Guide d’analyse paramétrique de circuits électroniques avec uSimmics (anciennement QucsStudio) [2026]

simulation
2024.10.26

L’analyse paramétrique dans uSimmics (anciennement QucsStudio) est une technique puissante qui permet de faire varier systématiquement un paramètre de circuit et d’en quantifier l’impact. Cet article illustre la procédure pas à pas en prenant comme exemple un circuit LC série (inductance et condensateur) : nous ferons varier la capacité en quatre valeurs distinctes et afficherons les caractéristiques de tension résultantes.

Ce que vous apprendrez

  • Le concept d’analyse paramétrique (Parameter Sweep) et ses objectifs dans la conception de circuits
  • La configuration du bloc Parameter Sweep dans uSimmics (anciennement QucsStudio)
  • La procédure de définition dynamique d’une valeur de composant via une variable
  • Le déroulement d’une évaluation de réponse en fréquence combinant analyse AC et Parameter Sweep
  • L’interprétation des résultats (graphes) et leur application à l’optimisation

Qu’est-ce que l’analyse paramétrique ?

L’analyse paramétrique (Parametric Analysis) consiste à faire varier systématiquement un paramètre spécifique d’un circuit ou d’un système (valeur de résistance, capacité, tension d’alimentation, etc.) et à observer et comparer le comportement du circuit pour chaque condition. Cette méthode est largement utilisée dans la pratique de la conception de circuits électroniques pour les objectifs suivants :

Objectifs

  1. Évaluation de la sensibilité aux paramètres
    Quantifier l’impact de chaque paramètre sur le comportement global du circuit (gain, largeur de bande, fréquence de résonance, etc.).

  2. Optimisation
    Rechercher le réglage de paramètres optimal pour maximiser ou minimiser des indicateurs de performance tels que la puissance de sortie, le rendement ou la largeur de bande.

  3. Évaluation de la robustesse de la conception
    Évaluer la sensibilité du système aux dispersions et aux erreurs de paramètres, et vérifier si la conception est résistante aux variations de fabrication.

Procédure d’analyse paramétrique dans uSimmics (anciennement QucsStudio)

Nous allons simuler le comportement d’un circuit constitué d’une inductance (10 nH fixe) et d’un condensateur en série, en faisant varier la capacité sur quatre valeurs (10 pF, 33 pF, 56 pF, 100 pF) et en traçant les caractéristiques de tension obtenues.

Étape 1 : Création du schéma

  1. Lancer uSimmics (anciennement QucsStudio) et créer un nouveau projet.
  2. Depuis l’onglet « Components », sélectionner une inductance (Inductor) et un condensateur (Capacitor) et les placer dans la zone de travail.
  3. Connecter l’inductance et le condensateur en série. La valeur de l’inductance est fixée à 10 nH pour cet exemple.
  4. Placer une source de signal (Power Source) et une masse, puis compléter le circuit.
  5. Définir un testpoint comme point de mesure de tension à l’entrée de l’inductance.

Étape 2 : Affectation d’une variable au condensateur

  1. Double-cliquer sur les propriétés du condensateur et saisir le nom de variable Cvar dans le champ de saisie de la capacité (C).
  2. Cette opération permet de traiter la capacité du condensateur comme la variable Cvar, manipulable ultérieurement par le Parameter Sweep.
  3. Le nom de variable est libre, mais il est recommandé d’utiliser un nom explicite en caractères alphanumériques.

Étape 3 : Configuration de l’analyse AC

  1. Depuis l’onglet « Simulations », ajouter un bloc AC Simulation dans le schéma.
  2. Configurer les paramètres suivants :
  3. Fréquence de début : 10 MHz
  4. Fréquence de fin : 1 GHz
  5. Pas en fréquence : sélectionner le nombre de points ou le balayage logarithmique selon les besoins.

Étape 4 : Configuration du Parameter Sweep

  1. Depuis l’onglet « Simulations », ajouter un bloc Parameter Sweep dans le schéma.
  2. Sélectionner Cvar comme paramètre à faire varier.
  3. Choisir le type de balayage.
Type Description
Linear (linéaire) Variation du paramètre à intervalles réguliers
Logarithmic (logarithmique) Variation du paramètre selon une progression logarithmique
List (liste) Spécification d’une liste de valeurs arbitraires
  1. Pour cet exemple, utiliser le type List avec la configuration suivante :
  2. Type : list
  3. Valeurs : 10p; 33p; 56p; 100p

Ceci exécutera la simulation pour les quatre conditions de capacité : 10 pF, 33 pF, 56 pF et 100 pF.

Étape 5 : Exécution de la simulation

  1. Cliquer sur le bouton « Simulate » pour lancer la simulation.
  2. Un graphe Cartesian Plot pour l’affichage des résultats est ajouté automatiquement (ou manuellement si nécessaire).
  3. Tracer testpoint.v (tension au testpoint) sur le graphe.

Étape 6 : Évaluation des résultats

  1. Analyser le graphe obtenu et évaluer l’impact des différentes valeurs de capacité sur les caractéristiques de tension.
  2. La fréquence de résonance d’un circuit LC série ($f_r = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$) dépend de la capacité C ; un pic (tension maximale) apparaît donc à des fréquences différentes pour chaque valeur de capacité.

  3. On observe la fréquence de résonance la plus élevée pour 10 pF et la plus basse pour 100 pF.

  4. Sur la base des résultats d’analyse, déterminer la valeur de capacité optimale. Modifier les conditions de balayage si nécessaire et relancer la simulation.

Applications : cas d’usage de l’analyse paramétrique

L’analyse paramétrique ne se limite pas à l’évaluation de la fréquence de résonance des circuits LC ; elle peut s’appliquer dans les situations suivantes :

  • Conception de filtres : recherche de la valeur optimale de C ou L définissant la fréquence de coupure
  • Conception d’amplificateurs : évaluation de l’impact de la résistance de polarisation sur le gain et le point de fonctionnement
  • Conception d’alimentations : vérification de l’impact de la capacité de sortie sur la réponse transitoire en charge
  • Conception de circuits RF : optimisation des paramètres d’adaptation d’impédance dans les réseaux d’adaptation

Conclusion

L’analyse paramétrique est une méthode indispensable pour l’optimisation et l’évaluation des performances au stade de la conception. Le bloc Parameter Sweep d’uSimmics (anciennement QucsStudio) permet d’évaluer efficacement plusieurs conditions de valeurs de composants en une seule simulation. Le point clé pour réaliser une analyse paramétrique de qualité est d’articuler correctement trois éléments : l’affectation de variables aux composants, l’analyse AC et le Parameter Sweep. Utilisez la procédure décrite dans cet article comme point de départ pour appliquer l’analyse paramétrique à vos propres circuits.

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