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
Les bases de la lutte contre le bruit [Leçon 2] Comment lutter contre le bruit
Les bases de la lutte contre le bruit <Comment le bruit se forme-t-il ?>
Dans la leçon précédente, nous avons abordé le problème du bruit électromagnétique dans les produits électroniques et la nécessité de mettre en place des mesures anti-bruit. La première question qui vient à l'esprit est la suivante : pourquoi ne pas éviter d'avoir à recourir à des mesures anti-bruit en concevant les produits de manière à ce qu'ils ne génèrent aucun bruit dès le départ ? Si les produits étaient conçus de cette manière, ces mesures ne seraient pas nécessaires, mais la réalité est telle qu’il n’est pas si facile de mettre en œuvre ce type de conception. En effet, certains signaux des circuits numériques se transforment eux-mêmes en bruit.
Les signaux à onde carrée (dont la forme rappelle celle d'un carré et qui alternent entre deux valeurs à intervalles réguliers) sont généralement utilisés dans les circuits numériques. Cependant, ces ondes carrées comportent un grand nombre de composantes fréquentielles.
La figure suivante illustre un exemple dans lequel les harmoniques (ondes dont les fréquences sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale) d'ondes sinusoïdales se superposent les unes aux autres. On constate clairement que plus le nombre d'harmoniques est élevé, plus celles-ci se rapprochent d'ondes carrées. Les ondes carrées correspondent au résultat obtenu par la superposition répétée de ces harmoniques.
En d'autres termes, cela signifie que les ondes carrées utilisées par les circuits numériques contiennent un grand nombre de composantes de fréquence, dont beaucoup sont à haute fréquence.
Lorsqu’un courant alternatif circule dans un conducteur, il est rayonné sous forme d’ondes radio dans une mesure plus ou moins grande, et plus la fréquence du courant est élevée, plus il est facilement rayonné sous forme d’ondes radio. C’est pour cette raison que le rayonnement à haute fréquence est réglementé par des mesures de contrôle du bruit. Il ressort clairement de ce qui précède qu’une partie des signaux à onde carrée circulant dans les circuits numériques est considérée comme du bruit. En d’autres termes, tant que les circuits numériques fonctionnent, des ondes de bruit seront émises. Cependant, un coup d’œil à la figure précédente montre que ces ondes finissent par ressembler dans une certaine mesure à des ondes carrées, même si l’on ne tient pas compte des harmoniques d’ordre supérieur. Par conséquent, si l’on pouvait éliminer uniquement les signaux à hautes fréquences parmi les signaux numériques, il serait possible de supprimer les composantes harmoniques qui posent problème en tant que bruit tout en préservant les formes d’onde proches des ondes carrées. Cette approche est utilisée par les filtres de suppression des interférences électromagnétiques (EMI) fonctionnant comme des filtres passe-bas. Il est difficile de doser avec précision l’« élimination des composantes harmoniques » ; si des fréquences trop basses sont également supprimées, les formes d’onde des signaux se déforment, ce qui perturbe la synchronisation de fonctionnement des dispositifs numériques ou provoque des erreurs de fonctionnement. À l’inverse, si les fréquences ne sont pas suffisamment éliminées, les mesures de lutte contre le bruit ne seront plus suffisantes. En conséquence, de nombreux composants dotés de mesures de lutte contre le bruit variées ont été mis sur le marché, et il est devenu important de savoir quels composants utiliser.
<Autres sources de bruit>
En réalité, les composantes harmoniques des ondes carrées des circuits numériques ne constituent pas la seule source de bruit. Il faut également compter avec le bruit de commutation des alimentations à découpage, le bruit des balais des moteurs et divers autres types de bruit dus à différents facteurs. Néanmoins, le bruit est généralement traité à l’aide de filtres passe-bas, tout comme pour les mesures de lutte contre le bruit adoptées pour les circuits numériques, simplement parce que le bruit est contrôlé dans les bandes harmoniques où les signaux ont tendance à être émis sous forme d’ondes radio.
La prochaine leçon examinera les principes qui sous-tendent les composants de lutte contre le bruit fonctionnant comme des filtres passe-bas.
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