Симулятор электронных схем Qucs: возможности и применение в проектировании

Что такое Qucs. Какие возможности предоставляет этот симулятор электронных схем. Как использовать Qucs для моделирования и анализа схем. Каковы преимущества Qucs перед коммерческими аналогами. Где применяется Qucs в образовании и исследованиях.

Введение в Qucs: открытый симулятор электронных схем

Qucs (Quite Universal Circuit Simulator) — это мощный симулятор электронных схем с открытым исходным кодом. Он предназначен для моделирования аналоговых, цифровых и смешанных электронных схем, от постоянного тока до СВЧ-частот.

Основные особенности Qucs:

• Кроссплатформенность (работает на Linux, Windows, MacOS)
• Открытый исходный код
• Широкие возможности моделирования (DC, AC, переходные процессы, S-параметры и др.)
• Встроенные библиотеки компонентов
• Возможность создания пользовательских моделей
• Удобный графический интерфейс

Qucs активно развивается международной командой разработчиков и может служить достойной альтернативой коммерческим САПР для многих задач схемотехнического моделирования.

Возможности моделирования в Qucs

Qucs предоставляет широкий набор инструментов для анализа и моделирования электронных схем:

• Анализ по постоянному току (DC)
• Анализ по переменному току (AC)
• Анализ переходных процессов
• Анализ S-параметров
• Анализ шумов
• Гармонический баланс
• Параметрический анализ
• Цифровое моделирование

Какие основные виды анализа доступны в Qucs. Анализ по постоянному току позволяет рассчитать рабочие точки компонентов. AC-анализ используется для построения частотных характеристик. Анализ переходных процессов моделирует поведение схемы во времени. Анализ S-параметров применяется для ВЧ и СВЧ схем.

Моделирование базовых схем в Qucs

Рассмотрим процесс моделирования простой схемы усилителя на биполярном транзисторе в Qucs:

1. Создаем новую схему и размещаем компоненты (транзистор, резисторы, конденсаторы)
2. Соединяем компоненты проводниками
3. Добавляем источники сигналов и питания
4. Размещаем компонент для анализа переходных процессов
5. Настраиваем параметры анализа (время моделирования, шаг и т.д.)
6. Запускаем моделирование
7. Добавляем диаграммы для визуализации результатов
8. Анализируем полученные графики входного и выходного сигналов

Этот базовый пример демонстрирует типичный рабочий процесс в Qucs. Для более сложных схем добавляются дополнительные виды анализа и постобработка результатов.

Работа с уравнениями и обработка результатов

Qucs предоставляет мощные средства для математической обработки результатов моделирования с помощью уравнений. Это позволяет выполнять сложные расчеты и строить производные характеристики схем.

Как использовать уравнения в Qucs:

• Добавьте компонент «Уравнение» на схему
• Введите нужные математические выражения
• Используйте результаты в диаграммах

Например, можно рассчитать коэффициент усиления усилителя:

K = dB(out.v/in.v)

Здесь out.v и in.v — напряжения на выходе и входе схемы. Функция dB() переводит результат в децибелы.

С помощью уравнений можно вычислять АЧХ, ФЧХ, коэффициент нелинейных искажений и многие другие параметры схем.

Моделирование ВЧ и СВЧ схем

Одно из важных преимуществ Qucs — встроенные возможности для моделирования высокочастотных схем:

• Анализ S-параметров
• Расчет импедансов и проводимостей
• Построение диаграмм Смита
• Модели линий передачи
• Библиотека ВЧ компонентов

Это позволяет использовать Qucs для проектирования усилителей, фильтров, согласующих цепей и других ВЧ/СВЧ устройств. Встроенные инструменты помогают анализировать согласование, устойчивость и другие важные параметры ВЧ схем.

Преимущества Qucs перед коммерческими САПР

Qucs имеет ряд преимуществ по сравнению с проприетарными симуляторами схем:

• Бесплатность и открытый исходный код
• Кроссплатформенность
• Возможность модификации и расширения
• Поддержка сообществом
• Интеграция с другими open source инструментами

При этом по функциональности Qucs не уступает многим коммерческим продуктам. Для ряда задач он может полностью заменить платные САПР, особенно в образовании и небольших проектах.

Применение Qucs в образовании и исследованиях

Qucs активно используется в учебном процессе многих вузов для изучения электроники и схемотехники. Основные направления применения:

• Лабораторные работы по схемотехнике
• Курсовое и дипломное проектирование
• Моделирование в научных исследованиях
• Подготовка иллюстраций для учебных материалов

Открытость и расширяемость Qucs делают его удобным инструментом для проведения научных исследований в области электроники. Он применяется для моделирования сложных эффектов в полупроводниковых приборах, исследования помехоустойчивости, оптимизации ВЧ схем и во многих других областях.

Перспективы развития Qucs

Разработка Qucs активно продолжается. Основные направления развития:

• Интеграция с другими симуляторами (Ngspice, Xyce)
• Улучшение производительности
• Расширение библиотек компонентов
• Добавление новых видов анализа
• Улучшение пользовательского интерфейса

Планируется добавить возможность выбора вычислительного ядра, что позволит объединить преимущества разных симуляторов. Также ведется работа над улучшением поддержки моделирования силовой электроники и цифро-аналоговых схем.

Заключение

Qucs представляет собой мощный и гибкий инструмент для моделирования электронных схем. Его открытость, кроссплатформенность и широкие возможности делают Qucs отличным выбором для образования, исследований и небольших проектов. При этом функциональность Qucs постоянно расширяется, что позволяет ему конкурировать с коммерческими САПР во многих областях применения.

Освоение Qucs дает возможность решать широкий спектр задач схемотехнического моделирования без затрат на дорогостоящее ПО. Для многих пользователей Qucs может стать основным инструментом разработки и анализа электронных схем.

Симулятор электронных схем с открытым исходным кодом Qucs

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.

Рис. 2. Модель широкополосного усилителя высокой частоты в Qucs

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. 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 даташитах. 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 симуляторами 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 /ссылка утрачена/
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).

Симулятор электронных схем для андроид. Qucs — open-source сапр для моделирования электронных схем. Интуитивно-понятный пользовательский интерфейс

Приложение Электроник является незаменимым помощником для электриков. Оно создано специально для мобильных устройств на платформе андроид. Программа была сделана российскими программистами, которые хорошо разбираются в электронике и физике. Разработка получилась довольно качественной.

Тут понятно рассказывается о различных предметах в сфере физики и электронике. Из приложения можно узнать физические и другие законы. Также тут можно узнать информацию об использовании микроконтроллеров в обыденной жизни. И о том, каким образом их программировать, чтобы они стали полезными.

Из программы можно узнать, как именно работает сенсорный экран, то весьма познавательно. Имеются уроки о том, как сделать умный вентилятор, цветомузыку и другие интересные вещи. Здесь можно найти многочисленные статьи об основах различных созданий, что позволит пользователю понимать суть происходящих взаимодействий предметов.

Приложение Электроник сделано очень качественно. Тут имеется приятный дизайн, радующий глаз. И все выполнено понятно и удобно, что не может не радовать. Программа принесет пользователю много нужных знаний.

Особенности приложения:

• полезная информация из сферы физики и электроники;
• уроки изготовления приборов;
• удобный интерфейс.

11. Droid Tesla

Droid Tesla представляет собой простой и мощный SPICE-симулятор электрических цепей. Помимо радиокомпонентов поддерживаются различные источники тока и напряжения, а также основные измерительные приборы, в т.ч. виртуальный осциллограф. Droid Tesla позволяет эмулировать следующие источники тока/напряжения: источник постоянного тока и напряжения; источники переменного тока и напряжения; CCCS, CCVS, VCCS, VCVS — управляемые источники тока и напряжения; генератор треугольных импульсов; генератор прямоугольных импульсов.
Поддерживается эмуляция следующих электронных компонентов: резистор; конденсатор; индуктивность; трансформатор; потенциометр; лампа накаливания; идеальный операционный усилитель; биполярные и MOSFET транзисторы; диод, светодиод и стабилитрон; выключатели; элементы цифровой логики: AND, NAND, OR, NOR, NOT, XOR, XNOR; триггеры; 555-таймер; реле; 7-ми сегментный индикатор и др. В качестве измерительных приборов в Droid Tesla поддерживаются следующие: AC/DC амперметр и вольтметр; 2-х канальный осциллограф. Из интересных особенностей ПО можно отметить визуализацию протекания тока (для включения отображения необходимо в настройках программы поставить соответствующую галочку: Settings -> Animations -> Animation of current flow). После этого, при включении симуляции схемы можно визуально наблюдать протекание тока. Единственное, в этом режиме работа схемы сильно замедляется и в большей степени расходуются ресурсы процессора.

Smart Tools – весьма полезная программа на андроид устройстве от лучшего разработчика Smart Tools co., которая и в хозяйстве может пригодится и в учебе помочь. Возможности:
Измеряет — длину, угол, наклон, уровень, резьба (Smart Ruler Pro)
Содержит инструменты для вычисления расстояния, высоты, ширины, площади (Smart Measure Pro)
Включает в себя компас, металлодетектор, GPS (Smart Compass Pro)
Шумомер, виброметр (Sound Meter Pro)
Фонарик, увеличительное стекло (Smart Light Pro)

13. Electrical Engineering Pack

Electrical Engineering Pack — функциональное приложение.которые пригодится любому электрику. Программа сочетает в себе около 40 видов калькуляторов и около 15 преобразователей. Ко всем увы получаете полное руководств, которое пригодится инженерам-электрикам, техникам и студентам. Калькуляторы могут быстро рассчитать различные электрические параметры. Автоматические расчёты выполняются быстро и без проблем. Особенности:
Профессионально разработанный пользовательский интерфейс, который ускоряет ввод данных, удобный просмотр и расчет скорости.
Несколько вариантов для расчета каждого значения
Автоматический расчет выхода по отношению к изменениям на входе, параметры и единицы измерения.
Формулы предусмотрены для каждого калькулятора

14. SatFinder Plus

SatFinder Plus – программа для настройки спутниковой тарелки. Как это работает: встаньте возле тарелки, дождитесь максимальной точности, зафиксируйте точку долгим тапом или через меню. Далее отходя в сторону, добейтесь чтобы текущий азимут наиболее точно соответствовал расчетному. Так как программа использует для наиболее точного определения текущего азимута координаты GPS, рекомендуется отойти на 50-100 м.

15. Electric circuit

Electric circuit поможет разобраться как устроены параллельные цепи, последовательные цепи. Также приложение поможет разобраться Вам с формулами по расчёту различных электрических характеристик (мощность, ток, напряжение, сопротивление, магнитное поле и т.д.).
На главном экране представлены различные варианты электрических схем, симуляторы, формулы и т.д. Для перехода в нужный раздел Вам всего-то нужно по нему тапнуть. В каждом разделе найдутся полезные подсказки и разъяснения. Приложением весьма просто пользоваться — простой и интуитивно понятный интерфейс. Конечно жутко не хватает русификации. Великолепный симулятор поведения электрической цепи. Весь материал представлен в наглядной форме.

16. App для электрика ver.2.9

App для электрика — это хороший компаньон для электрика или инженера, в обучении, на работе или хобби. Приложение содержит наиболее важные формулы в области электротехники. Оно совсем небольшое, легкое в использовании, доступно в 4-х языках: английским, немецким, русским и японским и для исполнения этого приложения не требуется специальных разрешений. Функции:
расчет до семи сопротивлений (параллельно).
расчет напряжения, сопротивления и тока.
расчет тока, заряда и времени.
расчет работы, время и силы.
расчет сопротивления линии.
расчет тока, напряжения и мощности.
расчет падения напряжения на линии.
расчет реальной, реактивной и полной мощности в сети переменного тока.
расчет активной, реактивной и полной мощности трёхфазного тока.
расчет первичного и вторичного напряжения, первичной и вторичной обмотки Трансформатора.
расчет плотности тока.
расчет cos фи.
расчет sin фи.

17. SafetyCalc Free ver.2.1

SafetyCalc Free 2.1 — помощник проектировщика и монтажника систем безопасности и слаботочных систем. Если Вам необходимо:
определить работоспособность разветвленной слаботочной цепи,
рассчитать мощность блока питания и емкость аккумулятора для системы контроля и управления доступом (СКУД),
рассчитать объектив видеокамеры наблюдения для систем охранного телевидения (СОТ) и систем телевизионного наблюдения (СТН), то это приложение для Вас.
Возможности приложения SafetyCalc:
Расчет значений падения напряжения в разветвленной цепи со множеством нагрузок, для каждой нагрузки, и определение минимального сечения кабеля(провода) для данной цепи;
Расчет значений падения напряжения в разветвленной цепи со множеством нагрузок, для каждой нагрузки, при условии, что все нагрузки подключены к общей шине питания кабелем(проводом) разного сечения;
Расчет значений падений напряжения в разветвленной цепи со множеством нагрузок, для каждой нагрузки, при условии, что все нагрузки подключены к общей шине питания кабелем(проводом) одинакового сечения;
Расчет мощности блока питания и емкости аккумулятора для системы контроля и управления доступом (СКУД), с учетом коэффициентов запаса, для дежурного режима (8 часов) и аварийного режима (3 часа) работы, согласно рекомендациям МВД РФ;
Расчет объектива для камер видеонаблюдения систем охранного телевидения (СОТ) и систем телевизионного наблюдения (СТН): определение вертикального и горизонтального фокусного расстояния, определение углов обзора по вертикали и горизонтали, определение мертвых зон.

18. Autodesk ForceEffect Motion ver.2.7.13

Autodesk ForceEffect Motion 2.7.13 — программа для разработки механических систем с движущимися сегментами. Создавайте движущиеся механические системы прямо на своем мобильном устройстве. В отличие от стандартного метода разработки при помощи бумаги, карандаша и калькулятора, данная программа производит симуляцию и все вычисления, позволяя вам быстро выстроить нужный дизайн.

19. Droid 2 CAD ver.4.03

Droid 2 CAD 4.03 — программа, которая позволяет вам отмечать точки и места, используя ваш встроенный GPS и экспортировать для дальнейшего использования. Точки автоматически нумеруются, а также вы можете задавать им имена. Встроенная поддержка карт Google позволяет вам определить как точно вы отметили точки, а также исправлять их, перемещая по карте. Программа позволяет экспортировать точки в следующие форматы:
DXF — специальный формат, поддерживаемый большинством САПР, включая AutoCAD.
KML — формат отметок Google Earth.
CSV — универсальный формат для хранения данных, поддерживаемый множеством программ, включая MySQL-клиенты и Microsoft Office.

20. AndCAD Demo ver.1.8.5

AndCAD Demo 1.8.5 — очень мощная программа для создания чертежей прямо на вашем мобильном Android-устройстве. Также, программа позволяет редактировать чертежи некоторых популярных форматов. Ключевые возможности программы:
Векторные объекты.
Привязка объектов.
Прямой ввод единиц.
Поддержка слоев.
Подкладка изображения.
Импорт/экспорт файлов AutoCAD DXF.
Ландшафтный и портретный режимы. Геометрические объекты: линия, окружность, дуга, ломаная линия, треугольник, многоугольник, точка, текст, заметка, линейный размер. Инструменты редактирования: свободное редактирование, перемещение, копирование, поворот, изменение размера и т.п.

Симулятор с дружелюбным интерфейсом для разработки и расчета электронных цепей и контуров.

Программное обеспечение Quite Universal Circuit Simulator является редактором с графическим интерфейсом с комплексом технических возможностей для конструирования схем. Для управления сложными схемами включена возможность разворачивания подсхем и формирования блоков. Софт включает встроенный текстовый редактор, приложения для расчета фильтров и согласованных цепей, калькуляторы линий и синтеза аттенюаторов. Чертеж можно оформить с обрамлением рамки и стандартного штампа.

Конструктор схем Qucs включает широкую базу современных компонентов, разделенных на категории: дискретные (резисторы, конденсаторы и др), нелинейные (транзисторы и диоды), цифровые (базовые цифровые устройства и логические вентили) и другие (источники, измерители). Особый интерес представляют рисунки и диаграммы.

Qucs может настраиваться на множество языков, включая русский.

Программа функционирует на Mac OS, Linux и Windows XP, Vista, 7 и 8.

Бесплатно.

Симулятор – конструктор электронных схем “Начала электроники”

Существует очень интересная программа, которая представляет собой несложный симулятор для демонстрации работы электрических схем и работы измерительных приборов. Удобство его не только в наглядности, но и в том, что интерфейс на русском языке. Она позволяет смоделировать на макетнице очень простые принципиальные схемы. Называется программа “Начала электроники”. Ссылка на нее внизу страницы, видео канала Михаила Майорова.

