전기회로를 작성하고 점검하는 프로그램입니다. Qucs - 전자 회로 모델링을 위한 오픈 소스 CAD 소프트웨어

현재로서는 오픈 소스 CAD 프로그램이 그리 많지 않습니다. 하지만 전자캐드(EDA) 중에는 아주 가치 있는 제품들이 있습니다. 이 게시물은 모델러에게 바쳐집니다. 전자 회로오픈 소스. Qucs는 Qt4 프레임워크를 사용하여 C++로 작성되었습니다. Qucs는 크로스 플랫폼이며 Linux, Windows 및 MacOS용으로 출시되었습니다.

이 CAD 시스템의 개발은 독일인 Michael Margraf와 Stefan Jahn(현재는 활동하지 않음)에 의해 2004년에 시작되었습니다. Qucs는 현재 나를 포함한 국제적인 팀에 의해 개발되고 있습니다. 프로젝트 리더는 Frans Schreuder와 Guilherme Torri입니다. 컷 아래에서는 회로 모델러의 주요 기능, 아날로그 모델과 비교한 장점 및 단점에 대해 설명합니다.

프로그램의 기본 창이 스크린샷에 표시됩니다. 그곳에서 전계 효과 트랜지스터의 공진 증폭기를 시뮬레이션하고 입력 및 출력 전압의 오실로그램과 주파수 응답을 얻었습니다.

보시다시피 인터페이스는 직관적입니다. 창의 중앙 부분은 실제 시뮬레이션 회로가 차지합니다. 구성 요소는 창 왼쪽에서 끌어서 놓아 다이어그램에 배치됩니다. 모델링 뷰와 방정식도 특수 구성요소입니다. 회로 편집의 원리는 프로그램 문서에 더 자세히 설명되어 있습니다.

Qucs 스키마 파일 형식은 XML 기반이며 문서와 함께 제공됩니다. 따라서 Qucs 스키마는 타사 프로그램에서 쉽게 생성할 수 있습니다. 이를 통해 Qucs의 확장인 회로 합성 소프트웨어를 만들 수 있습니다. 독점 소프트웨어는 일반적으로 바이너리 형식을 사용합니다.

Qucs에서 사용할 수 있는 주요 구성 요소를 나열해 보겠습니다.

패시브 RCL 구성요소
다이오드
바이폴라 트랜지스터
전계 효과 트랜지스터(JFET, MOSFET, MESFET 및 마이크로파 트랜지스터)
이상적인 연산 증폭기
동축 및 마이크로스트립 라인
라이브러리 구성요소: 트랜지스터, 다이오드 및 마이크로회로
파일 구성 요소: 하위 회로, Spice 하위 회로, Verilog 구성 요소

구성 요소 라이브러리는 독점 XML 기반 형식을 사용합니다. 하지만 Spice를 기반으로 하는 기존 구성 요소 라이브러리(전자 구성 요소에 대한 데이터시트에 나열되어 있음)를 가져올 수 있습니다.

다음 유형의 시뮬레이션이 지원됩니다.

DC 작동점 시뮬레이션
AC의 주파수 영역 모델링
시간 영역 과도 시뮬레이션
S-파라미터 모델링
파라메트릭 분석

시뮬레이션 결과를 Octave/Matlab으로 내보낼 수 있으며 그곳에서 데이터 후처리를 수행할 수 있습니다.

Qucs는 새로 개발된 회로 시뮬레이션 엔진을 기반으로 합니다. 이 엔진의 특징은 RF 회로 분석에 중요한 S-파라미터 및 SWR을 시뮬레이션하는 기능이 내장되어 있다는 것입니다. Qucs는 S-파라미터를 Y- 및 Z-파라미터로 변환할 수 있습니다.

스크린샷은 광대역 고주파 증폭기의 S-파라미터를 모델링하는 예를 보여줍니다.

