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Sonde d'assemblages de câbles : de la simplicité au casse-tête

Il y a quelques années, un ingénieur expérimenté m'a confié, et ce n'était pas tout à fait une plaisanterie, que les assemblages de câbles — des connecteurs associés à un ou plusieurs fils de cuivre parallèles, et souvent appelés simplement « câbles » — représentaient des sources potentielles de problèmes reliant deux autres sources potentielles de problèmes. Même s'il avait raison, ces assemblages de câbles étaient bien plus que cela. Il s'agissait souvent d'outils pratiques permettant de voir ce qui se passait dans un circuit ou l'interaction entre deux sous-assemblages.

Prenons l'interface RS-232 autrefois omniprésente et son connecteur le plus courant, le connecteur en D à 25 broches connu sous le nom de DB-25. Bien qu'il soit maintenant considéré comme un « reliquat » qui a été remplacé par USB dans de nombreuses situations, et qu'il soit rarement utilisé dans les nouvelles conceptions, il a rendu de grands services à l'industrie et aux utilisateurs pendant de nombreuses années et a été le connecteur de référence pour les débits de données faibles à modérés et d'autres liaisons.

Mieux encore, en raison de sa taille physique, les concepteurs pouvaient directement sonder les fils du connecteur à l'aide d'un voltmètre, d'un oscilloscope ou d'un autre instrument de test, souvent en retirant le capot de protection et en accédant à l'arrière du connecteur. Il existait même des boîtes de dérivation très pratiques qui permettaient de connecter facilement les sondes à un ou plusieurs fils de l'assemblage RS-232, d'établir ou de rompre les chemins de signaux, et même de ponter et de croiser les fils (Figure 1). Cet accès ouvert a facilité, par exemple, la création d'un modem nul et la transformation d'un dispositif DTE (équipement terminal de traitement de données) en dispositif DCE (équipement de transmission de données). Vous pouviez également définir ce dont vous aviez réellement besoin, et ensuite souder rapidement un nouveau connecteur/câble avec la configuration de câblage correcte.

Figure 1 : Cette boîte de dérivation RS-232 pratique et facile à utiliser vous permet d'attacher des sondes à un ou plusieurs fils, de rompre des chemins de signaux et même de connecter un cavalier d'un contact à un autre. (Source de l'image : Tecra Tools, Inc.)

Et avec les lignes téléphoniques RJ11 ?

L'offre de boîtes de dérivation pratiques ne se limitait pas aux connecteurs DB-25. Pour le connecteur modulaire standard RJ11 à six fils utilisé pour les téléphones filaires, vous pouviez vous procurer une boîte de dérivation qui vous permettait de brancher sans effort les conducteurs à l'aide de pinces crocodiles ou de connecteurs coulissants (Figure 2). Cela vous permettait de surveiller ou de transmettre des signaux lorsque vous travailliez avec des produits tels que des répondeurs téléphoniques autonomes, des télécopieurs, etc.

Figure 2 : Cette simple boîte de dérivation RJ11 facilite considérablement la tâche de connexion de sondes, de signaux ou de systèmes en cours de conception à une ligne téléphonique filaire. (Source de l'image : Bill Schweber)

Dans les cas où une interface soudée, plus petite, entre les six fils et un prototype de projet était requise, la carte Breakout RJ11 de SparkFun Electronics rendait l'interconnexion électrique fiable et sans effort (Figure 3).

Figure 3 : Cette carte Breakout RJ11 de SparkFun Electronics permet une connexion simple par soudure aux six fils du connecteur modulaire largement utilisé. (Source de l'image : SparkFun)

Même les assemblages IDC pouvaient être sondés

Des assemblages à plus haute densité utilisant des connecteurs autodénudants (IDC) à pas moyen et un câble plat pouvaient également être assez faciles à sonder. Sur le banc de montage du prototype, vous pouviez sertir un connecteur supplémentaire, tel que le 1658623-6 de TE Connectivity AMP Connectors, une embase rectangulaire à 26 positions, n'importe où le long de l'assemblage de câbles (Figure 4).

Figure 4 : Un connecteur autodénudant supplémentaire 1658623-6 à 26 broches de TE Connectivity AMP Connectors peut être serti le long du câble plat, puis utilisé comme port d'accès à un ou plusieurs des fils du câble. (Source de l'image : TE Connectivity AMP Connectors)

Il suffisait ensuite d'insérer un fil plein de 28 AWG dans un ou plusieurs orifices de contact et de relier des sondes au fil inséré. Cela pouvait sembler hasardeux, mais ça marchait. En plus de la couleur grise de base, le câble plat était également disponible en version multicolore, ce qui rendait les tests et le débogage beaucoup plus faciles (Figure 5).

