Программы автоматизации разработки электрических схем: черчение и проектирование электрических схем

черчение и проектирование электрических схем

Тема: какую программу лучше выбрать для рисования электрических схем.

В этой теме будет представлен небольшой обзор наиболее хороших и распространённых компьютерных программ, что используются для создания принципиальных электрических схем в цифровом формате.

Программа рисования схем sPlan

Начну с наиболее распространённой и ходовой программы для создания электрических схем, которая называется sPlan . К достоинствам программы можно отнести простоту работы, широкие возможности, русскоязычность, удобный интерфейс и т.д. В ней содержится большая внутренняя база различных электрических и электронных компонентов, что разбиты и упорядочены по определённым группам и типам (это удобно при выборе нужных элементов в процессе создания схемы).

Она полностью на русском языке, что бывает редкостью для хороших программ. В ней довольно быстро и легко можно разобраться даже новичку, так как программа имеет интуитивно понятную рабочую среду, что облегчает общее понимание и работу с ней.

При помощи sPlan можно рисовать электрические схемы.

После инсталляции запускаете её и создаете новые документ. В этом рабочем пространстве и работаете дальше, набрасывая элементы электрической схемы, соединяя нужные выводы между собой. В левой стороне находится библиотека элементов. Ваша задача выбрать нужный компонент и мышкой перетащить его на основное поле. Ну, а далее особых трудностей возникнуть не должно. Если что, читайте помощь в самой программе. По окончанию создания схемы, Вы просто её сохраняете на компьютере и всё. При надобности выводите на распечатку. Программу можно найти и скачать в разделе «Скачать» (смотрите в верхнем меню).

Программа Microsoft Office Visio

Если Вам мало возможностей, что предлагает sPlan , или Вы желаете не ограничиваться только лишь принципиальными электрическими схемами, а расширить свои нужды на иные сферы деятельности, то тогда я Вам могу посоветовать более мощную, профессиональную, навороченную программу из семейства Microsoft Office, а именно

Microsoft Office Visio .

Это очень сильная программа в плане создания различных схем. В ней можно сделать не только принципиальную, но и структурные, функциональные, подключений, общие, расположения и прочие. Кроме этого, она не ограничивается лишь электрикой. Вы компьютерщик или бизнесмен, и Вам она сгодится. Словом, при её помощи возможно набросать любые схемы, но есть и небольшое неудобство.

Это то, что над ней необходимо некоторое время попыхтеть, а именно разобраться. Поскольку имея такой широкий асортимент возможностей, для новичка будет сложновато с ходу с ней работать. Хотя в принципе, если Вы уже заметили, программные продукты создаваемые одной и той же фирмой, своим интерфейсом очень похожи друг на друга. То есть, если человек умеет работать и знаком с обычным Microsoft Office Word , то основную часть программы

Visio ему легче будет понять. Так что при желании можно легко и быстро научиться работе с ней.

Немного коснусь темы об первоначальном назначении этих создаваемых программами схем. К примеру, Вам пару раз понадобилась нарисовать на компьютере электрическую схему. В этом случае изучать полностью какую либо программу в общем не обязательно. Проще взять sPlan и не мучатся с изучением других. Либо, вовсе, отрыть программу для рисования (графические редакторы) и на ней при помощи простых фигур, линий, кривых быстренько намалевать схемку.

Рисовалка SnagitEditor

В тех случаях когда от схемы требуется объяснение (по ней), наглядность, презентабельность, эстетичность, а не строгая документальность, делается так. Берётся программа Snagit и в SnagitEditor (внутренний редактор), при помощи линий и кривых с теневыми эффектами собираем по частям вся схема. В результате выходит весьма симпатичная на вид схемка. Если использовать копирование готовых, ранее нарисованных Вами компонентов, можно сократить время создания такого документа до нескольких минут. Быстро и красиво. Программу можно найти и скачать в разделе «Скачать» (смотрите в верхнем меню).

На данный момент имеется большое разнообразие всевозможных программ, что могут рисовать, планировать, тестировать, вычислять и т.д. Просто нужно немного поискать в своей локальной сети или в сети интернета, после скачивания каждую проверить и выбрать более подходящую. При поиске обращайте внимание на версию программ. Они довольно часто обновляются и это способствует улучшению и расширению их внутренних возможностей. Из списка найденных вариантов, закачивайте ту, у которой наибольшая цифра после названия программы.

На этом и завершу тему, программа для рисования электрических схем, какую лучше выбрать себе для работы.

P.S. От себя посоветую — для простых набросков использовать простые рисовалки, а для обычных принципиальных электрических схем, устанавливаете sPlan и будете довольны.

Мы все больше пользуемся компьютером и виртуальными инструментами. Вот уже и чертить на бумаге схемы не всегда хочется — долго, не всегда красиво и исправлять сложно. Кроме того, программа для рисования схем может выдать перечень необходимых элементов, смоделировать печатную плату, а некоторые могут даже просчитать результаты ее работы.

Бесплатные программы для создания схем

В сети имеется немало неплохих бесплатных программ для рисования электрических схем. Профессионалам их функционала может быть недостаточно, но для создания схемы электроснабжения дома или квартиры, их функций и операций хватит с головой. Не все они в равной мере удобны, есть сложные в освоении, но можно найти несколько бесплатных программ для рисования электросхем которыми сможет пользоваться любой, настолько в них простой и понятный интерфейс.

Самый простой вариант — использовать штатную программу Windows Paint, которая есть практически на любом компьютере. Но в этом случае вам придется все элементы прорисовывать самостоятельно. Специальная программа для рисования схем позволяет вставлять готовые элементы на нужные места, а потом соединять их при помощи линий связи. ОБ этих программах и поговорим дальше.

Бесплатная программа для рисования схем — не значит плохая. На данном фото работа с Fritzing

Программа для рисования схем QElectroTech есть на русском языке, причем русифицирована она полностью — меню, пояснения — на русском языке. Удобный и понятный интерфейс — иерархическое меню с возможными элементами и операциями в левой части экрана и несколько вкладок вверху. Есть также кнопки быстрого доступа для выполнения стандартных операций — сохранения, вывода на печать и т.п.

Имеется обширный перечень готовых элементов, есть возможность рисовать геометрические фигуры, вставлять текст, вносить изменения на определенном участке, изменять в каком-то отдельно взятом фрагменте направление, добавлять строки и столбцы. В общем, довольно удобна программа при помощи которой легко нарисовать схему электроснабжения, проставить наименование элементов и номиналы. Результат можно сохранить в нескольких форматах: JPG, PNG, BMP, SVG, импортировать данные (открыть в данной программе) можно в форматах QET и XML, экспортировать — в формате QET.

Недостаток этой программы для рисования схем — отсутствие видео на русском языке о том, как ей пользоваться, зато есть немалое количество уроков на других языках.

Графический редактор от Майкрософт — Visio

Для тех, кто имеет хоть небольшой опыт работы с продуктами Майкрософт, освоить работу в из графическом редакторе Visio (Визио) будет несложно.

У данного продукта также есть полностью русифицированная версия, причем с хорошим уровнем перевода.

Данный продукт позволяет начертить схему в масштабе, что удобно для расчета количества необходимых проводов. Большая библиотека трафаретов с условными обозначениями, различных составляющих схемы, делает работу похожей на сборку конструктора: необходимо найти нужный элемент и поставить его на место. Так как к работе в программах данного типа многие привыкли, сложности поиск не представляет.

К положительным моментам можно отнести наличие приличного количества уроков по работе с этой программой для рисования схем, причем на русском языке.

Компас Электрик

Еще одна программа для рисования схем на компьютере — Компас Электрик. Это уже более серьезный продукт, который используют профессионалы. Имеется широкий функционал, позволяющий рисовать различные планы, блок-схемы, другие подобные рисунки. При переносе схемы в программу параллельно формируется спецификация и монтажная схема и све они выдаются на печать.

