Софт-Портал

эмулятор электронных схем

Рейтинг: 4.8/5.0 (366 проголосовавших)

Категория: Windows

Описание

Технический портал

19.08.2016 [21:31] Активность с Евпаторийского маяка RLE-137, RDA RK-07

20-21 августа Владимир R7KBU. Сергей RL6K и Рустам RU6K планируют активировать Евпаторийский маяк RLHA RLE-137, ILLW RU0008, RDA RK-07. Они будут активны.

19.08.2016 [21:12] «Остров Диксон – 100 лет в эфире»

Диплом и плакетка "Остров Диксон - 100 лет в эфире" учреждены радиоклубом "Арктика" в честь 100-летия начала работы и первой зимовки гидрометеорологической.

19.08.2016 [05:58] Дипломный комитет ARRL и Твиттер

Дипломный комитет ARRL перестает поддерживать рассылку email новостной информации по диплому DXCC. ARRL расширяет свое присутствие в социальных сетях.

17.08.2016 [22:51] День активности, посвященный 653-й годовщине Винницы

День активности проводится 3 сентября 2016 г. с 00.00 до 23.59 UTC и посвящается 653-й годовщине основания города Винницы. К участию приглашаются радиолюбители.

17.08.2016 [22:44] 50 лет войсковой части Байконура

25 августа 2016г. исполняется 50 лет со дня формирования на территории Байконура войсковой части 46180. В/Ч 46180 - единственная и уникальная в Главном.

эмулятор электронных схем:

  • скачать
  • скачать
  • Другие статьи, обзоры программ, новости

    Эмулятор электронных схем

    10 лучших бесплатных онлайн симуляторов электроцепи

    Список бесплатных программ моделирования электронной цепи онлайн очень полезный для вас. Эти симуляторы электроцепи, которые я предлагаю, не нужно быть загружен в компьютере, и они могут работать непосредственно с веб-сайта.


    1. EasyEDA дизайн электронной цепи, моделирование цепи и PCB дизай:
    EasyEDA удивительный бесплатный онлайн симулятор электроцепи, который очень подходит для тех, кто любит электронную схему. EasyEDA команда стремится делать сложную программу дизайна на веб-платформе в течение нескольких лет, и теперь инструмент становится замечательным для пользователей. Программная среда позволяет тебя сам проектировать схему. Проверить операцию через симулятор электроцепи. Когда вы убедитесь функцию цепи хорошо, вы будете создавать печатную плату с тем же программным обеспечением. Есть более 70,000+ доступных диаграмм в их веб-базах данных вместе с 15,000+ Pspice программами библиотеки. На сайте вы можете найти и использовать множество проектов и электронных схем, сделанные другими, потому что они являются публичными и открытыми аппаратными оснащениями. Он имеет некоторые довольно впечатляющие варианты импорта (и экспорта). Например, вы можете импортировать файлы в Eagle, Kikad, LTspice и Altium проектант, и экспортировать файлы в .PNG или .SVG. Есть много примеров на сайте и полезных программ обучения, которые позволяют людей легко управлять.

    2. Circuit Sims. Это был один из первых вебов исходя из эмуляторов электроцепи с открытым кодом я тестировал несколько лет назад. Разработчик не удалось повысить качество и увеличить графический интерфейс пользователя.

    3. DcAcLab имеет визуальные и привлекательные графики, но ограничивается моделированием цепи. Это несомненно отличная программа для обучения, очень проста в использовании. Это делает вас видеть компоненты, как они сделаны. Это не позволит вам проектировать схему, но только позволит сделать практику.

    4. EveryCircuit представляет собой электронный эмулятор онлайн с хорошими сделанными графиками. Когда вы входите в онлайн программу, и она будет просить вас создать бесплатный счет, чтобы вы можете сохранить ваши проекты и иметь ограниченную часть площади рисовать вашу схему. Чтобы использовать его без ограничений, требующих годовой взнос в размере $ 10. Он можно скачивать и использоваться на платформах Android и iTunes. Компоненты имеют ограниченную способность имитировать с небольшими минимальными параметрами. Очень просто в использовании, он имеет прекрасную систему электронного дизайна. Она позволяет вам включать (вставлять) моделирование в ваши веб-страницы.

    5. DoCircuits. Хотя она оставляет людям первое впечатление от путаницы о сайте, но она дает много примеров о том, как работает программа, можно видеть себя на видео "будет начать в пять минут". Измерения параметров электронной схемы продемонстрируют с реалистичными виртуальными инструментами.

    6. PartSim электронный симулятор схемы онлайн. Он был способным к моделированию. Вы можете рисовать электрические схемы и протестировать их. Он еще новый симулятор, так что есть несколько компонентов, чтобы сделать моделирования для выбора.

    7. 123D Circuits Активная программа разработана AutoDesk, она позволяет вам создавать схему, можно увидеть её на макетной плате, использовать платформу Arduino, имитировать электронную схему и окончательно создать PCB. Компоненты продемонстрируются в 3D в их реальной форме. Вы можете запрограммировать Arduino непосредственно из этой программы моделирования, (она) действительно производит глубокое впечатление.

