{"id":11300,"date":"2020-12-17T18:22:50","date_gmt":"2020-12-17T18:22:50","guid":{"rendered":"https:\/\/summitinterconnect.ca\/blog\/article\/tutoriel-sur-la-simulation-et-la-mesure\/"},"modified":"2025-12-17T10:48:57","modified_gmt":"2025-12-17T10:48:57","slug":"simulation-and-measurement-tutorial","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/summitinterconnect.ca\/fr\/blog\/article\/simulation-and-measurement-tutorial\/","title":{"rendered":"Tutoriel sur la simulation et la mesure"},"content":{"rendered":"

Les ing\u00e9nieurs civils ont un dicton : **\u00ab N'importe quel idiot peut construire un pont qui tient debout. Il faut un ing\u00e9nieur pour construire un pont qui tient \u00e0 peine debout. \u00bb**
\nPour atteindre leurs objectifs, les ing\u00e9nieurs disposent **d'analyses par \u00e9l\u00e9ments finis et par \u00e9l\u00e9ments concentr\u00e9s**, leur permettant de simuler toutes sortes de charges et d\u2019analyses de d\u00e9faillance.
\nAvec ces informations en main, ils peuvent prendre des d\u00e9cisions pour **r\u00e9duire les co\u00fbts**.
\nLes aspects techniques sont propres au domaine du **g\u00e9nie civil**, mais les **processus sont universels** \u00e0 toutes les disciplines : **faire fonctionner, s\u00e9curiser, puis optimiser les co\u00fbts**.
\nL\u2019ing\u00e9nierie est, dans son essence, **un compromis entre des exigences concurrentes et des risques**, o\u00f9 **le co\u00fbt et la s\u00e9curit\u00e9** l\u2019emportent souvent.<\/p>\n

Le m\u00eame raisonnement s\u2019applique \u00e0 la **conception des PCB**.
\nM\u00eame si **tout le monde ne peut pas concevoir un PCB HDI**, il reste vrai que **\u00ab il faut un ing\u00e9nieur pour concevoir un PCB HDI qui fonctionne \u00e0 peine. \u00bb**
\nPourquoi ? Parce que **ce \u00ab\u00e0 peine\" peut g\u00e9n\u00e9rer des \u00e9conomies significatives**. <\/p>\n

Bien s\u00fbr, vous pouvez choisir **un mat\u00e9riau de base Roger\u2019s, utiliser du cuivre 2 oz.** et obtenir un design parfaitement fonctionnel.
\nMais pouvez-vous remplacer **iTera MT40 par du FR4 1080** et le **cuivre 2 oz. par du cuivre 1 oz.** ?
\nVous ne le saurez jamais **sans simuler votre conception** ou sans **prendre le risque** d\u2019utiliser des mat\u00e9riaux moins chers.<\/p>\n

L\u2019objectif de cet article est de convaincre votre entreprise **d\u2019investir dans les outils n\u00e9cessaires** pour que vous puissiez **acheter des mat\u00e9riaux moins co\u00fbteux** et ainsi **r\u00e9duire le co\u00fbt global de production de votre PCB**.<\/p>\n

Enfin, la **fr\u00e9quence de fonctionnement** de votre conception **n\u2019est pas le facteur le plus critique**.
\nLorsque vous d\u00e9cidez de **simuler votre conception** ou de **choisir un \u00e9quipement de test**, le chiffre cl\u00e9 \u00e0 surveiller est **le temps de mont\u00e9e \/ descente du signal le plus rapide dans votre circuit**.<\/p>

\"\"
Ce graphique temporel montre la diff\u00e9rence de potentiel sur une trace hypoth\u00e9tique lors d'une transition logique de bas en haut. Le temps de mont\u00e9e est mesur\u00e9 comme l'intervalle entre 20 % et 80 % de la tension logique haute, ou comme l'intervalle entre 10 % et 90 %. <\/figcaption><\/figure>

Il est possible (bien que peu probable) d'obtenir une fr\u00e9quence de commutation lente de 40 kHz avec un temps de mont\u00e9e \u00e9quivalent \u00e0 20 GHz en utilisant un commutateur GaN rapide. La fr\u00e9quence est l'inverse de la p\u00e9riode, donc 1\/50 ps = 20 GHz (20 GHz est une approximation, car le choix entre 80\/20 ou 90\/10 est quelque peu arbitraire et je ne tiens pas compte de quelques autres d\u00e9tails). Pour rappel, vous concevez peut-\u00eatre un circuit \u00ab\u00a0bas d\u00e9bit\u00a0\u00bb sur le papier, mais en pratique, il pourrait s'agir d'une conception \u00e0 tr\u00e8s, tr\u00e8s haut d\u00e9bit. Et ces harmoniques, r\u00e9flexions, etc. \u00e0 haut d\u00e9bit pourraient perturber compl\u00e8tement votre conception. <\/p>\n

Et pour couronner le tout, il ne faut pas seulement se soucier de la fr\u00e9quence fondamentale (d\u00e9termin\u00e9e par le temps de mont\u00e9e). Dans le domaine fr\u00e9quentiel, les ondes carr\u00e9es sont constitu\u00e9es d'une s\u00e9rie d'ondes sinuso\u00efdales de plus faible amplitude et de plus haute fr\u00e9quence. Malheureusement, les premi\u00e8res harmoniques ont elles aussi une amplitude suffisante pour perturber votre conception. <\/p>

\"\"
Dans le domaine fr\u00e9quentiel, chaque signal num\u00e9rique peut \u00eatre d\u00e9compos\u00e9 en une s\u00e9rie d'ondes sinuso\u00efdales d'amplitude d\u00e9croissante. <\/figcaption><\/figure>
\"\"<\/figure>

