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title: Simulation électronique
type: notion
tags:
  - eee
  - notion
prerequis:
  - analyse-de-schema-electronique
aa:
  - RA-PROJET-C03-3/EEE/3
  - RA-PROJET-C03-3/EEE/4
phases:
  - concept
  - preuve-de-concept
draft: false
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**Simuler un système électronique**, c'est en calculer le comportement sur ordinateur — tensions, courants, formes d'onde — **avant de câbler quoi que ce soit**. On vérifie qu'une idée tient, on explore des variantes, on évite de griller un composant sur une fausse manœuvre, et tout cela sans fer à souder. Cette fiche est le **hub d'entrée** vers la simulation : elle pose la **méthode** commune à tous les outils et la façon d'en **lire les résultats**, puis oriente vers le simulateur adapté, des outils analogiques ([[falstad|Falstad]], [[ltspice|LTspice]]) aux simulateurs de cartes à microcontrôleur ([[wokwi|Wokwi]], [[tinkercad|Tinkercad]]).

![Schéma du cycle de simulation : un schéma électronique saisi sur ordinateur alimente un moteur de calcul qui produit des courbes (tensions et courants), lesquelles sont confrontées au comportement attendu ; une flèche de retour indique qu'un écart renvoie à la modification du schéma, avant tout passage au câblage réel.|640](/ressources/img/simulation-electronique/cycle.svg)

## À quoi ça sert ?

Câbler pour voir « si ça marche » coûte du temps, des composants, et parfois la fumée d'une puce mal alimentée. La simulation déplace cette boucle d'essai-erreur sur l'ordinateur, où elle est gratuite et instantanée. Elle sert à :

- **valider une conception** avant de commander des composants ou de tracer une carte — vérifier qu'un montage produit bien la tension, le courant ou la forme d'onde attendus ;
- **explorer** — « que se passe-t-il si je double cette résistance ? si l'alimentation chute à 4,5 V ? » — en changeant une valeur et en relançant, sans rien recâbler ;
- **ne pas détruire** — tester une idée risquée (un pont en H, une protection) sans mettre un vrai composant en danger ;
- **comprendre** — voir *où* passe le courant et *comment* une tension évolue rend tangible ce qu'un [[analyse-de-schema-electronique|schéma]] décrit statiquement.

La simulation se mène en phase de [[concept|concept]] (explorer et figer une architecture électronique) et surtout en [[preuve-de-concept|preuve de concept]] (valider un sous-ensemble avant de le monter). Elle ne **remplace pas** la mesure réelle, elle la prépare (voir *Pièges* et le lien avec l'oscilloscope).

## Les trois familles d'analyse

Un simulateur ne répond pas à une question unique : il propose plusieurs **types d'analyse**, chacun taillé pour une question différente. Trois couvrent l'essentiel des besoins en projet.

| Analyse | Question à laquelle elle répond | Ce qu'elle produit |
| --- | --- | --- |
| **Point de fonctionnement** *(DC)* | « quelles tensions et courants au repos ? » | une valeur par nœud (régime établi) |
| **Analyse transitoire** *(transient)* | « comment ça évolue dans le temps ? » | une [[chronogramme\|forme d'onde]] tension/courant = f(temps) |
| **Analyse fréquentielle** *(AC)* | « comment ça réagit selon la fréquence ? » | un gain/déphasage = f(fréquence) (filtre, bande passante) |

Le réflexe central : **choisir l'analyse en fonction de la question**. Un pont diviseur au repos se lit en point de fonctionnement, la charge d'un condensateur se voit en transitoire, la bande passante d'un filtre se mesure en fréquentiel. Lancer la mauvaise analyse, c'est obtenir une réponse juste à une question qu'on ne se posait pas.

## Méthode pas à pas

Quel que soit l'outil, une simulation suit toujours le même enchaînement.

1. **Saisir le schéma.** Placer les composants, renseigner leurs **valeurs** et leurs **modèles**, ajouter les **sources** (alimentation, générateur de signal). C'est ici que se joue la fidélité du résultat (voir *Pièges*).
2. **Choisir l'analyse** adaptée à la question posée (point de fonctionnement / transitoire / fréquentiel).
3. **Placer les sondes.** Désigner ce qu'on veut observer — une tension en un nœud, le courant dans une branche. On ne lit bien que ce qu'on a explicitement demandé de tracer.
4. **Lancer**, puis lire les courbes ou les valeurs.
5. **Confronter à l'attendu.** Un résultat de simulation ne vaut que rapporté à un **ordre de grandeur attendu**. C'est l'étape qui transforme une jolie courbe en information exploitable, traitée juste en dessous.

## Interpréter les résultats

C'est la moitié du travail, et la plus négligée : une simulation qui tourne ne dit rien tant qu'on n'a pas **lu** ce qu'elle montre. Trois gestes.

**Lire la grandeur.** Identifier l'axe, l'unité et l'échelle avant toute chose : une courbe « qui monte » ne veut rien dire sans savoir si elle culmine à 3,3 V ou à 30 V, en 1 ms ou en 1 s. Repérer les valeurs clés — maximum, valeur au repos, temps de montée, fréquence de coupure.

**Confronter à l'attendu.** Comparer le résultat à ce que prédit la théorie, la [[lire-une-datasheet|datasheet]] ou le cahier des charges. Un pont diviseur 10 kΩ / 10 kΩ alimenté en 5 V *doit* donner 2,5 V à son point milieu : si la simulation affiche 2,5 V, elle confirme la saisie. Si elle affiche 5 V, c'est qu'un fil manque ou qu'une charge écrase le nœud. **La simulation se valide d'abord sur un cas dont on connaît la réponse.**

**Décider.** Trois issues possibles. La conception est **validée** (on passe au montage). Elle est **à revoir** (une valeur ne convient pas, on itère). Ou le résultat est **aberrant**, et un résultat aberrant trahit presque toujours une **erreur de saisie ou de modèle**, pas une découverte physique. Le réflexe devant l'invraisemblable n'est pas d'y croire, mais de relire le schéma.

