Produits de suppression du bruit / Filtres de suppression des interférences électromagnétiques (EMI) / Dispositifs de protection contre les décharges électrostatiques (ESD)
Guide des filtres anti-bruit
Principes de base des mesures anti-bruit [Leçon 11] Remarques sur l'utilisation des condensateurs à 3 bornes de type « chip »
Dans la continuité de notre précédente discussion sur les perles de ferrite en puce, nous aborderons dans cette leçon ce qu'il faut savoir pour tirer le meilleur parti des condensateurs à 3 bornes en puce.
1. Éléments à prendre en compte lors du montage de condensateurs à 3 bornes de type « chip » sur un substrat multicouche
Les condensateurs à puce à 3 bornes présentent une impédance de la borne de masse inférieure à celle des condensateurs classiques à 2 bornes, ce qui constitue la clé de la suppression du bruit à haute fréquence. Toutefois, pour tirer parti de cette caractéristique, il convient de prêter attention à la conception du tracé de montage et de concevoir le tracé côté masse de manière à ce qu’il soit aussi épais et aussi court que possible. Des considérations similaires s'appliquent lors du montage sur un substrat multicouche.
Les exemples de la figure 1 illustrent les effets, sur la suppression du bruit, des modifications apportées au mode de montage du condensateur à 3 bornes sur un substrat multicouche, en particulier au niveau de la connexion à la couche GND. Dans ces exemples, la couche GND est située près du côté opposé à la surface sur laquelle le microcontrôleur (MCU) est monté. Un exemple de connexion courte à la couche GND est illustré dans l’exemple A, dans lequel le condensateur à trois bornes est monté à proximité de la couche GND, du côté opposé à la surface de montage du microcontrôleur. L’exemple C, dans lequel le condensateur à trois bornes est monté sur le même plan que le microcontrôleur, montre le résultat d’une distance plus grande par rapport à la couche GND par rapport à l’exemple A. On remarque une différence significative du niveau de bruit entre les exemples A et C. Lorsqu’on examine le tracé de la couche GND, il ne suffit pas de tenir compte de la planéité ; il faut également tenir compte de la longueur des vias. Dans l’exemple B de la figure 1, l’entrée et la sortie d’alimentation du condensateur à trois bornes traversent la même couche, sans la séparation nette que l’on observe dans l’exemple A. (Comme cela est difficile à expliquer par écrit, veuillez vous reporter à la figure.) Dans ce cas, le niveau de bruit est légèrement plus élevé que dans l’exemple A. Cela s’explique probablement par le fait que les vias d’entrée et de sortie du condensateur à trois bornes sont si proches que, plutôt que de traverser le condensateur, une partie du bruit le contourne en raison du couplage capacitif entre les vias. Comme le montre cet exemple, il est nécessaire de prêter attention au routage à l’extérieur du condensateur afin de tirer le meilleur parti des performances du condensateur à trois bornes. La figure 2 présente les points clés à respecter lors du montage d’un condensateur à puce à trois bornes.
2. Connexions « sans traversée » au condensateur à trois bornes de la puce
Dans le cadre d'une utilisation classique d'un condensateur à trois bornes de type puce, on commence par couper le tracé de la ligne dont on souhaite réduire le bruit, par exemple la ligne d'alimentation, puis on insère le condensateur et enfin on connecte la borne de masse (figure 3). Récemment, une méthode de connexion plutôt inhabituelle a été proposée. Cette méthode est adaptée lorsque l’on souhaite stabiliser les fluctuations de tension dans le circuit intégré en utilisant un condensateur à trois bornes comme condensateur de dérivation pour l’alimentation du circuit intégré. Cette méthode de connexion est illustrée à la figure 4, où, contrairement à la figure 3, les bornes sont connectées à la ligne d’alimentation sans couper le circuit d’alimentation. Cette méthode de connexion est appelée « connexion non traversante » car la ligne d’alimentation ne traverse pas le condensateur à trois bornes. La connexion entre la ligne d’alimentation et le condensateur étant en parallèle, l’impédance de cette partie est divisée par deux, l’impédance du circuit de dérivation est réduite et les variations de tension du circuit intégré sont atténuées. De plus, comme le montre la figure, en plaçant les vias côté masse (GND) et côté alimentation côte à côte, les flux magnétiques générés par le courant entre eux s’annulent mutuellement, ce qui entraîne une baisse apparente de l’inductance de cette partie, réduisant ainsi davantage l’impédance. Cependant, comme une partie du bruit finit par passer par la ligne d’alimentation sans transiter par le condensateur à trois bornes, l’effet de réduction du bruit qui s’échappe vers l’extérieur est considérablement réduit par rapport à la méthode de connexion classique dans laquelle le condensateur à trois bornes est inséré après la dérivation de la ligne d’alimentation.
*Les informations présentées dans cet article étaient à jour à la date de publication. Veuillez noter qu'elles peuvent différer des informations les plus récentes.
