Capacités parasites

[Ragnis]

Bonjour,

J’ai actuellement deux problématiques sur des capacités parasites car je souhaite avoir le modèle équivalent d’une ligne de transmission composée de deux lignes de cuivre proches.
Au niveau selfique et résistif je sais comment faire mais au niveau capacitif je n’ai jamais eu à faire un cas comme celui-là et je bloque.
Je décompose donc le problème en deux temps :

1) Les capacités parasites entre un fil de cuivre et un plan de masse
2) Les capacités entre les deux fils, créées par diaphonie

Pouvez-vous me donner une méthode ou une piste de recherche s’il vous plaît car je ne trouve pas.

Merci d’avance.

Cordialement.
-----

[DAUDET78]

pour une ligne de transmission, on parle d'impédance caractéristique qui est lié à la self distribué ainsi qu'à la capacité distribuée . Self et capacité étant fonction de la géométrie de la piste cuivre et du diélectrique du substrat
Un tuto :
http://www.in2p3.fr/actions/formatio...jus_112012.pdf

PS : ton signal à transmettre est à quelle fréquence ? Ta piste fait quelle longueur ?

[Vincent PETIT]

Salut,
Regarde dans ce document .pdf http://www2.schneider-electric.com/d...ales/ct149.pdf il est très intéressant lorsqu'on fait de la CEM.

Ta question est en partie abordée au §"3.4 Le couplage câble à câble en mode différentiel ou diaphonie" (page 14 de ton navigateur)

[f6bes]

Bonjour,

J’ai actuellement deux problématiques sur des capacités parasites car je souhaite avoir le modèle équivalent d’une ligne de transmission composée de deux lignes de cuivre proches.
Au niveau selfique et résistif je sais comment faire mais au niveau capacitif je n’ai jamais eu à faire un cas comme celui-là et je bloque.
Je décompose donc le problème en deux temps :

1) Les capacités parasites entre un fil de cuivre et un plan de masse
2) Les capacités entre les deux fils, créées par diaphonie

Pouvez-vous me donner une méthode ou une piste de recherche s’il vous plaît car je ne trouve pas.

Merci d’avance.

Cordialement.

Bjr à toi,
La capacité entre DEUX fils dépend :
de la distance qui les sépare,
de la longueur de la ligne
de la surface en regard des fils ( donc de leur section)
de la nature de l'isolant (air, plastique..combinaison des deux)

Ente un fil et un plan de masse...c'est le meme principe.

C'est pas la diaphonies qui crée la capacité!
C'est la capacité qui crée la diaphonie.

Les lignes de transmission il en existe de toutes sortes et de toute impédance caractéristique.
Si c'est une ligne de fabrication industrielle voir la datasheet que fournit le fabriquant
Bonne journée

[A voir en vidéo sur Futura]

[Ragnis]

Je vous remercie pour toutes vos réponses.

pour une ligne de transmission, on parle d'impédance caractéristique qui est lié à la self distribué ainsi qu'à la capacité distribuée . Self et capacité étant fonction de la géométrie de la piste cuivre et du diélectrique du substrat
Un tuto :
http://www.in2p3.fr/actions/formatio...jus_112012.pdf

PS : ton signal à transmettre est à quelle fréquence ? Ta piste fait quelle longueur ?

J'ai des fils d'une trentaine de centimètres à une fréquence d'une centaine de MHz.

Le document est très intéressant pour la conception de carte électronique je vous remercie une nouvelle fois. Cependant est-ce que le raisonnement est le même pour un système filaire et non sur carte électronique / circuit imprimé, puisque nous restons quand même sur une ligne de transmission à proprement parlé ?
De plus cela nous permet de déterminer le coefficient de couplage en tension (ici en dB (slide 26) mais connaissant la capacité de transfert entre les deux fils C12 et les capacités C1 et C2, mais par quel moyen pouvons nous d'abord trouver ces capacités ? Est-ce la capacité parasite de la slide 22 ?

Salut,
Regarde dans ce document .pdf http://www2.schneider-electric.com/d...ales/ct149.pdf il est très intéressant lorsqu'on fait de la CEM.

