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Disposition plan de masse



  1. #1
    quentin08

    Disposition plan de masse

    Bonjour,

    Je suis en train de créer un typon sous Ares, mais lors de la création du plan de masse, je me rend compte que la disposition des composants le coupe en plusieurs points.
    J'ai lu qu'il fallait éviter ça car son impédance va monter près de la coupure.
    Dans mon cas, ce n'est pas une piste qui le coupe, mais tout le circuit car les composants sont placés en son centre.

    1 - Par exemple, si on regarde les 3 IC du bas, le courant va retourner à l'alim (placée en haut) à la fois par la gauche et par la droite de la carte.
    2 - C'est encore plus visible lorsque le plan de masse est sélectionné, car il apparait tout en blanc.
    Je compte 9 zones qui coupent le plan de masse :

    4 pour l'alim placée en haut
    1 pour la pastille en bas à gauche
    2 pour le IC du bas
    1 pour le pin de sortie en bas à droite
    1 pour le bloc du centre représentant le plus gros du montage

    Dans mon cas,
    3 - Es-ce que je dois modifier la disposition pour n'avoir qu'un seul bloc ?
    4 - Si oui, es-ce que le plan de masse peut entourer le bloc central ? Ou es-ce que je doit prévoir une coupure quelque part pour éviter que les composants ne soient complétement encerclés ?

    typon1.pngtypon2.png

    Merci

    -----

    Maximator c'est comme Actimel : ça agit à l'intérieur et ça se voit à l'extérieur

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  3. #2
    HULK28

    Re : Disposition plan de masse

    Bonjour,
    en double face c'est inévitable.
    Si c'est pour le loisir ça suffira amplement, si c'est pour une application pro alors optez pour du 4 couches.
    Je n'ai, à cette heure, pas de temps pour regarder de plus près votre routage mais il me semble qu'il y a moyen de gagner des surfaces et optimiser.
    A+
    Dernière modification par HULK28 ; 12/06/2019 à 06h17.
    Le génie est fait d'un pour cent d'inspiration et de 99% pour cent de transpiration.

  4. #3
    f6bes

    Re : Disposition plan de masse

    Bjr quentin, Question complémentaire: quels sont les signaux transportés ?
    (leur fréquence ou formes des signaux)
    Bonne journée
    "Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!"

  5. #4
    Vincent PETIT

    Re : Disposition plan de masse

    Salut,
    Une coupure dans un plan de masse engendre un rayonnement.

    Capture du 2019-06-12 15-16-14.png

    Mais aussi des couplage par impédances communes, de boucle de masse ou de la diminution de l'effet "réflecteur" du plan de masse.

    Sinon comme le HULK28 si c'est pour du perso pas la peine d'en faire un défi à relever, de toute façon en 2 couches c'est peine perdue.
    Là où il n'y a pas de solution, il n'y a pas de problème.

  6. #5
    quentin08

    Re : Disposition plan de masse

    Bonjour,

    Citation Envoyé par HULK28
    en double face c'est inévitable.
    Si c'est pour le loisir ça suffira amplement, si c'est pour une application pro alors optez pour du 4 couches.
    Je n'ai, à cette heure, pas de temps pour regarder de plus près votre routage mais il me semble qu'il y a moyen de gagner des surfaces et optimiser.
    Citation Envoyé par Vincent PETIT
    Sinon comme le HULK28 si c'est pour du perso pas la peine d'en faire un défi à relever, de toute façon en 2 couches c'est peine perdue.
    J'ai bien galéré, mais j'y suis arrivé (juste pour le fun )
    J'ai même pu rajouter un plan pour l'alimentation.
    Aucune zone isolée sur le plan de masse ni pour le plan d'alimentation.
    Pour les pistes sensibles, j'ai empêché comme je pouvais les deux plans de s'en approcher pour éviter les liaisons capacitives avec GND ou VDD. Pour ça, j'ai prolongé d'autres pistes non sensibles pour bloquer les plans à certains endroits. C'est un peu moyen comme méthode, mais si quelqu'un sait comment "tailler" un plan de masse manuellement sous Ares, je suis preneur.

    Citation Envoyé par f6bes
    Question complémentaire: quels sont les signaux transportés ?
    (leur fréquence ou formes des signaux)
    Bonne journée
    C'est du carré, je dirais maximum 4MHz. C'est du CMOS 4000

    Pas besoin de prendre autant de précautions à ces fréquences, ni pour du loisir, mais c'est un exercice qui pourrait être bien utile, le jour où j'arriverai à bricoler des montages 1000 fois plus haut en fréquence (si j'y arrive)

    J'imagine qu'avec un plan dans GND, et un autre dans VDD, il n'y a plus besoin de capa de découplage sur les IC ?



    sans_plan.pngplan_gnd.pngplan_vdd.pngplan_gnd_vdd.png

    Merci
    Maximator c'est comme Actimel : ça agit à l'intérieur et ça se voit à l'extérieur

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    penthode

    Re : Disposition plan de masse

    ceinture plus bretelles ça ne fait pas de mal
    là où le mensonge prolifère, la tyrannie s'annonce ou se perpétue (Albert Camus)

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  10. #7
    Vincent PETIT

    Re : Disposition plan de masse

    Bravo Quentin !
    Tu as raison d'essayer de faire bien même quand tu peux faire vite fait.

