Versions d'évaluation gratuites

Téléchargez une version d'évaluation gratuite pour savoir quel logiciel Altium répond le mieux à vos besoins

Comment acheter

Contactez votre bureau de vente local pour commencer à améliorer votre environnement de conception

Téléchargements

Téléchargez les logiciels de conception de circuits imprimés et EDA les plus récents

  • PCB DESIGN SOFTWARE
  • Altium Designer

    Environnement complet pour le schéma et le routage

  • CircuitStudio

    Outil professionnel pour la conception de circuits imprimés

  • CircuitMaker

    Outil communautaire de conception de circuits imprimés

  • NEXUS

    Outil polyvalent de conception de circuits imprimés destiné aux équipes

  • PLATEFORME CLOUD
  • Altium 365

    Connecting PCB Design to the Manufacturing Floor

  • COMPONENT MANAGEMENT
  • Altium Concord Pro

    Complete Solution for Library Management

  • Octopart

    Grande base de données de composants, simple à utiliser

  • EXTENSIONS DE PRODUITS
  • PDN Analyzer

    Analyse de réseau de distribution d'énergie naturelle et sans effort

  • Découvrez toutes les extensions
  • EMBEDDED
  • TASKING

    La technologie de renommée mondiale pour le développement de systèmes embarqués

  • TRAININGS
  • Formations en direct

    Apprenez les bonnes pratiques où que vous soyez grâce à notre formation

  • Formations à la demande

    Devenez un expert sans quitter votre maison ou votre bureau

  • ONLINE VIEWER
  • Altium 365 Viewer

    View & Share electronic designs in your browser

  • Altium Designer 20

    Conception de circuit imprimé Native 3D™ sans stress pour les professionnels

    ALTIUMLIVE

    Annual PCB Design Summit

    • Forum

      Là où les utilisateurs et les amateurs d'Altium peuvent interagir

    • Blog

      Notre blog, où nous parlons de ce qui nous intéressent et qui, nous l'espérons, vous intéressent aussi

    • Idées

      Soumettez des idées et votez pour les nouvelles fonctionnalités que vous voulez voir dans les outils Altium

    • Correction de bogues

      Aidez-nous à améliorer le logiciel en signalant les bogues et en votant pour ce que vous trouvez important

    • Mur

      Un flux d'événements sur AltiumLive que vous pouvez suivre en y participant ou vous y abonnant

    • Programme Bêta

      Information sur la participation à notre programme bêta pour obtenir un accès aux outils Altium avant tous les autres

    Toutes les ressources

    Découvrez le contenu le plus récents : billets de blog, médias sociaux et livres blancs techniques rassemblés rien que pour vous

    Téléchargements

    Allez voir les téléchargements disponibles qui répondront le mieux à vos besoins

    Comment acheter

    Contactez votre bureau de vente local pour commencer à améliorer votre environnement de conception

    • Documentation

      The documentation area is where you can find extensive, versioned information about our software online, for free.

    • Formation et événements

      Consultez le calendrier et inscrivez-vous à des formations dans le monde entier et en ligne

    • Contenu de conception

      Parcourez notre importante bibliothèque gratuite de contenus de conception comprenant des composants, des modèles et des conceptions de référence

    • Webinaires

      Assistez à un webinaire en ligne ou obtenez un accès instantané à notre série de webinaires à la demande

    • Assistance

      Obtenez des réponses à vos questions avec nos différentes options d'assistance directe et en libre-service

    • Articles techniques

      Restez au fait des dernières tendances technologiques et de l'industrie avec notre collection de livres blancs techniques.

    Qu'est-ce que le chemin du courant de retour dans un PCB ?

    Zachariah Peterson
    |  October 14, 2019
    Savez-vous comment déterminer le circuit du courant de retour dans ce PCB ?
    Savez-vous comment déterminer le circuit du courant de retour dans ce PCB ?

    Le chemin du courant de retour est l’un des aspects fondamentaux de tout schéma de circuit. Dans un schéma de circuit et un schématique, le chemin que suit le courant électrique pour revenir sur le côté à faible potentiel d'une source d'énergie devrait être évident, mais il n’est pas si évident sur un PCB. Pour citer le grand Eric Bogatin lors de sa présentation au PCB West 2019, la différence entre un schématique et un schéma de PCB réside dans l'espace blanc de votre schématique. En d'autres termes, vous devez tenir compte de la géométrie de votre PCB afin de comprendre en profondeur comment le courant se déplace dans le système.