Для начала работы необходимо подгрузить библиотеку с элементами системы. При выборе схематичного изображения того или иного элемента будет «выскакивать» окно, в котором будет список подходящих деталей, взятый из библиотеки. Из данного списка выбирают подходящий элемент, после чего его схематичное изображение появляется в указанном месте схемы. В то же время автоматически проставляется соответствующее ГОСТу обозначение со сквозной нумерацией (цифры программа меняет сама). В то же время в спецификации появляются параметры (название, номер, номинал) выбранного элемента.

В общем, программа интересная и полезная для разработки схем устройств. Может применяться для создания схемы электропроводки в доме или квартире, но в этом случае ее функционал использован почти не будет. И еще один положительный момент: есть много видео-уроков работы с Компас-Электрик, так что освоить ее будет несложно.

Программа DipTrace — для рисования однолинейных схем и принципиальных

Эта программа полезна не только для рисования схем электроснабжения — тут все просто, так как нужна только схема. Более полезна она для разработки плат, так как имеет встроенную функцию преобразования имеющейся схемы в трассу для печатной платы.

Для начала работы, как и в многих других случаях, необходимо сначала подгрузить имеющиеся на вашем компьютере библиотеки с элементной базой. Для этого необходимо запустить приложение Schematic DT, после чего можно загрузить библиотеки. Их можно будет скачать на том же ресурсе, где будете брать программу.

После загрузки библиотеки можно приступать к рисованию схемы. Сначала можно «перетащить» нужные элементы из библиотек на рабочее поле, развернуть их (если понадобится), расставить и связать линиями связи. После того как схема готова, если необходимо, в меню выбираем строку «преобразовать в плату» и ждем некоторое время. На выходе будет готовая печатная плата с расположением элементов и дорожек. Также можно в 3D варианте посмотреть внешний вид готовой платы.

Бесплатная прога ProfiCAD для составления электросхем

Бесплатная программа для рисования схем ProfiCAD — один из лучших вариантов для домашнего мастера. Она проста в работе, не требует наличия на компьютере специальных библиотек — в ней уже есть коло 700 элементов. Если их недостаточно, можно легко пополнить базу. Требуемый элемент можно просто «перетащить» на поле, там развернуть в нужном направлении, установить.

Отрисовав схему, можно получить таблицу соединений, ведомость материалов, список проводов. Результаты можно получить в одном из четырех наиболее распространенных форматов: PNG, EMF, BMP, DXF. Приятная особенность этой программы — она имеет низкие аппаратные требования. Она нормально работает с системами от Windows 2000 и выше.

Есть у этого продукта только один недостаток — пока нет видео о работе с ней на русском языке. Но интерфейс настолько понятный, что разобраться можно и самому, или посмотреть один из «импортных» роликов чтобы понять механику работы.

Если вам придется часто работать с программой для рисования схем, стоит рассмотреть некоторые платные версии. Чем они лучше? У них более широкий функционал, иногда более обширные библиотеки и более продуманный интерфейс.

Простая и удобная sPlan

Если вам не очень хочется разбираться с тонкостями работы с многоуровневыми программм, присмотритесь к пролукту sPlan. Он имеет очень простое и понятное устройство, так что через час-полтора работы вы будете уже свободно ориентироваться.

Как обычно в таких программах, необходима библиотека элементов, после первого пуска их надо подгрузить перед началом работы. В дальнейшем, если не будете переносить библиотеку в другое место, настройка не нужна — старый путь к ней используется по умолчанию.

Если вам необходим элемент, которого нет в списке, его можно нарисовать, затем добавить в библиотеку. Также есть возможность вставлять посторонние изображения и сохранять их, при необходимости, в библиотеке.

Из других полезных и нужных функций — автонумерация, возможность изменения масштаба элемента при помощи вращения колесика мышки, линейки для более понятного масштабирования. В общем, приятная и полезная вещь.

Micro-Cap

Эта программа кроме построения схемы любого типа (аналогового, цифрового или смешанного) позволяет еще и проанализировать ее работу. Задаются исходные параметры и получаете выходные данные. То есть, можно моделировать работу схемы при различных условиях. Очень полезная возможность, потому, наверное, ее очень любят преподаватели, да и студенты.

В программе Micro-Cap есть встроенные библиотеки, которые можно пополнять при помощи специальной функции. При рисовании электрической схемы продукт в автоматическом режиме разрабатывает уравнения цепи, также проводит расчет в зависимости от проставленных номиналов. При изменении номинала, изменение выходных параметров происходит тут же.

Программа для черчения схем электроснабжения и не только — больше для симуляции их работы

Номиналы элементов могут быть постоянными или переменными, зависящими от различных факторов — температуры, времени, частоты, состояния некоторых элементов схемы и т.д. Все эти варианты просчитываются, результаты выдаются в удобном виде. Если есть в схеме детали, которые изменяют вид или состояние — светодиоды, реле — при симуляции работы, изменяют свои параметры и внешний вид благодаря анимации.

Программа для черчения и анализа схем Micro-Cap платная, в оригинале — англоязычная, но есть и русифицированная версия. Стоимость ее в профессиональном варианте — больше тысячи долларов. Хороша новость в том, что есть и бесплатная версия, как водится с урезанными возможностями (меньшая библиотека, не более 50 элементов в схеме, сниженная скорость работы). Для домашнего пользования вполне подойдет и такой вариант. Приятно еще что она нормально работает с любой системой Windows от Vista и 7 и выше.

Времена применения кульманов давно миновали, их заменили графические редакторы, это специальные программы для черчения электрических схем. Среди них есть как платные приложения, так и бесплатные (виды лицензий мы рассмотрим ниже). Уверены, что созданный нами краткий обзор поможет из разнообразия программных продуктов выбрать ПО, наиболее оптимальное для поставленной задачи. Начнем с бесплатных версий.

Бесплатные

Прежде, чем перейти к описанию программ кратко расскажем о бесплатных лицензиях, наиболее распространены из них следующие:

• Freeware – приложение не ограничено по функциональности и может использоваться в личных целях без коммерческой составляющей.
• Open Source – продукт с «открытым кодом», в который допускается вносить изменения подстраивая ПО под собственные задачи. Возможны ограничения на коммерческое использование и платное распространение внесенных модификаций.
• GNU GPL – лицензия практически не накладывающая на пользователя никаких ограничений.
• Public domain – практически идентична с предыдущим вариантом, на данный тип лицензии закон защиты авторских прав не распространяется.
• Ad-supported – приложение полностью функционально, содержит в себе рекламу других продуктов разработчика или других компаний.
• Donationware – продукт распространяется бесплатно, но разработчик предлагает внести пожертвования на добровольной основе для дальнейшего развития проекта.

Получив представление о бесплатных лицензиях можно переходить к ПО, распространяемому на таких условиях.

Microsoft Visio

Это простой в управлении, но в то же время весьма удобный редактор векторной графики, обладающий богатым функциональным набором. Несмотря на то, что основная социализация программы визуализация информации с приложений MS Office, ее вполне можно использовать для просмотра и распечатки радиосхем.

MS выпускает три платных версии, отличающихся функциональным набором и бесплатную (Viewer), которая интегрируется в браузер IE и позволяет с его помощью осуществлять просмотр файлов, созданных в редакторе. К сожалению, для редакции и создания новых схем потребуется приобрести полнофункциональный продукт. Заметим, что даже в платных версиях среди базовых шаблонов нет набора для полноценного создания радиосхем, но его несложно найти и установить.

Недостатки бесплатной версии:

• Недоступны функции редактирования и создания схем, что существенно снижает интерес к этому продукту.
• Программа работает только с браузером IE, что также создает массу неудобств.

Компас-Электрик

Данная ПО является приложением к САПР российского разработчика «АСКОН». Для ее работы требуется установка среды КОМПАС-3D. Поскольку это отечественный продукт, в нем полностью реализована поддержка принятых России ГОСТов, и, соответственно, нет проблем с локализацией.

Приложение предназначено для проектирования любых видов электрооборудования и создания к ним комплектов конструкторской документации.

Это платное ПО, но разработчик дает 60 дней на ознакомление с системой, в течение этого времени ограничения по функциональности отсутствуют. На официальном сайте и в сети можно найти множество видео материалов, позволяющих детально ознакомиться с программным продуктом.

