Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les circuits analogiques sont devenus des systèmes complexes dont la validation s’avère de plus en plus critique. Pour réduire au maximum les risques encourus, des méthodologies très élaborées sont mises en œuvre. Au cœur de cette validation, et malgré l’existence d’outils très diversifiés, la simulation tient une place importante. Le simulateur est ainsi devenu une pièce maîtresse dans le flot de conception, et dans celui de la vérification. Son choix, qui dépend bien sûr de son utilisation finale, doit se baser sur de nombreux critères, entre autres, la vitesse, la capacité, la précision et les supports des langages HDL et HVL.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Joël Besnard : Ingénieur R&D chef du projet ELDO Mentor Graphics
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Pascal Bolcato : Ingénieur R&D chef du projet ELDO-RF Mentor Graphics
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Dézai Glao : Ingénieur R&D ELDO Mentor Graphics
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Hervé GuÉgan : Directeur technique division AMS Mentor Graphics
INTRODUCTION
La fin du xxe siècle a connu une évolution considérable des technologies de fabrication des circuits intégrés due principalement à la pression du marché des circuits électroniques de communication. Pour les concepteurs de circuits, il faut réduire le temps de mise sur le marché (time to market) tout en satisfaisant aux demandes à la fois de performances accrues (consommation, poids, tailles et coûts réduits). À ces contraintes liées à l'utilisateur final s'ajoutent les problèmes de sécurité (aviation, automobile), de connectivité et d'adaptation à des standards de plus en plus nombreux (WLAN (Wireless Local Area Network), PDA (Personnal Digital Assistant), Bluetooth, WIFI (Wireless Fidelity)...). Il en résulte une explosion en termes de complexité de fonctionnement et en termes de taille (en nombre de transistors) pour les circuits intégrés conçus. Pour faire face à ces contraintes, on intègre sur une même puce SoC (System on Chip) microprocesseurs, traitement analogique et numérique du signal, circuits d'interface, système d'exploitation, composants de radiofréquence, etc.
Le temps d'arrivée du produit sur le marché étant un facteur crucial de réussite, ces systèmes de grande complexité doivent être conçus, vérifiés et validés de manière sûre. Les coûts de fabrication étant très élevés, les tentatives multiples ne sauraient être tolérées.
Les acteurs du marché de l'EDA (Electronic Design Automation) fournissent aux fabricants de circuits intégrés des flots de conception et de vérification alliant méthodologies, logiciels et matériels appareillés pour respecter au mieux les exigences ci-dessus.
L'un des éléments clés de ces deux flots est le simulateur électrique à niveaux d'abstractions mixtes, signaux mixtes et RF (radiofréquence). Nous le noterons simulateur AMS/RF pour (Analog Mixed Signal/RF) tout simplement. Il devra être capable à la fois de supporter des niveaux d'abstraction de plus en plus élevés (les choix de technologies étant reportés le plus tard possible) et de prendre en compte des détails électriques de plus en plus fins (connexions d'alimentation par exemple) à cause des nouvelles technologies. En même temps que l'échelle d'abstraction s'étire dans les deux sens, d'autres domaines, autres qu'électriques, doivent aussi pouvoir être pris en compte.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de sept. 1982 par
- Version archivée 2 de mars 1993 par René FRANÇOIS
- Version courante de févr. 2018 par Joël BESNARD, Pascal BOLCATO, Dézaï GLAO
DOI (Digital Object Identifier)
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Simulation des circuits numériques3. Simulation des circuits en radiofréquence
L'objectif de ce paragraphe est de décrire les méthodes de simulations utilisées pour l'analyse de circuits radiofréquences (RF). Ces circuits servent principalement dans les systèmes de communication sans-fils (téléphones cellulaires, périphériques de réseaux personnels ou locaux...). Les circuits RF, ainsi que les signaux qui les parcourent, sont plutôt de nature analogique. Donc une partie de la phase de conception de ces circuits peut utiliser les analyses décrites dans le précédent chapitre (analyses DC, AC et éventuellement TRAN). Mais de par la forme particulière des signaux traités ainsi que les gammes de fréquences en jeu, des algorithmes et des analyses spécifiques ont été développés afin de faciliter la tâche des concepteurs de systèmes RF.
