UTILISATION DU LOGICIEL
DE SIMULATION MICROSIM PSPICE

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Généralités Icones Saisie du schéma
Paramètres de simulation Simulation  et exploitation Définition et syntaxe des sources
Télécharger ces fichiers : DidacPspice1.doc (155 ko)   et DidacPspice2.doc (50 ko annexe sur les sources )

 

1 PRESENTATION :

1.1 Généralités :

MICROSIM est un logiciel de simulation électronique mixte (analogique et numérique) qui permet d’évaluer de manière très précise les performances d’un circuit électronique.

Démarrage du logiciel  è sous WINDOWS, cliquer le bouton " Démarrer ", puis " Programmes ". Choisir le logiciel intitulé " DésignLab Eval 8" puis ouvrir l’application " Schématics ".

Pour réaliser une simulation, la méthodologie consiste à :
bullet saisir le schéma (le dessiner),
bullet éditer les composants du schéma,
bullet définir les paramètres de la simulation,
bullet lancer la simulation, puis exploiter les traces obtenues.

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1.2 Présentation du menu principal :

Les différentes icônes de Microsim Schématics

Standard
wpe2A.jpg (843 octets)  Créer un nouveau schéma ( création de répertoire et fichiers ) wpe2D.jpg (904 octets)  Ouvrir un schéma existant ( la recherche est guidée )
wpe2E.jpg (895 octets) Enregistrer le fichier ouvert courant wpe2F.jpg (974 octets) Imprimer le fichier ( ou la sélection )
wpe30.jpg (821 octets)  Couper, supprimer ( un élément sélectionner ou une sélection d'éléments ) wpe31.jpg (854 octets) Copier (un élément sélectionner ou une sélection d'éléments )
wpe32.jpg (814 octets) Enregistrer (un élément sélectionner ou une sélection d'éléments )

wpe35.jpg (890 octets)Rafraîchir l'écran

wpe33.jpg (811 octets) Annuler l'action précédente wpe34.jpg (824 octets) Répéter l'action précédente
wpe36.jpg (880 octets) Zoom plus ( agrandissement en taille des éléments de la fenêtre courante ) wpe37.jpg (876 octets)Zoom moins ( diminution en taille des éléments de la fenêtre courante )
wpe38.jpg (906 octets) Zoom de la fenêtre sélectionnée ( apparition plein écran de la fenêtre ) wpe39.jpg (848 octets) Affichage plein écran du schéma complet.

Dessins

wpe41.jpg (1062 octets) Edition des fils /des bus. wpe42.jpg (841 octets) Edition des blocs de sous schémas (la forme courante apparaissant est fiable )
wpe43.jpg (899 octets) Recherche et capture d'éléments ou symboles issus des bibliothèques wpe44.jpg (874 octets) Editeur d'attributs
wpe45.jpg (868 octets) Editeur de symboles
Annotations
wpe3A.jpg (785 octets) Tracé de courbe wpe3B.jpg (782 octets) Tracé de rectangle
wpe3C.jpg (810 octets) Tracé de cercle wpe3D.jpg (786 octets) Tracé de segment de droite
 wpe40.jpg (920 octets) Insertion d'images wpe3F.jpg (830 octets) Insertion d'une fenêtre de textewpe3E.jpg (891 octets) et choix de la police du texte
Simulation
wpe3A.jpg (836 octets) Définitions des directives et types d'analyses wpe3B.jpg (984 octets) Lancement de la simulation
wpe3C.jpg (1126 octets) Couleurs des marqueurs ( signaux visualisé sous Probe) wpe3D.jpg (1048 octets)  Placement d'un marqueur tension / courant
wpe3E.jpg (1033 octets) Validation de l'affichage des tensions du point de départ ou de repos sur le schéma / suppression de l'affichage wpe40.jpg (1013 octets) Validation de l'affichage de courants du point de départ ou de repos sur le schéma / suppression de l'affichage

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2 SAISIE DU SCHEMA A SIMULER :

L’application " Schématics " présente une feuille blanche sur laquelle vous allez dessiner votre schéma à simuler.
bullet Pour tout ce qui suit, voir l’utilité des différents icônes page 1.

Méthode à suivre :

En cliquant sur l’icône de gauche repéré ABC " DrawText ", noter sur la page :

bullet les noms des élèves constituants le binôme,
bullet la classe,
bullet le nom d’enregistrement du fichier imposé dans le TP, avec l’extension .SCH.

