Qucs – open-source САПР для моделювання електронних схем

• CAD/CAM

В даний час існує не так вже й багато open-source САПР. Тим не менш, серед САПР для електроніки (EDA) є гідні продукти. Ця посада буде присвячена моделювальникові електронних схем з відкритим вихідним кодом. Qucs написаний на З + + з використанням фреймворку Qt4. Qucs є кросплатформним і випущений для ОС Linux, Windows та MacOS.

Розробку даної САПР розпочали у 2004 році німці Michael Margraf та Stefan Jahn (нині не активні). Сьогодні Qucs розробляється міжнародною командою, в яку входжу і я. Керівниками проекту є Frans Schreuder та Guilherme Torri. Під катом буде розказано про ключових можливостяхнашого моделювальника схем, його переваги та недоліки в порівнянні з аналогами.

Головне вікно програми показано на скріншоті. Там змодельовано резонансний підсилювачна польовому транзисторі та отримані осцилограми напруги на вході та виході і також АЧХ.

Як бачимо, інтерфейс інтуїтивно зрозумілий. Центральну частину вікна займає власне модельована схема. Компоненти розміщуються на схемі шляхом перетягування з лівої частини вікна. Види моделювання та рівняння також є особливими компонентами. Докладніше принципи редагування схем описані у документації до програми.

Формат схемного файлу Qucs базується на XML і до нього постачається документація. Тому схема Qucs може бути легко згенерована сторонніми програмами. Це дозволяє створювати програмне забезпечення для синтезу схем, яке є розширенням Qucs. Пропрієтарне ПЗ зазвичай використовує бінарні формати.

Перерахуємо основні компоненти, які є в Qucs:

1. Пасивні RCL-компоненти
2. Діоди
3. Біполярні транзистори
4. Польові транзистори (JFET, MOSFET, MESFET та НВЧ-транзистори)
5. Ідеальні ОУ
6. Коаксіальні та мікросмужкові лінії
7. Бібліотечні компоненти: транзистори, діоди та мікросхеми
8. Файлові компоненти: підсхеми, spice-підсхеми, компоненти Verilog

Бібліотека компонентів використовує власний формат, заснований на XML. Але можна імпортувати існуючі бібліотеки компонентів, які базуються на Spice (наводяться в даташитах на електронні компоненти).

Підтримуються наступні видимоделювання:

1. Моделювання робочої точкина постійному струмі
2. Моделювання частотної області на змінному струмі
3. Моделювання перехідного процесу у часовій області
4. Моделювання S-параметрів
5. Параметричний аналіз

Результати моделювання можна експортувати в Octave/Matlab і виконати постобробку даних.

Qucs заснований на новоствореному двигуні схемотехнічного моделювання. Відмінною особливістю цього движка є вбудована можливість моделювання S-параметрів та КСВ, що є важливим для аналізу ВЧ-схем. Qucs може перераховувати S-параметри Y- і Z-параметри.

На скріншотах показано приклад моделювання S-параметрів широкосмугового підсилювачаВисока частота.

Отже, відмінною особливістю Qucs є можливість аналізу комплексних частотних характеристик(КЧХ), побудова графіків на комплексній площині та діаграм Сміта, аналіз комплексних опорів та S-параметрів. Ці можливості відсутні в пропрієтарних системах MicroCAP і MultiSim, і тут Qucs навіть перевершує комерційне програмне забезпечення і дозволяє отримати недосяжні для симуляторів електронних схем, заснованих на Spice результати.

Недоліком Qucs є мала кількість бібліотечних компонентів. Але цей недолік не є перешкодою до використання, оскільки Qucs сумісний з форматом Spice, в якому наводяться моделі. електронних компонентіву датасітах. Також моделювач працює повільніше, ніж аналогічні Spice-сумісні моделювачі (наприклад MicroCAP (пропрієтарний) або Ngspice (open-source)).

