Brevet FR3051915A1 — publié le 20171201

Procédé de détermination d'un coefficient de dérive électrique d'un circuit électronique, produit programme d'ordinateur et dispositif électronique associés La présente invention concerne un procédé de détermination d'un coefficient de dérive électrique d'un circuit électronique composé d'une pluralité de composants électroniques. L'invention concerne également un produit programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu'elles sont mises en oeuvre par un ordinateur, mettent en oeuvre un tel procédé. L'invention concerne également un dispositif électronique de détermination d'un coefficient de dérive électrique d'un circuit électronique composé d'une pluralité de composants électroniques. L'invention s'applique au domaine de l'électronique, et plus particulièrement à la maintenance en condition opérationnelle de circuit électroniques. L'invention concerne plus spécifiquement la maintenance des protections filaires et des cartes électroniques. Par « protection filaire » on entend les circuits électroniques qui permettent de protéger l'intégrité d'équipements électroniques contre l'environnement ambiant, les risques de surtension ou de court-circuit, la foudre... De façon classique, une telle maintenance en condition opérationnelle est mise en oeuvre, par remplacement d'un ou des composants électroniques défectueux constituant les protections filaires ou cartes électroniques, seulement une fois qu'une panne est détectée. Toutefois, une telle maintenance entraine une interruption de fonctionnement des protections filaires et des cartes électroniques dont la durée est augmentée lorsque notamment l'équipe de maintenance est localisée à distance des protections filaires ou cartes électronique à maintenir en condition opérationnelle. Par ailleurs, le remplacement de composants électroniques est généralement empirique, couteux et long à mettre en oeuvre en fonction du type de panne rencontrée, à savoir locale (i.e. ne nécessitant le remplacement que d'un composant dont la détection est complexe) ou globale (i.e. nécessitant le remplacement d'un ensemble de composants). Un but de l'invention est donc de proposer un procédé de détermination d'un indicateur de maintenance permettant une optimisation des opérations de maintenance en évitant, ou à tout le moins en écourtant, une interruption de fonctionnement des circuits électroniques à maintenir en condition opérationnelle. 3051915 2 À cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité, dans lequel le procédé comprend au moins les étapes suivantes: - la mesure, à un instant de maintenance du circuit électronique, d'un paramètre électrique d'au moins une partie du circuit électronique sur une large bande de 5 fréquence, la largeur de bande de fréquence comprenant cinq à sept décades de fréquences, - l'obtention, en chaque fréquence de la large bande de fréquence, d'un coefficient de dérive électrique par détermination d'une variation de la valeur du paramètre électrique mesurée à l'instant de maintenance, par rapport à une valeur de 10 référence du paramètre électrique mesurée à un instant de référence antérieur à l'instant de maintenance, le fonctionnement de ladite au moins une partie du circuit électronique étant optimal à l'instant de référence. Le procédé permet alors, à l'aide du coefficient de dérive obtenu sur une large bande d'identifier et de prédire les dérives électriques des protections filaires ou des 15 cartes électroniques à maintenir en condition opérationnelle. Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le procédé comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - la large bande de fréquence est comprise dans l'intervalle de fréquences de 20 100Hz à 1GHz, - la mesure est mise en oeuvre en mode commun ou en mode différentiel, le paramètre électrique mesuré de ladite au moins une partie du circuit électronique appartient au groupe comprenant au moins : le coefficient de transmission directe S21, 25 l'impédance d'entrée, - l'admittance d'entrée, - la mesure d'impédance ou d'admittance d'entrée comprend une mesure en phase et une mesure en amplitude, la mesure du paramètre électrique de ladite au moins une partie du circuit 30 électronique sur une large bande de fréquence comprend la première mesure, à l'instant de maintenance, du coefficient de transmission directe S21, en chaque