Ta question est en partie abordée au §"3.4 Le couplage câble à câble en mode différentiel ou diaphonie" (page 14 de ton navigateur)

La formule utilisée :

permet de définir le coefficient de couplage en tension (et donc dB) de la ligne sachant que l'on doit connaitre les capacités parasites.

La capacité de transfert entre les deux fils C12 est donnée par Log[1+(h/e)2] avec h l'écart entre les deux fils et e l'écart entre une paire différentielle. La formule ne prend nullement en compte la longueur des deux fils Est-ce normal et Est-ce bien cette formule qu'il faut utiliser pour avoir la capacité entre deux lignes ?

Le schéma donne qu'il existe une capacité C20 sur la paire différentielle perturbée, or il devrait également exister une capacité C10 entre la paire différentielle émettrice ? Ou elle n'apparait pas sur leur exemple car ils disent que la seconde paire différentielle ne perturbe pas la première (vu que nous n'avons pas de générateur sur la seconde).

Bjr à toi,
La capacité entre DEUX fils dépend :
de la distance qui les sépare,
de la longueur de la ligne
de la surface en regard des fils ( donc de leur section)
de la nature de l'isolant (air, plastique..combinaison des deux)

Ente un fil et un plan de masse...c'est le meme principe.

C'est pas la diaphonies qui crée la capacité!
C'est la capacité qui crée la diaphonie.

Les lignes de transmission il en existe de toutes sortes et de toute impédance caractéristique.
Si c'est une ligne de fabrication industrielle voir la datasheet que fournit le fabriquant
Bonne journée

J'avais effectivement cette vision la avant de vous poser la question (pour les paramètre dimensionnant influençant la valeur de la capacité entre deux fils).
Cependant je n'arrive pas à trouver de formule ou de méthode exacte pour déterminer ces capacités. Tout est un peu flou ou appliqué à des cas précis.
Avez-vous des formules ou un document montrant le phénomène pour calculer les capacités entre fil-fil et entre fil-masse qui pourrez m'orienter ou me permettre de directement avoir les valeurs ?

Effectivement la diaphonie peut être assimilée à une capacité entre les deux lignes (d'où son nom couplage capacitif) mais ce n'est pas elle qui crée la diaphonie. Merci de me le repréciser car au début nous pouvons vite nous embrouiller l'esprit nous-même.


Merci d'avance à tous.

[DAUDET78]

J'ai des fils d'une trentaine de centimètres à une fréquence d'une centaine de MHz.

Tu peux préciser le but de cette ligne de transmission ?
- Elle est attaquée par quel genre d'émetteur de ligne ?
- C'est quoi le récepteur à l'autre bout ? Une antenne ? Un circuit intégré ?

[Ragnis]

Tu peux préciser le but de cette ligne de transmission ?
- Elle est attaquée par quel genre d'émetteur de ligne ?
- C'est quoi le récepteur à l'autre bout ? Une antenne ? Un circuit intégré ?

Merci de prendre le temps de répondre.

Le but de cette ligne est de transmettre un signal de transmission différentielle basse-tension, avec à chacune de ses extrémité une carte électronique.
L'application va-t-elle changer la manière de déterminer les caractéristiques de la ligne de transmission ? la théorie des lignes reste la même normalement si je ne me trompe pas ? Sachant que je ne prends pas en compte tout ce qui est perturbations extérieures, je veux simplement apprendre une méthode pour pouvoir déterminer les capacités qui apparaissent par ces cables là.

[DAUDET78]

Tes capacités, elles n'ont aucunes influences. C'est les couples capacité/self réparties qui comptent et qui déterminent l’impédance caractéristique de la ligne voir page 7 et suivants

- Elle est attaquée par quel genre d'émetteur de ligne ?
- C'est quoi le récepteur à l'autre bout ? Une antenne ? Un circuit intégré ?

Une réponse ? un schéma ?

[Ragnis]

Tes capacités, elles n'ont aucunes influences. C'est les couples capacité/self réparties qui comptent et qui déterminent l’impédance caractéristique de la ligne voir page 7 et suivants Une réponse ? un schéma ?

