Svět elektroniky se v posledních letech vyvinul mílovými kroky a umožňuje jak amatérům, tak i odborníkům... navrhovat a simulovat elektronické obvody z vlastního počítačeDíky specializovaným programům pro Windows je nyní velmi snadné experimentovat, opravovat chyby a vizualizovat fungování obvodů, aniž byste museli fyzicky sestavovat každou součástku, než si budete jisti jejím správným návrhem.
V tomto článku se ponoříme do nejlepší alternativy, od bezplatných možností až po výkonnější placené možnosti a dokonce i nová online řešení. Zde najdete podrobný a komplexní přehled každé možnosti, jejích výhod a bodů, které je třeba zvážit při výběru nejvhodnějšího programu na základě vaší úrovně a potřeb.
Proč používat software k návrhu a testování elektronických obvodů?
Používání softwaru pro návrh a simulaci elektronických obvodů zahrnuje obrovský pokrok, pokud jde o tvorbu vlastních projektůSimulací obvodů na vašem PC máte možnost hluboce porozumět tomu, jak fungují, lokalizovat a opravit chyby před investicí do fyzických komponent a ušetřete materiál a časKromě toho můžete pracovat nejen na základních schématech, ale také simulovat složité chování a dokonce provádět pokročilou analýzu signálů a frekvencí.
Současné simulátory mají široká škála komponentůod rezistorů a kondenzátorů až po tranzistory, mikročipy a desky jako Arduino nebo Raspberry Pi. Mnoho programů zahrnuje možnost vkládání kódu, což je nezbytné při práci s moderní elektronikou a automatizací. Jiné jdou ještě o krok dál a umožňují vám přejít od návrhu až po montáž desek plošných spojů (PCB), přičemž výsledek si můžete prohlédnout ve 3D a doladit detaily před odesláním do výroby.
Ne všechny simulátory jsou si rovny. Některé jsou navrženy výhradně pro jednoduché obvody, zatímco jiné podporují programování nepájivých desek, návrh desek plošných spojů a simulaci digitální logiky. Výběr správné možnosti bude záviset na složitosti projektů a vašich předchozích zkušenostech..
Hlavní prvky a funkce simulátorů elektronických obvodů
Většina moderních programů zahrnuje velmi výkonné nástroje aby se zajistilo, že návrhy obvodů budou co nejrealističtější. Mezi nejběžnější funkce tohoto typu softwaru patří:
- Knihovna komponent velmi rozsáhlý: rezistory, kondenzátory, zdroje napětí, diody, tranzistory, logické hradla (AND, OR, XOR…), pokročilé čipy, mikrokontroléry a další.
- 2D a 3D vizualizace schématu zapojení a desky plošných spojů (PCB) pro vizuální detekci konstrukčních chyb.
- Simulace signálu v reálném čase, a to jak analogových, tak digitálních obvodů.
- Automatická zpráva chyb a ověřování elektrických předpisů.
- Nástroje pro vytváření kusovníků, seznamy sítí nebo seznamy kabelů pro usnadnění fyzické výroby.
- Dovoz a vývoz do hlavních průmyslových standardních formátů, jako je Gerber nebo Excellon.
- Možnosti přizpůsobení pro vytvoření vlastních součástek, symbolů nebo obrázků desek plošných spojů.
Mnoho simulátorů vám také umožňuje grafická analýzaMůžete interpretovat křivky napětí v závislosti na čase, analyzovat frekvenční spektrum a dokonce provádět analýzy v digitální doméně s logickými změnami stavů, což vede k nezbytný pro složité obvody.
Nejvíce doporučované bezplatné programy pro návrh a simulaci
Nemusíte utrácet jmění, abyste získali přístup k výkonným nástrojům.Existuje několik bezplatných programů, z nichž mnohé jsou open source, které jsou ideální jak pro amatéry, tak pro profesionály:
KiCad
KiCad se stal jedním z Bezplatné reference pro návrh desek plošných spojů a elektronických schématTento multiplatformní nástroj nabízí správce projektů, editor schémat, editor součástek, vytváření stop z obrázků, kalkulačku desek plošných spojů a pokročilý 3D prohlížeč. Jeho hlavní silnou stránkou je… intuitivní rozhraní a naprostá absence omezení z hlediska počtu vrstev nebo velikosti desky. Kromě toho má velmi aktivní komunita podpora vývoje a neustále rostoucí databáze 3D symbolů a modelů.
ProfiCAD
ProfiCAD vyniká svým Snadné použití a zaměření na elektrické schémata, který také podporuje hydraulické a pneumatické technické diagramy. Umožňuje automatické číslování, seznamy vodičů a materiálů a má rozsáhlou knihovnu symbolů. Jeho bezplatná verze má určitá omezení (nepodporuje některé pokročilé funkce dokumentace), ale je dostatečná pro mnoho vzdělávacích a poloprofesionálních projektů.
