Vítejte, dnes je
čtvrtek
21.
listopad
2024
Odborný časopis a portál zaměřený na vývoj a výrobu elektroniky Na stránkách minulého vydání časopisu DPS jsme přinesli přehled různých programů pro návrh desek plošných spojů. Tentokrát se zaměříme na programy pro simulaci obvodů. Cílem tohoto článku není jejich detailní porovnání, ale poskytnutí potřebných informací a odkazů k tomu, aby si čtenáři mohli udělat základní přehled o tom, jaké programy jsou v této oblasti k dispozici.
Simulátor nakresleného obvodu se snaží předpovědět chování obvodu skutečného. Použité součástky jsou ve schematickém zapojení nahrazeny modely s vlastnostmi, které více či méně reprezentují skutečné součástky.
Protože simulace nikdy nemůže odhalit všechny fyzické děje odehrávající se v součástkách ani reálnou situaci na desce, nemůže simulace zcela nahradit prototypování. Na druhé straně ale simulace umožňuje měření různých veličin v obvodu, které mnohdy ani jinak nelze provést. Většina simulátorů je postavena na různých verzích programu SPICE (Simulation Program with Integrated Circuits Emphasis) a umožňuje obvodovou simulaci analogových, digitálních a mixed-mode signálů. Simulační programy zde uvedené obvykle zahrnují kreslení schematického zapojení, knihovny modelů, zobrazovače průběhů signálů a jejich analýzy.
Je až překvapivé, kolik různých simulačních programů je v současnosti na trhu. Autor jednoho z nich sám kriticky poznamenává: „Přečtěte si, jak se všechny ty simulátory chválí – výkonné, extrémně rychlé, standardem v daném oboru, lehce ovladatelné, intuitivní atd. Zní to dobře, ba příliš dobře na to, aby to mohla být pravda.“
B² Spice podporuje smíšenou A/D simulaci založenou na Berkley Spice a Georgia Tech XSpice simulátorech. Cena se pohybuje kolem 5 000 Kč (verze Standard) a 9 000 Kč (verze Professional). Pro výuku je s omezeními program poskytován zdarma. Má návaznost na program Eagle pro návrh desek.
Tento jednoduchý simulační program je zajímavý, protože běží on-line na internetovém prohlížeči, a to buď zdarma (pro soukromé použití na základě registrace), nebo za poplatek cca 4 000 Kč/rok pro komerční použití. K dispozici jsou také videoinstrukce, které jsou zcela postačující pro pochopení, jak program funguje, a tak není potřeba studovat žádný návod. Jak doporučuje časopis EDN: „Zkuste to, je to docela dobrý nápad, zejména když zrovna nemáte nic jiného po ruce.“
U nás poměrně neznámá firma existuje již od roku 1982. Dodává propracované kreslení schématu (DesignWorks Professional), ke kterému je možné přidat i digitální simulátor DesignWorks Simulator. Jeho cena vč. schématu je přibližně 15 000 Kč. Běží pod Windows i Macintosh OS.
www.mentor.com/pcb/hyperlynx/analog/
Tento simulátor je přídavným modulem k programu DxDesigner pro kreslení schémat (rovněž od Mentor Graphics). Umožňuje high-end analogové simulace a jejich analýzu. Simulátor využívá SPICE2G6, což je původní Berkeley SPICE. Umožňuje načítat SPICE, PSPICE a případně i HSPICE modely součástek. Podporuje simulace a analýzy typu DC, AC, Transient, Parametric Sweeps, Monte Carlo, Noise a Sensitivity Analysis. Analogovou simulaci lze také rozšířit na smíšenou A/D simulaci. Cena dle zvolené konfigurace začíná na 220 000 Kč včetně programu DxDesigner pro kreslení schématu.
Obr. 1 Editor schématu DxDesigner a zobrazení výsledků simulace v Hyperlynx Analog
Firma Intusoft byla založena již v roce 1985. Její program ICAP/4 umožňuje simulace analogových a mixed-mode signálů, případně i mixed systémů a DSP (Digital Signal Processing). Zahrnuje kreslení schematického zapojení SpiceNet. Ceny jsou k dispozici na vyžádání.
www.linear.com/designtools/software
SPICE simulační program, který je zdarma ke stažení na webové stránce výrobce, je určen pro obvodové simulace spínaných napájecích zdrojů. Knihovna modelů zahrnuje téměř všechny součástky od Linear Technology používané pro spínané zdroje, včetně zhruba 200 OZ, rezistorů, tranzistorů a MOSFETů. Má oboustrannou návaznost na program Eagle pro návrh desek. K dispozici je verze pro Windows a Mac OS. Stažení softwaru je podmíněno registrací.