В даний час ми працюємо над можливістю надання користувачеві вибору двигуна для моделювання схеми. Можна буде використовувати вбудований двигун Qucs, Ngspice (spice-сумісний консольний моделювальник, схожий на PSpice) або Xyce (моделювальник з підтримкою) паралельних обчисленьчерез OpenMPI)

Тепер розглянемо перелік нововведень у недавньому релізі Qucs 0.0.18 перспективних напрямків у розробці Qucs:

1. Поліпшено сумісність з Verilog
2. Продовжується портування інтерфейсу на Qt4
3. Реалізовано список недавніх відкритих документіву головному меню.
4. Реалізовано експорт графіків, схем у растрові та векторні формати: PNG, JPEG, PDF, EPS, SVG, PDF+LaTeX. Ця функція корисна під час підготовки статей та звітів, що містять результати моделювання
5. Можливість відкриття документа схеми з майбутньої версіїпрограми.
6. Виправлені баги, пов'язані із зависанням моделювальника за певних умов.
7. Ведеться розробка системи синтезу активних фільтрів для Qucs (очікується у версії 0.0.19)
8. Ведеться розробка сполучення з іншими open-source двигунами для моделювання електронних схем (

10 кращих безкоштовних онлайн симуляторів

перелік безкоштовних программоделювання електронного ланцюга онлайн дуже корисний для вас. Ці симулятори електроланцюги, які я пропоную, не потрібно завантажувати в комп'ютері, і вони можуть працювати безпосередньо з веб-сайту.

1. EasyEDA дизайн електронного ланцюга, моделювання ланцюга та PCB дизайн:
EasyEDA дивовижний безкоштовний онлайн симулятор електроланцюга, який дуже підходить для тих, хто любить електронну схему. EasyEDA команда прагне робити складну програмудизайну на веб-платформі протягом декількох років, і тепер інструмент стає чудовим для користувачів. Програмне середовищедозволяє сам проектувати схему. Перевірити операцію через симулятор електроланцюга. Коли ви переконаєтеся функцію ланцюга добре, ви створюватимете друковану плату з тим же програмним забезпеченням. Є більше 70,000+ доступних діаграм у їхніх веб-базах даних разом із 15,000+ Pspice програмами бібліотеки. На сайті ви можете знайти та використовувати безліч проектів та електронних схем, зроблені іншими, тому що вони є публічними та відкритими апаратними обладнаннями. Він має деякі досить вражаючі варіанти імпорту (та експорту). Наприклад, ви можете імпортувати файли в Eagle, Kikad, LTspice та Altium проектант, і експортувати файли в .PNG або .SVG. Є багато прикладів на сайті та корисних програмнавчання, які дозволяють людям легко керувати.

2. Circuit Sims: Це був один з перших вебів виходячи з емуляторів електроланцюга з відкритим кодомя тестував кілька років тому. Розробнику не вдалося підвищити якість і збільшити графічний інтерфейскористувача.

3. DcAcLab має візуальні та привабливі графіки, але обмежується моделюванням ланцюга. Це безперечно чудова програмадля навчання, дуже проста у використанні. Це робить вас бачити компоненти, як вони зроблені. Це не дозволить вам проектувати схему, але лише дозволить зробити практику.

4. EveryCircuit є електронним емулятором онлайн з гарними зробленими графіками. Коли ви входите до онлайн програму, і вона буде просити вас створити безкоштовний рахунок, щоб ви можете зберегти ваші проекти та мати обмежену частину площі малювати вашу схему. Щоб використовувати його без обмежень, що вимагають річний внесок у розмірі $ 10. Він можна завантажувати та використовуватися на платформах Androidта iTunes. Компоненти мають обмежену здатність імітувати з невеликими. мінімальними параметрами. Дуже просто у використанні, він має чудову систему електронного дизайну. Вона дозволяє вам включати (вставляти) моделювання у ваші веб-сторінки.

5. DoCircuits: Хоча вона залишає людям перше враження від плутанини про сайт, але вона дає багато прикладів про те, як працює програма, можна бачити себе на відео "почати в п'ять хвилин". Вимірювання параметрів електронної схеми продемонструють із реалістичними віртуальними інструментами.

6. PartSim електронний симулятор схеми онлайн. Він був здатний до моделювання. Ви можете малювати електричні схеми та протестувати їх. Він є ще новий симулятор, так що є кілька компонентів, щоб зробити моделювання для вибору.