Программа работает, начиная от Windows 98 и заканчивая Windows 7. Интерфейс выглядит следующим образом.

Внизу располагается чертеж печатной платы, но для нас наибольший интерес представляет панелька с макетной платой. Наверху кнопки управления: загрузить схему из файла, сохранить схему, очистка макетной платы, получить мультиметр, получить осциллограф, показать параметры деталей, состояние деталей, справочник, (кратко изложены понятия об электричестве), небольшой список лабораторных работ для самостоятельного их проведения, инструкция по пользованию симулятором, информация об авторах, выход из программы.

На видео о том, как работает симулятор цепи.

Что можно собрать на симуляторе схем?

На этом простом симуляторе можно собрать довольно много интересных вещей. Для начала давайте смоделируем обычный фонарик. Для этого нам потребуется лампочка, две батарейки и, естественно, все это надо будет соединить перемычками. Ну и какой же фонарик без выключателя и лампочки?

Двойным щелчком вызываем окно параметров батарейки. На появившейся вкладке видим напряжение, внутреннее сопротивление, показывающее ее мощность, миниполярность. В данном случае батарейка вечная.

Когда схема собрана, нажимаем два раза выключатель и лампочка почему то сгорает. Почему? Суммарное напряжение последовательно соединенных батареек 3 вольта. Лампочка по умолчанию была на 2,5 вольта, поэтому и сгорела. Ставим 3-вольтовую лампочку и снова включаем. Лампочка благополучно светится.

Теперь берем вольтметр. Вот у него загораются “ладошки”. Это измерительные щупы. Давайте перенесем щупы к лампочке и поставим измерение постоянного напряжения с пределом 20 Вольт. На мониторе показывает 2,97 вольта. Теперь попробуем измерить силу тока. Для этого берем второй мультиметр. Прибор, подсоединенный в схему, показал почти 50 миллиампер.

Практически как на настоящем мультиметре, можно измерить множество параметров. Есть также в симуляторе осциллограф, у которого даже регулируется яркость луча. Кроме того, есть реостат, можно двигать движок. Есть переменный конденсатор, шунты, нагревательная печка, резисторы, предохранители и другое. К сожалению, в данном симуляторе нет транзисторов.

Выводы по программе “Начала электроники”

Multisim – конструктор электрических схем

Multisim – одна из продвинутых программ для профессионалов и просто людей, которые увлекаются радиотехникой. Программа может сконструировать огромный набор видов электросхем. Если вы стремитесь смоделировать свои электронные задумки и проверить их работоспособность, то скачивайте программу Multisim. В интернете есть варианты на русском языке.

Функции программы

Знакомство с Multisim

Qucs, также известный как Quite Universal Circuit Simulator, был разработан как доступный симулятор электронных цепей и контуров, имеющий графический интерфейс и основанный на открытом исходном коде. Программа поддерживает все виды моделирования схем, например DC, AC, S-параметры, гармонический анализ баланса, анализ шума и так далее. Результаты моделирования можно посмотреть на странице презентации или окне программы.

Qucsator, серверная часть программы, — это симулятор командной строки, который управляет списком сетей определенного формата ввода-вывода набора данных Qucs. По умолчанию он был создан для работы с проектом Qucs, но может быть использован и с другими приложениями. В программе есть поддержка экспорта изображений символов с файлами Verilog-A в код на языке C++, поддержка прямой связи с символами Verilog-HDL и подцепями VHDL. Последние версии Qucs обладают интерфейсом GNU/Octave.

Ключевые особенности и функции

• поддержка синтаксиса Verilog-HDL и Verilog-A в текстовых документах;
• поддержка экспорта кода на языке С++;
• поддержка уравнений для подцепей Verilog-HDL и VHDL;
• заранее скомпилированные VHDL модули и библиотеки;
• поддержка всех современных компонентов;
• открытый исходный код дает возможность разрабатывать расширения;
• настраиваемый и расширяемый интерфейс;
• встроенный файловый конвертер;
• возможность загрузки дополнительных языков интерфейса.

Симулятор электронных схем на русском — это обыкновенный SPICE-симулятор под названием TINA-TI с легкой для понимания графической оболочкой. Данная программа работает без всякого лимита на количество применяемых приборов, легко обрабатывает всесторонние работы. Прекрасно соответствует имитированию поведенческой реакции разнообразных аналоговых схем, а также импульсных блоков питания. Используя TINA-TI можно легко сконструировать схему какой угодно степени сложности, соединить раннее созданные фрагменты, исследовать и распознать показатели схемы по качеству.

Все представленные элементы, которыми располагает симулятор электронных схем на русском TINA-TI , рассредоточены распределены на шесть типов: компоненты пассивного действия, ключи переключения, полу-проводниковые приборы, устройства измерения, миниатюрные модели устройств повышенной сложности. Дополнительно данный софт имеет в своем составе множество показательных образцов.

Симулятор электронных схем составлен на русском языке, поэтому с его помощью можно легко освоить черчение и корректировку принципиальных схем. Процесс создания схемы сам по себе не сложный и после завершения этой операции начинается этап симуляции. Программа может выполнять ниже перечисленные виды исследования: оценку постоянного и переменного тока. В данный анализ входит — расчет ключевых напряжений, построение графика конечного итога, определение промежуточных параметров и тестирование температуры.

Далее идет исследование промежуточных процессов, шумовых искажений. Обусловленность от категории исследования, учебная программа формирует окончательный итог в форме графических изображений или таблиц. Прежде чем начать симуляцию, TINA-TI производит проверку схемы на наличие или отсутствие ошибок. Когда обнаруживаются какие либо отклонения, то все изъяны будут показаны в отдельном окошке в форме списка. Если кликнуть мышью на надписи с ошибкой не распознанной симулятором, то деталь или часть чертежа обозначится маркеровочными знаками.

Дополнительно TINA-TI может выполнять измерение различных сигналов и их испытание. Чтобы реализовать данный вид исследования, для этого имеются виртуальные устройства: цифровой мультиметр, осциллограф, контрольно-измерительный прибор сигналов, источник периодических сигналов и устройство записи. Все имеющиеся в программе приборы симуляции предельно возможно соответствуют по использованию фактическим измерительным устройствам. Виртуально подключать их можно в любом участке исследуемой схемы. Все полученные условными приборами информационные данные сохраняются в памяти компьютера.

SPICE (симулятор электронных схем) — это… Что такое SPICE (симулятор электронных схем)?

SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) — симулятор электронных схем общего назначения с открытым исходным кодом. Является мощной программой, используемой в разработке как интегральных схем, так и печатных плат для проверки целостности схемы и для анализа ее поведения.

Введение

Интегральные схемы, в отличие от печатных плат, практически не поддаются макетированию перед производством. Кроме того, высокая стоимость создания фотолитографических масок и других этапов полупроводникового производства приводят к необходимости очень тщательной разработки и верификации. Симуляция схемы при помощи SPICE является общепринятым в полупроводниковой промышленности способом верификации работы схемы на транзисторном уровне (перед её реализацией в кремнии).

Для печатных плат, особенно небольшой сложности, возможно проводить макетирование. Но на макетной плате некоторые свойства схем могут быть неточны по сравнению с итоговой платой. Например, на макетной плате у печатных дорожек будут иные паразитные сопротивления и ёмкости. Подобные паразитные элементы часто можно оценить при помощи симуляции на SPICE.

История

SPICE был разработан в Electronics Research Laboratory в University of California, Berkeley SPICE1 был основан на более ранней программе CANCER,^[1] того же автора, Laurence Nagel. Название программы расшифровывалось как «Computer Analysis of Nonlinear Circuits, Excluding Radiation» (Компьютерный анализ нелинейных схем, исключая радиацию), что было отсылкой к относительной свободе в Университете Berkeley в 1960-е года. В то время большая часть симуляторов электронных схем разрабатывалась по грантам и контрактам министерства обороны США и одним из требований была возможность оценки влияния радиации на работу схем (См. en:radiation hardness). После смены научного руководителя, Нагелю пришлось переписать проприетарный CANCER так, чтобы новую программу можно было публиковать и передать в общественное достояние.^[2]

Впервые SPICE1 был представлен на конференции в 1973.^[3] Программа была написана на языке FORTRAN и использовала анализ цепи методом узловых потенциалов для построения уравнений схемы. Метод узловых потенциалов имел ограничения в работе с индуктивностями, источниками переменного напряжения, и с различными вариантами управляемых генераторов тока и напряжения. В SPICE1 было доступно небольшое количество элементов, программа использовала анализ переходных процессов с фиксированным шагом по времени. Популярность пришла ко второй версии программы, SPICE2^[4], в 1975 году. Она тоже была написана на FORTRAN, но имела больше элементов, позволяла изменять шаг по времени в transient analysis, устраняя тем самым ограничения метода узловых потенциалов. Последняя версия SPICE на языке FORTRAN — 2G.6 (1983). Следующая версия, SPICE3^[5] разработана Thomas Quarles в 1989. Она написана на языке Си, использует тот же синтаксис входного формата (netlist) и поддерживает визуализацию в среде X Window System.

Виды анализа

SPICE2 включает в себя:

• AC анализ
• DC анализ
• анализ DC transfer curve
• анализ шумов
• анализ передаточной функции (входное и выходное усиление малых сигналов и вычисление импеданса)
• анализ переходных процессов

Модели элементов

Входные и выходные форматы: Netlist, schematic capture и plotting

SPICE2 принимает netlist в текстовом виде на вход и выдает line-printer listings как результат своей работы. Такая программа была типичной для 1975 года. Листинги представляют либо колонки с номерами, соответствующими рассчитанным выходным параметрам (чаще всего, токам и напряжением), либо представляли собой рисунок из символов (ASCII art). SPICE3 оставил формат netlist для описания схем, но позволил контролировать анализ с помощью командного интерфейса (CLI). Также в SPICE3 появились базовые варианты отрисовки схемы в графической среде X Window, по мере того, как Unix и рабочие станции становились более популярными.

См. также

Примечания

1. ↑ Nagel, L. W., and Rohrer, R. A. (August 1971). «Computer Analysis of Nonlinear Circuits, Excluding Radiation». IEEE Journal of Solid State Circuits SC-6: 166–182. DOI:10.1109/JSSC.1971.1050166.
2. ↑ Perry, T. (June 1998). «Donald O. Pederson». IEEE Spectrum 35: 22–27. DOI:10.1109/6.681968.
3. ↑ 2nd spice1 ref
4. ↑ 2nd spice2 ref
5. ↑ Quarles, Thomas L., Analysis of Performance and Convergence Issues for Circuit Simulation, Memorandum No. UCB/ERL M89/42, University of California, Berkeley, Apr. 1989.

Ссылки

Оригинальные работы о SPICE

Версии SPICE с исходными кодами

Руководства, информация для пользователей

Applications

EasyEDA и Circuit Simulator — сервисы, которые помогут тебе с разработкой электронных схем — «Хакер»

Если тебя временами тянет изучать электронику, то, помимо учебников и готовых конструкторов, тебе в этом деле немало помогут программы-симуляторы. В них ты сможешь собрать схему и посмотреть, как через нее пойдет ток и как изменятся его характеристики, когда он будет проходить через разные компоненты.

Если ты предпочитаешь веб-сервис, а не программу, то я тебе рекомендую заглянуть на ресурс EasyEDA. Это бесплатный кросс-платформенный набор инструментов, которые не требуют установки и работают прямо в браузере. Здесь есть мощные средства редактирования электрических схем, моделирования цифроаналоговых цепей и разработки печатных плат, для инженеров-электронщиков, преподавателей, студентов и радиолюбителей.

EasyEDA

Даже регистрироваться необязательно — впрочем, это сложно назвать обременительной процедурой. С помощью EasyEDA ты можешь собирать различные схемы, смотреть, как они работают, и постигать азы электроники. К сервису прилагается неплохой учебник. На русский язык он, увы, не переведен, но разобраться в функциях приложения при желании можно и по видео.

Как вариант, можешь глянуть на Circuit Simulator. Это Java-апплет, который симулирует работу электронных схем.

Circuit Simulator

Здесь есть встроенный осциллограф, которым можно снимать форму сигнала в любой точке схемы. А еще есть большая база примеров схем, которые можно загрузить и потрогать, — причем как простые схемы усилителей, так и весьма сложные схемы дельта-сигм АЦП.

Чтобы ничего не скачивать, можешь просто зайти по этой ссылке и прямо в браузере посмотреть, как работают схемы. Обозначения очень простые: зеленым цветом показывается положительное напряжение, красным — отрицательное, серым обозначается заземление, а движущиеся желтые точки показывают, как и куда течет ток в данной цепи.

Если навести курсор мыши на элемент, то в правом нижнем углу отобразится подробная информация о его состоянии. Чтобы отредактировать компонент, нажми на него правой кнопкой мыши и выбери соответствующий пункт меню.

Симуляторы позволят тебе испытывать схемы до того, как ты займешься их сборкой в реальности, помогут во всем разобраться и понять, как работает тот или иной компонент и как себя поведет схема с разными по характеристикам компонентами.

Система симуляции электронных схем и проектирования печатных плат

EasyEDA — бесплатная, не требующая инсталляции облачная система автоматизированного проектирования электроники (EDA), разработанная для того, чтобы дать инженерам-электроникам, преподавателям и студентам инженерных специальностей , а также радиолюбителям удобный инструмент. Это простой в использовании редактор принципиальных схем, симулятор электронных цепей и система проектирования печатных плат, которые могут быть запущены прямо в вашем браузере.

 

 

Возможности  EasyEDA:

Удобный редактор схем

Быстрое рисование электронных схем с использованием доступных библиотек в браузере. Эффективное автоматическое обновление.

Симулятор цепей

Проверка аналоговых, цифровых и смешанных схем с использованием spice-моделей и подсхем.

Разработка печатных плат онлайн

Вы можете работать быстро и легко над многослойными печатными платами с тысячами контактных площадок. Система является весьма стабильной, надежной и легкой в освоении.

 

Пользовательский интерфейс очень приятный и отзывчивый. EasyEDA имеет богатую библиотеку из тысяч электронных компонентов (как для принципиальных схем, так и для печатных плат и spice-моделирования), и десятки тысяч примеров различных схем! Любой может использовать эту библиотеку и расширять её. Так же возможно импортировать существующие проекты из Altium, Eagle и KiCad, а затем редактировать их в EasyEDA.

Кроме того, еще одной выдающейся возможностью EasyEDA является то, что пользователи имеют доступ к огромной коллекции Open Source модулей, разработанных тысячами инженеров-электронщиков. 

 

Имеется учебник, разъясняющий основные возможности инструментов, а также руководство по симуляции, описывающее симуляцию электронных цепей в EasyEDA с использованием ngspice.

Следующее «>видео кратко показывает возможности инструментов EasyEDA.

«>

Данный материал является частной записью члена сообщества Club.CNews.
Редакция CNews не несет ответственности за его содержание.

Программа для моделирования схем электроники на русском. Qucs – простой и бесплатный симулятор электронных схем

Программа для электрических схем — это инструмент, используемый инженерами, для создания электронных схем с целью расчета и тестирования изделий на этапах проектирования, производства, а также эксплуатации. Точное отображение параметров производится при помощи масштаба. Каждый элемент имеет свое обозначение в виде символов, соответствующих ГОСТу.

Программа для электрических схем: зачем мне это нужно?

При помощи программы для электрических схем можно строить точные чертежи, а затем сохранять их в электронном виде или распечатывать.

ВАЖНО! Почти во всех программах для рисования схем есть готовые элементы в библиотеке, потому вручную их можно не чертить.

Такие программы бывают платными и бесплатными. Первые характеризуются большой функциональностью, их возможности значительно шире. Существуют даже целые автоматизированные системы проектирования САПР, которые успешно используются инженерами во всем мире. С применением программ для черчения схем работа не только полностью автоматизированная, а и предельно точная.

Бесплатные программы уступают по функциональным возможностям платному софту, однако с их помощью можно реализовать проекты начальной и средней сложности.

Программное обеспечение позволяет упростить работу и сделать ее более эффективной. Мы подготовили перечень популярных программ для создания схем, используемых специалистами во всем мире. Но для начала давайте разберемся, что собой представляют схемы и каких видов они бывают.

Программы: для каких схем предназначены?

Схема представляет собой конструкторский документ графического типа. На нем размещены в виде условных обозначений составляющие компоненты устройства и связи между ними.