Enregistrer votre page de schéma en choisissant le menu " File ", puis " Save As ". Dans la fenêtre " Nom ", noter le nom d’enregistrement défini précédemment (extension .SCH) et dans la fenêtre " Dans ", sélectionner le répertoire correspondant à votre classe:

Exemple :
-
C:\MsimEv_8\Projects\Auteurs\TRAV_TSMAI
pour la section de BTS MAI
- C:\MsimEv_8\Projects \Auteurs\TRAV_TSAUDIO pour la section de BTS AUDIO

Valider l’enregistrement, par " Enregistrer ".

F Par la suite, ne pas oublier de sauvegarder votre travail de temps en temps par le menu " File " et " Save " (plus rapide lorsque le fichier a déjà été enregistré une fois).

Placer les composants (GETS) :

Dans le menu " Draw ", choisir " Get New Part ". L’icône Get New Part permet d’obtenir le même résultat. Dans la fenêtre de gauche sont indiquées les références des composants (GETS) des différentes librairies. Un bouton " Advenced/Basic " permet d’obtenir une fenêtre de présentation détaillée de chaque composant en mode Advenced.

F On peut également obtenir un composant dont on connaît la désignation, en l’indiquant directement dans la fenêtre " Part Name ".

Pour placer le composant, il suffit de le sélectionner dans la liste proposée, de cliquer sur le bouton " Place " puis de le faire glisser sur la page de schéma. L’édition du composant se fera ultérieurement.
Pour déplacer un composant, il faut cliquer une fois dessus (son corps devient rouge), puis le faire glisser avec le bouton gauche de la souris.
Pour effacer un composant, le valider puis touche " Suppr " du clavier.
Pour faire tourner un composant , menu " Edit ", puis " Rotate ".
Pour faire un miroir, menu " Edit ", puis " Flip ".
bullet Les quatres fonctions ci-dessus sont également valables pour du texte et les fils.
bullet Ces orérations peuvent également se faire sur un groupe de composants en définissant une fenêtre avec le bouton gauche de la souris.

F Tout schéma électronique doit comporter un potentiel de référence 0V (GND ou ground), qui sera matérialisé par le symbole GND ANALOG ou GND EARTH entre autres.

Tracer les liaisons électriques entre composants : pour cela, utiliser le menu " Draw ", puis " Wire " ou plus simplement l’icône correspondant DrawWire. Les jonctions (dérivations) se dessinent automatiquement.

5° Editer les composants :

En fonction du type de composant, un ou plusieurs paramètres sont à modifier. Exemples :

- pour une résistance R1 désigne sa référence et 1k sa valeur ;

- pour un circuit intégré U1A désigne sa référence et 7400 le type de fonction (ici fonction NAND) ;

I l’édition des sources (générateurs) et stimulus est expliquées en annexe en ANNEXE " Définition et syntaxe des principales sources utilisées ".

F Dans l’édition de la valeur des composants, ne pas laisser d’espace entre la valeur et l’unité.
bullet Il y a deux solutions d’édition possibles

* première solution (non valable pour les générateurs):

double-clic sur la référence ou la valeur à modifier avoisinant le corps du composant à une fenêtre s’ouvre alors, y apporter les modifications nécessaires.

* deuxième solution (plus délicate):

double-clic sur le corps du composant à une fenêtre s’ouvre alors, ne modifier alors que les paramètres précisés dans le TP (en général valeur (ligne notée : Value) et éventuellement sa référence (ligne : PKGREF tout en bas de la fenêtre d'édition).

Exemple : pour une résistance, éditer cliquer ligne value, celle-ci apparaît dans la fenêtre supérieure intitulée " Value " : la modifier si nécessaire puis sauvegarder par le bouton " Save Atr " (Sauvegarde Attribut). Faire la même chose avec la ligne PKGREF. Lorsque tout est modifié, quitter en validant par OK.
bullet Il est possible de faire glisser le texte (l’éloigner du composant), s’il est gênant. Pour ce faire, cliquer sur le texte avec le bouton gauche de la souris, pour le valider et cliquer de nouveau en maintenant l’appui et faisant glisser la souris.
bullet Pour l’édition des valeurs :

è attention aux multiples et sous-multiples :

Ecrire : Meg pour 106 (méga); k pour 103 (kilo);
m pour 10-3 (mili); u pour 10-6 (micro); n pour 10-9 (nano ) ; p pour 10-12 (pico).

