Masse de référence

La placement de la masse du simulateur pour effectuer des simulations ESD est très importante. Il est inconcevable de simuler un système, stressé entre un point accessible de l’extérieur et le plan de masse du circuit imprimé, en connectant cette “masse” partout (sur le générateur, sur les câbles, plan de masse PCB et à l’intérieur du circuit) comme il se fait typiquement dans des simulations électriques. En effet, par exemple, un courant de décharge ESD peut être évacuer par une “masse” mal positionnée à l’intérieur d’un circuit créant un chemin de décharge non représentative de la réalité. La “masse” du simulateur ne doit pas être considérée comme un “0”, mais comme une référence pour les calculs. Dans le cas de nos simulations, la masse de référence du calculateur est positionnée en un point du système. Celle-ci est prise sur le plan de masse du PCB, au niveau du connecteur à l’image des appareils de mesure qui prennent leurs références sur le plan de masse par le blindage du câble connectant un oscilloscope à une carte. L’analyse de la simulation se fait alors en différence de potentiel. Ceci est mis en évidence sur la Figure 2.44. Nous pouvons voir que la référence est positionnée uniquement sur le plan de masse du circuit imprimé. Il n’y a aucune référence dans le modèle du circuit mis à part sur les capacités d’entrées/sorties. Ces capacités correspondent aux capacités parasites entre la broche et le plan de masse. La référence de ces capacités est bien au plan de masse du circuit imprimé.

2.8 Conclusion

Pour modéliser un système soumis aux décharges électrostatiques, il est nécessaire de tenir compte de tous les éléments : de l’environnement de test incluant les générateurs de décharge et les câbles jusqu’aux circuits incorporant les protections ESD intégrées. Dans ce chapitre, nous avons détaillé comment modéliser chacun de ces éléments de manière indépendante. Deux techniques de modélisation des structures de protections ont été proposées. L’aspect fonctionnel du circuit est basé sur la modification d’un modèle existant appelé IBIS. Les modèles de lignes PCB sont des modèles discrétisés LC tenant compte des phénomènes de propagation mais aussi de couplages entre les pistes proches. Des modèles de générateur ESD ont été réalisés pour reproduire les perturbations.

Nous avons décrit par la suite comment ces modèles sont interconnectés pour modéliser un système complet et comment le simulateur est réglé afin d’effectuer des simulations de

2.8 Conclusion

ce modèle vis à vis des évènements ESD.

Dans tous les cas, les paramètres des modèles sont extraits soit à partir d’informa-tions disponibles tel que les modèles IBIS et la documentation technique soit à partir de mesures effectuées directement sur les différents éléments du système (mesures TLP statiques et quasi-statique des protections, mesure à l’analyseur d’impédance des compo-sants passifs, mesures de la géométrie des pistes du circuit imprimé, mesure de propagation des câbles...). Aucune information relative aux technologies n’est utilisée. N’importe quel constructeur de système peut modéliser ses cartes numériques à partir de la méthodologie proposée.

En ce qui concerne la modélisation du circuit, les informations ajoutées respectent les concepts de IBIS. Aucune information sur la propriété intellectuelle n’est révélée. Ainsi, une extension de IBIS, est envisageable afin que les concepteurs de système puissent mo-déliser les circuits sans avoir à effectuer de mesure.

Dans le chapitre, nous avons présenté quelques résultats de simulations fonctionnelles et des corrélations mesures / simulations TLP des protections ESD. Ces résultats sont insuffisants pour valider le modèle. Cependant, ce chapitre est dédié à la présentation de la méthode de modélisation. De nombreuses simulations corrélées avec des mesures seront détaillées lors de l’étude de cas dans le chapitre 4, permettant la validation des modèles. Avant cela, des techniques de mesures et des méthodes d’injections ont été développées et présentées dans le chapitre 3 pour effectuer des mesures permettant les corrélations avec les simulations du modèles.

3 Techniques de mesure et d’injection

3.1 Introduction

Ce chapitre est dédié à la description de techniques d’injection et de mesure développées au cours de la thèse pour analyser l’impact d’une ESD sur un système électronique en fonctionnement et non alimenté. Ces techniques sont indispensables, d’une part pour ob-tenir une information de ce qui se passe dans le système durant la décharge, et d’autre part pour vérifier et valider les modèles développés dans le chapitre 2 au travers de corrélations des mesures avec les simulations.

La majorité des techniques présentées dans ce chapitre sont inspirées de la norme de Compatibilité ElectroMagnétique (CEM) IEC 61967 [103] destinée à l’évaluation des émis-sions radiatives et conduites d’un circuit, et de la norme IEC 62132 [104] dédiée à l’éva-luation de l’immunité électromagnétique d’un circuit. Les méthodes de ces normes ont été adaptées et extrapolées pour une utilisation dans les conditions ESD. Les autres tech-niques proposées sont inspirées de principes d’appareil de mesure existants tels que la technique TDR (en anglais : Time Domain Reflectrometry) et le banc de mesure TLP qui ont été utilisés, modifiés ou adaptés pour les études ESD.

Ce chapitre est découpé en trois parties. La première partie détaille les techniques de mesure. La deuxième partie décrit les méthodes d’injection. Enfin la troisième par-tie présente un motif universel permettant la réalisation d’une carte de test dédiée à la caractérisation ESD d’un circuit monté dans un système.