fréquence de la large bande de fréquence, détermination d'une première variation du coefficient de transmission directe S21 mesuré, à 35 l'instant de maintenance, par rapport à un coefficient de transmission 3051915 3 directe S21 de référence obtenu, pour ladite au moins une partie du circuit électronique, à l'instant de référence, lorsque la première variation est supérieure à un niveau prédéterminé, la deuxième mesure de l'impédance ou de l'admittance d'entrée de ladite au 5 moins une partie du circuit électronique, et le coefficient de dérive électrique est obtenu par détermination, en chaque fréquence de la large bande de fréquence, d'une deuxième variation de l'impédance ou de l'admittance d'entrée par rapport à une impédance d'entrée ou une admittance d'entrée de référence obtenue, pour ladite au moins une partie du 10 circuit électronique, à l'instant de référence, - le procédé comprend : - la détection d'au moins un pic de dérive électrique sur la large bande de fréquence et de la fréquence associée audit au moins un pic de dérive électrique, par comparaison du coefficient de dérive électrique à une valeur seuil 15 prédéterminée, à partir de la fréquence associée audit au moins un pic de dérive électrique, détermination de la position, dans le circuit électronique, d'au moins un composant défectueux de la pluralité de composants électroniques du circuit électronique, 20 le procédé comprend une étape préalable d'étalonnage comprenant, à l'instant de référence, la mémorisation, en chaque fréquence de la large bande de fréquence, de la valeur de référence du paramètre électrique du circuit électronique mesurée lorsque la pluralité de composants électroniques du circuit électroniques présente des caractéristiques de fonctionnement optimales. 25 L'invention a également pour objet un produit programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu'elles sont mises en oeuvre par un ordinateur, mettent en oeuvre le procédé tel que défini ci-dessus. L'invention a également pour objet un dispositif électronique de détermination d'un coefficient de dérive électrique d'un circuit électronique composé d'une pluralité de 30 composants électroniques, le dispositif électronique de détermination d'un coefficient de dérive électrique comprenant une unité de traitement d'informations comportant une mémoire, et comprenant : un module de mesure d'un paramètre électrique d'au moins une partie du circuit électronique sur une large bande de fréquence, la largeur de bande de fréquence 35 comprenant cinq à sept décades de fréquences, 3051915 4 un module d'obtention, en chaque fréquence de la large bande de fréquence, d'un coefficient de dérive électrique par détermination d'une variation de la valeur du paramètre électrique mesuré entre deux instants de mesure distincts comprenant un instant de référence, pour lequel le fonctionnement de ladite au moins une 5 partie du circuit électronique est optimal, et un instant de maintenance postérieur à l'instant de référence. Ces caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : 10 - la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif électronique de détermination d'un coefficient de dérive électrique selon l'invention, - les figures 2 et 3 illustrent respectivement un même circuit électronique en mode commun et en mode différentiel - les figures 4 et 5 représentent respectivement, en fonction de la fréquence, le 15 paramètre S21 en dB de référence et mesuré, et l'amplitude de l'impédance d'entrée de référence et mesurée à un instante de maintenance, d'un même circuit électronique, - les figures 6 à 9 représentent respectivement, en fonction de la fréquence, l'amplitude et la phase de l'impédance d'entrée de référence et mesurée d'un circuit électronique, et l'amplitude et la phase du coefficient de dérive associé, 20 - la figure 10 est un organigramme d'un procédé de de détermination d'un coefficient de dérive électrique d'un circuit électronique selon l'invention. De façon conventionnelle dans la présente demande, les expressions « sensiblement égal à », « de l'ordre de » et « environ » exprimeront chacune une relation d'égalité à plus ou moins 10%. 