è attention aux unités :

Pour tous les composants l’unité est implicite, mais prenez l’habitude de les préciser ; par exemple : F (Farad) pour les condensateurs ; H (Henry) pour les bobines ; s (seconde) pour l’unité de temps ; ne pas indiquer l’unité des résistances (W : oméga), car le symbole W n’existe pas sous MICROSIM PSPICE.

Edition d’un fil : en faisant un double-clic sur le fil concerné, il est possible de lui affecter un nom (LABEL), qui possède deux fonctions primordiales :

Réaliser une éventuelle liaison équipotentielle (fil virtuel), qui remplace certains fils afin d’éviter des croisements ;
Là où les LABELS sont placés, ils permettent de visualiser les traces dans la simulation.

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3 DEFINIR LES PARAMETRES DE SIMULATION :

Ce logiciel permet beaucoup de types d’analyses différents. Pour le moment nous en retiendrons principalement deux, qui sont :

* l’analyse temporelle ou transitoire (fonction du tempsè Transient Analysis

* l’analyse fréquentielle ou harmonique (fonction de la fréquence) è AC Sweep

Pour définir le type d’analyse désiré, cliquer sur " Analysis ", puis " Setup " ou directement par l’icône équivalent " Setup Analysis" et sélectionner (cocher) la ou les cases qui vous intéresse.

Afin de définir les paramètres de simulation, cliquer sur le bouton de l’analyse sélectionnée.
Ex : pour l’analyse transitoireTransient ", cliquer le bouton Transient pour définir :

- le pas de calcul  " Print Step " (défini la précision du tracé des courbes) qui sera choisi environ 1000 fois à 10000 fois inférieur à la durée d’analyse.
- la durée d’analyseFinal Time " , donnée dans le TP.

Une fois tous les paramètres indiqués, fermerAnalysis Setup " et lancer la simulation par le menu " Analysis ", puis " Simulate " ou directement par l’icône équivalent.

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4 LANCER LA SIMULATION ET EXPLOITER LES RESULTATS :

Après avoir lancé " Simulate ", la fenêtre Microsim Probe apparaît. Afin de visualiser les traces désirées, valider le menu " Trace " puis " Add ".

Deux cas principaux de simulations existent :
bullet la simulation logique ou digitale (niveaux logiques 0 ou 1 en fonction du temps)
bullet la simulation analogique (tensions ou courants en fonction du temps).
bullet Pcaticeularités pour la simulation logique :

Au centre de la fenêtre, ne valider que la fonction " digital ", puis dans la fenêtre de gauche, sélectionner (dans l’ordre) les traces que vous voulez visualiser (en général les entrées et sorties du système à étudier).

Afin d’exploiter les résultats, le menu " Tools ", puis " Cursor " ou l’icône " Toggle Cursor " correspondant, permet de déplacer un curseur sur la trace sélectionnée afin de faire des mesures.

ð Pcaticeularités pour la simulation analogique :

Au centre de la fenêtre, cliquer sur le type de trace à visualiser (par exemple : analog et voltage si vous voulez mesurer des tensions) et désélectionner le reste, puis dans la fenêtre de gauche, sélectionner (dans l’ordre) les traces que vous voulez visualiser (en général les entrées et sorties du système à étudier).

En simulation analogique, la fonction curseur est la même qu’en logique, mais il y a en plus la possibilité de placer des points de mesures en positionnant le curseur à l’endroit désiré puis en validant l’icône " Mark Label ".

Méthode pour obtenir une fonction de transfert Vs = f(Ve):

Les deux traces Ve et Vs étant à l’écran, choisir le menu " Plot " puis " X Axis Settings " et cliquer le bouton " Axis Variable ". Dans la fenêtre de gauche, le nombre de variables visualisables est très élevé. Pour ne garder que l’essentiel, ne valider que les commandes " Analog " et " Voltage " au centre de l’écran. Dans notre cas, comme l’axe des X doit être Ve, choisir V(Ve) dans la fenêtre de gauche.

Rem : Il existe beaucoup d’autres fonctionnalités très intéressantes qui seront exploitées lors des différents TP.

