Création du modèle d’un composant à partir de Model Editor :

Introduction :

on procéde à :

1. Lancer Model Editor : Programme → OrCAD 16.0 → PSpice Accessories→ Model Editor

2. Aller à File → New ou Cliquer sur

3. Aller à Model → New… ou Cliquer sur . La fenêtre suivante apparaît :

4. Dans « Model Name » on tape le nom donné à notre modèle de transistor (ici MOSN par exemple)

5. Sélectionner « Use Device Charaterisyic Curves » 6. Au menu déroulant « From Model », on selectionne « MOSFET »7. Dans le choix « MOS Polarity », choisir « NMOS », puis cliquer sur « OK »8. La fenêtre qui apparait prend l’organisation ci-dessous :

Zone A : comprend la liste des modèles encours de traitement, ici il n’y a qu’un modèle MOSN* de type N (l’étoile * indique que le modèle n’a pas été sauvegardé)

Zone B : donne l’ensemble des caractéristiques du composant, cette zone comprend aussi des tableaux de caractéristiques que l’utilisateur peut remplir à partir de mesures expérimentales par exemple. Model Editor peut extraire, à partir des caractéristiques du composant, les paramètres de celui-ci. (Allez dans « Tools » puis « Extract Parameters »

Zone C : comprend les différents paramètres du modèle du composant.

9- Si l’utilisateur n’a pas de caractéristiques expérimentales du composant, il est possible de passer à une représentation plus pratique pour l’édition du modèle :

Aller dans « View » puis « Edit Model » :

La zone C précédente se transforme en zone d’édition de texte, nous avons dans cette exemple une carte .MODEL . (Ignorez les lignes débutants avec le signe *)

*DEVICE=mos,NMOS

* mos NMOS model* created using Model Editor release 10.0.0 on 12/26/09 at 16:20* The Model Editor is a PSpice product..MODEL mos NMOS+ LEVEL=3+ L=2.0000E-6+ W=.5+ RS=10.000E-3+ RD=10.000E-3+ VTO=3+ RDS=1.0000E6+ TOX=2.0000E-6+ CGSO=40.000E-12+ CGDO=10.000E-12+ CBD=1.0000E-9+ RG=5+ RB=1.0000E-3+ GAMMA=0+ KAPPA=0

Pour sauvegarder ; Aller à « File » puis « Save ou Save As » ou cliquez simplement sur .

La sauvegarde crée un fichier de type Model Library (.lib), on choisist un nom et un l’emplacement voulus pour votre fichier librairie. Il vaut mieux que le nom de fichier choisi nous renseigne sur le composant ou le model du composant, le plus simple est de choisir le nom de la librairie identique au nom du modèle si votre librairie comprend un seule composant sinon choisir un nom qui indique le type de composants si votre librairie comporte plusieurs modèles, dans notre cas il possible de choisir le nom « MOSN » ou « transistors MOS » par exemple (ceci n’est pas obligatoire)

Nous avons choisi dans cet exemple le nom « Transistors MOS », et notre librairie composte deux modèles de composants. Le modèle MOSN pour le type N et le modèle MOSP pour le type P (le modèle MOSP a été crée en suivant les mêmes démarches que précédemment)

9. Dans la zone éditable du modèle insérer les paramètres voulus (n’oublier pas le signe + au début de chaque ligne.

10. Model Editor vous donne les paramètres du modèle et leurs valeurs par défaut ainsi le domaine de leurs variations. Ces indication sont en commentaires (précédés de *)

*les paramètres du modèle :

W=

L=

Rs DEFINITION ???

