Stratégies complètes pour la mise à la masse des PCB et l'atténuation des EMI

Aujourd'hui, les produits électroniques envahissent tous les aspects de la vie, entraînant un développement rapide des PCB, cœur des dispositifs. Le fonctionnement normal, sûr et stable des appareils dépend largement de la conception PCB. Dans ce processus, le maillon le plus important est la conception de la mise à la masse et de l'anti-interférence. Jusqu'à présent, les concepteurs de PCB spécifiques ont leurs propres approches ; méthodes et technologies évoluent constamment, offrant une garantie significative pour le fonctionnement stable et sécurisé des appareils. Cet article discute les stratégies d'anti-interférence et de mise à la masse pour les PCB.

Mise à la masse des signaux numériques et analogiques

En conception PCB, on ne distingue pas toujours strictement zones numériques et analogiques. Par exemple, une section d'alimentation commune : difficile de juger à quelle section elle appartient. La méthode anti-interférence courante consiste à séparer circuits numériques et analogiques en zones distinctes. Mais comment traiter la section indistincte, comme l'alimentation ? L'essentiel de la séparation réside dans la nature du composant concerné : puce analogique ou numérique. L'alimentation appartient à la section analogique si elle alimente des circuits analogiques, à la section numérique si elle alimente une puce numérique. Si les deux sections utilisent la même alimentation simultanément, on applique la méthode du pont (bridge) pour amener l'alimentation depuis une autre partie. Ce système anti-interférence est une méthode courante actuellement. En réalité, elle ne fonctionne que pour de petits systèmes ou PCB. Dans les grands systèmes complexes, elle engendre de nombreux problèmes potentiels, surtout en routage avec contournement d'espacement, causant des problèmes EMI. Par exemple, pour un convertisseur A/D typique, les fabricants PCB suggèrent de connecter AGND et DGND du convertisseur à la masse de faible impédance par la piste la plus courte. Avec la méthode ci-dessus, les deux masses sont connectées par un pont de largeur équivalente au boîtier IC sous le convertisseur.

Cependant, pour des systèmes avec de nombreux convertisseurs A/D, si chacun est traité ainsi, des connenexions multipoints apparaissent. L'isolement entre masse numérique et analogique perd son sens. Solution : utiliser une masse de référence (earth ground) divisée en masse numérique et masse analogique, ce qui satisfait les exigences des fabricants et réduit au maximum les problèmes EMI.

Analyse de l'anti-interférence pour signaux haute fréquence

En conception PCB haute fréquence, tout métal ou piste peut être vu comme un composant RLC. Une piste imprimée de 25 mm génère une inductance de 15 à 20 nH. Il faut donc appliquer une stratégie de mise à la masse multipoints pour que chaque système de circuit soit raccordé à la ligne de masse adjacente avec l'impédance la plus faible. Réduire au maximum l'impédance et l'inductance de masse entre lignes de masse, et diminuer le couplage mutuel par capacité distribuée. La méthode la plus simple de mise à la masse multipoints est le recouvrement cuivre complet (pourplan). Les points de masse des composants sont connectés au cuivre ; le plan de masse couvrant la majeure partie du PCB fournit un plan de référence à impédance extrêmement faible. Ainsi, les couplages haute fréquence parasites entre composants et circuits unitaires sont évités.

Masse numérique et masse analogique doivent être traitées indépendamment en PCB haute fréquence. Les niveaux de masse des signaux numériques haute fréquence diffèrent souvent, avec des écarts de tension fréquents. De plus, les masses de signaux numériques haute fréquence contiennent de riches composantes harmoniques haute fréquence. Si on les relie directement aux masses analogiques, ces harmoniques interfèrent avec les signaux analogiques par couplage de masse. Généralement, on sépare les masses numériques et analogiques soit par interconnexion monopoint à position adaptée, soit par interconnexion via perle magnétique haute fréquence (choke).

Analyse de l'anti-interférence pour signaux haute fréquence (suite)

En conception PCB, le placement des composants et l'épaisseur des pistes sont fortement liés aux interférences, exigeant technologie professionnelle et pleine capacité de reconnaissance des concepteurs. L'anti-interférence PCB est liée aux performances d'application des produits électroniques. La liste de règles présentée ici résume l'expérience pratique de concepteurs, certainement utile aux designers PCB.

Ressources utiles :
• Comment vaincre les interférences en conception PCB
• Méthodes pour renforcer la capacité anti-interférence en conception PCB
• Discussion sur l'alimentation et la masse en compatibilité électromagnétique PCB
• Service complet fabrication PCB PCBCart — Options à valeur ajoutée multiples
• Service avancé assemblage PCB PCBCart — À partir de 1 pièce