Conception CEM Perfectionnement (Module 2)

Objectif principal :

A l’issue de cette formation, le stagiaire aura approfondi des solutions concrètes de protections CEM et d’intégrité de signal des entrées/sorties avec les câbles associés et de certaines fonctions internes au niveau des cartes et systèmes électroniques. Le stage permettra d’enrichir la connaissance du comportement CEM des composants et des recommandations des routages associés.

Objectif pédagogique :

Le but de cette formation est de :

• Maitriser les choix initiaux de conception
• Maitriser la CEM des composants
• Appréhender les effets des lignes de transmission
• Maitriser la mise en œuvre des liaisons rapides
• Comprendre et adapter les solutions de protection BF et HF
• Maitriser le choix des liaisons blindées et leur mise en œuvre
• Optimiser les solutions de blindage…

1-Introduction : Rappels
Maîtrise de la CEM dans l’entreprise
Suivi CEM de projet (1)
Méthode d’analyse de la CEM
Suivi CEM de projet
Tests d’émission : récapitulatif
Ordres de grandeur en immunité
Mode commun et mode différentiel
Transformation du Mode Commun en Mode différentiel
Enveloppe spectrale d’impulsions répétitives
Densité spectrale d’une impulsion
Environnements isolants ou conducteurs
Couplages CEM dans les cartes
Impédance d’un conducteur
Réduction de l’inductance des pistes par géométrie
Résistance et réactance d’une paire courte
Calcul d’une tension de boucle
Courant collecté par un dipôle
Circuits résonants
Formulaire CEM
Acronymes en CEM

2-Caractéristiques des composants passifs
Impédance d’une résistance
Tenue d’une résistance en impulsion unique
Impédance des condensateurs non polarisés
Extraction des valeurs d’un condensateur
Mesure de l’absorption diélectrique
Diverses causes de changement de capacité
Impédance d’une inductance
Extraction des valeurs d’une inductance
Perméabilité magnétique réelle et imaginaire
Attention aux ferrites à fort µ
Choix d’une perle de ferrite
Mesures ou modélisation ?

3-Caractéristiques des composants actifs
Bruit des composants
Principe de la détection d’enveloppe
Réponse en fréquence d’un ampli OP
Détection d’un étage d’entrée JFET
Détection d’enveloppe d’ampli op. : évaluation
Impédance de sortie d’un ampli op.
Attention à la structure des filtres actifs
Effet de l’impédance de sortie
Attention aux contre-réactions capacitives exposées
Immunité d’un isolateur numérique
Risques d’oscillations de transistors en UHF
Marges statiques de bruit en tension
Marge dynamique des logiques
Oscillations d’une porte MOS
Le phénomène du latch-up
CEM des échantillonneurs – bloqueurs
Protections intégrées contre les DES

4-CEM des circuits à découpage
Les 5 perturbations d’un convertisseur
Identification des boucles critiques dans le Buck
Simulations temporelles du Buck
Recouvrement des diodes
Réduction des perturbations
Composants Emergeants
Effets Miller de MOSFETs de puissance à SJ
Mise en parallèle de transistors
Distorsion du signal PWM en entrée du Driver
Sources des problèmes en émission rayonnée
Rôle et calcul des « snubbers »
Assurer l’immunité d’un convertisseur

5-Lignes de transmission
Ligne : schéma équivalent
Caractéristiques de lignes typiques
Mesure pratique de l’impédance d’une ligne
Forme des signaux : désadaptation totale
Forme des signaux : Générateur adapté
Adaptation série ou parallèle
Pertes dans une ligne
Mesures et câbles coaxiaux
Terminaison des lignes rapides

6-Diaphonie
Diaphonie capacitive et inductance sur CIP
Capacité piste à piste : microstrip
Diaphonie sur circuits imprimés : NUM  ANA
Mesure d’une diaphonie capacitive
Mesure de diaphonie dans un connecteur
Modèle SPICE de connecteur rectiligne
Effets d’une bonne répartition des broches
Diaphonie en couplage lâche, lignes adaptées
Diaphonie progressive et régressive

7-CEM interne des circuits intégrés (ASICs)
Evolution de la taille de gravure des semiconducteurs
Bruits et couplages des ASICs
Budget de bruit
Origines et effets des dI / dt
Calcul du nombre de paires Vcc / 0 V
Distribution des horloges
Dimensionnement des drivers de sortie
Attention aux boitiers « compatibles pin à pin »