    8. TinaCloud Эта программа моделирования имеет усовершенствованные возможности. Она позволяет вам моделировать, в дополнение к обычным схемам со смешанными сигналами, и микропроцессорами, VHDL, SMPS поставки электричества и радио частотных цепей. Расчеты для электронного моделирования выполняются непосредственно на сервере компании и позволяют отличную скорость моделирования

    9.Spicy schematics является программой формы cross-plat, все формы платформы можно поддерживать, в том числе iPad.

    10. Gecko simulations представляют собой программы моделирования, специализирующаяся на открытый код и питания цепей. С помощью этой программы вы также можете проверить способность тепловой энергии схемы. Это программа является отпочкованием ETH (ETH Zurich).

    Программа для моделирования электрических схем

    Программа для моделирования электрических схем

    Отличная программа для моделирования электрических схем практически любой сложности, редактор схемотехники. С помощью неё можно снять любые показания в любом каскаде и в любом месте собранной (смоделированной) схемы. По заданным параметрам можно подобрать определенный радиоэлемент. Либо путем подбора радиодеталей добиться нужных параметров и характеристик. В состав программы входит обширная база радиодеталей (зарубежных). Ниже на скриншотах показана работа программы. Я решил не усложнять себе задачу и взял первую попавшуюся схему из стандартных, входящих в комплект. По описанию она используется в качестве конвертера аналогового сигнала в цифровой.

    Всех достоинств программы не передать рисунками. Может использоваться не только радиолюбителями, но и студентами для подготовки и проведения лабораторных работ в рамках учебного курса электротехники, электроники и пр.

    Ниже приведена ссылка, по которой можно скачать Electronics WorkBench v.5.12. В архиве прилагается база отечественных радиоэлементов.

    Обсуждайте в социальных сетях и микроблогах

    Радиолюбителей интересуют электрические схемы:

    Ссылка на программу битая…А жаль, хотелось бы иметь в хозяйстве столь ценный, судя по описанию, инструмент…

    Да, действительно битая . Спасибо, Тим. за уведомление! В скором времени исправим.

    Исправили. программа доступна для скачивания. Извиняемся за длительную задержку!

    А почему программа не скачивается?

    Все прекрасно качается по ссылке, указанной вверху.

    все скачивается просто браузер загружает как страницу… потом сохраняете скачаную страницу откріваете папку а там архив с программой

    Если у кого-то будут еще проблемы, то делайте так - правый клик по ссылке - сохранить объект как…

    _http://www.masterkit.ru/zip/ewb512.zip
    альтернативная ссылка
    спасибо огромное! искал именно такую програмку!

    СПАСИБО. ПРОГРАММА ТО ЧТО НАДО !

    Очень хорошая и удобная програмка

    Что то программа не понравилась. Все на английском языке. Циферки непонятные. Даже не понятно лампочка горит во время демонстрации или перегорает. Другое дело ElectroM здесь функций мало зато можно посмотреть в режиме 3Д что у тебя получилось.

    Вообще программ для моделирования электрических схем существует много. Кому-то нравятся одни из-за удобства использования, кому-то другие из-за “всё и сразу”. Данная программа не претендует на звание “самой-самой”. Но она довольно функциональна.

    В нете посмотрел хвалят программу только русификатор бы найти

    Закачал программу, работает замечательно! У меня была более старая версия, она имела целый ряд недостатков.

    куда распаковывать архив с отечественными радиодеталями.

    Программын Эмуляторы электронных схем - Радиофорум у Датагора

    Программын Эмуляторы электронных схем

    Отправлено 04 Сентябрь 2009 - 09:59:04

    В Политехе на Автоматизированном Проектировании пользовали Protel DXP. Система сквозного проектирования, умеет: аналоговая и цифровая схемотехника, симуляция всего этого счастья, библиотеки поставляемые и юзеровые (редактор), трассировщик-рисовальщик печатных плат и еще много чего (импорты-экспорты, визарды всякие). Выглядит это так: Создаешь проект -> Рисуешь схемотехнику (при этом создаешь недостающие компоненты) -> Проверка работоспособности (симуляция, можно пропустить) -> Трассировка платы (можно автоматом, ток настраивать долго, можно вручную) -> Получаем готовый проект (3D модель платы, частоты-напряжения в любой точке схемы). И все, на радиозавод! Ну, или на принтер.
    По началу кажется громоздко и неудобно, но как втянешься, наработаешь свои библиотеки и шаблоны - оказывается все легко и просто. Чудо-комбайн. Ток вот все по англицки и стоимость лицензии просто астрономическая, но когда это обстоятельство русского человека останавливало.

    #4 Прохожий (bhim)

    Electronics Workbench - электронный эмулятор электрических цепей

    Electronics WorkBench 5.12 - Это своеобразный эмулятор электрических схем, самая мощная программа для моделирования процессов и расчета электронных устройств на аналоговых и цифровых элементах. Большой выбор библиотек радиотехнических элементов и устройств в том числе и отечественных аналогов, виртуальных генераторов, тестеров, осциллографов! Совместима с программами PCB-дизайна и CAD. Программа не требует установки и работает с любого сменного носителя или жесткого диска.

    При создании схемы Electronics Workbench позволяет:

    • выбирать элементы и приборы из библиотек
    • поворачивать элементы и их группы на углы, кратные 90 градусам
    • перемещать элементы и схемы в любое место рабочего поля
    • копировать, вставлять или удалять элементы, фрагменты схем
    • выделять цветом контура схем
    • изменять цвета проводников
    • присваивать элементам условные обозначения
    • одновременно подключать несколько измерительных приборов и наблюдать их показания на экране монитора изменять параметры элементов

    Скачать c Letitbit.net

    Для скачивания файла поделитесь ссылкой с друзьями.

