Diaphonie. Etude de cas : Etude du couplage entre 2 lignes micro ruban. Cyrille Gautier Patricia Grassin

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1 Diaphonie Etude de cas : Etude du couplage entre 2 lignes micro ruban Cyrille Gautier Patricia Grassin

2 Objectifs : Plan de l étude 1. Mettre en évidence les phénomènes de couplage entre pistes 2. Description des différents modèles de couplage Cas du couplage ponctuel (tm >> td) a. Etude du niveau de signal perturbateur en fonction du temps de montée du générateur b. Etude de la forme du signal en fonction des charges aux extrémités des pistes victimes c. Mesure des paramètres caractéristiques du couplage localisé (C ij et M ij ) Cas du couplage réparti (tm < td) a. Mise en évidence du phénomène de propagation dans la ligne microruban

3 Description du banc Caractéristiques des pistes Longueur approximative L = 0,65 m Largeur des pistes : w = 2,8 mm Espacement entre les pistes : d = 1 mm Permittivité effective, ε eff = 4 Matériel utilisé : Oscilloscope 4 voies Générateur de fonction, Maquette diaphonie Résistances coaxiales 50 Ω Ces dimensions pour obtenir une impédance caractéristique Z 0 proche de 50 Ω

4 Banc de mesure Générateur d impulsion Oscilloscope 4 voies tm entre 8ns et 100ns Impédance d entrée HZ / 50 Ω Ligne microruban 50 Ω

5 Description de la piste source S2 E2 Piste source : Entrée E2 Réglage du générateur : Impulsion Fréquence f = 100 Khz Largeur impulsion 1 µs Amplitude crête à crête Vpp = 10 V sur 50 Ω Temps de montée tm = 100 ns Piste source : sortie S2 Première mesure (td): Sortie chargée sur 50Ω Mesures diaphonie: Sortie chargée sur 50Ω (adaptation)

6 Mesure du temps de propagation du signal entre l entrée et la sortie Temps de propagation td Longueur de ligne L t = - c = ε eff, ε eff = 4 Théorique Td = 15 ns L = 0,65 m Mesure

7 Couplage entre deux pistes adjacentes Piste 2 / Piste 1 chargées par 50 Ω (adaptation) Piste 2 = piste source (piste au centre): E2 relié au générateur d'impulsion (E0= 10Vpp/50Ω, f ~ 1 MHz) On règle les temps de montée et de descente à 100 ns S2 relié à l oscilloscope voie 1, 50 Ω. Piste 1 = piste victime: E1 relié à l oscilloscope voie 2, 50 Ω et S1 voie 3, 50 Ω Piste source Visualisation de la sortie S2-50 Ω Piste victime Entrée E1-50 Ω Sortie S1-50 Ω

8 Analyse des signaux Piste victime Entrée E1-50 Ω Sortie S1-50 Ω Piste source Visualisation de la sortie S2-50 Ω E0=10Vpp/50Ω 1. L amplitude des impulsions en E1 et S1 sont différentes 2. Les impulsions en E1 et S1 ont des signes opposés 3. Le signe des signaux dépend de la nature de la pente du signal perturbateur Si pente > 0 E1 > 0 S1 <0 Si pente < 0 E1 < 0 S1 >0

9 Analyse des signaux Piste victime Entrée E1-50 Ω Sortie S1-50 Ω Piste source Visualisation de la sortie S2-50 Ω La largeur du créneau des signaux des pistes victimes E1 et S1 dépend du temps de montée du signal perturbateur S2 L amplitude des signaux des pistes victimes E1 et S1 dépend de la valeur du temps de montée tm E1 mv S1 mv 50 20

10 Couplage entre deux pistes adjacentes Couplage électrique prédominant Piste 2 E2 - Géné tm=100ns S2 - Oscillo V1 HighZ Piste 1 E1 - Oscillo V2 50Ω S1 - Oscillo V2 50Ω On adapte l amplitude du générateur (charge High Z) : E0=10Vpp/HighZ soit E0=5Vpp/50Ω

11 Piste victime Entrée E1-50 Ω Sortie S1-50 Ω Analyse des signaux Couplage électrique prédominant Piste source Visualisation de la sortie S2-High Z E0=10Vpp/High Z 1. Il y a un effet en début et en fin d impulsion lié à la propagation du signal sur la ligne source et à la désadaptation. 2. Une fois le transitoire passé, le signe (+) et les amplitudes des impulsions en E1 et en S1 sont identiques. 3. Le signe des signaux dépend de la nature de la pente du signal perturbateur 4. L amplitude des impulsions dépend du temps de monté.

12 Eléments importants du couplage 1. Le temps de montée du signal perturbateur si tm >> 2 Td, le modèle est dit localisé Description de la ligne suivant des couplages capacitifs et selfiques 1 = + Near End : somme des effets 1 = Far End : différence des effets Tableau : Paramètres linéiques des lignes

13 Eléments importants du couplage 2. La charge mise en bout de la ligne source Si S1 est chargée en 1MΩ, impédance élevée le couplage est à prédominance électrique Vs1 > 0 sur front positif du signal perturbateur Si S1 est chargée par une impédance faible, < 50 Ω, le couplage est à prédominance magnétique Vs1 < 0 sur front positif du signal perturbateur

14 Eléments importants du couplage Influence du temps de montée du signal perturbateur sur le modèle du couplage si tm << 2 Td, le modèle est dit localisé. Si tm < td, le modèle est dit réparti et prend en compte les phénomènes de propagation dans la ligne 1. Observer E2 sur la voie 4 de l'oscilloscope et S2 sur la voie 1. L'impédance d entrée des voies 1 et 4 est réglée à 1MΩ. 2. Régler le générateur avec un temps de monté de 100ns et une amplitude E0=10Vpp/High Z 3. Diminuer le temps de montée de 100ns à 5ns, Commenter l'évolution du signal S2. 4. Estimer la valeur de t m à partir de laquelle il faudra tenir compte des phénomènes de propagation.

15 Couplage réparti (tm ~ 10ns) Ligne source adaptée en S2 (50Ω). E0=10Vpp/ 50Ω. Piste victime Entrée E1-50 Ω Sortie S1-50 Ω Piste source Visualisation de la sortie S2-High Z E0=10Vpp/High Z

16 Couplage réparti (tm ~ 10ns) Ligne source haute impédance en S2. E0=20Vpp/High Z.

17 Analyse des signaux Couplage électrique prédominant Piste victime Entrée E1-50 Ω Sortie S1-50 Ω Piste source Visualisation de la sortie S2-High Z E0=20Vpp/High Z 1. Désadaptation en S2 (High Z) : un front aller (+, 0-td),un front retour (+, td-2td) 2. Il y a une impulsion + en E1 provoquée par le front aller et par le front retour 3. Il y a une impulsion en S1 provoquée par le front aller et + par le front retour 4. L amplitude des impulsions en entrée et en sortie de la piste victime dépend des paramètres linéiques des pistes et du temps de montée du signal sur la piste source.