International conference of developers
and users of free / open source software

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

Вадим Кузнецов, Калуга, Russia

LVEE 2015

Qucs (Quite Universal Circuit Simulator) is open source circuit simulation CAD tool. The main features of Qucs are considered. New features of upcoming 0.0.19 release and spice4qucs subsystem are reviewed. Spice4qucs allows to simulate circuits from Qucs using external simulator kernels such as Ngspice and Xyce.

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.

Abstract licensed under Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 license

Back