25 Par la suite, l'expression « de référence » exprime le fait que la valeur du paramètre électrique a été mesurée pour chaque fréquence de la large bande de fréquence à un instant de référence où le circuit électrique mesuré présente des caractéristiques de fonctionnement optimales, par exemple au moment de la mise, sur le marché du circuit électronique par le constructeur. Une telle valeur de référence du 30 paramètre électrique est donc une valeur effectivement mesurée (et non simulée ou théorique) propre à chaque circuit électronique. Sur la figure 1, un dispositif 20 électronique de détermination d'un coefficient de dérive électrique comprend une unité d'information 30 formée par exemple d'un processeur 32, d'une mémoire 34 associée au processeur, et d'un produit programme 35 d'ordinateur 36 configuré pour mettre en oeuvre les étapes mises en oeuvre par le dispositif électronique de détermination d'un coefficient de dérive électrique. 3051915 5 En outre, ce dispositif 20 électronique de détermination d'un coefficient de dérive électrique comprend au moins un port d'entrée configuré pour être connecté à une liaison (i.e. connecteur) 80 avec un circuit 10 électronique à maintenir en condition opérationnelle. Une telle liaison 80 correspond notamment à un câble ou un cordon 5 étalonné. En relation avec la figure 1, le circuit électronique 10 à maintenir en condition opérationnelle est représenté sous la forme d'un quadripôle linéaire où al et a2 représentent les ondes incidentes et b1 et b2 représentent les ondes réfléchies. Le dispositif électronique de détermination d'un coefficient de dérive électrique 20 10 comprend également un module 40 de mesure d'un paramètre électrique d'au moins une partie du circuit électronique sur une large bande de fréquence, la largeur de bande de fréquence comprenant cinq à sept décades de fréquences. Un tel module 40 de mesure est par exemple un analyseur vectoriel large bande de paramètre électrique et est configuré pour fournir par exemple une mesure sur une 15 bande de fréquence de sept décades, à savoir de 100Hz à 1GHz, d'un ou de plusieurs paramètres électriques du circuit électronique 10 tel que le coefficient de transmission directe (également appelé « coefficient d'atténuation », « paramètre de transmission » ou « paramètre de dispersion ») S21 (où S21 = ) b2, al l'impédance d'entrée Z, l'admittance d'entrée Y, etc. 20 Pour ce faire, le module 40 de mesure comprend au moins l'un des outils de mesure suivants : un module 42 de mesure du coefficient d'atténuation S21, un module 44 de mesure de l'impédance d'entrée Z du circuit électronique 10, un module 46 de mesure de l'admittance d'entrée Y du circuit électronique 10. 25 Optionnellement, le module de mesure 44 de l'impédance d'entrée Z comprend un élément 62 de mesure de l'amplitude et un élément 64 de mesure de la phase. De même, le module de mesure 46 de l'admittance d'entrée Y comprend optionnellement un élément 66 de mesure de l'amplitude et un élément 68 de mesure de la phase. 30 De telles mesures en amplitude 86 et en phase 88 d'une impédance d'entrée d'un circuit électronique 10 sont notamment représentées sur les figures 6 et 7 respectivement. Le module de mesure large bande 40 d'un paramètre électrique d'un circuit électronique tel que le circuit électronique 10 représenté sur la figure 1 est en outre configuré pour mettre en oeuvre deux modes de mesures du circuit à savoir un mode 35 commun et un mode différentiel. 3051915 6 Un commutateur (non représenté) ou un bouton de sélection (non représenté) est par exemple intégré au dispositif 20 électronique de détermination d'un coefficient de dérive électrique et est configuré pour permettre à un opérateur de sélectionner le mode commun ou différentiel de mesure en fonction de la topologie du circuit électronique 10. 5 La figure 2 représente notamment un circuit électronique 10, en mode commun. Un tel circuit électronique 10 est par exemple configuré pour assurer une fonction de protection filaire et comprend trois étages distincts à savoir un étage 22 d'écrêtage comprenant une diode D1 d'écrêtage, un étage 24 de filtrage comprenant trois inductances L1, L2 et L3 ayant par exemple respectivement pour valeur 10pH, 200pH et 10 200pH et deux capacités C1 et C2 ayant par exemple respectivement pour valeur 180nF, 1 pF, et un étage 26 de charge comprenant une impédance dont la valeur est par exemple de 500, 0,10, ou encore 1MQ. Une telle valeur de charge est notamment modifiée selon que la mesure à effectuer est en circuit ouvert ou en court-circuit. Le circuit électronique 10 illustré