EDA (Electronic Design Automation) — программное обеспечение для разработки и тестирования электронной аппаратуры. В самом общем смысле к EDA можно отнести столь распространенный в русскоязычной среде Sprint Layout. Из более известных (и более полноценных продуктов) сюда относятся Eagle, DipTrace и Proteus. Но у всех у них есть один маленький недостаток — они платные. Кто-нибудь может возразить: тот же Eagle, мол, имеет и бесплатную версию, хоть и несколько ограниченную. Однако эти ограничения иногда становятся не столько мешающими, сколько раздражающими, как, например, невозможность расположить элементы вне платы, что затрудняет перераспределение уже расположенных деталей. Поэтому поговорим о KiCad — еще недавно малоизвестной, а теперь набирающей популярность софтине, несколько обремененной кроссплатформенностью, но при этом активно развивающейся (последняя на данный момент стабильная версия вышла в октябре 2014 года). В паре статей я постараюсь рассказать об основных приемах и подводных камнях работы с KiСad. В качестве примера возьмем простенькую схему Step-Up преобразователя на .
Главное окно KiCad условно делится на несколько блоков
Создание любого устройства начинается с создания нового проекта. Поэтому жмем на кнопку «Начать новый проект ».
Выбираем папку будущего проекта, пишем его имя, жмем «Сохранить », не обращая внимания на стиль моих окон, в Windows они будут знакомыми и привычными.
Название проекта появится в левой колонке, и мы наконец можем нажать на кнопку Eeschema . Откроется вот такой редактор...
И KiCad радостно сообщит нам об отсутствии некоего файла. Все нормально, он просто напоминает, что мы пока не сохраняли схему, поэтому был создан чистый лист. Вообще, завороты логики KiCad иногда поражают. Еще забавнее то, что это чудо поддерживают не абы кто, а сами CERN.
Но мы отвлеклись, жмем OK . В открывшемся окне видим лист, на котором будет располагаться наша будущая схема. Вообще-то, располагаться она может и за пределами этого листа, но эти части попросту не выведутся на печать. Вокруг рабочего пространства видим кучу разных кнопочек, объяснять назначение каждой из них нет смысла, ибо на каждой из них при наведении всплывает подсказка (естественно, на русском языке). Стоит обозначить лишь основные из них:
Не пугайтесь, все не так сложно, как кажется поначалу. В качестве схемы, как было сказано выше, я выбрал преобразователь на MCP34063, она же MC34063. Схема взята из даташита:
В первую очередь заглянем в пункт меню «Настройки », где помимо установок цветов, параметров внешнего вида (шаг сетки, толщина соединений и т. п.) нас интересует пункт «Библиотека ». Библиотеки в KiCad, как и в Eagle, содержат компоненты, используемые при построении схемы. Убедимся, что поставляемые с KiCad файлы подключены и присутствуют в списке.
Другие библиотеки легко гуглятся и добавляются через кнопку «Добавить » (что вполне логично). Советую также скачать конвертированные с Eagle библиотеки компонентов. Однако не стоит подключать все файлы разом — это может привести не только к замедлению загрузки проекта, но и к надоедливым сообщениям о дублировании компонентов в библиотеках. Разобравшись с мелочами, жмем на кнопку «Разместить компонент » на правой панели (или пункт «Компонент » в меню «Разместить ») и щелкаем в произвольном месте на листе.
В появившемся окошке пишем в поле «Имя»: 34063 — здесь, в отличие от Eagle, не нужно знать точное название компонента, достаточно лишь его части.
Также можно выбрать компонент из списка (кнопка «Список всех ») или подобрав подходящий символ («Выбор просмотром »). Нажимаем OK. Если введенное обозначение встречается в нескольких компонентах, нам предлагают выбрать нужный.
Размещаем символ на листе.
Внимание, грабли ! KiCad унаследовал от Unix-систем добрую традицию горячих клавиш. Чтобы переместить расположенный компонент, недостаточно просто кликнуть по нему. Следует навести курсор на компонент и нажать на клавиатуре латинскую [M] (от англ. Move), либо нажать на компоненте правой кнопкой и выбрать в контекстном меню соответствующий пункт. Точно так же поворачиваем клавишей [R] и перетаскиваем (т. е. перемещаем без отрыва от цепей) клавишей [G]. Через сочетание добавляем компонент, а через — проводник. Все то же самое можно проделать и через контекстное меню. Горячие клавиши могут показаться неудобными, но на самом деле большинство из них интуитивно понятно пользователю, знакомому с английскими словами. Кроме того, запомнив пару десятков сочетаний, можно значительно ускорить работу. Так что не ленимся и читаем справку, благо она полностью переведена на русский язык.