La figure 14 illustre un exemple de circuit de communication sans fils. Il s'agit d'un récepteur superhétérodyne contenant différents blocs de base (amplificateurs, filtres, oscillateurs, mélangeurs...). Les signaux manipulés par ces blocs vont être périodiques, quasi périodiques ou de type modulés, avec une gamme de fréquences allant de quelques GHz pour la partie RF à quelques KHz pour la partie en bande de base. De plus, les blocs de base sont de natures très différentes. Certains sont forcés (amplificateurs, mélangeurs, filtres, diviseurs de fréquences...) c'est-à-dire qu'ils sont stimulés par un ou plusieurs signaux d'entrée et que leurs réponses sont synchronisées sur ces signaux). D'autres sont autonomes (oscillateurs), c'est-à-dire qu'ils génèrent de manière autonome et non synchronisée leurs signaux de sortie. Certains sont quasiment linéaires (amplificateurs a faible bruit, filtres...) et d'autres sont non linéaires voir fortement non linéaires (mélangeurs, diviseurs de fréquences,...). Certains de ces circuits ont des temps d'établissement relativement courts, relativement à la période du signal traité par le circuit, (diviseurs de fréquences,...). D'autres blocs seront beaucoup plus sélectifs avec des temps d'établissement pouvant comporter plusieurs centaines ou milliers de périodes de signal (amplificateurs à faible bruit, oscillateurs à fort coefficient de qualité, filtres très sélectifs...).
Imaginons maintenant l'utilisation d'une analyse transitoire pour simuler le comportement d'un circuit sélectif traitant des signaux de fréquences proches ou alors éloignées. Une simulation nécessitera...
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Simulation des circuits en radiofréquence
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - C.W. Ho, A.E. Ruehli, F. A. Brennn - The Modified Nodal Approach to Network Analysis - IEEE Trans. Circuits syst, vol CAS-22 June 1975.
-
(2) - J. Vlach, K. Singhal - Computer Methods For Circuits Analysis And Design. - Van Nostrand Reinhold 1983.
-
(3) - McCalla - Fundamentals of Computer-Aided Circuit simulation, - Kluwer academic publishers, 1993 Boston.
-
(4) - L.W. Nagel - SPICE2 : A computer program to simulate semiconductor circuits - Research Labolatory, College of engineering University of california. May 1975.
-
(5) - R.D. Berry - Ak Optimal Ordering of ElectronicCircuit Equations for a sparse Matrix Solution. - I IEEE Trans. Circuit theory CT-18 January 1971, pp 139-146
-
(6) - K. Brennan, S. Campbell, L. Petzold - The Numerical Solution of Initial Value Problems in Ordinary Differential-Algebraic Equations, - 2nd...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Constructeurs – Fournisseurs
Mentor Graphics (Eldo, Eldo-RF, ADiT, ADVance-MS, HyperLynx) http://www.mentor.com
Agilent (ADS ) http://www.agilent.com
Cadence (Spectre, Spectre-RF, Ultrasim, AMS Designer, Zuken, Pspice) http://www.cadence.com
Synopsys (Hspice, Hsim/XA, AMS Discovery) http://www.synopsys.com
Ansoft http://www.ansoft.com
Organismes – Fédérations
Organismes, comités œuvrant pour la standardisation :
IEEE : Promotion de la connaissance dans le domaine de l'ingénierie électrique. – http://www.ieee.org
ACCELERA : Standardisation des langages HDL (verilog, vhdl). – http://www.accellera.org
CMC. Standardisation et promotion de l'utilisation et de l'implémentation des modèles « compacts » de composants. – http://www.geia.org
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