    После этого под кнопками появится ссылка на скачивание файла "Electronics Workbench"

    Под этой строчкой в течении 30 секунд появится обещанная Вам ссылка:

    Моделирование схем в программе Multisim - Интернет-журнал - Электрон - Выпуск №3 - Основы электроники

    Моделирование схем в программе Multisim

    Этой статьей начинаю освещать одну из интереснейших тем это тема компьютерного, еще говорят, схемотехнического моделирования схем различных электронных устройств .

    Вообще термин моделирование электронных схем имеет много синонимов, это и эмуляция электронных схем, симуляция электронных схем и т. д. Я буду придерживаться термина «компьютерное моделирование» или моделирование схем на компьютере, не суть важно.

    На сегодняшний день существуем множество компьютерных программ, которые предназначены в первую очередь для разработки различных электронных устройств и в таких программах существует одна из важных функций – эмуляция электрических схем.

    Перечислю только самые известные из них:

    LTSpice и множестов других программ.

    Сегодня я хочу вас познакомить с программой компании National Instruments – это эмулятор схем Multisim.

    Бесплатную программу Multisim с ограничениями на 50 элементов в схеме можно скачать с сайта производителя по ссылке https://lumen.ni.com/nicif/confirmation.xhtml, там же на сайте можно найти версию для учебных заведений, более расширенную по сравнению с предидущей, но тоже имеющую свои ограничения https://lumen.ni.com/nicif/us/academicevalmultisim/content.xhtml

    Интерфейс программы Multisim

    Начнем с изучения интерфейса программы.

    Основные функциональные панели программы показаны на следующем рисунке.

    Отдельный интерес представляет панель компонентов. С помощью панели компонентов осуществляется доступ к базе компонентов. При нажатии на любую из выбранных пиктограмм компонентов схем открывается окно Выбор компонента. В левой части окна осуществляется выбор необходимого компонента.

    Вся база данных компонентов разделена на разделы (пассивные элементы, диоды, транзисторы, микросхемы и т. д.), а разделы на семейства (например, для диодов – это сами диоды, стабилитроны, светодиоды, тиристоры и т. д.). Надеюсь идея понятна.

    Так же в окне выбора компонента можно посмотреть обозначение выбранного компонента, описание его функции, выбрать тип корпуса.

    Моделирование схем в программе Multisim.

    Теперь переходим непосредственно к практике. Давайте соберем простую схему в программе Multisim и заставим ее работать!

    Я скачал из интернета схему мультивибратора на двух транзисторах, где в качестве нагрузки используются светодиоды.

    Далее собираем ее в программе Multisim и включаем моделирование.

    Можем воспользоваться измерительными приборами, например виртуальным осциллографом и посмотреть сигналы в различных точках схемы.

    Мы убедились, что схема работает, на этом знакомство с программой Multisim заканчиваю, если вас заинтересовала тема моделирования схем, пишите свои вопросы в комментариях, отвечу с удовольствием.

    Ну и на последок, по традиции представляю вам подробное видео по моделированию схем в программе Multisim.

    Если вы еще не подписались на новые выпуски интернет журнала «Электрон», то заполняйте форму внизу страницы и получайте новые выпуски на электронную почту в формате PDF.

    ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

    Видеокурс "Черчение схем в программе sPlan 7"

    Если Вы хотите научиться чертить электрические схемы, создавать рисунки и иллюстрации (например при оформлении курсовых, дипломных, при публикации на сайте и т.д.) быстро и профессионально, то у меня для Вас есть отличная новость!

    Вы можете совершенно БЕСПЛАТНО получить полноценный курс по черчению схем и созданию рисунков в программе sPlan 7.0 !

    Видеокурс "Программирование микроконтроллеров для начинающих"

    Если Вы хотите из новичка превратиться в профессиноала, стать высококлассным, конкурентноспособным и грамотным специалистом в области самого перспективного направления микроэлектроники, тогда изучите новый видокурс по микроконтроллерам!

    Уверяю такого еще нет нигде!

    В результате вы научитесь с нуля не тольно разрабатывать собственные устройства, но и сопрягать с ними различную переферию!

    Симулятор электронных схем с открытым исходным кодом Qucs: основные возможности и основы моделирования

    Симулятор электронных схем с открытым исходным кодом Qucs: основные возможности и основы моделирования

    В статье представлена легковесная САПР Qucs с открытым исходным кодом (open-source) для моделирования электронных схем. Она разрабатывается международным коллективом специалистов, в который входит и автор. Приведены ключевые характеристики САПР, ее преимущества и недостатки по сравнению с аналогами. Qucs распространяется бесплатно с открытым исходным кодом и по большинству характеристик не уступает коммерческим программным продуктам, а кроме того, отличается возможностью анализа S‑параметров, КСВ, комплексных импедансов и комплексных частотных характеристик. Рассмотрены основы моделирования электронных схем с использованием Qucs, новые функции, добавленные в недавнем выпуске Qucs, и перспективные направления в создании этой системы автоматизированного проектирования.