Следом за микросхемой добавляем на лист остальные компоненты. Для добавления пассивных элементов достаточно в поле «Имя» написать их более-менее общепринятые обозначения (R, C, CP и т. д.). Выбранные однажды компоненты остаются в поле «Список истории» для быстрого добавления.
Чтобы завершить добавление компонентов, нажимаем клавишу либо выбираем в контекстном меню пункт «Отложить инструмент ». Для соединения цепей используем «Разместить проводник ».
Получается что-то вроде этого:
В случае, если соединение проводников представляется неудобным (или если схема разбита на отдельные блоки), то имеет смысл применить метки. Они связывают отдельные участки цепи, совсем как имена в Eagle. В KiCad несколько типов меток (локальные, глобальные и иерархические). Глобальные и иерархические используются в том случае, когда блоки схемы располагаются на нескольких листах и их надо связать между собой. Нам достаточно самой примитивной, так что выбираем «Разместить имя цепи (локальная метка)».
Кликаем мышкой на нужное соединение и пишем имя метки. Заодно выбираем ориентацию метки — то, где будет расположена ее соединительная точка.
Внимание, грабли! KiCad не привязывает метку к соединению наглухо, как это делает Eagle. После создания метку можно двигать, как и любой другой компонент, однако чтобы она «подхватилась» цепью, ее соединительная точка должна совпасть с соединением на цепи или компоненте.
Расставив необходимые метки, получаем такую картину:
Теперь добавим землю и цепи питания. Они относятся к инструменту «Разместить порт питания »
Пишем в строке поиска «GND ».
Или выбираем нужный компонент через кнопку «Список всех »
Разместив землю, проделываем то же самое с Vin, выбрав соответствующий компонент. Его придется подсоединять к отдельному проводнику. Для этого берем инструмент «Разместить проводник », кликаем на нужном участке цепи и тянем проводник в сторону. Для того, чтобы закончить его не в точке соединения, а в произвольном месте на листе, дважды кликаем мышкой.
Размещаем питание нашей схемы. На выходе достаточно просто разместить метку типа «Vout ».
Теперь обозначим компоненты и укажем их номиналы. Делается это достаточно просто: нужно навести курсор на компонент и нажать клавишу [V ] для присвоения номинала и клавишу [U ] для указания порядкового номера. Впрочем, номера могут быть присвоены и автоматически. Для этого нажимаем кнопку «Обозначить компоненты на схеме »
В появившемся окошке настраиваем параметры обозначений (можно оставить как есть). Если части компонентов уже были назначены порядковые номера, то можно либо продолжить текущую нумерацию, либо начать ее заново, нажав предварительно на кнопку «Сбросить обозначения ».
Покончив с подготовкой, нажимаем «Обозначить компоненты» и соглашаемся с предложением дать всему порядковые номера. Расставим номиналы. Наводим курсор, жмем [V ]. Если в фокусе оказывается несколько компонентов, KiCad выводит маленькую менюшку с просьбой уточнить, какой именно компонент мы хотим редактировать.
Напоследок проверим правильность схемы, нажав кнопку «Выполнить проверку.. .»
В появившемся окошке можно настроить параметры проверки — правила соединений между выводами (что считать ошибкой, что предупреждением) на вкладке «Параметры».
На вкладке «ERC» нажимаем «Тест ERC »... и видим сообщения об ошибках.
При этом на схеме рядом с проблемными местами появятся зеленые стрелочки-маркеры. Выбор строки из списка ошибок в окошке ERC будет переносить нас к соответствующему маркеру. Итак, в чем же у нас проблема? А вот в чем: KiCad недостаточно просто поставить порт питания на схему, надо еще и указать, что порт питания, добавленный через порт питания, — это именно порт питания, а не что-то иное. Апофеоз костылей, на мой взгляд, но вполне решаемый. Нужно всего лишь снова взять инструмент «Разместить порт питания » и выбрать в списке портов компонент PWR_FLAG .