7. 123D Circuits Активна програма розроблена AutoDesk, вона дозволяє вам створювати схему, можна побачити її на макетної плативикористовувати платформу Arduino, імітувати електронну схему і остаточно створити PCB. Компоненти продемонструються в 3D у їхній реальній формі. Ви можете запрограмувати Arduino безпосередньо з цієї програми моделювання, (вона) справді справляє глибоке враження.

8. TinaCloud Ця програма моделювання має вдосконалені можливості. Вона дозволяє вам моделювати, на додаток до звичайних схем зі змішаними сигналами, та мікропроцесорами, VHDL, SMPS постачання електрики та радіо частотних ланцюгів. Розрахунки для електронного моделюваннявиконуються безпосередньо на сервері компанії та дозволяють відмінну швидкістьмоделювання

Симулятор електронних схем російською- це звичайний SPICE-симулятор під назвою TINA-TI з легкою для розуміння графічною оболонкою. Ця програмапрацює без жодного ліміту на кількість застосовуваних приладів, легко обробляє всебічні роботи. Чудово відповідає імітуванню поведінкової реакції різноманітних аналогових схем, а також імпульсних блоків живлення. Використовуючи TINA-TI можна легко сконструювати схему будь-якого ступеня складності, з'єднати раніше створені фрагменти, дослідити та розпізнати показники схеми за якістю.

Всі представлені елементи, які має симулятор електронних схем російською TINA-TI, розподілені на шість типів: компоненти пасивної дії, ключі перемикання, напівпровідникові прилади, пристрої вимірювання, мініатюрні моделі пристроїв підвищеної складності. Додатково даний софтмає у своєму складі безліч показових зразків.

Симулятор електронних схемскладений російською мовою, тому з його допомогою можна легко освоїти креслення та коригування важливих схем. Процес створення схеми сам собою не складний і після завершення цієї операції починається етап симуляції. Програма може виконувати нижче перелічені види дослідження: оцінку постійного та змінного струму. У даний аналізвходить - розрахунок ключових напруг, побудова графіка кінцевого підсумку, визначення проміжних параметрів та тестування температури.

Далі йде дослідження проміжних процесів, шумових спотворень. Обумовленість від категорії дослідження, навчальна програмаформує остаточний результат у формі графічних зображеньчи таблиць. Перш ніж розпочати симуляцію, TINA-TI здійснює перевірку схеми на наявність або відсутність помилок. Коли виявляються якісь відхилення, то всі вади будуть показані в окремому віконці у формі списку. Якщо клацнути мишею на написи з помилкою не розпізнаною симулятором, то деталь або частина креслення позначиться маркерними знаками.

Додатково TINA-TI може виконувати вимірювання різних сигналівта їх випробування. Щоб реалізувати даний виддослідження, для цього є віртуальні пристрої: цифровий мультиметр, осцилограф, контрольно-вимірювальний прилад сигналів, джерело періодичних сигналівта пристрій запису. Усі наявні у програмі прилади симуляції гранично можливо відповідають використанню фактичним вимірювальним пристроям. Віртуально підключати їх можна в будь-якій ділянці схеми, що досліджується. Усі отримані умовними приладами інформаційні дані зберігаються у пам'яті комп'ютера.

Tina-TI спрямована на функціонування в середовищі операційні системи Windows 7, Vista, тим часом програма ефективно справляється з роботою в ОС Linux, якщо використовувати віртуальні машини Wine. Визначальною умовою має бути узгодженість мови ОС із програмою, що встановлюється.

Програма для електричних схем - це інструмент, який використовується інженерами, для створення електронних схем з метою розрахунку та тестування виробів на етапах проектування, виробництва та експлуатації. Точне відображення параметрів здійснюється за допомогою масштабу. Кожен елемент має своє позначення як символів, відповідних ГОСТу.

Програма для електричних схем: навіщо це потрібно?

За допомогою програми для електричних схем можна будувати точні креслення, а потім зберігати їх у електронному виглядічи роздруковувати.

ВАЖЛИВО! Майже у всіх програмах для малювання схем є готові елементи в бібліотеці, тому їх можна вручну не креслити.

Такі програми бувають платними та безкоштовними. Перші характеризуються великою функціональністю, їх можливості значно ширші. Існують навіть цілі автоматизовані системипроектування САПР, які успішно використовуються інженерами у всьому світі. Із застосуванням програм для креслення схем робота не тільки повністю автоматизована, а й точніша.

