15 stycznia 2015 o 17:54

Qucs - open-source CAD do modelowania elektroniczne obwody

• CAD/CAM

Obecnie nie ma zbyt wiele CAD o otwartym kodzie źródłowym. Niemniej jednak wśród CAD dla elektroniki (EDA) są bardzo godne produkty. Ten post będzie poświęcony symulatorowi obwodów elektronicznych typu open source. kod źródłowy. Qucs jest napisany w C++ przy użyciu frameworka Qt4. Qucs jest wieloplatformowy i wydany dla systemów Linux, Windows i MacOS.

Rozwój tego systemu CAD został rozpoczęty w 2004 roku przez Niemców Michaela Margrafa i Stefana Jahna (obecnie nieaktywnych). Teraz Qucs jest rozwijany przez międzynarodowy zespół, w skład którego wchodzi ja. Liderami projektu są Frans Schreuder i Guilherme Torri. W ramach cięcia porozmawiamy o kluczowych cechach naszego symulatora obwodów, jego zaletach i wadach w porównaniu z analogami.

Na zrzucie ekranu pokazano główne okno programu. Tam modelowany jest wzmacniacz rezonansowy na tranzystorze polowym i uzyskiwane są przebiegi napięcia wejściowego i wyjściowego oraz charakterystyka częstotliwościowa.

Jak widać interfejs jest intuicyjny. Centralną część okna zajmuje modelowany obwód. Komponenty są umieszczane na schemacie poprzez przeciąganie i upuszczanie z lewej strony okna. Widoki modelowania i równania są również specjalnymi komponentami. Więcej szczegółów na temat zasad edycji schematów opisano w dokumentacji programu.

Format pliku schematu Qucs jest oparty na języku XML i jest dostarczany z dokumentacją. Dlatego obwód Qucs można łatwo wygenerować programy stron trzecich. Pozwala to na tworzenie oprogramowania do syntezy obwodów, które jest rozszerzeniem Qucs. Oprogramowanie zastrzeżone zazwyczaj wykorzystuje formaty binarne.

Wymieniamy główne komponenty dostępne w Qucs:

1. Pasywne komponenty RCL
2. Diody
3. Tranzystory bipolarne
4. Tranzystory polowe (JFET, MOSFET, MESFET i tranzystory mikrofalowe)
5. Idealne wzmacniacze operacyjne
6. Linie koncentryczne i mikropaskowe
7. Elementy biblioteczne: tranzystory, diody i układy scalone
8. Komponenty pliku: podobwody, podobwody przypraw, komponenty Verilog

Biblioteka komponentów używa własnego formatu opartego na XML. Możliwe jest jednak importowanie istniejących bibliotek komponentów opartych na Spice (dostarczanych w arkuszach danych komponentów elektronicznych).

Obsługiwane są następujące typy symulacji:

1. Symulacja punktu pracy DC
2. Modelowanie w dziedzinie częstotliwości na prądzie przemiennym
3. Symulacja procesu przejściowego w dziedzinie czasu
4. Modelowanie parametrów S
5. Analiza parametryczna

Wyniki symulacji można eksportować do Octave/Matlab i tam przetwarzać.

Qucs opiera się na nowo opracowanym silniku symulacji obwodów. Charakterystyczną cechą tego silnika jest wbudowana możliwość symulacji parametrów S i SWR, co jest ważne przy analizie obwodów RF. Qucs może konwertować parametry S na parametry Y i Z.

Zrzuty ekranu pokazują przykład modelowania parametrów S szerokopasmowego wzmacniacza wysokiej częstotliwości.

Tak więc charakterystyczną cechą Qucs jest możliwość analizowania złożonych odpowiedzi częstotliwościowych (CFC), wykreślania na złożonej płaszczyźnie i wykresach Smitha, analizowania złożonych impedancji i parametrów S. Funkcje te nie są dostępne w zastrzeżonych systemach MicroCAP i MultiSim, a tutaj Qucs przewyższa nawet komercyjne oprogramowanie i pozwala uzyskać wyniki nieosiągalne dla symulatorów obwodów elektronicznych opartych na Spice.

Wadą Qucs jest mała liczba komponentów bibliotecznych. Ale ta wada nie jest przeszkodą w użyciu, ponieważ Qucs jest kompatybilny z formatem Spice, w którym podane są modele. części elektroniczne w arkuszach danych. Modeler jest również wolniejszy niż podobne modele zgodne ze Spice (np. MicroCAP (zastrzeżony) lub Ngspice (open source)).

