SPICE & CEM

Objectif principal :

A l’issue de cette formation, le stagiaire sera capable d’adapter l’outil de simulation SPICE à la CEM et d’étendre l’utilisation de cet outil au delà de la simulation fonctionnelle

Objectif pédagogique :

Le but de cette formation est de :

• Maîtriser l’approche analytique élémentaire pour maîtriser les ordres de grandeur
• Connaître et maîtriser les bons réglages de l’outil pour la CEM
• Comprendre les bibliothèques des composants actifs et passifs
• Etre capable de comprendre et modéliser les couplages CEM et les effets non-linéaires
• Appréhender la technique de modélisation de capteurs, coupleurs, générateurs CEM, câbles blindés, filtres, varistances, TVS, …

1 – CEM : rappels
Caractérisation CEM des équipements
Couplages CEM dans les cartes
Méthode d’analyse de la CEM
Mode commun / Mode différentiel
Conversion de modes : MC/MD et MD/MC
Utilisation des décibels
Relation temporel / fréquentiel
Enveloppe spectrale d’impulsions répétitives
Densité spectrale d’une impulsion
GIGO

2 – LT Spice : Principes
Logiciels de simulation de circuits
Fichiers SPICE
Ajout d’un composant dans une bibliothèque
Pas de calcul : convergence et précision
Simulations temporelles
Simulation AC Sweep

3 – Modélisation des composants passifs
Modélisation d’une résistance, condensateur, inductance
Réseau en échelle
Modélisation d’un condensateur électrochimique
Modélisation d’une inductance variable en fréquence
Comparaison mesure / simulation d’inductance de MC
Inducteur avec saturation et hystérésis : Modèle CHAN
Modélisation d’un transformateur d’impulsions
Composants magnétiques et ferrites absorbants
Modélisation des Varistance/Transzorb/Transil/Eclateur

4 – Modélisation des composants actifs
Modélisation d’un ampli OP
Slew Rate suivant modèle
Modélisation PSRR, CMRR
Simulation de la détection d’enveloppe
Détection d’un étage d’entrée JFET
Détection d’enveloppe d’optocoupleur
Effet de l’impédance de sortie
Simulation et effet de la distorsion de croisement
Structure des filtres actifs
Distorsion de croissement
Stabilité sur charge capacitive
Simulation des tensions de déchet
Simulation de densité spectrale de bruit incohérent

5 – FFT
Création de gabarits normalisés
Principes temporels et fréquentiels d’une FFT
Repliement de spectre
Fuite spectrale
Fenêtrage avant calcul de FFT
Ondulation (« ripple ») d’une FFT
Spectre FFT d’impulsions centrée et décentrées
Fenêtrage flat top pour mesures d’émission CEM
Calcul automatique de THD
Etalement de spectre par modulation triangulaire
Etalement de spectre par modulation optimale
Simuler un détecteur quasi-crête, rms ou val. Moyenne

6 – Câbles blindés
Impédance de transfert des câbles
Principe de l’effet réducteur
Impédance de transfert et efficacité de blindage
Terminaison des blindages
Raccordement des connecteurs blindés

7 – Lignes en impulsion
Logique rapide et lignes de transmission
Impédance caractéristique et retard dans les lignes
Simulation des lignes sur Spice
Réflexion dans les lignes Spice
Particularités des lignes de transmission SPICE
Modélisation de l’effet de Stub d’un via

8 – Simulation d’un fil/antenne par les lignes
Choix des paramètres de ligne pour un fil
Validation de simulation de l’impédance d’un fil
Modèle d’un fil chargé
F. e. m. d’une antenne fouet
Facteur d’antenne d’une antenne fouet

9 – Simulation de câbles blindés par les lignes
Impédance de transfert d’écran simple tresse
Modèle simple d’un câble coaxial en MC + MD
Effet réducteur d’un câble coaxial
Effet d’une queue-de-cochon
Réjection du MC par câble coaxial
Impédance de transfert d’une double-tresse
Réjection du MC en fréquence par double tresse

10 – Simulations de dissymétrie et de réjection des câbles

Modélisation d’un balun 50 Ω vers 100 Ω
Mesure de dissymétrie sur Spice
Dissymétrie d’une paire bifilaire non blindée isolée
Dissymétrie localisée sur paire différentielle
Dissymétrie d’un câble STP / UTP
Dissymétrie d’impédance / différence de longueur
Réjection de MC par paire asymétrique
Réjection de MC par paire torsadée blindée

11 – Diaphonie
Diaphonie capacitive et inductive sur CIP
Extraction capacité/mutuelle des broches de connecteur
Réduction de l’effet de bord d’un connecteur
Effets d’une bonne répartition des broches
Simulation de ligne pour modéliser la diaphonie
Diaphonie entre lignes naturelles et microstrips adaptées
Effets de l’augmentation des temps de transition
Effet d’une petite désadaptation
Diaphonie sur ligne très désadaptée

12 – Emission conduite
Schéma et modélisation d’un RSIL
Modèle de la ligne d’alimentation en MC
Impédance de filtrage en MC et MD
Modélisation et perte d’insertion d’un filtre en MD et MC
Méthode des asymptotes en conversion d’énergie
Générateur enveloppe en mode commun
Couplage et modélisation d’un convertisseur en MC
Simulation d’émission en MC et filtrage
Générateur enveloppe en mode différentiel
Couplage et modélisation d’un convertisseur en MD
Simulation d’émission en MD et filtrage
Simulation d’émission en MC et MD filtrés
Simulation de couplage par rayonnement d’un filtre
Simulations en temporel
Identification des boucles critiques dans un circuit Buck
Simulation temporelle des perturbations du Buck
Effets de l’inductance de la boucle
Effets du choix du transistor
Recouvrement des diodes
Régime transitoire de PFC
Simulation de redresseurs particuliers

13 – Emission Rayonnée
Problème de l’émission rayonnée
Rayonnement en espace libre d’un câble en MC
Courant de MC sur coaxial induit par signal de MD
Efficacité d’un tore de ferrite sur câble coaxial
Simulation MC & MD de paire différentielle parfaite
Dissymétrie par écart de longueur de 1 mm

14 – Immunité conduite
Difficulté de modélisation des tests en mode commun
Simulation d’une surtension foudre induite
Immunité BF d’alim selon CS101 / NCS01 / Section 18
Générateur WF4 + WF5 selon MIL-STD 461G/DO-160
Simulation d’injection de WF4/WF5 sur un faisceau
Générateur d’onde de choc 61000-4-5 en MD et MC
Générateur d’ondes de choc de la norme 61000-4-5
Modélisation de pince d’injection BCI

15 – Immunité rayonnée
Tension induite par couplage champ à boucle
Courant induit champ à boucle en fréquentiel
Couplage temporel/fréquentiel champ à câbles
Effet temporel d’une queue-de-cochon
Effets de l’IEMN et réjection par câbles blindés

16 Conclusion
Pièges de la modélisations Spice
Hybridation SPICE – Modèles ondes (EF, Mom, …)

Concepteur et développeur en électronique
Techniciens d'investigation en CEM
Techniciens ou ingénieurs en simulation

Connaître l'utilisation élémentaire de Spice
Niveau technicien en électronique
Aucun ordinateur n’est requis, le formateur réalise et présente les simulations

Action de formation :
• Support de cours
• Exercices pratiques
• Démonstrations pratiques si possible
Evaluation des acquis :
• QCM en fin de session

Formation d’adaptation et de développement des compétences dispensée en présentiel
Programme adaptable en durée et contenu en intra entreprise
Attestation de fin de formation

Formateur et consultant terrain de plus de 10 ans d’expérience