Question générale : Circuit RF et blindage métallique

[Vincent PETIT]

A la limite, je pense qu'à choisir entre capot et le filtrage du mode commun, le second est souvent plus important que le premier.

Oh que oui ! Je suis 100% d'accord.
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[naru2to]

Merci pour vos réponses intéressantes et instructives!

J'ai encore le souvenir d'une note de chez Atmel qui préconisait un plan de masse locale pour un quartz ! Ou je ne sais plus qui qui prônait la séparation des masses analogiques et numériques.

Pour tout ce qui est quartz et oscillateur, je n'ai jamais mis de séparation de masse ou les "clôtures" que certains font autour. Pour les plans de masse séparés j'ai déjà donné et c'était foireux, donc à moins d'avoir une réelle contrainte d'isolation, c'est à éviter.

Les mecs du labo avaient fait l'analogie entre le plan de masse et le châssis d'une voiture. Les perturbations, c'est des vibrations. Pour éviter les problèmes (perturbations de mode commun), tout ce qui ne doit pas bouger doit être riveté au châssis. Si tout bouge en même temps, ça réduit les problèmes.

- Le châssis doit être costaud, donc le plan de masse doit être uniforme, pas de pistes qui le traversent, pas de séparations.
- Les rivets doivent être placés au plus près des éléments à fixer au châssis pour que le maintien soit efficace. Les vias doivent être présents au plus près des pads de masse, condensateurs de découplages, etc.

Un autre cas de figure auquel j'ai fait face : les rails d'alimentation. On alimente d'abord les éléments qui consomment le plus ou perturbent le plus, puis le reste, pour que les retours jusqu'à l'alimentation soient les plus courts possible. Dans un cas général les alimentations en étoile semblent plus difficiles à maîtriser qu'une ligne ou plan d'alimentation(s) (là aussi les avis divergent)

Pour blinder les signaux (dans mon cas ça semblerait être des signaux SPI et I²S, pas d'analogique au niveau des modules RF), est-ce que c'est suffisant de placer des perles de ferrites au plus près de la partie RF (en 0402 histoire que ça prenne pas trop de place) ou il y a d'autres solutions plus efficaces?

Pour rappel mon routage est sur 4 couches, TOP et Bottom : signaux + plans de masses (non uniformes), couche interne 1 : plan de masse uniforme, couche interne 2 : alimentation (3,3V + quelques alimentations spécifiques aux circuits RF, tels que AVDD par exemple).

[gwgidaz]

Merci pour vos réponses intéressantes et instructives!


Pour blinder les signaux (dans mon cas ça semblerait être des signaux SPI et I²S, pas d'analogique au niveau des modules RF), est-ce que c'est suffisant de placer des perles de ferrites au plus près de la partie RF (en 0402 histoire que ça prenne pas trop de place) ou il y a d'autres solutions plus efficaces?

Bonjour,

Pour protéger les entrées /sorties, les petites "perles" de ferrite sont surtout efficaces pour les UHF ( centaines de MHz) . Leur position : au plus près ( quelques mm) du passage de la piste à travers le blindage. Et suivies ou précédées d'un découplage à la masse. Mais attention, si elles sont parcourues par un courant fort , (cas d'une piste d'alimentation) , si la ferrite est trop petite, elle sera saturée et sera moins efficace. Donc très souvent, il faut se poser la question de savoir si une résistance de quelques dizaines d'ohms n'est pas préférable, car une résistance, conserve toujours son impédance. Ce n'est que lorsque on ne veut aucune chute de tension qu'on est obligé de mettre une perle ( self)

Dans le cas, comme ici, où on cherche à protéger l'intérieur contre le rayonnement UHF d'une antenne située à proximité, il faudra placer la cellule ( perle ou résistance , suivie de la capa ) au plus près du blindage. ...Mais la CEM, c'est aussi protéger ( dans les deux sens) contre des perturbateurs de fréquences plus basses. Les fabricants donnent l'impédance des perles de ferrite en fonction de la fréquence...Aux fréquences plus basses, l'impédance tend ver zéro. Donc il faut tout reconsidérer, selon le produit, self ou résistance, et voir les trajets depuis les conducteurs extérieurs, ect...

Il faut savoir qu'aux fréquences UHF, les condensateurs de découplage perdent leur efficacité du fait qu'ils ont une inductance parasite de l'ordre du nH ou plus si la piste que le conduit à la masse n'est pas ultra courte ( compter 1 nH par mm, environ). Donc aux UHF, l'impédance série ( ferrite ou résistance) aide bien, et pallie à une capa de découplage peu efficace ...Certains résolvent le pb de l'inductance parasite du condensateur de découplage en lui donnant une valeur qui résonne avec la self parasite..Ainsi, à 900 MHz, on ne sera pas étonné d'avoir un condensateur de découplage de 10 pF... ( 47 pF à 500 MHz, 500 pF à 100 MHz......)
Oui mais alors, le découplage n'est plus efficace aux fréquences plus basses. Donc on met aussi ,pour ces fréquences basses, un gros condenstateur ( 10 nF, 100 nF....)
Ah oui, mais alors, il apparaît un autre problème : A une certaine fréquence, l'inductance constituée par le gros condensateur se trouve en parallèle avec la capa du petit, ce qui forme un circuit LC parallèle , et à une fréquence précise, il n'y a plus de découplage du tout....sauf si les condensateurs présentent une résistance série de plusieurs ohms, ou si on a mis une résistance en série dans la piste, entre les deux découplages. ce qui casse cette résonance.