Безкоштовні програми поступаються за функціональним можливостямплатному софту, проте з їх допомогою можна реалізувати проекти початкової та середньої складності.

Програмне забезпечення дозволяє спростити роботу та зробити її більш ефективною. Ми підготували список популярних програмдля створення схем, які використовуються фахівцями у всьому світі. Але для початку давайте розберемося, що являють собою схеми і яких видів вони бувають.

Програми: для яких схем?

Схема є конструкторським документом графічного типу. На ньому розміщені у вигляді умовних позначень складові компоненти пристрою та зв'язку між ними.

Схеми є частиною комплекту конструкторської документації. Вони містяться дані, необхідні проектування, виробництва, складання, регулювання, використання приладу.

Коли потрібні схеми?

1. Процес проектування. Вони дозволяють визначити структуру виробу, що розробляється.
2. Процес виробництва. Дають змогу продемонструвати конструкцію. На базі розробляється технологічний процес, спосіб монтажу та контролю.
3. Процес експлуатації. За допомогою схем можна визначити причину поломки, правильний ремонт та технічне обслуговування.

Види схем за ГОСТом:

• кінематичні;
• газові;
• енергетичні;
• пневматичні;
• гідравлічні;
• електричні;
• комбіновані;
• оптичні;
• поділу;
• вакуумні.

У якій програмі краще працювати?

Існує безліч платних і безкоштовних програм для розробки електричних креслень. Функціонал у всіх однаковий, крім розширених можливостей у платних.

Visio

QElectro Tech

sPlan

Visio

Плюси QElectro Tech

1. експорт у форматі png, jpg, bmp або svg;
2. перевірка працездатності електричних кіл;
3. легко створювати схеми електропроводки, завдяки наявності великої бібліотеки; повністю російською мовою.

Мінуси QElectro Tech

1. функціонал обмежений;
2. створення схеми мережі початкової та середньої складності.

• Етапи роботи

Простий інтерфейс. Колекція фігур для збирання електричних схем розташовується ліворуч у головному вікні. У правій сторонізнаходиться робоча область.

1. Створити новий документ.
2. Перетягнути за допомогою мишки в робочу областьнеобхідна кількість елементів для створення та симуляції бажаного результату.
3. Поєднати деталі між собою. З'єднання автоматично перетворюються на горизонтальні та вертикальні лінії.
4. Зберегти файл із розширенням qet.

Є функція будівництва власних елементівта збереження в бібліотеці. Фігури можна використовувати у інших проектах. Софт російською мовою. Програма підходить для Linux та Windows.

sPlan

Програма для побудови електронних та електричних схем, малювання плат. При перенесенні елементів із бібліотеки їх можна прив'язувати до сітки координат. Софт простий, але дозволяє створювати креслення та малюнки різної складності.

Фото 3 - Процес складання схеми в sPlan

Завдання sPlan полягає у проектуванні та розробці електронних принципових схем. Для спрощення роботи розробник передбачив велику бібліотеку з геометричними заготовками позначень електронних елементів. Є функція створення елементів та збереження їх у бібліотеці.

Етапи роботи:

1. Створити новий документ.
2. З бібліотеки елементів перетягнути потрібні. Фігури можна групувати, повертати, копіювати, вирізати, вставляти та видаляти.
3. Зберегти.

Ми все більше користуємося комп'ютером та віртуальними інструментами. Ось уже й креслити на папері схеми не завжди хочеться довго, не завжди красиво і виправляти складно. Крім того, програма для малювання схем може видати список необхідних елементівзмоделювати друковану плату, а деякі можуть навіть прорахувати результати її роботи.

Безкоштовні програми для створення схем

У мережі є чимало хороших безкоштовних програм для малювання електричних схем. Професіоналам їхнього функціоналу може бути недостатньо, але для створення схеми електропостачання будинку чи квартири, їх функцій та операцій вистачить із головою. Не всі вони в рівною міроюзручні, є складні в освоєнні, але можна знайти кілька безкоштовних програм для малювання електросхем, якими зможе користуватися будь-який, настільки в них простий і зрозумілий інтерфейс.