par la figure 2 ou la figure 3, par exemple dédié à 15 la protection filaire, est distinct d'un autre circuit électronique à protéger (non représenté), ou forme une partie intégrée au circuit électronique à protéger. La figure 3 représente le même circuit électronique 10, en mode différentiel et comprenant deux lignes l'une reliée en entrée à la masse et l'autre au port d'entrée nommé par exemple sur les figures 2 et 3, PORTLEFT-R. Le circuit électronique 10 de la 20 figure 3 comprend également trois étages distincts à savoir un étage 62 d'écrêtage, un étage 64 de filtrage, et un étage 66 de charge dans lesquels les capacités C17 et C18 de mode différentiel, par exemple de valeur lp F, sont disposées entre les deux lignes. Par ailleurs, le dispositif électronique de détermination d'un coefficient de dérive électrique 20 selon la présente invention comprend un module 50 d'obtention, en chaque 25 fréquence de la large bande de fréquence, d'un coefficient de dérive électrique par détermination d'une variation de la valeur du paramètre électrique mesuré par rapport à une valeur de référence du paramètre électrique. Selon une première variante, le dispositif électronique de détermination d'un coefficient de dérive électrique 20 comprend un module de réception (non représenté) de 30 la valeur de référence, associée à chaque fréquence de la large bande de fréquence, et préalablement stockée sur un support de stockage distinct du dispositif électronique de détermination d'un coefficient de dérive électrique 20. Par exemple, un tel module de réception comprend un port de connexion (par exemple un port USB, ou un port permettant une connexion filaire) au support de 35 stockage distinct. Selon un autre exemple, un tel module de réception comprend une 3051915 7 antenne de réception (non représentée) des valeurs de référence transmises par le support de stockage distinct au moyen d'une liaison sans fil. Selon une deuxième variante, la mémoire 34 du dispositif électronique de détermination d'un coefficient de dérive électrique 20 est configurée pour stocker chaque 5 valeur de référence associée à chaque fréquence de la large bande de fréquence. Selon l'exemple de dispositif 20 électronique de détermination d'un coefficient de dérive électrique tel que représenté sur la figure 1, le module d'obtention 50, en chaque fréquence de la large bande de fréquence, d'un coefficient de dérive électrique comprend un module 52 de traitement de la ou des mesures délivrées par le module de mesure 40 10 précédemment décrit au moyen d'une liaison 60. Un tel module de traitement 52 est configuré pour associer en chaque point de fréquence la valeur du paramètre électrique mesuré à un instant de maintenance t1 (notamment après écoulement d'une période de fonctionnement en conditions réelles du circuit électronique 10), avec la valeur de référence correspondante mesurée à l'instant 15 de référence to (tel que to REVENDICATIONS1. Procédé de détermination d'un coefficient de dérive électrique d'un circuit électronique (10) composé d'une pluralité de composants électroniques, le procédé de détermination étant mis en oeuvre par un dispositif (20) électronique de détermination d'un coefficient de dérive électrique comprenant une unité de traitement d'informations comportant une mémoire, le procédé comprenant au moins les étapes suivantes: la mesure (101), à un instant de maintenance du circuit électronique (10), d'un paramètre électrique d'au moins une partie du circuit électronique (10) sur une large bande de fréquence, la largeur de bande de fréquence comprenant cinq à sept décades de fréquences, l'obtention (107), en chaque fréquence de la large bande de fréquence, d'un coefficient de dérive électrique par détermination d'une variation de la valeur du paramètre électrique mesurée à l'instant de maintenance, par rapport à une valeur de référence du paramètre électrique mesurée à un instant de référence antérieur à l'instant de maintenance, le fonctionnement de ladite au moins une partie du circuit électronique (10) étant optimal à l'instant de référence. 2. Procédé de détermination d'un coefficient de dérive électrique selon la revendication 1, dans lequel la large bande de fréquence est comprise dans l'intervalle de fréquences de 100Hz à 1GHz. 3. Procédé de détermination d'un coefficient de dérive électrique selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel la mesure est mise en oeuvre en mode commun ou en mode différentiel. 