В отзывах многие пользователи отмечают, что в системе имеется масса недоработок, которые разработчик не спешит устранять.

Eagle

Данное ПО представляет собой комплексную среду, в которой можно создать как принципиальную схему, так и макет печатной платы к ней. То есть, расположить на плате все необходимые элементы и выполнить трассировку. При этом, она может быть выполнена как в автоматическом, так и ручном режиме или путем комбинации этих двух способов.

В базовом наборе элементов отсутствуют модели отечественных радиокомпонентов, но их шаблоны могут быть скачены в сети. Язык приложения – Английский, но локализаторы, позволяющие установить русский язык.

Приложение является платным, но возможность его бесплатного использования со следующими функциональными ограничениями:

• Размер монтажной платы не может превышать размера 10,0х8,0 см.
• При разводке можно манипулировать только двумя слоями.
• В редакторе допускается работа только с одним листом.

Dip Trace

Это не отдельное приложение, а целый программный комплекс, включающий в себя:

• Многофункциональный редактор для разработки принципиальных схем.
• Приложение для создания монтажных плат.
• 3D модуль, позволяющий проектировать корпуса для созданных в системе приборов.
• Программу для создания и редактирования компонентов.

В бесплатной версии программного комплекса, для некоммерческого использования, предусмотрены небольшие ограничения:

• Монтажная плата не более 4-х слоев.
• Не более одной тысячи выводов с компонентов.

В программе не предусмотрена русская локализация, но ее, а также описание всех функций программного продукта можно найти в сети. С базой компонентов также нет проблем, в изначально их около 100 тыс. На тематических форумах можно найти созданные пользователями базы компонентов, в том числе и под российские ГОСТы.

1-2-3 схема

Это полностью бесплатное приложение, позволяющее укомплектовать электрощиты Хагер (Hager) одноименным оборудованием.

Функциональные возможности программы:

• Выбор корпуса для электрощита, отвечающего нормам по степени защиты. Выборка производится из модельного ряда Hager.
• Комплектация защитным и коммутационным модульным оборудованием того же производителя. Заметим, что в элементной базе присутствуют только сертифицированные в России модели.
• Формирование конструкторской документации (однолинейной схемы, спецификации, отвечающей нормам ЕСКД, отрисовка внешнего вида).
• Создание маркеров для коммутирующих устройств электрощита.

Программа полностью локализована под русский язык, единственный ее недостаток, что в элементной базе присутствует только электрооборудование компании-разработчика.

Autocad Electrical

Приложение на базе известной САПР Autocad, созданное для проектирования электросхем и создания для них технической документации в соответствии с нормами ЕСКД.

Изначально база данных включает в себя свыше двух тысяч компонентов, при этом, их условно графические обозначения отвечают действующим российским и европейским стандартам.

Данное приложение платное, но имеется возможность в течение 30-ти дней ознакомиться с полным функционалом базовой рабочей версии.

Эльф

Данное ПО позиционируется в качестве автоматизированного рабочего места (АРМ) для проектировщиков-электриков. Приложение позволяет быстро и корректно разработать, практически, любой чертеж для электротехнических проектов с привязкой к плану помещений.

Функционал приложения включает в себя:

• Расстановку УГО при проектировании электросетей, проложенных открыто, в трубах или специальных конструкциях.
• Автоматический (с плана) или руной расчет силовой схемы.
• Составление спецификации в соответствии с действующими нормами.
• Возможность расширения базы элементов (УГО).

В бесплатной демонстрационной версии отсутствует возможность создания и редактирование проектов, их можно только просмотреть или распечатать.

Kicad

Это полностью бесплатный программный комплекс с открытым кодом (Open Source). Данное ПО позиционируется в качестве системы сквозного проектирования. То есть, можно разработать принципиальную схему, по ней создать монтажную плату и подготовить документацию, необходимую для производства.

Характерные особенности системы:

• Для разводки платы допускается применение внешних трассировщиков.
• В программу встроен калькулятор печатной платы, размещение на ней элементов можно выполнить автоматически или вручную.
• По завершению трассировки система генерирует несколько технологических файлов (например, для фотоплоттера, сверлильного станка и т.д.). При желании можно добавить логотип компании на печатную плату.
• Система может создать послойную распечатку в нескольких популярных форматах, а также сгенерировать список используемых в разработке компонентов для формирования заказа.
• Имеется возможность экспорт чертежей и других документов в форматы pdf и dxf.

Заметим, что многие пользователи отмечают непродуманность интерфейса системы, а также тот факт, что для освоения ПО требуется хорошо изучить документацию к программе.

TinyCAD

Еще одно бесплатное приложение с открытым кодом, позволяющее создавать чертежи принципиальных схем и имеющее функции простого редактора векторной графики. В базовом наборе содержится сорок различных библиотек компонентов.

TinyCAD – простой редактор для принципиальных схем

В программе не предусмотрена трассировка печатных плат, но имеется возможность экспортировать список соединений в стороннее приложение. Экспорт производится с поддержкой распространенных расширений.

Приложение поддерживает только английский язык, но благодаря интуитивному меню проблем с освоением не возникнет.

Fritzing

Бесплатная среда разработки проектов на базе Arduino. Имеется возможность создания печатных плат (разводку необходимо делать вручную, поскольку функция автотрассировки откровенно слабая).

Следует заметить, что приложение «заточено» для быстрого создания набросков, позволяющих объяснить принцип работы проектируемого прибора. Для серьезной работы у приложения слишком мала база элементов и сильно упрощенное составление схемы.

123D Circuits

Это веб-приложение для разработки Arduino-проектов, с возможностью программирования устройства, симуляции и анализа его работы. В типовом наборе элементов присутствуют только основные радио-компоненты и модули Arduino. При необходимости пользователь может создать новые компоненты и добавить их в базу. Примечательно, что разработанную печатную плату можно заказать, непосредственно, в онлайн-сервисе.

В бесплатной версии сервиса нельзя создавать свои проекты, но можно просматривать чужие разработки, находящиеся в открытом доступе. Для полноценного доступа ко всем возможностям необходимо оформить подписку ($12 или $24 в месяц).

Заметим, что из-за бедного функционала виртуальная среда разработки вызывает интерес только у начинающих. Многие из тех, кто пользовался сервисом, обратили внимание на тот факт, что результаты симуляции расходятся с реальными показателями.

XCircuit

Бесплатное мультиплатформенное приложение (лицензия GNU GPL) для быстрого создания принципиальных схем. Функциональный набор минимальный.

Язык приложения – английский, программа не воспринимает русские символы. Также следует обратить внимание на нетипичное меню, к которому необходимо привыкнуть. Помимо этого контекстные подсказки выводятся на панель состояния. В базовый набор элементов входят УГО только основных радиодеталей (пользователь может создать свои элементы и добавить их).

CADSTAR Express

Это демонстрационная версия одноименной САПР. Функциональные ограничения коснулись лишь числа элементов, используемых в схеме разработки (до 50 шт) и количеств контактов (не более 300), что вполне достаточно для небольших радиолюбительских проектов.

Программа состоит из центрального модуля, в которых входит несколько приложений позволяющих разработать схему, создать для нее плату и подготовить пакет технической документации.

В базовый набор входит более 20 тыс. компонентов, дополнительно можно загрузить с сайта разработчика дополнительные библиотеки.

Существенным недостатком системы является отсутствие поддержки русского языка, соответственно, все техническая документация также представлена в сети на английском.

QElectroTech

Простое удобное и бесплатное (FreeWare) приложения для разработки электрических и электронных схем-чертежей. Программа является обычным редактором, никаких специальных функций в ней не реализовано.

Язык приложения – английский, но для него имеется русская локализация.

Платные приложения

В отличие от ПО, распространяемого по бесплатным лицензиям, коммерческие программы, как правило, обладают значительно большим функционалом, и поддерживаются разработчиками. В качестве примера мы приведем несколько таких приложений.

sPlan

Простая программа-редактор для черчения электросхем. Приложение комплектуется несколькими библиотеками компонентов, которые пользователь может расширять по мере необходимости. Допускается одновременная работа с несколькими проектами, путем их открытия в отдельных вкладках.