Схемы являются частью комплекта конструкторской документации. В них содержатся данные, необходимые для проектирования, производства, сборки, регулирования, использования прибора.

Когда нужны схемы?

1. Процесс проектирования. Они позволяют определить структуру разрабатываемого изделия.
2. Процесс производства. Дают возможность продемонстрировать конструкцию. На их базе разрабатывается технологический процесс, способ монтажа и контроля.
3. Процесс эксплуатации. При помощи схем можно определить причину поломки, правильный ремонт и техническое обслуживание.

Виды схем по ГОСТу:

• кинематические;
• газовые;
• энергетические;
• пневматические;
• гидравлические;
• электрические;
• комбинированные;
• оптические;
• деления;
• вакуумные.

В какой программе лучше работать?

Существует огромное количество платных и бесплатных программ для разработки электрических чертежей. Функционал у всех одинаковый, за исключением расширенных возможностей у платных.

Visio

QElectro Tech

sPlan

Visio

Плюсы QElectro Tech

1. экспорт в формате png, jpg, bmp или svg;
2. проверка работоспособности электрических цепей;
3. легко создавать схемы электропроводки, благодаря наличию обширной библиотеки;полностью на русском языке.

Минусы QElectro Tech

1. функционал ограниченный;
2. создание схемы сети начальной и средней сложности.

Простой интерфейс. Коллекция фигур для сборки электрических схем располагается слева в главном окне. В правой стороне находится рабочая область.

1. Создать новый документ.
2. Перетащить при помощи мышки в рабочую область необходимое количество элементов для создания и симуляции желаемого результата.
3. Соединить детали между собой. Соединения автоматически преобразуются в горизонтальные и вертикальные линии.
4. Сохранить файл с расширением qet.

Есть функция постройки собственных элементов и сохранения в библиотеке. Фигуры можно использовать в других проектах. Софт на русском языке. Программа подходит для Linux и Windows.

sPlan

Программа для построения электронных и электрических схем, рисования плат. При переносе элементов из библиотеки их можно привязывать к сетке координат. Софт простой, но позволяет создавать чертежи и рисунки разной сложности.

Фото 3 — Процесс составления схемы в sPlan

Задача sPlan заключается в проектировании и разработке электронных принципиальных схем. Для упрощения работы разработчик предусмотрел обширную библиотеку с геометрическими заготовками обозначений электронных элементов. Есть функция создания элементов и сохранения их в библиотеке.

Этапы работы:

1. Создать новый документ.
2. Из библиотеки элементов перетащить необходимые. Фигуры можно группировать, поворачивать, копировать, вырезать, вставлять и удалять.
3. Сохранить.

В данной статье будет представлено 20 лучших программ для проектирования электронных схем и печатных плат, включая бесплатные, коммерческие и условно бесплатные программы.

Изучение дизайна макетов или электронных диаграмм не сложно, если вы выберете правильный инструмент дизайна. Для создания списка был использован ряд критериев, таких как:

• качество программного обеспечения;
• удобство для пользователя;
• сложность среды проектирования.

Бесплатное программное обеспечение для рисования электронных схем:

Ниже будет представлен список и краткое описание бесплатных программ для проектирования электронных схем.

LTspice

Это программное обеспечение для моделирования от линейных технологий до разработки электронных схем, моделирования SPICE, диаграмм сигналов и многих других функций:

• многоязычный графический интерфейс MDI для открытия и редактирования нескольких файлов в сеансе;
• встроенный редактор схем с базой данных 2 тыс. электронных компонентов;
• симулятор аналоговых и смешанных схем с режимом импорта файлов SPICE;
• постпроцессор для генерации графических кривых результатов анализа и отчетов;
• возможность персонализировать настройки режима отображения и сочетания клавиш;
• удобные функции масштабирования окна просмотра, печати и копирования в буфер обмена;
• интегрированная база данных схем выборки LTSpice .ASC.

Узнать больше и скачать LTspice вы можете на нашем .

«Компас-электрик»

Замечательная графическая российская программа, которая является разновидностью программы «Компас». Используется в области электрики для создания схем электрооборудования различных механизмов. Программа имеет обширные возможности. Посредством программы «Компас-электрик» возможно начертить любую электрическую схему.

Программа «Компас-электрик» имеет три версии, различные по своему функционалу: экспресс версия, стандартная версия, профессиональная версия. Основными компонентами данной программы являются:

• База данных, которая является фундаментом для проектирования документации;
• Редактор схем и отчетов, в котором происходит сам процесс создания и выпуска готовой документации проектов.

DipTrace

Это программа для проектирования профессиональных печатных плат. Вполне интуитивно понятный интерфейс, огромная функциональность. Dip Trace поддерживает несколько режимов работы. В каждый пакет DipTrace входят следующие программы:

• редактор схем;
• программа проектирования контуров — компоновка печатной платы;
• редактор компонентов;
• редактор корпуса;
• автотрассировщик;
• 3D-визуализация;
• функция импорта библиотек и проектов из других программ EDA.

Скачать и получить более подробную информацию с обучающей книгой вы можете на нашем .

EasyEDA

Бесплатный и доступный в облачном инструменте EDA, позволяющий создавать схемы, моделировать SPICE и дизайн печатной платы. В его базе данных уже более 70 000 готовых диаграмм и более 15 тысяч библиотек PSpice, которые позволяют быстро рисовать диаграммы в веб браузере. Проекты, подготовленные в EasyEDA, могут быть опубликованы или сохранены в облаке. Файлы также можно экспортировать во многие форматы, включая JSON.

Программное обеспечение EasyEDA совместимо с инструментами Altium, Eagle KiCad и LTspice, откуда вы можете импортировать дополнительные библиотеки. По желанию производитель предлагает относительно недорогую конструкцию печатной платы в соответствии с созданной конструкцией. Благодаря доступу к приложениям в облаке мы получаем удобство, мобильность и совместимость между устройствами.

TinyCAD

Это программа для рисования схем в Windows, доступная для бесплатной загрузки с SourceForge. Поддерживает стандартные и пользовательские библиотеки символов. TinyCAD чаще всего используется для создания:

• однолинейных диаграмм;
• создания блок-схем;
• разработки технических чертежей для целей презентации.

Xcircuit

Бесплатная программа для рисования схем из Open Circuit Designs, разработанная для среды Unix / Linux, но вы можете использовать ее в Windows, если у вас есть работающий сервер или Windows API. Существует множество бесплатных версий.

Dia

Это базовый инструмент проектирования с возможностью рисования блок-диаграмм. Dia — программа для начинающих, только для людей, входящих в область рисования электронных схем. Программа имеет лицензию GPL и доступна в версиях Mac и Linux (без версии для Windows). Чаще всего используется для построения блок-схем.

Pspice — Student Version

Бесплатная версия программного обеспечения Pspice была создана для студентов. Он содержит ограниченные версии таких продуктов, как: PSpice A / D 9.1, PSpice Schematics 9.1, Capture 9.1. Позволяет разрабатывать и моделировать аналоговые и цифровые схемы.

SmartDraw

Программные шаблоны проектирования электро схем из SmartDraw LCC, считается одним из лучших САПРОВ для рисования электронных схем, блок-схем, HVAC, и т.д.

Бесплатная версия SmartDraw представляет собой усеченный вариант платного программного обеспечения, в котором отсутствует расширенные функции.

1-2-3 схема

Это простая программа редактор для создания электро схем, которая позволит вам быстро и просто создать, и начертить любую схему любого уровня сложности. В приложении вы имеете возможность создавать электро схемы щитков для жилищных комплексов, стоит заметить, что программа на русском языке, поэтому удобна в применении.

1-2-3 схема является одним из бесплатных приложений, которое позволяет укомплектовывать электрощиты Хагер (Hager) оборудованием того же производителя. Основной особенностью программы относится такая функция, как сам по себе выбор корпуса для электрощита, который отвечает всем требованиям и нормам безопасности. Выбор производится непосредственно из ряда моделей Hager.

Более подробную информацию о программе вы можете найти на нашем .

Microsoft Visio

Основной задачей программы является разработка и создание с помощью шаблонов рисование разного рода электронных схем. Программа имеет возможность создавать:

• разнообразные инженерные и технические рисунки;
• электронные схемы;
• составлять эффектные презентации;
• разрабатывать организационные схемы, маркетинговые и многие другие.

Кроме широких возможностей, программа имеет богатый набор готовых элементов, шаблоны visio для электро схем, а также библиотеку красивых объемных рисунков. Создание различных электронных схем не является единственной задачей для MS Visio.

KiCad

Это пакет с открытым исходным кодом, который был создан французом Жан-Пьером Шаррас. Данное программное обеспечение включает в себя ряд интегрированных независимых программ, таких как:

• kicad — приложение для управления проектами;
• EESchema — расширенный редактор схем, с помощью которого можно создавать иерархические структуры;
• Pcbnew — редактор для создания печатных плат на основе схемного дизайна;
• gerbview — средство для просмотра файлов gerber и многие другие.

KiCad совместим со многими ОС, так как основан на библиотеке wxWidgets.

Более подробную информацию вы можете найти на нашем .

CadSoft Eagle

Высококачественная программа для проектирования печатных плат от немецкой компании CadSoft, входящей в состав Premier Farnell plc. EAGLE является аббревиатурой для легко применимого графического редактора макетов, что означает простой в использовании графический редактор.

CadSoft Eagle завоевала большую популярность из-за простоты и возможности использовать одну из версий — Eagle Light бесплатно. Бесплатная версия программы не позволяет создавать электронные схемы в коммерческих целях.

Программа доступна для операционных систем Windows, Linux, OS X.

Платное программное обеспечение для рисования электронных схем:

Ниже представлен список и краткое описание платных программ для проектирования электронных схем.

OrCAD

Самая популярная программа компании Cadence, содержащая полную среду для коммерческих проектов PCB, содержит все компоненты, необходимые для проектирования печатных плат, такие как:

• модуль для введения схем;
• редактор печатных плат с интегрированным управлением проектирования.

Чтобы повысить эффективность дизайна, программа предлагает интерактивную технологию проводки Push & Shove.

TINA-TI

Недорогое решение от DesignSoft, созданное для предприятий и фрилансеров. Он позволяет создавать:

• схемы;
• компоновку компонентов;
• моделирование;
• множество дополнительных функций.

Примечательной особенностью является также тестирование систем в режиме реального времени.

Altera

Предоставляет полный набор инструментов программирования для каждого этапа проекта, включая программные обеспечения:

• NIOS II для проектирования встроенных систем;
• DSP Builder для проектирования цифровых систем обработки сигналов;
• Quartus II и ModelSim для построения логических систем.

Система Altera Max + Plus II (многоадресная матричная программируемая логическая пользовательская система) представляет собой интегрированную среду для проектирования цифровых схем в программируемых структурах. Система Max + Plus II включает 11 интегрированных прикладных программ.

Altium Designe

Комплект Altium Designer включает в себя четыре основных модуля:

• редактор схем;
• 3D- дизайн печатной платы;
• разработка программируемой вентильной матрицы (FPGA) и управление данными.

Как правило, Altium Designer является дорогим ПО, но отличается способностью добиваться быстрых результатов для сложных схем.

P-Cad

Это программа для создания печатных плат и электронных схем. В пакет P-CAD входят два основных компонента:

• P-CAD Schematic — редактор схем;
• P-CAD pcb — редактор печатных плат.

На протяжении долгого времени данной программой пользовалось огромное количество российских разработчиков электронных схем, главной причиной этой популярности стал достаточно интуитивно понятный и удобный интерфейс. На данный момент производитель прекратил поддержку данного ПО, заместив ее программой Altium Designer.

Proteus Design Suite

Это полное программное решение для моделирования схем и проектирования печатных плат. Он содержит несколько модулей для схемного захвата, прошивки IDE и компоновки печатных плат, которые отображаются в виде вкладок внутри единого интегрированного приложения. Это обеспечивает плавный рабочий процесс AGILE для инженера проектировщика и помогает продуктам быстрее выйти на рынок.

Пробная версия приложения имеет полный функционал, но не имеет возможности сохранения файлов.

sPlan

Простой в использовании инструмент, который зарекомендовал себя в области инженерии, ремесел, образования, исследований и обучения. Он также стал полезным инструментом для многих частных пользователей.

Создавайте профессиональные планы за очень короткое время, от простой схемы до сложных планов. Особенностями данной программы являются:

• расширяемая библиотека символов;
• индивидуальные страницы с листами форм;
• список компонентов;
• автоматическая нумерация компонентов;
• удобные инструменты рисования.

В бесплатной версии нельзя сохранять, экспортировать и печатать файлы.

Напишите в комментариях, какие программы для создания схем и дизайна электронных схем вы используете?

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.

Итак, поехали.

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

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.

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.

Qucs, также известный как Quite Universal Circuit Simulator, был разработан как доступный симулятор электронных цепей и контуров, имеющий графический интерфейс и основанный на открытом исходном коде. Программа поддерживает все виды моделирования схем, например DC, AC, S-параметры, гармонический анализ баланса, анализ шума и так далее. Результаты моделирования можно посмотреть на странице презентации или окне программы.

Qucsator, серверная часть программы, — это симулятор командной строки, который управляет списком сетей определенного формата ввода-вывода набора данных Qucs. По умолчанию он был создан для работы с проектом Qucs, но может быть использован и с другими приложениями. В программе есть поддержка экспорта изображений символов с файлами Verilog-A в код на языке C++, поддержка прямой связи с символами Verilog-HDL и подцепями VHDL. Последние версии Qucs обладают интерфейсом GNU/Octave.

Ключевые особенности и функции

• поддержка синтаксиса Verilog-HDL и Verilog-A в текстовых документах;
• поддержка экспорта кода на языке С++;
• поддержка уравнений для подцепей Verilog-HDL и VHDL;
• заранее скомпилированные VHDL модули и библиотеки;
• поддержка всех современных компонентов;
• открытый исходный код дает возможность разрабатывать расширения;
• настраиваемый и расширяемый интерфейс;
• встроенный файловый конвертер;
• возможность загрузки дополнительных языков интерфейса.

Для проектирования и тестирования простых схем достаточно взять макетную плату и начать размещать на ней интересующие компоненты с возможностью быстрой замены того или иного элемента. Макетные платы позволяют легко проверить цепь на наличие ошибок перед пайкой готового продукта. Но если у вас более сложная схема или если вам нужно выполнить довольно непростое моделирование прохождения сигналов по вашему проекту, прежде чем вы начнете собирать конечное устройство, вам понадобится программное обеспечение для моделирования схем или попросту симулятор.

Основными требованиями, предъявляемыми большинством людей (особенно новичками в электронике) к симуляторам электронных схем, являются простота в использовании и как можно меньшая цена, в идеале вообще за бесплатно. Также очень важна функциональность.

Хотя легко получить пробную версию чего-то вроде OrCAD PSpice, это программное обеспечение не имеет всех доступных функций, если вы не хотите, конечно, раскошелиться с целью их приобретения. К счастью, есть абсолютно бесплатное полнофункциональное программное обеспечение для моделирования электронных схем, называемое Qucs (Quite Universal Circuit Simulator), выпущенное под лицензией GPL. Qucs предлагает достойную альтернативу другим платным симуляторам схем. Qucs запускает собственное программное обеспечение отдельно от SPICE, поскольку SPICE не лицензируется для повторного использования.

Qucs имеет большинство компонентов, которые вам понадобятся для моделирования на уровне близком профессиональному, а также это программное обеспечение имеет огромное количество различных моделей транзисторов. Саму программу можно найти на http://qucs.sourceforge.net/. Для более подробной информации на странице Qucs Wikipedia (https://en.wikipedia.org/wiki/Quite_Universal_Circuit_Simulator) перечислены все доступные функции, также имеется страница часто задаваемых вопросов.

По заверениям разработчиков Qucs еще не закончен полностью, и, скорее всего, функции будут добавляться время от времени, поэтому окончательной версии может и не быть, тем не менее, сегодня Qucs уже представляет собой очень функциональный инструмент для моделирования электронных схем. Графический интерфейс пользователя Qucs хорошо развит и позволяет настраивать схемы и представлять результаты моделирования в различных типах диаграмм. Скриншоты, представленные ниже, подтверждают это.

Электрическая цепь постоянного тока виртуальная лаборатория



Практическая работа «Виртуальная сборка электрических цепей»

Выбранный для просмотра документ Презентация к уроку.ppt

Описание презентации по отдельным слайдам:

Автор презентации Учитель физики и математики Гавриш Елена Вячеславовна .