Excusez moi si je n'ai pas été assez clair. Il s'agit d'un signal de transmission différentielle basse-tension, plus communément appelé LVDS. A chaque extrémité il y a donc un système de filtrage suivant d'un convertisseur LVDS / TTL donc un CMOS (système symétrique de part et d'autre du cablage de cuivre). Je ne sais pas si cela convient comme réponse, de se situer uniquement à l'interface, ou s'il faut voir plus loin dans le système ?

Tout à fait mais je souhaite créer un système équivalent correspondant au cable de cuivre, pour la résistance je ferai par rapport au cuivre, self par rapport à la longeur X nh/m, mais capacité entre ligne et avec la masse je ne vois pas.

[DAUDET78]

Excusez moi si je n'ai pas été assez clair. Il s'agit d'un signal de transmission différentielle basse-tension, plus communément appelé LVDS. A chaque extrémité il y a donc un système de filtrage suivant d'un convertisseur LVDS / TTL donc un CMOS (système symétrique de part et d'autre du cablage de cuivre). Je ne sais pas si cela convient comme réponse, de se situer uniquement à l'interface, ou s'il faut voir plus loin dans le système ?

Donc on ne saura jamais la référence du driver, du receiver ..... on n'aura jamais de schéma .

Alors on imagine !
C'est le genre de schéma de la page 8/12
Pour l'impédance de la ligne, tu vois le dessin du circuit imprimé pour avoir 120 ohm et une résistance d'adaptation de 120 ohm
Voir la page 43/56 de mon lien #2

Tout à fait mais je souhaite créer un système équivalent correspondant au cable de cuivre, pour la résistance je ferai par rapport au cuivre, self par rapport à la longeur X nh/m, mais capacité entre ligne et avec la masse je ne vois pas.

Tu sais ce que c'est qu'une impédance caractéristique d'une ligne de transmission ? NON? sinon, tu ne te poserais pas ces questions .

[Vincent PETIT]

La formule ne prend nullement en compte la longueur des deux fils Est-ce normal et Est-ce bien cette formule qu'il faut utiliser pour avoir la capacité entre deux lignes

La valeur que tu vas trouver est une capacité/m

Voilà trois autres sources :

https://learnemc.com/electric-field-coupling
https://forums.futura-sciences.com/p...ml#post3766703
http://www.mit.bme.hu/eng/system/fil...ratory2_03.pdf

Dans la première source learnemc, l'auteur montre qu'il y a bien 3 capas en jeu et on les voit sur le schéma de Schneider. C10 qui est la capa entre la masse et le conducteur. Idem pour C20 qui est la capa entre la masse et le conducteur et on considère C20 = C10. Ensuite il y a C12 qui est la capa parasite entre les deux conducteurs et responsable du crosstalk (diaphonie).

L'auteur dit que :



: Longueur du câble en mètre
: Permittivité diélectrique du vide soit 8,854 187 82 × 10−12 Farad/mètre
: Permittivité diélectrique relative de l'isolant du câble, si il y en a un.
: Permittivité diélectrique relative de 1 si c'est de l'air entre les câbles ou de 81 si c'est de l'eau ou autre chose.
: Distance entre la masse et le conducteur en mètre.
: Diamètre du conducteur en mètre.


Notre ami curieuxdenature montre dans cette discution (le seconde source) https://forums.futura-sciences.com/p...ml#post3766703 comment éviter de se faire "une luxation cérébrale" en remplaçant les arc cosinus hyperboliques en logarithme népérien (ou en log)

Ce qui donne maintenant la formule, plus simple a manier :




A partir de là, j'ai du mal à comprendre la disparition du 2pi au profit de pi dans ce que fait l'auteur de learnemc lorsqu'il dit que C12 se calcul comme suit (et avec la simplification de curieuxdenature):




: Longueur du câble en mètre
: Permittivité diélectrique du vide soit 8,854 187 82 × 10−12 Farad/mètre
: Permittivité diélectrique relative de l'isolant du câble, si il y en a un.
: Permittivité diélectrique relative de 1 si c'est de l'air entre les câbles ou de 81 si c'est de l'eau ou autre chose.
: Écartement entre les deux conducteurs en mètre.
: Diamètre du conducteur en mètre.

Tous les résultats sont en pF


Si j'en crois la troisième source (page 3) c'est bon pour C12 !
Mais je veux bien qu'on m'explique pourquoi j'ai perdu mon 2pi pour un simple pi dans l'équation de C12 alors que j'avais bien mes 2pi pour C10 et C20 ????



