17- L`absorption diélectrique est le phénomène qui

Réponses
1- Énoncez la lois de Murphy.
Rep : En toutes circonstances la pire chose qui peut se produire, se produira.
2- Quelles sont les lois impliqués dans la conception des circuit mixtes ?
Rep: Ohm, Kirchoff, Faraday, Lenz, Murphy
3- Quelle est la résolution maximale utile (en bits) dans un circuit comportant 10mV de bruit ?
Supposez 0.5 LSB et 10V à pleine échelle.
À 0.5 LSB et 10V à pleine échelle 10V / 10mV = 1000
Rep : 9 bits
10 bits = 1024 > 1000
4- Sachant que la résistivité du cuivre est de 1.724E-6 @ 25C , quelle est la résistance d’une trace
de .25mm de largeur et 50mm de longueur d’un circuit imprimé (1 onze).
Pas à l’examen
1 onze = 0.038mm
R=L/S=L/(W*T) ou encore Z/(X*Y) selon le texte
Width, Thickness, Lenght
W= .025cm T=0.0038cm
D’ou L/H=1.724e-6(ohm/cm)/(0.0038*0.025)= 18.1/cm
Donc R pour 5cm =18.1/cm * 5cm = 90m
5- Quelle est la résistance du conducteur à une fréquence de 100Mhz
Pas à l’examen
L’effet de peau se fait ressentir à haute fréquence.
La profondeur est alors de 6.6/100e6 = 660e-6 cm.
L’épaisseur de conducteur équivalente est alors de 2 * 660e -6 cm= 1.32 e-3cm au lieu des 3.8 e–3
cm
Ce qui porte la résistance à 1.724e-6(ohm/cm)*5cm/(0.00132*0.0025)= 259m
6- Quelle est l’utilité d’un feedback de type « KELVIN » ?
Permet d’effectuer une mesure de tension (qui représente un courant) en minimisant l’effet
de la résistance d’un conducteur. Surtout utilisé dans les circuits comportant des gros courants.
Puisque le courant est nul dans le circuit de contre-réaction, il n’existe pas de pertes dans les
conducteurs. Le feedback KELVIN rapporte alors l’information exacte sur la tension de l’élément
mesuré au contrôleur. Ex : « Sense resistor » à 4 fils ou entrées « sens » d’un bloc d’alimentation.
7- Un anneau de type « Guard Ring » protège un conducteur contre quel effet?
Contre les anomalies associées aux courants de fuite vers des conducteurs adjacents (à des
potentiels différents). Surtout dans le cas des circuits à très hautes impédances. Également, les
supports en téflons sont utilisés pour garantir une meilleure isolation que la plupart des PCBs.
8- Quelles sont les précautions à utiliser pour éviter des dommages aux composantes électroniques
par les décharges électrostatiques?
S’assurer que la composante ne soit jamais dans le chemin de la décharge électrostatique.
Dans le transport : Matériel à l’épreuve des ESD, de préférence légèrement conducteur (mousse
dopée de carbone). L’air ambiant doit contenir un peu d’humidité.
Manutention: Établir le contact avec le matériel anti-électrostatique avant de toucher la pièce.
Si la pièce est passée d’un individu à l’autre, toucher la main avant la pièce.
Dans le circuit : Bien que la majorité des pièces sont, en partie protégées, il est conseillé de
protéger les systèmes lorsque l’environnement est propice aux DE. Si possible, placer des
résistances en série avec les entrées et sorties de la pièce qui s’interface au monde extérieur de
façon à limiter le courant ainsi que des diodes de protections pour écrêter les pointes de tensions.
Il est également possible de court-circuiter les entrées/sorties à la masse lorsque l’appareil n’est
pas en fonction. Certaines pièces sont plus sensibles que d’autres. Par exemple, les composantes
possédant des transistors à effet de champs à leur entrées sont particulièrement sensibles.
9- Nommez les effets parasites que possèdent les résistances commerciales.
1-Le ESL “Equivalent series inductor” Plus présente dans les résistance de type « wirewound »
2- La capacité parasite
3-effet thermoélectrique : Prend de l’ampleur surtout si un des bout de la résistance est plus chaud
que l’autre.
10- Quel est le bruit Johnson équivalent généré par une résistance de 100k à une température de
25C sur une bande de 20Mhz ?
Pas à l’examen
Vn=(4kTBR)
Dans notre cas k=1.38e –23
T=273+25=298K B=20Mhz
Vn=4*k*298*20M*100K=573.6 nV RMS
11- Quelle mesure peut atténuer le bruit transmis d’un bus à haute vitesse sur les ports analogiques
d’un ADC ?
L’utilisation d’un tampon « buffer » ou d’une bascule « latch » entre le bus et le ADC agira
comme bouclier « shield » Faraday.
12- Quels sont les parasites que possèdent les condensateurs ?
Courants de fuite, résistance série ESR, inductance,
absorption diélectrique : effet qui rapporte une partie de la charge après avoir été déchargés
rapidement.
Par exemple dans le cas de échantillonneur/bloquer les condensateurs céramiques possèdent une
trop grande absorption diélectrique pour être utiles. Le polystyrène convient d’avantage dans cette
situation.
13- Quelle précaution faut t-il prendre pour augmenter l’efficacité des condensateurs de découplage?
Conserver les broches le plus court possible (SMD meilleur)
Placer la composante directement aux bornes des broches d’alimentation de la puce.
Utiliser des condensateurs rapides (pas d’électrolytiques) pour la suppression des transitoires
(hautes fréquences).
Les condensateurs électrolytiques ne sont qu’utilisés que lorsque de grande valeur de capacité est
nécessaire. Ex : filtrage de l’ondulation C.A.
