LTspice/SwitcherCAD

SPICE-симулятор для проведения компьютерного моделирования работы аналоговых и цифровых электрических цепей.

LTspice (он же SwitcherCAD) представляет собой универсальную среду для проектирования и создания электрических схем с интегрированным симулятором смешанного моделирования. Программа позволяет быстро менять компоненты и параметры электронных схем, испытывать работоспособность новых вариантов, находить оптимальные решения. Возможна загрузка списка соединений, сгенерированного другими инструментами для рисования схем или созданного вручную (расширения *.sp, *.cir, *.net или *.but). От аналогичных программ (Microcap, OrCAD) рассматриваемое ПО отличается малым объемом необходимого дискового пространства и более высокой скоростью моделирования процессов.

LTspice содержит полную библиотеку компонентов компании Linear Technology Corporation (пассивные элементы и интегральные схемы, включая редкие модели импульсных контроллеров и регуляторов).

Поскольку программа использует стандартные SPICE-модели электронных деталей, к имеющейся базе можно добавлять библиотеки сторонних производителей, а также создавать свои собственные модели. Редактор имеет иерархическую структуру, рисование электронных цепей средней и большой сложности выполняется с помощью создания подсхем. Глубина иерархии и размер схемы ограничиваются только ресурсами компьютера.

Данный симулятор позволяет проводить:
• амплитудно-частотный анализ, при этом необходимо установить количество точек данных между линиями, тип шкалы, нижнюю и верхнюю частоты;
• анализ переходных процессов;
• спектральный анализ, который возможен лишь после исследования переходных процессов;

• анализ гармоник, включающий вычисление уровней и общего коэффициента гармонических искажений в процентах;
• спектральный анализ шумовых характеристик в выбранной точке схемы, а также шумовые характеристики, приведенные к входу.

Кроме этого в LTspice можно построить семейство амплитудно-частотных характеристик при пошаговом изменении номинала выбранного элемента. Результаты всех моделирований отображаются в графическом окне, при этом существует возможность их дальнейшего анализа.

В отличие от других программ LTspice способен записывать в wav-файл сигнал из любой точки цепи. Частота дискретизации и количество разрядов устанавливаются пользователем, а полученный файл может редактироваться в специализированной программе. Данные из файлов с расширением *.wav, помимо внутренних источников, генерируемых программой, могут являться входными сигналами рабочих схем.

Для проектирования печатных плат предусмотрено построение списка соединений с функцией упорядочивания следования имен выводов. Из недостатков LTspice необходимо отметить довольно неудобный интерфейс и ограниченное количество библиотек элементов.

Программный комплекс LTspice разработан в компании Linear Technology. Организация была основана в 1981 году и базируется в городе Милпитас (Калифорния, США). Компания проектирует, производит и продает линейные интегральные микросхемы – источники и регуляторы напряжения, компараторы, усилители, линейные регуляторы, зарядные устройства батарей, монолитные фильтры, Ethernet-контроллеры, конвертеры DC-DC и данных.

Ее продукция используются в мобильных телефонах, сетевых решениях, ноутбуках и настольных компьютерах, устройствах контроля безопасности, медицинских устройствах, автомобильной электронике, системах спутниковой навигации и управления производственными процессами.

Дистрибутив программы включает в себя готовые примеры схем и руководство пользователя.

Язык интерфейса LTspice – английский, однако в интернете можно найти самодельный русификатор.

Рассматриваемое ПО регулярно обновляется и поддерживает все операционные системы семейства Microsoft Windows.

Распространение программы: бесплатная

Официальный сайт LTspice/SwitcherCAD: http://www.linear.com/designtools/software/

Форматы файлов LTspice: ASC

Скачать LTspice/SwitcherCAD

Обсуждение программы на форуме

Симулятор электронных схем Qucs-S снова жив / Хабр

Qucs-S является программой с открытым исходным кодом для моделирования электронных схем.

