Étapes de Création de Modèles
La création de modèles dans QucsStudio comporte trois approches principales : les composants d’équation, les modèles VerilogA et les modèles en C++. Chacune de ces méthodes présente des caractéristiques et des avantages spécifiques, mais elles visent toutes à construire des modèles de simulation précis.
1. Composant d’Équation
Les composants d’équation sont idéaux pour définir le comportement des composants à l’aide de formules simples. Cette méthode est intuitive et accessible, permettant d’intégrer rapidement des caractéristiques électriques de base ou des modèles linéaires dans la simulation. Elle consiste à entrer directement les équations mathématiques et à vérifier les résultats en temps réel, ce qui est parfait pour les débutants ou les besoins de simulation de base.
2. Modèle VerilogA
Les modèles VerilogA conviennent pour modéliser des composants avec des caractéristiques non linéaires ou dépendant de la fréquence. VerilogA est un langage de description matériel pour les systèmes analogiques et mixtes, offrant une flexibilité suffisante pour représenter des comportements complexes ou des dispositifs personnalisés. Cette approche permet de définir des comportements détaillés et de reproduire des phénomènes physiques spécifiques, adaptée aux simulations de niveau intermédiaire à avancé.
3. Modèle C++
Les modèles C++ sont particulièrement utiles lorsqu’il est nécessaire d’effectuer des algorithmes mathématiques complexes ou des calculs intensifs. L’utilisation du langage C++ permet une personnalisation avancée et des calculs efficaces, répondant aux besoins de simulations complexes. Cette méthode permet d’utiliser des bibliothèques existantes et d’intégrer des techniques avancées d’analyse numérique, réalisant les modèles de simulation les plus flexibles et puissants.
Points Communs et Choix de l’Approche
Ces trois approches visent à créer des modèles de simulation précis dans QucsStudio. Le choix dépend de l’objectif de la simulation, de la précision requise, du niveau de compétence du développeur et de la complexité du projet. Commencer par des modèles simples et progresser vers des approches plus avancées au besoin procure une flexibilité pour répondre à divers besoins de simulation. Chaque approche sert d’outil pour fournir des solutions optimales aux problèmes spécifiques rencontrés par les utilisateurs.
Utilisation des Composants d’Équation
- Exemple de Modèle de Résistance Simple:
- Utilisez un « composant d’équation » pour définir le comportement d’une résistance par rapport à une tension donnée.
- Exemple : Calcul du courant
Ien utilisant la formuleI = V/R, oùVest la tension etRla valeur de la résistance.
Étape 1 : Ajouter un Composant d’Équation
Dans le panneau « Components » situé à gauche de la fenêtre principale, cherchez la section « nonlinear components ». Trouvez le « composant d’équation », cliquez dessus et faites-le glisser dans l’espace de travail (schéma).
Étape 2 : Définir l’Équation
Double-cliquez sur le composant d’équation pour ouvrir l’éditeur de propriétés. Dans le champ « Equation », entrez l’équation définissant le modèle de résistance, I = V/R, où I représente le courant, V la tension et R la valeur de la résistance.
Si nécessaire, ajoutez des équations supplémentaires pour définir les valeurs de V et R. Par exemple, définissez V = 5 (tension de 5 volts) et R = 100 (résistance de 100 ohms).
Étape 4 : Exécuter la Simulation
Avant de lancer la simulation, ajoutez une source de tension (V) et un composant de masse (GND) pour compléter le circuit.
Cliquez sur le bouton « Simulation » pour démarrer la simulation. Une fois la simulation terminée, les résultats s’afficheront. Vérifiez la valeur du courant I pour confirmer que l’équation I = V/R a été correctement calculée.
Création de Modèles VerilogA
- Exemple de Modèle de Transistor Personnalisé:
- Créez un modèle de transistor avec des caractéristiques non linéaires spécifiques ou des caractéristiques de fréquence en utilisant le langage VerilogA.
- Exemple : Décrire une relation courant-tension spécifique pour reproduire un comportement particulier.
Étape 1 : Créer un Fichier VerilogA
Utilisez un éditeur de texte de votre choix pour écrire un fichier .va contenant le code VerilogA.
Par exemple, décrivez la relation courant-tension d’un transistor à l’aide du langage VerilogA.
Voici un exemple de code de base pour une relation courant-tension.
module CustomTransistor(n1, n2, n3);
inout n1, n2, n3;
electrical n1, n2, n3;
parameter real Vth = 0.7; // Tension de seuil
parameter real K = 1.0e-3; // Constante du transistor
analog begin
if (V(n2, n3) > Vth) begin
I(n1, n2) <+ K * (V(n2, n3) – Vth)^2;
end else begin
I(n1, n2) <+ 0;
end
end
endmodule
- Ce code définit un transistor avec trois bornes : n1 (base), n2 (collecteur) et n3 (émetteur).
Vthreprésente la tension de seuil du transistor, etKest une constante définissant ses caractéristiques.- Dans le bloc
analog begin ... end, la formule de calcul du courant de collecteur est définie.
Enregistrez le fichier texte avec l’extension .va et copiez-le dans le dossier du projet QucsStudio où ce modèle sera utilisé. Une fois placé correctement, le fichier .va sera accessible via l’onglet « Content » situé à gauche de la fenêtre principale.
Étape 2 : Placer le Modèle VerilogA
Vous pouvez maintenant ajouter le modèle de transistor VerilogA au schéma. Sélectionnez le modèle Verilog que vous souhaitez utiliser et déplacez le curseur sur le schéma pour le placer.
Le modèle de transistor créé est désormais prêt à être utilisé dans la simulation.
Création de Modèles en C++
Cet article n’aborde pas ce point, mais il est possible de créer des modèles en C++ de manière similaire à VerilogA.
Conclusion
À travers ces étapes, nous avons montré comment créer des modèles utilisateur dans QucsStudio et les utiliser pour la simulation. Pour obtenir des résultats de simulation précis, il est essentiel de régler correctement les paramètres du modèle et de les comparer aux caractéristiques des dispositifs réels pour vérification.
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