1. Начертите условное обозначение источника тока.

2. Начертите условное обозначение лампочки.

3. Начертите условное обозначение выключателя.

4. Начертите условное обозначение резистора.

5. Начертите условное обозначение амперметра.

6. Начертите условное обозначение вольтметра.

Вычертите принципиальную схему этой цепи.

Вычертите принципиальную схему этой цепи.

1. Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка цепи. 2. Параллельное и последовательное соединение проводников

Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка цепи. I=U/R R=ρl/s R не зависит от U и I

При последовательном соединении При параллельном соединении I1 = I2 = I U = U1 + U2 = IR R = R1 + R2 …соединение , при котором конец предыдущего проводника соединяется с началом только одного – последующего. U1 = U2 = U I = I1 + I2 … соединение, при котором все проводники подключены между одной и той же парой точек (узлами).

Задание 1. Задание 2.

Выбранный для просмотра документ технологическая карта.doc

Технологическая карта урока

Учебный предмет: физика

Тема урока: Практическая работа «Виртуальная сборка электрических цепей»

Тип урока: практикум.

Цель урока: формирование навыков сборки учащимися электрической цепи при помощи компьютерных программ

Задачи урока:

обучающие: продолжить формирование

— знаний учащихся об электрическом токе;

— умения измерять силу электрического тока;

— знаний об элементах электрической цепи, ее схематическим изображением.

развивающие: работать над формированием

— исследовательских компетенций учащихся путем организации фронтальной практической работы;

— умения учащихся воспринимать и представлять информацию в словесной, графической, символической формах;

— развития навыков анализа результатов экспериментальной деятельности;

— развития умения делать выводы на основе проведенного эксперимента;

— умения работать в паре, навыков сотрудничества учащихся;

— коммуникативных компетенций учащихся;

воспитательные:

— способствовать овладению навыками экспериментального метода научного познания природы и формировать убежденность в его первоочередной роли в становлении физики как науки;

— создавать условия для развития самостоятельности учащихся;

— формировать представления учащихся о практическом применении знаний об электрическом токе;

— развивать познавательный интерес учащихся к предмету.

Методы обучения: репродуктивный, проблемный, эвристический.

Средства обучения: учебник, карточки рефлексии, дидактический материал, компьютер.

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Познавательная

Коммуникативная

Регулятивная

Осуществляемые учебные действия

Формируемые способы действий

Осуществляемые учебные действия

Формируемые способы действий

Осуществляемые учебные действия

Формируемые способы действий

1. Организационный момент.

«Здравствуйте. Я рада вас сегодня видеть! Посмотрите друг на друга, улыбнитесь, пошлите положительные эмоции своим одноклассникам».

«Выберете тот «смайлик», который соответствует вашему настроению в данный момент времени»

Приветствие учащихся, анализ выбранных «мордашек»

Отвечают на приветствие учителя.

Выделение существенной информации из слов учителя.

Взаимодействуют с учителем

Умение настраиваться на занятие

2. Постановка цели и задач урока

Рассказывает о том, что в связи с широким использованием электричества возникает необходимость более тщательного изучения электрического тока и его измерения.

Возникает ли ток в мотке проволоки, который лежит на столе?

2. Как определить практически значение силы тока в лампе?

Выяснение темы урока и формулировка его цели. Постановка проблемного вопроса.

Отвечают на вопросы учителя. Выдвигают предположения о теме урока «Практическое определение силы тока в цепи»

Выделение существенной информации из слов учителя. Осуществление актуализации личного жизненного опыта.

Взаимодействуют с учителем

Слушание учителя и товарищей, построение понятных для собеседника высказываний.

Контроль правильности ответов обучающихся

Умение слушать в соответствие с целевой установкой. Принятие и сохранение учебной цели и задачи. Уточнение и дополнение высказываний обучающихся

3. Актуализация знаний

Для успешного решения нашей практической задачи необходимо вспомнить предыдущий материал.

Просит ответить на вопросы:

Электрическое поле это.

Силовая характеристика поля – это…

Её можно найти по формуле:

Напряженность поля точечного заряда:

Напряжённость поля плоскости:

Её находят по формуле:

Энергетическая характеристика поля – это…

Ведет фронтальную беседу.

Даёт задания обучающимся по карточке. Следит за самостоятельностью выполнения заданий.

Отвечают на вопросы, выполняют самостоятельно задание по карточке.

Обмениваются работами с соседом по парте, проверяют работу, выставляют баллы. (За правильное слово – 1 балл)

Компетенция обучающихся в области физики.

Взаимодействуют с учителем

Развитие регуляции учебной деятельности.

Взаимоконтроль выполнения задания

Регуляция учебной деятельности.

4. Первичное усвоение новых знаний

Работа с интерактивными плакатами

Электрический ток

Электрическая цепь

Электрический ток в металлах

Совокупность устройств, по которым течет электрический ток, называется электрической цепью. Источник тока подсоединяют в цепь в последнюю очередь с помощью соединительных проводов. Обратите внимание: цепь собирают при разомкнутом выключателе; выключатель выполнен из проводников электричества, а прикасаться надо к изолирующей ручке.

При изменении силы тока амперметр включается в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором нужно измерить.

У каждой клеммы прибора стоит свой знак «+» или ««-». Клемму со знаком «+» нужно обязательно соединить с проводом, идущим от положительного полюса источника тока.

А клемму со знаком «-» нужно обязательно соединить с проводом, идущим от отрицательного полюса источника тока.

Изобразим схему этой цепи. Схема должна быть аккуратной и точной.

Опрос

Задание на последовательное и параллельное соединения проводников.

Объясняет правила соединения элементов цепи.

Обеспечивает условия по формированию сознательной дисциплины, нормального поведения учащихся

Источник

МАСТЕР – КЛАСС Тема : Моделирование электрических цепей по курсу дисциплины «Электротехника и электроника» в виртуальной среде с помощью программы Electronics Workbench (EWB)

методическая разработка на тему

Изучение программы-симулятора электронных схем «Electronics Workbench», которая используется при проведении лабораторных работ по дисциплине «Электротехника и электроника» намного упрощает их проведение. Проведение лабораторных работ всегда представляет собой некоторую проблему в смысле наличия соответствующего оборудования для их выполнения. Использование программ-симмуляторов позволяет студенту быстрее освоить теоретический материал.

Скачать:

Вложение	Размер
master-klass.doc	239 КБ

Предварительный просмотр:

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

_______________________________________________________________________________ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ П Р О Ф Е С С И О Н А Л Ь Н О Е О Б Р А З О В А Т Е Л Ь Н О Е У Ч Р Е Ж Д Е Н И Е г о р о д а М о с к в ы « КОЛЛЕДЖ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО И ГОРОДСКОГО ТРАНСПОРТА »

Тема : Моделирование электрических цепей по курсу дисциплины «Электротехника и электроника» в виртуальной среде с помощью программы Electronics Workbench (EWB)

Профессия : __ специальности технического профиля ________________

Возрастная группа :__ учащиеся 10-11 классов

Обсуждено и одобрено на заседании предметно — цикловой комиссии

Государственного бюджетного профессионального образовательного учреждения города Москвы «КОЛЛЕДЖ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО И ГОРОДСКОГО ТРАНСПОРТА »

П (Ц)К общепрофессиональных дисциплин

протокол № ____ от «____» __________ 201 г.

Борисова Е.С. — преподаватель физики и электротехники ГБПОУ КЖГТ

Нестерова Н.Н. – преподаватель обжепрофессиональных дисциплин ГБПОУ КЖГТ

Методическая разработка мастер — класса по теме «Моделирование электрических цепей по курсу дисциплины «Электротехника и электроника» в виртуальной среде с помощью программы Electronics Workbench (EWB)»

может быть использована преподавателями общепрофессиональных дисциплин, мастерами производственного обучения при реализации учебной и внеучебной деятельности, выполняемой в рамках одного или нескольких учебных предметов, работающих в образовательных учреждениях, реализующих программы среднего профессионального образования.

© ГБПОУ КЖГТ, 2016.

129090, Москва, Каланчевская ул., 26

Борисова Е.С., Нестерова Н.Н.,2016.

Дата (время) проведения: 03.03.2017

Тема: Моделирование электрических цепей по курсу дисциплины «Электротехника и электроника» в виртуальной среде с помощью программы Electronics Workbench (EWB)

Актуальность : Изучение программы-симулятора электронных схем «Electronics Workbench», которая используется при проведении лабораторных работ по дисциплине «Электротехника и электроника» намного упрощает их проведение. Проведение лабораторных работ всегда представляет собой некоторую проблему в смысле наличия соответствующего оборудования для их выполнения. Использование программ-симмуляторов позволяет студенту быстрее освоить теоретический материал.

Цель: создать условия для профессионального самосовершенствования участников мастер-класса, при котором формируется опыт моделирования электрических схем в EWB, формируется индивидуальный стиль профессиональной деятельности в процессе опытно-экспериментальной работы.

— создание модели принципиальной электрической схемы устройства и ее редактирование; расчет режимов работы модели; расчет частотных характеристик и переходные процессы модели;

— провести оценку и анализ модели; наращивать библиотеку компонентов; представлять данные в форме, удобной для дальнейшей работы; разработка печатных плат; подготовку научно-технических документов и д. р.

Развивающие развивать умение наблюдать, видеть проблему, вдумчивость, любознательность, ставить цель, добывать знания, понимать, оценивать и соотносить свою точку зрения с мнением других, проводить самоанализ и самооценку

Воспитательные привить ответственность при выполнении проблемных задач, самостоятельность при выборе решений по проблеме, возможность работать в коллективе

Приобретение навыков составления, редактирования и анализа электрических схем в программе EWB

Состав участников: _________ учащиеся ______________

Методы и приемы:

— выполнение поставленной задачи в группе;
— эксперимент.

Оборудование : интерактивная доска, компьютеры с уже установленной программой EWB

Место проведения:___ лаборатория электротехники и электроники

Ход мастер- класса :

Сегодня мы рассмотрим моделирование электрических цепей с помощью программы EWB/ Использование интегрированных программных систем схемотехнического моделирования аналоговых и цифровых радиоэлектронных устройств (Micro-Cap V, DesignLab 8.0, Aplac 7.0, System View 1.9, Circuit Maker 6.0, Electronics Workbench) позволяют решать следующие задачи:

• создание модели принципиальной электрической схемы устройства и ее редактирование; расчет режимов работы модели; расчет частотных характеристик и переходные процессы модели;
• провести оценку и анализ модели; наращивать библиотеку компонентов; представлять данные в форме, удобной для дальнейшей работы; разработка печатных плат; подготовку научно-технических документов и д. р.

Этот мастер-класс посвящен изучению программы-симулятора электронных схем «Electronics Workbench», которая используется при проведении лабораторных работ по дисциплине «Электротехника и электроника», и надо отметить, намного упрощает их проведение. Проведение лабораторных работ всегда представляет собой некоторую проблему в смысле наличия соответствующего оборудования для их выполнения. При этом нужное оборудование необходимо постоянно обновлять, производить его ремонт в случае поломки и, кроме того, от студента выполняющего на нем лабораторную работу требуется умение работать с конкретным типом оборудования. Последнее имеет полезность лишь в том случае если оборудование новое и работе с ним необходимо научиться, а в остальных случаях это только затрудняет проведение лабораторных занятий – отнимает много времени на обучение учащихся пользованию этим оборудованием, причем самым различным. Сегодня актуально говорить о проведении виртуальных лабораторных работ, которые лишены недостатков описанных выше и, кроме того, у основной массы студентов компьютеры имеются дома, и они могут, помимо аудиторных занятий, выполнять эту же работу у себя дома в качестве самостоятельной работы. Проведение лабораторных работ с помощью программ-симмуляторов позволяет студенту быстрее освоить теоретический материал. Из большого разнообразия программ-симуляторов имеющихся на сегодняшний день очень трудно выбрать какую-то одну – у всех есть свои преимущества и недостатки. В других программах, несмотря на то, что качество моделирования радиотехнических цепей в них может быть и лучшее, чем в «Electronics Workbench», их интерфейс и сама методика моделирования схем сложней. К таким программам относятся программы-симуляторы «Microcap», «Aplac» и другие. Но в любой из них, даже в программе «Multisim», которая является развитием программы «Electronics Workbench» моделировать электронные схемы гораздо сложнее, не говоря уже о такой мощной и многофункциональной программе как «Matlab». Овладение работой с программой дает студентам возможность самостоятельно заниматься моделированием электронных схем и проверить полученные теоретические знания на практике. Программа также может помочь при проектировании какого-либо устройства, при выполнении курсовой или дипломной работы, при проверке рассчитанной схемы на работоспособность. Сразу хочется отметить, что не следует полностью доверять результатам симуляции схемы – некоторые цепи, в особенности с нестандартным применением входящих в нее элементов (например, генератор синусоидальных колебаний на тиристоре) программа неправильно анализирует, но в большинстве случаев она дает достаточно верный результат, естественно при правильно установленных параметрах компонентов и настройках анализа. Программа «Electronics Workbench» осваивается очень быстро и достаточно несколько раз с ней поработать, чтобы научится создавать в ней электронные схемы и проводить различные исследования. Цель этого мастер-класса помочь студентам в освоении этой программы, дать представление о ее возможностях, достоинствах и недостатках.

2. Теоретическа , демонстрационная часть.

Запустив интегрированный пакет Electronics Workbench, вы увидите диалоговое окно и окно редактирования (рис. 1). Окно редактирования заполнено некоторыми компонентами. Диалоговое окно Electronics Workbench содержит поле меню, библиотеку компонентов и линейку контрольно-измерительных приборов расположенных в одном поле. Поле меню аналогичное с многими Windows-приложениями. Опции главного меню легко изучить самостоятельно.

Несколько более подробно остановимся на некоторых компонентах и конрольно-измерительных приборах. На рисунке 1 в окне редактирования, начиная слева сверху, двигаясь направо, приведены обозначения следующих компонентов и конрольно-измерительных приборов: заземление, батарея, источник постоянного тока, источник переменного синусоидального тока (эффективное значения тока, частота, фаза), источник переменного синусоидального напряжения (эффективное значение тока, частота, фаза), резистор, конденсатор, катушка (индуктивность), трансформатор, переключатель, электролитический конденсатор, конденсатор переменной емкости, катушка переменной индуктивности, диод, стабилитрон, светодиод, диодный мост, диод Шокли, n – p – n транзистор, p – n –p транзистор, далее 4 вида полевых транзисторов, вольтметр, амперметр, лампа накаливания (напряжение, мощность), светодиод (цвет свечения), мультиметр, осциллограф, измеритель амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик.

Алгоритм технологии подготовки и запуска электрических схем

1. Выбор необходимых компонентов электрической схемы и расположение их в окне редактирования Electronics Workbench 5.12.

Для этого подводим указатель мыши к одной из пиктограмм библиотеки компонентов или линейке контрольно-измерительных приборов и щелкаем левой кнопкой мыши. Выпадает одна из выбранных групп компонентов. Для того, чтобы выбрать необходимый, подводим указатель мыши к компоненту, нажимаем левую кнопку мыши (не отпускаем кнопку), перемещаем компонент на окно редактирования, отпускаем кнопку.

2. Ввод и изменение параметров выбранных компонентов.

Подводим указатель мыши к компоненту в окно редактирования и щелкаем два раза левой кнопкой мыши. Выпадает меню, состоящее из нескольких опций. Рассмотрим два из них:

Label – необходим для написания обозначения компонента;

Value – необходим для простановки значений компонента.

В контрольно-измерительных приборах при необходимости, например, в вольтметрах и амперметрах, при внесении параметров в опции Label, указываем для какого тока постоянного или переменного; в Mode выбираем DC – для постоянного тока, AC – для переменного.

3. Соединение компонентов электрической схемы.

После размещения компонентов и простановки параметров производится соединение их выводов проводниками. При этом необходимо учитывать, что к выводу компонента можно подключить только один проводник. Для выполнения подключения указатель мыши подводим к выводу компонента и после появления жирной точки (указатель соединения) нажимаем левую кнопку мыши, и появляющийся при этом проводник протягиваем к выводу другого компонента до появления на нем такой же жирной точки, после чего кнопку мыши отпускаем, соединение готово. Если соединение нужно разорвать, указатель мыши подводим к одному из выводов компонента или к точке соединения и при появлении указателя соединения нажимаем левую кнопку, проводник отводим на свободное место рабочего поля, после чего кнопку отпускаем. Если необходимо вывод компонента подключить к имеющемуся на схеме проводнику, то из вывода компонента проводник указателем мыши подводим к указанному проводнику и после появления точки соединения кнопку мыши отпускаем. Отметим, что прокладка соединительных проводов производится автоматически, причем препятствия – компоненты и проводники огибаются по ортогональным направлениям (по горизонтали или вертикали).