Qucs-S кроссплатформенный (поддерживаются Linux, Windows и FreeBSD), написан на С++ с использованием набора библиотек Qt и разрабатывается полностью в частном порядке (в отличие, например от KiCAD, который имеет спонсора в лице CERN). В феврале этого года проект восстал из мёртвых и вышел релиз 0.0.23. Главным новшеством версии 0.0.23 было то, что программа теперь портирована на Qt5, чем обеспечена собираемость на современных дистрибутивах Linux. Актуальным релизом на текущий момент является 0.0.24 https://github.com/ra3xdh/qucs_s/releases/tag/0.0.24, в котором добавлено несколько новых видов моделирования. Далее будут рассмотрены основные возможности программы и показано как в Qucs-S смоделировать схему.

Qucs-S является форком проекта Qucs, который начали разрабатывать немцы Stefan Jahn и Michael Margraf в 2003 году. В настоящее время материнский проект практически неактивен и последний релиз был в 2017 году. Изначально Qucs поставлялся со своим собственным движком моделирования, нацеленным более на анализ ВЧ схем в частотной области. Этот движок имел серьёзные проблемы со сходимостью при моделировании во временной области и был несовместим со SPICE, что не позволяло напрямую применять модели электронных компонентов, распространяемые производителями.

В 2014 году я начал разработку набора патчей, который бы позволял подключать к Qucs в качестве движка открытый Ngspice. В итоге эта разработка привела к созданию форка Qucs-S (Qucs with SPICE). В 2017-2020 годах вышло три релиза Qucs-S, последние из которых были корректирующими, проект был скорее мёртв. В этом году я провёл ритуал некромантии, портировал Qucs-S на Qt5, и тем самым возвратил программу к жизни.

Про основы работы в Qucs и про Qucs-S рассказывают мои предыдущие статьи:

• Qucs — open-source САПР для моделирования электронных схем https://habr.com/ru/post/248005/
• Новый кандидат в релизы САПР Qucs-0.0.19S-RC6 https://habr.com/ru/post/302006/

В настоящее время Qucs-S поддерживает четыре движка моделирования:

• Ngspice Это рекомендованный симулятор. Он совместим с большинством моделей, которые можно найти на разнообразных ресурсах. Сейчас проектом руководит Holger Vogt из университета Дуйсбург-Эссен.
• XYCE Это симулятор разработанный с нуля Сандийскими национальными лабораториями. Имеется возможность моделирования гармонического баланса (HB) и S-параметров.
• SpiceOpus
• Qucsator Это изначальный движок, применявшийся в Qucs. Имеет возможность моделированя S-параметров, но нестабилен во временной области.

Qucs-S поддерживает все виды моделирования реализованные в применяемом SPICE-движке, а именно моделирования во временной и частотной области, шумовой анализ, анализ нелинейных искажений, Фурье-анализ, моделирования гармонического баланса.

Для Linux имеются репозитории для Debian/Ubuntu, Fedora и OpenSUSE. Имеются также пакеты для Arch, которые можно установить через AUR, и порт для FreeBSD. Для нестандартных случаев можно собрать Qucs-S из исходников или воспользоваться AppImage.

Поддержку своего дистрибутива Linux можно проверить здесь. Бинарные пакеты собираются автоматически при помощи OpenSUSE Build Service.

Сам Qucs-S не предоставляет движка моделирования. Рекомендуется использовать Ngspice, который для Debian/Ubuntu устанавливается по зависимостям, а в прочих случаях его нужно установить вручную.

Для Windows следует скачать zip-архив с portable версией Qucs-S со страницы релиза. Далее нужно распаковать архив и запустить файл qucs-s.exe из поддиректории bin. Ngspice следует скачать с официального сайта и установать в C:\Spice64, иначе не будут работать модели XSPICE. При первом запуске следует указать путь к файлу ngspice_con.exe в настройках программы. Последние версии Ngspice для Windows теперь поставляют два исполняемых файла ngspice.exe и ngspice_con.exe Для правильной работы Qucs-S нужен ngspice_con.exe, который может писать логи в консоль. Обычный ngspice.exe запускает графическое окно, и все текстовые сообщения остаются внутри этого окна.

