À propos des résistances de circuits imprimés : tout ce que vous voulez savoir

Résistances de circuits imprimés sont des composants fondamentaux des circuits électroniques. Ces éléments, petits mais essentiels, contrôlent le flux de courant et de tension électrique dans les circuits imprimés (PCB).

Les résistances sont les composants les plus courants sur un circuit imprimé. Ces éléments de base de la conception électronique remplissent plusieurs fonctions essentielles :

● Contrôle du flux de courant dans les circuits

● Division de la tension entre les composants

● Créer de la chaleur dans des applications spécifiques

● Protection des composants sensibles contre les dommages

● Définir des conditions de fonctionnement appropriées

L'électronique moderne dépend fortement des résistances pour assurer un fonctionnement stable et fiable des circuits. Les concepteurs de circuits imprimés considèrent les résistances comme les « contrôleurs de trafic » du courant électrique, garantissant à chaque composant la quantité de courant et de tension adéquate pour fonctionner correctement.

Les résistances jouent de multiples rôles essentiels sur les circuits imprimés. Elles protègent les composants sensibles en limitant le flux de courant à des niveaux sûrs et en établissant des conditions de polarisation appropriées pour les composants actifs comme les transistors et les circuits intégrés. Les concepteurs de circuits les utilisent pour créer des circuits de temporisation, filtrer les signaux indésirables et régler les niveaux de gain des circuits d'amplification.

Les applications de mise à la terre nécessitent souvent un contrôle précis du courant. Les circuits LED nécessitent des résistances pour éviter qu'elles ne consomment trop de courant et ne grillent. Les circuits analogiques utilisent des résistances pour créer des diviseurs de tension fournissant des niveaux de tension spécifiques à divers composants.

Les résistances sont essentielles à la gestion de l'énergie. Elles dissipent l'excès d'énergie sous forme de chaleur et protègent les autres composants des dommages causés par une tension ou un courant excessif. Les circuits numériques nécessitent des résistances de rappel (pull-up ou pull-down) pour garantir des niveaux logiques corrects et éviter les entrées flottantes susceptibles de provoquer des comportements imprévisibles.

Les professionnels de la conception et de la réparation électroniques doivent comprendre le fonctionnement des résistances sur les circuits imprimés. Les sections suivantes exploreront en détail les différents types de résistances et leurs applications spécifiques.

Types de résistances utilisées dans les PCB

De nos jours, de nombreuses résistances différentes sont utilisées dans les circuits imprimés, chacune ayant sa fonction. Examinons les plus courantes et leurs spécificités.

Les résistances composites en carbone sont les plus anciennes que l'on connaisse. Elles associent poudre de carbone et céramique et peuvent supporter des impulsions de haute énergie à des températures allant jusqu'à 350 °C. Elles fonctionnent avec des tensions allant jusqu'à 15 kV.

Les résistances à couche de carbone offrent des plages de résistance allant de 1 ohm à 22 mégohms, avec des tolérances comprises entre ±5 % et ±0.5 %. Elles sont idéales pour les applications générales.

Les résistances à couche métallique marquent une avancée majeure en matière de précision. Ces composants offrent des plages de résistance allant de 1 ohm à 1 mégohm, avec des tolérances impressionnantes de ±1 % à ±0.01 %. Leur coefficient de température varie de ±15 à ±25 ppm/°C.

Les résistances à film d'oxyde métallique surpassent les autres types de plusieurs manières :

● Capacités de puissance nominale

● Gestion de la tension

● Fonctionnement à haute température jusqu'à 450°C

D'après notre expérience, les résistances bobinées excellent en termes de précision et de tenue en puissance. Elles offrent des valeurs de résistance comprises entre 0.1 ohm et 10 kiloohms, avec des tolérances allant de ±5 % à ±0.02 %.

Les résistances en céramique sont idéales pour gérer les impulsions à haute énergie. On les retrouve souvent dans les alimentations haute tension et les circuits d'amortissement RC.

Les résistances fusibles fonctionnent de deux manières : elles agissent comme des résistances normales jusqu'à ce que le courant dépasse une limite définie, puis elles fonctionnent comme des fusibles. De nombreux produits électroniques haut de gamme, comme les amplificateurs et les téléviseurs, en sont équipés.

Les résistances ajustables, souvent appelées potentiomètres de réglage, permettent d'ajuster correctement les niveaux de résistance. Elles sont idéales pour l'étalonnage car elles peuvent supporter plusieurs centaines de cycles.

Les thermistances sont utiles pour détecter la température.

Types de coefficient de température :

1. Coefficient de température négatif (CTN)

2. Coefficient de température positif (CTP)

Les thermistances NTC peuvent être incroyablement précises, jusqu'à 0.1 °C ou 0.2 °C lors de la mesure de températures comprises entre 0 °C et 70 °C.