그래서, 구별되는 특징 Qucs는 복합 주파수 특성(CFC)을 분석하고, 복합 평면 및 스미스 차트에 그래프를 작성하고, 복합 저항 및 S-파라미터를 분석하는 기능입니다. 이러한 기능은 독점 MicroCAP 및 MultiSim 시스템에서는 사용할 수 없으며 여기서 Qucs는 상용 소프트웨어보다 성능이 뛰어나며 Spice 기반 회로 시뮬레이터로는 얻을 수 없는 결과를 달성합니다.

Qucs의 단점은 라이브러리 구성 요소 수가 적다는 것입니다. 그러나 Qucs는 데이터시트에 전자 부품 모델이 포함된 Spice 형식과 호환되므로 이러한 단점은 사용에 장애가 되지 않습니다. 또한 모델러는 유사한 Spice 호환 모델러(예: MicroCAP(독점) 또는 Ngspice(오픈 소스))보다 느립니다.

우리는 현재 사용자에게 회로 시뮬레이션용 엔진을 선택할 수 있는 기능을 제공하기 위해 노력하고 있습니다. 내장된 Qucs 엔진, Ngspice(PSpice와 유사한 Spice 호환 콘솔 모델러) 또는 Xyce(OpenMPI를 통해 병렬 컴퓨팅을 지원하는 모델러)를 사용할 수 있습니다.

이제 Qucs 개발에서 유망한 Qucs 0.0.18 최신 릴리스의 혁신 목록을 살펴보겠습니다.

향상된 Verilog 호환성
인터페이스를 Qt4로 포팅하는 것은 계속됩니다
메인 메뉴에 최근 열었던 문서 목록을 구현했습니다.
그래프와 다이어그램을 래스터 및 벡터 형식(PNG, JPEG, PDF, EPS, SVG, PDF+LaTeX)으로 내보내기가 구현되었습니다. 이 기능은 시뮬레이션 결과가 포함된 기사 및 보고서를 작성할 때 유용합니다.
프로그램의 향후 버전에서 회로도 문서를 여는 기능.
특정 조건에서 모델러가 멈추는 것과 관련된 버그를 수정했습니다.
Qucs용 능동필터 합성 시스템 개발 중 (버전 0.0.19 예정)
전자회로 모델링을 위한 다른 오픈소스 엔진과의 인터페이스 개발이 진행 중입니다(

컴퓨팅 장치의 광범위한 발전으로 인해 계산 및 모델링의 문제 전기 다이어그램눈에 띄게 단순화되었습니다. 가장 적합한 소프트웨어이러한 목적을 위해 내쇼날인스트루먼트 제품은 Multisim(Electronic Workbench)입니다.

이 기사에서는 Multisim을 사용하여 전기 회로를 모델링하는 가장 간단한 예를 살펴보겠습니다.

그래서 우리는 Multisim 12를 가지고 있습니다. 최신 버전글을 쓰는 시점에. 프로그램을 열고 Ctrl+N 조합을 사용하여 새 파일을 만들어 보겠습니다.

파일을 생성하면 작업 영역이 우리 앞에 열립니다. 실제로 Multisim 작업 영역은 기존 요소에서 필요한 회로를 조립하는 분야이며, 그들의 선택은 훌륭합니다.

그건 그렇고, 요소에 대해 간략히 설명합니다. 모든 그룹은 기본적으로 상단 패널에 있습니다. 그룹을 클릭하면 관심 있는 요소를 선택할 수 있는 컨텍스트 창이 열립니다.

기본 요소 기반은 마스터 데이터베이스입니다. 여기에 포함된 구성 요소는 그룹으로 나뉩니다.

그룹의 내용을 간략하게 나열해 보겠습니다.

소스에는 전원 공급 장치, 접지가 포함됩니다.

기본 – 저항기, 커패시터, 인덕터 등

다이오드 – 포함 다른 종류다이오드.

트랜지스터 - 다양한 유형의 트랜지스터가 포함되어 있습니다.

아날로그 - 작동, 차동, 반전 등 모든 유형의 증폭기를 포함합니다.

