Разработка электронных схем linux

Qucs — open-source САПР для моделирования электронных схем

В настоящее время существует не так уж и много open-source САПР. Тем не менее, среди САПР для электроники (EDA) есть весьма достойные продукты. Этот пост будет посвящён моделировщику электронных схем с открытым исходным кодом Qucs. Qucs написан на С++ с использованием фреймворка Qt4. Qucs является кроссплатформенным и выпущен для ОС Linux, Windows и MacOS.

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 вхожу и я. Руководителями проекта являются Frans Schreuder и Guilherme Torri. Под катом будет рассказано о ключевых возможностях нашего моделировщика схем, его преимуществах и недостатках по сравнению с аналогами.

Главное окно программы показано на скриншоте. Там смоделирован резонансный усилитель на полевом транзисторе и получены осциллограммы напряжения на входе и выходе и также АЧХ.

Как видно, интерфейс интуитивно понятен. Центральную часть окна занимает собственно моделируемая схема. Компоненты размещаются на схеме методом перетаскивания из левой части окна. Виды моделирования и уравнения также являются особыми компонентами. Более подробно принципы редактирования схем описаны в документации к программе.

Формат схемного файла Qucs основан на XML и к нему поставляется документация. Поэтому схема Qucs может быть легко сгенерирована сторонними программами. Это позволяет создавать ПО для синтеза схем, которое является расширением Qucs. Проприетарное ПО как правило использует бинарные форматы.

Перечислим основные компоненты, имеющиеся в Qucs:

1. Пассивные RCL-компоненты
2. Диоды
3. Биполярные транзисторы
4. Полевые транзисторы (JFET, MOSFET, MESFET и СВЧ-транзисторы)
5. Идеальные ОУ
6. Коаксиальные и микрополосковые линии
7. Библиотечные компоненты: транзисторы, диоды и микросхемы
8. Файловые компоненты: подсхемы, spice-подсхемы, компоненты Verilog

Библиотека компонентов использует собственный формат, основанный на XML. Но можно импортировать существующие библиотеки компонентов, основанные на Spice (приводятся в даташитах на электронные компоненты).

1. Моделирование рабочей точки на постоянном токе
2. Моделирование в частотной области на переменном токе
3. Моделирование переходного процесса во временной области
4. Моделирование S-параметров
5. Параметрический анализ

Результаты моделирования можно экспортировать в Octave/Matlab и выполнить там постобработку данных.

Qucs основан на вновь разработанном движке схемотехнического моделирования. Отличительной особенностью этого движка является встроенная возможность моделирования S-параметров и КСВ, что важно для анализа ВЧ-схем. Qucs может пересчитывать S-параметры в Y- и Z-параметры.

На скриншотах показан пример моделирования S-параметров широкополосного усилителя высокой частоты.

Итак, отличительной особенностью Qucs является возможность анализа комплексных частотных характеристик (КЧХ), построение графиков на комплексной плоскости и диаграмм Смита, анализ комплексных сопротивлений и S-параметров. Эти возможности отсутствуют в проприетарных системах MicroCAP и MultiSim, и здесь Qucs даже превосходит коммерческое ПО и позволяет получить недостижимые для симуляторов электронных схем, основанных на Spice результаты.

Недостатком Qucs является малое количество библиотечных компонентов. Но этот недостаток не является препятствием к использованию, так как Qucs совместим с форматом Spice в котором приводятся модели электронных компонентов в даташитах. Также моделировщик работает медленнее, чем аналогичные Spice-совместимые моделировщики (например MicroCAP (проприетарный) или Ngspice (open-source)).

В настоящее время мы работаем над возможностью предоставления пользователю выбора движка для моделирования схемы. Можно будет использовать встроенный движок Qucs, Ngspice (spice-совместимый консольный моделировщик, похожий на PSpice) или Xyce (моделировщик с поддержкой параллельных вычислений через OpenMPI )

Теперь рассмотрим перечень нововведений в недавнем релизе Qucs 0.0.18 перспективных направлений в разработке Qucs:

1. Улучшена совместимость с Verilog
2. Продолжается портирование интерфейса на Qt4
3. Реализован список недавних открытых документов в главном меню.
4. Реализован экспорт графиков, схем в растровые и векторные форматы: PNG, JPEG, PDF, EPS, SVG, PDF+LaTeX. Эта функция полезна при подготовке статей и отчётов, содержащих результаты моделирования
5. Возможность открытия документа схемы из будущей версии программы.
6. Исправлены баги, связанные с зависанием моделировщика при определённых условиях.
7. Ведётся разработка системы синтеза активных фильтров для Qucs (ожидается в версии 0.0.19)
8. Ведётся разработка сопряжения с прочими open-source движками для моделирования электронных схем (Ngspice, Xyce, Gnucap). В последующих версиях будет добавлена возможность выбора движка для моделирования схемы.