Une bonne méthode consiste à placer judicieusement des cellules de filtrage: capa de découplage et résistance en série de valeur telle qu'elle ne gène pas le signal utile, puis l'autre cellule ) . La cellule qui filtre les fréquences les plus élevées ( UHF) au ras de l'entrée dans le blindage...

En résumé, plusieurs capas de découplage, petites et grandes séparées par des résistances si c'est possible . (Les résistances, c'est moins cher que les inductances...)bien sur, le produit RC devra laisser passer les signaux utiles !

Conclusion, la CEM, c'est pas très simple....

[f6bes]

Conclusion, la CEM, c'est pas très simple....

Bsr à toi ,
Pourtant y a un bouquin qui dit" " Mais la radio c'est trés simple" !
( Ce fut mon livre de chevet)
Bonne soirée et 73

[Chtulhu]

Il suffirait juste que ce soit enseigné correctement, ça éviterait les interprétations douteuses et les "remèdes" souvent pires que le mal...

[gwgidaz]

Il suffirait juste que ce soit enseigné correctement, ça éviterait les interprétations douteuses et les "remèdes" souvent pires que le mal...

Bonjour,

On dit souvent que la CEM, comme la RF, demande une expérience qui ne s'acquiert qu'avec la pratique. Je ne suis pas certain que ce soit vrai. En fait, peu d'enseignants ont les connaissances CEM suffisantes, et donc les élèves qui sortent des écoles doivent acquérir ces connaissances sur le tas...Ce que j'ai écrit dans mon post précédent, je l'ai appris en pratiquant, même au niveau ingénieur. Et pourtant, il me semble que c'est compréhensible ?...
Et puis en France, on répugne à sortir des connaissances théoriques. Un livre très pédagogique comme celui auquel fait référence f6bes ( que je salue au passage) est rarement proposé par les enseignants. C'est dommage.

[naru2to]

Merci pour toutes ces indications!

Il suffirait juste que ce soit enseigné correctement

Vous savez, j'ai fait une Licence (seulement la 3ème année) et un Master en électronique, on n'a jamais eu un seul cours ni TP de routage de circuit imprimé (par contre j'ai bouffé des heures de Matlab Simulink en cours d'automatique, cherchez l'erreur). Pourtant savoir lire un schéma électronique, et éventuellement en concevoir un, c'est la base. J'en ai plus appris en bac techno (ancien STI, pas STI2D) et un BTS. Ceux qui font un Bac général ou Bac STI2D et vont à la fac en sortant risquent d'avoir du mal à s'intégrer en entreprise.
Le problème des écoles d'ingénieur, c'est qu'il faut bouffer des maths à foison et qu'il semble manquer beaucoup de pratique.
Du coup à part faire une formation dans un labo ou avoir 30 ans d'expérience dans la RF, difficile d'accéder à ces compétences...

Ce que j'ai écrit dans mon post précédent, je l'ai appris en pratiquant, même au niveau ingénieur. Et pourtant, il me semble que c'est compréhensible ?

Tout à fait, et c'est intéressant car instinctivement je serais passer sur des ferrites, pour le côté "psychologique" alors que ce ne serait pas forcément le plus adapté.

[Vincent PETIT]

on n'a jamais eu un seul cours ni TP de routage de circuit imprimé (par contre j'ai bouffé des heures de Matlab Simulink en cours d'automatique, cherchez l'erreur). Pourtant savoir lire un schéma électronique, et éventuellement en concevoir un, c'est la base.

Et c'est là qu'est tout le problème en France car le système éducatif a apprécié ceci de cette manière :

Par le pragmatisme, c'est à dire "A quoi bon former des BAC+2/3/4/5 à faire de l'électronique technique donc de la conception/routage/CEM etc... alors qu'on a quasiment plus d'industrie d'électronique en France et que la mode est de faire faire réaliser une idée ou un projet autre part, en Asie par exemple ?"

Notre système éducatif forme des gens pour qu'il puisse trouver un travail dans ce qui reste dans ce pays (c'est à dire plus grand chose) alors que ce qu'il faudrait en réalité c'est que les industries reviennent en formant des vrais techniciens.

Vous allez rire mais je connais une entreprise qui a cherché, y a pas si longtemps, un développeur électronique (pas forcément ingé) mais quelqu'un qui sait concevoir, router, mettre au point en CEM.... en clair "le vrai électronicien". Et bien le RH lui même a avouer qu'on ne trouve plus ce genre de profil sur le marché et que c'est un réel problème. Il a trouvé des gens qui faisait de la micro-électronique mais ça c'est pour designer des composants (trop pointu) ou et les autres candidats avaient un parcours bien trop vaste et généraliste (trop chef de projet) pour pouvoir mettre les pieds dans le plat.