    La géométrie de vos pistes et de vos plans internes n'est qu'un des aspects qui déterminent le chemin de retour du courant dans le PCB. Le signal lui-même choisira, d'une certaine manière, son propre chemin de retour. Une fois que le concepteur a compris comment la géométrie et les caractéristiques d'un signal affectent le chemin de retour, il devient plus facile de déterminer le chemin de retour des signaux sans avoir recours à des solveurs de champ 2D ou 3D.

    Quels sont les facteurs déterminants du chemin du courant de retour dans un PCB?

    Nous aimons croire que le courant suit la voie de la moindre résistance, mais cela n'est vraiment vrai que pour les circuits à courant continu. Avec des signaux variables dans le temps, le courant de retour suit le chemin de la moindre réactance, qui est également le chemin de la moindre impédance. Cela signifie que le chemin de retour dans votre PCB est entièrement déterminé par l'impédance du circuit qui transporte le courant de retour.

    Si cela vous semble ésotérique, considérez un instant la structure d'un PCB moderne. Le courant circule de la source d'énergie le long des rails d'alimentation ou d'un plan d'alimentation, vers vos composants, et enfin dans le plan de masse, où il retourne à l'extrémité à faible potentiel de la source d'énergie. La totalité du chemin a une impédance spécifique.

    Pour revenir un instant à l'électronique 101, l'impédance du courant dans vos circuits peut être divisée en une partie résistive (indépendante de la fréquence) et une partie réactive (dépendante de la fréquence). En réalité, tout circuit sur un PCB réel peut se comporter comme un circuit purement résistif, purement capacitif ou purement inductif, selon la géométrie, le comportement des différents composants et la fréquence du signal traversant un circuit. Les circuits linéaires réels sur une carte devraient être modélisés, au minimum, par exemple des circuits RLC, même si le circuit ne contient aucun condensateur ou inducteur discret.

    Pourquoi un circuit dans un PCB fonctionnerait-il comme un circuit RLC ? Parce que les conducteurs adjacents sont séparés par un substrat isolant, ce qui crée une certaine capacité parasite. Le comportement inductif se produit parce que le chemin suivi par le courant forme une boucle fermée. Comme le substrat a une certaine perméabilité magnétique, chaque circuit se ressemble et a une certaine inductance parasite. Ces parasites et la résistance naturelle des conducteurs CC contribuent à l'impédance perçue par les signaux lorsqu'ils circulent sur la carte. Conjugués à la géométrie des pistes et des plans, ils déterminent collectivement le chemin suivi par les signaux lorsqu'ils reviennent à l'alimentation électrique.

    Effet de la fréquence du signal sur le chemin du courant de retour dans un PCB

    Pour comprendre comment se forme le chemin du courant de retour dans un PCB, nous allons d'abord examiner le comportement du courant continu dans un exemple simple. Dans le schéma ci-dessous, la vue verticale présente des pistes sur la couche de surface d'un PCB aboutissant à un CI. La moitié inférieure de la figure ci-dessous présente le plan de masse intérieur de la deuxième couche. Les deux conducteurs sont séparés par le substrat isolant, qui fournit la capacitance entre les deux couches. Notez que les symboles Condensateurs indiqués ci-dessous n'indiquent pas la présence de condensateurs discrets. Considérez-les comme faisant partie d'un modèle de circuit groupé. (Note : c'est en fait la raison pour laquelle chaque piste dans un PCB est en réalité une ligne de transmission. Nous reviendrons sur cette question dans un prochain article).

    Un courant continu qui provient de la couche supérieure (au point +5 V) se déplace directement le long de la piste qui offre la moindre résistance. Lorsque le courant quitte le CI, il pénètre dans la couche intérieure par un via et se déplace le long du plan de masse. Il retourne ensuite au point d'alimentation de la couche de surface par un autre via. Le courant continu est sensible à une réactance infinie (donc une impédance infinie) entre la couche de surface et le plan de masse, ce qui signifie que le courant ne voyage pas directement vers le substrat à travers la capacitance localisée. Lorsque le courant entre dans le plan de masse, il suit le chemin de moindre résistance pour revenir au via GND. Notez que le chemin de moindre résistance se trouve être la distance la plus courte (la ligne jaune droite) entre les deux vias.