Подключение электрической схемы к питанию.

В правом верхнем углу диалогового окна расположена пиктограмма

0 – отключено питание;

1 – включено питание. После включения питания на контрольно-измерительных приборах регистрируются характеристики и значения собранной модели электрической схемы.

3. Практическая часть.

Прежде чем приступать к разработке или к выполнению практического задания в системе Electronics Workbench, необходимо приобрести навыки работы с этой системой. Поэтому рассмотрим несколько заданий.

Создать электронную модель однородного участка электрической цепи в электронной лаборатории Electronics Workbench (рис. 2). Проверить справедливость закона Ома для этой цепи. Поэкспериментируйте с изменением внутренних сопротивлений амперметра и вольтметра.

Параметры компонентов цепи редактируются в окнах, открывающихся двойным щелчком мыши на элементах схемы.

Изучить прибор осциллограф. В режиме В/А осциллографа получить фазовую диаграмму (рис. 4)

Решение. Для этого собрать схему, показанную на рис. 3

Воспользуемся функциональным генератором для получения вольтамперной характеристики резисторов (рис.3), подавая на резистор R1 пилообразное напряжение. Длительность первого полупериода установим равной 99% периода. Напряжение генератора будем подавать на канал А осциллографа с резистора R1. Напряжение, прямо пропорциональное силе тока, будем подавать на канал В осциллографа с дополнительного резистора R2 по схеме характериографа.

Получить диаграмму в графическом формате.

Решение . Сохранение диаграммы в графическом формате и ее редактирование осуществляется с помощью программы Аналитические графики (Analysis Graphs) (рис.5).

Для установки параметров осей, графиков и линий сетки щелчком правой кнопки мыши вызывается контекстное меню, в которой надо выбрать команду Свойства.

Создать текстовый файл.

Решение. Для этого найти устройство записи данных Write Data в приложении Electronics Workbench (рис.6). Это устройство позволяет сохранить в текстовом файле (данные из текстового файла приведены ниже рис.6) уровни потенциала в 8 точках измерения. Эти данные можно вставить в окно Описаний электронной лаборатории Electronics Workbench .

Результаты получаемые из текстового файла типа txt.

ASCII output data for Electronics Workbench circuit 222.ewb

Источник

Нажмите здесь, чтобы перейти в апплет.

Щелкните здесь, чтобы получить более полное руководство.

Этот Java-апплет представляет собой симулятор электронных схем. Когда апплет запустится, вы увидите простая схема LRC. Зеленый цвет указывает положительное напряжение. Серый цвет указывает на землю. Красный цвет указывает отрицательное напряжение. Движущийся желтые точки обозначают ток.

Чтобы включить или выключить переключатель, просто нажмите на него. Если вы наведете указатель мыши на любой компонент схемы, вы увидите краткое описание этого компонента и его текущего состояние в правом нижнем углу окна. Чтобы изменить компонент (например, изменить сопротивление одного из резисторы), наведите на него указатель мыши, щелкните правой кнопкой мыши (или щелкните, удерживая клавишу Control, если у вас Mac) и выберите «Редактировать».

Внизу окна есть три графика; они действуют как осциллографы, каждый из которых показывает напряжение и ток на определенном составная часть. Напряжение показано зеленым цветом, и ток показан желтым. В ток может быть не виден, если график напряжения находится поверх него.Пиковое значение напряжения в прицеле также показано окно. Переместите мышь над одним из представлений области, и компонент, который он отображает, будет выделено. Чтобы изменить или удалить области, щелкните по ней правой кнопкой мыши. Чтобы просмотреть компонент в области видимости, щелкните правой кнопкой мыши над компонент и выберите «Просмотр в области действия».

Если симуляция движется слишком медленно или слишком быстро, вы можете отрегулировать скорость с помощью ползунка «Simulation Speed».

Меню File позволяет загрузить или сохранить описание схемы. файлы. Вы также можете экспортировать описание схемы в качестве ссылки, чтобы вы могли поделиться схемой с другими; эта ссылка может быть опционально укороченный, что обычно лучше.

Сброс Кнопка сбрасывает схему в разумное состояние. Кнопка Run / Stop позволяет остановить моделирование. Модель Simulation Speed ​​ ползунок позволяет регулировать скорость симуляции.Если моделирование не зависит от времени (это есть, если нет конденсаторов, катушек индуктивности или зависящих от времени источников напряжения), тогда это не даст никакого эффекта. Течение Ползунок Speed ​​ позволяет регулировать скорость точек, если токи настолько слабы (или сильны), что точки перемещаются слишком медленно (или слишком быстро).

Меню Circuits можно использовать для просмотра некоторых интересных предопределенных схемы. После того, как схема выбрана, вы можете изменять ее все, что захотите.В варианты:

• Основы
• Резисторы : здесь показаны некоторые резисторы разного размера последовательно и параллельно.
• Конденсатор : это показывает конденсатор, который можно заряжать и разряжать, нажимая на переключатель.
• Индуктор : здесь показан индуктор, который вы можете заряжать и разряжать, нажимая на переключатель.
• LRC Схема : это показывает колебательный контур с катушкой индуктивности, резистором и конденсатор.Вы можете закрыть переключатель, чтобы заставить ток течь в катушке индуктивности, а затем разомкните переключатель, чтобы увидеть колебание.
• Напряжение Делитель : это показывает делитель напряжения, который генерирует опорное напряжение 7,5 В, 5 В и 2,5 В от источника питания 10 В.
• Thevenin’s Теорема утверждает что цепь наверху эквивалентна схеме внизу.
• Norton’s Теорема утверждает что цепь наверху эквивалентна схеме внизу.
• Цепи кондиционера
• Конденсатор : здесь показан конденсатор подключен к источнику переменного напряжения.
• Индуктор
• Колпачки разные Емкости : показывает реакцию трех разных конденсаторов на одну и ту же частоту.
• Колпачки с разными Частоты : показывает реакцию трех одинаковых конденсаторов на три разных частоты; чем выше частота, тем больше ток.
• Катушки индуктивности разные Индуктивности : показывает реакцию трех разных катушек индуктивности на одну и ту же частоту.
• Катушки индуктивности разные Частоты : показывает реакцию трех одинаковых катушек индуктивности на три разных частоты: чем ниже частота, тем больше ток.
• То же сопротивление Величина : показывает конденсатор, катушку индуктивности и резистор, которые имеют полное сопротивление равной величины (но разной фазы). Пиковый ток одинаков во всех трех случаях.
• серии Резонанс : показывает три идентичных контура LRC, управляемых тремя разными частоты. Средний — приводятся в действие на резонансной частоте (показано в правом нижнем углу) экрана как «res.е »). Вершина один приводится в движение с немного меньшей частотой, а нижний имеет немного более высокая частота. В пиковое напряжение в средней цепи очень высокое, потому что она резонирует с источником.
• Параллельно Резонанс : в этих трех цепях есть катушка индуктивности, резистор и конденсатор. параллельно, а не последовательно. В этом случае, средний контур приводится в резонанс, что вызывает ток там должен быть ниже, чем в двух других случаях (потому что импеданс контура самый высокий при резонансе).
• Пассивные фильтры
• High-Pass Фильтр (RC). Исходный сигнал показан внизу слева, а отфильтрованный сигнал (с удаленной низкочастотной частью) отображается на Правильно. Точка излома (-3 дБ точка) отображается в правом нижнем углу как «f.3db».
• Низкочастотный Фильтр (RC).
• Фильтр высоких частот (RL). В этом фильтре высоких частот используется индуктор. а не конденсатор.
• Фильтр низких частот (RL).
• Полосовой фильтр : этот фильтр пропускает диапазон частот, близких к резонансной частоте (показан внизу справа, как «res.f»).
• Режекторный фильтр : Также известен как полосовой фильтр, эта схема отфильтровывает диапазон частот близких к резонансной частоте.
• Фильтр Twin-T : Этот фильтр очень хорошо справляется с фильтрацией сигналов 60 Гц.
• Кроссовер: Набор из трех фильтров; верхний пропускает низкие частоты, средний пропускает средние, а нижний один пропускает высокие частоты.
• Прочие пассивные схемы

1. Катушки индуктивности серии . Схема слева эквивалентна схема справа.
2. Параллельные индукторы.
3. Колпачки в серии.
4. Заглушки параллельно.

Трансформаторы

1. Трансформатор: А основная схема трансформатора с равным количеством обмоток в каждой катушке.
2. Трансформатор с постоянным током: Здесь мы пытаемся передать Постоянный ток через трансформатор.
3. Повышающий трансформатор: Здесь мы повышаем на 10 В до 100 В.
4. Понижающий трансформатор: Здесь мы понижаем 120 В до 12 В.

3-позиционные переключатели света : показывает, как свет лампочку можно включать и выключать из двух мест.

3-х и 4-х сторонний свет Переключатели : показывает, как лампочку можно включать и выключать в трех местах.

Дифференциатор : показывает, как конденсатор может действовать как дифференциатор, отражая изменения напряжения.

Мост Уитстона : показывает сбалансированный Мост Уитстона. Если мост не сбалансированы, ток будет течь от одной ноги к другой.

LRC с критическим демпфированием.

Current Source : показывает источник, поддерживает постоянный ток в цепи независимо от переключателя позиции.

Индуктивная отдача : В этой схеме мы есть переключатель, который контролирует подачу тока на катушку индуктивности.Катушка индуктивности сопротивляется любым изменениям в Текущий. Если вы откроете переключатель, индуктор пытается поддерживать такой же ток; он делает это путем зарядки емкость между контактами переключателя. (Любые два провода в непосредственной близости некоторая паразитная емкость между ними.) Есть небольшой конденсатор (намного больше, чем фактическое значение) через клеммы переключателя, чтобы смоделировать это. Когда вы открываете переключатель, напряжение идет очень высоко; в реальной жизни это может вызвать искрение.

Блокирующая индуктивная Отдача : показывает, как индуктивная отдача может быть заблокирована с помощью «демпферной» цепи.

Мощность Фактор: Это Схема показывает катушку индуктивности, приводимую в действие переменным напряжением. Цвета указывают на потребляемую мощность; красный означает, что компонент потребляет мощность, а зеленый означает, что компонент вносит свой вклад. Левая часть схемы представляет сторону энергокомпании, а правая сторона представляет собой завод (с большим асинхронным двигателем).

Высокоиндуктивная нагрузка заставляет энергетическую компанию много работать сложнее, чем обычно, при заданном количестве передаваемой мощности. График слева показывает потеря мощности в оборудовании энергокомпании (резистор вверху левый). График посередине мощность доставлена ​​на завод. График справа — это мощность, подаваемая на катушку индуктивности (и затем возвращается, в результате чего среднее время подаваемой мощности становится равным нулю).

Несмотря на то, что пиковая мощность 40 мВт поставляется на завод, 200 мВт рассеивается в проводах энергокомпании. Вот почему энергетические компании взимают дополнительно для индуктивных нагрузок.

Мощность Коэффициент коррекции: Здесь в схему добавлен конденсатор, вызывая гораздо меньше потерь энергии в проводах энергокомпании (помимо от начального всплеска для зарядки конденсатора).

Resistor Grid : показывает текущий ток в двумерной сетке резисторов.

Сетка резистора 2.

Связанные ЖК

о LC Modes (2) : Показывает оба режима из двух связанные LC-схемы.

о Слабая муфта.

о LC Modes (3) : Показывает все 3 режима из 3 связанные LC-схемы.

или LC Лестница : Эта схема представляет собой простую модель линии передачи.Импульс распространяется по длине лестница как волна. Резистор на конец имеет значение, равное характеристическому сопротивлению лестницы (определяется отношением L к C), что вызывает поглощение волны. Большее сопротивление или обрыв цепи приведут к заставляют волну отражаться; меньшее сопротивление или короткое замыкание вызовут волна должна отражаться отрицательно. См. Лекции Фейнмана 22-6, 7.

• Сеть чередования фаз: Эта схема генерирует серия синусоид с разностью фаз 90 °.
• Фигурки Лиссажу: Просто ради забавы.
• Диоды
• Полупериодный выпрямитель : Эта схема удаляет отрицательная часть входного сигнала.
• Двухполупериодный выпрямитель : Эта схема заменяет осциллограмма с ее абсолютным значением.
• Двухполупериодный выпрямитель с Фильтр : Эта схема сглаживает выпрямленную форму волны, делая довольно хорошую работу. преобразования переменного тока в постоянный.
• Кривая I / V диода : Это демонстрирует реакция диода на приложенное напряжение. Источник напряжения формирует пилообразную форму. волна, которая начинается при –800 мВ и медленно возрастает до 800 мВ, а затем сразу же снова падает.
• Диодный ограничитель .
• Восстановление постоянного тока. Принимает сигнал переменного тока и добавляет постоянный ток. смещение, что делает его положительным сигналом.
• Блокирующая индуктивная Отдача : показывает, как индуктивную отдачу можно заблокировать с помощью диода.
• Генератор шипов.
• Умножители напряжения

1. Удвоитель напряжения : удваивает напряжение во входном сигнале переменного тока (минус два падения диода) и превращает его в постоянный ток.
2. Удвоитель напряжения 2
3. Тройник напряжения
4. Счетвер. Напряжения

AM Детектор : Это «кристаллическое радио», AM-радиоприемник без усилителя.Необработанный антенный фид показан в первый слот прицела в левом нижнем углу. Катушка индуктивности и конденсатор C1 настроены на 3 кГц, частота отображается в правом нижнем углу как «res.f». Это улавливает несущую волну, показанную на средний слот прицела. Диод используется для исправления этого, а конденсатор C2 сглаживает его, генерируя звуковой сигнал в последнем слоте осциллографа (который представляет собой просто синусоидальный сигнал 12 Гц волна в этом примере). К экспериментируя со значением емкости C1, вы можете выбрать два другие «станции» на 2.71 кГц и 2,43 кГц.

Треугольник-синус Преобразователь

Транзисторы

• Переключатель .
• Излучатель Последователь.
• Astable Мультивибратор : Простой осциллятор. Апплет имеет проблемы с моделированием этой схемы, поэтому возможна небольшая задержка каждый раз, когда включается один из транзисторов.
• бистабильный Мультивибратор (триггер) : Эта схема имеет два состояния; используйте набор / сброс переключатели для переключения между ними.
• моностабильный Мультивибратор (One-Shot) : Когда вы нажимаете переключатель, выходное напряжение становится 1,7 В. на короткое время, а затем снова опуститесь.
• Общий эмиттер Усилитель : Эта схема усиливает напряжение входного сигнала примерно в 10 раз.
• Фаза единого усиления Разветвитель: выходов два сигнала сдвинуты по фазе на 180 ° друг от друга.
• Шмитт Триггер .
• Источник тока : Ток — это одинаково независимо от положения переключателя.
• Изменение скорости источника тока: Использует источник тока для генерации пилообразного сигнала при каждом нажатии на переключатель.
• Текущее зеркало : Ток на справа совпадает с текущим слева, независимо от положения правого переключателя.
• Дифференциальные усилители

1. Дифференциальный вход: Эта схема вычитает первый сигнал от второго и усиливает его.
2. Синфазный вход: Это показывает дифференциальный усилитель с двумя равными входами. На выходе должно быть постоянное значение, но вместо этого входные сигналы проходят через выход (скорее ослаблено, чем усилено). (Когда оба входа изменяются вместе, это называется «синфазным». Вход»; «коэффициент подавления синфазного сигнала» — это способность дифференциальный усилитель для игнорирования синфазных сигналов и усиления только разница между входами.)
3. синфазный с током Источник: Это усовершенствованный дифференциальный усилитель, в котором источник тока используется в качестве нагрузка. Подавление синфазного сигнала соотношение очень хорошее; схема усиливает небольшие различия между два входа и игнорирует синфазный сигнал.

Толкающий-толкающий толкатель: Это еще один тип эмиттер-повторитель.

Осцилляторы

1. Осциллятор Колпитца
2. Осциллятор Хартли
3. ЖК с эмиттерной связью Осциллятор

полевые транзисторы

• JFET Источник тока
• Последователь JFET: Это как эмиттер повторитель, за исключением того, что выход на 3 В более положительный, чем вход.
• JFET ведомый с нулем смещение
• Общий источник Усилитель
• Регулятор громкости: Здесь используется JFET как переменный резистор.