Obecnie pracujemy nad możliwością udostępnienia użytkownikowi możliwości wyboru silnika do symulacji obwodów. Możliwe będzie wykorzystanie wbudowanego silnika Qucs, Ngspice (symulator konsoli zgodny z Spice podobny do PSpice) lub Xyce (symulator z obsługą obliczeń równoległych przez OpenMPI)

Teraz spójrzmy na listę innowacji w niedawnym wydaniu Qucs 0.0.18 obiecujących obszarów w rozwoju Qucs:

1. Poprawiona kompatybilność z Verilog
2. Trwa przenoszenie interfejsu do Qt4
3. Zaimplementowana lista ostatnich otwarte dokumenty w menu głównym.
4. Wdrożony eksport wykresów, diagramów do formatów rastrowych i wektorowych: PNG, JPEG, PDF, EPS, SVG, PDF+LaTeX. Ta funkcja jest przydatna podczas przygotowywania artykułów i raportów zawierających wyniki symulacji.
5. Możliwość otwarcia schematu dokumentu z przyszłej wersji programu.
6. Naprawiono błędy związane z zawieszaniem się modelarza w określonych warunkach.
7. Opracowywany jest system syntezy filtrów aktywnych dla Qucs (oczekiwany w wersji 0.0.19)
8. Trwają prace nad interfejsem z innymi silnikami open-source do modelowania obwodów elektronicznych (

Program dla obwody elektryczne to narzędzie wykorzystywane przez inżynierów do tworzenia obwodów elektronicznych w celu obliczania i testowania produktów na etapie projektowania, produkcji i eksploatacji. Dokładne wyświetlanie parametrów odbywa się za pomocą wagi. Każdy element ma swoje własne oznaczenie w postaci symboli odpowiadających GOST.

Oprogramowanie do tworzenia schematów elektrycznych: dlaczego go potrzebuję?

Za pomocą programu do obwodów elektrycznych można tworzyć dokładne rysunki, a następnie zapisywać je do w formie elektronicznej lub wydrukować.

WAŻNY! Prawie wszystkie programy do rysowania diagramów mają w bibliotece gotowe elementy, dzięki czemu nie musisz rysować ich ręcznie.

Takie programy są płatne i bezpłatne. Te pierwsze charakteryzują się dużą funkcjonalnością, ich możliwości są znacznie szersze. Są nawet całe systemy zautomatyzowane Projekty CAD, z których z powodzeniem korzystają inżynierowie na całym świecie. Dzięki programom do rysowania schematów praca jest nie tylko w pełni zautomatyzowana, ale również niezwykle dokładna.

Darmowe programy są gorsze pod względem funkcjonalność płatne oprogramowanie, jednak z ich pomocą można realizować projekty o początkowej i średniej złożoności.

Oprogramowanie ułatwia i usprawnia pracę. Przygotowaliśmy listę popularnych programów do tworzenia obwodów używanych przez profesjonalistów na całym świecie. Ale najpierw zastanówmy się, jakie są schematy i jakie są typy.

Programy: do jakich programów są przeznaczone?

Schemat jest dokumentem projektowym typu graficznego. Jest umieszczony w formularzu symbolika elementy składowe urządzenia i połączenia między nimi.

Schematy są częścią zestawu dokumentacji projektowej. Zawierają dane niezbędne do projektowania, produkcji, montażu, regulacji, użytkowania urządzenia.

Kiedy potrzebne są diagramy?

1. Proces projektowania. Pozwalają określić strukturę opracowywanego produktu.
2. Proces produkcji. Daje możliwość zademonstrowania projektu. Na ich podstawie opracowywany jest proces technologiczny, sposób montażu i sterowania.
3. Proces operacyjny. Za pomocą diagramów można określić przyczynę awarii, dokonać prawidłowej naprawy i konserwacji.

Rodzaje schematów według GOST:

• kinematyczny;
• gaz;
• energia;
• pneumatyczny;
• hydrauliczny;
• elektryczny;
• łączny;
• optyczny;
• podziały;
• próżnia.

Jaki jest najlepszy program do pracy?

Istnieje ogromna liczba płatnych i darmowe programy do opracowywania rysunków elektrycznych. Funkcjonalność jest taka sama dla wszystkich, z wyjątkiem zaawansowanych funkcji dla płatnych.

Wizja

QElectro Tech

sPlan

Wizja

Plusy QElectro Tech

1. eksport w formacie png, jpg, bmp lub svg;
2. sprawdzenie działania obwodów elektrycznych;
3. łatwość tworzenia schematów okablowania, dzięki obecności obszernej biblioteki, całkowicie w języku rosyjskim.