Kp

Tox

11. Une fois les paramètres de votre (ou vos) modèle(s) fixés : Procédez à une dernière sauvegarde de votre librairie Allez à « File » puis « Export to Capture Part Library ». Cette étape permet

d’exporter notre librairie à Orcad Capture CIS pour que notre modèle de composant soit utilisé dans capteur comme n’importe quel composant standard. A partir de la librairie de modèles c.à.d le fichier « Transistors MOS.lib », une librairie de composant utilisable avec Capture CIS est générée c.à.d le fichier « Transistors MOS.olb »

Cliquez sur « OK » Une fenêtre d’erreurs apparaît, cliquez « OK » (assurez-vous qu’il n’y a pas

d’erreurs)

12. A cette étape il est possible de fermer Model Editor et de basculer vers Capture CIS

13. Ouvrir Orcad Capture CIS14. Commencez à réaliser le schéma de votre circuit sur la page schéma

15. Cliquez sur « New Simulation Profile » puis « Edit Simulation Settings »

16. En appuyant sur « Edit Simulation Settings », la fenêtre ci-dessus doit apparaître. Sélectionner l’onglet « Configuration Files » Dans Category, sélectionnez « Library » Dans Details, cliquez sur « Browse » cherchez et sélectionnez le fichier

librarie « Transistors MOS.lib » Cliquez sur « Add as Global », le chemin du fichier « Transistors MOS.lib »

doit se retrouver dans la zone « Configured Files » Cliquez sur « OK » pour terminer

17. Notre transistor NMOS de modèle « MOSN » va être inséré comme n’importe quel composant en suivant les étapes suivantes :

Cliquez sur La fenêtre « Place Part » apparaît, cliquez sur « Add Library » Recherchez le dossier ou vous avez mis la librairie « Transistors MOS.olb »,

dans notre cas le chemin était « C:\OrCAD_Data\test model\Transistors MOS.olb »

La fenêtre prend la forme suivante :

18. Nous retrouvons la librairie « Transistors MOS » placée dans « Libraries », dans « Part List » nous retrouvons les deux composants MOSN et MOSP. Model Editor à automatiquement associé un symbole approprié à notre composant (ici M? - MOSN)

Cliquez sur « OK » Réalisez votre schéma de circuit avec les nouveaux composants.

Modification des paramètres du modèle à partir de Capture CIS

Réalisez le schéma électrique voulu, incluant le transistor MOS (de modèle MOSN)

1. Cliquez sur le composant « MOSN » avec le bouton gauche de la sourie (le transistor est sélectionné)

2. Cliquer maintenant sur le même composant avec le bouton droit de la sourie

Puis cliquez sur « Edit PSpice Model », Model Editor sera automatiquement lancé

Attention :   les   modifications   apportées   au   modèle   MOSN   seront enregistrées sur un fichier librairie (*.lib) du nom du projet dans Capture CIS  et  non sur  « Transistors  MOS.lib »  par  exemple dans notre cas.  Les changements seront localisés au niveau du projet.

Importation du modèle d’un composant dans Model Editor

Le modèle d’un composant standard de PSPICE (SPICE) peut être saisi tout simplement avec le bloc Note ou tout logiciel de traitement de texte. Il faut créer une carte .MODEL, comme suit :

.MODEL MOSN NMOS+ LEVEL=3+ L=3.0000E-6+ W=.5+ RS=10.000E-3+ RD=10.000E-3+ VTO=3+ RDS=1.0000E6+ TOX=2.0000E-6+ CGSO=40.000E-12…

1. Enregistrez le fichier avec l’extension « .mod », par exemple « MOSN.MOD »2. Lancez Model Editor : Programme → OrCAD 16.0 → PSpice Accessories→ Model

Editor3. Allez à Model → Import4. Cherchez et ouvrez votre fichier « MOSN.MOD »5. Continuez comme indiqué précédemment (voir les indications à partir de 10)

Remarque :1. Comme il possible d’importer un modèle de composant à partir d’un fichier *.mod

dans Model Editor, il aussi possible d’exporter un modèle développé dans Model Editor sous le format *.mod (Allez à Model → Export)

Création d’un sous-circuit (.SUBCKT) avec Model Editor

Première Méthode

La Netlist du sous-circuit existe déjà, ou bien le circuit est assez simple pour être édité en NetList

1. Saisissez la Netlist de votre sous-circuit avec le bloc Note, évitez l’utilisation de tabulations préférez des espaces