    Juste un petit bémol
    Citation Envoyé par quentin08 Voir le message
    Pour les pistes sensibles, j'ai empêché comme je pouvais les deux plans de s'en approcher pour éviter les liaisons capacitives avec GND ou VDD.
    Une piste sensible doit être la plus proche possible de la masse pour éviter les boucles de masses. Une boucle de masse c'est la surface entre une piste et sa masse, plus elle est grande et plus elle est perturbable

    Pour faire un raccourci de compréhension, cette surface entre la piste est sa masse et une jolie antenne cadre qui sera perturbable par la composante magnétique du champs électromagnétique du voisinage.

    Capture84.PNG

    Sur l'image de gauche la paire de fils peut être par exemple ta piste et sa masse et sur l'image de droite tu peux voir ce qui se passe. Une tension perturbatrice va apparaître et elle est fonction de la composante magnétique (ce qui est le cas lors d'une variation de courant et en champs proche) et de la surface de la boucle de masse. Il faut donc réduire cette surface en approchant le plus possible la piste de sa masse ou de la masse car toutes les masses sont communes. Note que sur le schéma de droite on voit ce qu'est réellement une boucle de masse incluant les composants bien sur, il ne faut pas regarder que "une piste" et "la masse" mais toute la maille au sens des lois de kirrchoff.


    A+
    Là où il n'y a pas de solution, il n'y a pas de problème.

  11. #8
    quentin08

    Re : Disposition plan de masse

    Bonjour,

    J'ai disposé le plan de masse sur la face opposée, et le plan d'alim sur la face avant.
    Vu que certaines de mes pistes sensibles sont sur la face opposée, elles seront face au plan d'alim.
    Es-ce que ça pose un problème ?
    Ou faut-il absolument que je change ces pistes de face pour qu'elles soient face au plan de masse ?

    Merci pour ces infos
    Maximator c'est comme Actimel : ça agit à l'intérieur et ça se voit à l'extérieur

  12. #9
    Vincent PETIT

    Re : Disposition plan de masse

    Salut,
    Citation Envoyé par quentin08 Voir le message
    J'imagine qu'avec un plan dans GND, et un autre dans VDD, il n'y a plus besoin de capa de découplage sur les IC ?
    Non, non, il faut toujours les capas de découplage.
    De prime abord on pourrait se dire que comme un plan de masse assure une parfaite équipotentialité, des problèmes de variations rapides de courant dans les circuits intégrés (a cause des transistors internes) et causant in fine des variation de tension d'alimentation, finalement tout bouge en même temps et c'est moins gênant puisque tous les composants se partagent la même alimentation. Mais le problème de découplage est un phénomène haute fréquence et ce raisonnement n'est plus exacte, je ne retrouve plus la source mais le plan de masse va perdre localement son équipotentialité.

    Il faut quand même ajouter les capas de découplage au plus prés des composants pour qu'ils jouent bien leur rôle ; refournir les courants (transitoires rapides) appelés par le composant.


    Citation Envoyé par quentin08 Voir le message
    Vu que certaines de mes pistes sensibles sont sur la face opposée, elles seront face au plan d'alim.
    Es-ce que ça pose un problème ?
    Ou faut-il absolument que je change ces pistes de face pour qu'elles soient face au plan de masse ?
    Non ce n'est pas forcément gênant, ce qu'il faut c'est que la distance entre la piste sensible et la masse soit la plus faible possible.

    Si un jour tu routes du multicouche, tu verras qu'on peut se poser des questions intéressantes en lien avec "le bon empilement". Est ce que je place le plan de masse en TOP ? En couche interne ? Faut il un plan VCC ? Sur quelle couche ? La distance entre la couche BOTTOM et la couche TOP est de 1.6mm sur un pcb classique FR4, on peut donc se demander si mettant le plan de masse sur TOP et les pistes sensibles sur BOTTOM on a bien réduit au mieux la surface de la boucle de masse.... !? Et d'un autre côté, on sait qu'un plan de cuivre (masse ou alimentation) est un très bon réflecteur contre les perturbations extérieures donc la place TOP est finalement judicieuse. Sans compter que la distance entre les couches internes et l'épaisseur de cuivre ne sont pas forcément équivalente.

    C'est un sujet intéressant le routage et plus complexe qu'on ne le croirait quand on regarde dans les détails.
    Là où il n'y a pas de solution, il n'y a pas de problème.

  13. #10
    quentin08

    Re : Disposition plan de masse

    Bonjour,

    Citation Envoyé par Vincent PETIT
    Non ce n'est pas forcément gênant, ce qu'il faut c'est que la distance entre la piste sensible et la masse soit la plus faible possible.
    Merci pour ces précisions, mais je ne sais pas si j'ai bien posé ma question.

    On considère ici que les autres pistes de la carte m'empêchent de la laisser face au plan de masse.
    Es-ce que si cette piste sensible se retrouve face au plan d'alim sur une longue distance, le routage sera aussi efficace que si elle reste face au plan de masse ?
    Es-ce que la piste sera aussi bien protégée des effet des boucles de masse avec ce routage ?

    plan_vdd_gnd.png

    Merci
    Maximator c'est comme Actimel : ça agit à l'intérieur et ça se voit à l'extérieur

  14. #11
    gwgidaz

    Re : Disposition plan de masse

    Bonjour,

    Pour que la couche d'alim puisse "remplacer le plan de masse", il faut prévoir un découplage entre l'alim et la masse à proximité des deux extrémités de la piste concernée.
    En effet, la piste va induire ( ou sera induite par ...) un courant symétrique et opposé à son courant , dans le plan qui lui fait face. Il faut que ce courant rejoigne le plan de masse aux deux bouts.....

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