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ANNEXE

Définition et syntaxe des principales sources utilisées

F Ci-dessous ne figurent que les générateurs les plus utilisés en analogique et logique.
Afin de les éditer, faire un double clic sur le corps du composant, puis compléter la fenêtre ouverte en respectant la syntaxe liée à chaque symbole, décrite ci-dessous.

F Tous les exemples ci-après utilisent des générateurs de tension, mais , ils existent tous en générateurs de courant ; leur désignation commence par I au lieu de V.

1 Grandeurs analogiques :

1.1 Source de tension continue VDC : désignation VDC

Edition : dans la fenêtre ouverte, modifier la ligne notée DC= correspondant à la valeur de tension et éventuellement la ligne PKGREF pour modifier sa désignation. Il est également possible de cliquer directement sur les zones de texte autour du composant afin de les éditer.

 

1.2 Source de tension alternative VSIN ð utilisée pour l’analyse temporelle : désignation VSIN

Edition : même démarche, mais en respectant bien la syntaxe PSPICE :

SIN(VOFF VAMPL FREQ TD DF PHASE), avec
VOFF : tension d’offset (de décalage par rapport à l’origine des tensions)
VAMPL : amplitude (par rapport à la valeur d’offset)
FREQ : fréquence
TD : temps de retard
DF : facteur d’amortissement
PHASE : déphasage (par rapport à l’origine des temps)

F Si rien n’est précisé dans le TP, ne pas éditer les autres lignes.

1.3 Source de tension de forme rectangulaire VPULSE ð utilisée pour l’analyse temporelle : désignation VPULSE

Edition : même démarche, mais en respectant bien la syntaxe PSPICE :

PULSE (V1 V2 TD TR PW PER), avec

V1 : valeur de la tension au niveau bas
V2 : valeur de la tension au niveau haut
TD : temps de retard
TR : temps de montée
TF : temps de descente
PW : temps à l’état haut
PER : période 

Remarques :

TD=0s si on veut un retard nul.

Les temps TR, TF et TR ne peuvent être nuls. En pratique pour obtenir un signal rectangulaire, il suffit de prendre TR et TF très petits par rapport à la période PER. (ex ; 1ns, 1ns, 1us pour PER de quelques dizaines de ms)
Pour obtenir un signal triangulaire, prendre PER et PW petits devant TR et TF.

1.4 Source de tension définie par segments VPWL ð utilisée pour l’analyse temporelle : désignation VPWL

 Edition : même démarche, mais en respectant bien la syntaxe PSPICE :

PWL (T1 V1 T2 V2 …… Tn Vn)
Ce stimulus est une suite de segments, chaque segment reliant reliant le point suivant; un point est un couple temps-tension qu’il faut définir, le nombre de couples n’étant pas limité.

2.Grandeurs logiques :

F Afin d’éditer les stimulus (pour des simulations logiques) ci-dessous, faire un double clic sur le corps du composant, puis compléter la fenêtre ouverte en respectant la syntaxe liée à chaque symbole, décrite ci-dessous.

2.1 Stimulus mot de 1 bit : désignation STM1

 Edition : un signal binaire se défini en terme de temps et niveau logique. Donc dans la fenêtre d’édition préciser pour chaque ligne notée COMMAND : le temps puis le niveau logique en laissant un espace entre les deux.

Compléter éventuellement la ligne PKGREF pour modifier sa désignation, par celle imposée dans le TP.

Ne compléter la ligne TIMESTEP que ci cela est précisé dans le TP. Ne pas modifier les autres lignes

De cette manière, il est possible d’éditer n’importe quelle allure de signal binaire non périodique et même un signal d’horloge (périodique comme l’exemple ci-dessous). 

Il est également possible de définir des stimulus de 2, 4, 8, 16 bits pour des simulations pcaticeulières.

2.2 Utilisation de l’éditeur de stimulus : désignation DIGCLOCK

 L’exemple de programmation d’un signal d’horloge comme l’exemple ci-dessus est assez lourd (long à programmer s'il y a beaucoup de périodes. Il est donc possible d’éditer un stimulus DIGCLOCK en complétant les lignes ONTIME (temps de niveau haut), OFFTIME (temps de niveau bas) et STARTVAL ((niveau logique au démarrage). 

Télécharger ces fichiers : DidacPspice1.doc  (155 ko)  et DidacPspice2.doc (50 ko annexe sur les sources )

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