Objectifs

Les objectifs de la formation Intégrité du signal :

- Prendre en compte les difficultés de conception liées à la montée du débit des transmissions (pertes, diaphonie, conversion de mode, non linéarité, etc.)
- Appréhender les limites en dynamique et en fréquence des signaux et leur propagation et ainsi utiliser des outils d'aide à la conception pour l'implantation et le routage des cartes comme pour les transmissions filaires

Le but de cette formation est de :
- Identifier les causes et les effets des bruits superposés aux signaux
- Maîtriser les bruits d'alimentation et leur découplage (power integrity, ground bounce)
- Pouvoir simuler les effets de ligne et modéliser l'intégrité des signaux (SI)
- Identifier les principaux pièges de conception d'une carte électronique, dont le choix des composants et leur mise en œuvre
- Pouvoir analyser les effets des filtres - linéaires ou non - et pouvoir calculer un circuit de protection contre les surtensions

Programme

1/ Rapport signal à bruit
Rappels et définitions
FFT et FFT inverse
Bruits thermique et de quantification
Valeurs crête, moyenne et médiane
Densité de probabilité en amplitude (APD)
Bruit en excès et 1/F – Choix de la techno
SINAD et nombre de bits effectifs (ENOB)
Dynamique sans parasite (SFDR)
Relations entre THD, SNR et SINAD
Non linéarité intégrale et différentielle (INL, DNL)
Taux d’erreurs binaires (BER, BEP)
2/ Marge de bruit
Confusions des notions de terre, masse et 0 V
Marges statique et dynamique de bruit
« Ground bounce »: cause, mesure et effets
Pente des fronts, commutations simultanées
Jitter, inductance de boîtier, débit maximal
Choix des couches et « stacking »
Dérive et non-linéarité thermique
Détection d’enveloppe : exemple
3/ Bruit d’alimentation (PI)
Bruit des convertisseurs d’alimentation
Impédance d’un bus d’alimentation
Retour du courant - Changement de couche
Modélisation d’une alimentation par plans
Spectre du courant consommé et simulation
Effet de cavité entre plans, distance entre vias
Bruit d’alimentation et « Jitter » induit
Erreurs de routage – Effets des fentes
Résonances de structures – Effet de bord
« Power integrity », PSRR et découplage
4/ Effets de ligne
Électromagnétisme, perméabilité et permittivité
Propagation conduite et rayonnée
Circulation des courants, vitesse de propagation
Impédance caractéristique / paramètres de ligne
Champs proches et lointains - Propagation
Mesures des temps de transition et de retard
Simulation de l’effet de peau et rugosité
Inductance de plans finis et imparfaits
Les 2 types de résonance - Mesures dans 50 Ω
Effets des pertes d’une ligne - Simulation
Pertes diélectriques et choix du diélectrique
« HDI », intégration haute densité et microvias
Préaccentuation, peaking, égalisation active
« TDR » Réflectométrie : Mesures et simulation
« Overshoot », « Ringing », formes d’ondes
Effets et risques du retard par serpentin
Pad de condensateurs, via et effet de stub
Risque de double basculement - Adaptation
Paramètres S : définition et simulation
Incrustation et désincrustation
Calibrage OSM / OSTM - Abaque de Smith
Connecteurs pour signaux HF - Simulation
Routage des horloges rapides
Simulation d’adaptation répartie
5/ Composants actifs
Doubles sources / fiches techniques
Distorsion de croisement et effets
Références et régulateurs de tension
Filtrage en sortie d’amplificateur
Analyse et validation de schéma
« SerDes » (Sérialiseur/désérialiseur)
QFP, BGA, « wire bond », « flip chip »
RLC et SIP / Drivers LVDS
Interconnexions à haute densité (HDI)
Métastabilité / Double synchronisation
Diagramme de l’œil et histogramme
Notion de masque – Taux d’erreur
Modulations amplitude et phase
Modulation OFDM / Constellation
Mesures de la gigue, Jitter / analyse
Bruit de phase – Effet sur ADC / DAC
Horloges à étalement de spectre (SSC)
6/ Diaphonies et champs proches
Diaphonies capacitive et inductive
Paradiaphonie / télédiaphonie / modélisation
« Glitch » par diaphonie : pull-in et Push-out
Diaphonie entre lignes – effets de la charge
« NEXT », « FEXT » et « Alien »
Rapport diaphonie / atténuation (ACR)
Connecteurs et sonde de champ proche
7/ Liaisons différentielles
Composants magnétiques et symétrisation
Perte de conversion longitudinale (LCL, TCL)
BER et réjection du mode commun (CMRR)
Dissymétries de liaison : implantation routage
Effet du biais (Skew) et autres dissymétries
Z pair, Z impair (Zodd et Zeven), routage
Microstrip ou stripline / Émission rayonnée
8/ Composants de protection
Phénomène de « latch-up »
Valeurs maxi absolues / risques
Protections en entrée d’alimentation
Diodes d’écrêtage (« clamping »)
Tenue des résisteurs aux surcharges
Simulation en F et t de filtres passe-bas
Problèmes et choix d’un condensateur
Limiteurs de surtension - Choix de Transzorb
Filtres linéaires ou non linéaires – Exemples
Zt de câble blindé et effet réducteur
Choix de câble et de connecteur blindé