Qu’est-ce que la simulation SPICE ?
SPICE est l’acronyme de « Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis » (Programme de simulation avec accent sur les circuits intégrés). Il s’agit d’un environnement de simulation de circuits conçu pour remplacer la nécessité de concevoir des circuits à l’aide d’une planche à pain, ce qui est devenu de plus en plus difficile au fur et à mesure que la complexité des conceptions s’est accrue. La première version de SPICE a été publiée au début des années 1970 et est issue du développement de l’Université de Californie, Berkley, qui a débuté dans les années 1960. Il existe plusieurs versions de simulation SPICE sur le marché, LTspice étant la version la plus largement distribuée et devenant la norme industrielle. Développée par Linear Technology, elle appartient aujourd’hui à Analog Devices et peut être téléchargée gratuitement.
LTspice permet de modéliser un circuit, de le sonder et de le soumettre à diverses analyses avant d’engager la fabrication d’une carte. Cela permet non seulement d’éviter des erreurs coûteuses qui pourraient rendre une carte non fonctionnelle, mais aussi de repérer facilement les problèmes et de procéder à des itérations de conception et à des vérifications rapides. Son utilisation permet de réduire les coûts du projet, d’augmenter le temps de mise sur le marché et donc d’accroître la productivité et le retour sur investissement du projet dans son ensemble.
La possibilité de simuler le comportement d’un circuit avant de s’engager sur une carte est devenue si importante que la plupart des grands fabricants de circuits intégrés créent des modèles SPICE pour leurs composants, sachant que cela augmente la probabilité qu’un concepteur choisisse leur composant pour une conception.
Qu’apporte LTspice aux concepteurs ?
De nombreuses conceptions de circuits comprennent des circuits analogiques ainsi que des systèmes de traitement et de contrôle numériques. Les systèmes que l’on pourrait considérer comme purement numériques, tels que les capteurs, les contrôleurs et les interfaces multimédias, comprennent tous des circuits analogiques, ce qui continue à justifier le besoin d’outils de simulation SPICE. Dans ce cas, voici quelques-unes des analyses courantes disponibles dans LTspice.
Analyse transitoire – Le comportement d’un circuit dans le domaine temporel est parfois plus important qu’un état stable. Si un circuit passe d’un état à l’autre, par exemple lors de la mise sous tension, cela permettra d’identifier si le comportement au démarrage est conforme aux attentes et aux marges de conception, et permettra au concepteur d’effectuer et de vérifier les changements si nécessaire.
Analyse AC – La réponse à un petit signal d’un circuit permet au concepteur de voir le gain et la phase en fonction de la fréquence. Cette fonction peut également être utilisée pour balayer la valeur d’un paramètre, pour une seule fréquence, ce qui permet d’obtenir une image plus claire du comportement d’un composant dans le circuit.
Balayage DC – Cette fonction permet d’augmenter une source ou un paramètre, sur une plage, par petites étapes. Cette fonction est souvent utilisée pour déterminer la plage de fonctionnement sûre d’un circuit.
Analyse du bruit – L’outil d’analyse du bruit permet au concepteur d’étudier les composantes de fréquence du bruit dans un circuit. Connaître la fréquence du bruit permet d’ajouter des filtres dans la bande de fréquence appropriée. Le concepteur peut également utiliser des techniques pour déplacer le bruit vers une fréquence moins sensible. Le fait de relancer la simulation permet de valider les solutions employées.
Analyse Monte Carlo – Cette fonction permet d’étudier l’effet des tolérances des composants. Il s’agit d’une série de simulations exécutées ensemble, fournissant souvent les données les plus défavorables, qui permettent à un concepteur de voir si les tolérances existantes des composants sont suffisantes pour maintenir la fonction du circuit dans les spécifications, ou si ces tolérances s’additionnent et créent des conditions qui sont en dehors de la plage souhaitée. Cela permet au concepteur de remplacer des composants et d’augmenter ou de réduire les tolérances sur les composants critiques, afin de ramener l’ensemble de la conception dans les spécifications.
Il s’agit là de quelques-unes des fonctions les plus couramment utilisées dans LTspice. Les systèmes de conception devenant plus complexes, des entreprises telles que Zuken ont créé des solutions (eCADSTAR Schematic ) qui s’appuient sur la simulation SPICE, ajoutant de la valeur et améliorant l’expérience de l’utilisateur.
Faites passer LTspice au niveau supérieur avec eCADSTAR
LTspice® est son propre environnement de simulation de circuit, dans lequel un circuit est créé afin d’effectuer des simulations et n’est généralement pas connecté au logiciel de conception. Le concepteur doit donc recréer le circuit à partir de son environnement de conception et le copier dans LTspice, ce qui crée un risque d’erreurs. De même, toutes les modifications et améliorations apportées à la suite des simulations de circuits doivent être recréées dans l’environnement de conception. Naturellement, cela crée des possibilités d’erreurs car la simulation n’est pas exécutée sur le fichier de conception exact.
Le SPICE Controller contrôleur SPICE dans l’éditeur de schémas eCADSTAR s’appuie sur les fonctions fiables et reconnues de LTspice et apporte la simulation analogique directement dans le flux de conception, créant ainsi un processus plus fiable. La simulation SPICE peut être lancée à partir de l’éditeur de schémas. Le fait d’avoir les simulations et les schémas liés ensemble rend les circuits analogiques beaucoup plus faciles à gérer, à réviser et à réutiliser. Le fait de conserver la configuration avec les données de conception et d’y être étroitement lié permet d’intégrer dans un processus intégré des tâches telles que l’analyse AC et la vérification des cas de figure. Les conceptions et les résultats des simulations de circuits sont ainsi plus faciles à partager avec l’ensemble de l’équipe.
De nombreux ingénieurs analogues préfèrent créer des mini-conceptions distinctes dans l’éditeur de schémas qui peuvent être utilisées comme blocs de conception, avec leurs configurations de simulation de circuit. Ceux-ci peuvent être importés dans différentes conceptions schématiques tout en gardant les copies de référence des conceptions analogiques séparées. Si un concepteur améliore l’un de ces circuits, il sera disponible en tant que mise à niveau pour toutes les conceptions qui l’utilisent
eCADSTAR permet au concepteur d’explorer les plages de fonctionnement et les valeurs des composants passifs de manière dynamique, même si les pièces de production n’ont pas encore été attribuées. Cela peut aider le concepteur à décider des tolérances, des puissances, etc. qui seront nécessaires pour rendre la conception à la fois économique et robuste.
Le SPICE controller pour le Schematic editor est disponible dans plusieurs ensembles de produits eCADSTAR, ce qui vous permet de sélectionner le meilleur ensemble d’outils pour vous et votre équipe. Pour en savoir plus, contactez un représentant eCADSTAR dès aujourd’hui.