    Введение

    На современных предприятиях все чаще используется свободное программное обеспечение (СПО) с открытым исходным кодом (open-source software — OSS). В основном это серверные операционные системы (ОС), серверное программное обеспечение, системы управления базами данных (СУБД) и тому подобное программное обеспечение (ПО). По качеству и уровню техподдержки СПО не уступает проприетарным аналогам. Его применение способствует получению значительного экономического эффекта за счет сокращения расходов при закупке лицензий. Также достигается независимость от транснациональных корпораций, поскольку исходный код СПО контролируется пользователями, что особенно актуально в условиях санкций.

    Но переход на СПО возможен не для всех классов ПО. Среди систем автоматизированного проектирования (САПР), как правило, доминируют проприетарные программные продукты. Однако в последние годы у них появились альтернативы. В статье рассматривается open-source-симулятор электронных схем Qucs [1. 2 ], его ключевые возможности и методика применения. Последнюю полнофункциональную версию Qucs-0.0.18 для всех поддерживаемых ОС можно бесплатно загрузить на сайте разработчика [1 ].

    В настоящее время существует не так уж много САПР open-source. Обычно по функциональным характеристикам они уступают проприетарным аналогам, тем не менее среди САПР для электроники (EDA) есть весьма достойные продукты. К ним относится и симулятор электронных схем Qucs. Название данной САПР — это сокращение от Quite Universal Circuit Simulator (почти универсальный симулятор электронных схем). Как правило, для моделирования электронных схем используется такое проприетарное ПО, как MicroCAP, MultiSim, OrCAD и т. п. Это сложные программные комплексы, стоимость которых превышает несколько тысяч долларов, а Qucs является доступной альтернативой данным программным продуктам. К ее аналогам среди СПО относятся консольные симуляторы электронных схем Ngspice [3 ], Xyce [4 ] и Gnucap.

    В 2004 году сотрудники Берлинского института высокочастотной техники Michael Margraf и Stefan Jahn [5 ] начали разработку Qucs. Сейчас к проекту, которым в настоящее время руководят Frans Schreuder и Guilherme Torri [2 ], подключилась интернациональная команда специалистов. Qucs написан на С++ с использованием фреймворка Qt4, и поэтому является кроссплатформенным и выпущен для ОС Linux, Windows и MacOS. Для достижения наилучших результатов рекомендуется использовать ОС Linux. Текущей

    версией проекта является 0.0.18. Ведется подготовка к релизу версии 0.0.19. Все желающие могут предложить изменения для исходного кода программы, сообщить об ошибках, запросить реализацию новой функции [2 ].

    Возможности Qucs

    Qucs предназначен для моделирования цифровых и аналоговых схем во временной и частотной областях от постоянного тока до СВЧ-частот. В противоположность многим современным симуляторам схем, базирующимся на ядре моделирования SPICE, Qucs основан на ядре qucsator оригинальной разработки [5 ]. Недостатком этого ядра является то, что используется формат списка цепей (netlist), отличный от SPICE. Данный недостаток удается преодолеть при помощи встроенной утилиты конвертирования файлов списка цепей. Ну а преимущество в том, что предусмотрена встроенная возможность моделирования S-параметров и гармонического баланса.

    Перечислим доступные виды моделирования:

    1. Моделирование рабочей точки на постоянном токе (DC analysis).
    2. Моделирование в частотной области на переменном токе (AC analysis) с возможностью расчета шумовых напряжений.
    3. Моделирование переходного процесса во временной области (Transient analysis).
    4. Моделирование S-, Z-, Y-, A-параметров (S-parameter analysis) и КСВ с возможностью расчета шумовых напряжений.
    5. Моделирование цифровых схем — временные диаграммы и таблицы истинности.
    6. Гармонический баланс.
    7. Спектральный анализ.
    8. Параметрический анализ (Parameter sweep).

    Поддерживаются следующие классы электронных компонентов:

    1. Пассивные RCL-компоненты.
    2. Источники постоянного тока и напряжения, переменного синусоидального напряжения, импульсного напряжения, напряжения произвольной формы, шумового напряжения, управляемые источники напряжения и тока, модулированные источники.
    3. Диоды, диоды Зенера, тиристоры, туннельные диоды.
    4. Биполярные транзисторы.
    5. Полевые транзисторы (JFET, MOSFET, MESFET и СВЧ-транзисторы).
    6. Фотодиоды, фототранзисторы.
    7. Идеальные ОУ.
    8. СВЧ-компоненты: коаксиальные и микро-полосковые линии.
    9. Библиотечные компоненты: транзисторы, диоды и аналоговые микросхемы.
    10. Цифровые компоненты — логические элементы, триггеры, счетчики, регистры, сумматоры, шифраторы, дешифраторы, VHDL-компоненты.
    11. Файловые компоненты: подсхемы, spice-подсхемы, компоненты Verilog, файлы S-параметров.
    12. Виртуальные датчики тока и напряжения.
    13. Математические уравнения. Рассмотрим интерфейс программы.

    Главное окно программы показано на рис. 1. В качестве примера смоделирован резонансный усилитель радиочастоты на полевом транзисторе с p-n -переходом (JFET).