Les varistances protègent les circuits fragiles des surtensions. Elles résistent bien aux courants de pointe élevés.

En l'absence de lumière, les photorésistances présentent une faible résistance, tandis qu'en présence de lumière, elles présentent une résistance élevée.e.

Les magnéto-résistances fonctionnent différemment ; à mesure que la force du champ magnétique augmente, leur résistance augmente également, ce qui les rend utiles pour la détection de position.

Comment lire les résistances ?

Lire les valeurs des résistances sur les circuits imprimés peut paraître complexe au premier abord. Heureusement, nous disposons de deux méthodes fiables pour les identifier. Examinons ces deux méthodes pour une identification rapide et précise.

Bandes de couleur

Les résistances traversantes suivent un système de codage couleur que nous pouvons décoder avec cette méthode simple :

La plupart des résistances sont dotées de quatre ou cinq bandes. Ces bandes sont lues de gauche à droite, la bande de tolérance apparaissant en dernier, généralement en or ou en argent.

Codes de marquage CMS

● Schéma d'étiquetage des résistances CMS :

○ Utilise un code composé de trois ou quatre chiffres.

● Code à 3 chiffres :

○ Deux premiers chiffres : Représentent les chiffres les plus significatifs.

○ Troisième chiffre : Indique le nombre de zéros à ajouter.

○ Exemple : « 103 » = 10 + 3 zéros = 10,000 10 ohms (XNUMX kΩ)Ω).

● Code à 4 chiffres :

○ Offre plus de précision, en particulier pour les résistances avec tolérance étroite.

○ Dernier chiffre : Agit comme un multiplicateur.

● Ces systèmes d’étiquetage facilitent l’identification valeurs de résistance du circuit imprimé.

Comment choisir la bonne résistance pour votre PCB ?

Le choix d'une résistance adaptée à un circuit imprimé dépend de plusieurs paramètres essentiels. Je vais vous expliquer tout ce qui permet de déterminer la meilleure résistance pour votre circuit imprimé.

Valeur de résistance

La valeur exacte de la résistance requise par notre circuit est primordiale. Les exigences de courant et de tension de notre conception déterminent cette valeur. Nous choisissons des valeurs standard de la série E (E12, E24, E96) car elles sont facilement disponibles.

Tolérance

La tolérance indique l'écart entre la résistance réelle et la valeur nominale. Voici ce que nous choisissons généralement :

●   ±1% pour les applications de précision

●  ±5 % pour les circuits à usage général

●  ±0.1 % pour les circuits de mesure de haute précision

Puissance

La puissance nominale indique la chaleur qu'une résistance peut supporter en toute sécurité. Nous calculons la puissance maximale avec P = I²R ou V²/R, puis choisissons une résistance d'une puissance au moins deux fois supérieure à cette valeur pour garantir la sécurité.

Coefficient de température

Le coefficient de température (tempco) indique l'évolution de la résistance avec la température. C'est un facteur essentiel pour :

● Applications sensibles à la température

● Équipement de plein air

● Circuits haute puissance

Tension nominale

Chaque résistance possède sa tension de fonctionnement maximale. La tension de fonctionnement de notre circuit, augmentée de la marge de sécurité, ne doit pas dépasser cette valeur.

Taille

Les dimensions physiques jouent un rôle important dans la conception moderne des circuits imprimés. WNous devons réfléchir à :

● Espace disponible sur le tableau

● Restrictions de hauteur des composants

● Exigences en matière de gestion thermique

● Méthode d'assemblage (CMS vs trou traversant)

Bruit

Les caractéristiques de bruit des résistances sont importantes dans les circuits analogiques sensibles. Les résistances à couche métallique sont plus performantes que les résistances à couche de carbone en termes de bruit.

Temps de réponse

Il est important d'accorder une attention particulière au temps de réponse des applications haute fréquence. Voici les facteurs clés :

Applications des résistances PCB

Les résistances jouent de nombreux rôles essentiels dans les conceptions électroniques. Examinons leurs applications courantes et comment elles optimisent les fonctionnalités des circuits.

Diviseurs de tension

Nous pouvons utiliser des diviseurs de tension pour obtenir une tension plus basse à partir d'une source de tension plus élevée. Ces configurations nécessitent deux résistances ou plus en série pour créer des rapports de tension spécifiques :

La limitation de courant protège efficacement les composants sensibles. Voici quelques utilisations courantes :

● Contrôle de la luminosité des LED

● Protection d'entrée pour microcontrôleurs

● Régulation du courant d'alimentation

● Contrôle du courant du moteur

● Protection d'entrée du capteur

Tirer vers le haut/Tirer vers le bas

Les résistances de rappel vers le haut et vers le bas permettent d'établir des états logiques définis dans les circuits numériques. Leurs valeurs varient généralement de 1 kΩ à 100 kΩ selon l'application. Ces résistances empêchent les entrées flottantes, susceptibles d'entraîner un comportement imprévisible des circuits de microcontrôleurs.