МОП-транзисторы

• КМОП Инвертор : Белая буква «H» — это логический вход. Щелкните по нему, чтобы переключить его состояние. «H» означает «высокий» (5 В), а «L» означает «низкий» (0 В).Выход инвертора показан на справа, и является противоположностью ввода. В этом (идеализированном) моделировании КМОП-инвертор не потребляет ток. вообще.
• Инвертор CMOS (с емкостью) : На самом деле, есть две причины, по которым вентили CMOS потребляют ток. Эта схема демонстрирует первый причина: емкость между затвором MOSFET и его истоком и осушать. Требуется ток для зарядки это емкость, которая потребляет мощность. Это также вызывает небольшую задержку при изменении состояния.
• Инвертор CMOS (медленный переход) : Другая причина, по которой затворы КМОП потребляют ток, заключается в том, что оба транзистора будет вести себя в то же время, когда вход находится посередине между высоким и низкий. Это вызывает всплеск тока когда ввод находится в переходном состоянии. В этой схеме на входе установлен фильтр нижних частот, заставляет его переходить медленно, так что вы можете видеть шип.
• Шлюз передачи CMOS : Эта схема будет передавать любой сигнал, даже аналоговый (пока он находится в диапазоне от 0 до 5 В), когда вход затвора — «H». Когда это «L», то ворота работают как разомкнутый контур.
• КМОП мультиплексор: В этой схеме используются два ворота передачи для выбора одного из двух входов. Если логический вход «H», то Выходной сигнал представляет собой треугольную волну 40 Гц. Если это «L», тогда на выходе будет синусоидальная волна 80 Гц.
• Sample-and-Hold: Щелкните и удерживайте Кнопка «образец» для выборки ввода. Когда вы отпустите кнопку, выходной уровень будет удерживаться. постоянный.
• Буфер с задержкой: Эта цепь задерживает любые изменения в его вводе за 15 микросекунд.
• Детектор переднего края
• Переключаемый фильтр: Щелкните «L», чтобы выберите один из двух различных фильтров нижних частот.
• Инвертор напряжения
• Инверторный усилитель: Это показывает, как CMOS инвертор можно использовать как усилитель.
• Инверторный осциллятор

Операционные усилители

1. Инвертирующий Усилитель : У этого есть усиление –3.
2. не инвертирующий Усилитель
3. Последователь
4. Дифференциал Усилитель
5. Суммирование Усилитель
6. Лог усилитель: выход (перевернутый) лог входа
7. Класс D Усилитель

Осцилляторы

1. Расслабление Осциллятор
2. Фазовый сдвиг Осциллятор
3. Треугольник Генератор волн
4. синус Генератор волн
5. Пилообразная волна Генератор
6. С управлением напряжением Осциллятор: Здесь частота колебаний зависит от входа (показано в области видимости на левый).Выходы генератора прямоугольная волна и треугольная волна.
7. Схема Росслера

Полупериодный выпрямитель : активный выпрямитель который работает при напряжениях меньше диодного падения.

Двухполупериодный выпрямитель

Пиковый детектор : Эта схема выводит пиковое напряжение на входе. Когда входное напряжение выше выходного, выходное будет скорректирован в сторону увеличения, чтобы соответствовать. Нажмите переключатель с пометкой «сброс», чтобы сбросить пиковое напряжение обратно на 0.

Интегратор

Дифференциатор

Шмитт Спусковой крючок

Отрицательное сопротивление Конвертер: Конвертирует резистор к «отрицательному» резистору. На первом графике обратите внимание, что ток сдвинут по фазе на 180 °. с напряжением.

Gyrator : Верхний контур имитирует нижнюю цепь без использования индуктора.

Умножитель емкости : Эта схема позволяет вы должны смоделировать большой конденсатор меньшим. Эффективная емкость верха цепь — C1 x (R1 / R2), а эффективное сопротивление — R2.

Источник тока Хауленда

I-to-V Converter: Выходное напряжение зависит от входного тока, который можно регулировать переключателями.

741 Внутри: Реализация 741 ОУ.

555 Чип таймера

• Генератор прямоугольных волн
• Внутреннее устройство: Реализация микросхема 555, действующая как генератор прямоугольной волны
• Пилообразный осциллятор
• Генератор с малым рабочим циклом : короткое замыкание импульсы.
• моностабильный Мультивибратор : Это однократная схема, которая генерирует синхронизированный импульс при нажатии буква «H».
• Положение импульса Модулятор: производит импульсы, ширина которых пропорциональна входному напряжению.
• Триггер Шмитта
• Детектор отсутствия импульсов: Настройка низкий логический уровень на входе отключит прямоугольный сигнал. Детектор отсутствующих импульсов обнаружит недостающий вход и довести выход до высокого уровня.

Активные фильтры

• Фильтр нижних частот VCVS: Активный фильтр Баттерворта фильтр нижних частот.
• Фильтр высоких частот VCVS
• Коммутируемый конденсатор Фильтр: Цифровой фильтр, реализованный с помощью конденсаторов и аналоговых переключателей.

Семейства логики

1. RTL Инвертор : Белая буква «H» — это логический вход. Щелкните по нему, чтобы переключить его состояние. «H» означает «высокий» (3,6 В), а «L» означает «низкий» (0 В). Выход инвертора показан на справа, и является противоположностью ввода.
2. RTL NOR : Три входа находятся внизу, а выход — справа. На выходе будет «L», если какой-либо из входов равны «H». В противном случае это «H».
3. RTL NAND : вывод «H» если только все три входа не являются «H», а затем это «L».

Семейство логики DTL

1. ДТЛ Инвертор
2. ДТЛ NAND
3. ДТЛ NOR

Семейство логики TTL

1. TTL Инвертор
2. TTL NAND
3. TTL NOR

Семейство логики NMOS

1. Инвертор NMOS
2. NMOS Inverter 2 : Используется секунда MOSFET вместо резистора для экономии места на микросхеме.
3. NMOS NAND

КМОП Семейство логики

1. Инвертор CMOS
2. CMOS NAND
3. КМОП НОР
4. КМОП XOR
5. КМОП Триггер (или защелка) : Эта схема состоит из двух вентилей CMOS NAND.
6. КМОП Триггер ведущий-ведомый

ECL Семейство логики

1. ECL NOR / OR

Ternary: Это демонстрирует трехзначная логика, где входы могут быть 0, 1 или 2 вместо H и Л.Эта логика реализована с использованием МОП-транзисторы; порог показано напряжение каждого из них.

1. CGAND: вывод 2-X где X — минимум двух входов.
2. CGOR: вывод 2-X где X — максимум из двух входов.
3. Дополнение.
4. F211: 0 становится 2, 1 становится 1, 2 становится 1.
5. F220
6. F221

Комбинированная логика

• Эксклюзивное ИЛИ (XOR)
• Полусумматор
• Сумматор полный
• Декодер 1 из 4
• 2 к 1 Mux: Это мультиплексор использует два буфера с тремя состояниями, подключенные к выходу.
• Логика большинства: Выход высокий, если большинство входов являются высокими.
• 2-битный компаратор : Сообщает вам, если двухбитовый вход A больше, меньше или равен двухбитовому входу Б.
• 7-сегментный светодиодный декодер

Последовательная логика

1. SR Вьетнамки
2. с тактовой частотой SR Триггер
3. Главный-Подчиненный Вьетнамки
4. С запуском по фронту D Триггер : Эта схема меняет состояние, когда часы совершают положительный переход.

Счетчики

1. 4-битный Счетчик пульсаций
2. 8-битный счетчик пульсаций
3. синхронный Счетчик
4. Десятичный Счетчик
5. Счетчик кода серого
6. Джонсон Счетчик

Делить на 2: Делит ввод частота на 2.

Разделить на 3

Светодиодный мигающий индикатор: В этой схеме используется Десятилетний счетчик, чтобы мигать некоторые светодиоды взад и вперед.

Трафик Свет

Динамическое ОЗУ: Это простая модель микросхемы динамического ОЗУ. Читать на микросхеме выберите нужный бит, используя строки выбора строки. Для записи выберите нужный бит данных для записи и щелкните переключатель «запись». Чтобы немного обновить, нажмите переключатель «Обновить».

Аналоговый / цифровой

• Вспышка АЦП: Это аналого-цифровой преобразователь прямого преобразования или «флэш-».
• Дельта-Сигма АЦП
• Half-Flash (Поддиапазон) ADC: Также известен как конвейерный ADC. Первый этап преобразует ввод напряжение до четырехбитного цифрового значения. Затем ЦАП преобразует эти четыре бита в аналоговый, а затем компаратор вычисляет разницу между этим и входным напряжением. Другой АЦП преобразует это в цифровой, давая всего восемь бит.
• Двоично-взвешенный DAC : преобразует четырехбитное двоичное число в отрицательное напряжение.
• Р-2Р Лестница DAC
• Дерево переключателей DAC
• Цифровая синусоида

с фазовой синхронизацией Петли

• Фазовый детектор XOR: Показывает вентиль XOR используется в качестве фазового детектора типа I. Выходной сигнал высокий, если два входных сигнала не находятся в фаза.
• Тип I ФАПЧ: Эта схема фазовой автоподстройки частоты Схема состоит из элемента XOR (фазовый детектор), фильтра нижних частот. (резистор и конденсатор), повторитель (операционный усилитель) и управляемый напряжением микросхема генератора. В генератор, управляемый напряжением, выдает частоту, пропорциональную входное напряжение. После ФАПЧ схема фиксируется на входной частоте, выходная частота будет такая же, как и входная частота (с небольшой фазовой задержкой).
• Фазовый компаратор (Тип II): выставок более сложный фазовый детектор, который не имеет выхода, когда входы находятся в фазе, но на выходе высокий уровень (5 В), когда вход 1 опережает вход 2, и низкий (0 В), когда вход 2 опережает вход 1. Фазовый компаратор и ГУН в этом апплете основаны на микросхеме 4046.
• Фазовый компаратор Внутреннее.
• Тип II PLL: Показывает фазовую синхронизацию. шлейф с фазовым детектором типа II. Если вы отрегулируете входную частоту, выход должен зафиксироваться на ней. в течение короткого времени.
• Тип II PLL (быстрый): Просто быстрее моделирование ФАПЧ типа II.
• Удвоитель частоты

Трансмиссия Линии

• Простой TL: A с правильной оконечной нагрузкой линия передачи, показывающая задержку при прохождении сигнала по линии.
• Стоячая волна: Стоячая волна на закороченная линия передачи.
• Прекращение: Верхняя строка завершены правильно, но другие нет, поэтому входящая волна размышлял.
• Несоответствующие линии: Показывает отражения вызвано тем, что средняя линия имеет другой импеданс, чем два других линий.
• Несоответствующие линии 2: Показывает стоячую волну в первой строке, потому что вторая строка имеет другой сопротивление.

Кому добавить в схему новый компонент, щелкнуть правой кнопкой мыши на неиспользуемом площадь окна. Это вызовет меню, которое позволяет вам выбрать, какой компонент вы хотите. Затем щелкните в том месте, где вы хотите установить первый терминал. компонента и перетащите туда, где вы хотите другой терминал. Пункты меню позволяют создать:

· провода

· резисторы; вы можете отрегулировать сопротивление после создание резистора, щелкнув правой кнопкой мыши и выбрав «Редактировать»

· конденсаторы; вы можете отрегулировать емкость, используя «Редактировать»

· индукторы, переключатели, транзисторы и др.

· источники напряжения, в 1-контактном или 2-концевые разновидности. 1-терминальный версии используют землю как другой терминал. Щелкнув правой кнопкой мыши и выбрав «Редактировать», вы можете изменить напряжение и форма волны источника напряжения, изменяя его на постоянный, переменный (синусоидальный волна), прямоугольная волна, треугольник, пилообразная или импульсная. Если это не источник постоянного тока, вы также можете изменить частота и смещение постоянного тока.

· операционные усилители с ограничениями по питанию –15 В и Предполагается 15 В (не показано).Пределы могут можно отрегулировать с помощью «Редактировать».

· текстовые метки, которые можно изменить с помощью Диалог «Редактировать»

· контрольные точки; они не влияют на цепи, но если вы выберете их и воспользуетесь правой кнопкой мыши пункт меню «Просмотреть в Scope », вы можете увидеть разницу напряжений между клеммами.

Также в подменю «Другое» есть некоторые элементы, которые позволяют нажимать и перетащите части схемы.

Вы можете перетащить цепь, щелкнув и перетащив с помощью клавиши Alt удерживается.Увеличивайте и уменьшайте масштаб с помощью колесом мыши или с помощью команд масштабирования в меню «Правка».

Чтобы отредактировать одно из представлений осциллографа, щелкните его правой кнопкой мыши, чтобы просмотреть меню. Пункты меню позволяют удалить обзор осциллографа, ускорение или замедление отображения, регулировка масштаба, выбор того, что значения, которые вы хотите просмотреть, и т. д.

Размер временного шага — это время между итерациями симулятора. Меньшие временные шаги делают симуляцию более точный, но медленный.Меньшее время размер шага необходим для имитации высоких частот. Может потребоваться больший размер временного шага. для схем, работающих в реальном времени. Используйте Edit-> Other Options… , чтобы изменить размер временного шага.

File-> Recover Auto-Save позволяет вы восстанавливаете цепь, потерянную при закрытии окна симулятора. Если это не помогло, попробуйте вместо этого Edit-> Undo .

Файл-> Найти рабочую точку постоянного тока полезен с цепями, которым требуется много времени для достижения полезного состояния.Эта опция мгновенно заряжает все конденсаторы.

Вот некоторые ошибки, которые могут возникнуть при использовании симулятора:

· Напряжение исходный шлейф без сопротивления! — это означает один из источников напряжения в ваша цепь закорочена. Убедитесь, что там — некоторое сопротивление на каждом источнике напряжения.

· Конденсатор петля без сопротивления! — не допускается наличие токовых петель с конденсаторами, но без сопротивления. Например, нельзя подключать параллельно конденсаторы; Вы должны поставьте резистор последовательно с ними. Допускаются закороченные конденсаторы.

· Единственное число матрица! — это означает, что ваша схема несовместима (два разных источники напряжения, подключенные друг к другу), или что напряжение в какой-то момент неопределенный. Это может означать, что некоторые клеммы компонента не подключены; например, если вы создаете операционный усилитель, но еще ничего к нему не подключили, вы получите эту ошибку.

· Конвергенция не смогли! — это означает, что симулятор не может определить состояние схема должна быть. Просто нажмите Сбросить и, надеюсь, это исправит. Ваш схема может быть слишком сложной, но иногда такое случается даже с Примеры.

· Трансмиссия слишком большая задержка линии! — задержка линии передачи слишком велика по сравнению к временному интервалу симулятора, поэтому потребуется слишком много памяти.Сделайте задержку меньше.

· Потребность к наземной линии электропередачи! — два нижних провода ЛЭП всегда должен быть заземлен в этом симуляторе.

Щелкните здесь, чтобы перейти к апплету.

[email protected]

Что такое моделирование схем? — Как это работает

Существует три основных типа моделирования схем: аналоговое, цифровое и смешанное.

Моделирование аналоговой схемы включает использование высокоточных моделей (т. Е. Представлений) электронной схемы для достижения высокой точности. Модели включают нелинейные, линейные и более простые табличные представления различных электронных устройств в схеме. Аналоговое моделирование может выполняться в разных режимах. К ним относятся переменный ток (частотная область), постоянный ток (нелинейный покой) и переходные процессы (временная область). Все аналоговые симуляторы используют алгоритмы для математического анализа поведения электронной схемы в этих различных режимах.Все они имеют одинаковое качество решения матриц для прогнозирования производительности электронной схемы. Сигналы распространяются как непрерывно меняющиеся значения.

Существует два основных типа имитаторов аналоговых схем: SPICE и FastSPICE. Симуляторы SPICE используют высокоточные нелинейные и линейные модели электронных устройств для анализа поведения схемы. В симуляторах SPICE используется множество различных методов интеграции, таких как Прямой Эйлер, Обратный Эйлер и Ньютон-Рафсон, а также методы матричного разложения для вычисления отклика всей схемы (т.е., математическое представление) в каждый момент времени в интересующем периоде моделирования.