    Рис. 1. Главное окно Qucs и пример моделирования схемы

    В программе применен графический интерфейс пользователя со вкладками. Центральную часть окна занимают вкладки, на которых отображаются моделируемые схемы. Возможно одновременно открывать несколько схем, каждая из которых будет расположена на своей вкладке. Компоненты размещаются на схеме методом перетаскивания из левой части окна. Математические уравнения и виды моделирования и уравнения также являются особыми компонентами. Более подробно принципы редактирования схем описаны в документации к программе.

    Проприетарными аналогами Qucs являются такие широко известные САПР, как MicroCAP, MultiSim, LTSpice и Proteus. По количеству видов моделирования и возможностям постобработки результатов моделирования с применением математического ПО (Matlab, Octave, Python) Qucs не уступает проприетарным аналогам и даже по отельным характеристикам превосходит их, так как в нем реализована возможность моделирования S-параметров, недоступная аналогам. Для использования в академических целях имеется важная функция экспорта схемы и результатов моделирования в растровые и векторные графические форматы. Но в Qucs отсутствуют такие возможности проприетарных САПР, как моделирование микроконтроллеров и интерактивное моделирование схем в реальном времени. Лидерами в этих областях являются САПР MultiSim и Proteus. На наш взгляд, включение этих возможностей в Qucs не оправдано, поскольку приводит к бесполезному потреблению вычислительных ресурсов персонального компьютера. В настоящее время данные задачи можно решать при помощи внутрисхемных средств отладки без применения моделирования. Таким образом, отсутствующие функции не становятся препятствием к использованию Qucs.

    Серьезным ограничением Qucs остается отсутствие возможности цифро-аналогового моделирования. Здесь Qucs уступает лидеру в этой области — MicroCAP. В настоящее время мы работаем над реализацией такой возможности.

    Qucs имеет следующие возможности по визуализации данных:

    1. Декартовские диаграммы (2D и 3D).
    2. Диаграммы в полярных координатах.
    3. Диаграммы на комплексной плоскости.
    4. Диаграммы Смита для сопротивлений и проводимостей.
    5. Табличная форма.

    Имеется возможность использования маркеров на диаграммах, чтобы получить значение параметра в конкретной точке. Результаты моделирования можно экспортировать в Matlab-совместимую систему численной математики и выполнить там постобработку данных. Рекомендуется применять открытую Matlab-совместимую среду Octave. Возможен экспорт данных в виде CSV (comma separated values).

    Формат схемного файла, основанный на XML, позволяет легко создавать утилиты для синтеза схем. В комплекте с Qucs поставляются утилиты для синтеза пассивных фильтров, аттенюаторов, согласованных схем, расчета микрополосковых, коаксиальных линий и волноводов.

    Qucs основан на вновь разработанном движке схемотехнического моделирования, особенностью которого является встроенная возможность моделирования S-параметров и КСВ, что важно для анализа ВЧ-схем. Qucs может пересчитывать S-параметры в Y-и Z-параметры. На рис. 2 и 3 показан пример моделирования S-параметров широкополосного усилителя высокой частоты и построения диаграммы Смита. Использование диаграмм Смита позволяет анализировать параметры в частотной области, степень согласованности схем и устойчивость активных схем. Это особенно важно при проектировании СВЧ-устройств.

    Рис. 2. Модель широкополосного усилителя высокой частоты в Qucs

    Рис. 3. Пример различных способов визуализации данных в Qucs: декартовская диаграмма и диаграмма Смита

    Пример моделирования с помощью спектрального анализа показан на рис. 4. Смоделирован кольцевой диодный балансный смеситель.

    Рис. 4. Моделирование спектра напряжения на выходе кольцевого диодного смесителя

    Для этого вида моделирования приведем краткое пояснение. Qucs не имеет специального вида моделирования спектра (Fourier Analysis). Вместо этого следует сначала провести моделирование переходного процесса, а затем рассчитать спектр напряжения при помощи математической функции Time2Freq (компонент «Уравнение» на рис. 4). Данная функция выполняет преобразование Фурье и нормировку его результата.

    К недостаткам Qucs следует отнести малое количество библиотечных компонентов. Но этот недостаток не становится препятствием к использованию, поскольку Qucs совместим с форматом Spice, в котором приводятся модели электронных компонентов в дата-шитах. К тому же ядро моделирования работает медленнее, чем аналогичные Spice-совместимые моделировщики — например, MicroCAP (проприетарный) или Ngspice (open-source). Для конвертирования из библиотек SPICE служит встроенная утилита qucsconv.

    Основы моделирования в Qucs

    Рассмотрим подробнее базовые принципы работы с программой и интерфейс. После загрузки Qucs показывается главное окно, которое выглядит примерно как показано на рис. 5.

    Рис. 5. Главное окно Qucs:
    1 — выпадающий список с типами компонентов, видами моделирования и диаграмм;
    2 — вкладки с открытыми схемами; 3 — рабочая область; 4 — кнопка запуска моделирования;
    5 — кнопка вставки уравнения; 6 — кнопка вставки имени узла; 7 — кнопка вставки проводов;
    8 — область выбора компонентов; 9 — кнопка вставки маркера на график;
    10 — кнопка перехода в режим выделения компонентов

    С правой стороны расположена рабочая область (3), в которой содержатся схемы, документы показа данных и т. д. С помощью вкладок (2) над этой областью можно быстро переключиться на любой документ, открытый в данный момент. С левой стороны главного окна Qucs находится еще одна область (8), чье содержание зависит от состояния вкладок, расположенных слева от нее: «Проекты», «Содержание» и «Компоненты». С помощью выпадающего списка (1), расположенного над областью (8), можно выбирать группы компонентов, которые будут размещаться на схеме. Компоненты размещаются на схеме методом перетаскивания из области (8) на рабочую область (3). Типы моделирования помещаются на схеме, так же как и компоненты. В меню «Справка ->Technical Papers»; «Cnpaвкa->Technical reports» и «Справка->Tutorials» можно найти подробную техническую документацию к программе и документацию по используемым алгоритмам моделирования. Через меню «Файл->Открыть примеры» можно открыть примеры схем.

