rail

Un rail est un conducteur, généralement une barre omnibus ou une piste de circuit imprimé, qui est maintenu à une tension définie et sert de point de connexion commun pour plusieurs composants de circuit. Dans une alimentation électrique, vous pourriez avoir un rail positif à +12V, un rail négatif à la masse, et dans des systèmes plus complexes, des rails intermédiaires à +5V ou +3.3V. Chaque composant qui a besoin de cette tension se connecte au rail plutôt que de tirer des fils individuels jusqu'à la source.

Les rails sont omniprésents dans l'électronique industrielle parce qu'ils résolvent un problème pratique: distribuer la tension avec une chute de tension minimale et une fiabilité maximale. Une barre omnibus en cuivre épaisse peut transporter beaucoup plus de courant que des fils individuels, et un point de connexion unique est plus facile à filtrer, surveiller et protéger que des dizaines de connexions dispersées. Dans une armoire de commande, vous pourriez voir des rails en aluminium ou en cuivre boulonnés à la plaque arrière; dans une carte de circuit imprimé, ce sont des polygones ou des plans de cuivre massifs sous une étiquette sérigraphiée comme VCC ou GND.

Variantes et configurations

Les systèmes à rail unique, courants dans les circuits simples, ont un rail d'alimentation et une masse. Les conceptions multi-rails dans les serveurs, les équipements de test et les contrôleurs industriels peuvent avoir des rails à 48V, 24V, 12V, 5V et 3.3V, chacun desservant différents sous-systèmes. Certains systèmes utilisent des rails virtuels créés par des régulateurs de tension, de sorte qu'un rail local à 1.8V peut être généré sur la carte à partir d'un rail parent de tension plus élevée. L'implémentation physique varie: des sangles de cuivre flexibles dans les applications à courant élevé, des barres omnibus rigides dans les armoires, et des empilements de couches dans les PCB multicouches.

La capacité de courant et l'immunité au bruit sont les principales préoccupations de conception. Si un rail est trop fin ou trop long, sa résistance provoque une chute de tension sous charge, privant les circuits en aval. L'inductance dans le chemin du rail crée des pics de tension lorsque les charges s'activent et se désactivent; c'est pourquoi les concepteurs ajoutent des condensateurs céramiques directement aux broches des composants pour découpler le bruit localement. Dans les systèmes numériques à haute vitesse, le chemin de retour (rail de masse) est tout aussi critique, car une mauvaise conception du chemin de retour provoque de la diaphonie et des EMI.

Le terme rail vient de la ressemblance avec les voies ferrées: des conducteurs parallèles transportant du trafic (courant) le long d'un itinéraire défini. Le mot persiste dans les systèmes mécaniques, pneumatiques et hydrauliques, partout où un conducteur ou un collecteur partagé alimente plusieurs connexions de dérivation. En électricité, l'appeler un rail souligne qu'il ne s'agit pas d'une connexion unique mais d'un réseau de chemins à faible impédance maintenus à un potentiel stable.