Étape 3 — Vérifications électriques (ERC)

Objectifs de l'étape

L'ERC (Electrical Rules Check) est l'étape de vérification automatique du schéma électrique. Elle analyse les connexions entre symboles et détecte les incohérences électriques qui ne sont pas visibles à l'œil nu lors de la relecture manuelle. L'ERC est une filet de sécurité indispensable : elle ne remplace pas la relecture humaine, mais elle détecte des catégories entières d'erreurs de manière systématique et exhaustive.

Principe de fonctionnement de l'ERC

Les types de broches et leurs règles

KiCad attribue à chaque broche d'un symbole un type électrique. L'ERC vérifie la cohérence des connexions entre ces types :

{|l|l|p7cm|} Type de broche & Symbole & Description
Input & I & Entrée logique, doit être pilotée
Output & O & Sortie active, ne doit pas être reliée à une autre sortie
Bidirectional & B & Entrée/sortie (bus de données, I2C SDA)
Tristate & T & Sortie à trois états (haute impédance possible)
Passive & P & Résistance, condensateur, broche passive
Power Input & W & Broche d'alimentation d'un composant (VCC, GND)
Power Output & w & Source d'alimentation (régulateur, symbole d'alimentation)
Open Collector & C & Collecteur ouvert, nécessite une résistance pull-up
Open Emitter & E & Émetteur ouvert
Not Connected & X & Broche volontairement non connectée

Matrice de compatibilité ERC

L'ERC applique une matrice de compatibilité : certaines combinaisons de types de broches connectées ensemble génèrent une erreur ou un avertissement. Par exemple :

• Output → Output : erreur critique — deux sorties actives reliées ensemble provoquent un conflit électrique pouvant détruire les composants

• Output → Input : connexion valide et normale

• Input non connectée : avertissement — une entrée flottante est dangereuse

• Power Output → Power Output : erreur si deux tensions différentes sont reliées

Lancer l'ERC sous KiCad

Procédure

• Ouvrir le schéma dans Eeschema

• Aller dans le menu Inspecter → Vérificateur des règles électriques

• Cliquer sur Lancer l'ERC

• Analyser la liste des erreurs et avertissements générés

• Double-cliquer sur chaque erreur pour zoomer sur le composant concerné dans le schéma

• Corriger les erreurs une par une, puis relancer l'ERC jusqu'à obtenir zéro erreur

Interprétation des résultats

L'ERC distingue deux niveaux de sévérité :

• Erreur (Error) : problème électrique sérieux qui doit impérativement être corrigé

• Avertissement (Warning) : anomalie potentielle qui mérite attention mais peut être intentionnelle

Les erreurs ERC les plus fréquentes

Broche non connectée (Pin unconnected)

Description : une broche d'un composant n'est reliée à aucun fil ou label.
Impact : selon le type de broche, cela peut provoquer un comportement indéfini (entrée flottante), un composant non alimenté, ou une fonction inutilisée mais sans danger.
Solutions :

• Si la broche est volontairement inutilisée : placer un marqueur Non Connected (raccourci Q dans KiCad) sur la broche

• Si c'est une entrée inutilisée d'un CI : la relier à GND ou VCC selon les recommandations de la datasheet

• Si c'est une broche de reset actif bas non utilisée : la relier à VCC via une résistance pull-up de $10\,\text{k}\Omega$

Conflit de sortie (Output pins shorted)

Description : deux sorties actives sont reliées directement ensemble sur le même net.
Impact : destruction potentielle des deux composants en cas de niveaux logiques opposés.
Solutions :

• Vérifier si la connexion est intentionnelle (bus partagé nécessitant des sorties tristate ou open-drain)

• Si intentionnelle : s'assurer que les sorties sont bien de type open-drain (I2C, bus CAN) et ajouter la résistance pull-up appropriée

• Si erreur : corriger le schéma en séparant les nets

Net d'alimentation non piloté (Power pin not driven)

Description : un net d'alimentation (VCC, GND, +3V3) n'est connecté à aucun symbole de type Power Output.
Impact : les composants connectés à ce net ne seront pas alimentés.
Solutions :

• Ajouter le symbole d'alimentation correspondant (+3V3, VCC, GND) depuis la bibliothèque power

