Définition et conception d'un simulateur de circuits analogiques non linéaires à modèles par zones et ordres variables

Définition et conception d'un simulateur de circuits analogiques non linéaires à modèles par zones et ordres variables PDF Author: Bertrand Raiff
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Languages : fr
Pages : 184

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CE TRAVAIL PRESENTE UNE TECHNIQUE DE MODELISATION DES COMPOSANTS ELECTRONIQUES, DESTINEE A OPTIMISER LA SIMULATION DES CIRCUITS ELECTRIQUES UTILISANT LES METHODES DITES CONVENTIONNELLES. CETTE OPTIMISATION CONSISTE EN UNE MEILLEURE ADEQUATION DE LA FONCTION DE SIMULATION AUX BESOINS DE L'UTILISATEUR ET A L'ETAT DE SES CONNAISSANCES QUANT AUX COMPOSANTS MIS EN JEU (PARAMETRES PHYSIQUES ET ELECTRIQUES) ET UN GAIN DE TEMPS PAR LE BAIS D'UN ALLEGEMENT DES STRUCTURES DESCRIPTIVES DU CIRCUIT ET DES CALCULS DE RESOLUTION. ELLE EST REALISEE PAR L'INTRODUCTION DE MODELES D'ORDRES VARIABLES, C'EST-A-DIRE DE COMPLEXITE ET DE PRECISION VARIABLES, ET PAR UNE TECHNIQUE DE MODELISATION PAR ZONES D'ETAT, C'EST-A-DIRE QU'UN MEME COMPOSANT, A UN NIVEAU DE COMPLEXITE DONNE, SERA MODELISE PAR UNE STRUCTURE DIFFERENTE SELON LA ZONE DE FONCTIONNEMENT OU IL SE TROUVE. LE CHOIX DE L'ORDRE DU MODELE SERA LAISSE A L'UTILISATEUR, TANDIS QUE LE CHANGEMENT DE ZONE D'ETAT ET DONC DE STRUCTURE DU MODELE RELEVE D'UN AUTOMATISME DU LOGICIEL DE SIMULATION

Definition et conception d'un simulateur de circuits analogiques non lineaires a modeles par zones et ordres variables

Definition et conception d'un simulateur de circuits analogiques non lineaires a modeles par zones et ordres variables PDF Author: Bertrand Raiff
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Environnement de Conception Multi-niveaux Unifiée Appliqué Aux Systèmes Mixtes

Environnement de Conception Multi-niveaux Unifiée Appliqué Aux Systèmes Mixtes PDF Author: Michel Vasilevski
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Languages : en
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Ce travail se place dans le contexte de la conception, la modélisation et la simulation de systèmes hétérogènes contenant a la fois des capteurs, des composants analogiques, des composants numériques et des circuits RF.La seule manière de simuler un système avec une telle complexité avec un temps de simulation raisonnable est de faire une modélisation haut niveau.Cependant, pour que ce modèle haut niveau soit fiable, les modèles des blocs analogiques et RF doivent contenir une description précise des leurs imperfections.Dans ce travail nous proposons une méthode systématique pour la caractérisation et le raffinement des modèles des blocs analogiques et RF.Cette méthode est réalisée dans un environnement C++ base sur: - l'outil de simulation haut niveau SystemC-AMS- l'outil de résolution d'expression symbolique GiNaC- l'outil de synthèse de circuits intégrés analogique CAIRO+/CHAMSPour illustrer la validité de la méthode proposée, nous présenterons le modèle d'un nœud d'un réseau de capteurs sans fil avec une caractérisation automatique de certains blocs analogiques et RF.Les points suivant résument les contributions apportées pour ce travail.- La première implémentation d'un modèle analogique numérique mixte complexe avec le langage SystemC AMS: un nœud de réseau de capteurs sans fil.- L'introduction du raffinement pour une approche générique des modèles au niveau système.- Un outil d'évaluation précise des performances linéaires et non-linéaires des circuit analogiques pour le raffinement des modèles niveau système et l'optimisation de la conception niveau circuit.- Une méthodologie de conception niveau circuit basée sur des outils de dimensionnement et d'évaluation des performances avec précision.- Un environnement de conception multi-niveaux unifiée appliqué aux systèmes mixtes avec une très forte interaction entre la simulation niveau système et la conception optimisée niveau circuit.

