Sur la base de la définition du modèle de ligne de transmission décrite dans le article précédent, Les lignes de transmission introduisent les effets suivants dans la conception globale du circuit :
- Signaux réfléchis
- Erreurs de délai et de synchronisation
- Faux changement
- Dépassement/Sous-dépassement
- Bruit induit (ou diaphonie)
- Rayonnement d'interférence électromagnétique (IEM)
1. Signaux réfléchis
Si une piste n'est pas correctement terminée (adaptation d'impédance), les impulsions du signal émises sont réfléchies à la réception. Ceci induit des effets indésirables et déforme le profil du signal. Une distorsion importante peut engendrer diverses erreurs, voire une défaillance du système. Parallèlement, le signal déformé devient plus sensible au bruit, ce qui contribue également à la défaillance. Si ces facteurs ne sont pas correctement pris en compte, les interférences électromagnétiques (IEM) augmentent considérablement, affectant non seulement le système lui-même, mais pouvant aussi entraîner une défaillance de l'ensemble du système.
Principales causes des signaux réfléchis : pistes excessivement longues ; terminaison non adaptée des lignes de transmission ; capacité ou inductance excessive ; et inadéquation d’impédance.
2. Retard et erreurs de synchronisation
Les retards et les erreurs de synchronisation se manifestent par des interruptions de la transition des signaux lors de fluctuations entre les seuils logiques. Un retard excessif peut entraîner des erreurs de synchronisation et un dysfonctionnement du dispositif.
Des problèmes surviennent généralement avec plusieurs récepteurs. Les concepteurs de circuits doivent déterminer les délais les plus longs pour garantir la correction de la conception. Causes de délai de signal : surcharge du pilote, pistes excessivement longues.
3. Erreurs de franchissement de niveaux logiques multiples
Les signaux oscillant près des seuils logiques peuvent franchir ces limites de manière répétée, provoquant ce type d'erreur. Les erreurs de franchissement multiple de seuils logiques représentent une forme spécifique d'oscillation du signal près des seuils logiques, perturbant le fonctionnement logique. Causes des signaux réfléchis : pistes excessivement longues, lignes de transmission non terminées, capacité ou inductance excessive et inadéquation d'impédance.
4. Dépassement et insuffisance
Les surtensions et les sous-tensions sont dues soit à des pistes excessivement longues, soit à des transitions de signal trop rapides. Bien que la plupart des composants soient équipés de diodes de protection en entrée, ces niveaux de surtension peuvent parfois largement dépasser la plage de tension d'alimentation du composant, ce qui risque de l'endommager.
5. Diaphonie
La diaphonie se produit lorsqu'un signal transmis sur une ligne induit un signal connexe sur une ligne adjacente du circuit imprimé.
La diaphonie est réduite lorsque les lignes de signal sont plus proches des plans de masse et lorsque l'espacement entre elles est augmenté. Les signaux asynchrones et les signaux d'horloge sont plus sensibles à la diaphonie. Par conséquent, les méthodes de découplage consistent à déplacer le signal à l'origine de la diaphonie ou à blinder le signal fortement affecté.
6. Rayonnement électromagnétique
Les interférences électromagnétiques (IEM) regroupent les problèmes liés à un rayonnement électromagnétique excessif et à la sensibilité à ce rayonnement. Elles se manifestent lorsqu'un système numérique émet des ondes électromagnétiques dans son environnement lors de sa mise sous tension, perturbant ainsi le fonctionnement normal des équipements électroniques à proximité. Les principales causes sont des fréquences de fonctionnement trop élevées et un agencement/routage inadéquat. Bien que des logiciels de simulation des IEM existent, ces outils sont coûteux et la configuration des paramètres de simulation et des conditions aux limites est complexe, ce qui a un impact direct sur la précision et la praticité. L'approche la plus courante consiste à appliquer des règles de conception pour la maîtrise des IEM à chaque étape, permettant ainsi un contrôle par règles tout au long du processus de conception.
Benchuang Electronics propose des produits de haute qualité disposition du circuit imprimé et Circuit imprimé haute vitesse Services. Contactez-nous et envoyez-nous vos spécifications.