Чертежи, сделанные программой, хранятся в виде файлов векторной графики собственного формата с расширением «spl». Допускается конвертация в типовые растровые форматы изображения. Имеется возможность печати больших схем на обычном принтере А4-го формата.

Официально приложение не выпускается в русской локализации, но существуют программы, позволяющие русифицировать меню и контекстные подсказки.

Помимо платной версии предусмотрены две бесплатных реализации Demo и Viewer. В первой нет возможности сохранить и распечатать нарисованную схему. Во второй предусмотрена только функция просмотра и печати файлов формата «spl».

Eplan Electric

Многомодульная масштабируемая САПР для разработки электротехнических проектов различной сложности и автоматизации процесса подготовки конструкторской документации. Данный программный комплекс сейчас позиционируется в качестве корпоративного решения, поэтому для рядовых пользователей он будет не интересен, особенно если принять в учет стоимость ПО.

Target 3001

Мощный САПР комплекс, позволяющий разрабатывать электросхемы, трассировать печатные платы, моделировать работу электронных устройств. Онлайн библиотека компонентов насчитывает более 36 тыс. различных элементов. Данная CAD широко применяется в Европе для трассировки печатных плат.

По умолчанию устанавливается английский язык, имеется возможность установить меню на немецком или французском, официально русской локализации нет. Соответственно, вся документация представлена только на английском, французском или немецком языке.

Стоимость самой простой базовой версии около 70 евро. За эти деньги будет доступна трассировка двух слоев на 400 выводов. Стоимость нелимитированной версии в районе 3,6 тыс. евро.

Micro-Cap

Приложение для моделирования цифровых, аналоговых и смешанных схем, а также анализа их работы. Пользователь может создать в редакторе электрическую цепь и задать параметры для анализа. После это по одному клику мышки система автоматически чего произведет необходимые расчеты и выдаст результаты для изучения.

Программа позволяет установить зависимость параметров (номиналов) элементов от температурного режима, освещенности, частотных характеристик и т.д. Если в схеме присутствуют анимированные элементы, например, светодиодные индикаторы, то их состояние будут корректно отображаться, в зависимости от поступающих сигналов. Имеется возможность при моделировании «подключать» к схеме виртуальные измерительные приборы, а также отслеживать состояние различных узлов устройства.

Стоимость полнофункциональной версии около $4,5 тыс. Официальной русской локализации приложения не существует.

TurboCAD

Данная САПР платформа включает в себя множество инструментов, для проектирования различных электрических устройств. Набор специальных функций позволяет решать инженерно-конструкторские задачи любого уровня сложности.

Отличительные особенности – тонкая настройка интерфейса под пользователя. Множество справочной литературы, в том числе и на русском языке. Несмотря на отсутствие официальной поддержки русского языка, для платформы имеются русификаторы.

Для рядовых пользователей приобретение платной версии программы с целью разработки электросхем для любительских устройств, будет нерентабельно.

Designer Schematic

Приложение для создания электросхем с использованием радиоэлементов производства Digi-Key. Основная особенность данной системы заключается в том, что в редакторе для построения схем, может использовать механическое проектирование.

Базы данных компонентов можно в любой момент проверить на соответствие и при необходимости произвести обновление прямо с сайта производителя.

Система не имеет собственного трассировщика, но список соединений может быть загружен в стороннюю программу.

Имеется возможность импорта файлов из популярных САПР.

Ориентировочная стоимость приложения около $300.

10 лучших бесплатных онлайн симуляторов электроцепи

Список бесплатных программ моделирования электронной цепи онлайн очень полезный для вас. Эти симуляторы электроцепи, которые я предлагаю, не нужно быть загружен в компьютере, и они могут работать непосредственно с веб-сайта.

1. EasyEDA дизайн электронной цепи, моделирование цепи и PCB дизай:
EasyEDA удивительный бесплатный онлайн симулятор электроцепи, который очень подходит для тех, кто любит электронную схему. EasyEDA команда стремится делать сложную программу дизайна на веб-платформе в течение нескольких лет, и теперь инструмент становится замечательным для пользователей. Программная среда позволяет тебя сам проектировать схему. Проверить операцию через симулятор электроцепи. Когда вы убедитесь функцию цепи хорошо, вы будете создавать печатную плату с тем же программным обеспечением. Есть более 70,000+ доступных диаграмм в их веб-базах данных вместе с 15,000+ Pspice программами библиотеки. На сайте вы можете найти и использовать множество проектов и электронных схем, сделанные другими, потому что они являются публичными и открытыми аппаратными оснащениями. Он имеет некоторые довольно впечатляющие варианты импорта (и экспорта). Например, вы можете импортировать файлы в Eagle, Kikad, LTspice и Altium проектант, и экспортировать файлы в.PNG или.SVG. Есть много примеров на сайте и полезных программ обучения, которые позволяют людей легко управлять.

2. Circuit Sims : Это был один из первых вебов исходя из эмуляторов электроцепи с открытым кодом я тестировал несколько лет назад. Разработчик не удалось повысить качество и увеличить графический интерфейс пользователя.

3. DcAcLab имеет визуальные и привлекательные графики, но ограничивается моделированием цепи. Это несомненно отличная программа для обучения, очень проста в использовании. Это делает вас видеть компоненты, как они сделаны. Это не позволит вам проектировать схему, но только позволит сделать практику.

4. EveryCircuit представляет собой электронный эмулятор онлайн с хорошими сделанными графиками. Когда вы входите в онлайн программу, и она будет просить вас создать бесплатный счет, чтобы вы можете сохранить ваши проекты и иметь ограниченную часть площади рисовать вашу схему. Чтобы использовать его без ограничений, требующих годовой взнос в размере $ 10. Он можно скачивать и использоваться на платформах Android и iTunes. Компоненты имеют ограниченную способность имитировать с небольшими минимальными параметрами. Очень просто в использовании, он имеет прекрасную систему электронного дизайна. Она позволяет вам включать (вставлять) моделирование в ваши веб-страницы.

5. DoCircuits : Хотя она оставляет людям первое впечатление от путаницы о сайте, но она дает много примеров о том, как работает программа, можно видеть себя на видео «будет начать в пять минут». Измерения параметров электронной схемы продемонстрируют с реалистичными виртуальными инструментами.

6. PartSim электронный симулятор схемы онлайн. Он был способным к моделированию. Вы можете рисовать электрические схемы и протестировать их. Он еще новый симулятор, так что есть несколько компонентов, чтобы сделать моделирования для выбора.

7. 123D Circuits Активная программа разработана AutoDesk, она позволяет вам создавать схему, можно увидеть её на макетной плате, использовать платформу Arduino, имитировать электронную схему и окончательно создать PCB. Компоненты продемонстрируются в 3D в их реальной форме. Вы можете запрограммировать Arduino непосредственно из этой программы моделирования, (она) действительно производит глубокое впечатление.

8. TinaCloud Эта программа моделирования имеет усовершенствованные возможности. Она позволяет вам моделировать, в дополнение к обычным схемам со смешанными сигналами, и микропроцессорами, VHDL, SMPS поставки электричества и радио частотных цепей. Расчеты для электронного моделирования выполняются непосредственно на сервере компании и позволяют отличную скорость моделирования

В данной статье будет представлено 20 лучших программ для проектирования электронных схем и печатных плат, включая бесплатные, коммерческие и условно бесплатные программы.

Изучение дизайна макетов или электронных диаграмм не сложно, если вы выберете правильный инструмент дизайна. Для создания списка был использован ряд критериев, таких как:

• качество программного обеспечения;
• удобство для пользователя;
• сложность среды проектирования.

Бесплатное программное обеспечение для рисования электронных схем:

Ниже будет представлен список и краткое описание бесплатных программ для проектирования электронных схем.