Modélisation comportementale paramétrée de fonctions analogiques pour la simulation des systèmes de transmission, en technologie bipolaire

Modélisation comportementale paramétrée de fonctions analogiques pour la simulation des systèmes de transmission, en technologie bipolaire PDF Author: Martine Sebeloue
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Pages : 187

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Les concepteurs de circuits intégrés passent par des étapes de simulations qui leur permettent de réduire les coûts de fabrication. Cependant, dans le domaine analogique, l'intégration d'un grand nombre de fonctions rend souvent impossibles les simulations, à cause des problèmes de convergences et augmente considérablement les temps de simulations. Une solution consiste à remplacer lors des simulations, les blocs constitutifs de ces circuits par leurs modèles respectifs afin d'étudier le comportement des systèmes dans des temps très courts. L'objectif et l'originalité de ce travail de recherche consistent à réaliser des modèles d'ordre progressif de fonctions électroniques de base, très utilisées dans l'instrumentation et dans les télécommunications, tout en maintenant un compromis acceptable entre simplicité et précision. La technique de modélisation proposée consiste à créer des modèles simples, en ne considérant que les principaux paramètres intervenant dans la fonctionnalité de ces circuits. Nous présentons donc des macromodèles paramétrables de haut niveau d'un oscillateur contrôlé en tension et d'une boucle à verrouillage de phase. Partant de leur topologie en technologie bipolaire, nous réalisons des modèles d'ordre variable, valables quelle que soit la zone de fonctionnement qui prennent en compte les incertitudes des paramètres principaux des transistors (courant de saturation, gain direct en courant) et les variations en température. Les modèles réalisés sont utilisés dans le simulateur PSPICE, et sont validés par comparaisin de résultats de simulations avec les mesures effectuées avec IC-CAP. L'ensemble de l'étude montre que la technique de modélisation proposée permet de développer des modèles de haut niveau de fonctions électroniques complexes, qui ne consomment pas trop de temps de calcul tout en gardant une bonne précision.

Étude des concepts de réalisation et de fonctionnement d'un simulateur de circuit analogique ouvert et structuré

Étude des concepts de réalisation et de fonctionnement d'un simulateur de circuit analogique ouvert et structuré PDF Author: Jean-Philippe May
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Pages : 145

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La simulation depuis les grands développements de l'informatique et de sa démocratisation est devenue un outil indispensable dans la conception de systèmes. Notamment en microelectroelectronique elle peut être actuellement considérée comme une nécessité absolue, les circuits intégrés ne permettant plus de faire un maquettage et n'autorisant aucun ajustement ou droit à l'erreur. Notre travail se situe en phase première de conception et réalisation d'un logiciel de simulation de circuits analogiques ouvert et structuré.

Modélisation de composants actifs pour le CAO de circuits intégrés analogiques

Modélisation de composants actifs pour le CAO de circuits intégrés analogiques PDF Author: Xavier Marchal
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Pages : 276

