Qucs - open-source симулятор электронных схем: новые возможности релиза 0.0.19

В настоящее время существует не так уж и много open-source САПР. Тем не менее, среди САПР для электроники (EDA) есть весьма достойные продукты. Доклад будет посвящён моделировщику электронных схем с открытым исходным кодом Qucs http://qucs.sourceforge.net/. Qucs написан на С++ с использованием фреймворка Qt4. Qucs является кроссплатформенным и выпущен для ОС Linux, Windows и MacOS. Текущей версией проекта является 0.0.18. В настоящее время ведётся подготовка к релизу версии 0.0.19.

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 входит автор статьи. Руководителями проекта являются Frans Schreuder и Guilherme Torri.

Qucs позволяет проводить следующие виды моделирования:

1. Моделирование на постоянном токе (DC analysis)
2. Моделирование в частотной области (AC analysis)
3. Моделирование во временной области (Transient analysis)
4. Параметрический анализ (Parameter sweep)
5. Моделирование S-параметров в частотной области (S-parameter)
6. Синтез пассивных фильтров, согласованных схем, расчёт коаксиальных
и микрополосковых линий.

Результаты моделирования можно визуализировать в виде графиков в декартовых (2D и 3D) и полярных координатах, таблиц и диаграмм Смита.

В настоящее время существуют следующие open-source средства моделирования
электронных схем

1. Ngspice http://ngspice.org/ — консольный симулятор электронных схем.
Совместим с индустриальным стандартом моделей электронных компонентов SPICE.
2. Xyce http://xyce.sandia.gov/ — новейший spice-совместимый консольный
симулятор, поддерживает параллельные вычисления через openMPI. Вышел в 2014
году. Совместим с индустриальным стандартом моделей электронных компонентов
SPICE.

Недостатком вышеперечисленных симуляторов является отсутствие графического
интерфейса, что сильно затрудняет ввод схемы. Для преодоления данного
недостатка был разработан набор патчей spice4qucs, разработанный автором
совместно с Mike Brinson (London Metropolitan University). Данный набор патчей позволяет использовать Qucs в качестве фронтенда для Ngspice или Xyce. Включение данного набора патчей в основную ветку ожидается в версии 0.0.19. В настоящее время поддерживаются все основные виды моделирования и компоненты. Текущий статус разработки можно отследить в репозитории проекта:
http://github.com/Qucs/qucs/issues/77

Подсистема spice4qucs позволяет:

1. Моделировать схему Qucs при помощи внешнего симулятора Ngspice или Xyce
2. Использовать систему параметрического моделирования, совместимую со SPICE
3. Использовать постпроцессор Ngnutmeg
4. Использовать SPICE-модели из документации электронных компонентов без
ограничений
5. Использовать специфические виды моделирования, совместимые с Ngspice и
Xyce: (Fourier analysis, Distortion analysis, Noise analysis)
6. Проводить моделирование при помощи скрипта Ngnutmeg, задаваемого
пользователем.

Функция поддержки внешних симуляторов, реализуемая подсистемой Spice4qucs не
имеет аналогов в проприетарном ПО.

Будущими задачами является разработка в следующих перспективных направлениях:

1. Расширение библиотеки компонентов
2. Разработка редактора библиотек
3. Разработка системы связи с KiCAD
4. Поддержка электромагнитного симулятора openEMS
5. Разработка системы экспорта моделей в формат Verilog-A

Таким образом можно сделать вывод, о том, что Qucs представляет собой
быстроразвивающуюся САПР по отдельным не уступающую проприетарным аналогам.
можно рекомендовать Qucs для моделирования электронных схем в академических
целях, на малых предприятиях и индивидуальным разработчикам электроники, а в
некоторых случаях Qucs можно использовать и на крупных предприятиях для замены проприетарного ПО, закупаемого за рубежом.