• Vérifier que le nom du net d'alimentation est orthographié identiquement partout (+3V3 $\neq$ 3V3 $\neq$ +3.3V)

Label non connecté (Wire end unconnected)

Description : un fil se termine dans le vide, sans connexion à une broche ou à un autre fil.
Impact : le composant à l'extrémité de ce fil n'est électriquement relié à rien.
Solutions :

• Vérifier si le fil est bien connecté à la broche du composant (zoom pour s'assurer de la connexion physique)

• Supprimer le fil résiduel s'il est inutile

• Connecter correctement le fil à sa destination

Label utilisé une seule fois (Label only used once)

Description : un label de net n'apparaît qu'une seule fois dans tout le schéma, ce qui signifie qu'il ne connecte aucun composant à un autre.
Impact : le signal est créé mais ne va nulle part — connexion manquante.
Solutions :

• Ajouter le label correspondant sur le composant de destination

• Vérifier l'orthographe du label (sensible à la casse dans certaines versions de KiCad)

• Supprimer le label s'il est résiduel d'une ancienne version du schéma

Référence dupliquée (Duplicate reference)

Description : deux composants ont la même référence (par exemple deux résistances nommées R5).
Impact : erreur bloquante lors de la génération de la netlist et du PCB.
Solutions :

• Utiliser Outils → Annoter le schéma pour renuméroter automatiquement tous les composants

• En cas d'annotation manuelle, vérifier l'unicité des références avant de lancer l'ERC

Les avertissements ERC à ne pas ignorer

Certains avertissements sont souvent banalisés à tort :

• Pin type mismatch : deux broches de types incompatibles connectées ensemble. Peut indiquer une erreur de symbole ou une connexion involontaire.

• Different net names on wire : deux labels de noms différents sont reliés par un fil — connexion implicite entre deux nets qui ne devrait peut-être pas avoir lieu.

• Net has no driving source : un net ne reçoit aucun signal actif — toutes les broches connectées sont de type Input ou Passive.

Gestion des faux positifs

Certaines configurations électriques valides génèrent des avertissements ERC par conception :

• Bus I2C : les broches SDA et SCL sont de type Open Collector ; l'ERC peut générer un avertissement sur l'absence de source active. Solution : marquer l'avertissement comme accepté.

• Entrées de test volontairement non connectées : un header de débogage dont certaines broches ne sont pas utilisées. Solution : marqueur Non Connected.

• Symboles de puissance multiples sur un même net : dans les schémas hiérarchiques, plusieurs symboles PWR\_FLAG peuvent être nécessaires. Solution : ajouter un symbole PWR\_FLAG sur les nets d'alimentation concernés.

Pour marquer un avertissement comme accepté dans KiCad : clic droit sur l'erreur dans la liste ERC → Ignorer cette violation.

ERC et relecture humaine

L'ERC ne remplace pas la relecture manuelle du schéma. Elle ne peut pas détecter :

• Un composant correct électriquement mais avec un mauvais brochage (le bon signal sur la mauvaise broche)

• Une valeur de résistance ou de condensateur incorrecte

• L'absence d'un condensateur de découplage (la broche VCC est bien connectée, mais le condensateur manquant n'est pas un problème électrique détectable par l'ERC)

• Un composant dont le symbole a un brochage erroné (l'ERC fait confiance aux types de broches déclarés dans la bibliothèque)

• Une erreur de conception fonctionnelle (un signal connecté au bon endroit mais produisant le mauvais comportement logique)

Check-list avant de quitter l'étape ERC

• $\square$ Zéro erreur ERC (toutes corrigées ou explicitement justifiées et ignorées)

• $\square$ Tous les composants annotés (aucune référence du type R? ou U?)

• $\square$ Toutes les broches inutilisées marquées Non Connected ou reliées selon la datasheet

• $\square$ Tous les nets d'alimentation pilotés par un symbole de type Power Output

• $\square$ Tous les labels apparaissent au minimum deux fois dans le schéma

• $\square$ Relecture manuelle du schéma effectuée

• $\square$ Condensateurs de découplage présents sur toutes les broches VCC des circuits intégrés

• $\square$ MPN renseigné pour tous les composants