Напротив, симуляторы FastSPICE используют более простые представления электронных устройств в виде таблиц для анализа поведения схемы. Они используют сложные алгоритмы для уменьшения сложности схемы и разделения схемы на основе различных критериев, по существу создавая более простое и более модульное представление схемы. Затем это представление выборочно оценивается в заданный момент времени в интересующем периоде моделирования, и этот процесс значительно улучшает производительность и производительность моделирования.Симуляторы FastSPICE предлагают различные регуляторы симуляции, чтобы помочь сбалансировать компромисс между точностью симуляции и производительностью.

Моделирование цифровой схемы предполагает использование более простых моделей электронной схемы. Эти модели обычно создаются с использованием HDL. В цифровом моделировании вместо распространения непрерывно изменяющихся сигналов передаются несколько дискретных уровней напряжения (в основном логический 0 и логическая 1). Способы распространения этих сигналов имеют разную степень точности в отношении задержки распространения логических уровней по схеме.Этот метод моделирования позволяет моделировать гораздо более крупные схемы за меньшее время с меньшими вычислительными ресурсами по сравнению с аналоговым моделированием.

Моделирование схем в смешанном режиме сочетает в себе подходы аналогового и цифрового моделирования. Схема разделена между двумя режимами, чтобы поддерживать правильный уровень детализации анализа для каждой части схемы. Аналоговые симуляторы (SPICE и FastSPICE) используются для аналогового анализа, а цифровой симулятор используется для цифрового анализа.Этот метод моделирования позволяет моделировать гораздо более крупные схемы за меньшее время с меньшими вычислительными ресурсами по сравнению с аналоговым моделированием.

Ngspice, симулятор схем Spice с открытым исходным кодом

Инструменты, использующие ngspice в качестве симулятора

За более чем 15 лет эксплуатации и разработка, ngspice заслужила хорошую репутацию среди бесплатных тренажеры на основе специй. Ngspice используется в качестве симулятора в разные инструменты, как бесплатные, так и коммерческие.Вот список известные нам инструменты (в алфавитном порядке). Вы можете найти графические пользовательские интерфейсы со схемой или без нее. средства захвата, разработки схем, а также среды разработки для моделей и устройств. Использование XSPICE заслуживает отдельной веб-страницы.

Инструменты для моделирования схем с помощью ngspice

Altium Designer 20 Altium Designer 20 олицетворяет десятилетия инноваций и разработок.Согласно Altium, его продукт Altium Designer прочно обосновался. как наиболее широко используемое решение для проектирования печатных плат на рынке. Недавний версии 19 и 20 включают ngspice для моделирования схем.

Доска позволяет создавать схемы на стрипбордах и использует ngspice для схемотехнического моделирования.Автор остановил свой разработки, исходники доступны здесь.

CircuitSafari — это Android приложение для моделирования схем, которое запускает ngspice движок симулятора на планшетах. Он предлагает интерактивные электронные схематический захват и моделирование смешанного сигнала с сенсорный интерфейс.

CoolSpice — это Пакет SPICE и программный пакет для моделирования схем. CoolSpice содержит ngspice, редактор схем с графическим интерфейсом, приложение плоттера и текстовый редактор для редактирования вручную списки соединений.

Cppsim — это симулятор системы, который интегрирует ngspice как симулятор транзисторного уровня.Ngspice разделяет инструменты схематического захвата и постобработки с другие симуляторы, включенные в комплект (C ++ и Verilog).

Орел это хорошо известное и широко распространенное программное обеспечение для компоновки печатных плат. для каждого инженера. Предлагает полный набор макетов печатных плат. инструменты редактирования схем, содержимое библиотеки и функции, управляемые сообществом.Начиная с версии 8.4 на Eagle интегрируется ngspice для моделирования схем.

eSim — это инструмент EDA с открытым исходным кодом для проектирования схем, моделирования, анализа и проектирования печатных плат. Это это интегрированный инструмент, созданный с использованием программного обеспечения с открытым исходным кодом пакеты KiCad, ngspice и Scilab и работают в LINUX и MS Windows.

Isotel разработала Открытый исходный код комплект программного обеспечения для моделирования и синтеза смешанных сигналов используя Eagle и ngspice. Комбинация зрелых пакетов с открытым исходным кодом дает полезное и рабочее решение моделирования Verilog со смешанным сигналом, интеграция ngspice с Yosys для Verilog RTL синтез, Икар Verilog для моделирования и синтеза Verilog, gtkwave для отладки на имитационных моделях Verilog и graphviz для графов визуализация.

KiCad — это кроссплатформенный пакет автоматизации проектирования электроники с открытым исходным кодом. Его схематический редактор Eeschema полностью интегрирует общий ngspice как инструмент моделирования. Текущий выпуск KiCad, версия 5.1.9 содержит ngspice-34 в качестве стандартного симулятора. Youtube видео дает краткое введение, доступно учебное пособие, которое также включает инструкции по обновлению до следующих версий ngspice.

Kjwaves — это интерфейс для ngspice написан на Java с использованием NetBeans и запускается на любой платформе, где можно установить версию 1.5 Java виртуальная машина. Kjwaves можно использовать как простой график программа для отображения содержимого файла RAW со специями или как полный интерфейс к симулятору.Информация об использовании Здесь можно найти Kjwaves с ngspice. К сожалению, его развитие остановлен с 2007 года.

Memr-Spice — это расширение ngspice (на основе версии 32). В Memr-Spice участники из лаборатории MSDA в SJTU внедрили компактные мемристорные модели в ngspice, чтобы можно было моделировать мемристорные устройства с другими полупроводниковыми приборами.

MSEspice — это удобный графический интерфейс для ngspice. Это сделано с Кроссплатформенная среда разработки MSEide + MSEgui для Бесплатно Паскаль.

Орегано — это приложение для схематический захват и моделирование электронных схем.В фактическое моделирование выполняется ngspice или другим тренажеры.

PartSim доступен в вашем веб-браузер, снова используя ngspice в качестве внутреннего движка. В приложение позволяет создавать схемы со схематическим вводом из окна локального браузера. Моделирование запущено на удаленном сервере, и результаты передаются обратно в веб-браузер для визуализации и анализа.

Qucs-S (Qucs со специями) — это Подпроект Qucs с использованием бесплатных ядер моделирования схем SPICE (рекомендуется ngspice) с графическим интерфейсом Qucs. Он объединяет силу SPICE и простота графического интерфейса Qucs.

SpiceCircuit — это это полная графическая запись схемы и приложение для моделирования для MS Windows.Предлагается вместе с 32-битным ngspice-27. Вы легко можете заменить это более новые версии ngspice. Это бесплатное ПО для некоммерческие приложения.

WeSpice — это Android приложение для моделирования схем, которое фактически запускает ngspice движок симулятора на планшетах. WeSpice позволяет строить иерархические схемы, символы и модели, выполнять моделирования и анализа результатов, локально на столе без постоянное подключение к Интернету.

XCircuit — это открытый исходный код Программа для рисования UNIX / X11 (и Windows) принципиальные схемы электрических цепей и связанных цифр, и создать списки цепей ngspice с помощью схематический захват.

XSCHEM — это схема программа захвата.Это позволяет создавать иерархические представление схем сверху вниз. Сосредоточившись на интерфейсах, иерархии и свойствах экземпляра сложная система может быть описана в терминах более простых строительные блоки. Список соединений ngspice может быть сгенерирован из нарисованная схема, позволяющая моделировать схему. .

Инструменты для моделирования систем и устройств (и другие) интеграция ngspice

BBSPICE с его онлайн симулятор представляет собой набор Python сценарии для моделирования синтетической биологии с нгспайс.Описание найдено здесь.

efabless был создан для заново изобрести создание полупроводникового продукта. Компания применяет коллективные и междисциплинарные знания сообщества ко всем аспектам разработки полупроводниковой продукции. Оно использует ngspice в цепочке инструментов. Тем временем efabless объединилась с Google и SkyWater, чтобы предложить бесплатный открытый исходный код Возможность создания прототипов ИС на 130 нм CMOS процессе от SkyWater.Совместимость с пряностями Доступен PDK (комплект технологического проектирования) (см. Советы и примеры).

FEKO — комплексный программный инструмент электромагнитного моделирования, основанный на состоянии художественные методы вычислительной электромагнетизма (CEM). Это позволяет пользователям решать широкий спектр электромагнитных проблемы.ngspice позволяет интегрировать подсхемы SPICE для неизлучающих сетей как дополнение к FEKO электромагнитные модели.

GNU Octave — это высокоуровневый язык, в первую очередь предназначенный для численных вычислений. Это предоставляет удобный интерфейс командной строки для решения линейных и нелинейных задач численно, а также для выполнения другие численные эксперименты с использованием языка, который в основном совместим с Matlab.Информация об интерфейсе Octave с ngspice можно найти здесь. Октава может использоваться для постобработки (например, построения графиков). данные rawfile ngspice.

i-MOS — это открытая платформа для разработчики моделей и проектировщики схем для взаимодействия. Модель разработчики могут реализовать свои модели на платформе i-MOS способствовать их принятию и получать отзывы пользователей.Схема дизайнеры могут использовать платформу, чтобы опробовать самые последние модели многих недавно разработанных устройств. Платформа предоставляет ngspice как движок онлайн-моделирования.

Цикл (обучающий объект Online Platform) — это инструмент разработки с открытым исходным кодом для создания (академический) E-Learning-Content.Веб-сайт и документация на немецком. Он интегрирует ngspice.

MATLAB может использоваться для постобработка результатов моделирования ngspice. А скрипт доступен для загрузки результатов моделирования (ngspice rawfile) в MATLAB.

OpenMETA — это открытый исходный код и бесплатный набор инструментов для многодоменного моделирования, анализа и проектирования.Это позволяет объединить модели и анализы, чтобы получить лучшее взгляд на производительность системы и компромиссы. ngspice используется и включен в инструменты OpenMETA.

rlabplus для LINUX — интерактивный, интерпретируемый среда научного программирования, обеспечивающая быстрое прототипирование и разработка программ, аналогично Matlab (c).Это интегрирует ngspice как инструмент моделирования.

Примечания по моделированию цепей

[Analog Devices Wiki]

Распространенным инструментом (компьютерное проектирование или автоматизация автоматизированного проектирования / проектирования электроники или программное обеспечение EDA) для разработчика электронных схем является программное обеспечение для моделирования схем. Хотя чаще всего его называют просто симулятором , это программное приложение, которое обычно может включать в себя множество функций, помимо моделирования электрических цепей, включая схематический захват, компоновку печатной платы и создание ведомости материалов.

Большая часть программного обеспечения для моделирования схем выросла из общедоступной программы под названием SPICE (Программа моделирования с акцентом на интегральные схемы), разработанной в Калифорнийском университете в Беркли ^[1] в 1970-х годах. Первоначальная программа SPICE работала в пакетном режиме и была текстовой. То есть пользователь создал текстовый файл, описывающий схему, используя специальный синтаксис списка соединений схемы. Этот файл также содержал директивы моделирования, которые сообщали программе, какой тип моделирования необходимо выполнить. Программа SPICE прочитала входной файл, выполнила соответствующий анализ и создала выходной текстовый файл, содержащий результаты.Графики функций вывода были нарисованы с использованием текстовых символов с низким разрешением. Возможно, это было не очень удобно, но это было функционально.

Со временем компании EDA начали добавлять графические «бэкенды», которые могли создавать более привлекательные графики и графики результатов моделирования. Следующим очевидным шагом было добавление графического интерфейса для построения схемы ( GUI ). Это имело двойное преимущество — как в описании схемы для механизма моделирования (создание списка соединений SPICE), так и в создании схематических диаграмм качества публикации.Некоторые из первых популярных графических версий включали PSpice и ElectronicsWorkbench (EW был предшественником Multisim).

В конце концов, была добавлена ​​функциональность для создания макетов печатных плат из схем, а также вспомогательные функции, такие как проверка электрических и проектных правил и спецификация материалов (BOM, в основном список компонентов).

Более свежие функции включают моделирование КИПиА. То есть моделирование реальных коммерческих измерительных устройств может использоваться как часть моделирования схемы.Таким образом можно создать своего рода «виртуальный лабораторный стол». Некоторые пакеты, такие как Fritzing ^[2] , также включают физические изображения устройств и прототипов плат. Благодаря этой функции проектируемая схема будет очень похожа на реальную схему, стоящую на вашем лабораторном столе. То есть, если в моделировании используется транзистор, он будет выглядеть как настоящий транзистор, а не как стандартный схематический символ. Хотя поначалу это может показаться очень полезным, особенно для новичков, на практике это иногда замедляет процесс проектирования, делая схему менее понятной и более загроможденной для пользователя.

Инструменты моделирования схем доступны как в открытом доступе, так и в коммерческих целях. Коммерческие пакеты моделирования могут стоить до нескольких тысяч долларов. К счастью, доступна ознакомительная или студенческая версия многих программ, во многих случаях бесплатно. Сопроводительные файлы схем, предоставленные для использования с примерами лабораторий электроники, были созданы с использованием пакета программного обеспечения под названием SIMetrix ^[3] . Распространяется компанией SIMetrix Technologies Ltd. SIMetrix / SIMPLIS Intro является бесплатным.Вы можете использовать его при следующих условиях, чтобы моделировать схемы SIMetrix до 140 узлов, для любых целей, коммерческих или некоммерческих, сколь угодно долго — без ограничений по времени.

Прилагаемый схематический материал лаборатории (см. Ссылки ниже) был создан с использованием версии 7.1 программного обеспечения SIMetrix. Другие версии программного обеспечения будут похожи, хотя могут быть некоторые отличия по внешнему виду и функциям.

Файлы архива содержат папки с одним или несколькими примерами схем для использования с каждым лабораторным занятием.В архив также включено несколько дополнительных файлов моделей устройств, которые обычно не поставляются вместе с программным обеспечением. Их можно добавить в библиотеку моделей, перетащив их в главное окно SIMetrix. Предоставленные файлы схем также совместимы с симулятором ADsimPE ^[4] , поставляемым Analog Devices, который основан на SIMetrix.

Также имеется архивный файл, содержащий файлы схем с примерами лабораторных работ, совместимых с программным обеспечением моделирования LTspice ^[5] .

Рекомендуется установить бесплатную вводную версию SIMetrix (или ADsimPE) на персональный компьютер или ноутбук учащихся в начале урока. В программное обеспечение включены базовые учебные пособия, которые можно использовать для ознакомления с программным обеспечением. Предварительные занятия по моделированию помогут закрепить опыт, полученный в ходе практических лабораторных работ.

Файлы схем лабораторного моделирования Electronics I с ADsimPE: лаборатория электроники

Файлы схем моделирования лаборатории Electronics II с ADsimPE: лаборатория электроники-II

Файлы схем моделирования лаборатории электроники с LTspice: лаборатория электроники-ltspice

Мини-руководство по моделированию аналоговых схем:
http: // www.analog.com/static/imported-files/tutorials/MT-099.pdf

[1] Л. В. Нагель, «SPICE2: компьютерная программа для моделирования полупроводниковых схем», май 1975 г., UCB / ERL M75 / 520, Univ. Калифорнии, Беркли, Калифорния, 94720.

[3] SIMetrix / SIMPLIS Intro . SIMetrix / SIMPLIS Intro — это бесплатная версия программы без лицензионных ограничений и ограничений на копирование. Фактически все функции включены, но применяется ограничение на размер цепи. Ограничения для версий Intro достаточно велики, чтобы их можно было использовать в реальной работе.

http://www.simetrix.co.uk/site/index.html

[4] ADIsimPE:

1. Обширная библиотека моделей микросхем ADI и схем приложений.
   

2. Полные возможности захвата и редактирования схем с простым просмотром и анализом сигналов.
   

3. Режим SPICE Симуляция SIMetrix идеально подходит для операционных усилителей, эталонов, линейных регуляторов и т. Д.
   

4. Моделирование режима SIMPLIS, оптимизированное для импульсных источников питания, систем ФАПЧ и т. Д.
   

5. Возможность интеграции со средствами проектирования ADIsimPower.
   

6. Поддерживается EngineerZone.

http://www.analog.com/en/content/adisimpe/fca.html

[5] LTspice — это бесплатное компьютерное программное обеспечение, реализующее SPICE-симулятор электронных схем, выпускаемое производителем полупроводников Linear Technology, теперь частью Analog Devices.

http://www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html

[2] Fritzing — это инициатива в области аппаратного обеспечения с открытым исходным кодом, которая делает электронику доступной в качестве творческого материала для всех.

http://fritzing.org/home/

Еще один общедоступный программный пакет для моделирования схем:
Qucs — Quite Universal Circuit Simulator.