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L'ESSOR DE L'INDUSTRIE ELECTRONIQUE EST DU PRINCIPALEMENT A L'INTEGRATION ACCRUE DE DISPOSITIFS SEMI-CONDUCTEURS SUR UN MEME SUPPORT. LES PROGRAMMES DE CONCEPTION ASSISTEE PAR ORDINATEUR (CAO) SONT LES OUTILS INDISPENSABLES DES CONCEPTEURS; ILS PERMETTENT, AVANT FABRICATION, LE TEST EXHAUSTIF DE CIRCUITS COMPLEXES EN EVALUANT LEURS PERFORMANCES POUR DES CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT NORMALES OU EXTREMES. PARMI TOUS CES LOGICIELS, CEUX DE SIMULATION ELECTRIQUE SONT LES PLUS LARGEMENT UTILISES. NOUS PRESENTONS LES PRINCIPAUX EN INSISTANT SUR LE PROGRAMME SPICE (SIMULATION PROGRAM WITH INTEGRATED CIRCUIT EMPHASIS) DE BERKELEY, RECONNU COMME LA REFERENCE DE LA SIMULATION DE CIRCUITS. CEPENDANT CE PROGRAMME NE PERMET QUE DES ANALYSES STANDARD; NOUS DETAILLONS LE PROGRAMME SPICE-PAC QUI POSSEDE TOUTES LES FONCTIONNALITES DE SPICE, DONT IL EST DERIVE, MAIS PERMET, DU FAIT DE SA STRUCTURE MODULAIRE, DES ANALYSES NOUVELLES ET VARIEES. CEPENDANT LES PROGRAMMES DE SIMULATION LES PLUS PERFORMANTS NE DONNENT DES RESULTATS FIABLES QUE SI LES MODELES DE COMPOSANTS INTRODUITS DANS LE SIMULATEUR SONT SUFFISAMMENT PRECIS. LES TRANSISTORS MOSFET SONT LES DISPOSITIFS LES PLUS FREQUENTS; IL EST PROPOSE DANS SPICE, 3 MODELES DIFFERENTS CLASSES SUIVANT LE RAPPORT TEMPS DE SIMULATION/PRECISION DES RESULTATS. CEPENDANT POUR CERTAINES APPLICATIONS, CEUX-CI NE MODELISENT QUE PARTIELLEMENT LES PHENOMENES PHYSIQUES REELS (EFFET D'AVALANCHE OU FAIBLE INVERSION); IL EST ALORS POSSIBLE D'AFFINER LES RESULTATS AVEC LE MODELE A CHARGES DISTRIBUEES (MCD). CELUI-CI, PAR UNE DESCRIPTION CELLULAIRE DU TRANSISTOR, PERMET L'EVALUATION PLUS FINE DE PARAMETRES PHYSIQUES LE LONG DU CANAL (CHARGES, MOBILITE, CHAMPS ELECTRIQUES). LA MODELISATION NE PEUT ETRE COMPLETE ET UTILISABLE SANS LA DETERMINATION DES PARAMETRES DU MODELE; LES MODELES DE TRANSISTOR MOS LES PLUS COMPLETS PEUVENT EN COMPORTER PLUS D'UNE QUARANTAINE. NOUS PROPOSERONS DIFFERENTS PROGRAMMES APPELES INDIFFEREMMENT PROGRAMMES D'AJUSTEMENT, DE FITTAGE OU DE PARAMETRAGE QUI PERMETTENT D'EVALUER LES PARAMETRES D'UN MODELE POUR QUE CELUI-CI FOURNISSE DES CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES CALCULEES EN BON ACCORD AVEC SES CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES EXPERIMENTALES. CEUX-CI SONT DES PROGRAMMES D'OPTIMISATION MULTIDIMENSIONNELLE NON LINEAIRE MULTI-CRITERES; LES CRITERES ETANT EXPRIMES SOUS LA FORME DE FONCTIONS OBJECTIFS AYANT POUR VARIABLES LES PARAMETRES A DETERMINER, DANS UN DOMAINE HYPERRECTANGULAIRE. NOUS MONTRERONS QUE DANS LE CAS D'UN PARAMETRAGE EN REGIME DC, SEULES DES MESURES DIRECTES D'UN DISPOSITIF SONT UTILISEES; POUR OBTENIR LES PARAMETRES AC ET TRAN, NOUS AVONS RECOURS A DES MESURES INDIRECTES. DANS LE PREMIER CAS SEULE LA SIMULATION D'UN DISPOSITIF EST EFFECTUEE, DANS LE SECOND IL EST NECESSAIRE DE SIMULER UN CIRCUIT COMPLEXE ENVIRONNANT CE DISPOSITIF. CES TACHES SONT TRAITEES PAR DEUX APPLICATIONS DIFFERENTES FIT-PAC ET OPT-PAC, ASSOCIEES AU SIMULATEUR SPICE-PAC. NOUS PRESENTONS ET DISCUTONS LES RESULTATS DE PARAMETRAGE STATIQUE (DC) ET DYNAMIQUE (TRAN) DU MODELE LEVEL 3 DE SPICE.