Можно заключить, что несмотря на свои недостатки Qucs представляет собой весьма достойную альтернативу проприетарным САПР для моделирования электронных схем.

Источник

LiveStreet

Debian → Электроника в Linux. Обзор программ для рисования схем

Рано или поздно, но здравомыслящий человек, а любой электронщик в той или иной мере таковым и является, пересаживается на открытые системы. Сам факт перехода всегда омрачается тем, что жизненно необходимо выкурить сотни страниц манов, пробежаться по тысячам конференций и форумов и решить остаться в своем болоте под управлением оффтопика. А тем временем жизнь в linux есть, и я постараюсь рассказать какие инструменты можно использовать.

В обзор попали программы, которые доступны в репозиториях debian. Наличие русского языка в интерфейсе желательно, но не обязательно. Очень необходимое условие выживания это работа с распространенными форматами .sch, .dip. Предпочтителен вывод в .pdf (но для сельской местности вполне хватит *.ps с последующим конвертированием в pdf) или .png для показа схемы друзьям, работающим на вражеской операционной системе, а также .dxf (тоже довольно съедобный формат).

eeschema из набора Kicad

Будучи приверженцем GNOME и всего, что с ним связано, яро не люблю программы с префиксом «k» в названии. Но на самом деле все сделано на вкусном wxgtk, так что карман не тянет.

Управление осуществляется клавиатурой, но немного не привычно. Скажем, для копирования объекта вместо Ctrl+C нужно жмакать просто C, вращение R, а перемещение M. К этому быстро привыкаешь и это действительно ускоряет работу.

Библиотека компонентов достаточна для создания сложных схем. При желании как и во всех взрослых редакторах (например, eagle) библиотеку можно дополнить вручную или изменить некоторые элементы по вкусу. Привязка объектов и линий по сетке.

Привыкание: 5 минут и все готово
Работает с форматами: *.sch (kicad)
Экспорт в форматы: *.dxf, *.svg, *.plt, *.ps

gschem из пакета gEDA

Подсказывает красным цветом висящие в воздухе контакты. Имеет более наглядный набор комбинаций клавиш. Например, для копирования нужно одновременно нажать e+c (edit->copy), а для поворота e+r (edit->rotate). Библиотека поинтересней, вставка объектов быстрее за счет отсутствия лишних переключений между меню. Прорисовка линий облагораживается набором привязок к точкам объектов, которые надо не забывать переключать (комбинацией клавиш o+s, например), иначе получится каша, ну или вести проводники навстречу друг другу.

Привыкание: придется потыкаться и запомнить ряд сочетаний клавиш
Работает с форматами: *.sch (gEDA)
Экспорт в форматы: *.png

Проект скучен. Библиотека содержит только рассыпуху. Никаких разъемов DB-9 или микроконтроллеров там не увидеть. Русские буквы не переваривает. Форматы файлов не знакомые.

Привыкание: требуется допинг
Работает с форматами: не ясно
Экспорт в форматы: *.plt

Жуткий аппарат. Как и xcirciut скорее графическая рисовалка, чем схемная. Так и не разобрался, но возможно у кого-то получится лучше.

Привыкание: займет больше 5 минут
Работает с форматами: куча форматов, включая *.dxf
Экспорт в форматы: ратует, что может экспортировать в eagle, но протестировать не удалось

А если под linux, но не свободное?

Немецкий комбайн, дорог и всемогущ (честно признаюсь, что в редактируемом мной листе он иногда падал и терял последние изменения. Но так как нахаляву, то и претензий к cadsoft’у у меня никаких нет). Для рисования схем использует мощную расширяемую библиотеку (можно покопаться в интернете насчет дополнительных объектов и устройств). Русских букв нет и не переваривает. Чтобы начать делать схему «прямо сейчас» можно обойтись и Freeware лицензией (а позже попросить расширенную бесплатную лимитированную по времени версию Freemium ).

При желании можно купить стандартную сборку за $/?125 (для non-profit целей, разумеется), которая будет разводить платы до 160х100мм, что для домашних поделок очень даже вполне или облегченную за $/?49. И в отличие от остальных представленных здесь программ рисования схем формат eagle довольно популярен.