.SUBCKT Filtre1 Entree Sortie R_R1 Entree N01 1k C_C1 N01 Sortie 1n R_R2 Sortie 0 1k C_C2 Sortie 0 1n .ENDS

2. Sauvegardez le fichier avec l’extension *.lib (par exemple Filtre1.lib)3. Lancez Model Editor : Programme → OrCAD 16.0 → PSpice Accessories→ Model

Editor4. Allez à Model → Import5. Cherchez et ouvrez votre fichier « Filtre1.lib»6. Continuez comme indiqué précédemment (voir les indications à partir du point 14

de la page 4)7. Si dans Orcad Capture CIS vous insérez le nouveau composant, vous verrez quelque

chose qui ressemble, dans notre exemple, à :

U 1

F I L TR E 1

E N TR E E1

S O R TI E2

8. Dans capture CIS il possible de faire les modifications voulues pour changer l’allure du schéma

U 1 F I L TR E 1

E N TR E E1

S O R TI E2

Cliquez sur le composant « Filtre1 » avec le bouton gauche de la sourie (le schéma est sélectionné)

Cliquez sur le bouton droit de la sourie et sélectionnez « Edit Part » Dans cette page vous pouvez apporter les modifications nécessaires à la

clarté du schéma de votre sous-circuit. Vous disposez de plusieurs outils pour le dessin et pour le placement des

connexions A la fin fermer la fenêtre pour basculer à la page schéma de Capture CIS.

Deuxième Méthode

Le sous-circuit à déjà été saisi sous forme de schéma dans Orcad Capture CIS, ou bien il est assez compliqué pour être saisi en Netlist

1. Lancez Orcad Capture CIS 2. Créez un nouveau projet portant le nom à donner à votre sous-circuit (dans notre

exemple le nom est « Filtre1 »3. Saisissez le schéma électrique de votre sous-circuit (le schéma ci-dessous

correspond au si-sous circuit « Filtre1 »)

A ce stade il faut ajouter et nommer les ports du sous-circuit ( )

R 1

1 k

R 21 k

C 1

1 n

C 21 n

0

E n t re e S o rt ie

9. Sauvegardez le fichier10. Allez à la fenêtre de gestion du projet, comme ci-dessous, et cliquez sur le fichier

dessin du projet (ici .\filtre.dsn est sélectionné (en bleu))

11. Allez à Tools → Create Netlist, la fenêtre ci-dessous apparaît :

12. Sélectionnez l’onglet « PSpice »13. Cochez « Create SubCircuit Format Netlist »14. Donner le nom voulu à votre librairie, puis cliquez sur « OK »15. Lancez Model Editor, et ouvrez le fichier librairie, vous devez avoir la Netlit de votre

sous-circuit. Dans l’exemple précédent nous aurons :

.SUBCKT SCHEMATIC1 Entree Sortie R_R1 Entree N00099 1k R_R2 0 SORTIE 1k C_C1 N00099 SORTIE 1n C_C2 0 SORTIE 1n .ENDS

16. Remarquez que le sous-circuit porte le nom « SCHEMATIC1 » (voir fenêtre ci-dessus).

17. Continuez comme indiqué précédemment (voir les indications à partir du point 14 de la page 4)

Objectifs

Familiariser le concepteur de circuits intégrés avec la simulation électrique et donner les éléments de base nécessaires à la macromodélisation. Le simulateur à utiliser est SPICE3F5 en mode interactif.

Caractérisation d'un circuit passif RLC On considère le circuit passif de la figure 1, l'inductance est fixée à

et le condensateur a pour valeur .   

Figure 1:

circuit passif RLC

et

- Déterminer par simulation électrique la réponse indicielle pour un coefficient

de qualité , , et . -

Déterminer par simulation électrique la réponse impulsionnelle pour un

coefficient de qualité , , et . -

Déterminer par simulation électrique la réponse en fréquence pour un

coefficient de qualité , , et .