На схеме появится вот такой символ:
PWR_FLAG отображается только на схеме и нужен исключительно для успешной проверки ее правильности. Цепляем его в плюсу питания и цепи GND. Снова запускаем тест ERC — ошибок больше нет.
Внимание, грабли! Когда используются микросхемы с никуда не подключенными выводами, тест ERC будет ругаться в их сторону. Чтобы этого не происходило, на все неиспользуемые выводы следует ставить флаг «Не соединено».
В итоге у нас получилась вот такая схема:
Чтобы распечатать ее, нажимаем на верхней панели кнопку «Печать схемы », либо выбираем этот пункт в меню «Файл ».
Внимание, грабли! Пользователи Linux могут столкнуться с проблемой, когда вместо схемы распечатывается чистый лист. Это происходит из-за некорректной работы wxWidgets с принтерами.
Не совсем понятно, что двигало разработчиками KiCad, но всем привычный экспорт находится в пункте «Чертить ».
Здесь выбираем формат, настраиваем цветовой режим и качество изображения (толщина линии по умолчанию), выбираем, нужно ли нам экспортировать вместе со схемой рамку листа. Вот, пожалуй, и все, что достаточно знать для начала работы в EESchema. А в следующий раз мы поговорим о тонкостях и создании новых компонентов для библиотек. Автор обзора - Витинари .
Обсудить статью ПРОГРАММА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ И ТЕСТИРОВАНИЯ СХЕМ
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.
Tina-TI направлена для функционирования в среде операционных системах Windows 7, Vista, между тем программа эффективно справляется с работой в ОС Linux если использовать виртуальную машины Wine. Определяющим условием должно быть согласованность языка ОС с устанавливаемой программой.
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.
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.
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.
Для радиолюбителей и самодельщиков есть всё в этом китайском магазине .
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.
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.
Список бесплатных программ моделирования электронной цепи онлайн
очень полезный для вас. Эти симуляторы электроцепи, которые я предлагаю, не нужно быть загружен в компьютере, и они могут работать непосредственно с веб-сайта.1. EasyEDA дизайн электронной цепи, моделирование цепи и PCB дизай :
EasyEDA удивительный бесплатный онлайн симулятор электроцепи
, который очень подходит для тех, кто любит электронную схему. EasyEDA команда стремится делать сложную программу дизайна на веб-платформе в течение нескольких лет, и теперь инструмент становится замечательным для пользователей. Программная среда позволяет тебя сам проектировать схему. Проверить операцию через симулятор электроцепи. Когда вы убедитесь функцию цепи хорошо, вы будете создавать печатную плату с тем же программным обеспечением. Есть более 70,000+ доступных диаграмм в их веб-базах данных вместе с 15,000+ Pspice программами библиотеки. На сайте вы можете найти и использовать множество проектов и электронных схем, сделанные другими, потому что они являются публичными и открытыми аппаратными оснащениями. Он имеет некоторые довольно впечатляющие варианты импорта (и экспорта). Например, вы можете импортировать файлы в Eagle, Kikad, LTspice и Altium проектант, и экспортировать файлы в.PNG или.SVG. Есть много примеров на сайте и полезных программ обучения , которые позволяют людей легко управлять.
2. Circuit Sims : Это был один из первых вебов исходя из эмуляторов электроцепи с открытым кодом я тестировал несколько лет назад. Разработчик не удалось повысить качество и увеличить графический интерфейс пользователя.
3. DcAcLab имеет визуальные и привлекательные графики, но ограничивается моделированием цепи. Это несомненно отличная программа для обучения, очень проста в использовании. Это делает вас видеть компоненты, как они сделаны. Это не позволит вам проектировать схему, но только позволит сделать практику.
4. EveryCircuit представляет собой электронный эмулятор онлайн с хорошими сделанными графиками. Когда вы входите в онлайн программу, и она будет просить вас создать бесплатный счет, чтобы вы можете сохранить ваши проекты и иметь ограниченную часть площади рисовать вашу схему. Чтобы использовать его без ограничений, требующих годовой взнос в размере $ 10. Он можно скачивать и использоваться на платформах Android и iTunes. Компоненты имеют ограниченную способность имитировать с небольшими минимальными параметрами. Очень просто в использовании, он имеет прекрасную систему электронного дизайна. Она позволяет вам включать (вставлять) моделирование в ваши веб-страницы.
