Comment réaliser la mise à la masse analogique et numérique avec un point en étoile

Quand on cherche un partenaire pour entamer une relation amoureuse, faire des rencontres n'est pas évident. En tant qu'ingénieur, je passe le plus clair de mon temps devant un ordinateur et je sors peu. C'est pourquoi je trouve les sites et les applications de rencontre très pratiques. En effet, ils permettent de tisser des liens entre des individus qui ne se seraient jamais rencontrés autrement. Si ce n'est déjà pas évident de se lier d'affection avec une autre personne, il est encore plus difficile de relier des plans de masses analogues et numériques. Les puces numériques sont une source de bruit et peuvent provoquer des interférences dans les circuits analogiques que vous avez conçus avec soin. Ces éléments doivent donc être séparés, tout en restant reliés à la même masse. Si vous connectez les plans sans réfléchir à la question, vous allez générer des problèmes insolubles. C'est là que la mise à la terre en étoile intervient. Un point en étoile vous permettra de mettre à la masse certains de vos circuits à signaux mixtes.

Le défi posé par la mise à la masse de signaux mixtes

Tout comme les relations entre êtres humains, la mise à la masse de circuits imprimés à signaux mixte est complexe, et s'accompagne d'un lot de problèmes et de solutions. On sait que les signaux analogues et numériques doivent être séparés pour réduire les EMI, mais ils doivent également être mis à la masse ensemble. Une connexion imparfaite à la terre peut provoquer des boucles de masse importantes, qui réverbèrent le bruit à l'intérieur et à l'extérieur de votre circuit.

Le principal problème des cartes à signaux mixtes réside dans les circuits numériques. Les puces de commutation numérique peuvent générer du bruit, ce qui ne pose pas de problème lorsqu'elles sont seules. Cependant, dès lors qu'elles sont couplées avec des circuits analogiques, des EMI numériques peuvent surgir et perturber des signaux analogiques sensibles. C'est pourquoi il est souvent préférable de séparer ces deux systèmes.

Malheureusement, la séparation des circuits analogiques et numériques entraîne un autre problème : celui de la masse flottante. Vos puces analogiques et numériques doivent toutes être reliées à la même masse pour fonctionner correctement. Si vous connectez des plans analogiques et numériques séparés sans réfléchir, vous provoquerez des boucles de masse. Lorsque celles-ci sont importantes, elles font office d'antennes et génèrent des EMI dans d'autres zones de la carte, voire en dehors de l'appareil. Une mise à la masse en étoile vous permet de connecter vos circuits analogiques et numériques en un seul point, et de réduire le risque de boucles de masse et de propagation d'EMI.

Toutes les connexions à la terre doivent aboutir sur votre mise à la masse en étoile.

La mise à la masse en étoile

Je ne m'avancerai pas à décrire l'amour ; d'autres ont déjà essayé sans succès. Je me contenterai donc de la mise à la masse en étoile : un point en étoile relie des plans de masse analogiques et numériques afin de supprimer les boucles de masse. Il ne doit pas nécessairement avoir la forme d'une étoile, mais toutes les connexions qui le composent doivent se regrouper en un seul point.

Si vous voulez fréquenter deux petites amies en même temps (ce que je ne recommande pas), mieux vaut vous assurer qu'elles ne se rencontrent pas. De la même façon, vos circuits analogiques et numériques doivent interagir aussi peu que possible. Utilisez des rails d’alimentation séparés et connectez-les uniquement au niveau du point en étoile. Ce faisant, les zones sujettes à des boucles de masse sont réduites au minimum, et les signaux analogiques et numériques ne se mélangent pas et n’interfèrent pas entre eux sur les plans de masse.

Quand recourir à la mise à la masse en étoile

Si j'en crois mon expérience, il ne suffit pas de savoir quoi faire – il faut aussi agir au bon moment. Je sais que les couples tiennent par la main, mais c'est un peu moins romantique après avoir éternué dans sa paume. La mise à la masse en étoile peut être utile dans certaines situations, mais pas systématiquement.

L'occasion idéale pour utiliser un point en étoile est sur un seul circuit imprimé avec un convertisseur ADC/DAC unique. Dans ce genre de système, vous pouvez faire de votre point en étoile le point de mise à la masse de votre convertisseur. Ensuite, branchez vos plans de masse analogiques et numériques à la terre de chaque côté du convertisseur à ce même point. Cela vous aidera à réduire drastiquement le bruit dans votre circuit à signaux mixtes et facilitera grandement la mise à la terre.

Comme je le disais, quand vous vous engagez dans plusieurs relations à la fois, tout se complique. Si vous concevez un système multicartes ou utilisez plus d’un convertisseur, le point en étoile n'est peut-être pas la solution qu'il vous faut. En multipliant les points en étoile, vous risquez de générer des boucles de masse multiples. L'idée du motif en étoile est de tout relier au même endroit. Si vous ne pouvez pas connecter les éléments en un seul point, ce n'est pas la peine d'essayer la mise à la masse en étoile.

Prenez le temps de relier votre circuit à la terre.

Les humains sont faits pour s'entendre, contrairement aux signaux analogiques et numériques. Si vous ne reliez pas soigneusement à la terre votre circuit à signaux mixtes, ceux-ci pourront se montrer très bruyants. Une mise à la masse en étoile peut vous aider à réduire les EMI dans votre circuit imprimé et ordonner l'ensemble. Cependant, les points en étoile ne conviennent qu'aux systèmes à convertisseur unique. Lorsque l'on rentre dans les systèmes plus complexes, créer un seul point en étoile relève presque de l'impossible.

Les sites de rencontre peuvent égayer votre vie privée ; quant à Circuit Studio, il peut faciliter votre flux de travail. Ses fonctionnalités avancées soigneusement sélectionnées vous aideront à concevoir une carte avec le moins d'EMI possible.

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