LTspice

Это программное обеспечение для моделирования от линейных технологий до разработки электронных схем, моделирования SPICE, диаграмм сигналов и многих других функций:

• многоязычный графический интерфейсMDI для открытия и редактирования нескольких файлов в сеансе;
• встроенный редактор схем с базой данных 2 тыс. электронных компонентов;
• симулятор аналоговых и смешанных схем с режимом импорта файловSPICE;
• постпроцессор для генерации графических кривых результатов анализа и отчетов;
• возможность персонализировать настройки режима отображения и сочетания клавиш;
• удобные функции масштабирования окна просмотра, печати и копирования в буфер обмена;
• интегрированная база данных схем выборкиLTSpice.ASC.

Узнать больше и скачать LTspice вы можете на нашем .

«Компас-электрик»

Замечательная графическая российская программа, которая является разновидностью программы «Компас». Используется в области электрики для создания схем электрооборудования различных механизмов. Программа имеет обширные возможности. Посредством программы «Компас-электрик» возможно начертить любую электрическую схему.

Программа «Компас-электрик» имеет три версии, различные по своему функционалу: экспресс версия, стандартная версия, профессиональная версия. Основными компонентами данной программы являются:

• База данных, которая является фундаментом для проектирования документации;
• Редактор схем и отчетов, в котором происходит сам процесс создания и выпуска готовой документации проектов.

DipTrace

Это программа для проектирования профессиональных печатных плат. Вполне интуитивно понятный интерфейс, огромная функциональность. Dip Trace поддерживает несколько режимов работы. В каждый пакет DipTrace входят следующие программы:

• редактор схем;
• программа проектирования контуров — компоновка печатной платы;
• редактор компонентов;
• редактор корпуса;
• автотрассировщик;
• 3D-визуализация;
• функция импорта библиотек и проектов из других программ EDA.

Скачать и получить более подробную информацию с обучающей книгой вы можете на нашем .

EasyEDA

Бесплатный и доступный в облачном инструменте EDA, позволяющий создавать схемы, моделировать SPICE и дизайн печатной платы. В его базе данных уже более 70 000 готовых диаграмм и более 15 тысяч библиотек PSpice, которые позволяют быстро рисовать диаграммы в веб браузере. Проекты, подготовленные в EasyEDA, могут быть опубликованы или сохранены в облаке. Файлы также можно экспортировать во многие форматы, включая JSON.

Программное обеспечение EasyEDA совместимо с инструментами Altium, Eagle KiCad и LTspice, откуда вы можете импортировать дополнительные библиотеки. По желанию производитель предлагает относительно недорогую конструкцию печатной платы в соответствии с созданной конструкцией. Благодаря доступу к приложениям в облаке мы получаем удобство, мобильность и совместимость между устройствами.

TinyCAD

Это программа для рисования схем в Windows, доступная для бесплатной загрузки с SourceForge. Поддерживает стандартные и пользовательские библиотеки символов. TinyCAD чаще всего используется для создания:

• однолинейных диаграмм;
• создания блок-схем;
• разработки технических чертежей для целей презентации.

Xcircuit

Бесплатная программа для рисования схем из Open Circuit Designs, разработанная для среды Unix / Linux, но вы можете использовать ее в Windows, если у вас есть работающий сервер или Windows API. Существует множество бесплатных версий.

Dia

Это базовый инструмент проектирования с возможностью рисования блок-диаграмм. Dia — программа для начинающих, только для людей, входящих в область рисования электронных схем. Программа имеет лицензию GPL и доступна в версиях Mac и Linux (без версии для Windows). Чаще всего используется для построения блок-схем.

Pspice — Student Version

Бесплатная версия программного обеспечения Pspice была создана для студентов. Он содержит ограниченные версии таких продуктов, как: PSpice A / D 9.1, PSpice Schematics 9.1, Capture 9.1. Позволяет разрабатывать и моделировать аналоговые и цифровые схемы.

SmartDraw

Программные шаблоны проектирования электро схем из SmartDraw LCC, считается одним из лучших САПРОВ для рисования электронных схем, блок-схем, HVAC, и т. д.

Бесплатная версия SmartDraw представляет собой усеченный вариант платного программного обеспечения, в котором отсутствует расширенные функции.

1-2-3 схема

Это простая программа редактор для создания электро схем, которая позволит вам быстро и просто создать, и начертить любую схему любого уровня сложности. В приложении вы имеете возможность создавать электро схемы щитков для жилищных комплексов, стоит заметить, что программа на русском языке, поэтому удобна в применении.

1-2-3 схема является одним из бесплатных приложений, которое позволяет укомплектовывать электрощиты Хагер (Hager) оборудованием того же производителя. Основной особенностью программы относится такая функция, как сам по себе выбор корпуса для электрощита, который отвечает всем требованиям и нормам безопасности. Выбор производится непосредственно из ряда моделей Hager.

Более подробную информацию о программе вы можете найти на нашем .

Microsoft Visio

Основной задачей программы является разработка и создание с помощью шаблонов рисование разного рода электронных схем. Программа имеет возможность создавать:

• разнообразные инженерные и технические рисунки;
• электронные схемы;
• составлять эффектные презентации;
• разрабатывать организационные схемы, маркетинговые и многие другие.

Кроме широких возможностей, программа имеет богатый набор готовых элементов, шаблоны visio для электро схем, а также библиотеку красивых объемных рисунков. Создание различных электронных схем не является единственной задачей для MS Visio.

KiCad

Это пакет с открытым исходным кодом, который был создан французом Жан-Пьером Шаррас. Данное программное обеспечение включает в себя ряд интегрированных независимых программ, таких как:

• kicad — приложение для управления проектами;
• EESchema — расширенный редактор схем, с помощью которого можно создавать иерархические структуры;
• Pcbnew — редактор для создания печатных плат на основе схемного дизайна;
• gerbview — средство для просмотра файлов gerber и многие другие.

KiCad совместим со многими ОС, так как основан на библиотеке wxWidgets.

Более подробную информацию вы можете найти на нашем .

CadSoft Eagle

Высококачественная программа для проектирования печатных плат от немецкой компании CadSoft, входящей в состав Premier Farnell plc. EAGLE является аббревиатурой для легко применимого графического редактора макетов, что означает простой в использовании графический редактор.

CadSoft Eagle завоевала большую популярность из-за простоты и возможности использовать одну из версий — Eagle Light бесплатно. Бесплатная версия программы не позволяет создавать электронные схемы в коммерческих целях.

Программа доступна для операционных систем Windows, Linux, OS X.

Платное программное обеспечение для рисования электронных схем:

Ниже представлен список и краткое описание платных программ для проектирования электронных схем.

OrCAD

Самая популярная программа компании Cadence, содержащая полную среду для коммерческих проектов PCB, содержит все компоненты, необходимые для проектирования печатных плат, такие как:

• модуль для введения схем;
• редактор печатных плат с интегрированным управлением проектирования.

Чтобы повысить эффективность дизайна, программа предлагает интерактивную технологию проводки Push & Shove.

TINA-TI

Недорогое решение от DesignSoft, созданное для предприятий и фрилансеров. Он позволяет создавать:

• схемы;
• компоновку компонентов;
• моделирование;
• множество дополнительных функций.

Примечательной особенностью является также тестирование систем в режиме реального времени.

Altera

Предоставляет полный набор инструментов программирования для каждого этапа проекта, включая программные обеспечения:

• NIOS II для проектирования встроенных систем;
• DSP Builder для проектирования цифровых систем обработки сигналов;
• Quartus II и ModelSim для построения логических систем.

Система Altera Max + Plus II (многоадресная матричная программируемая логическая пользовательская система) представляет собой интегрированную среду для проектирования цифровых схем в программируемых структурах. Система Max + Plus II включает 11 интегрированных прикладных программ.

Altium Designe

Комплект Altium Designer включает в себя четыре основных модуля:

• редактор схем;
• 3D- дизайн печатной платы;
• разработка программируемой вентильной матрицы (FPGA) и управление данными.

Как правило, Altium Designer является дорогим ПО, но отличается способностью добиваться быстрых результатов для сложных схем.

