Les plans de masse en CMS.

[Teknic]

Bonjour à tous.

Sur easyEDA je me frotte à la réalisation de pcb (2 couches) à base de cms.

Evidemment les cms ne sont pas traversants... et donc je me questionne sur l'accès à un plan de masse. J'ai pris l'habitude de faire le plan de masse en dessous du PCB comme c'est régulièrement conseillé.
Je n'y avais pas pensé au début mais cela implique une multiplication des "vias", du coup les routings sont un peu moins "élégants" qu'avec des composants traversants.


J'aimerai avoir vos retours sur les bonnes habitudes à prendre dans ce cas:
- oui c'est normal qu'on utilise beaucoup de vias, et ça ne pose pas de soucis particulier, ce n'est aucunement un problème.
- ou au contraire il y a des astuces/habitudes à prendre quand on travaille en cms?

Bref si vous avez des conseils pour le routing/les plans de masse dans ce cas je suis preneur.
C'est surtout une question pour me rassurer puisque je ne suis pas encore familiarisé avec ces composants.

Merci.
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[Vincent PETIT]

Bonjour,
Les PCB 2 couches sont sans doute les plus difficiles à router et demandent de faire des compris souvent médiocres en terme de CEM (plan de masse fendu par une piste, plan de masse en ilot donc pas uniforme et ce qui peut amener des couplages par impédance commune).

Je te recommande vivement le passage en 4 couches avec un plan de masse uniforme. Ci dessous un PCB 4 couches où j'ai blanchi la photo pour faire ressortir des choses :
- La CMS est en dessous.
- Côté TOP un plan 0V entouré d'une ligne de garde à la masse (au chassie), le 0V est relié au chassie bien plus bas mais dans cette partie je suis en analogique faible, bref j'avais besoin de ne pas avoir de boucle de masse.
- En surbrillance on voit tous les vias qui vont au plan 0V et là ça encore il y en a beaucoup plus sur d'autres parties de la carte.
- Dans le carré rouge, c'est ce qu'il faut éviter en HF ou alors il faut savoir ce qu'on fait, car la ribambelle de vias vient couper le plan de masse autrement dit on créait une antenne à fente.



Pour la couche du plan de masse, TOP, en couche interne ou BOTTOM c'est à voir en fonction de beaucoup de paramètre. Ici je suis dans un boitier en métal donc le PCB est protéger des perturbations rayonnées qui arriveraient par le dessous (le boitier fait office de reflecteur), la ligne de garde protège les flancs de mon PCB et le plan 0V forme le réflecteur arrivant par le haut. De plus les techniciens étaient amenés à jouer du tournevis pour le câblage, en cas de dérapage, le tourne vis touche la masse et ne risque pas de casser un CMS.


Après je ne sais pas vraiment ce que tu te poses comme question ?

[guanglier]

Salut,

Oui c'est pas facile d'avoir des plans de masse très bons...


J'aurais une vision sur trois axes : le fonctionnel, la susceptibilité, et l'émission

fonctionnel: on veut des plans de masses pour avoir de l'équipotentialité entre les points et évacuer les courants sans que ça ne perturbe le montage.
Sur ce point la les capas au plus proche des IC avec signaux rapides / raides, et surtout la conception en fonction des boucles de courants dans les convertisseurs à découpage.
Par exemple je fais un convertisseur 100W pour une alimentation de LED à 200 Khz : je n'ai nécessairement pas un bon plan de masses dans la partie puissance (voir même pas de plan de masses !), mais ce qui est important la est de regarder ou vont les courants et faire en sorte que la "boucle" soit la plus réduite petite. De cette manière le fonctionnel est bon, et les perturbations émises sont limitées.
Idem pour les drivers de FET très rapides, il faut que la boucle de courant pour driver le fet soit la plus petite possible, et dans ce cas c'est surtout cette boucle plus qu'un plan de masses qui est prédominante.

susceptibilité
Si le plan de masses est fendu il attrape des champs magnétiques et crée des courants qui perturbent. Donc la forme des plans est en effet importante. et d'ailleurs ces courants ne vont pas que dans le plan de masses !
Pour autant il faut voir quel degré de perturbation ton montage doit supporter. exemple si tu mesures une NTC et que tu filtres au plus près du micro / aop à 2Hz, ce n'est pas la même chose que de mesurer des microvolts avec une BP de 10 Khz et des fils de 15 cm...
Donc il faut avoir des signaux à faible impédance autant que possible, tout ce qui est à haute impédance est sujet à perturbation.
Pour les signaux à haute impédance il faut du différentiel, quitte à tirer des lignes de fausses masses l'une contre l'autre ...

n'oublions pas non plus les fils qui rentrent sur la carte, ce sont de merveilleuses antennes -> il faut filtrer tout ce qui rentre, et même ce qui sort, dans la bande passante utile, autrement les parasites rentrent / sortent !

émission
il ne faut pas perturber : donc faire attention aux fronts raides, les plans de masses peuvent servir pour les enterrer au centre du PCB (mais donc plus de 2 couches !)



Le sujet est hyper vaste et n'est pas une science exacte, mais si tu respectes les quelques règles (fonctionnelles ! ) tu seras assuré d'être a peu près tranquille.
Après l'émission ce sont surtout les signaux rapides (horloges) qu'il faut raccourcir au plus !
Dans tous les cas le plan de masses n'est qu'un élément d'une longue liste de précautions pour avoir des cartes robustes et fiables.


En général je met un plan de masses sur les deux faces et je perfore autant que possible de vias, je n'ai jamais eu de problèmes. Les problèmes que j'avais en CEM venaient souvent soit des horloges un peu raides, soit des capteurs externes qui n'étaient pas assez filtrés en entrée de la carte (et donc démodulation par les amplis).