Привыкание: к хорошему привыкаешь быстро
Работает с форматами: *.sch (eagle)
Экспорт в форматы: *.png, *.bmp и другие пиксельные

Вывод: жизнь электронщика в linux равноценна жизни под другими операционными системами. Много форматов и все тянут одеяло на себя. Остается только иметь весь арсенал программного обеспечения, дабы иметь возможность не чувствовать себя ущемленным. А что касается сохранения схем куда-нибудь в стол без выкладывания в общий доступ, то сгодится любой вариант.

Комментарии ( 7 )

интересный обзорчик. вопрос вот какой. хоть одна из прог может симулировать работу схем? и если да то поддерживается симуляция прошитых контроллеров?

Я не силен в этом вопросе, все хочу попробовать gnucap или ng-spice. Но в любом случае proteus мы не получим, как мне кажется. А про симуляцию контроллеров есть picsimul, кажется, для pic16хх. На вскидку не могу сказать, не занимался.

Жуткий аппарат. Как и xcirciut скорее графическая рисовалка, чем схемная. Так и не разобрался, но возможно у кого-то получится лучше.

Странно. В последнем номере линуксформата (LXF131) написано про эту программу (пол странички) в HotPicks, вроде не ругают там её. :-/

А в каком-нибудь из редакторов есть наборы *советских* микросхем?
И ещё: А в них можно чертить не платы, а схемы(с блоками И, ИЛИ… и семисегментным индикатором)

Про наборы советских микросхем не знаю программ и для windows.
А вот насчет логических блоков есть прекрасный KSimus. Судя из названия которого можно даже подсветить лампочки или вывести численный результат по аналогии как делает Simulink из Matlab.

Прямой эфир

• fog → Блог им. OGGSmith → Главная проблема открытого ПО нерешаема 5
• fog → Взаимоотношения → Dr.WEB: Вопросы вознаграждения и сообщества 2
• vit1251 → Блог им. fog → Разработчики бегут от Microsoft? 9
• vit1251 → GNU/Linux → Почему люди не используют Linux? 2
• saamich → GNU/Linux → 2015 — год Linux в Smart-устройствах? 3
• deemonizer → Офисные пакеты → Пособие: Оформление дипломной работы в LibreOffice (3-издание) 12
• Procion → Бизнес Open Source → Сооснователь WhatsApp отдал $1000000 на СПО 1
• Procion → GNU/Linux → Леннарт Поттеринг о вражде в сообществе разработчиков СПО 1
• Ghaydn → Блог им. Ghaydn → Звук. Нативные DAW под GNU/Linux (часть 2) 2
• semiletov → Блог им. semiletov → звуковой редактор EKO 1.0.0. 2

Блоги

• GNU/Linux 34.33
• Ubuntu 33.38
• Mozilla 29.42
• Python 29.36
• Gnome 21.08
• ReactOS 17.68
• Fedora 17.11
• OpenOffice 15.07
• Bash 14.04
• howto 13.16

Источник

QElectroTech

QElectroTech — бесплатная программа для проектирования (рисования) электрических схем. Позволяет создавать схемы, используя большой набор функциональных элементов.

Работать с QElectroTech довольно удобно. В главном окне программы слева располагается коллекция элементов, а справа рабочая область (непосредственно электрическая схема). Управление QElectroTech выполняется мышкой. Для создания схемы необходимо перетаскивать мышкой элементы из коллекции в рабочее окно редактора и устанавливать соединения между ними. Соединения автоматически преобразуются в строго вертикальные или горизонтальные линии. Результат можно сохранить в файл с расширением qet (в действительности используется XML формат).

Элементы схем можно создавать самому и добавлять их в библиотеку элементов, чтобы потом использовать в своих проектах.

Программа полностью переведена на русский язык.

Программа написана на C++ с использованием библиотеки Qt4 и доступна для Linux и Windows. Разработчики на своем сайте пишут, что есть случаи успешной компиляции QElectroTech под Mac OS, но официальной поддержки QElectroTech для Mac OS нет.

Установка

Установка через Flatpak

flatpak install flathub org.qelectrotech.QElectroTech

flatpak run org.qelectrotech.QElectroTech

Установка через Snap

sudo snap install qelectrotech

Установка в Ubuntu (LinuxMint)

sudo apt install qelectrotech

Установка в Fedora

sudo dnf install qelectrotech

Установка в openSuse

sudo zypper install qelectrotech

Установка в Gentoo

sudo emerge -a sci-electronics/qelectrotech

Источник