carte d'évasion

Une carte de dérivation est une petite carte de circuit imprimé qui supporte un seul circuit intégré, capteur ou autre composant, dans un format conçu pour le prototypage et le montage sur platine d'expérimentation. Le composant lui-même, souvent un circuit intégré à montage en surface ou un module avec un espacement de broches peu pratique, est soudé à la carte de dérivation. Des connecteurs à broches standard ou des trous métallisés sont ensuite ajoutés, convertissant le brochage du composant en un espacement de 0,1 pouce ou en des pastilles plus grandes qui s'adaptent aux platines d'expérimentation, aux fils ou à la soudure manuelle. La carte est essentiellement un adaptateur: elle prend quelque chose de difficile à utiliser et le rend accessible.

Les cartes de dérivation existent parce que les composants modernes utilisent fréquemment des boîtiers à montage en surface, des boîtiers BGA (ball grid array) à pas fin ou des connecteurs propriétaires qui ne peuvent pas être directement insérés dans une platine d'expérimentation ou facilement soudés à la main. Un capteur dans un boîtier à 16 broches avec un pas de 2,0 mm devient inutile dans un environnement de prototypage rapide sans médiation. La carte de dérivation résout ce problème en fournissant un support: le fabricant ou l'ingénieur achemine les pistes sur le petit PCB, ajoute des résistances de rappel, des condensateurs de découplage et des composants de stabilisation si nécessaire, puis dérive les lignes de signal vers des broches accessibles. Une carte de dérivation typique mesure de 10 à 40 mm de côté et coûte entre 2 et 15 dollars américains en petites quantités.

Les applications courantes incluent la dérivation d'accéléromètres, de capteurs de pression, de modules RF, de pilotes de moteur et d'interfaces de microcontrôleurs. Une unité de mesure inertielle MPU-6050 est un BGA à 24 broches avec un espacement de 0,5 mm; une carte de dérivation expose ses broches de bus I2C ou SPI à un pas standard de 2,54 mm, permettant la connexion à un Arduino ou un Raspberry Pi avec des fils de liaison ou des pistes de PCB. Certaines cartes de dérivation incluent des circuits supplémentaires: des régulateurs de tension pour abaisser 5V à 3,3V, des translateurs de niveau pour la traduction de tension logique, ou des alimentations à découpage pour les modules gourmands en énergie. D'autres sont passives: purement de l'acheminement et de l'adaptation d'espacement sans composants actifs.

Les cartes de dérivation sont conçues par des fabricants de composants, des distributeurs d'électronique ou des ingénieurs indépendants et partagées via des dépôts ouverts ou vendues directement. Les principaux distributeurs tels que SparkFun et Adafruit produisent des centaines de cartes de dérivation pour les composants populaires. Les conceptions open source permettent aux petits fabricants et aux amateurs de commander des cartes de dérivation personnalisées auprès de services de fabrication de PCB à un coût minimal. La conception doit tenir compte des exigences électriques du composant: impédance des pistes de signal pour les signaux à haute vitesse, distribution de puissance, placement des condensateurs de découplage et tout circuit de protection ou de conditionnement nécessaire. Une mauvaise conception de carte de dérivation peut introduire du bruit, des problèmes d'intégrité du signal ou un stress thermique sur un composant.

Dans les environnements de production, les cartes de dérivation sont moins courantes. Lorsque les composants doivent être intégrés dans un produit final, ils sont soit assemblés directement sur le PCB de l'application en utilisant la même infrastructure de placement et de soudure, soit le PCB de l'application lui-même inclut la fonctionnalité de dérivation dans sa conception. Les cartes de dérivation sont des outils de développement, de test d'intégration et d'éducation. Une fois qu'un prototype est vérifié, la carte de dérivation est généralement jetée ou recyclée, et le composant est incorporé dans la conception finale du PCB. Cependant, dans l'IoT industriel et les systèmes embarqués avec des architectures modulaires, de petites cartes de dérivation ou modules sont parfois utilisées en production comme composants enfichables remplaçables ou reconfigurables.