8-Filtres
Fonction de transfert et perte d’insertion
Perte d’insertion d’un filtre d’alimentation en MC et en MD
Réponse en fréquence d’un passe-bas d’ordre 2
Amortissement de la résonance d’un L-C
Impulsions résonnantes amorties
Filtrage des impulsions
Réponses de divers filtres passe – bas
Réponses impulsionnelles de filtres passe-bas
Attention au filtrage d’un signal numérique
Filtrage des capteurs / alimentations

9-CEM des interfaces
Transzorb : Courbe de Puissance Crête
Tension et courant du Transzorb
Protection des surtensions par varistance
Protection active en entrée d’alimentation
Immunité d’un régulateur secteur non isolé
Schémas et niveaux de protection des communications série
Capacité de fuite maximale des protections ESD
Sélection des protections ESD
Protection des E/S analogiques
Protection des E/S types TOR, Transistor, Relais
Protections des USB, CAN et du I2C
Protection des liaisons Ethernet
Recommandations pour Ethernet
Protection des Audios/vidéos
Protection des interfaces LCD
Protection des alimentations de puissance
Protection des interfaces de stockage
Protection intégrée dans le connecteur
Disposition des zones A/N et plans de masse
Masse des connecteurs externes
Filtrage des Entrées / Sorties

10-Circuits imprimés
Impédance d’une tôle de cuivre
Répartition optimale des couches de CIP
Courant de retour dans un plan de masse
Impédance des plans de 0 V
Effets des fentes dans un plan de masse
Impédances « cachées » d’un connecteur
Les 3 types d’anneau (ou piste) de garde
Attention au rayonnement en champ proche
Symétrie du schéma, implantation et routage
Tracé des signaux rapides
Tracés pour mémoires DDR
Intégrité des signaux dans le PCB
Recommandations des Entrées/Sorties
Agencement de couches de PCB

11-Câbles et connecteurs
Réjection du M.C. en BF par isolement
Réjection du M.C. BF une entrée différentielle
Dissymétrie différentielle par déphasage
Dissymétrie des filtres d’entrée
Types de câbles blindés
Paramètres de symétrie d’une ligne différentielle
Perte de conversion longitudinale (LCL)
UTP/STP: Conversion du MC en MD
Attention à la dissymétrie des paires
Mesure de la dissymétrie d’une paire
Dissymétrie typique d’une paire
Dissymétrie d’un balun
Dissymétrie en liaison Ethernet 100Mbps
UTP ou STP : calcul d’immunité
Principe de l’effet réducteur
Mesure simple de l’effet réducteur, de Zt et d’efficacité de blindage
Impédance de transfert de connecteurs
Importance de la mise à la masse des embases
Effet réducteur d’une paire blindée
Transmission de faibles signaux

12-Emission rayonnée
Emission des horloges
Addition du champ d’horloges multiples
Réduction de la richesse harmonique
Horloges avec étalement du spectre (SSC)
Rayonnement du câble d’alimentation
Rayonnement des câbles externes
Emission rayonnée de 2 signaux superposés
Pré-qualification d’une mesure de rayonnement
Analyse de courant de MC de 30 à 80 MHz
Utilisation de sondes de champ proche

13-Blindage

Étapes de mise au point d’un blindage
Circulation des courants
Criticité des fuites
Excitation des câbles d’E/S par fuite proche
Atténuation de blindage d’une fente
Calcul d’atténuation d’une boîte non amortie
Calcul d’atténuation d’une boîte bien amortie

Ingénieurs et techniciens de conception en électronique confirmés avec une expérience CEM (réalisations de designs avec participation aux essais CEM).

Niveau de base en physique et électronique de tout technicien supérieur
Expérience préalable en conception électronique et avoir suivi un stage de Conception CEM

Action de formation :
• Support de cours
• Exercices pratiques
• Démonstrations pratiques si possible et effectuées par l’instructeur
Evaluation des acquis :
• QCM en fin de session

Formation d’adaptation et de développement des compétences dispensée en présentiel
Programme adaptable en durée et contenu en intra entreprise
Attestation de fin de formation

Formateur et consultant terrain de plus de 10 ans d’expérience