Obr. 2 Simulátor LTspice pro Mac OS
Firma Spectrum Software byla založena roku 1980 a je jedním z nejstarších výrobců softwaru pro simulace. Z téhož roku pochází i její první simulátor Logic Designer- Simulator. Ten byl časem nahrazen programem Micro-Cap, který zahrnuje kreslení schématu a analogové, digitální a mixed-mode simulace. Podporuje většinu PSPICE, SPICE3 a HSPICE modelů, má konvertor pro IBIS modely a jeho knihovna obsahuje více než 24 tisíc součástek. K dispozici jsou např. Transient, AC, DC, Monte Carlo, Distortion či Sensitivity analýzy s řadou možností. Umožňuje export dat do programů pro návrh desek.
Obr. 3 Micro-Cap kreslení schématu (vlevo) a simulace (vpravo)
Multisim (u nás známý také pod svým původním názvem Electronics Workbench) je u nás jedním z nejrozšířenějších simulačních programů, zejména pro potřeby výuky, a to kvůli své názornosti a jednoduchosti používání. Jeho knihovna modelů může obsahovat až 26 000 součástek, umožňuje 20 pokročilých SPICE analýz (AC, DC, Transient, Monte Carlo, Noise, Pole Zero atd.), má 22 virtuálních měřicích přístrojů (osciloskop, funkční generátor, logický analyzátor atd.). K dispozici je komerční i školní verze. Možnost exportu do programů pro návrh desek (Pads, Orcad, P-CAD, Ultiboard atd.). Ceny začínají na 12 000 Kč za školní verzi a pro komerční použití se pohybují mezi 38 000 až 99 000 Kč.
Tento simulátor je z dílny malé firmy zaměřené na různé, vysoce specializované simulační programy z oboru fyziky a elektroniky. NL5 je jediným programem, který je od nich dostupný obecně. Je to tzv. Non-Linear Electronic Circuit Simulator, který navazuje na simulátor NL z počátku 90. let. Nelineární simulátor je mnohem rychlejší než simulátory, které využívají SPICE. Plně funkční demoverze je k dispozici zdarma na dobu 30 dní, stejně jako jednoroční licence pro studenty, jinak se ceny pohybují přibližne od 2 000 Kč do 10 000 Kč podle typu licence.
I když je tento simulační program zaměřen spíše na simulaci mikrokontrolérů (VSM = Virtual System Modelling), modul ProSPICE Advanced Simulation umožňuje provádět analogové, digitální a smíšené A/D simulace. V ceně cca 13 000 Kč je zahrnuto kreslení schématu ISIS a simulátory ProSpice Basic a Advanced Simulation. Proteus VSM zahrnuje i celou řadu virtuálních přístrojů, jako jsou osciloskop, logický analyzátor, funkční generátor a další. Na kreslení schématu a simulace navazuje i program pro návrh DPS.
SuperSpice je analogový simulátor, který zahrnuje kreslení schématu a 9 pokročilých SPICE analýz (DC, AC, Transient, Noise, Pole-Zero atd.). Cena je zhruba 4 000 Kč, pro studenty pak 800 Kč.
http://ir.transim.com/mypower/Login.aspx
On-line simulační nástroj určený pro návrh DC-DC konvertorů se součástkami firmy IR, zahrnuje kreslení schématu a SPICE simulace (AC, Steady State, Transient Analysis, Thermal Analysis), zobrazení naměřených průběhů a analýzy ztrát. Používání programu je zdarma.
Program Tina umožňuje analogové, digitální, RF, smíšené A/D a VHDL simulace, simulace MCU a mnoho dalších. Má i 9 virtuálních přístrojů, jako jsou osciloskop, funkční generátor, logický analyzátor, Bode Plotter atd. Jeho knihovna obsahuje více než 20 tisíc součástek. K dispozici je také modul pro návrh desek. Program je dostupný v mnoha jazycích (včetně češtiny, arabštiny a tradiční čínštiny) a běží pod několika operačními systémy na různých typech zařízení (PC, Mac, tablety, chytré telefony a TV atd.). K dispozici je také TINACloud, což je vícejazyčná on-line verze simulátoru dostupná na internetu bez nutnosti instalace na vlastním počítači. Ceny se pohybují od 2 500 (verze Basic) do 48 000 Kč (verze Industrial).
Simulační program TINA-TI je verze programu Tina (viz výše) upravená pro potřebu simulací analogových obvodů s knihovnou součástek firmy Texas Instruments. Program je k dispozici zdarma.
http://penzar.com/topspice/topspice.htm
Firma Penzar existuje již od roku 1991. Její program TopSpice je založen na PSpice a HSPICE simulacích. Kompletní systém zahrnuje kreslení schémat, mixed- mode SPICE simulátor a knihovnu simulačních modelů s více než 30 tisíci analogových a digitálních součástek. Cena je asi 15 000 Kč.
Island Logix byla založena v roce 1994 a její první simulační produkt byl populární TurboSim. Visual Spice je určen pro analogové, digitální a mixed-mode simulace. Má přes 25 000 modelů součástek. 21 pokročilých SPICE analýz (včetně Monte Carlo, Worst Case atd.). Ceny se pohybují asi od 2 000 Kč (Standard) do 3 000 Kč (Professional).
5spice simulátor má kreslení schématu a je zaměřen na analogové simulace. Jeho cena je cca 4 000 Kč.