4. Procédé de détermination d'un coefficient de dérive électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le paramètre électrique mesuré de ladite au moins une partie du circuit électronique (10) appartient au groupe comprenant au moins : - le coefficient de transmission directe S21, - l'impédance d'entrée, - l'admittance d'entrée. 3051915 17 5. Procédé de détermination d'un coefficient de dérive électrique selon la revendication 4, dans lequel la mesure (101) d'impédance ou d'admittance d'entrée comprend une mesure (105) en phase et une mesure (106) en amplitude. 5 6. Procédé de détermination d'un coefficient de dérive électrique selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la mesure du paramètre électrique de ladite au moins une partie du circuit électronique (10) sur une large bande de fréquence comprend : - la première mesure (102), à l'instant de maintenance, du coefficient de transmission directe S21, 10 en chaque fréquence de la large bande de fréquence, détermination (103) d'une première variation du coefficient de transmission directe S21 mesuré, à l'instant de maintenance, par rapport à un coefficient de transmission directe S21 de référence obtenu, pour ladite au moins une partie du circuit électronique (10), à l'instant de référence, 15 - lorsque la première variation est supérieure à un niveau prédéterminé, la deuxième mesure (104) de l'impédance ou de l'admittance d'entrée de ladite au moins une partie du circuit électronique (10), et dans lequel le coefficient de dérive électrique est obtenu (107) par détermination, en chaque fréquence de la large bande de fréquence, d'une deuxième variation de 20 l'impédance ou de l'admittance d'entrée par rapport à une impédance d'entrée ou une admittance d'entrée de référence obtenue, pour ladite au moins une partie du circuit électronique (10), à l'instant de référence. 7. Procédé de détermination d'un coefficient de dérive électrique selon l'une 25 quelconque des revendications précédentes, dans lequel, le procédé comprend : - la détection (108) d'au moins un pic de dérive électrique sur la large bande de fréquence et de la fréquence associée audit au moins un pic de dérive électrique, par comparaison du coefficient de dérive électrique à une valeur seuil prédéterminée, 30 à partir de la fréquence associée audit au moins un pic de dérive électrique, détermination (109) de la position, dans le circuit électronique (10), d'au moins un composant défectueux de la pluralité de composants électroniques du circuit électronique (10). 8. Procédé de détermination d'une dérive électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, le procédé comprend une étape préalable 3051915 18 d'étalonnage (100) comprenant, à l'instant de référence, la mémorisation, en chaque fréquence de la large bande de fréquence, de la valeur de référence du paramètre électrique du circuit électronique mesurée lorsque la pluralité de composants électroniques du circuit électroniques présente des caractéristiques de fonctionnement 5 optimales. 9. Produit programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui lorsqu'elles sont mises en oeuvre par un ordinateur, mettent en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10 10. Dispositif (20) électronique de détermination d'un coefficient de dérive électrique d'un circuit électronique (10) composé d'une pluralité de composants électroniques, le dispositif électronique (20) de détermination d'un coefficient de dérive électrique comprenant une unité de traitement d'informations comportant une mémoire, 15 caractérisé en ce que le dispositif de détermination comprend : - un module (40) de mesure d'un paramètre électrique d'au moins une partie du circuit électronique (10) sur une large bande de fréquence, la largeur de bande de fréquence comprenant cinq à sept décades de fréquences, - un module (50) d'obtention, en chaque fréquence de la large bande de fréquence, 20 d'un coefficient de dérive électrique par détermination d'une variation de la valeur du paramètre électrique mesuré entre deux instants de mesure distincts comprenant un instant de référence, pour lequel le fonctionnement de ladite au moins une partie du circuit électronique (10) est optimal, et un instant de maintenance postérieur à l'instant de référence. 25