P-Cad

Это программа для создания печатных плат и электронных схем. В пакет P-CAD входят два основных компонента:

• P-CAD Schematic — редактор схем;
• P-CAD pcb — редактор печатных плат.

На протяжении долгого времени данной программой пользовалось огромное количество российских разработчиков электронных схем, главной причиной этой популярности стал достаточно интуитивно понятный и удобный интерфейс. На данный момент производитель прекратил поддержку данного ПО, заместив ее программой Altium Designer.

Proteus Design Suite

Это полное программное решение для моделирования схем и проектирования печатных плат. Он содержит несколько модулей для схемного захвата, прошивки IDE и компоновки печатных плат, которые отображаются в виде вкладок внутри единого интегрированного приложения. Это обеспечивает плавный рабочий процесс AGILE для инженера проектировщика и помогает продуктам быстрее выйти на рынок.

Пробная версия приложения имеет полный функционал, но не имеет возможности сохранения файлов.

sPlan

Простой в использовании инструмент, который зарекомендовал себя в области инженерии, ремесел, образования, исследований и обучения. Он также стал полезным инструментом для многих частных пользователей.

Создавайте профессиональные планы за очень короткое время, от простой схемы до сложных планов. Особенностями данной программы являются:

• расширяемая библиотека символов;
• индивидуальные страницы с листами форм;
• список компонентов;
• автоматическая нумерация компонентов;
• удобные инструменты рисования.

В бесплатной версии нельзя сохранять, экспортировать и печатать файлы.

Напишите в комментариях, какие программы для создания схем и дизайна электронных схем вы используете?

Автоматизированное проектирование радиоэлектронной аппаратуры / Хабр

В популярной форме освещаются вопросы автоматизированного проектирования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) на конструкциях печатных плат, основные этапы становления и эволюции систем автоматизированного проектирования (САПР) РЭА, содержание задач автоматизации, организация сквозного цикла выполнения проектных работ с использованием средств автоматизации.

Целью публикации является ознакомление инженерно-технических работников с одним из бурно развивающихся направлений в современной индустрии информационных технологий.

Предисловие

Автоматизация проектной и расчетной деятельности в инженерной практике имеет длительную и достаточно насыщенную историю. Обращаясь к относительно недалекому прошлому достаточно вспомнить счеты, механические арифмометры и логарифмические линейки. Несколько позже в расчетную практику вошли электронные калькуляторы, которые и до настоящего времени имеют широкое применение. Все эти устройства нацелены на облегчение выполнения разнообразных расчетов, значительная доля которых приходится на проектную деятельность инженеров.

Существенным шагом в направлении автоматизации расчетной деятельности стало появление электронных вычислительных машин (ЭВМ), возможности которых позволили не только выполнять расчеты, но и управлять потоками необходимых вычислений и данных путем составления программ на специализированных языках программирования: Автокод (или Ассемблер), Алгол, Фортран и других. Программирование в корне изменило применимость наработанных в течение столетий математических методов алгебры, геометрии, численных методов, теории вероятностей, исследования операций, дискретной математики, линейного программирования и многих других. Повышение производительности ЭВМ (быстродействия и размеров оперативной памяти) с одновременным расширением спектра периферийных устройств: ввода-вывода текстовых и графических данных, накопителей для долговременного хранения информации, а также интенсивным развитием операционных систем, компиляторов языков программирования оказали существенное влияние на изменение роли ЭВМ в инженерной практике. Решение отдельных расчетных задач стало постепенно заменяться выполнением законченных этапов проектного цикла, что породило понятие системы автоматизированного проектирования в соответствии со следующим определением.

Система автоматизированного проектирования – автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности. Также для обозначения подобных систем широко используется аббревиатура САПР.

Основное назначение САПР заключается в повышении эффективности инженерной деятельности: сокращении трудоемкости и сроков проектирования, обеспечении высокого качества проектных решений и документации, минимизации натурного моделирования и испытаний опытных образцов, снижении затрат на подготовку производства.

В современной инженерной практике наибольшее распространение получили следующие виды САПР:

Содержание настоящей публикации ограничивается только вопросами, связанными с предметной областью САПР радиоэлектронной аппаратуры на печатных платах.
В 1948—1950 годах Уильям Шокли создал теорию p-n- перехода и плоскостного транзистора и первый такой транзистор был изготовлен 12 апреля 1950 года. В 1954 году Texas Instruments выпустила первый кремниевый транзистор. Планарный процесс на основе кремния стал основной технологией производства транзисторов и интегральных схем.

За сотрудничество в разработке первого в мире действующего транзистора в 1948 году Джон Бардин, Уильям Шокли и Уолтер Браттейн разделили Нобелевскую премию 1956 года. Становление и развитие технологии промышленного производства полупроводниковых приборов определило долгосрочную и стабильную тенденцию роста степени интеграции электронных компонентов, переход на полупроводниковую элементную базу существенно расширил области применения электронных устройств при драматическом увеличении их степени интеграции и, как следствие, функциональной сложности.

Расширению спектра применимости электронных устройств также содействовал и прогресс в технологии производства печатных плат, которые обладают высокими показателями надежности электрических соединений и механической прочностью, что является первоочередным требованием к мобильным и стационарным электронным изделиям.

«Днем рождения» печатных плат считается 1902 год, когда изобретатель, немецкий инженер Альберт Паркер Хансен подал заявку в патентное ведомство родной страны.

Печатная плата Хансена представляла собой штамповку или вырезание изображения на бронзовой (или медной) фольге. Получившийся проводящий слой наклеивался на диэлектрик – бумагу, пропитанную парафином. Уже тогда заботясь о большей плотности размещения проводников, Хансен наклеивал фольгу с двух сторон, создавая двустороннюю печатную плату. Изобретатель также использовал идущие насквозь печатной платы соединительные отверстия. В работах Хансена есть описания создания проводников при помощи гальваники или проводящих чернил, представляющих собой измельченный в порошок металл в смеси с клеящим носителем.

Печатная плата (printed circuit board, PCB) — пластина из диэлектрика, на поверхности или в объёме которой сформированы электропроводящие цепи электронной схемы. Печатная плата предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов. Электронные компоненты на печатной плате соединяются своими выводами с элементами проводящего рисунка обычно пайкой.

Эти тенденции в развитии схемотехники и конструирования РЭА потребовали кардинальных изменений в подходах к организации процессов создания электронных изделий высокой функциональной и конструкторской сложности, что стимулировало появление промышленных систем автоматизированного проектирования радиоэлектронной аппаратуры.

На первых этапах становления САПР РЭА основными заказчиками стали предприятия — создатели сложных вычислительных комплексов, генеральные конструкторы которых стали организовывать специализированные подразделения САПР в структуре своих конструкторских бюро.

Создание САПР РЭА требовало привлечения эффективных математических методов и алгоритмов решения ключевых задач структурного и параметрического синтеза проектируемых устройств. К разработке соответствующего математического аппарата привлекались научные сотрудники ведущих ВУЗов: МГУ, ЛГУ, МФТИ, МИФИ, МЭИ, МВТУ, МИРЭА, МАИ, ЛЭТИ и многих других, а также политехнических институтов городов: Каунас, Киев, Львов, Минск. В целях интеграции ресурсов и координации деятельности по разработке САПР РЭА в Министерстве Радиопромышленности СССР выполнялись отраслевые программы РАПИРА и ПРАМ, нацеленные на создание информационно-совместимых пакетов программ автоматизированного проектирования.

Значительный вклад в теорию и практику САПР РЭА в частности внесли следующие ученые:

Абрайтис Людвикас Блажевич
Базилевич Роман Петрович
Вермишев Юрий Христофорович
Зайцева Жанна Николаевна
Маркаров Юрий Карпович
Матюхин Николай Яковлевич
Норенков Игорь Петрович
Петренко Анатолий Иванович
Рябов Геннадий Георгиевич
Рябов Леонид Павлович
Селютин Виктор Абрамович
Тетельбаум Александр Яковлевич
Широ Геннадий Эдуардович
Штейн Марк Елиозарович
и многие другие.