Figure 5 : Le connecteur autodénudant peut être utilisé avec un câble plat monochrome ou multicolore ; ce dernier facilite grandement le débogage et le repérage des fils. (Source de l'image : auteur)

Avec les conceptions multi-gigahertz (GHz), la situation a changé

Mais les temps ont changé, et une grande partie du travail de conception est désormais centrée sur des signaux dont la largeur de bande est de l'ordre de plusieurs GHz, avec des débits de données correspondants de plusieurs gigabits par seconde. Tout assemblage de câbles d'interconnexion devient désormais un composant conçu avec précision, avec un câble coaxial qui peut n'avoir qu'un millimètre de diamètre. Ces assemblages de câbles sont conçus pour être utilisés avec une prise à montage en surface telle que le connecteur 01K80A-40ML5 de Rosenberger, prévu pour fonctionner jusqu'à 110 GHz. Certains connecteurs sont même livrés avec une clé dynamométrique pour garantir un serrage correct (Figure 6).

Figure 6 : Le connecteur RF 01K80A-40ML5 de Rosenberger est conçu pour fonctionner jusqu'à 110 GHz et se raccorde à un connecteur terminant un câble coaxial de seulement un millimètre de diamètre. (Source de l'image : Rosenberger)

Un assemblage de câbles GHz+ porte un signe invisible mais important « Ne pas déranger », et ce, pour une bonne raison : toute obstruction ou sonde supplémentaire aura un effet très préjudiciable sur l'impédance, les performances, l'intégrité du signal et le taux d'erreur sur les bits (TEB) du câble. Les signaux haute vitesse, à balayage rapide et à faible excursion actuels, aussi sensibles soient-ils à la capacité, à la charge et même parfois à la température, ne peuvent tolérer la main relativement lourde, au sens figuré, d'une exploration occasionnelle que vous pourriez effectuer. Si vous devez examiner un signal entrant ou sortant de cet assemblage, vous devez planifier et mettre en œuvre avec soin une stratégie de protection.

Il n'y a pas grand-chose à faire à ce sujet, car la réalité de la physique de ces signaux ne peut pas être prise à la légère ; c'est le pendant électronique, version test et mesure, du principe d'incertitude de Heisenberg, où l'acte même de la mesure modifie le paramètre que vous essayez de mesurer. Nous vivons dans un monde de signaux rapides, entourés de connecteurs de précision, et ceux-ci ne se laissent pas facilement manipuler. Même une sonde d'oscilloscope anodine ou un doigt négligent peut perturber l'équilibre délicat de l'inductance, de la capacité et d'autres facteurs avec lesquels le signal et le connecteur ont été conçus pour fonctionner.

Mais je pense toujours à ces boîtes de dérivation de base, et à tout le bien qu'elles ont apporté au cours de leur vie ; elles aussi ont eu leurs jours de gloire. Elles sont toujours utiles dans certaines applications spécifiques, mais celles-ci sont de moins en moins nombreuses chaque jour. Je crains que nombre de ces boîtes de dérivation ne soient désormais en train de prendre la poussière quelque part au fond d'un placard. Peut-être deviendront-elles de précieux objets de collection dans un avenir lointain, ou peut-être même viendront-elles à la rescousse (avec l'aide d'un « vieux sage ») lorsque le dysfonctionnement de quelque système ancien mais vital menacera la civilisation dans un scénario futuriste ?

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À propos de l'auteur

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Bill Schweber est ingénieur en électronique. Il a écrit trois manuels sur les systèmes de communications électroniques, ainsi que des centaines d'articles techniques, de chroniques et de présentations de produits. Il a auparavant travaillé en tant que responsable technique de site Web pour plusieurs sites spécifiques pour EE Times et en tant que directeur de publication et rédacteur en chef des solutions analogiques chez EDN.

Chez Analog Devices, Inc. (l'un des principaux fournisseurs de circuits intégrés analogiques et à signaux mixtes), Bill a œuvré dans le domaine des communications marketing (relations publiques). Par conséquent, il a occupé les deux côtés de la fonction RP technique : présentations des produits, des récits et des messages de la société aux médias, et destinataire de ces mêmes informations.

Avant d'occuper ce poste dans les communications marketing chez Analog, Bill a été rédacteur en chef adjoint de leur revue technique respectée et a également travaillé dans leurs groupes de marketing produit et d'ingénierie des applications. Avant d'occuper ces fonctions, Bill a travaillé chez Instron Corp., où il était chargé de la conception de circuits analogiques et de puissance, et de l'intégration de systèmes pour les commandes de machines de test de matériaux.

Il est titulaire d'un master en génie électrique (Université du Massachusetts) et d'un baccalauréat en génie électrique (Université Columbia). Il est ingénieur professionnel agréé, titulaire d'une licence de radioamateur de classe avancée. Bill a également organisé, rédigé et présenté des cours en ligne sur divers sujets d'ingénierie, notamment des notions de base sur les MOSFET, la sélection d'un CAN et la commande de LED.

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