C.A.O. des circuits analogiques non-lineaires

C.A.O. des circuits analogiques non-lineaires PDF Author: Jean-Marie Paillot
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Modélisation comportementale des circuits analogiques et mixtes

Modélisation comportementale des circuits analogiques et mixtes PDF Author: François Lémery
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Pages : 284

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POUR POUVOIR INTEGRER SUR UNE SEULE PUCE DES SYSTEMES TOUJOURS PLUS COMPLEXES COMPORTANT A LA FOIS DES FONCTIONS NUMERIQUES ET ANALOGIQUES, L'UTILISATION D'UNE METHODOLOGIE DE CONCEPTION HIERARCHIQUE EST INDISPENSABLE. BASEE SUR LA MODELISATION COMPORTEMENTALE DE CHAQUE ELEMENT DU CIRCUIT, AVANT TOUT CHOIX D'ARCHITECTURE, UNE TELLE APPROCHE PERMET EN EFFET DE REDUIRE LES TEMPS DE SIMULATION, DE CONCEPTION ET D'AMELIORER LA FIABILITE. APPLIQUE AVEC SUCCES DANS LE DOMAINE DIGITAL, CE PARADIGME DOIT MAINTENANT ETRE ETENDU A L'ANALOGIQUE. CELA EST AUJOURD'HUI POSSIBLE GRACE A L'OFFRE RECENTE DE PUISSANTS LANGAGES DE MODELISATION COMPORTEMENTALE ANALOGIQUE ET MIXTE. CETTE THESE A PERMIS D'INTRODUIRE L'UTILISATION DE CES LANGAGES AU SEIN DE LA COMMUNAUTE DES CONCEPTEURS, PAR LE DEVELOPPEMENT D'UN ENVIRONNEMENT CAO D'AIDE A LA CONCEPTION DE MODELES ANALOGIQUES ET MIXTES. IL EST BASE SUR UNE BIBLIOTHEQUE FONCTIONNELLE ADAPTEE A LA MODELISATION DE CIRCUITS ELEMENTAIRES (AMPLIFICATEURS OPERATIONNELS) MAIS AUSSI DE SYSTEMES TRES COMPLEXES, TELS QU'UN SYSTEME DE SECURITE AIR-BAG. PLUSIEURS TECHNIQUES DE DESCRIPTION ONT ETE ABORDEES: MACRO-MODELISATION SPICE ET MODELISATION COMPORTEMENTALE A L'AIDE DE PLUSIEURS LANGAGES DONT LES PROPRIETES ONT ETE COMPAREES (FAS, CFAS, HDL-A ET MAST). CET ENVIRONNEMENT COMPORTE AUSSI UN OUTIL DE CARACTERISATION ANALOGIQUE QUI PERMET DE GENERER RAPIDEMENT LES PARAMETRES DES MODELES EN FONCTION DE MESURES DES PERFORMANCES DU CIRCUIT ASSOCIE, PAR DES SIMULATIONS ELECTRIQUES. EN OUTRE, POUR FACILITER LES ECHANGES DE MODELES ET TRANSFERER DES BIBLIOTHEQUES VERS DES LANGAGES DIFFERENTS, DES TRADUCTEURS AUTOMATIQUES ONT DU ETRE ELABORES, TELS QUE FAS VERS CFAS, FAS VERS MAST ET FAS VERS HDL-A

