KICAD : Logiciel de conception de circuit électronique, assisté par ordinateur.

Introduction

Kicad est un logiciel de conception assisté par ordinateur (CAO) de circuit électronique. Cette suite permet de faire des schémas et de réaliser le typon avec une fonction d'auto routage. Le logiciel intègre en plus une fonction qui permet de visualiser sa carte en 3D.

Et le mieux du mieux, il est en français, toujours en développement et gratuit.




Le but de ces explications est de guider la 1^ère prise en main du logiciel, avec la création d'un schéma et d'un typon simple face de base. N'attendez donc pas une explication très détaillée.
Le circuit réalisé dans cet articles est L'alimentation stabilisée simplifiée.

Réalisation de schéma électrique

Avant toutes choses, il faut installer le logiciel ! Pour le télécharger, c'est ce lien ici.
Prenez le fichier exécutable Kicad le plus récent (actuellement c'est "KiCad-2011-03-30-BZR2932-WinXP_full_with_components_doc_install.exe").
Il existe aussi pour Ubuntu (ligne de commande: "sudo aptitude install kicad").

Je ne détaille pas la procédure, une succession de "suivant", puis "Terminé". Ne pas installer Wings 3D.

Nouveau projet

Lancer Kicad, puis Fichier → Nouveau, on précise l'endroit où seront enregistrés tout les fichiers.

- EESchema permet d'éditer un schéma électronique
- Cvpcb permet d'associer des composants du schéma à des modules
- Pcbnew permet de créer un typon à partir du schéma électronique
- GerbView permet d'utiliser les fichier Gerber
- Bitmap2Component génère un logo à partir d'un bitmap

On commence par éditer un schéma , le message d'erreur on s'en fiche, après la 1^ère sauvegarde il disparaîtra.





Fenêtre EESchema, Kicad La partie (1) regroupe les boutons qui ont un lien avec le projet en général (sauvegarder, vérifier...).
La barre d'outil de droite (2) permet d'éditer le circuit électronique (ajout de composants, liens...).
La barre d'outils de gauche (3) permet de modifier la feuille de schéma (millimètre, cadrillage...).

Le schéma

Présentation de l'éditeur faite, on commence le schéma!

Paramètre de la feuille

On commence par paramétrer la feuille. Pour ce faire, cliquer sur dans la barre (1), format A4, le titre et éventuellement un commentaire.

Ajouter un composant

Pour ajouter des composants : Placer → Composant (). Cliquer sur la feuille, une fenêtre s'ouvre.
Selectionner Sélection par Viewer:
Colonne de gauche, les groupes de composants, après avoir choisit le groupe, les composants apparaissent dans la colonne du milieu. En cliquant sur le composant, sa représentation schématique s'affiche dans la colonne de droite.
Les composants de base comme les résistances, condensateurs, transistors et diodes sont dans device. Les catégories sont assez explicites, je vous laisse les consulter pour voir les différents composants proposés. Pour valider c'est .





EESchema, ajout d'un module En connaissant le nom du module, on peut l'écrire directement sans passer par le Viewer.
Une fois tous les composants placés sur le schéma, on les connecte avec des fils.

Connecter des composants

Connecter les composants en utilisant l'outils Placer → Fil (). Cliquer ensuite sur une borne puis sur une autre. Clic droit → Terminer Fil. Il ne faut pas hésiter à zoomer pour être sûr que c'est connecté.

Les valeurs et références des composants

Le schéma est tracé, on peut s'occuper à renommer correctement les composants et à leur attribuer des valeurs.
Quitter tout les outils, puis double-cliquez sur un composant. Le champ référence, c'est le nom, et le champ valeur.. sa valeur. Les autres paramètres ne sont pas spécialement utiles.
Pour modifier les références automatiquement sur tout le schéma: cliquer sur , cocher "Utiliser la feuille active seulement", "Supprimer l'annotation existante". Cliquer sur Annotation.
Il est important que tout les composants soient référencés, et de manière unique, donc pas deux noms identiques.

Ajouter du texte

Il est possible d'ajouter du texte pour améliorer la compréhension du schéma, cliquer sur , puis sur le schéma. On écrit, valide et place le texte. Un liste d'option est disponible en faisant un clic-droit sur le texte (Editer, Tourner, Supprimer...)
Pour réaliser un petit schéma, on en sais suffisement. On va maintenant le préparer pour en faire un typon.