![Lecture d'une courbe transitoire : une tension qui monte de 0 vers un palier, avec repérés sur le graphe la valeur finale (palier), la constante de temps, et une ligne en pointillés marquant la valeur attendue par la théorie ; un encart compare « simulé » et « attendu » et conclut que le montage est validé.|640](/ressources/img/simulation-electronique/lecture-courbe.svg)

## Choisir un simulateur

Les simulateurs se rangent en deux familles selon ce qu'on simule : l'**électronique analogique** (composants discrets, signaux continus) ou les **cartes à microcontrôleur** (où le *code* pilote le circuit). Le choix dépend de la nature du sous-ensemble étudié, et rien n'interdit d'utiliser les deux dans un même projet.

| Outil | Famille | Particularité | Cas d'usage |
| --- | --- | --- | --- |
| [[falstad\|Falstad]] | analogique | navigateur, sans compte, **visualise le courant qui circule** | comprendre et explorer vite, pédagogie |
| [[ltspice\|LTspice]] | analogique *(SPICE)* | gratuit (Analog Devices), analyses complètes et précises | dimensionnement sérieux, alimentations, filtres |
| [[wokwi\|Wokwi]] | microcontrôleur | navigateur, ESP32/Arduino/Pico + capteurs, **exécute le code** (C++ ou [[micropython\|MicroPython]]) | valider un montage MCU + code avant le matériel |
| [[tinkercad\|Tinkercad]] | microcontrôleur | bac à sable Arduino + électronique simple, en ligne | premiers pas, prototypage débutant |

Deux repères pour s'orienter. Pour de l'**analogique** — un pont diviseur, un filtre, un étage de puissance — on reste sur Falstad (pour comprendre) ou LTspice (pour dimensionner). Pour un **montage à microcontrôleur** où le comportement dépend du programme, on prend Wokwi ou [[tinkercad|Tinkercad]], qui exécutent le [[cpp|code]] en même temps que le circuit.

> [!note]
> **Simuler n'est pas dessiner.** Des outils comme *Fritzing* servent à **représenter** un montage (vue breadboard, schématique, export vers le [[pcb|PCB]]), pas à en simuler le comportement. Ils répondent à « à quoi ressemble mon câblage ? », pas à « que fait mon circuit ? ». À ne pas confondre avec les simulateurs ci-dessus.

## Pièges

**Croire la simulation = la réalité.** Le simulateur calcule sur des **modèles idéaux** : sauf à les renseigner, il ignore les tolérances des composants, les résistances parasites, l'échauffement, le bruit. « Ça marche en simulation » signifie « la logique du montage est juste », pas « ça marchera sur la table ».

**Garbage in, garbage out.** Une valeur fausse ou un mauvais modèle de composant produit un résultat **faux mais crédible**. La simulation ne corrige pas une erreur de saisie, elle la propage proprement. D'où l'importance de valider d'abord sur un cas connu.

**Lancer la mauvaise analyse.** Chercher une bande passante avec une analyse transitoire, ou un régime établi avec un balayage fréquentiel, donne une réponse hors sujet. L'analyse se choisit d'après la question.

**Oublier de confronter.** Une courbe sans ordre de grandeur attendu n'est qu'un dessin. Toujours se demander *« quelle valeur devrais-je trouver ? »* avant de lancer, pour avoir un mètre étalon au moment de lire.

**Sur-modéliser un montage trivial.** Sortir LTspice et ses modèles SPICE complets pour vérifier qu'une LED s'allume fait perdre plus de temps qu'un calcul de tête. L'outil suit le besoin : Falstad pour comprendre, SPICE pour dimensionner finement.

## Raccrochage projet

- **Phase de [[concept|concept]]** — la simulation aide à **explorer et figer une architecture électronique** : comparer deux étages de puissance, vérifier qu'une alimentation tient la charge, avant de trancher dans une [[matrice-de-decision|matrice de décision]].
- **Phase de [[preuve-de-concept|preuve de concept]]** — simuler un sous-ensemble **avant de le câbler ou de commander les composants** : c'est quelques minutes qui épargnent une carte à refaire ou un composant grillé.
- **Vers la mesure réelle** — la courbe simulée est l'**attendu** auquel on confrontera ensuite la trace de l'[[oscilloscope|oscilloscope]] sur le vrai montage. Simulation idéale, datasheet normative, mesure réelle : trois facettes d'un même signal (voir [[chronogramme|chronogramme]]).

## Voir aussi

- [[analyse-de-schema-electronique|Analyser un schéma électronique]] — lire le schéma *statique* que la simulation fait *vivre* (prérequis)
- [[lire-une-datasheet|Lire une datasheet]] — d'où viennent les valeurs et modèles à saisir
- [[chronogramme|Chronogramme]] — lire une forme d'onde, idéale comme réelle
- [[niveaux-de-tension|Niveaux de tension]] — une simulation aide à vérifier la compatibilité des niveaux avant câblage
- [[falstad|Falstad]] · [[ltspice|LTspice]] — simulateurs analogiques (tutos outils)
- [[wokwi|Wokwi]] · [[tinkercad|Tinkercad]] — simulateurs de cartes à microcontrôleur (tutos outils)
- [[instruments-de-mesure|Instruments de mesure]] — le pendant réel : mesurer sur la table ce que la simulation a prédit