TTL - 트랜지스터-트랜지스터 논리 요소를 포함합니다.

CMOS - CMOS 로직 요소를 포함합니다.

MCU 모듈 – 다지점 통신 제어 모듈.

Advanced_Peripherals – 연결할 외부 장치입니다.

기타 디지털(Misc Digital) - 다양한 디지털 장치.

혼합 - 결합된 구성 요소

표시기 - 측정 장비 등이 포함되어 있습니다.

모델링 패널도 다른 재생 장치와 마찬가지로 시작, 일시 중지 및 중지 버튼이 있는 것처럼 복잡하지 않습니다. 나머지 버튼은 단계별 모드에서 모델링하는 데 필요합니다.

계기판에는 멀티미터, 함수 발생기, 전력계, 오실로스코프, 보드 플로터, 주파수 측정기, 워드 생성기, 논리 변환기, 논리 분석기, 왜곡 분석기, 벤치탑 멀티미터 등 다양한 측정 장비(상단부터 하단까지)가 포함되어 있습니다.

그럼, 프로그램의 기능을 간략하게 살펴본 후 실습으로 넘어가겠습니다.

실시예 1

먼저 간단한 회로를 조립해 보겠습니다. 이를 위해서는 직류 전원(DC 전원)과 한 쌍의 저항기(저항기)가 필요합니다.

분기되지 않은 부분의 전류, 첫 번째 저항의 전압, 두 번째 저항의 전력을 결정해야 한다고 가정해 보겠습니다. 이러한 목적을 위해서는 두 개의 멀티미터와 전력계가 필요합니다. 첫 번째 멀티미터를 전류계 모드로 전환하고 두 번째 멀티미터를 전압계 모드로 전환합니다. 둘 다 정전압으로 전환합니다. 전력계의 전류 권선을 두 번째 분기에 직렬로 연결하고 전압 권선을 두 번째 저항과 병렬로 연결합니다.

Multisim 모델링에는 한 가지 기능이 있습니다. 다이어그램에 접지가 있어야 하므로 소스의 한 극을 접지합니다.

회로가 조립된 후 시뮬레이션 시작을 클릭하고 계측기 판독값을 확인합니다.

옴의 법칙에 따라 판독값의 정확성을 확인해 보겠습니다(만약 =)).

기기 판독값이 올바른 것으로 나타났습니다. 다음 예시로 넘어가겠습니다.

실시예 2

공통 이미 터 회로를 사용하는 바이폴라 트랜지스터를 사용하여 증폭기를 조립해 봅시다. 우리는 함수 발생기를 입력 신호 소스로 사용합니다. FG 설정에서는 진폭이 0.1V이고 주파수가 18.2kHz인 정현파 신호를 선택합니다.

오실로스코프를 사용하여 입력 및 출력 신호의 오실로그램을 얻으려면 두 채널을 모두 사용해야 합니다.

오실로스코프 판독값의 정확성을 확인하기 위해 먼저 전압계 모드로 전환한 후 입력 및 출력에 멀티미터를 배치합니다.

회로를 시작하고 각 장치를 두 번 클릭합니다.

전압계에 유효 전압 값이 표시되는 경우 전압계 판독값은 오실로스코프 판독값과 일치합니다. 이를 얻으려면 진폭 값을 2의 근으로 나누어야 합니다.

실시예 3

논리 요소 2 AND-NOT을 사용하여 필요한 주파수의 직사각형 펄스를 생성하는 멀티바이브레이터를 조립합니다. 펄스 주파수를 측정하기 위해 주파수 카운터를 사용하고 오실로스코프를 사용하여 판독값을 확인합니다.

