Les composants électroniques présentent une différence entre leurs caractéristiques idéales et réelles. Cette différence est due aux éléments parasites et aux composants résistifs présents dans les composants réels. Par exemple, un condensateur idéal conserve une capacitance constante à n’importe quelle fréquence, mais un condensateur réel comporte une inductance parasite et une résistance en courant continu, ce qui altère ses caractéristiques.
Cette différence est très importante lors de la conception de circuits électroniques. Les caractéristiques non idéales peuvent avoir un impact inattendu sur le fonctionnement global du circuit. Pour garantir des simulations de haute précision et une conception fiable, il est nécessaire de modéliser et de prévoir avec précision le comportement de ces composants.
Dans cet article, nous expliquerons comment déterminer les paramètres du circuit équivalent d’un condensateur CMS à l’aide de QucsStudio. Maîtriser cette technique permettra d’améliorer la précision des simulations et d’accroître la fiabilité de la conception des circuits.
Étape 1 : Obtention des paramètres S du composant réel
Nous allons d’abord mesurer les caractéristiques du composant réel. Dans cet exemple, nous utiliserons un condensateur céramique multicouche (MLCC) de 100 pF de taille 0,6 x 0,3 mm.
- Mesure de la caractéristique S12 : À l’aide d’un analyseur de réseau, nous mesurons l’impédance du condensateur en fonction de la fréquence. Cette mesure permet de comprendre en détail le comportement réel du condensateur.
- Importation des données : Les données mesurées sont exportées sous forme de fichier S-parameters au format Touchstone, puis importées dans QucsStudio. Cela permet d’utiliser les données mesurées dans les simulations.
Étape 2 : Vérification des paramètres S
Affichez les paramètres S obtenus dans QucsStudio et construisez un circuit en connectant une ligne de transmission en parallèle avec la terre (GND).
1.Création du circuit équivalent du composant réel : Ouvrez QucsStudio et créez un nouveau schéma de circuit. Choisissez d’abord le composant de paramètres S dans la bibliothèque « system components » et créez le circuit suivant.
2.Exécution de la simulation des paramètres S : Réalisez une simulation des paramètres S dans la plage de fréquences de 100 MHz à 3 GHz avec le circuit configuré.
L’impédance du condensateur est exprimée par la formule suivante. Cela signifie que lorsque la fréquence augmente, l’impédance diminue, provoquant une atténuation du signal.
Toutefois, l’observation des paramètres S mesurés montre que jusqu’à 1 GHz, l’atténuation se produit comme prévu, mais au-delà, l’atténuation est moindre. Cela montre que les caractéristiques du condensateur réel diffèrent de celles d’un condensateur idéal.
Étape 3 : Création du circuit équivalent
Les caractéristiques du composant réel diffèrent de celles d’un condensateur idéal en raison des composants d’inductance et de résistance présents. Suivez les étapes ci-dessous pour créer un circuit équivalent du composant réel, incluant ces composants.
Création du circuit équivalent du composant réel : Le composant condensateur de QucsStudio dispose d’une fonctionnalité permettant d’inclure des composants résistifs. Utilisez cette fonctionnalité pour représenter les composants résistifs et ajoutez les composants d’inductance au circuit équivalent pour créer le modèle réel du condensateur.
Utilisez ce circuit équivalent pour ajuster les composants d’inductance et de résistance et trouver les valeurs qui correspondent aux caractéristiques du composant réel.
Étape 4 : Vérification et analyse des résultats
Utilisez la fonctionnalité « Tune » de QucsStudio pour ajuster la valeur de l’inductance et trouver une valeur qui correspond aux caractéristiques de fréquence du composant réel.
En se référant au graphique, identifiez le point de résonance correspondant et confirmez que la valeur de l’inductance est de 0,2739 pF.
Ensuite, déterminez la valeur du composant résistif. Double-cliquez sur le composant L1 pour ouvrir ses propriétés et entrez une valeur dans la section de résistance série.
Dans le cas des condensateurs CMS, la résistance est généralement réglée dans la plage de 0,1 à 0,2 Ω, mais nous avons déterminé que la valeur optimale pour ce composant était de 0,18 Ω. Comme pour l’inductance, utilisez la fonctionnalité Tune pour ajuster la valeur de la résistance et obtenir le meilleur résultat.
Conclusion
Nous avons réussi à extraire les paramètres du circuit équivalent d’un condensateur CMS à l’aide de QucsStudio.
Cette méthode permet de comprendre avec précision le comportement des composants et de réaliser des conceptions de circuits plus fiables. En utilisant cette technique, des simulations précises basées sur des données mesurées sont possibles, ce qui améliore la qualité de la conception.
Nous espérons que ce guide vous aidera à améliorer vos compétences en conception et simulation de circuits électroniques.
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