Wady QElectro Tech

1. funkcjonalność jest ograniczona;
2. tworzenie schematu sieciowego o początkowej i średniej złożoności.

• Etapy pracy

Prosty interfejs. Zbiór rysunków do montażu obwodów elektrycznych znajduje się po lewej stronie w oknie głównym. W prawa strona znajduje się obszar roboczy.

1. Utwórz nowy dokument.
2. Przeciągnij i upuść myszą w obszarze roboczym wymaganą liczbę elementów, aby stworzyć i zasymulować pożądany rezultat.
3. Połącz ze sobą części. Połączenia są automatycznie konwertowane na linie poziome i pionowe.
4. Zapisz plik z rozszerzeniem qet.

Istnieje funkcja budowania własnych elementów i zapisywania w bibliotece. Kształty można wykorzystać w innych projektach. Oprogramowanie w języku rosyjskim. Program jest odpowiedni dla systemów Linux i Windows.

sPlan

Program do budowy obwodów elektronicznych i elektrycznych, rysowania płytek drukowanych. Podczas przenoszenia elementów z biblioteki można je przyciągać do siatki współrzędnych. Oprogramowanie jest proste, ale umożliwia tworzenie rysunków i rysunków o różnym stopniu złożoności.

Zdjęcie 3 - Proces tworzenia diagramu w sPlan

Misją sPlan jest projektowanie i rozwój elektroniki schematy obwodów. Aby uprościć pracę, twórca udostępnił obszerną bibliotekę z geometrycznymi wykrojami do oznaczeń elementów elektronicznych. Istnieje funkcja tworzenia elementów i zapisywania ich w bibliotece.

Etapy pracy:

1. Utwórz nowy dokument.
2. Przeciągnij niezbędne elementy z biblioteki elementów. Kształty można grupować, obracać, kopiować, wycinać, wklejać i usuwać.
3. Zapisać.

Do projektowania i testowania proste obwody po prostu weź płytkę stykową i zacznij umieszczać na niej interesujące elementy z możliwością szybkiej wymiany jednego lub drugiego elementu. Płytki prototypowe ułatwiają sprawdzenie obwodu pod kątem błędów przed lutowaniem gotowego produktu. Ale jeśli masz bardziej złożony obwód lub jeśli potrzebujesz przeprowadzić dość złożone symulacje przepływu sygnału w swoim projekcie, zanim zaczniesz budować ostateczne urządzenie, będziesz potrzebować oprogramowanie do modelowania obwodów lub po prostu symulator.

Główne wymagania, jakie większość ludzi (zwłaszcza nowicjuszy w elektronice) stawia symulatorom obwodów, to łatwość użytkowania i jak najniższa cena, najlepiej za darmo. Bardzo ważna jest również funkcjonalność.

Chociaż łatwo to zdobyć wersja próbna coś takiego jak OrCAD PSpice, to oprogramowanie nie ma wszystkich dostępnych funkcji, chyba że oczywiście chcesz się rozwidlić, aby je zdobyć. Na szczęście istnieje całkowicie bezpłatne, w pełni funkcjonalne oprogramowanie do symulacji obwodów elektronicznych o nazwie Qucs (Quite Universal Circuit Simulator) wydane na licencji GPL. Qucs oferuje godną alternatywę dla innych płatnych symulatorów obwodów. Qucs uruchamia własne oprogramowanie niezależnie od SPICE, ponieważ SPICE nie ma licencji na ponowne wykorzystanie.

Qucs ma większość komponentów potrzebnych do prawie profesjonalnego modelowania, a to oprogramowanie ma ogromną ilość różne modele tranzystory. Sam program można znaleźć pod adresem http://qucs.sourceforge.net/. Więcej dokładna informacja Strona Wikipedii Qucs (https://en.wikipedia.org/wiki/Quite_Universal_Circuit_Simulator) zawiera listę wszystkich dostępnych funkcji, a także stronę z często zadawanymi pytaniami.

Według twórców, Qucs nie jest jeszcze w pełni skończony i najprawdopodobniej od czasu do czasu będą dodawane funkcje, więc może nie być ostatecznej wersji, jednak dziś Qucs jest już bardzo funkcjonalnym narzędziem do modelowania obwodów elektronicznych. GUI użytkownik Qucs jest dobrze rozwinięty i pozwala na dostosowywanie obwodów i prezentowanie wyników symulacji w różne rodzaje schematy. Potwierdzają to poniższe zrzuty ekranu.