14- Quelle est la solution de rechange aux condensateur électrolytiques pour minimiser les courants
de fuite tout en conservant une grande capacité?
Les condensateurs au tantale.
15- Quelle sont les parasites associés aux condensateurs commerciaux ?
Courant de fuite
ESR
Inductance
Absorption diélectrique
16- Expliquez comment effectuer un découplage autant efficace à haute fréquence, qu’à basse
fréquence ?
En combinant différents condensateurs en parallèle, par exemple un condensateur au tantale (BF)
et un condensateur céramique monolithique(HF).
17- L’absorption diélectrique est le phénomène qui
a) cause les courants de fuite
b) fait en sorte qu’un condensateur perde sa charge après avoir été chargé rapidement et ouvert.
c) fait en sorte qu’un condensateur regagne une partie de sa charge après avoir été déchargé
rapidement et réouvert.
d) Provoque l’auto oscillation
e) Augmente la réactance du condensateur
Rep : c )
18-Quelle est l’inductance d’une trace d’un circuit imprimé de 2 once de 10cm de longueur et de 20T
de largeur ?
19- Quelle est l’impédance d’un fil conducteur de calibre 30AWG de 1m de long à 50Mhz ?
Rép : L= ? XL= 2fL
20- On peut bloquer les champs magnétiques à haute fréquence avec_______________(un matériel
conducteur).
21- On peut bloquer les champs magnétiques à basse fréquence et statique avec_________ (le mumetal).
22- Quelle sont les avantages du « mu-metal » ?
-Capacité de bloquer les champs magnétiques à basse fréquence et statique.
-Possède une perméabilité élevée.
23- Quelle sont les désavantages du « mu-metal » ?
-Dispendieux.
-Résistance mécanique faible.
-Saturable
24- Le « mu-metal » possède une perméabilité (faible moyenne, élevée) ___________élevée, une
endurance mécanique (faible moyenne, élevée) _________ et (peut, ne peut pas)__________ être
saturé.
Rep : élevée, faible, peut
25- Comment est-il possible de diminuer le facteur de qualité d’un filtre LC ?
Par l’ajout d’une résistance.
26- Que se passe-t-il dans une bobine lorsque le courant devient très grand ?
Tout dépend du matériel que constitue le noyau de la bobine!
Si le noyau est d’air, on peut augmenter le courant tant que le filage ne surchauffe pas.
Par contre, le si noyau est composé d’un matériel ferromagnétique ou d’un ferrite, alors la bobine
peut saturer si le courant devient trop élevé. La valeur de l’inductance est donc non-linéaire, ce qui
peut générer de la distorsion ainsi que réduire l’efficacité.
27- Pourquoi une inductance possède t’elle une fréquence de résonance ?
Car elle possède un capacité parasite, ce qui forme un circuit résonant.
28- Pourquoi une inductance possède t’elle un facteur de qualité ?
Puisqu’elle possède une résistance équivalente. Q=XL/R
29- Pour déterminer le facteur de qualité d’une bobine, peut-on mesurer la résistance à l’aide d’un
ohmmètre? Expliquez.
Non, car la plupart des ohmmètres mesure la résistance avec un courant continu. Généralement la
résistance à haute fréquence de la bobine est différente qu’en continu du à l’effet de peau ainsi que
toutes les pertes dans le noyau.
Il est important d’utiliser une bobine qui offre un facteur de qualité(Q) acceptable à la fréquence
que vous prévoyez opérer votre circuit.
30- Quelles composantes peut t’on utiliser lorsque l’on désire un facteur de qualité très élevé ?
Le cristal et le résonateur céramique.
31- Quelle précaution faut-il apporter à la masse d’une application à signaux mixtes ?
Il est important de séparer les masses analogiques et numériques, de même que les alimentations.
Les circuits analogiques sont très sensibles et dépendent étroitement de la stabilité des
alimentations et des masses. Ces derniers servent souvent de références.
32- Que doit t’on faire avec les broches Agnd et Dgnd d’un convertisseur numérique à analogique ?
En général, le manufacturier recommande de les relier ensemble à la masse analogique.
33- Donc, pourquoi y’a t’il 2 masses ?
Pour compenser les pertes que l’on subit par les fils « bond wires »
34- Comment peut t`on minimiser le bruit généré par les C.I. numériques ?
Par l’ajout de condensateurs de découplage.
En minimisant la charge que doit fournir ce dernier « Fan-out ».
En séparant les masses de circuit analogiques des circuits analogiques.
Utiliser un plan de masse « ground plane »
Dans certains cas plus sévère, l’ajout d’une résistance faible en série avec la broche d’alimentation
en plus de l’ajout d’un condensateur de découplage, peut réduire le bruit de façon significative.
Toutefois, cette méthode doit être utilisée avec grand soin car elle limite de courant au C.I. et peut
créer d’autres problèmes.
35- Pourquoi ajoute-t-on une fente dans le plan de masse, dans certain cas ?
Pour s’assurer que la masse du circuit isolé soit au même potentiel si un courant élevé traverse le
plan.
36- Quelles sont les précautions à prendre dans la disposition des traces d’un PCB dans un système à
signaux mixtes ?
Séparer physiquement les signaux analogiques des signaux numériques.
Éviter le croisement des signaux analogiques et numériques.
Porter un attention particulière au points à haute impédance.
Utilise les plans de masse
Utiliser les « microstrip »
37- Quelles sont les précautions à prendre dans la disposition des branchements sur les connecteurs?
Séparer les signaux sensibles avec des connexions à la masse.
Entrelacer les signaux avec des connexions à la masse.
Utiliser le plus grand nombre de connexions pour la masse et les alimentations.
Acheminer les signaux sensibles sur des connecteurs dédiés si possible.