SOLUTION : La fonction de transfert de ce circuit passif est :

Les valeurs de L et c :

Notre circuit est un pass-bas à une fréquence de coupure égale à :

Et pour coefficient de qualité :

Réponse indicielle :La réponse indicielle est simulée par une analyse transitoire (.TRAN), le stimuli étant un échelon de tension "fabriqué" par une source de tension indépendante linéaire par morceau (PWL). 1°cas :

donc R=10.

2°cas :

donc R=2

1 2L 1

1 u H

C 21 u

0 V

R 2

1 0

0

V 1

TD = 0 . 0 1 m s

TF = 0 . 0 1 n sP W = 1 m sP E R =

V 1 = 0 v

TR = 0 . 0 1 n s

V 2 = 3 v

V

V

Time

10.0us 20.0us 30.0us 40.0us 50.0us 60.0us 70.0us2.2us 77.8usV(R2:1) V(L1:2)

1.0V

2.0V

0.0V

3.0V

3°cas :

donc R=1

1 2L 1

1 u H

C 21 u

0 V

R 2

2

0

V 1

TD = 0 . 0 1 m s

TF = 0 . 0 1 n sP W = 1 m sP E R =

V 1 = 0 v

TR = 0 . 0 1 n s

V 2 = 3 v

V

V

Time

0s 20us 40us 60us 80us 100usV(R2:1) V(L1:2)

0V

1.0V

2.0V

3.0V

1 2L 1

1 u H

C 21 u

0 V

R 2

1

0

V 1

TD = 0 . 0 1 m s

TF = 0 . 0 1 n sP W = 1 m sP E R =

V 1 = 0 v

TR = 0 . 0 1 n s

V 2 = 3 v

V

V

4°cas :

donc R=0.2

Time

10.0us 20.0us 30.0us 40.0us 50.0us 60.0us3.3us 68.9usV(R2:1) V(L1:2)

2.0V

2.5V

3.0V

3.5V

1 2L 1

1 u H

C 21 u

0 V

R 2

0 . 2

0

V 1

TD = 0 . 0 1 m s

TF = 0 . 0 1 n sP W = 1 m sP E R =

V 1 = 0 v

TR = 0 . 0 1 n s

V 2 = 3 v

V

V

Time

0s 10us 20us 30us 40us 50us 60us 70us 80usV(R2:1) V(L1:2)

2.00V

4.00V

1.04V

5.20V

reponse impulsionnelle/ On doit minimiser PW à 0 Remarque : temps de réponse 1°cas :

2°cas :

donc :

3°cas :

donc :

Time

0s 4.0us 8.0us 12.0us 16.0us 20.0us 24.0us 28.0us 32.0us 35.6usV(R2:1) V(L1:2)

0V

400mV

-190mV

734mV

Time

4.0us 8.0us 12.0us 16.0us 20.0us 24.0us0.4us 27.6usV(R2:1) V(L1:2)

0V

100mV

200mV

231mV

4°cas :

donc

Application de tension sinusoïdale :

1°cas :

Time

6.0us 8.0us 10.0us 12.0us 14.0us 16.0us 18.0us 20.0us4.9usV(R2:1) V(L1:2)

0V

200mV

400mV

-101mV

Time

0s 10us 20us 30us 40us 50us 60usV(R2:1) V(L1:2)

-100mV

0V

100mV

200mV

-149mV

2°cas :

Pour r=02.

3°cas :

Frequency

10KHz 30KHz 100KHz 300KHz 1.0MHzP(V(L1:2))

-100d

-50d

0dDB(V(L1:2))

-20

0

20

SEL>>

Frequency

10KHz 30KHz 100KHz 300KHz 1.0MHzP(V(L1:2))

-200d

-100d

0dDB(V(L1:2))

0

10

20

SEL>>

4°cas :

Frequency

10KHz 30KHz 100KHz 300KHz 1.0MHzP(V(L1:2))

-200d

-100d

0dDB(V(L1:2))

-20

0

20

SEL>>

Frequency

10KHz 30KHz 100KHz 300KHz 1.0MHzP(V(L1:2))

-200d

-100d

0dDB(V(L1:2))

0

20

40

SEL>>