Qucs — это имитатор интегральных схем с возможностью настройки схемы с графическим пользовательским интерфейсом ( GUI ) и моделирования поведения схемы при большом, слабом и шумовом сигналах.После завершения моделирования результаты моделирования можно просмотреть на странице или в окне презентации.

http://qucs.sourceforge.net/index.html

Вернуться к лабораторной работе Содержание

Как имитатор схем может помочь вам понять любую схему

Имитатор схем — это инструмент, позволяющий «увидеть», что делает схема. По сравнению с механическими механизмами, такими как велосипед и рычаг, электроника не может быть легко проверена невооруженным глазом.

Когда вы смотрите на велосипед, вы можете наблюдать за ним и видеть, что нажатие на педали приводит к повороту цепи и что эта цепь перемещает колеса велосипеда.

Напротив, если вы откроете аудиоусилитель, будет действительно трудно сказать, что он делает, если у вас нет предыдущего опыта в проектировании и создании электронных схем.

Моделирование для понимания схемы

Симуляторы цепей дают вам возможность смотреть на напряжение и ток каждого провода и компонента в цепи.

Если у вас возникли проблемы с пониманием схемы, вы можете попробовать нарисовать ее в симуляторе схем, таком как LTSpice (бесплатно). Вы можете изменить входное напряжение и параметры компонентов и посмотреть, как реагирует схема. И это даст вам представление о том, что делает схема.

Пример симулятора схем

Я создал схему, которую может быть трудно понять новичкам в электронике. Но с помощью симулятора схемы вы можете выяснить, как она работает и как работают ее отдельные части:

Вместо множества изображений и длинных текстов я сделал видео, в котором объясняется, как использовать LTSpice для выяснения функции этой схемы.Я не говорю вам, что он делает, это на видео 🙂

Чтобы загрузить файл моделирования, щелкните по этой ссылке

Помните, что вы должны добавить LM339 в библиотеку компонентов, чтобы симуляция работала.

Как понять, что делает цепь

Таким образом, чтобы узнать, как схема работает с помощью моделирования, вам необходимо:

1. Думайте в терминах ввода-вывода:

Если вы анализируете аналоговую схему, то ее основная цель — принять входной сигнал, обработать его и вывести как что-то еще.

Узнайте, что такое входной параметр, измените его значение и посмотрите, как он влияет на выходной. Таким образом вы узнаете, какова основная функция схемы.

2. Разделите схему на этапы (если применимо):

Некоторые аналоговые схемы выполняют более одного вида обработки, они могут преобразовывать ток в сигнал пропорционального напряжения, а затем выводить другое напряжение для срабатывания переключателя по прошествии определенного времени.

Аналоговые функции могут выполнять: преобразование, переключение, синхронизацию, фильтрацию, усиление, ослабление и многое другое.Чтобы понять, как работает ваша схема, разделите ее на этапы, чтобы вы могли анализировать каждый этап индивидуально.

По сути, вы создаете меньшую структуру, в которой вы можете снова применить принцип ввода-вывода.

3. Проанализировать каждый этап:

Измените входной параметр и значения компонентов и посмотрите, как это влияет на выход, исследуя различные части схемы. Таким образом вы увидите и узнаете, как эта схема работает и связана с остальной частью более широкой картины.

Надеюсь, после прочтения этой статьи и просмотра видео в вашем арсенале как производителя электроники появится еще один инструмент.

Это был гостевой пост Роберто Вайзера. Посетите его веб-сайт Developpa, чтобы найти больше полезных советов по проектированию схем, которые помогут вам лучше понять электронику и завершить разработку электронного продукта. Вы также можете присоединиться к его списку рассылки, чтобы получать регулярный контент и доступ к загружаемым ресурсам. Симулятор схем

· Темы GitHub · Симулятор схем GitHub

· Темы GitHub · GitHub

Здесь 84 публичных репозитория в соответствии с этой темой…

Симулятор цифровых схем, ориентированный на обучение

• Обновлено 26 октября 2021 г.
• JavaScript

Высокопроизводительный инструмент временного анализа для систем СБИС

• Обновлено 26 июля 2021 г.
• Verilog

Интерактивный имитатор электронных схем

• Обновлено 05 июля 2016 г.
• JavaScript

Параллельный электронный тренажер Xyce ™

SiEPIC EBeam PDK и библиотека, для SiEPIC-Tools и KLayout

• Обновлено 5 ноя.2021 г.
• Python

Бесплатный онлайн-разработчик цифровых схем / логики с открытым исходным кодом.

• Обновлено 12 ноя.2021 г.
• Машинопись

Симулятор цифровых схем, ориентированный на обучение. Позволяет любому графически соединять объекты в потрясающем приложении веб-браузера, не зная кодирования или взлома.

• Обновлено 6 мая 2021 г.
• JavaScript

Это мой вариант автономной (оффлайн) версии Circuit Simulator на базе NW.js.

简易 在线 电路 仿真 系统

• Обновлено 9 октября 2021 г.
• Машинопись

XicTools: графический редактор Xic, симулятор схем WRspice и аксессуары. для электронного дизайна.

Язык описания оборудования ACT и основные инструменты.

Симулятор цифровой логики, вдохновленный Logisim.

• Обновлено 20 мая 2021 г.
• Python

Симулятор схем, написанный на Python

• Обновлено 22 марта 2020 г.
• Python

Интерфейс для NgSpice.(Архивировано и больше не ведется)

• Обновлено 12 марта 2019 г.
• JavaScript

Реализация полноценного симулятора электронных схем, изучение всей концепции и физики, лежащей в основе этого!

• Обновлено 1 декабря 2020 г.
• Python

Симулятор логической сети, работающий в вашем браузере

• Обновлено 12 июня 2021 г.
• JavaScript

Графический редактор и событийный симулятор цифровых схем

Графический пользовательский интерфейс для моделирования схем в GNU / Linux с использованием ngspice

• Обновлено 24 сен.2016
• Python

gEDA для Windows плюс gSpiceUI

• Обновлено 31 июля 2018 г.
• HTML

8-битный RISC-процессор на Logisim

Этот репозиторий содержит коды для различных типов схем, смоделированных на VHDL в Xilinx ISE Design.

• Обновлено 11 марта 2014 г.
• VHDL

• Обновлено 22 июл.2019 г.
• JavaScript

Имитатор цифровой сети Ieee1164

• Обновлено 24 августа 2019 г.
• Ржавчина

Это программа для вычислений, которая может решить за вас любые схемы.Проверьте это !!

• Обновлено 27 декабря, 2020
• JavaScript

Набор инструментов для автоматизации проектирования электроники на основе агара (бета)

Модуль Python для моделирования логических схем / графиков.

• Обновлено 26 янв.2017 г.
• Python

Симулятор электронных схем на основе браузера 🔋

• Обновлено 5 июня 2017 г.
• JavaScript

Мини-приложение miniXyce Circuit Design

Резисторы теперь могут иметь отрицательное сопротивление и иметь обратное сопротивление (закон Мхо): ток равен сопротивлению, разделенному на напряжение.Расширенный коэффициент связи трансформаторов. Добавлены научные обозначения, охватывающие 10e48. Кстати, Уильям Лайн в своей книге «Физика оккультного эфира» говорит, что электромагнитная сила в 10-40 раз больше, чем сила гравитации.

• Обновлено 16 нояб.2018 г.
• Джава

Простой инструмент для расчета схем с базовым графическим интерфейсом в MATLAB

• Обновлено 21 августа 2017 г.
• MATLAB

Улучшить эту страницу

Добавьте описание, изображение и ссылки на схемотехнический тренажер страницу темы, чтобы разработчикам было легче узнать о ней.

Куратор этой темы

Добавьте эту тему в свое репо

Чтобы связать ваш репозиторий с схемотехнический тренажер тему, посетите целевую страницу репо и выберите «управлять темами».

Учить больше

Вы не можете выполнить это действие в настоящее время.Вы вошли в систему с другой вкладкой или окном. Перезагрузите, чтобы обновить сеанс. Вы вышли из системы на другой вкладке или в другом окне. Перезагрузите, чтобы обновить сеанс.

Лучшие 12 онлайн-симуляторов цепей, Бесплатные онлайн-симуляторы электронных цепей

Привет, ребята, добро пожаловать в мой блог. В этой статье я расскажу о 12 лучших онлайн-симуляторах схем для инженеров-электронщиков, бесплатных онлайн-симуляторах электронных схем, о том, как проектировать схемы онлайн и т. Д.

Если у вас есть сомнения, связанные с электрикой, электроникой и информатикой, задайте вопрос. Вы также можете поймать меня в Instagram — Четан Шидлинг.

Также читайте:

12 лучших онлайн-симуляторов цепей

Почему мы должны использовать онлайн-симуляторы схем?

Что ж, ребята, если вы не хотите устанавливать приложения на свой компьютер или ноутбук и хотите моделировать электрические цепи в режиме онлайн, тогда вы можете воспользоваться онлайн-симуляторами схем.Таким образом вы сэкономите память на своем ПК или ноутбуке, а также сможете сэкономить время, устанавливая приложения на свой ноутбук. Кроме того, вы можете поделиться ссылкой на смоделированную схему с друзьями, и они смогут легко получить к ней доступ. Вы получите множество компонентов в онлайн-симуляторах схем, и вы можете легко перетаскивать компоненты для проектирования схем. Что ж, ребята, позвольте мне поделиться некоторыми топ-12 онлайн-симуляторами трасс.

12. Multisim Lab

Multisim Lab

Он позволяет пользователям практиковать эквивалентную технологию моделирования, используемую в настоящее время в образовательных учреждениях и промышленных исследованиях, и применять ее везде, в любое время и на любом устройстве.Multisim Live позволяет автоматически проверять макет схемы в веб-браузере. Упрощенный интерфейс Multisim, библиотека элементов и интерактивные функции гарантируют, что вы без проблем поймете свой дизайн. Схемы доступны на любом компьютере или мобильном устройстве и в любом поддерживаемом браузере. Чеч здесь — Multisim Lab.

11. Электронная лаборатория

Электронная лаборатория

В этом онлайн-симуляторе есть огромные электронные компоненты, с помощью которых можно разрабатывать аналоговые, цифровые и силовые электронные схемы.Чтобы спроектировать схему, вы должны выбрать компонент и перетащить его в окно. Он состоит из различных элементов, таких как источники постоянного тока, пассивные элементы, источник сигнала напряжения, источник сигнала тока, операционные усилители, диоды, полевые МОП-транзисторы, управляемые источники, переключатели, трансформаторы и т. Д. Кроме того, вы можете поделиться своим проектом с друзьями через ссылка. Проверить здесь — Circuit Lab.

10. Lushprojects

Lushprojects

Симулятор электронных схем чрезвычайно интерактивен, обеспечивая ощущение работы с реальными компонентами.Он действительно подходит для экспериментов и визуализации. Для разработки любой схемы вы получаете множество элементов, например,

• Пассивные компоненты
• Входы и источники
• Выходы и метки
• Активные компоненты
• Активные строительные блоки
• Логические вентили, вход и выход
• Цифровые микросхемы
• Аналоговые и гибридные чипы

Проверьте здесь — Lushprojects

09. CircuitVerse

CircuitVerse

Если вы хотите спроектировать любую цифровую схему, то этот онлайн-симулятор лучше всего подойдет вам.В этом симуляторе есть много элементов, таких как вентили, декодеры, составные элементы, последовательные элементы, аннотации и т. Д. Здесь вы также можете настроить время симуляции. Кроме того, в этом симуляторе вы получаете преобразователь шестнадцатеричных чисел в десятичные и бинарные. Проверить здесь — CircuitVerse

08. EasyEDA

EasyEDA

Обширное программное обеспечение или инструмент EDA (автоматизация проектирования электроники) на базе Интернета для инженеров-электронщиков, преподавателей, студентов, авторов и практиков. Особенности EasyEDA:

• Простые, легкие, понятные и мощные возможности рисования
• Работает где угодно, когда угодно и на любом устройстве
• Сотрудничество команды в реальном времени
• Обмен в Интернете
• Тысячи проектов с открытым кодом
• Интегрированный процесс изготовления печатных плат и закупки компонентов
• API предоставил
• Поддержка скриптов
• Захват схемы

Проверьте здесь — EasyEDA

07.EveryCircuit

EveryCircuit

Можно разрабатывать и моделировать схемы прямо на вашем телефоне или планшете, анимировать и изучать, как они работают, проверять домашние задания и экспериментировать с вашими проектами. Лучше всего то, что вы можете участвовать и общаться с большим онлайн-сообществом EveryCircuit, состоящим из коллег-чемпионов трассы. Здесь вы можете создавать, моделировать, публиковать и исследовать электронные схемы !. Проверьте здесь — EveryCircuit.

06. DcAcLab

DcAcLab

DcAclab — один из лучших симуляторов, предлагающих реальные электрические и электронные компоненты.Вы можете видеть на изображении выше, что компоненты выглядят настоящими, и удивительно, что эти компоненты в реальном времени можно использовать для проектирования электрических и электронных схем. Характеристики DcAclab:

• Реальный жизненный опыт в симуляторе схем
• Реальные компоненты
• Режим потока тока и электронов

Проверьте здесь — DcAcLab

05. Фальстад

Фалстад

Во время запуска апплета вы увидите анимированную схему упрощенной схемы LRC.Зеленый цвет указывает на положительное напряжение. Серый цвет намекает на землю. Красный цвет указывает на отрицательное напряжение. Движущиеся желтые пятна интимного тока.

Чтобы включить или выключить выключатель, просто щелкните по нему. Если вы наведете указатель мыши на любой элемент схемы, вы увидите краткое описание этого элемента и его текущего состояния в правом нижнем углу окна. Чтобы изменить элемент, наведите на него указатель мыши, щелкните правой кнопкой мыши (или щелкните, удерживая клавишу Control, если у вас Mac), и выберите «Редактировать».Проверьте здесь — Фалстад.

04. PartSim

PartSim

Один из лучших инструментов для инженеров-электронщиков для разработки схем аналоговой и силовой электроники. Он предложит лучший пользовательский интерфейс с огромными библиотеками, такими как усилители, связанные индукторы, пассивные компоненты, порты, полупроводники, переключатели, испытательное оборудование, линии передачи и т. Д. Наряду с этим вы можете изучить многие функции в этом симуляторе. Проверьте здесь — PartSim.

03. Симулятор ввода-вывода

Simulator IO

Симулятор логических схем на веб-сайте для тех, кому нужно разработать компьютер с нуля.Особенности этого симулятора:

• Проектирование логических схем онлайн
• Проверьте свою логическую схему в реальном времени
• Работа с бригадой по единой синхронизированной цепи

Проверить здесь — Симулятор ввода-вывода

02. Circuito

Circuito

Немедленно получите полный список материалов, руководство по электрификации и код анализа для вашей электронной схемы и воплотите свой проект в жизнь. Онлайн-производитель схем circuito.io предоставляет вам решения для электрификации, кода и IoT для проектов Arduino.Вы можете приобрести элементы напрямую у нас, чтобы сразу и без усилий приступить к созданию прототипа. Проверьте здесь — Circuito.

01. NightShade

NightShade

Это симулятор схем на основе JavaScript на веб-сайте, позволяющий представить себе, как работают схемы. Выберите из множества моделей в меню «Схемы» или создайте свою собственную, используя элементы в меню «Рисование». Чтобы сохранить схемы для дальнейшего использования, используйте команду «Файл> Экспорт» для загрузки проекта.Проверьте здесь — NightShade.

Это 12 лучших онлайн-симуляторов схем для инженеров-электронщиков. Я надеюсь, что эта статья может вам всем очень помочь. Спасибо за чтение.

Также читайте:

• 10 шагов для подготовки к трудоустройству и получения высокой годовой зарплаты
• Более 500 проектов встроенных систем для инженера, диплом, MTech, PhD
• 500+ проектов для дипломированного специалиста по электротехнике, электронике, дипломный проект
• 8051 Таймеры микроконтроллера, регистр TCON, регистр TMOD
• Наиболее часто задаваемые вопросы на собеседовании по аналоговой электронике
• Приложения IoT, Интернет вещей, что такое IoT, новейшие технологии
• Приложения микроконтроллеров, приложения встроенных систем
• Вопросы для интервью по автомобильной электронике для инженеров, автомобили

Я энтузиаст обучения, блоггер, ютубер, специалист по цифровому маркетингу, кодировщик, инженер, фрилансер и создатель контента.