APPLICATION DU CALCUL FORMEL A LA MODELISATION ET A LA SIMULATION DES CIRCUITS ELECTRONIQUES FAIBLEMENT NON LINEAIRES

APPLICATION DU CALCUL FORMEL A LA MODELISATION ET A LA SIMULATION DES CIRCUITS ELECTRONIQUES FAIBLEMENT NON LINEAIRES PDF Author: SOUFIA.. BACCAR
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NOUS PROPOSONS DE MODELISER ET SIMULER LES CIRCUITS ELECTRONIQUES FAIBLEMENT NON LINEAIRES A L'AIDE DU CALCUL FORMEL. ILS SONT REPRESENTES PAR UN MODELE MATHEMATIQUE CARACTERISE PAR LA SERIE GENERATRICE ASSOCIEE AU SIGNAL DE SORTIE. CETTE APPROCHE PERMET, PAR EXEMPLE, DE CALCULER LES COMPOSANTES DU SPECTRE DE SORTIE AUX FREQUENCES D'INTERMODULATION LORSQUE LE SYSTEME EST ATTAQUE PAR UNE SOMME DE SIGNAUX SINUSOIDAUX, OU ENCORE PERMET DE SIMULER UN SYSTEME COMPLEXE FORME DE PLUSIEURS CIRCUITS PLUS SIMPLES. POUR DETERMINER LA SERIE GENERATRICE D'UN CIRCUIT, IL FAUT AUPARAVANT REPRESENTER LES COMPOSANTS FONDAMENTAUX QUI CONSTITUENT CE CIRCUIT PAR UN MODELE NON LINEAIRE SIMPLE ADAPTE A CHACUNE DE LEURS UTILISATIONS. DANS LE CAS DU TRANSISTOR BIPOLAIRE MONTE EN AMPLIFICATEUR, NOUS MONTRONS QUE LA NON LINEARITE EXPONENTIELLE DE LA JONCTION EMETTEUR-BASE SUFFIT A LE CARACTERISER. CE TRAVAIL S'INSCRIT DANS UN VASTE PROJET VISANT A ETABLIR UNE BIBLIOTHEQUE DE MODELES NON LINEAIRES DES FONCTIONS ELECTRONIQUES PRINCIPALES ET A CREER UN SIMULATEUR UTILISANT LE LANGAGE FORMEL, BIEN ADAPTE A L'ANALYSE NON LINEAIRE DES SYSTEMES ELECTRONIQUES

Modélisation comportementale des circuits analogiques et mixtes

Modélisation comportementale des circuits analogiques et mixtes PDF Author: François Lémery
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Pour pouvoir integrer sur une seule puce des systemes toujours plus complexes comportant a la fois des fonctions numeriques et analogiques, l'utilisation d'une methodologie de conception hierarchique est indispensable. Basee sur la modelisation comportementale de chaque element du circuit, avant tout choix d'architecture, une telle approche permet en effet de reduire les temps de simulation, de conception et d'ameliorer la fiabilite. Applique avec succes dans le domaine digital, ce paradigme doit maintenant etre etendu a l'analogique. Cela est aujourd'hui possible grace a l'offre recente de puissants langages de modelisation comportementale analogique et mixte. Cette these a permis d'introduire l'utilisation de ces langages au sein de la communaute des concepteurs, par le developpement d'un environnement cao d'aide a la conception de modeles analogiques et mixtes. Il est base sur une bibliotheque fonctionnelle adaptee a la modelisation de circuits elementaires (amplificateurs operationnels) mais aussi de systemes tres complexes, tels qu'un systeme de securite air-bag. Plusieurs techniques de description ont ete abordees: macro-modelisation spice et modelisation comportementale a l'aide de plusieurs langages dont les proprietes ont ete comparees (fas, cfas, hdl-a et mast). Cet environnement comporte aussi un outil de caracterisation analogique qui permet de generer rapidement les parametres des modeles en fonction de mesures des performances du circuit associe, par des simulations electriques. En outre, pour faciliter les echanges de modeles et transferer des bibliotheques vers des langages differents, des traducteurs automatiques ont du etre elabores, tels que fas vers cfas, fas vers mast et fas vers hdl-a.