Réseaux de polarisation

Les réseaux de polarisation permettent de définir les points de fonctionnement appropriés des composants actifs. Cette configuration permet :

● Définir les points de fonctionnement CC pour les transistors

● Configurer les étages de gain dans les amplificateurs

● Contrôler l'impédance d'entrée

● Maintenir le fonctionnement du circuit stable

● Rendre la consommation d’énergie efficace

Les résistances remplissent souvent plusieurs fonctions dans nos conceptions. Une seule résistance peut servir à la fois de limiteur de courant et d'élément de polarisation dans un circuit de commande de LED. Les diviseurs de tension fonctionnent également bien avec les réseaux de polarisation des circuits analogiques.

Les résistances excellent dans l'adaptation d'impédance entre les étages du circuit. Ceci est particulièrement important dans les conceptions haute fréquence où la qualité du signal est primordiale.

Une sélection et un placement judicieux des résistances garantissent des performances optimales du circuit et protègent les composants sensibles. La conception électronique moderne repose largement sur ces composants polyvalents.

Comment tester les résistances sur un circuit imprimé ?

Tester les résistances des circuits imprimés exige une attention particulière et des méthodes appropriées. Examinons des méthodes éprouvées pour vérifier le bon fonctionnement de nos résistances.

Inspection visuelle

Un contrôle visuel complet de la résistance est effectué en premier. WIl faut faire attention à :

● Décoloration ou marques de brûlure

● Dommages physiques tels que fissures ou éclats

● Détérioration de la bande de couleur

● Changements étranges dans la couleur des composants

Test multimètre

Nous avons utilisé un multimètre numérique pour obtenir des mesures de résistance précises. Voici ce que nous devons faire :

1. Coupez toute l'alimentation du circuit imprimé

2. Réglez le multimètre en mode résistance (Ω)

3. Placez les sondes sur les fils de résistance

4. Comparez les lectures avec les valeurs attendues

5. Documentez toutes les différences majeures

Les variations acceptables se situent généralement entre ±5 et 10 % de la valeur indiquée. Les applications de haute précision peuvent nécessiter des tolérances plus strictes.

Considérations relatives aux tests

Plusieurs facteurs entrent en ligne de compte lorsque nous testons des résistances en circuit :

Cela se produit parce que :

● Les chemins de courant parallèles affectent les lectures

● D'autres composants influencent les mesures

● La conception du circuit affecte la précision des tests

WNous obtiendrons les résultats les plus précis en :

● Tester les résistances critiques en soulevant un fil

● Utilisation de techniques de garde pour des mesures précises

● Vérification des lectures dans les deux sens

● Comparaison des résultats avec les spécifications de conception

● Les environnements de tests automatisés utilisent :

● Équipement de test en circuit

● Systèmes d'inspection optique

● Inspection par rayons X pour les défauts cachés

Les variations au-delà de la plage de tolérance du composant indiquent des problèmes potentiels qui nécessitent une enquête plus approfondie ou un remplacement.

Conclusion

Les résistances sont des composants essentiels qui définissent la conception électronique moderne et les fonctionnalités des circuits imprimés. Cet article aborde tous les aspects de ces composants essentiels, des principes simples aux applications avancées. Les concepteurs de circuits imprimés doivent comprendre les types, les valeurs et les applications des résistances pour créer des circuits fiables. Différents types de résistances sont disponibles pour des applications spécifiques. Elles limitent le flux de courant, protègent les composants fragiles et répartissent la tension avec précision.

Choisir les bonnes résistances nécessite un certain soin apporté aux spécifications. Notre analyse approfondie des codes couleurs, des marquages ​​CMS et de leur sélection vous permettra de faire des choix judicieux. Ces compétences sont très utiles pour obtenir des informations précieuses, notamment lors de la réparation de circuits existants ou de la création de nouveaux. Les méthodes de test vont de l'inspection visuelle aux mesures précises au multimètre, en passant par la vérification de la fiabilité des circuits. Le contrôle qualité est assuré par des méthodes de test appropriées. Elles permettent d'identifier les risques potentiels avant que le fonctionnement du système ne soit affecté.

Grâce aux progrès technologiques, les résistances des circuits imprimés sont constamment améliorées. Elles offrent une précision, une fiabilité et une fonctionnalité accrues. Étant au cœur de la conception électronique, elles sont indispensables. Les ingénieurs les utilisent. à concevoir la méthode la plus rapide pour créer des circuits fiables pour les besoins d'ingénierie modernes.