Par exemple, un signal de 300 ps n\u00e9cessiterait un oscilloscope avec une bande passante de 2 GHz, tandis qu'un oscilloscope de 1 GHz pourrait capturer un signal de 600 ps au maximum. Gardez \u00e0 l'esprit que cette \u00e9quation est une estimation approximative. Pour d\u00e9terminer pr\u00e9cis\u00e9ment vos besoins, vous devrez conna\u00eetre la pr\u00e9cision de mesure requise, la r\u00e9ponse en fr\u00e9quence de votre oscilloscope, la r\u00e9sistance et la capacit\u00e9 de ses sondes, ainsi que quelques autres \u00e9l\u00e9ments. Il est pr\u00e9f\u00e9rable de contacter un repr\u00e9sentant en \u00e9quipements de test par t\u00e9l\u00e9phone pour lui expliquer vos besoins et lui demander quels instruments de test r\u00e9pondent \u00e0 vos besoins. <\/p>\n

Si vous ne disposez pas de suffisamment de points d'\u00e9chantillonnage, vous ne pourrez pas capturer les temps de mont\u00e9e et de descente r\u00e9els de votre signal.<\/p>\n

\u00c0 quoi cela ressemble-t-il en pratique\u00a0? Prenons un instant pour examiner quelques signaux r\u00e9els \u00e9chantillonn\u00e9s provenant d'une source avec un temps de mont\u00e9e d'environ 40\u00a0ps sur un oscilloscope Tektronix MDO3104 avec une bande passante combin\u00e9e nominale de 1\u00a0G\u00e9ch.\/s. La r\u00e8gle empirique fournie pr\u00e9c\u00e9demment indique que cet oscilloscope pourrait, au mieux, afficher un temps de mont\u00e9e de 600\u00a0ps, soit une diff\u00e9rence de plus d'un ordre de grandeur par rapport au temps de mont\u00e9e indiqu\u00e9 dans la fiche technique. <\/p>\n

Tout d'abord, r\u00e9glez l'oscilloscope sur 250 MHz, soit la bande passante maximale sur un seul canal si les quatre canaux \u00e9taient utilis\u00e9s. On observe alors un signal assez similaire \u00e0 la premi\u00e8re image de cet article. Il semble remarquablement net, vous pourriez donc \u00eatre tent\u00e9 de penser que tout s'est bien pass\u00e9, de noter le nombre et de passer \u00e0 autre chose. Mais attention. <\/p>

\"\"
Cette image de l'oscilloscope MDO3104 montre le signal de 40 ps enregistr\u00e9 avec une bande passante de 250 MHz. La courbe pr\u00e9sente un temps de mont\u00e9e mesur\u00e9 d'environ 725 ps. <\/figcaption><\/figure>

Voyons maintenant \u00e0 quoi ressemble ce signal lorsque toute la bande passante de 1 GHz est utilis\u00e9e et que l\u2019\u00e9chantillonnage augmente d\u2019un facteur quatre.<\/p>

\"\"
Cette image d'oscilloscope montre le signal de 40 ps enregistr\u00e9 avec une bande passante de 250 MHz. La courbe pr\u00e9sente un temps de mont\u00e9e mesur\u00e9 d'environ 260 ps. <\/figcaption><\/figure>

Il s'agit d'un signal totalement diff\u00e9rent. Et le temps de mont\u00e9e mesur\u00e9 est \u00e9galement nettement plus \u00e9lev\u00e9 qu'auparavant. Nous ne voyons pas le temps de mont\u00e9e r\u00e9el du signal, mais les limites du taux d'\u00e9chantillonnage de l'oscilloscope. <\/p>\n

Cette image n'est pas non plus la repr\u00e9sentation exacte du signal. M\u00eame si nous avons quadrupl\u00e9 le nombre de points d'\u00e9chantillonnage, il n'y a toujours pas assez de points \u00e9chantillonn\u00e9s pour capturer et reproduire avec pr\u00e9cision la forme d'onde. <\/p>

\"\"
\u00c0 titre d'exemple, le signal bleu est \u00e9chantillonn\u00e9 par environ 20 points r\u00e9guli\u00e8rement espac\u00e9s \u00e0 gauche et 4 fois ce nombre \u00e0 droite. Mais comme vous pouvez le constater, la mont\u00e9e et la descente du signal ne sont pas \u00e9chantillonn\u00e9es avec pr\u00e9cision. <\/figcaption><\/figure>

En bref, pour les signaux \u00e0 haut d\u00e9bit, vous avez besoin d\u2019un \u00e9quipement de test de qualit\u00e9 dans votre laboratoire pour vraiment comprendre ce qui arrive aux signaux dans vos circuits.<\/p>\n

Simulation<\/h2>\n

Avant de mettre en marche votre \u00e9quipement de test ou d'envoyer votre maquette \u00e0 votre atelier de fabrication, vous devez avoir une compr\u00e9hension approfondie de ce qui se passe dans votre conception. Pour cela, vous devez trouver une suite logicielle de simulation adapt\u00e9e \u00e0 vos besoins et \u00e0 votre budget. <\/p>\n

Vos besoins en simulation d\u00e9pendront du temps de mont\u00e9e de vos appareils. Il existe une vari\u00e9t\u00e9 de logiciels r\u00e9pondant \u00e0 de nombreux besoins. Vous avez besoin des outils adapt\u00e9s pour r\u00e9aliser votre travail. <\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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