Concernant la formule approché de Schneider :



J'y regarde dans quelque jours ou dès que je trouve un peu de temps parce que j'aimerai bien avoir la réponse à ma question ci dessus (si ça se trouve c'est super évident mais là tout de suite je ne vois vraiment pas)

A+

[gwgidaz]

Excusez moi si je n'ai pas été assez clair. Il s'agit d'un signal de transmission différentielle basse-tension, plus communément appelé LVDS. A chaque extrémité il y a donc un système de filtrage suivant d'un convertisseur LVDS / TTL donc un CMOS (système symétrique de part et d'autre du cablage de cuivre). Je ne sais pas si cela convient comme réponse, de se situer uniquement à l'interface, ou s'il faut voir plus loin dans le système ?

Tout à fait mais je souhaite créer un système équivalent correspondant au cable de cuivre, pour la résistance je ferai par rapport au cuivre, self par rapport à la longeur X nh/m, mais capacité entre ligne et avec la masse je ne vois pas.

Bonjour,

Si tu as une ligne de transmission fermée à son extrémité par son impédance caractéristique :

- Tu n'as pas à te préoccuper des capas et selfs parasites: elles disparaissent, purement et simplement .
- l'entrée de la ligne est égale à l'impédance caractéristique R. Quelle que soit sa longueur .

[Vincent PETIT]

En effet si il s'agit d'un signal différentiel alors y a pas de diaphonie/crosstalk.

Cette histoire de capa de couplage C12. Elle intervient uniquement s'il y a une variation de tension d'un seul côté (du câble perturbateur vers la victime). L'avantage d'un signal différentiel c'est qu'il y a des variations de tensions sur les deux câbles et en même temps donc il y a la même variation de tension, au signe prés, des deux côtés de C12 et il ne se passe rien.

Les problèmes de couplage capacitif c'est quand l'un des câbles est une horloge rapide (exemple 100MHz) à côté d'un câble dans le quel transite un signal analogique haute impédance.

[Ragnis]

Merci à tous pour vos réponses.

La valeur que tu vas trouver est une capacité/m

Voilà trois autres sources :

https://learnemc.com/electric-field-coupling
https://forums.futura-sciences.com/p...ml#post3766703
http://www.mit.bme.hu/eng/system/fil...ratory2_03.pdf

Dans la première source learnemc, l'auteur montre qu'il y a bien 3 capas en jeu et on les voit sur le schéma de Schneider. C10 qui est la capa entre la masse et le conducteur. Idem pour C20 qui est la capa entre la masse et le conducteur et on considère C20 = C10. Ensuite il y a C12 qui est la capa parasite entre les deux conducteurs et responsable du crosstalk (diaphonie).

L'auteur dit que :



: Longueur du câble en mètre
: Permittivité diélectrique du vide soit 8,854 187 82 × 10−12 Farad/mètre
: Permittivité diélectrique relative de l'isolant du câble, si il y en a un.
: Permittivité diélectrique relative de 1 si c'est de l'air entre les câbles ou de 81 si c'est de l'eau ou autre chose.
: Distance entre la masse et le conducteur en mètre.
: Diamètre du conducteur en mètre.


Notre ami curieuxdenature montre dans cette discution (le seconde source) https://forums.futura-sciences.com/p...ml#post3766703 comment éviter de se faire "une luxation cérébrale" en remplaçant les arc cosinus hyperboliques en logarithme népérien (ou en log)

Ce qui donne maintenant la formule, plus simple a manier :




A partir de là, j'ai du mal à comprendre la disparition du 2pi au profit de pi dans ce que fait l'auteur de learnemc lorsqu'il dit que C12 se calcul comme suit (et avec la simplification de curieuxdenature):




: Longueur du câble en mètre
: Permittivité diélectrique du vide soit 8,854 187 82 × 10−12 Farad/mètre
: Permittivité diélectrique relative de l'isolant du câble, si il y en a un.
: Permittivité diélectrique relative de 1 si c'est de l'air entre les câbles ou de 81 si c'est de l'eau ou autre chose.
: Écartement entre les deux conducteurs en mètre.
: Diamètre du conducteur en mètre.