    По щелчку правой кнопки мыши на любом компоненте открывается контекстное меню компонента. По двойному щелчку мыши открывается диалоговое окно свойств компонента, в котором можно задавать, например, сопротивление резисторов, емкость конденсаторов, параметры транзисторов и т. п. Параметры компонентов можно также изменить по щелчку левой кнопкой мыши на значении сопротивления, емкости и т. п. в рабочей области. При этом параметр подсвечивается и с клавиатуры можно напечатать новое значение параметра, а затем нажать клавишу Enter. Для видов моделирования задаются параметры моделирования, в частности отрезок времени для моделирования переходного процесса или диапазон частот при моделировании на переменном токе. Пример установки свойств для компонента и для моделирования показан на рис. 6 и 7.

    Рис. 6. Установка параметров компонента

    Рис. 7. Установка параметров моделирования

    Наименования параметров модели в программе Qucs совпадают с наименованиями параметров в моделях Spice, так как и Spice и Qucs используют одинаковые алгоритмы моделирования транзисторов (модель Гуммеля — Пуна).

    Компоненты соединяются с помощью проводов, добавляемых на схему нажатием на кнопку (7), как показано на рис. 5. Схема не будет работать без заземления (GND). Заземление — это особый компонент, который добавляется на схему при помощи кнопки с пиктограммой заземления на панели инструментов.

    Выбрав пункт меню «Инструменты ->Библиотека компонентов». можно открыть библиотеку компонентов (рис. 8).

    Рис. 8. Окно библиотеки компонентов

    Библиотека содержит готовые модели для различных электронных компонентов (диоды, транзисторы, операционные усилители), которые из окна библиотеки можно перетаскивать на схему.

    Рассмотрим подробнее способ запуска моделирования схемы и визуализации результатов. В качестве примера возьмем моделирование сигналов на входе и на выходе транзисторного усилительного каскада. Будем использовать моделирование переходного процесса. Смоделируем отклик транзисторного однокаскадного усилителя низкой частоты, если на его вход подано синусоидальное напряжение амплитудой 200 мВ и частотой 10 кГц.

    Сначала собираем схему усилителя (рис. 9). Особенностью этой схемы является то, что двум узлам, соответствующим входу и выходу усилителя, заданы имена in и out соответственно при помощи кнопки (6) на рис. 5. Кроме моделирования переходного процесса для схем, содержащих активные компоненты, нужно обязательно проводить расчет рабочей точки. Для этого поместим на схеме компонент моделирования на постоянном токе.

    Рис. 9. Пример моделирования однокаскадного транзисторного усилителя

    После того как все компоненты размещены на рабочем поле схемы и соединены между собой проводами и перед тем как запустить моделирование, нужно задать параметры моделирования переходного процесса: длительность моделирования и число точек для расчета. Для этого дважды щелкнем на виртуальном компоненте TR1 и в открывшемся окне введем параметры для моделирования переходного процесса (рис. 7). Начало моделирования 0 мс, конец моделирования 1 мс (1 ms) и шаг моделирования 1 мкс. Установка таких параметров обеспечивает моделирование схемы на отрезке времени от включения (0 мс) до 1 мс. Рассчитываются напряжения и токи в компонентах схемы через каждую 1 мкс. Все буквы в обозначениях единиц измерений на рис. 9 строго латинские. Русские буквы не допускаются.

    Для того чтобы запомнить параметры моделирования, необходимо в диалоговом окне нажать ОК. После того как мы установили все параметры моделирования, запускаем моделирование нажатием на F2 на клавиатуре или кнопкой моделирования на панели инструментов. Происходит расчет, и после его окончания создается пустая вкладка страницы просмотра (рис. 10). Чтобы посмотреть полученные временные диаграммы напряжений на входе и на выходе усилителя, нужно на этой странице сначала разместить график, а потом установить его параметры.

    Рис. 10. Размещение на странице просмотра диаграммы

    Для того чтобы поместить на странице просмотра график, нужно перетащить на страницу просмотра специальный компонент (рис. 10). После размещения график будет пустой. Можно размещать диаграмму не только на странице просмотра, но и непосредственно на схеме.

    Результаты моделирования переходного процесса в Qucs можно наблюдать в виде привычной диаграммы, если выбрать в группе «Диаграммы» декартовский вид отображения данных. Сигналы соответствуют тому, что вы увидели бы на экране осциллографа, если бы проверяли работу схемы на макетной плате.

    После того как на странице просмотра размещен график, нужно отобразить на графике нужные кривые. После моделирования создается служебный файл, называемый «Набор данных». где содержатся результаты расчетов. Чтобы добавить на график кривую, следует в свойствах графика выбрать необходимый нам результат из набора данных. Если дважды щелкнуть мышью по графику, помещенному на странице просмотра, откроется окно установки свойств графика (рис. 11).

