Titre: Première partie Cours d’électronique
Auteurs: Néant
Ecole/Université: Néant
Résumé: La simulation par ordinateur constitue une aide puissante pendant la phase de conception ou pour l’analyse des circuits et des composants semi-conducteurs. Ce chapitre est essentiellement consacré à la simulation des circuits analogiques. Cette technique pourrait bien entendu être appliquée aux circuits numériques (qui sont en fait composés de circuits analogiques) mais la principale limitation provient de la taille des circuits car les méthodes présentées ici fourniraient une analyse trop détaillée du circuit étudié qui couterait beau- coup trop cher en termes de ressources (mémoire et temps de calcul) pour analyser de manière analogique un système numérique de grande taille.
Le programme de simulation analogique le plus répandu et le plus utilisé actuellement est « SPICE » (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis : Programme de Simulation Orienté vers les Circuits Intégrés). Ce programme a été développé au départ à l’Université de Berkeley en Californie par Laurence Nagel en 1975 mais les recherches dans le domaine de la simulation des circuits se poursuivent encore actuellement dans un grand nombre d’universités ou d’entreprises. Des versions gratuites ou commerciales de SPICE ou de programmes similaires sont actuellement disponibles sur un grand nombre de plateformes qui vont du petit ordinateur personnel aux grosses machines centrales en passant par les stations de travail. On peut citer quelques versions telles que SPICE2 ou SPICE3 (Berkeley), PSpice (MicroSim/Orcad1), Hspice (Meta Software), ISpice (Intusoft), Spectre (Cadence), Saber (Analogy), Smash (Dolphin Intégration). . .
Il est possible de simuler pratiquement n’importe quel circuit avec un programme tel que SPICE. Ce programme comporte des modèles constitutifs pour les résistances, les condensateurs, les inductances, les sources de courant et de tension indépendantes ou commandées, les diodes, les transistors MOS, FET, bipolaires, les lignes de transmission, les transformateurs, certaines versions comportent même des transformateurs à noyau saturé. Les versions commerciales comportent en plus des bibliothèques de composants standard dont les paramètres ont été ajustés pour représenter les spécifications typiques.
Ces bibliothèques comportent des éléments tels que : transistors discrets, amplificateurs opérationnels, boucles à verrouillage de phase, régulateurs de tension, circuits intégrés logiques et transformateurs à noyau saturé. La simulation par ordinateur est maintenant considérée comme une phase essentielle dans la conception des circuits intégrés car sans elle le nombre de prototypes d’essai nécessaires pour produire un circuit intégré opérationnel augmenterait considérablement le cout du circuit. La simulation présente également d’autres avantages :
– La possibilité de mesurer des tensions et des courants « inaccessibles ». Le modèle mathématique permet en effet d’accéder à tous les courants et tensions du circuit. Il n’y a pas de risque de rencontrer un problème de charge en plaçant un voltmètre ou un oscilloscope au milieu d’un circuit ou de placer une sonde dans une puce microscopique, de même il est possible de visualiser un court régime transitoire qui serait dans la pratique très difficile à mesurer.
– Le simulateur dispose de « composants » mathématiques idéaux. Créer une source de tension ou de courant idéale avec un simulateur est une opération triviale impossible à réaliser en pratique, de plus toutes les valeurs des composants sont exactes et il n’existe pas d’éléments parasites.
– Il est très facile de changer la valeur d’un composant ou la configuration du circuit sans être obligé de dessouder des connexions ou de redessiner un masque de circuit intégré. La simulation par ordinateur peut cependant avoir un certain nombre d’inconvénients :
– Les circuits réels sont en fait des circuits à constantes réparties et non les « modèles à constantes localisées » supposés par le simulateur. En effet, les circuits réels comportent des éléments parasites résistifs, capacitifs et inductifs en plus des composants effectifs. Dans les circuits très rapides ces éléments parasites sont les principales causes de limitation des performances et doivent être minutieusement modélisés.
– Les modèles numériques prédéfinis pour certains types de composants ou de phénomènes électriques n’ont pas encore été développés, l’utilisateur du programme peut alors être amené à créer ses propres modèles à partir des modèles disponibles dans le simulateur (par exemple un thyristor peut être créé à partir d’un transistor NPN et d’un transistor PNP)…
Extrait du sommaire: Voir le document
Cours électronique analogique 12Télécharger le fichier PDF: Première partie Cours d’électronique