La vérification, la netliste et l'association des composants

Le schéma prêt, on va vérifier qu'il n'y a pas d'erreur, puis on génère la netliste et on associe les composants avec leur empreint sur le typon.
Le bouton vérifie le schéma, cliquer sur Test ERC , si erreur il y a elles s'affichent en dessous. Les erreurs viennent principalement de la connexion des composants. En fermant la fenêtre des petits marqueurs verts indiquent l'endroit de l'erreur.





Test ERC avec des erreurs Le schéma corrigé, on génère la netliste () → netliste, ne changer rien et valider.





Schéma de l'alimentation stabilisée, Kicad Voilà pour le schéma, avant de passer à la réalisation du typon, il est obligatoire d'associer les composants avec leur empreinte. On lance CVpcb () soit directement dans la fenêtre du schéma, soit en cliquant sur la même icone dans la fenêtre du projet.





L'association composants/modules En (1) les composants utilisés dans le schéma, en (2) la liste des modules pour le typon. Objectif, faire correspondre un composant à un module.
Pour ça rien de plus simple: on clique sur une ligne correspondant au composant dans la colonne (1), puis on double-clique dans (2) sur le module qui correspond.

Comment savoir que le module correspond à mon composant?

En cliquant sur , une fenêtre s'ouvre représentant l'empreinte du module.
Deux astuces:

- Dans la fenêtre représentant l'empreinte (fond noir), cliquer sur . On obtient la vue en 3D du composant, avec ça on est certain que le module correspond à nos attentes.

- Cumuler les fenêtres, laisser la fenêtre des empreintes (fond noir) ouverte ainsi que celle 3D, en même temps que l'on associe les composants dans CVpcb (fond vert). Lorsque on clique sur d'autres modules, l'empreinte est automatiquement mise à jour, tout comme la vue 3D.

On associe tout les composants, on sauvegarde et c'est parti pour le typon!

Réalisation du typon

Dans le gestionnaire de projet, on lance Pcbnew, même message d'erreur que tout à l'heure.





Fenêtre PCBnew Cette image sert de référence pour la suite des explications, les rectangles (1), (2), (3) et (4) seront indiqués en même temps que le bouton, lorsque je le juge difficile à trouver.
La partie (1) regroupe les boutons qui ont un lien avec la feuille en général (sauvegarder, paramètres...).
La barre d'outil de droite (2) permet d'éditer le typon (ajout de pistes, de perçage...).
La barre d'outils de droite (3) permet d'indiquer sur quelle couche on travaille (dessus, dessous...).
La barre d'outils de droite (4) permet de modifier quelques affichage de la feuille (millimètre, cadrillage...).
On peut re-remplir les informations de la feuille avec . Comme tout à l'heure on remplit titre, format A4 et un commentaire si on le souhaite.

Ajout des composants sur le typon

Avant de placer les composants, il vaut mieux les ajouter! On lit la netliste grâce au bouton dans la barre d'outils supérieur (1).
Cliquer sur Examen Fichiers Netlistes, indiquer le seul fichier normalement présent, valider puis Lire Netliste Courante. Un tas de composant apparaît au coin gauche de la feuille. Fermer la fenêtre Netliste.
Sélectionner le tas de composants, valider la fenêtre qui s'est ouverte puis avec la souris, déplacer le tas dans la feuille. Cliquer c'est validé!





Ajout des composants dans la feuille du typon Là plusieurs façon de faire, soit on déplace un part un les composants, puis on dessine le contour du typon en fonction de la place prise par les composants, soit on définit d'abord le contour du typon, puis on place les composants. Dans le deuxième cas on peut facilement faire appel à la fonction de placement automatique des composants.
Pour mes montages je passe par la première manière de faire, j'explique donc celle-là.

Mise en place des composants

Je préfère placer les composants "à la main" car le logiciel d'auto-placement ne fait pas souvent les meilleurs choix et au moment du routage ça ne ressemble plus à rien. Mais aussi car je ne connait pas la taille de ma plaque à l'avance.

