Spice & CEM

Objectifs

Les objectifs de la formation Spice & CEM :

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.

• Maîtriser l'approche analytique élémentaire pour maîriser les ordres de grandeur


• Connaître et maîriser 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, etc.

Programme

1 - Introduction
• 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 modélisation Spice
• Hybridation SPICE – Modèles ondes (EF, Mom, …)