Найпростіший варіант - використовувати штатну програму Windows Paint, яка є практично на будь-якому комп'ютері. Але в цьому випадку вам доведеться всі елементи промальовувати самостійно. Спеціальна програмадля малювання схем дозволяє вставляти готові елементи на потрібні місцяа потім з'єднувати їх за допомогою ліній зв'язку. Про ці програми і поговоримо далі.

Безкоштовна програма для малювання схем не означає погана. на даному фоторобота з Fritzing

Програма для малювання схем QElectroTech є російською мовою, причому русифікована вона повністю меню, пояснення російською мовою. Зручний і зрозумілий інтерфейс - ієрархічне меню з можливими елементамита операціями у лівій частині екрану та кілька вкладок вгорі. Є також кнопки швидкого доступудля виконання стандартних операцій - збереження, виведення на друк тощо.

Є широкий перелік готових елементів, є можливість малювати геометричні фігури, вставляти текст, вносити зміни на певній ділянці, змінювати в якомусь окремому фрагменті напрямок, додавати рядки та стовпці. Загалом, досить зручна програма, за допомогою якої легко намалювати схему електропостачання, проставити найменування елементів і номінали. Результат можна зберегти в декількох форматах: JPG, PNG, BMP, SVG, імпортувати дані (відкрити в даній програмі) можна у форматах QET та XML, експортувати у форматі QET.

Недолік цієї програми для малювання схем — відсутність відео російською мовою про те, як їй користуватися, зате є чимало уроків іншими мовами.

Графічний редактор від Майкрософт - Visio

Для тих, хто має хоч невеликий досвід роботи з продуктами Майкрософт, освоїти роботу в графічному редакторі Visio (Візіо) буде нескладно. У даного продуктутакож є повністю русифікована версія, причому з хорошим рівнемперекладу.

Цей продукт дозволяє накреслити схему у масштабі, що зручно до розрахунку кількості необхідних проводів. Велика бібліотекатрафаретів з умовними позначеннями, різних складових схеми, робить роботу схожою на складання конструктора: необхідно знайти потрібний елемент і поставити його на місце. Бо до роботи у програмах даного типубагато хто звикли, складності пошук не представляє.

До позитивних моментів можна віднести наявність пристойної кількості уроків роботи з цією програмою для малювання схем, причому російською.

Компас Електрик

Ще одна програма для малювання схем на комп'ютері – Компас Електрик. Це вже серйозніший продукт, який використовують професіонали. Є широкий функціонал, що дозволяє малювати різні плани, блок-схеми та інші подібні малюнки. При перенесенні схеми в програму паралельно формується специфікація та монтажна схемаі всі вони видаються на друк.

Для початку роботи необхідно підвантажити бібліотеку з елементами системи. При виборі схематичного зображення того чи іншого елемента «вискакуватимуть» вікно, в якому буде перелік відповідних деталей, взятий з бібліотеки. З даного спискувибирають відповідний елемент, після чого його схематичне зображення з'являється в вказаному місцісхеми. У той самий час автоматично проставляється відповідне ГОСТу позначення зі наскрізною нумерацією (цифри програма змінює сама). У той же час у специфікації з'являються параметри (назва, номер, номінал) вибраного елемента.

Загалом, програма цікава та корисна для розробки схем пристроїв. Може застосовуватися для створення схеми електропроводки у будинку чи квартирі, але в цьому випадку її функціонал використано майже не буде. І ще один позитивний момент: Є багато відео-уроків роботи з Компас-Електрик, так що освоїти її буде нескладно

Програма DipTrace - для малювання однолінійних схем та принципових

Ця програма корисна не тільки для малювання схем електропостачання – тут все просто, тому що потрібна лише схема. Більш корисна вона розробки плат, оскільки має вбудовану функцію перетворення наявної схеми в трасу для друкованої плати.

Для початку роботи, як і в багатьох інших випадках, необхідно спочатку підвантажити наявні на вашому комп'ютері бібліотеки з елементною базою. Для цього необхідно запустити програму Schematic DT, після чого можна завантажити бібліотеки. Їх можна буде завантажити на тому ж ресурсі, де братимете програму.