PCB zdarma
FreePCB je velmi snadno použitelný editor plošných spojů, ačkoli nemá automatické směrování. Podporuje až 16 měděných vrstev a povrchovou plochu 152 cm² a zahrnuje možnosti importu a exportu pro formáty široce používané v průmyslu. Vývoj se po léta zastavil., takže může zaostávat za aktivně udržovanými řešeními.
TinyCAD
Se zaměřením na tvorba klasických elektronických schémat Díky podpoře netlistů exportovatelných do jiných programů pro PCB je TinyCAD v prostředí Windows velmi oblíbený. Nabízí několik knihoven symbolů a integrovaný vyhledávač, který práci s ním značně usnadňuje. Díky otevřenému zdrojovému kódu je skvělou volbou pro ty, kteří hledají něco jednoduchého, ale zároveň flexibilního a rozšiřitelného.
co se děje
Qucs (Docela univerzální simulátor obvodů) umožňuje simulovat od malých po velké mikrovlnné obvody, kromě digitální analýzy díky integraci s VHDL. Ačkoli již nějakou dobu neprošel zásadními aktualizacemi, zůstává platnou volbou pro ty, kteří hledají simulaci a analýzu na úrovni signálu a šumu.
Systém pro návrh elektrických VLSI
Tento software s otevřeným zdrojovým kódem, napsaný v Javě, je Ideální pro ty, kteří vyžadují realistické simulace a návrh mikročipůElectric respektuje elektrická pravidla zapojení a umožňuje pracovat s širokou škálou součástek, od jednoduchého zapojení až po složité struktury. Je výkonný pro výuku a prototypování integrovaných obvodů.
PCB
PCB je možnost zaměřená přímo na pokročilý návrh plošných spojůZahrnuje standardní import/export souborů, kontrolu pravidel, automatickou optimalizaci cest a dokonce i skriptování a integraci API pro vytváření vlastních funkcí.
ltkoření
LTspice, vyvinutý společností Linear Technology, je jedním z nejpoužívanějších analogových simulátorů ve vzdělávací oblasti díky svým rychlost, snadnost a rozmanitost funkcíNabízí analýzu průběhů, je kompatibilní se staršími verzemi Windows a obsahuje audiovizuální výukové materiály.
FreePCB
LibrePCB sází na jednoduchost použití a multiplatformní přístupNabízí správu verzí, automatizovaný import/export dat a je určen jak pro nové uživatele, tak pro profesionály v oblasti elektronického návrhu. Jeho rozhraní je velmi dobře organizované a navržené tak, aby usnadňovalo učení.
Vizuální analyzátor
Pro ty, kteří potřebují digitální osciloskop na vašem PCVisual Analyzer je bezplatný nástroj, který funguje jako spektrální analyzátor a umožňuje vizualizovat a měřit signály, frekvence a aplikovat filtry. Je vysoce ceněn pro vývoj a testování digitálních obvodů bez nutnosti drahého fyzického vybavení.
Nejvýkonnější obchodní programy pro experty a profesionály
Pokud máte pokročilé potřeby, obchodní projekty nebo hledáte všechny možnosti profesionálního prostředí, existují placená řešení, která nabízejí bezkonkurenční nástroje, pokud jde o výkon, spolupráci a podporu:
Národní nástroje Multisim
NI Multisim je považován za průmyslový standard pro jeho Simulace SPICE a interaktivní schématické prostředí. Snižuje počet iterací prototypování desek plošných spojů a náklady na vývoj a umožňuje analýzu v reálném čase s vysoce intuitivním rozhraním. Je k dispozici v různých verzích, včetně cenově dostupnější varianty pro studenty.
Fritzování
Fritzing demokratizuje elektroniku pomocí... jednoduchá platforma a skvělá komunita Místo pro sdílení projektů a přístup ke školicím materiálům. Je kompatibilní s nejnovějšími verzemi Windows, Mac a Linux, takže je ideální pro ty, kteří hledají snadno použitelný, cenově dostupný a bezproblémový instalační nástroj.
eCADSTAR
eCADSTAR jde ještě o krok dál a umožňují simultánní 2D a 3D návrh, globální podporu a týmovou spolupráciZahrnuje podporu 24 hodin denně, 7 dní v týdnu, přístup k více než 20 milionům online materiálů a agilní prostředí pro náročné skupinové nebo individuální projekty.
AutoCAD Electrical
Zaměřeno na sektor elektrotechniky a automatizaceAutoCAD Electrical přidává více než 65.000 XNUMX elektrických symbolů, automatizaci reportů a je preferovaným nástrojem ve velkých společnostech díky své kompletní integraci a pokročilým funkcím. Jedná se o software s vysokou křivkou učení., ale nesmírně výkonný pro ty, kteří zvládnou jeho pracovní postup.
SOLIDWORKS Elektrické
Vysoce ceněný pro svou výkonná spolupráce a atraktivní rozhraní, je ideální pro vývoj složitých návrhů profesionální kvality. Vyžaduje výkonný hardware a může být obtížné jej integrovat s jinými programy, ale vynahrazuje to schopností realizovat rozsáhlé projekty.