Структура и основные этапы проектирования РЭА

Современная электронная аппаратура реализуется на уровнях конструкторской иерархии, показанной на рисунке ниже. Для всех уровней иерархии используются соответствующие средства автоматизированного проектирования такие как САПР БИС/СБИС, печатных плат, блоков и шкафов.

Далее ограничимся вопросами автоматизированного проектирования типовых элементов замены (Уровень I). Полный цикл проектирования электронных устройств уровня I включает следующие основные этапы:

• Разработка схемы электрической принципиальной (Э3) электронного устройства.
• Цифроаналоговое моделирование схемы устройства.
• Размещение (расстановка) электронных компонентов и внешних соединительных разъемов на печатной плате. Оптимизация плана размещения компонентов с целью минимизации длин предполагаемых электрических соединений, обеспечения равномерного теплового рассеивания, создания приемлемой электромагнитной среды для передачи сигналов без искажений.
• Прокладка (трассировка) электрических соединений между эквипотенциальными выводами размещенных компонентов в соответствии с заданными правилами проектирования, регламентирующими ширину соединений, минимально допустимые зазоры с другими элементами печатного монтажа, обеспечения требований быстродействия и помехозащищенности.
• Контроль соответствия структуры печатного монтажа исходной электрической схеме и технологическим ограничениям производства.
• Выпуск конструкторской и производственной документации.
• Контроль целостности проектных данных, отслеживание внесенных изменений, обмен проектной информацией с другими автоматизированными системами.

Разработка схемы электрической принципиальной (Э3)

Схема электрическая — графическое изображение, используемое для передачи с помощью условных графических и буквенно-цифровых обозначений структуры электронного устройства. Включает условные графические обозначения (УГО) электронных компонентов и связей между их выводами.

Принципиальная схема может быть представлена на одном и более чертежных листов, при этом схема не регламентирует взаимное (физическое) расположения электронных компонентов. Всем компонентам на схеме и соединениям присваиваются уникальные идентификаторы (номер компонента по схеме, имя цепи и пр.). Для повышения читабельности схемы используются компактные графические объекты – шины и соединители.

Разработка электрических схем выполняется с использованием предварительно подготовленных и аттестованных на соответствие требованиям ГОСТ библиотек условных графических обозначений электронных компонентов.

Логическое моделирование цифровых устройств

Логическое моделирование – один из распространенных способов проверки поведенческих и функциональных свойств проектируемых цифровых устройств и нацелено на сокращение затрат, связанных с созданием и испытаниями опытных образцов. Структура цифрового устройства для моделирования описывается на одном из распространенных языков описания электронной аппаратуры – VHDL и (или) Verilog, а значения сигналов в соединениях и динамика их изменений во времени отображаются в виде графических временных диаграмм.

Современные программные средства поддерживают режимы логического моделирования асинхронных и синхронных цифровых устройств в многозначном алфавите возможных значений сигналов. Допускается моделирование и анализ совместной работы аппаратной части цифрового устройства и программного обеспечения (прошивки) в составе этого устройства, что обеспечивает целостность и полноту результатов моделирования.

Моделирование аналоговых устройств

Моделирования аналоговых устройств позволяет проводить анализ рабочих режимов и осуществлять оценку параметров схемы без изготовления ее макетных образцов.

В настоящее время широко распространены следующие виды моделирования аналоговых устройств:

• Анализ схемы по постоянному и переменному току
• Анализ переходных процессов и передаточной функции
• Анализ шумов и устойчивости
• Температурный анализ при изменении рабочей температуры
• Параметрический анализ при изменении параметров моделей электронных компонентов (транзисторы, диоды, конденсаторы, резисторы, функциональные источники и др.)

Размещение электронных компонентов

Размещение (расстановка) электронных компонентов и соединительных разъемов на печатной плате является комплексной задачей, при решении которой требуется достижение компромиссов по следующим основным критериям:

• Расстановка компонентов с соблюдением установленных правил на минимально допустимые расстояния между их корпусами и выводами.
• Минимизация суммарной длины планируемых к реализации соединений с учетом требований по быстродействию и помехозащищенности (дифференциальные пары, функционально связанные группы, цепи синхронизации).
• Обеспечение равномерного распределения плотности соединений на печатной плате.
• Учет теплового рассеивания и электромагнитного излучения электронных компонентов.

Для оценки качества размещения электронных компонентов на печатной плате используются в частности оценки, связанные с анализом плотности распределения требуемых соединений или модель “силовых векторов”, указывающих для каждого компонента направление к его наилучшему посадочному месту на плате.

Трассировка электрических соединений

Трассировка соединений является ключевым этапом конструкторского проектирования радиоэлектронной аппаратуры, решает задачу прокладки соединений на слоях печатной платы между эквипотенциальными выводами компонентов с учётом заданных правил и ограничений, основными среди которых являются ограничения на ширину проводников и минимально допустимые зазоры между элементами печатного монтажа. Показателями эффективности применяемых методов трассировки являются полнота реализации электрической схемы, минимальная суммарная длина построенных соединений, количество использованных слоев и межслойных переходов.

В настоящее время на практике достаточно широко применяются следующие три способа (режима) трассировки печатного монтажа:

1. Ручная трассировка выполняется конструктором путем нанесения рисунка проводников на чертёж платы.
2. Автоматическая трассировка реализуется специализированными программами, осуществляющими послойную разводку проводников. Полученные результаты доступны конструкторам для последующей ручной корректировки и доработок.
3. Интерактивная трассировка является комбинацией ручного и автоматического режимов трассировки. В этом случае конструктор задает условия для трассировки всех или части требуемых соединений, а программные средства осуществляют операции трассировки в заданных условиях.

Принимая во внимание факт, что результаты автоматической трассировки являются весьма критичными при автоматизированном проектировании ниже приводятся описания (в достаточно общей форме) распространенных алгоритмов решения этой задачи.

Волновой алгоритм автоматической трассировки

Впервые описание волнового алгоритма трассировки соединений на печатных платах было опубликовано в начале 60-х годов (Lee, C.Y., «An Algorithm for Path Connections and Its Applications», IRE Transactions on Electronic Computers, vol. EC-10, number 2, pp. 364—365, 1961). Простота этого алгоритма явилась стимулом для реализации множества соответствующих программных средств.

На каждой итерации алгоритм выполняет поиск и формирование соединения заданной ширины между двумя заданными точками на плоскости с учетом существующих препятствий. Для выполнения этих функций используется так называемое дискретное рабочее поле (ДРП) – двумерная числовая матрица, ячейки которой отображают соответствующие участки печатной платы с размерами равными ширине проводника, увеличенной на величину допустимого зазора. Это гарантирует, что два проводника, размещенные в соседних ячейках будут всегда иметь требуемый зазор между их краями. Ячейки ДРП, запрещенные для прокладки соединений, помечаются специальными метками.

Поиск соединения выполняется последовательным назначением числовых меток

1-2-3…

соседним (не запрещенным для прокладки соединения) ячейкам ДРП, начиная с одной из соединяемых (

“И”

) и до встречи второй (

“П”

). В том случае, когда вторая соединяемая ячейка достигнута, от нее начинается формирование найденного соединения на основе последовательного выбора пар соседних ячеек в кодовой последовательности

…3-2-1-3-2-1…

Построенное соединение отображается на ДРП новым множеством запрещенных для прокладки соединений ячеек и затем описанная процедура повторяется для последующей пары точек и т.д.

Методы геометрической трассировки

Методы геометрической (shape-based) трассировки составляют следующее за волновым поколение алгоритмов трассировки печатных плат и больших интегральных схем.

Эти методы оперируют геометрическими моделями объектов печатного монтажа (контактов, проводников и т.п.), осуществляя поиск и прокладку соединений в существующем лабиринте свободных ресурсов.

Алгоритмы этого класса решают задачу прокладки каждого соединения также в два этапа: поиск возможного соединения и его прокладка.