Tous les résultats sont en pF


Si j'en crois la troisième source (page 3) c'est bon pour C12 !
Mais je veux bien qu'on m'explique pourquoi j'ai perdu mon 2pi pour un simple pi dans l'équation de C12 alors que j'avais bien mes 2pi pour C10 et C20 ????



Concernant la formule approché de Schneider :



J'y regarde dans quelque jours ou dès que je trouve un peu de temps parce que j'aimerai bien avoir la réponse à ma question ci dessus (si ça se trouve c'est super évident mais là tout de suite je ne vois vraiment pas)

A+

Je vous remercie pour votre réponse, je suis entrain de regarder pour l'histoire du 2pi.
Pour la simplification il faut faire attention à ce que le rapport D/d soit grand.
Avec cette formule cela veut dire que nous ne pouvons avoir de cable de X mm de diamètre et avoir le même espacement avec un autre cable, cela poserait-il problème en vrai ?

En effet si il s'agit d'un signal différentiel alors y a pas de diaphonie/crosstalk.

Cette histoire de capa de couplage C12. Elle intervient uniquement s'il y a une variation de tension d'un seul côté (du câble perturbateur vers la victime). L'avantage d'un signal différentiel c'est qu'il y a des variations de tensions sur les deux câbles et en même temps donc il y a la même variation de tension, au signe prés, des deux côtés de C12 et il ne se passe rien.

Les problèmes de couplage capacitif c'est quand l'un des câbles est une horloge rapide (exemple 100MHz) à côté d'un câble dans le quel transite un signal analogique haute impédance.

Le couplage que je recherche est bien entre deux paires de signaux LVDS dont une horloge rapide.
Mais merci pour la précision.

Bonjour,

Si tu as une ligne de transmission fermée à son extrémité par son impédance caractéristique :

- Tu n'as pas à te préoccuper des capas et selfs parasites: elles disparaissent, purement et simplement .
- l'entrée de la ligne est égale à l'impédance caractéristique R. Quelle que soit sa longueur .

Ce n'est que très rarement le cas non ? Car il s'agirait d'avoir une ligne de transmission idéale c'est à dire sans pertes.

Donc on ne saura jamais la référence du driver, du receiver ..... on n'aura jamais de schéma .

Alors on imagine !
C'est le genre de schéma de la page 8/12
Pour l'impédance de la ligne, tu vois le dessin du circuit imprimé pour avoir 120 ohm et une résistance d'adaptation de 120 ohm
Voir la page 43/56 de mon lien #2

Tu sais ce que c'est qu'une impédance caractéristique d'une ligne de transmission ? NON? sinon, tu ne te poserais pas ces questions .

Il s'agit effectivement d'un schéma comme cela, et désolé généralement je réponds avec mon téléphone et je n'ai donc pas moyen de réaliser un schéma même simple =/
Pourquoi faut-il passer par l'impédance caractéristique d'une ligne de transmission ? Par rapport aux remarques faites par gwgidaz et VincentPetit ?

[gwgidaz]

Si tu as une ligne de transmission fermée à son extrémité par son impédance caractéristique :

- Tu n'as pas à te préoccuper des capas et selfs parasites: elles disparaissent, purement et simplement .
- l'entrée de la ligne est égale à l'impédance caractéristique R. Quelle que soit sa longueur .
Ce n'est que très rarement le cas non ? Car il s'agirait d'avoir une ligne de transmission idéale c'est à dire sans pertes.


Bonjour,

Non, c'est presque toujours le cas ! Heureusement, ça évite tous ces calculs que tu demandes, et que personne ne fait jamais dans la vraie vie .....car inutiles.
Et ça marche même avec les lignes avec pertes, heureusement car en pratique toutes les lignes ont plus ou moins de pertes.....

On charge par leurs impédances caractéristiques pratiquement toutes les lignes qui transportent un signal, dès que la longueur n'est plus négligeable devant lambda : les lignes en téléphonie, en radioélectricité, et même avec les pistes des ordinateurs rapides.