    Рис. 11. Установка параметров диаграммы и отображаемых кривых на диаграмме

    В левой части открывшегося окна находятся результаты расчетов. Осциллограммы переходного процесса имеют следующее обозначение: имя_узлаVt (рис. 11). Результаты переходного процесса всегда имеют суффикс .Vt. Соответственно результаты моделирования на переменном токе имеют суффикс .v. Чтобы на графике разместить осциллограммы переходного процесса на входе и на выходе усилителя, нужно дважды щелкнуть по имени результата в левой части окна, и он переместится в правую часть окна. Для просмотра на графике осциллограммы напряжения на входе и на выходе усилителя нужно разместить на нем кривые in.Vt и out.Vt. отмеченные на рис. 11.

    В результате на странице просмотра отобразятся осциллограммы напряжений на входе и на выходе усилителя (рис. 12). На графиках размещены маркеры. Маркеры вставляются на кривые на осциллограмме с помощью кнопки (9) в главном окне программы (рис. 5). Маркеры представляют собой аналог курсорных измерений в осциллографе. С их помощью можно узнать, например, напряжение в определенный момент времени.

    Рис. 12. Результаты моделирования переходного процесса. Маркеры на осциллограммах

    Итак, мы промоделировали работу одно-каскадного усилителя на биполярном транзисторе. Из осциллограмм напряжения на входе и на выходе усилителя видно, что выходной сигнал находится в противофазе к входному и значительно больше его по амплитуде.

    Работа с уравнениями на схеме

    Важной функцией в Qucs является работа с уравнениями. Применение уравнений позволяет проводить постобработку результатов моделирования встроенными средствами Qucs. В уравнениях можно использовать достаточно большой набор функций, полный список которых можно увидеть, просмотрев разделы встроенной справочной системы (ее вызывают нажатием клавиши F1 ). В частности, в Qucs встроены такие функции, как преобразования матрицы рассеивания многополюсника в матрицу A-, Y-, Z-параметров.

    Рассмотрим использование уравнений на примере моделирования АЧХ усилительного транзисторного каскада. Чтобы промоделировать АЧХ, модифицируем схему, как показано на рис. 13. Добавляем компонент «Моделирование на переменном токе» (AC) и компонент «Уравнение» .

    Рис. 13. Схема усилителя для моделирования на переменном токе

    Компонент «Уравнение» нужен для того, чтобы вычислить коэффициент усиления усилителя, зная напряжения на его выходе и входе, и затем построить график зависимости коэффициента усиления от частоты. Как известно, частотный коэффициент передачи K(f) определяется как отношение образов сигналов в частотной области по выходу и по входу. Модуль частотного коэффициента передачи называется АЧХ, а фазовый угол — ФЧХ.

    Для того чтобы получить зависимость коэффициента усиления от частоты для нашего усилителя, нужно задать уравнение, по которому он будет рассчитываться. Для этого дважды щелкаем мышью по компоненту «Уравнение» и входим в окно редактирования уравнений (рис. 14). Мы пометили узел, являющийся входом схемы, как in, а являющийся выходом схемы, как out. Частотному образу (зависимости напряжения от частоты) напряжения на выходе будет соответствовать выражение out.v. а на входе in.v .

    Рис. 14. Диалог ввода уравнений: 1 — поле ввода переменной; 2 — поле ввода выражения

    Чтобы получить коэффициент усиления, нужно поделить напряжение на выходе на напряжение на входе. Для этого вводим в окне на рис. 14 в поле ввода 1 символ K, а в поле ввода 2 — выражение dB(out.v/in.v). Функция dB() пересчитывает значение коэффициента усиления в децибелах (дБ). Теперь, когда поля ввода заполнены, нажимаем кнопку «Добавить». Можно переходить к редактированию нового уравнения, по которому будет рассчитываться ФЧХ.

    Снова заполняем поля ввода, чтобы задать уравнение для ФЧХ. В поле ввода 1 вводим Ph. а в поле ввода 2 — выражение phase(out.v/in.v). Функция phase() вычисляет аргумент (фазу) комплексного числа в градусах.

    После того как уравнения и параметры моделирования заданы, запускаем моделирование нажатием на клавишу F2. Несколько секунд происходит моделирование, и по его окончании можно посмотреть результаты расчета АЧХ и ФЧХ усилителя (рис. 13). Чтобы разместить на диаграмме АЧХ или ФЧХ, нужно выбрать их в диалоге свойств диаграммы (рис. 11).

    Использование Qucs в учебном и исследовательском процессе

    Qucs успешно применяется в учебном процессе на кафедре «Радиоэлектроника и телекоммуникации» в НИУ «Высшая школа экономики» (бывший МИЭМ) и на кафедре «Конструирование и производство электронной аппаратуры» Калужского филиала МГТУ им. Н. Э. Баумана при проведении лабораторных работ для изучения схемотехники аналоговых устройств и в курсовом и дипломном проектировании. Курс лабораторных работ включает моделирование высокочастотных резонансных и широкополосных усилительных каскадов, моделирование схем смесителей и демодуляторов, моделирование S- и Z-параметров активных и пассивных схем, моделирование автогенераторов, моделирование КЧХ (комплексная частотная характеристика) усилительных схем с положительной обратной связью (ПОС).