При первом запуске Qucs-S сообщит, что нужно выбрать движок моделирования и откроет диалоговое окно, показанное на скриншоте. В последствии настройки можно поменять в меню Simulation->Select default simulator. Под Linux Ngspice обычно расположен в /usr/bin/ngspice, а под Windows устанавливается по умолчанию в C:/Spice64/bin/ngspice_con.exe

После того как выбран симулятор, открывается окно редактора схемы. Теперь можно смоделировать какую-нибудь схему. Для примера соберём инвертирующий усилитель Нортона на операционном усилителе NE5532. Редактирование схемы в Qucs интуитивно понятно и те, кто работал с другими электрическими САПР, легко разберутся с редактором. Следует отметить несколько особенностей. Виды моделирования и диаграммы также являются компонентами и размещаются на схеме. Они находятся в группах Simulations и Diagrams и выбираются из панели компонентов в правой части окна, откуда их можно перетаскивать на поле схемы. Операционный усилитель является библиотечным компонентом и его следует взять со вкладки Libraries в правой части окна. Собираем схему и размещаем на ней виды моделирования. Требуется смоделировать переходный процесс (Transisent analysis) и АЧХ схемы (AC analysis) Должно получиться как показано на скриншоте. Вход и выход схемы нужно пометить при помощи Insert->Wire label.

Уравнение также является особым компонентом и вставляется через меню Insert→Equation или кнопкой на панели инструментов. Способ задания уравнений в Qucs-S отличается от того, что было в Qucs. Теперь в первом параметре нужно выбрать из списка к какому виду моделирования относится уравнение, так как для напряжений и токов используется нотация SPICE. Например v(out) это напряжение на узле out Диалоговое окно, открываемое при двойном клике по уравнению, показано на скриншоте. Данное уравнения рассчитывает коэффициент усиления схемы в децибелах.

После того, как схема собрана, выбираем в главном меню Simulation->Simulate или нажимаем на клавиатуре F2 и запускаем моделирование. Появляется окно в котором сообщается, что Ngspice промоделировал схему без ошибок.

Ознакомившись с отчётом симулятора, нажимаем Exit и переходим на страницу просмотра, где можно разместить диаграммы. Диаграммы также можно разместить и прямо на схеме как это сделано на КДПВ. Сигналы, которые нужно вывести на диаграмму можно выбрать в диалоговом окне свойств диаграммы. На следующих двух скриншотах показан диалог свойств диаграммы и окно просмотра с АЧХ и осциллограммами сигналов на входе и на выходе. Видно, что усилитель усиливает сигнал.

На диаграммах можно размещать маркеры, которые действуют аналогично курсорам на цифровом осциллографе. Начиная с версии Qucs-S 0.0.24 теперь можно задавать точную позицию маркера по оси X в диалоговом окне свойств. Например можно установить маркер точно на частоте 1 кГц на графике АЧХ.

Ngspice начиная с версии 37, которая вышла в мае этого года, поддерживает моделирование S-параметров. В Qucs-S начиная с версии 0.0.24 также можно промоделировать S-параметры при помощи Ngspice и больше не требуется устанавливать и использовать для этой цели Qucsator. Пример схемы широкополосного усилителя высокой частоты для КВ трансивера показан на скриншоте.

До версии Qucs-S 0.0.24 требовалось прибегать к написанию скрипта постпроцессора Ngspice, чтобы выполнить анализ спектра (FFT). Начиная с версии 0.0.24 в приложении реализован специальный вид моделирования: анализ спектра (Spectrum ananlysis – FFT). Пример моделирования спектра на выходе диодного кольцевого смесителя показан на скриншоте. Параметрами данного моделирования являются полоса частот (BW), шаг по частоте (dF) и тип оконной функции.