     Circuit du courant de retour dans un PCB pour les courants continus
     Circuit du courant de retour dans un PCB pour les courants continus

    La situation est différente si le signal varie dans le temps (qu'il s'agisse d'une impulsion, d'un signal numérique ou analogique). Comme la tension et le courant changent dans le temps, le signal peut induire un courant de déplacement à travers la capacitance localisée dans le substrat, qui se déplace ensuite dans le plan de masse. Cela signifie que le courant de retour est produit dans le plan de masse sous la piste. La résistance ne change pas avec la fréquence, mais la réactance fournie par la capacitance du substrat dépend de la fréquence. Le courant a tendance à se concentrer sous la piste du signal, ce qui correspond au chemin de moindre réactance.

    Circuit du courant de retour dans un PCB lorsque des courants variant rapidement dans le temps
    Circuit du courant de retour dans un PCB lorsque des courants variant rapidement dans le temps

    Notez que les lignes jaunes indiquées dans la vue verticale sont légèrement décalées par rapport au tracé du circuit, pour plus de clarté. Nous espérons que vous pouvez voir la nette différence entre ces deux situations. La situation devient évidemment plus compliquée selon le nombre de pistes, composants et couches de plans dans un PCB. En réalité, le courant de retour aura une distribution approximativement gaussienne sous la piste à des fréquences élevées (~MHz et plus). À des fréquences modérées (dans la dizaine de kHz), il y a toujours un certain courant qui suit le chemin de retour CC. Consultez cet article de Bruce Archambeault (Figs. 3-5) pour avoir une idée de ce qui se passe aux fréquences modérées.

    Qu'en est-il des chemins de retour des signaux mixtes ?

    Avec les cartes à signaux mixtes, le contrôle des chemins du courant de retour est d'autant plus important que vous devez essayer d'empêcher les signaux numériques d'induire un courant dans les sections analogiques de la carte. La division de votre circuit en sections analogiques et numériques contribue grandement à réduire la diaphonie des signaux mixtes. Cependant, vous devez tout de même faire l’effort de déterminer le chemin du courant de retour dans votre PCB pour éviter que chaque type de signal interfère accidentellement avec des composants sensibles. Dans un article récent, Francesco Poderico propose un excellent tutoriel sur la détermination des chemins de retour dans les cartes de signaux mixtes.

    Si vous exploitez judicieusement l'analyse de votre agencement, vous n'aurez probablement pas besoin de faire des simulations pour déterminer les chemins de retour de votre PCB. Cependant, les outils de simulation et les solveurs de champs 2D/3D fournissent toujours des valeurs réelles. Ils permettent de vérifier un grand nombre de vos choix conceptuels et la fonctionnalité des différents circuits de votre PCB.

    Grâce aux puissants outils de conception et d'analyse de PCB d’Altium Designer, vous pouvez analyser tous les aspects de vos schématiques et de votre agencement, et vous préviendrez les problèmes d'intégrité des signaux inhérents aux PCB complexes. Ces outils s’appuient sur un moteur de conception basé sur des règles unifiées, ce qui vous permet de réaliser d'importantes DRC tout au long du processus de conception. Vous aurez également accès à un ensemble complet de fonctions de planification de la fabrication, de documentation sur une seule plateforme.

    Vous pouvez télécharger une version d'essai gratuite d'Altium Designer et en savoir plus sur les meilleurs outils de mise en page, de simulation et de planification de la production du secteur. Discutez de vos besoins avec un expert Altium pour en savoir plus.

    About Author

    About Author

    Zachariah Peterson possède une vaste expérience technique dans le milieu universitaire et industriel. Avant de travailler dans l'industrie des PCB, il a enseigné à la Portland State University. Il a dirigé son M.S. recherche sur les capteurs de gaz chimisorptifs et son doctorat en physique appliquée, recherche sur la théorie et la stabilité du laser aléatoire. Son expérience en recherche scientifique couvre des sujets tels que les lasers à nanoparticules, les dispositifs électroniques et optoélectroniques à semi-conducteurs, les systèmes environnementaux et l'analyse financière. Ses travaux ont été publiés dans diverses revues spécialisées et actes de conférences et il a écrit des centaines de blogs techniques sur la conception de PCB pour de nombreuses entreprises. Zachariah travaille avec d'autres sociétés de PCB fournissant des services de conception et de recherche. Il est membre de l'IEEE Photonics Society et de l'American Physical Society

    most recent articles

    Back to Home