    Возможности Qucs достаточны не только для использования в учебном процессе, но и для проведения научных исследований [7 ], связанных с моделированием электронных схем. В работе [7 ] было проведено исследование воздействия ЭСР с печатной платой (Charged board model — CBM ЭСР) на МДП-транзисторы. Весь процесс моделирования выполнен при помощи свободного ПО. Была разработана методика, позволяющая определять порог отказа МДП-транзисторов при воздействии СВМ ЭСР.

    В работе [8 ] было произведено моделирование частотной зависимости полного сопротивления керамических конденсаторов. Для этого использована функция моделирования Z-параметров. Результаты работы позволяют оптимизировать схемотехнику цепей питания цифровых микросхем с учетом частотных параметров развязывающих керамических конденсаторов.

    Со списком прочих научных исследований, проведенных при помощи Qucs за рубежом, можно ознакомиться на сайте [1 ].

    Перспективные направления в разработке Qucs

    В настоящее время автором совместно с коллективом разработчиков проводится работа над возможностью предоставления пользователю выбора движка для моделирования схемы. Можно будет использовать встроенный движок Qucs, Ngspice (spice-совместимый консольный симулятор с открытым кодом) или Xyce (моделировщик с поддержкой параллельных вычислений через OpenMPI). Данная возможность отсутствует в популярном проприетарном ПО для моделирования электронных схем.

    В заключение рассмотрим перечень нововведений в недавнем релизе Qucs 0.0.18 и перспективные направления в разработке Qucs:

    1. Реализован экспорт графиков, схем в растровые и векторные форматы: PNG, JPEG, PDF, EPS, SVG, PDF+LaTeX. Эта функция полезна при использовании программы в учебном процессе вузов и при подготовке статей и отчетов, содержащих результаты моделирования.
    2. Добавлена возможность открытия документа схемы из будущей версии программы.
    3. Добавлен встроенный справочник цветовых кодировок резисторов.
    4. Улучшена русская локализация.
    5. Закрыты отчеты об ошибках.
    6. Ведется разработка системы синтеза активных фильтров для Qucs (подготовлена стабильная версия, ожидается в релизе 0.0.19).
    7. Ведется разработка сопряжения с прочими open-source консольными симуля-торами электронных схем (Ngspice [3 ], Xyce [4 ], Gnucap). В последующих версиях будет добавлена возможность выбора вычислительного ядра для моделирования схемы.

    Особое внимание в настоящее время уделяется вопросам реализации сопряжения со Spice-совместимыми ядрами моделирования. Реализация данного направления разработки позволит использовать возможности Ngspice и Xyce для моделирования силовой электроники, схем с импульсной формой напряжений и токов, поскольку Ngspice и Xyce имеют оптимизацию для моделирования таких схем, а встроенное ядро моделирования Qucsator имеет низкую производительность при расчете схем с импульсными воздействиями. Текущий статус разработки можно отследить здесь: https://github.com/Qucs/qucs/issues/77 .

    Заключение

    Из вышесказанного видно, что Qucs представляет собой бурно развивающееся программное средство для моделирования электронных схем, позволяющее получать результаты, сопоставимые с коммерческим ПО. Для ряда применений Qucs способен заменить коммерческие симуляторы электронных схем. Можно рекомендовать Qucs учебным заведениям, радиолюбителям, индивидуальным разработчикам РЭА. Важным преимуществом является то, что Qucs распространяется бесплатно. Открытый исходный код, открытая спецификация файлов схем и библиотек и легкая расширяемость делают Qucs наиболее подходящим решением для применения в академических и исследовательских целях. Наличие функции моделирования S-параметров, комплексных входных и выходных сопротивлений и проводимостей, компонентов с распределенными параметрами позволяет использовать Qucs для моделирования устройств ВЧ- и СВЧ-электроники.

    Литература
    1. Quite Universal Circuit Simulator. http://qucs.sourcefoige.net
    2. Репозиторий исходных кодов проекта Qucs. https://github.com/Qucs/qucs
    3. http://ngspice.sourceforge.net
    4. http://xyce.sandia.gov
    5. Brinson M. E. Jahn S. Qucs: A GPL software package for circuit simulation, compact device modelling and circuit macromodelling from DC to RF and beyond // International Journal of Numerical Modelling (IJNM): Electronic Networks, Devices and Fields. 2008. September. Vol. 22, N. 4.
    6. Кузнецов В. В. Крючков Н. М. Qucs: Использование свободного ПО для моделирования электронных схем в учебном процессе / XI конференция разработчиков свободных программ: Тезисы докладов // Калуга, 26-28 сентября 2014 года. М. Альт Линукс, 2014.
    7. Кузнецов В. В. Кечиев Л. Н. Исследование стойкости печатных узлов к воздействию электростатического разряда // Технологии ЭМС. 2013. № 1.
    8. Кечиев Л. Н. Шатов Д. С. Моделирование в среде Qucs развязывающих конденсаторов в составе распределенной системы питания цифровых модулей // Технологии ЭМС. 2014. № 3 (50).
    Другие статьи по данной теме:

    Если Вы заметили какие-либо неточности в статье (отсутствующие рисунки, таблицы, недостоверную информацию и т.п.), просьба сообщить нам об этом. Пожалуйста укажите ссылку на страницу и описание проблемы.