Qucs - open-source САПР для моделювання електронних схем

В даний час існує не так вже й багато open-source САПР. Тим не менш,
серед САПР для електроніки (EDA) є вельми гідні продукти. Цей пост
буде присвячений моделировщику електронних схем з відкритим вихідним кодом Qucs
qucs.sourceforge.net/. Qucs написаний на с++ З використанням фреймворку
Qt4. Qucs є кросплатформним і випущений для ОС Linux, Windows і MacOS.
Розробку даної САПР почали в 2004 році німці Michael Margraf і Stefan Jahn
(в даний час не активні). Зараз Qucs розробляється інтернаціональної
командою, до якої входжу і я. Керівниками проекту є Frans Schreuder
і Guilherme Torri. Під катом буде розказано про ключові можливості нашого
моделировщика схем, його переваги та недоліки порівняно з аналогами.



Головне вікно програми показано на скріншоті. Там змодельований резонансний підсилювач на польовому транзисторі і отримані осцилограми напруги на вході і виході і також АЧХ.



Як видно, інтерфейс інтуїтивно зрозумілий. Центральну частину вікна займає власне змодельована схема. Компоненти розміщуються на схемі методом перетягування з лівої частини вікна. Види моделювання і рівняння також є особливими компонентами. Більш детально принципи редагування схем описані в документації до програми.

Формат схемного файлу Qucs заснований на XML і до нього поставляється документація. Тому схема Qucs може бути легко згенерована сторонніми програмами. Це дозволяє створювати для синтезу схем, яке є розширенням Qucs. Пропрієтарне ПЗ як правило використовують двійкові формати.

Перелічимо основні компоненти, наявні в Qucs:

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


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

Підтримуються наступні види моделювання:
  1. Моделювання робочої точки на постійному струмі
  2. Моделювання в частотній області на змінному струмі
  3. Моделювання перехідного процесу в тимчасовій області
  4. Моделювання S-параметрів
  5. Параметричний аналіз


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

Qucs заснований на розробленому движку схемотехнічного моделювання. Відмінною особливістю цього движка є вбудована можливість моделювання S-параметрів і КСВ, що важливо для аналізу ВЧ-схем. Qucs може перераховувати S-параметри Y — і Z-параметри.

На скріншотах показаний приклад моделювання S-параметрів широкосмугового підсилювача високої частоти.





Отже, відмітною особливістю Qucs є можливість аналізу комплексних частотних характеристик (КЧХ), побудова графіків на комплексній площині і діаграми Сміта, аналіз комплексних опорів і S-параметрів. Ці можливості відсутні у пропрієтарних системах MicroCAP та MultiSim, і тут Qucs навіть перевершує комерційне 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, так як Qucs сумісний з форматом Spice в якому наводяться моделі електронних компонентів в даташітах. Також моделировщик працює повільніше, ніж аналогічні Spice-сумісні моделировщики (наприклад MicroCAP (закритий) або Ngspice (open-source)).

В даний час ми працюємо над можливістю надання користувачу вибору движка для моделювання схеми. Можна буде використовувати вбудований движок Qucs, Ngspice (spice-сумісний консольний моделировщик, схожий на PSpice) або Xyce (моделировщик з підтримкою паралельних обчислень через OpenMPI )

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

  1. Покращено сумісність з Verilog
  2. Триває портування інтерфейсу на Qt4
  3. Реалізований список недавніх відкритих документів в головному меню.
  4. Реалізований експорт графіків, схем в растрові та векторні формати: PNG,
    JPEG, PDF, EPS, SVG, PDF+LaTeX. Ця функція корисна при підготовці статей та
    звітів, що містять результати моделювання
  5. Можливість відкриття документа схеми майбутньої версії програми.
  6. Виправлені баги, пов'язані з зависанням моделировщика при певних
    умовах.
  7. Ведеться розробка системи синтезу активних фільтрів для Qucs (очікується
    у версії 0.0.19)
  8. Ведеться розробка сполучення з іншими open-source движками для
    моделювання електронних схем. (Ngspice ngspice.sourceforge.net, Xyce
    xyce.sandia.gov/, Gnucap). В наступних версіях буде додана
    можливість вибору движка для моделювання схеми.


Можна укласти, що незважаючи на свої недоліки Qucs являє собою вельми гідну альтернативу пропрієтарним САПР для моделювання електронних схем.

Ресурси за Qucs:

Сайт проекту: qucs.sourceforge.net
Репозиторій на Github: github.com/Qucs/qucs
Бібліотека вітчизняних компонентів для Qucs: github.com/ra3xdh/qucs-rus-complib

Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.