[DAUDET78]

Ce n'est que très rarement le cas non ? Car il s'agirait d'avoir une ligne de transmission idéale c'est à dire sans pertes.

le fait qu'il y ait des pertes ne change rien à la notion d'impédance caractéristique. Ca influe seulement sur l'amplitude du signal sur la charge d'adaptation en bout de ligne

Le couplage que je recherche est bien entre deux paires de signaux LVDS dont une horloge rapide.

C'est pas le calcul de la capacité statique entre deux conducteurs qui va t'aider, car c'est une capacité distribuée. Et seul un simulateur (genre SPECCTRA) peut te donner une réponse. Mais ce simulateur demande un gros budget


Pour ta culturation :
http://ursi-france.telecom-paristech..._EM08_VF_8.pdf
Page 69 et suivant https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00283775/document
page 36 et suivant http://grenet.drimm.u-bordeaux1.fr/p...CYRIL_2005.pdf

[Ragnis]

Si tu as une ligne de transmission fermée à son extrémité par son impédance caractéristique :

- Tu n'as pas à te préoccuper des capas et selfs parasites: elles disparaissent, purement et simplement .
- l'entrée de la ligne est égale à l'impédance caractéristique R. Quelle que soit sa longueur .
Ce n'est que très rarement le cas non ? Car il s'agirait d'avoir une ligne de transmission idéale c'est à dire sans pertes.


Bonjour,

Non, c'est presque toujours le cas ! Heureusement, ça évite tous ces calculs que tu demandes, et que personne ne fait jamais dans la vraie vie .....car inutiles.
Et ça marche même avec les lignes avec pertes, heureusement car en pratique toutes les lignes ont plus ou moins de pertes.....

On charge par leurs impédances caractéristiques pratiquement toutes les lignes qui transportent un signal, dès que la longueur n'est plus négligeable devant lambda : les lignes en téléphonie, en radioélectricité, et même avec les pistes des ordinateurs rapides.

le fait qu'il y ait des pertes ne change rien à la notion d'impédance caractéristique. Ca influe seulement sur l'amplitude du signal sur la charge d'adaptation en bout de ligne

C'est pas le calcul de la capacité statique entre deux conducteurs qui va t'aider, car c'est une capacité distribuée. Et seul un simulateur (genre SPECCTRA) peut te donner une réponse. Mais ce simulateur demande un gros budget


Pour ta culturation :
http://ursi-france.telecom-paristech..._EM08_VF_8.pdf
Page 69 et suivant https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00283775/document
page 36 et suivant http://grenet.drimm.u-bordeaux1.fr/p...CYRIL_2005.pdf

Effectivement autant pour moi pour la ligne fermée à son extrémité par son impédance caractéristique.
En effet nous avons


Avec Z0 l'impédance caractéristique de la ligne, et ZL la charge en bout de ligne.
Si la ligne est chargée par son impédance caractéristique alors ZL = Z0 et on a bien Ze=Z0.

Comment déterminer Z0, je ne me souviens plus très bien ? (Ze*ZL)^(1/2) ? Une autre méthode ?


Si la ligne n'est pas chargée par Z0 alors nous devons bien faire ces calculs.
Et c'est bien pour cela que je cherche à déterminer les capacités de la ligne.

[DAUDET78]

Si la ligne n'est pas chargée par Z0 alors nous devons bien faire ces calculs.

La ligne est chargée par Z0 ! Point barre.

[gwgidaz]

Effectivement autant pour moi pour la ligne fermée à son extrémité par son impédance caractéristique.
En effet nous avons


Avec Z0 l'impédance caractéristique de la ligne, et ZL la charge en bout de ligne.
Si la ligne est chargée par son impédance caractéristique alors ZL = Z0 et on a bien Ze=Z0.

Comment déterminer Z0, je ne me souviens plus très bien ? (Ze*ZL)^(1/2) ? Une autre méthode ?


Si la ligne n'est pas chargée par Z0 alors nous devons bien faire ces calculs.
Et c'est bien pour cela que je cherche à déterminer les capacités de la ligne.

Pour avoir l'impédance caractéristique, il te faudra aussi la self par unité de longueur , et Zo sera la racine de L/C

Mais on trouve plus facilement des abaques donnant l'impédance caracteristique directement, fonction du diamètre et de la distance entre les deux conducteurs.