Les 6 étapes clés de la conception d'une carte électronique

La conception réussie d’une carte électronique suit plusieurs étapes indispensables.

Dans cet article, je décris les 6 étapes clés de la conception d’une carte électronique en partant du cahier des charges vers la production série :

Rédaction du cahier des charges
Conception des circuit électroniques
Programmation du microcontrôleur
Conception du circuit imprimé
Fabrication et mise au point des prototypes
Préparation de la production série

Rédaction du cahier des charges

Le cahier des charges est l’élément indispensable à la conception d’une carte électronique. Il décrit précisément et sans ambiguïté toutes les caractéristiques et fonctionnalités de la carte à concevoir.

Pour le construire, le concepteur liste tous les besoins. Chacun d’entre eux sont décrit en une ou deux phrases très explicites. Ils sont ensuite associés à un numéro unique permettant vérifier la conformité de la carte électronique par rapport au cahier des charges tout au long du processus de conception.

Par la suite, le cahier des charges est le document sur lequel les concepteurs se base pour concevoir la carte. Il peut cependant être modifié en cours de conception en cas de difficultés ou nouveaux besoins.

Conception des circuits électroniques

Le concepteur réalise un ou plusieurs schémas électriques préliminaires en fonction des éléments du cahier des charges. Il choisit également les composants à utiliser selon plusieurs critères importants tel que le coût, la disponibilité et le risque d’obsolescence. Les schémas électriques sont éventuellement adaptés en fonction des recommandations de mise en œuvre des composants.

Une maquette est ensuite réalisée afin de valider le schéma électrique. Elle consiste en un assemblage de composants et/ou de cartes de démonstration sur une carte de prototypage.

Programmation du microcontrôleur

La grande majorité des cartes électroniques embarquent un microcontrôleur. Le programme exécuté par le microcontrôleur est défini dans un cahier des charges dédié, codé et enfin testé sur la maquette de la carte à concevoir.

Conception du circuit imprimé (PCB)

Le circuit imprimé ou PCB est une carte sur laquelle sont soudés les composants électroniques. Cette carte permet la connexion entre tous les composants conformément au schéma électrique.

La conception du circuit imprimé se fait en 3 étapes : saisie du schéma électrique, placement des composants sur la carte, routage des pistes entre composants.

Fabrication et mise au point des prototypes

Dans un premier temps, le circuit imprimé est fabriqué en petite série chez un fabricant spécialisé. En fonction de la complexité de la carte, les composants sont soudés sur la carte par le concepteur ou par un sous-traitant spécialisé. Il s’agit ici de la fabrication des premiers prototypes.

Les prototypes sont ensuite testés. Tous les éléments du cahier des charges initial sont vérifiés. Des adaptations sont éventuellement réalisées sur la carte ou dans le programme du microcontrôleur.

Préparation de la production série

Les premiers prototypes validés, la production des modèles en grande série peut être réalisée. Une ou plusieurs sociétés peuvent être impliquées pour l’approvisionnement des composants, l’assemblage et la livraison des cartes électroniques.

Des tests électriques peuvent être également prévus avant livraison afin de garantir le bon fonctionnement des cartes électroniques produites.