Bref... je m'écarte du sujet, désolé.



En tout cas maintenant c'est ton routage qui va être décisif mais tu as déjà une bonne analyse :

- avec le chaînage des étages (par exemple il ne faut pas que la partie analogique soit en sandwich entre l'alimentation et le numérique),
- l'ordre des couches (par exemple si le plan 0V est sur TOP c'est bien mais si les signaux pollueurs sont sur BOTTOM c'est couillon car ça fait une boucle de masse... d'expérience je peux te dire qu'on peut vite se faire avoir),
- la distinction et le rôle de la terre, de la masse/chassie et du 0V commun,
- l'influence de la longueur des pistes, des composants et de leurs modèles équivalents qui vont avoir une impédance différente suivant la fréquence perturbatrice,
- router les couches en croisées (exemple couche 2 dans le sens horizontal et couche 3 dans le sens vertical pour limiter le cross-talk, la diaphonie en français, causé par les couplages inductifs et capacitifs qui aiment bien se propager dans les structures qui leurs sont parallèles)

A+

[naru2to]

Par le pragmatisme, c'est à dire "A quoi bon former des BAC+2/3/4/5 à faire de l'électronique technique donc de la conception/routage/CEM etc... alors qu'on a quasiment plus d'industrie d'électronique en France et que la mode est de faire faire réaliser une idée ou un projet autre part, en Asie par exemple ?"

Vous allez rire mais je connais une entreprise qui a cherché, y a pas si longtemps, un développeur électronique (pas forcément ingé) mais quelqu'un qui sait concevoir, router, mettre au point en CEM...

C'est souvent le cas des start-up, qui pour des raisons de coût et surtout du côté pratique cherchent à développer en interne, ou des prestataires à proximité. Dans l'entreprise où je travaille on a une unité de développement/conception électronique, où on développe nos propres gammes de produits, mais on met également notre "savoir-faire" (que l'on étoffe de plus en plus selon les besoins) à disposition des entreprises alentour, et quand je parle de proximité c'est souvent dans le même bâtiment voire le même couloir

Et le manque de qualification se fait aussi ressentir en informatique/programmation. Difficile de trouver un programmeur qui ne se soit pas retranché du côté application smartphone ou gestion réseaux, laissant de côté les besoins en imagerie 2D/3D par exemple.

En tout cas maintenant c'est ton routage qui va être décisif mais tu as déjà une bonne analyse :
- avec le chaînage des étages (par exemple il ne faut pas que la partie analogique soit en sandwich entre l'alimentation et le numérique),
- l'ordre des couches (par exemple si le plan 0V est sur TOP c'est bien mais si les signaux pollueurs sont sur BOTTOM c'est couillon car ça fait une boucle de masse... d'expérience je peux te dire qu'on peut vite se faire avoir),
- la distinction et le rôle de la terre, de la masse/chassie et du 0V commun,
- l'influence de la longueur des pistes, des composants et de leurs modèles équivalents qui vont avoir une impédance différente suivant la fréquence perturbatrice,
- router les couches en croisées (exemple couche 2 dans le sens horizontal et couche 3 dans le sens vertical pour limiter le cross-talk, la diaphonie en français, causé par les couplages inductifs et capacitifs qui aiment bien se propager dans les structures qui leurs sont parallèles)

- Concernant le 0V et la terre/châssis, ça dépend de l'application. Souvent ils sont reliés directement au niveau de l'entrée secteur, dans certains cas la liaison est faite par condensateur X2. Si deux appareils ont besoin de communiquer ensemble sur une longue distance et qu'il y a une différence de terre, ça limite les problèmes, donc c'est un cas de contexte.
- Pour le chaînage c'est justement ce que je soulignais en mettant les étages perturbateurs au plus proche de l'alimentation puis de finir par les plus sensibles (analogique notamment).
- Le maillage c'est la règle de base du routage, tout comme les angles à 45° voire arrondies dans certains cas.
- Par contre ce qui me semble le plus délicat à maîtriser c'est le côté physique, avec l'influence de la longueur des pistes, et surtout les composants et leurs modèles équivalents. On sort un peu des sentiers battus, mais ça n'en reste pas moins intéressants.

Merci pour les réponses

[Chtulhu]

On dit souvent que la CEM, comme la RF, demande une expérience qui ne s'acquiert qu'avec la pratique. Je ne suis pas certain que ce soit vrai.

Juste que l'expérience est une somme de mise en pratique des théories, en tout cas celles que nous apprenions à l'époque où il y avait du contenu physique.
Ca n'aurait pas du changer en fait.
Il faut un apprentissage théorique pour bien comprendre à quels phénomènes physiques ont fait face.
Lorsque la connaissance est bien acquise il faut passer aux travaux pratiques qui n'en seront que plus efficaces.
L'inverse, c'est à dire la pratique avant les connaissances théoriques, est un non sens si on souhaite faire du développement.
Comme dit quelqu'un sur le forum, "l'électronique c'est pas du Vaudou" et c'est bien vrai.