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Qucs-電子回路シミュレーション用のオープンソースCAD

現在、多くのオープンソースCADシステムはありません。 ただし、CAD for Electronics（EDA）の中にはかなりまともな製品があります。 この投稿は、オープンソースのQucs電子回路設計者に捧げられます。 QucsはQt4フレームワークを使用してC ++で記述されています。 Qucsはクロスプラットフォームであり、Linux、Windows、およびMacOS用にリリースされています。



このCADシステムの開発は、2004年にドイツ人のMichael MargrafとStefan Jahn（現在は非アクティブ）によって開始されました。 現在、Qucsは私を含む国際チームによって開発されています。 プロジェクトマネージャーは、Frans SchreuderとGuilherme Torriです。 カットの下で、回路シミュレータの主要な機能、ピアと比較したその長所と短所について説明します。



メインプログラムウィンドウがスクリーンショットに表示されます。 そこでは、電界効果トランジスタの共振増幅器がシミュレートされ、入力と出力の電圧の波形と周波数応答が得られました。







ご覧のとおり、インターフェイスは直感的です。 ウィンドウの中央部分は、実際にシミュレートされた回路で占められています。 コンポーネントは、ウィンドウの左側からドラッグアンドドロップしてダイアグラムに配置されます。 シミュレーションのタイプと方程式も特別なコンポーネントです。 回路の編集の原則については、プログラムのドキュメントで詳しく説明されています。



Qucsスキーマファイル形式はXMLベースであり、ドキュメントが付属しています。 したがって、Qucsスキーマは、サードパーティのプログラムで簡単に生成できます。 これにより、Qucsの拡張である回路合成ソフトウェアを作成できます。 専有ソフトウェアは通常、バイナリ形式を使用します。



Qucsで利用可能な主なコンポーネントをリストします。



  1. パッシブRCLコンポーネント
  2. ダイオード
  3. バイポーラトランジスタ
  4. 電界効果トランジスタ（JFET、MOSFET、MESFETおよびマイクロ波トランジスタ）
  5. 理想的なオペアンプ
  6. 同軸およびマイクロストリップライン
  7. ライブラリコンポーネント：トランジスタ、ダイオード、および超小型回路
  8. ファイルコンポーネント：サブサーキット、スパイスサブサーキット、Verilogコンポーネント




コンポーネントライブラリは、独自のXMLベースの形式を使用します。 ただし、既存のSpiceベースのコンポーネントライブラリ（電子コンポーネントのデータシートで提供）をインポートできます。



次のタイプのモデリングがサポートされています。

  1. DC動作点のモデリング
  2. 交流の周波数領域でのモデリング
  3. 時間領域過渡モデリング
  4. Sパラメータのモデリング
  5. パラメトリック分析




シミュレーション結果は、Octave / Matlabにエクスポートして後処理できます。



Qucsは、新しく開発された回路モデリングエンジンに基づいています。 このエンジンの特徴は、SパラメータとSWRをシミュレートする組み込み機能です。これは、RF回路の分析に重要です。 Qucsは、SパラメーターをYおよびZパラメーターに変換できます。



スクリーンショットは、高周波ブロードバンドアンプのSパラメータのモデリング例を示しています。











したがって、Qucsの特徴は、複雑な周波数特性（CFC）の分析、複雑な平面図とスミス図、複雑な抵抗とSパラメータの分析です。 これらの機能は、独自のMicroCAPおよびMultiSimシステムでは使用できません。Qucsは市販のソフトウェアを凌ぎ、Spiceに基づく電子回路のシミュレータでは達成できない結果を得ることができます。



Qucsの欠点は、ライブラリコンポーネントの数が少ないことです。 しかし、Qucsはデータシート内の電子コンポーネントのモデルが提供されるSpice形式と互換性があるため、この欠点は使用するのに障害ではありません。 また、モデラーは、類似のSpice互換モデラー（たとえば、MicroCAP（独自仕様）またはNgspice（オープンソース））よりも低速です。



現在、回路をモデリングするためのエンジンの選択肢をユーザーに提供する可能性に取り組んでいます。 組み込みのQucsエンジン、Ngspice（PSpiceに類似したspice互換コンソールシミュレーター）またはXyce（OpenMPIを介した並列コンピューティングをサポートするシミュレーター）を使用できます。



ここで、Qucsの開発における有望なQucs 0.0.18の最近のリリースの革新のリストを検討してください。



  1. Verilogとの互換性の改善
  2. Qt4への移植は継続しています
  3. メインメニューに最近開いたドキュメントのリストを実装しました。
  4. グラフのエクスポート、ラスターおよびベクター形式のスキームの実装：PNG、JPEG、PDF、EPS、SVG、PDF + LaTeX。 この機能は、シミュレーション結果を含む記事やレポートを準備するときに役立ちます。
  5. プログラムの将来のバージョンからスキーマドキュメントを開く機能。
  6. 特定の条件下でのモデラーのフリーズに関連するバグを修正しました。
  7. Qucsのアクティブフィルターの合成システムが開発されています（バージョン0.0.19で予定）
  8. 電子回路のモデリング用の他のオープンソースエンジン（ Ngspice 、 Xyce 、Gnucap）とのインターフェースが開発されています。 将来のバージョンでは、回路をモデリングするためのエンジンを選択する機能が追加される予定です。




Qucsは、その欠点にも関わらず、電子回路のモデリングのための独自のCADに代わる非常に価値のある代替手段であると結論付けることができます。



Qucsリソース：



プロジェクトサイト： qucs.sourceforge.net

Githubリポジトリ： github.com/Qucs/qucs

Qucsの国内コンポーネントのライブラリ： github.com/ra3xdh/qucs-rus-complib


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