Altium Designer
Altium je jedním z nástrojů nejkompletnější a nejpoužívanější v profesionálním průmyslu a univerzity. Umožňuje 3D návrhy tuhých a flexibilních prvků, integraci s výrobními toky (DFM), dokumentaci, pokročilé simulace a migraci dat. Samozřejmě, obětuje snadnost pro začátečníky ve prospěch obrovské škály specializovaných možností.
Proteus
Proteus se skládá ze dvou hlavních aplikací: ISI pro návrh a simulaci elektrotechniky a ARES pro směrování desek plošných spojů. Je ideální pro kompletní simulaci s generováním seznamů, analýzou chyb a kompletním prostředím pro mikrokontroléry a špičkové komponenty.
OrCAD
Nabídky OrCADu Velmi intuitivní balíček pro tvorbu schémat, simulaci a automatizaci tvorby desek plošných spojů I s pomocí umělé inteligence. Vyniká flexibilita licencování, neustálé aktualizace a možnost si jej v určitých případech, například pro vysokoškolské studenty, vyzkoušet zdarma po delší dobu.
Webové platformy a online řešení pro návrh elektronických obvodů
V posledních letech se objevily online a multiplatformní alternativy které vám umožní začít simulovat obvody bez instalace softwaru. Ideální pro začátečníky, rychlé učení nebo ty, kteří často mění součástky:
EasyEDA
EasyEDA kombinuje Snadné používání webových stránek díky výkonu programuUmožňuje navrhovat schémata, simulovat a vytvářet desky plošných spojů jak z prohlížeče, tak i v instalovatelné verzi pro Windows, Linux nebo Mac. Vaše integrovaná knihovna a komunita Díky tomu je vřele doporučován pro ty, kteří s tím teprve začínají nebo chtějí snadno sdílet své nápady.
Každý obvod
EveryCircuit nabízí k dispozici pro web i mobilní zařízení interaktivní vizuální simulace design ve tvaru nepájivého pole a možnost sdílet své návrhy na sociálních sítích. Bezplatná varianta má svá omezení, ale je ideální pro učení základních konceptů a experimentování odkudkoli.
Schémata
Schémata navrhují Vytvářejte obvody z více prvků a sdílejte je s komunitouProjekty lze upravovat přímo online nebo je použít jako základ pro další montáž. Pro použití plného editoru a uložení diagramů je nutná registrace.
lež
Simulátor Falstad umožňuje Vizuálně experimentujte s obvody LRC a řídicími parametry, jako je napětí nebo frekvence.Je možné plně přizpůsobit prvky a upravit rychlost simulace, což ji činí zábavnou i vzdělávací.
Obvody Cloud
Circuits Cloud, založený na NGSPICE, je kompletní, ale omezený editor, zaměřený na nabídku základních komponentů pro rychlou montáž. Pro uložení obvodů a přístup ke všem jeho funkcím je nutná registrace.
Virtuální osciloskop
Si buscas Měření signálů a vizualizace vln z vašich digitálních obvodů Bez hardwaru existují bezplatné online osciloskopy, které emulují funkce skutečného zařízení. Představují signály na časové a napěťové ose., což umožňuje podrobnou analýzu bezplatně.
Simulator.io
Simulator.io je zaměřen na základní digitální elektronika s logickými hradlyUmožňuje spolupráci v reálném čase a snadnou integraci obvodů, ačkoli jeho zaměření je omezenější a specifické pro čistě logické projekty.
Jak interpretovat výsledky elektronické simulace
Jakmile je návrh a simulace dokončena, je čas na analyzovat grafy a dataV analogových simulátorech, jako je LTspice nebo Qucs, uvidíte grafy a analýzy časově-frekvenčních závislostí: napětí, proudu, křivky úbytku napětí a odezvy na různé podmínky. Je nezbytné vědět, jak číst výsledky, aby se odhalilo anomální chování., nadměrný šum, body ořezávání nebo odsazení.
U digitálních simulátorů najdete časové diagramy kde změny stavu (z 0 na 1 a naopak) nám umožňují pozorovat logiku a dobu šíření, což je klíčové v automatizaci a sekvenčních obvodech.
Klíčem není jen podívat se na graf, ale interpretovat, zda obvod splňuje očekáváníPokud ne, může se jednat o chybu v návrhu, nesprávné hodnoty komponent nebo dokonce nesprávnou konfiguraci v simulačním softwaru. V každém případě tento proces zabrání nákladným chybám před přechodem k fázi fyzické montáže.
Tato široká škála programů a platforem pro simulaci, návrh a analýzu elektronických obvodů ve Windows nabízí možnosti pro všechny chutě a úrovně. Od bezplatných řešení jako KiCad, ProfiCAD nebo LTspice až po ty nejpokročilejší a nejprofesionálnější jako Altium nebo OrCAD, existují nástroje pro každou potřebu. Klíč spočívá v Vyberte si ten, který nejlépe odpovídá vaší úrovni, projektu a budoucím očekáváním, s plným využitím virtuální simulace k učení, experimentování a vytváření stále složitějších a spolehlivějších obvodů.