Симулятор Qucs-S восстал из мёртвых и теперь будет развиваться. В планах у меня синхронизировать релизы с новыми функциями, появляющимися в Ngspice. Например в Ngspice-38 разработчики планируют добавить поддержку цифровых компонентов, совместимых по синтаксису нетлиста и списка цепей с LTSpice. Как только они будут доступны в Ngspice, я добавлю их поддержку в Qucs-S. Также в следующем релизе планируются некоторые улучшения пользовательского интерфейса.

Помощь в разработке приветствуется. В профиле проекта на Гитхабе можно ознакомиться с багтрекером и планами дальнейшей разработки программы. Если планируете какое-то глобальное улучшение, то рекомендуется предварительно написать и изложить, что вы собираетесь делать. Также проекту можно помочь финансово через страницу на Boosty и тем самым тоже приблизить следующий релиз.

• Сайт проекта
• Сайт Ngspice
• Репозиторий исходных кодов
• Актуальный релиз
• Страница на Boosty, где можно поддержать проект финансово
• Видео-туториал на английском языке от Kasper Nielsen: https://www.youtube.com/watch?v=90RaVy38DB8
• Видео-туториал на русском языке от канала Deztronica: https://www.youtube.com/watch?v=2HyK5TZ3c2k

Программное обеспечение для стимулирующих цепей

Сборка/конструкция печатной платы сложна. Многие аспекты этих плат, от первоначального проектирования до бета-тестирования и полного производства, тщательно изучаются и модифицируются несколько раз.

Чтобы помочь разработчикам печатных плат идти в ногу с текущими разработками в мире электроники, было разработано множество различных инструментов и систем. Одним из полезных инструментов является программное обеспечение для моделирования цепей, цифровой инструмент, который позволяет разработчикам строить схемы и тестировать их в моделировании.

(RAEng_Publications / pixabay)

Наши поставщики услуг по производству электроники составили список лучшего программного обеспечения для моделирования цепей, доступного прямо сейчас.

Содержание

Набор для построения схем

Комплект для построения схем Самый простой из доступных вариантов — идеальное средство обучения для молодых дизайнеров. Сосредоточив внимание на основах электронных устройств, он позволяет пользователям создавать простые схемы с использованием лампочек, батарей, резисторов и переключателей, одновременно контролируя все с помощью цифровых вольтметров и амперметров. Если вы хотите разделить любовь к схемотехнике со своими стажерами, это идеальное место для начала.

CircuitLogicx

CircuitLogicx — это популярное программное обеспечение для планирования схем для студентов, изучающих проектирование схем. Это программа для Windows, которая дает пользователям доступ примерно к 4000 различных аппаратных средств и компонентов для экспериментов. Это число увеличивается до ошеломляющих 12 000 компонентов при обновлении до платной профессиональной версии. Это программное обеспечение идеально подходит для тех, кто только начинает заниматься проектированием схем, и может продолжать свою карьеру.

CircuitMod

CircuitMod использует минималистичный интерфейс, позволяющий проектировать сложные схемы и запускать их в режиме реального времени. Набор данных, включая формы сигналов и выходные значения, отображается вместе с вашими проектами, обновляясь с каждым новым компонентом для точного представления его стабильности. Пользователи также могут получить доступ к контекстному списку, который дает им доступ к широкому спектру компонентов и материалов, включая функционирующие элементы, такие как микросхемы и устройства отображения. Все проекты сохраняются в собственном файловом формате CMF программного обеспечения, поэтому все проекты можно переоценить и отредактировать в любое время.

Deeds (симулятор цифровых схем)

Усовершенствованный симулятор схем. Deeds — это программа для Windows, которая может стимулировать простые и сложные схемы с использованием различных компонентов и функций. Он также может похвастаться таким оборудованием, как:

• ALU
• Счетчики
• ДАКС
• Декодеры
• Энкодеры
• Устройства памяти

И многое другое.

