Notation scientifique dans SPICE
Le programme informatique de simulation de circuit SPICE utilise la notation scientifique pour afficher ses informations de sortie et peut interpréter à la fois la notation scientifique et les préfixes métriques dans les fichiers de description de circuit. Si vous voulez réussir à interpréter les analyses SPICE tout au long de ce livre, vous devez être capable de comprendre la notation utilisée pour exprimer les variables de tension, de courant, etc. dans le programme.
Une simulation de circuit simple avec SPICE
Commençons par un circuit très simple composé d'une source de tension (une batterie) et d'une résistance :
Pour simuler ce circuit à l'aide de SPICE, nous devons d'abord désigner des numéros de nœud pour tous les points distincts du circuit, puis répertorier les composants avec leurs numéros de nœud respectifs afin que l'ordinateur sache quel composant est connecté à quoi et comment. Pour un circuit de cette simplicité, l'utilisation de SPICE semble exagérée, mais elle sert à démontrer l'utilisation pratique de la notation scientifique :
Taper un fichier de description de circuit, ou netlist , pour ce circuit, on obtient ceci :
La ligne « v1 1 0 dc 24 » décrit la batterie, positionnée entre les nœuds 1 et 0, avec une tension continue de 24 volts. La ligne « r1 1 0 5 » décrit la résistance de 5 Ω placée entre les nœuds 1 et 0.
Exécution de l'analyse SPICE sur l'exemple de circuit
En utilisant un ordinateur pour exécuter une analyse SPICE sur ce fichier de description de circuit, nous obtenons les résultats suivants :
SPICE nous dit que la tension « au » nœud numéro 1 (en fait, cela signifie la tension entre les nœuds 1 et 0, le nœud 0 étant le point de référence par défaut pour toutes les mesures de tension) est égale à 24 volts. Le courant à travers la batterie "v1" est affiché comme -4.800E+00 ampères. C'est la méthode de SPICE pour désigner la notation scientifique.
Ce qu'il dit vraiment, c'est "-4.800 x 10 0 ampères », ou simplement -4.800 ampères. La valeur négative du courant ici est due à une bizarrerie dans SPICE et n'indique rien de significatif sur le circuit lui-même. La « puissance dissipée totale » nous est donnée comme 1,15E+02 watts, ce qui signifie « 1,15 x 10 2 watts", ou 115 watts.
Modification de l'exemple de circuit d'origine dans SPICE
Modifions notre exemple de circuit pour qu'il ait une résistance de 5 kΩ (5 kilo-ohms ou 5 000 ohms) au lieu d'une résistance de 5 et voyons ce qui se passe.
Encore une fois, c'est notre fichier de description de circuit, ou "netlist :"
La lettre "k" qui suit le chiffre 5 sur la ligne de résistance indique à SPICE qu'il s'agit d'un chiffre de 5 kΩ, pas de 5 Ω. Voyons quel résultat nous obtenons lorsque nous exécutons ceci via l'ordinateur :
La tension de la batterie, bien sûr, n'a pas changé depuis la première simulation :elle est toujours à 24 volts. Le courant du circuit, en revanche, est beaucoup moins cette fois parce que nous avons augmenté la valeur de la résistance, ce qui rend plus difficile la circulation des électrons. SPICE nous dit que le courant cette fois est égal à -4.800E-03 ampères, soit -4.800 x 10 -3 amplis. Cela équivaut à prendre le nombre -4,8 et à sauter la virgule décimale de trois positions vers la gauche.
Bien sûr, si nous reconnaissons que 10 -3 est le même que le préfixe métrique « milli », nous pourrions écrire le chiffre sous la forme -4,8 milliampères ou -4,8 mA.
En regardant la « puissance dissipée totale » qui nous est donnée par SPICE sur cette seconde simulation, on constate qu'elle est de 1,15E-01 watts, soit 1,15 x 10 -1 watts. La puissance -1 correspond au préfixe métrique « deci », mais généralement nous limitons notre utilisation des préfixes métriques en électronique à ceux associés à des puissances de dix multiples de trois (dix à la puissance . . . -12, - 9, -6, -3, 3, 6, 9, 12, etc.).
Donc, si nous voulons suivre cette convention, nous devons exprimer ce chiffre de dissipation de puissance en 0,115 watts ou 115 milliwatts (115 mW) plutôt que 1,15 déciwatts (1,15 dW).
Conversion des chiffres des préfixes scientifiques en préfixes métriques courants
Le moyen le plus simple de convertir un chiffre de la notation scientifique en préfixes métriques courants est peut-être d'utiliser une calculatrice scientifique réglée sur le mode d'affichage « ingénierie » ou « métrique ». Réglez simplement la calculatrice pour ce mode d'affichage, tapez n'importe quel chiffre de notation scientifique en utilisant les frappes appropriées (voir votre manuel du propriétaire), appuyez sur la touche « égale » ou « entrée », et elle devrait afficher le même chiffre en notation technique/métrique .
Encore une fois, j'utiliserai SPICE comme méthode de démonstration des concepts de circuit tout au long de ce livre. Par conséquent, il est dans votre intérêt de comprendre la notation scientifique afin de pouvoir facilement comprendre son format de données de sortie.
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