5. DoCircuits : Хотя она оставляет людям первое впечатление от путаницы о сайте, но она дает много примеров о том, как работает программа, можно видеть себя на видео "будет начать в пять минут". Измерения параметров электронной схемы продемонстрируют с реалистичными виртуальными инструментами.
6. PartSim электронный симулятор схемы онлайн. Он был способным к моделированию. Вы можете рисовать электрические схемы и протестировать их. Он еще новый симулятор, так что есть несколько компонентов, чтобы сделать моделирования для выбора.
7. 123D Circuits Активная программа разработана AutoDesk, она позволяет вам создавать схему, можно увидеть её на макетной плате, использовать платформу Arduino, имитировать электронную схему и окончательно создать PCB. Компоненты продемонстрируются в 3D в их реальной форме. Вы можете запрограммировать Arduino непосредственно из этой программы моделирования, (она) действительно производит глубокое впечатление.
15 января 2015 в 17:54В настоящее время существует не так уж и много open-source САПР. Тем не менее, среди САПР для электроники (EDA) есть весьма достойные продукты. Этот пост будет посвящён моделировщику электронных схем с открытым исходным кодом . Qucs написан на С++ с использованием фреймворка Qt4. Qucs является кроссплатформенным и выпущен для ОС Linux, Windows и MacOS.
Разработку данной САПР начали в 2004 году немцы Michael Margraf и Stefan Jahn (в настоящее время не активны). Сейчас Qucs разрабатывается интернациональной командой, в которую вхожу и я. Руководителями проекта являются Frans Schreuder и Guilherme Torri. Под катом будет рассказано о ключевых возможностях нашего моделировщика схем, его преимуществах и недостатках по сравнению с аналогами.
Главное окно программы показано на скриншоте. Там смоделирован резонансный усилитель на полевом транзисторе и получены осциллограммы напряжения на входе и выходе и также АЧХ.
Как видно, интерфейс интуитивно понятен. Центральную часть окна занимает собственно моделируемая схема. Компоненты размещаются на схеме методом перетаскивания из левой части окна. Виды моделирования и уравнения также являются особыми компонентами. Более подробно принципы редактирования схем описаны в документации к программе.
Формат схемного файла Qucs основан на XML и к нему поставляется документация. Поэтому схема Qucs может быть легко сгенерирована сторонними программами. Это позволяет создавать ПО для синтеза схем, которое является расширением Qucs. Проприетарное ПО как правило использует бинарные форматы.
Перечислим основные компоненты, имеющиеся в Qucs:
Библиотека компонентов использует собственный формат, основанный на XML. Но можно импортировать существующие библиотеки компонентов, основанные на Spice (приводятся в даташитах на электронные компоненты).
Поддерживаются следующие виды моделирования:
Результаты моделирования можно экспортировать в Octave/Matlab и выполнить там постобработку данных.
Qucs основан на вновь разработанном движке схемотехнического моделирования. Отличительной особенностью этого движка 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 скриншотах показан пример моделирования S-параметров широкополосного усилителя высокой частоты.
Итак, отличительной особенностью Qucs является возможность анализа комплексных частотных характеристик (КЧХ), построение графиков на комплексной плоскости и диаграмм Смита, анализ комплексных сопротивлений и S-параметров. Эти возможности отсутствуют в проприетарных системах MicroCAP и MultiSim, и здесь Qucs даже превосходит коммерческое ПО и позволяет получить недостижимые для симуляторов электронных схем, основанных на Spice результаты.
Недостатком Qucs является малое количество библиотечных компонентов. Но этот недостаток не является препятствием к использованию, так как Qucs совместим с форматом Spice в котором приводятся модели электронных компонентов в даташитах. Также моделировщик работает медленнее, чем аналогичные Spice-совместимые моделировщики (например MicroCAP (проприетарный) или Ngspice (open-source)).
В настоящее время мы работаем над возможностью предоставления пользователю выбора движка для моделирования схемы. Можно будет использовать встроенный движок Qucs, Ngspice (spice-совместимый консольный моделировщик, похожий на PSpice) или Xyce (моделировщик с поддержкой параллельных вычислений через OpenMPI)
Теперь рассмотрим перечень нововведений в недавнем релизе Qucs 0.0.18 перспективных направлений в разработке Qucs:
