Devez-vous placer les condensateurs de dérivation avant ou après le circuit
D'après mon expérience de travail avec des équipes d'ingénieurs sur des projets de conception de PCB, il arrive inévitablement un moment où ils sont en désaccord les uns avec les autres. Dans certains cas de figure, la réponse à la question de savoir qui a raison est claire. Cependant, comme c'est souvent le cas dans les métiers techniques, il y a aussi des moments où cette réponse n'est pas claire (et la différence s'explique souvent par des « styles différents »).
Un désaccord entre certains ingénieurs électriciens que j'ai rencontré résidait sur le fait qu'il est préférable de placer un condensateur de dérivation « before the » (avant le) sur le PCB. Certains sont des adeptes inconditionnels de la règle du « before the » (avant le), ils sont même prêts à compliquer la conception des PCB pour l’appliquer. Je suis un fervent adepte des principes de la conception « less is more » (moins c’est plus) et j'accorde plus d'importance à la simplicité et à l'élégance de la conception plutôt qu'à ce type de règles. Cependant, y a-t-il une part de vérité dans cette obsession du positionnement des condensateurs de dérivation ? Voyons cela de plus près.
Meilleures pratiques relatives à l’emplacement du condensateur de dérivation
J'espère que vous avez été de bons ingénieurs et que vous vous souvenez de ce que la fonction d’un condensateur de dérivation, mais au cas où vous ne vous le rappelez pas, voici un rappel. Un condensateur de dérivation est utilisé pour conduire un courant alternatif autour d'un composant ou d'un groupe de composants. Il gère le bruit et aide ainsi à créer un signal de courant continu (CC) plus net. En court-circuitant les signaux CA à la masse, tout bruit CA sur un signal CC est éliminé efficacement. Les variations de tension dans les circuits numériques peuvent causer de graves problèmes de qualité et ont entraîné la chute de nombreuses conceptions de microcontrôleurs. Le condensateur de dérivation, aussi parfois appelé capuchon de filtre, amortit le courant alternatif ou le bruit produit par la tension fluctuante.
Bien que l'emplacement des condensateurs de dérivation soit important, la règle empirique qui met l'emplacement avant le circuit a certainement été exagérée par certains concepteurs. Tant que le condensateur de masse est proche du circuit, il va toujours absorber le bruit produit sur un circuit intégré (CI) et empêchera toute variation de tension sur le réseau d'alimentation. Au lieu de s'inquiéter de la séquence de circuit appropriée, le respect des meilleures pratiques en matière de positionnement des condensateurs de dérivation peut aider à faciliter un processus beaucoup plus transparent.
Utilisation de la partie inférieure de la carte
Des condensateurs de dérivation peuvent être placés sur le bas de la carte, créant ainsi un espace supplémentaire pour les traces de vias et de fanout. (Rappel : un via, accès d'interconnexion verticale, est une connexion électrique passant par un plan de couches adjacentes.)
Gardez à l'esprit la taille du condensateur
Les condensateurs de dérivation agissent comme une réserve de courant, le condensateur compensant les creux de la tension VCC en libérant sa charge lorsque la tension chute. Le facteur déterminant de la charge fournie et de la capacité à enrayer cette chute est la taille du condensateur. Gardez à l'esprit qu'à mesure que vous augmentez la taille du condensateur, votre conception peut également être considérablement affectée.
Comprendre la relation entre la fréquence et la taille du condensateur
Lorsque vous planifiez vos conceptions, il est important de garder à l'esprit la relation inverse entre la fréquence de l'ondulation (ou de la variation de courant) et la taille du condensateur. Si vous savez à quoi ressemble cette ondulation, vous devriez être en mesure de déterminer efficacement la taille du condensateur appropriée. Pour des ondulations plus complexes, il se peut que vous ayez besoin d'utiliser des condensateurs de dérivation d'alimentation différents pour les différentes fréquences auxquelles vous avez affaire.
Passez plus de temps sur les éléments de conception que vous appréciez
Une rallonge de fil agira comme une antenne et attirera le bruit des champs magnétiques à proximité, donc ce n'est pas une mauvaise idée de placer un condensateur aux deux extrémités pour aider à contrôler la perturbation.
Quelle est la morale de l'histoire ? Vous n’avez pas besoin d'insister sur l'emplacement de vos condensateurs, restez plutôt concentré sur des détails qui comptent réellement. Placer des condensateurs avant ou après le circuit ? Dans la plupart des cas, il n'y a pas de quoi perdre son sang-froid. Réfléchissez plutôt sérieusement à la nature de l'ondulation de votre circuit intégré et planifiez en conséquence la taille, le nombre et l'emplacement du condensateur de dérivation.
Que vous soyez un adepte du « before the circuit » (avant le circuit) ou du « after the circuit » (après le circuit), Altium Designer® peut vous aider à consacrer plus de temps aux éléments de conception que vous appréciez.
À propos de l'auteur
Dave est un ingénieur d'application depuis 20 ans dans l'industrie de l'EDA. Il a commencé en 1995 chez un revendeur du centre du littoral de l'Atlantique qui représentait PADS Software, ViewLogic et une foule d'autres outils EDA. Il a ensuite travaillé directement pour PADS Software, et est resté après leur acquisition par Innoveda, puis par Mentor Graphics. Lui et un partenaire d'affaires ont formé leur propre entreprise de RVA en 2003 (Atlantic EDA Solutions) pour représenter la chaîne PADS de Mentor, puis les produits OrCAD et Allegro de Cadence. Depuis 2008, Dave travaille directement pour Altium depuis son bureau situé à domicile dans le New Jersey.