Після завантаження бібліотеки можна розпочинати малювання схеми. Спочатку можна перетягнути потрібні елементи з бібліотек на робоче поле, розгорнути їх (якщо знадобиться), розставити і зв'язати лініями зв'язку. Після того, як схема готова, якщо необхідно, в меню вибираємо рядок «перетворити на плату» і чекаємо деякий час. На виході буде готова друкована платаз розташуванням елементів та доріжок. Також можна у 3D варіанті подивитися зовнішній виглядготової плати.

Безкоштовна прога ProfiCAD для складання електросхем

Безкоштовна програма для малювання схем ProfiCAD — одна з найкращих варіантівдля домашнього майстра. Вона проста у роботі, не потребує наявності на комп'ютері спеціальних бібліотек — у ній вже є близько 700 елементів. Якщо їх замало, можна легко поповнити базу. Необхідний елемент можна просто "перетягнути" на поле, там розгорнути в потрібному напрямкувстановити.

Намалювавши схему, можна отримати таблицю з'єднань, відомість матеріалів, список проводів. Результати можна отримати в одному із чотирьох найбільш поширених форматів: PNG, EMF, BMP, DXF. Приємна особливість цієї програми має низькі апаратні вимоги. Вона нормально працює із системами від Windows 2000 і вище.

Є у цього продукту лише один недолік — поки що немає відео про роботу з нею російською мовою. Але інтерфейс настільки зрозумілий, що розібратися можна і самому, або подивитися один із «імпортних» роликів, щоб зрозуміти механіку роботи.

Якщо вам доведеться часто працювати з програмою для малювання схем, варто розглянути деякі платні версії. Чим вони кращі? Вони мають більш широкий функціонал, іноді більші бібліотеки і більш продуманий інтерфейс.

Проста та зручна sPlan

Якщо вам не дуже хочеться розбиратися з тонкощами роботи з багаторівневими програмами, придивіться до продукту sPlan. Він має дуже простий і зрозумілий пристрій, так що через годину-півтори роботи ви будете вже вільно орієнтуватися.

Як завжди в таких програмах, потрібна бібліотека елементів, після першого запуску їх треба підвантажити перед початком роботи. Надалі, якщо не переноситимете бібліотеку в інше місце, налаштування не потрібне — старий шлях до неї використовується за замовчуванням.

Якщо вам потрібний елемент, якого немає у списку, його можна намалювати, потім додати до бібліотеки. Також є можливість вставляти сторонні зображення та зберігати їх, за потреби, у бібліотеці.

З інших корисних та потрібних функцій- Автонумерація, можливість зміни масштабу елемента за допомогою обертання коліщатка мишки, лінійки для більш зрозумілого масштабування. Загалом, приємна та корисна річ.

Micro-Cap

Ця програма, окрім побудови схеми будь-якого типу (аналогового, цифрового чи змішаного), дозволяє ще й проаналізувати її роботу. Визначаються вихідні параметри та отримуєте вихідні дані. Тобто, можна моделювати роботу схеми при різних умовах. Дуже корисна можливістьТому, напевно, її дуже люблять викладачі, та й студенти.

У програмі Micro-Cap є вбудовані бібліотеки, які можна поповнювати за допомогою спеціальної функції. При малюванні електричної схеми продукт у автоматичному режимірозробляє рівняння ланцюга, також здійснює розрахунок залежно від проставлених номіналів. При зміні номіналу зміна вихідних параметрів відбувається відразу.

Програма для креслення схем електропостачання і не тільки більше для симуляції їх роботи

Номінали елементів можуть бути постійними або змінними, що залежать від різних факторів - температури, часу, частоти, деяких елементів схеми і т.д. Всі ці варіанти прораховуються, результати видаються у зручному вигляді. Якщо є у схемі деталі, які змінюють вигляд чи стан – світлодіоди, реле – при симуляції роботи, змінюють свої параметри та зовнішній вигляд завдяки анімації.

Програма для креслення та аналізу схем Micro-Cap платна, в оригіналі – англомовна, але є і русифікована версія. Вартість її в професійному варіанті- Більше тисячі доларів. Добра новина в тому, що є і безкоштовна версіяЯк водиться з урізаними можливостями (менша бібліотека, не більше 50 елементів у схемі, знижена швидкість роботи). Для домашнього користуванняцілком підійде такий варіант. Приємно ще що вона нормально працює з будь-якою системою Windowsвід Vista та 7 і вище.