Компания Deeds предлагает простое и точное отображение выходных данных вашей схемы, что позволяет вам определить ее функциональные возможности задолго до запуска ее в производство.

LT Spice Simulator

LT Spice Simulator разработан компанией Linear Technology, производящей аналоговые чипы, и совместим с системами Windows и OS X. Как и ожидалось, его список компонентов больше похож на тот, что предоставляется самой Linear Technology, но обеспечивает доступ к множеству других доступных компонентов, предлагая большую универсальность.

LT Spice имеет доступ к более чем 200 моделям операционных усилителей, транзисторов и полевых МОП-транзисторов, что дает пользователям полный доступ к потенциалу схемы. Однако это связано с оговоркой, что для большинства этих схем потребуются детали линейной технологии. Если вы планируете использовать их в качестве поставщика, это программное обеспечение для вас.

Micro-Cap

Micro-Cap — это симулятор и анализатор схем на базе Windows, разработанный компанией Spectrum Soft. Его хвалят за интуитивно понятный интерфейс и большой набор доступных компонентов, что делает его отличным вариантом для профессионального моделирования схем.

Однако он известен ограничениями своей бесплатной версии. Поскольку неоплачиваемый вариант обеспечивает лишь ограниченную эмуляцию полной программы, в нем отсутствует ряд более подробных параметров моделирования. Тем не менее, это может быть прекрасно для базового тестирования схемы. Тем не менее, платная версия предлагает огромный раздел инструментов для оценки, включая анализ выхода переменного и постоянного тока.

Proteus

Proteus — это средство моделирования смешанного режима на базе Windows с бесплатным и платным пакетом. Базовая версия представляет собой надежную программу моделирования в реальном времени, которая может помочь вам с легкостью проектировать схемы и печатные платы. Расширенная версия имеет множество образовательных наград и используется в средних школах и колледжах по всему миру. Его инструменты углубленного анализа цепей позволяют пользователям выводить графики по своим схемам с подробным описанием:

• Искажение
• Параметры Фурье
• Частота
• Шум

И многое другое.

QUCS

QUCS, также известный как «Довольно универсальный симулятор цепей», представляет собой вариант с открытым исходным кодом для планирования цепей. Как следует из названия, QUCS может точно изобразить практически любую схему, которую вы можете себе представить. Он может отображать большинство ошибок, которые могут возникнуть в проекте, и предоставлять средства для их исправления. Его открытый характер означает, что программисты могут легко изменять и обновлять его, предоставляя безграничный потенциал в нужные руки.

Tina-TI

Tina-TI предлагает впечатляющий набор функций для опытного пользователя. Он имеет библиотеку почти всех компонентов, представленных сегодня на рынке, и может проверять наличие ошибок еще до первого моделирования. Его простой в использовании интерфейс упрощает построение цепей, а широкий спектр анализа моделирования дает вам возможность просматривать данные, касающиеся шума, переходных процессов, переменного или постоянного тока, среди прочего.

SPICE

SPICE, разработанный Технологическим институтом Джорджии, является расширением Spice 3. Он предназначен для моделирования аналоговых, цифровых и неэлектронных схем из различных компонентов, которые можно легко соединить с ядром SPICE. Он позволяет пользователям вводить модели кода, написанные на языке программирования C, для быстрого и точного моделирования на многих уровнях абстракции. Хотя это может быть не самое легкодоступное программное обеспечение для новичков в отрасли, оно является фаворитом для тех, кто в академических кругах хочет работать с очень специфическими параметрами испытаний.

123D Circuits

123D Circuits — это инструмент, разработанный AutoDesk для построения и планирования ваших печатных плат от выбора базовых компонентов до полного плана компоновки печатных плат. Несмотря на то, что эта программа сложнее, чем другие, она отлично подходит для подробного изучения хода вашей платы на каждом этапе процесса проектирования. Все компоненты программного обеспечения визуализируются в 3D, что дает вам детальное представление о том, как каждая часть будет взаимодействовать друг с другом в режиме реального времени.