그래서, 주파수를 5kHz로 설정하고, 커패시터와 저항기의 필요한 값을 경험적으로 선택했다고 가정해 보겠습니다. 회로를 실행하고 주파수 측정기에 약 5kHz가 표시되는지 확인합니다. 오실로그램에서 우리는 펄스의 주기를 표시하는데, 우리의 경우에는 199.8μs와 같습니다. 그러면 주파수는

우리는 프로그램의 가능한 모든 기능 중 극히 일부만을 고려했습니다. 원칙적으로 Multisim 소프트웨어는 학생들이 전기 공학 및 전자 분야의 문제를 해결하고 교사가 다음을 수행하는 데 유용합니다. 과학 활동등.

이 기사가 귀하에게 도움이 되었기를 바랍니다. 관심을 가져주셔서 감사합니다!

Electronics Workbench Multisim 14는 전자 회로의 설계, 설계 및 시뮬레이션을 위한 가장 유명한 프로그램입니다. Multisim은 전문적인 기능과 사용하기 쉬운 프로그램 인터페이스를 결합합니다. 이는 교육용뿐만 아니라 산업 생산에도 이상적인 도구입니다.

Multisim의 사용하기 쉬운 설계 환경을 통해 사용자는 기존의 회로 모델링 방법에서 벗어나 회로 분석을 위한 강력한 도구를 제공할 수 있습니다. 이 유틸리티를 사용하면 프로젝트를 최적화하고 오류를 최소화하며 개발 중 반복 횟수를 줄일 수 있습니다. 또한, NI Ultiboard 소프트웨어(인쇄 회로 기판 레이아웃 설계)가 이제 포함되었습니다.

기성품 무선 요소, 다이오드, 커패시터, 트랜지스터 등을 다양하게 선택할 수 있습니다. 이는 거의 모든 아마추어 무선 설계에서 발생하는 프로세스를 매우 빠르게 시뮬레이션하는 데 도움이 됩니다.

프로그램 인터페이스에 대해 알아보는 것부터 시작하겠습니다..

라디오 아마추어에게 특히 흥미로운 부분은 구성 요소 패널에 있습니다. 이는 무선원소의 데이터베이스에 액세스하는 데 사용됩니다. 선택한 아이콘 중 하나를 클릭하면 창이 열립니다. 구성 요소 선택. 창 왼쪽에서 필요한 구성 요소를 선택합니다.

무선 전자 부품의 전체 데이터베이스는 섹션(수동 요소, 트랜지스터, 미세 회로 등)으로 구분되고 섹션은 제품군( 다이오드- 제너 다이오드, LED, 사이리스터 등). 의미가 분명하길 바랍니다.

또한 라디오 요소 선택 창에서는 선택한 구성 요소의 명칭과 기능 설명을 확인하고 하우징 유형을 선택할 수 있습니다.

Multisim의 회로 시뮬레이션

간단한 회로를 구성하고 그것이 어떻게 에뮬레이션되는지 살펴보겠습니다! LED를 부하로 연결하는 기본으로 삼았습니다.

필요한 경우 오실로스코프와 같은 다양한 가상 측정 장비를 사용하여 회로의 모든 지점에서 신호를 확인할 수 있습니다.

Multisim을 사용하여 전기 공학에서 전기 회로 모델링

간단하게 정리해보자 전기 회로, 이를 위해서는 (DC 전원) 소스가 필요합니다 직류 전압그리고 몇 개의 (저항) 저항.

회로의 분기되지 않은 부분의 전류, 첫 번째 저항의 전압, 두 번째 저항의 전력을 결정해야 한다고 가정해 보겠습니다. 이를 위해서는 3개의 가상 측정 장비, 2개의 멀티미터와 전력계가 필요합니다. 첫 번째 멀티미터를 전류 측정 모드(전류계, 다른 하나는 전압계)로 설정합니다. 전력계의 전류 권선을 두 번째 분기에 직렬로 연결하고 전압 권선을 두 번째 저항에 병렬로 연결합니다.

가상 회로가 조립된 후 시작 버튼을 누르고 측정 장비의 판독값을 살펴봅니다.

혹시라도 가상 측정 장치에서 판독값의 정확성을 확인하겠습니다.

계산에서 볼 수 있듯이 가상 판독값은 올바른 것으로 나타났습니다.