essai pour évaluer les performances d'un circuit. Même aujourd'hui, malgré la simulation Spice et ses variantes, certains circuits nécessitent tout de même un prototypage. Par exemple, Spice ne vous dira pas comment rend un circuit audio, et vous devrez donc réaliser un montage d'essai pour le savoir.

Dans ma jeunesse, le mot anglais pour « montage d'essai » (breadboard) m'évoquait une vraie planche, voire une planche à découper dans la cuisine (Figure 1).

Figure 1 : Exemple d'un prototype sur montage d'essai dans le passé. Les composants sont vissés sur une planche en bois et des clous servent de points de raccordement. (Source de l'image : Bud Industries)

Heureusement, on peut épargner la planche à découper de maman et utiliser des montages d'essai sans soudure ou des cartes à circuit imprimé de prototypage. Le BB-32621 de Bud Industries, qui mesure 81,28 mm x 52,83 mm, est un bon exemple de barrette de connexion de montage d'essai sans soudure (Figure 2).

Figure 2 : Le BB-32621 est un exemple de petite barrette de connexion de montage d'essai sans soudure. (Source de l'image : Bud Industries)

La carte se présente sous la forme de quatre barrettes d'alimentation horizontales qui font toute la longueur de la carte pour distribuer la puissance (+) et la puissance négative ou la terre (-). Des barrettes verticales plus courtes occupent la largeur de la carte. Il s'agit de points de raccordement pour les composants. Un canal central avec une largeur adaptée à la plupart des circuits intégrés à montage traversant sépare les bus de points de raccordement (Figure 3).

Figure 3 : Une vue intérieure du BB-32621 montre la disposition des conducteurs des barrettes d'alimentation et des conducteurs des points de raccordement. (Source de l'image : Bud Industries)

L'espacement des trous sur le montage d'essai est de 2,54 mm, ce qui correspond à l'espacement sur la plupart des circuits intégrés à montage traversant. La barrette de connexion sans soudure présente 400 points de raccordement possibles : 300 pour le raccordement de composants et 100 pour la connexion de distribution d'alimentation. Les circuits intégrés sont positionnés horizontalement au-dessus du canal central (Figure 4).

Figure 4 : Circuit de temporisateur 555 simple et configuration de montage d'essai correspondante. (Source de l'image : Bud Industries)

Étant donné que les circuits intégrés à montage traversant disparaissent peu à peu au profit des dispositifs à montage en surface (CMS), il vous faudra peut-être un adaptateur pour raccorder un circuit CMS à un montage d'essai sans soudure. Le PA-SOD3SM18-16 de Logical Systems Inc. est un exemple d'adaptateur CMS vers DIP (Figure 5).

Figure 5 : Le PA-SOD3SM18-16 permet d'adapter un circuit intégré SOIC sur un boîtier DIP à 16 broches avec un espacement des broches de 2,54 mm, ce qui convient à un montage d'essai sans soudure. (Source de l'image : Logical Systems Inc.)

Pour les projets plus volumineux, vous pouvez utiliser des montages d'essai sans soudure comme le 340-002-1 de Digilent Inc, un montage d'essai monté sur cadre de 230 mm x 175 mm (Figure 6).

Figure 6 : Le 340-002-1 est un montage d'essai sans soudure plus grand, monté sur un cadre en acier, pour les projets plus volumineux. (Source de l'image : Digilent Inc.)

Le 340-002-1 est un montage d'essai composite avec trois barrettes de connexion à 630 points de raccordement et cinq barrettes de distribution à 100 points, le tout monté sur une plaque en acier. Quatre bornes à écrou sont incluses pour les raccordements à l'alimentation et à la terre.

Ces montages d'essai sans soudure sont parfaits pour les projets éducatifs et les circuits basse fréquence. Ils ne conviennent pas aux circuits haute fréquence ou aux circuits numériques avec des temps de transition rapides en raison de la capacité et de l'inductance parasites élevées provoquées par les grands conducteurs utilisés. Les circuits imprimés de prototypage tels que l'EXN-23404-PCB de Bud Industries sont plus adaptés à ce type de projets (Figure 7).

Figure 7 : Carte à circuit imprimé de prototypage typique, où les composants sont soudés sur la matrice d'orifices de la carte. (Source de l'image : Bud Industries)

Cette carte à circuit imprimé de prototypage mesure 102,1 mm x 98,3 mm et est fabriquée avec du verre-époxy de 1,6 mm d'épaisseur. Elle présente une matrice traversante plaquée avec des orifices de 1,3 mm de diamètre sur des axes de 2,54 mm. Ce type de carte de prototypage réduit la réactance parasite, et le câblage peut être très court grâce à la proximité des orifices. Il est possible de synthétiser des plans de masse en soudant une feuille de cuivre sur certaines zones de la carte. Comme pour les montages d'essai sans soudure, des circuits intégrés à montage en surface peuvent être ajoutés en utilisant des adaptateurs permettant de coupler le circuit intégré à la configuration de perçage de 2,54 mm.

Conclusion

Nous avons abordé ici quelques-unes des approches simples et courantes pour créer des prototypes de circuits. Elles sont certainement plus faciles à utiliser plutôt que de créer et de fabriquer une carte à circuit imprimé, et peuvent être très utiles pour vous familiariser avec votre circuit. Cependant, vous devez tout de même avoir conscience de leurs limites.