Подводя итог, можно сказать, что большинство программных средств моделирования цепей из этого списка идеально подходят для черчения схем, анализа схем и совместной разработки. Выберите тот, который, по вашему мнению, лучше всего соответствует потребностям вашего бизнеса, а затем добавьте компоненты, которые он предоставляет, для запуска моделирования.

9 лучших бесплатных программ для проектирования электронных схем

— Реклама —

Программное обеспечение для проектирования схем является неотъемлемой частью жизни инженера-электронщика. Мы поделились некоторыми золотыми правилами проектирования схем, чтобы избежать ошибок.

Хороший инструмент позволяет создавать проекты и регулярно проверять наличие проблем с дизайном. Также легко ориентироваться с достаточным количеством опций, доступных для оптимального проектирования схемы. Все эти и многие другие функции доступны в современных инструментах EDA, но часто эти инструменты дорого обходятся инженерам. Поэтому инженеры всегда ищут альтернативы для использования.

Если вы инженер и ищете бесплатное программное обеспечение для проектирования печатных плат, то вы обратились по адресу. Здесь мы представляем вам 9 полезных инструментов для моделирования схем, которые сильны в функциях и просты в кармане.

1. CircuitMaker

— Реклама —

Бесплатный инструмент для проектирования схем и печатных плат для сообщества Open Source Hardware. CircuitMaker — это больше, чем просто бесплатный инструмент для проектирования схем и печатных плат. Это активное сообщество дизайнеров с открытым исходным кодом, производителей, любителей, студентов и профессионалов, которые каждый день вместе работают над созданием новых интересных продуктов.

CircuitMaker

Загрузить CircuitMaker

2. Программное обеспечение для проектирования открытых цепей

Этот веб-сайт является хранилищем набора инструментов EDA (автоматизация электронного проектирования) с открытым исходным кодом, включая Magic, IRSIM, Netgen, PCB и XCircuit. Все эти инструменты предоставляются бесплатно под лицензией GNU Public License (GPL) или аналогичной лицензией с открытым исходным кодом.

Загрузить Open Circuit Design

3. KiCad EDA

KiCad — это программный пакет с открытым исходным кодом для автоматизации электронного проектирования (EDA). Программы поддерживают захват схем и компоновку печатных плат с выводом в формате Gerber. Пакет работает на Windows, Linux и macOS и распространяется под лицензией GNU GPL v3.

Kicad

Скачать KiCad

4. Программное обеспечение для проектирования цепей ADS

ADS Это процесс анализа, позволяющий извлечь или проверить свойства системы аналоговых или цифровых систем.

Поддерживаемые ОС: Windows

Загрузить ADS

5. Программное обеспечение nagaEDA для проектирования схем

naga EDA предоставляет полезные инструменты электронного проектирования на C++ и, в частности, на Python. Текущая версия содержит naga.Verilog , анализатор Verilog.

Поддерживаемые ОС: Windows

Загрузить nagaEDA

6. Программное обеспечение для проектирования схем OpenSce

OpenSce — это существующее программное обеспечение с открытым исходным кодом, обладающее привлекательным и эффективным графическим интерфейсом для электронных схем, которое позволяет проектировать электронные схемы и линеаризировать их. .

Программное обеспечение OpenSCE

Поддерживаемые ОС: Windows

Загрузить OpenSce

7. Программное обеспечение для проектирования схем QSapecNG

QSapecNG — это программа символьного анализа линейных аналоговых схем на основе Qt. Фактически он состоит из двух независимых частей: фреймворка SapecNG и графического интерфейса приложения QsapecNG.

Поддерживаемые ОС: Windows

Загрузить QSapecNG

8. SimulIde

SimulIDE — это простой симулятор электронных схем в реальном времени, предназначенный для любителей электроники, экспериментаторов и микроконтроллеров с простым обучением.