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 de la lutte contre le bruit [Leçon 5] Condensateurs des bornes de la puce 3
Dans la continuité de notre précédente discussion sur les perles de ferrite en puce, nous aborderons dans cette leçon les condensateurs à 3 bornes en puce.
<Condensateurs céramiques à bornes>
Avant d'aborder les condensateurs à trois bornes de type « chip », il est utile d'expliquer le fonctionnement des condensateurs à trois bornes à broches afin de faciliter la compréhension de ces concepts.
La figure 1 illustre la structure d'un condensateur céramique classique à bornes (2 bornes).
Dans les condensateurs céramiques à bornes, les électrodes situées de part et d'autre d'un unique panneau diélectrique sont revêtues et des bornes sont fixées. Dans cette structure, les parties constituées par les bornes présentent une inductance minimale (inductance résiduelle) ; ainsi, lorsque ce condensateur est utilisé comme condensateur de dérivation, il existe une inductance entre celui-ci et la borne de masse.
La figure 2 présente un exemple de courbe de perte d'insertion lorsque le condensateur est utilisé comme condensateur de dérivation. Comme le montre ce graphique, la perte d'insertion diminue à mesure que l'on descend vers le bas du graphique. L'impédance des condensateurs diminue normalement proportionnellement à l'augmentation de la fréquence ; ainsi, même dans les régions à haute fréquence, la perte d'insertion devrait continuer à augmenter, comme l'indique la ligne pointillée sur la figure. Cependant, en réalité, les condensateurs présentent l’inductance résiduelle mentionnée précédemment, et cette inductance minime interfère, entraînant une baisse des performances aux hautes fréquences, représentée par la courbe de perte d’insertion en forme de V de la ligne continue.
<3 Les condensateurs à bornes sont fabriqués en formant deux extrémités du fil d'un côté>
Les condensateurs à trois bornes sont des condensateurs céramiques dont la forme des bornes a été modifiée afin d'améliorer les caractéristiques haute fréquence des condensateurs à deux bornes. Comme le montre la figure 3, l'une des bornes d'un condensateur à trois bornes comporte deux saillies. Avec cette configuration, les saillies de la borne à deux bornes sont respectivement connectées à une entrée et à une sortie de sources d’alimentation ou de lignes de signal, tandis que l’autre borne est connectée à la borne de masse afin de créer les connexions illustrées sur le schéma du circuit équivalent à droite. Grâce à ce branchement, l’inductance de la borne à deux bornes n’entre pas du côté de la masse, ce qui rend l’impédance de masse extrêmement faible. De plus, comme l’inductance de la borne à deux bornes fonctionne de manière similaire à celle d’une inductance de filtre de type T, elle contribue à réduire le bruit.
<Condensateurs céramiques multicouches de type puce et condensateurs à puce à 3 bornes>
Actuellement, les condensateurs les plus couramment utilisés sont les condensateurs céramiques multicouches de type puce. La figure 4 illustre le principe de structure des condensateurs multicouches de type puce à deux bornes. Une feuille diélectrique est placée entre les plaques et les électrodes internes sont reliées aux extrémités saillantes alternées des électrodes selon une configuration multicouche ou en couches. Comme il se présente sous la forme d'une puce, il ne comporte pas de fils de connexion et ne présente plus d'inductance résiduelle. Cependant, une inductance minimale subsiste à l'intérieur, ce qui entraîne une baisse des performances aux fréquences élevées.
À l'instar d'un condensateur à 3 bornes de type filaire, la structure des électrodes est modifiée dans les condensateurs à puce à 3 bornes afin d'améliorer les performances aux hautes fréquences. La figure 5 illustre le principe de structure d’un condensateur à puce à trois bornes. Une borne de masse est fixée de chaque côté de la puce, le diélectrique est placé entre les plaques, et les électrodes de traversée et les électrodes de masse sont empilées en alternance pour créer une structure similaire à celle d’un condensateur à traversée. Comme le montre le schéma du circuit équivalent, l’inductance des électrodes traversantes fonctionne comme une inductance de filtre de type T, à l’instar des conditions observées dans un condensateur à trois bornes à fils, de sorte que l’inductance résiduelle a moins d’influence. La distance par rapport au côté masse étant plus courte, l’inductance dans cette partie est minime. De plus, comme le côté masse est connecté aux deux extrémités, celles-ci se retrouvent connectées en série, ce qui réduit apparemment l’inductance de moitié.
La figure 6 compare les caractéristiques de perte d'insertion des condensateurs à 3 bornes de type puce et des condensateurs multicouches à 2 bornes de type puce. La capacité étant identique pour chaque type, on observe des caractéristiques similaires dans les régions de basses fréquences. Cependant, les performances du condensateur à deux bornes commencent à baisser au-delà de 10 MHz, tandis que celles du condensateur à trois bornes se maintiennent jusqu’à environ 100 MHz. Comme les performances du condensateur de type puce à 3 bornes ne diminuent pas avant d’atteindre la bande des hautes fréquences, il est utile pour les applications nécessitant une suppression du bruit jusqu’aux hautes fréquences.
<Les condensateurs à 3 broches des puces ont en réalité 4 broches>
Comme le montre la figure 5, même si l'on dit que les condensateurs à 3 bornes de type puce possèdent 3 bornes, ils en comptent en réalité quatre. Les modèles à quatre bornes permettent de réduire encore davantage l’impédance côté masse, mais même lorsqu’ils sont fabriqués sous forme de puces, ils sont toujours appelés condensateurs « à trois bornes », car, d’un point de vue électrique, toutes les bornes ont le même potentiel et parce que les condensateurs à trois bornes d’origine, de type à fils, comportaient trois bornes.
<Méthode de montage d'un condensateur à puces à 3 bornes>
Les condensateurs à 3 bornes de type « chip » étant dotés de bornes de traversée et de bornes de masse, leur méthode de montage diffère de celle d'un condensateur classique à 2 bornes. La figure 7 illustre cette méthode de montage.
Lors du montage d'un condensateur de type puce à 3 bornes en tant que condensateur de dérivation, il faut découper le circuit de signal ou d'alimentation et y insérer une électrode de traversée, puis préparer et raccorder un circuit de masse au niveau de la borne de masse. Le motif de masse doit être relié, par le chemin le plus court possible, à un plan de masse stable afin de maintenir une impédance minimale. En cas d’utilisation d’un circuit imprimé double face ou multicouche, il est préférable de le relier au plan de masse via un trou traversant.
*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.