De plus certains composants ont une place que l'on préfère, comme mettre les borniers en bord de plaque pour faciliter la connexion des fils, regrouper les composants ensembles... Donc la fonction automatique, pour les très débutants OK mais rien ne vaut le placement manuel.
Pour placer les composants, on selectionne dans la barre (1), on passe en couche dessous (3), on Clique droit sur un module, Module→Déplacer, le raccourci clavier M est beaucoup plus pratique.
Si l'on a déjà le contour PCB (jaune), on peut déplacer les modules automatiquement, en faisant un Clique droit n'importe où sur le schéma → Move et Place Globaux→ Autoplace Tout Module

Cliquer sur barre d'outils (4) pour afficher toutes les connexions entre les modules (chevelu), ça peu aider pour placer manuellement les modules.

Implantation des composants sur le typon Les modules sont placés manuellement ou automatiquement, on passe au routage.

Tracé du contour du typon

Les composants sont en place, on peut tracer le contour.
Passer en millimètre si ce n'est pas fait, dans la barre d'outils de droite (4). Puis dans la barre des couches (3) cliquer sur contour_PCB, un marquer triangulaire bleu apparaît. Enfin dans la barre (2), sélectionner et tracer les dimensions de la carte. En utilisant l'outil et grâce au côtes tracées précédement, on trace le contour de la carte. Le trait est jaune si tout ce passe bien. Pour terminer le tracé lorsque le tour de la carte est fait, faite Clic droit → Fin Tracé.




Contour du typon On a maintenant les composants et le contour de tracer, on peut router. A noter qu'on peut tracer le contour quand on le souhaite, après le routage comme avant de placer les composants, selon les envies.

Routage des pistes

Pour relier les modules par les pistes, deux solutions comme tout à l'heure, soit on le fait manuellement soit on utilise l'autoroutage. L'objectif est de proposer un typon de base très simple, je passe donc par la manière automatique. Comme tout à l'heure, rien ne vaut le bon routage manuelle, au minimum en complément du routage automatique.
Si les composants sont correctement placés, le routage manuelle est la meilleure solution pour éviter les pistes à détour comme le propose le logiciel.
Pour router les composants,on selectionne dans la barre (1), on reste en couche dessous (3), on Clique droit n'importe ou sur la feuille puis Autoroute → Selection paires de couches. On indique ici les couches où l'on souhaite des pistes, on est en simple couche (que d'un côté), on choisit les deux Dessous et on valide le message d'avertissement.
On recommence Clique droit → Autoroute → Autoroute Tous Modules.

Attention, certaines pistes peuvent être "oubliées" par le logiciel, il faudra les router manuellement. Activer le chevelu pour voir les bornes non connectées

L'avantage du routage manuelle est évidement le meilleur moyen pour avoir des connexions directes sans détours, mais également un bon moyen de vérifier la bonne connexion des bornes. Tant qu'on voit un fil du chevelu c'est qu'il manque une connexion.

Pour modifier l'épaisseur des pistes: Règles de conception (1) → Règles de conception, puis Règles générales, modifier l'épaisseur de Piste 1 et valider. Dans (1) chercher le menu déroulant Piste 0,203 mm et selectionner la nouvelle valeur.

On obtient le routage complet de la carte.




 Typon alimentation stabilisée complet Dernier détail, on vérifie le typon avec (1). On clique sur Démarrer DRC, rien ne devrait s'afficher dans le rectangle blanc Problèmes/Marqueurs. Enfin on clique sur Liste Non Conn., rien ne devrait apparaitre dans le rectangle Non connecté.

Impression du typon

Le typon est correcte, on peut maintenant l'imprimer. Fichier → Imprimer. Régler le comme la capture ci-dessous. Pour Dimension plus par défaut, ne modifier pas la valeur.




Réglages d'impression, Kicad Une petite prévisualisation pour vérifier le tout et on imprime!
Après l'impression ne pas oublier de vérifier l'empreinte des composants avec les composants réel, une fois le circuit gravé, aucune modification possible!
Voilà pour une petite approche de Kicad, l'article est évidement pas complet, il permet juste d'orienter pour la création d'un typon. Je laisse faire votre curiosité et votre entraînement pour trouver des astuces et améliorer vos typons.