Поиск соединения выполняется последовательным распространением прямоугольных проб (“И” – исходная проба) по непрерывным участкам доступных трассировочных ресурсов — до встречи геометрического объекта “П” (или исчерпания всех ресурсов). Каждая сформированная проба является источником для формирования трех порожденных проб по ее ребрам (e_N).

Найденный путь определяется как последовательность пар порождающих и порожденных проб
(П e₁₈ e₁₆ e₁₄ e₁₂ e₁₀ e₈ e₂И)

Методы топологической трассировки

Методы топологической трассировки оперируют с топологической моделью трассировочных ресурсов, сформированной в результате применения операций триангуляции (или подобных на основе выпуклых многоугольных геометрических фигур) к множеству характерных точек элементов печатного монтажа: контактов, проводников, зон запретов на трассировку, контура платы и т.п.

Поиск соединения выполняется последовательным анализом смежных треугольников топологической модели, начиная с тех, одной из вершин у которых является “И” и завершая первым встреченным треугольником, у которого одна из вершин есть “П”.
Найденный путь определяется последовательностью ребер смежных треугольников, расположенных между начальной и конечной вершинами:
(П e₁₂ e₁₁ e₁₀ e₉ e₈ e₇ e₆ e₅ e₄ e₃ e₂ e₁И).

Представленные описания алгоритмов трассировки носят упрощенный характер и выполнены применительно лишь к простейшим однослойным структурам. На практике программные реализации этих алгоритмов обеспечивают возможности трассировки многослойных печатных плат с использованием межслойных металлизированных переходов, соблюдением широкого спектра ограничений на ширину проводников и минимально – допустимые зазоры между всеми элементами печатного монтажа.

Широкое применение электронных устройств в приборостроении, компьютерной индустрии, аэрокосмической отрасли, бытовой технике предъявляет все более жесткие требования к качеству и электрофизическим свойствам печатного монтажа, формируемого в процессе трассировки соединений на плате.

На сегодняшний день все более критичными становятся следующие дополнительные требования к методам трассировки:

• Реализация высокой плотности соединений.
• Обеспечение высокого быстродействия и синхронизации при передаче сигналов.
• Гарантии помехозащищенности сигналов в соединениях.

Документация на проекты электронных устройств

Завершающим этапом проектирования электронных устройств является выпуск проектной документации, включающий конструкторскую документацию и данные для изготовления печатных плат.

Конструкторская документация (КД) — графические и текстовые документы, которые, определяют состав и устройство изделия, содержат необходимые данные для его изготовления, контроля, эксплуатации. Включают спецификацию, электрическую схему, сборочный чертеж платы, перечень элементов, ведомость покупных изделий, технические условия, программу и методику испытаний и другие в соответствии с требованиями ГОСТ.

Данные на изготовление печатных плат формируются программным способом и содержат информацию, необходимую для изготовления фотошаблонов и сверления.

Форматы представления этих данных унифицированы (Gerber, ODB++) и являются стандартами de facto при передаче результатов изготовителю.

Сквозной цикл автоматизированного проектирования РЭА

С позиций пользователей (то есть разработчиков электронной аппаратуры) САПР РЭА являются программным продуктом, потребительские свойства которого оцениваются по следующим основным критериям:

• Поддержка сквозного цикла проектирования РЭА средствами автоматизации.
• Функциональные возможности отдельных подсистем (моделирования, трассировки соединений и др.).
• Открытость системы для ее интеграции с другими средствами автоматизации в той же или смежных предметных областях.
• Качественная и детальная пользовательская документация.
• Техническая поддержка пользователей со стороны компаний — разработчиков программного продукта.

В этом ряду требований первостепенным, как правило, является требование возможности построения сквозного цикла проектирования – от выдачи технического задания на проект и до получения конструкторской документации и данных для изготовления изделия.

Содержание сквозного цикла определяется набором проектных этапов, последовательно выполняемых на основе единой информационной модели проекта.

Такой подход обеспечивает совместимость проектных данных и возможности итеративного проектирования изделия, то есть возобновления проектных работ с начального или одного из промежуточных этапов при изменениях проектных спецификаций.

Примером САПР РЭА отечественной разработки, обеспечивающей автоматизацию основных этапов проектирования электронных устройств, является программный продукт Delta Design компании ЭРЕМЕКС:

Во многих случаях компании – разработчики электронной аппаратуры организуют сквозные циклы проектирования на основе интеграции информационно – совместимых САПР РЭА от разных производителей, современный рынок которых достаточно разнообразен.

Завершая рассмотрение вопросов, связанных с автоматизацией проектирования электронной аппаратуры, необходимо отметить, что эта сфера деятельности в настоящее время продолжает достаточно интенсивно развиваться. В ближайшей перспективе следует ожидать появления новых методов и подходов к решению задач автоматизированного проектирования.

Программа для создания электрических схем

Любое устройство имеет свою схему. В электрике и электронике, создание практически любого проекта начинается с создания его схемы. Схему можно начертить самостоятельно несколькими способами:

— от руки на бумаге;

— на компьютере, при помощи простых графических редакторов;

— на компьютере, при помощи специализированных программ, разработанных для создания схем.

Если планируется создания простой схемы с небольшим количеством элементов, то вполне можно обойтись и карандашом и бумагой, или же встроенными графическими редакторами. Но, это создаст большие трудности, при более серьезной схеме, или при желании сделать всё грамотно. Для этого есть соответствующий софт. Рассмотрим самую популярную программу, предназначенную для этого, под названием sPlan.

 

Обзор sPlan

Программа распространяется с официального сайта разработчиков на платной основе. Версия 7.0. Русскоязычная версия sPlan 7.0 доступна для скачивания на радиолюбительских форумах, с подробным описанием. Естественно, что этот вариант не подойдет для коммерческих назначений, но для любительских – самое то. 

Данная программа для создания электрических схем получила широкую популярность среди радиолюбителей всего мира, ввиду своей простоты и функциональности, которой с головой хватит для выполнения любой схемы, как электронной, так и электрической. 

 

Обзор главных панелей и функций

После скачивания архива с программой, её требуется разархивировать и запустить. Установка на компьютер не нужна. После запуска появится окно рабочего стола.

 

Большую часть рабочего пространства занимает окно, которое предназначено для непосредственного рисования схемы. Левая панель содержит в себе основную часть рабочего функционала. 

 

В этом меню предлагается выбрать тип радиоэлемента и его разновидность. Стоит обратить внимание тех, кто создает схемы по отечественным ГОСТам, на то, что основные отечественные элементы присутствуют в библиотеке программы, а остальные придется создавать самостоятельно. К счастью, это не трудно. Для любительских же целей, придется использовать заграничные стандарты обозначения некоторых электронных компонентов.

Верхняя панель относительно стандартная для подобных программ и в ней легко разобраться. В основном, там содержатся данные о проекте, его редактировании, виде, функция печати и так далее. 

 

С ними можно запросто разобраться любому пользователю. Внимание стоит обратить на функции, связанные с сеткой и шрифтами.

 

С сеткой сотрудничество будет связано постоянно, поэтому внимание уделяется здесь в основном размерам ячеек и маркировке линий.

Со шрифтами всё проще, так как они предназначены для введения текста в схему. 

 

Более подробно можно ознакомиться во время работы с программой. Коротенькая подсказка по функциям представлена ниже на рисунке.

 

Нижняя панель содержит в себе такое полезное поле, как текущие подсказки, которые ориентируют пользователя по выбранной функции. Остальные значения используются реже и ознакомление идет с ними в процессе работы.

 

Создавать радиоэлементы можно, как простые, так и сложные, в виде микросхем. 

 

Например, так выглядит создание микросхемы КР142ЕН12, на которое уходит несколько минут у начинающих. Присвоившись, такие элементы можно создавать за минуту. Далее, они сохраняются в библиотеку, откуда и используются далее.

 

Работа по созданию схемы начинается с выбора из библиотеки необходимых компонентов, а если их нет, то создания новых.

 

Размещаются все они пользователем на рабочем столе. Далее следует операция маркировки радиоэлементов и назначения им их номинальных величин.

 

Осталось только соединить их все между собой проводниками.

 

При помощи панели слева, дорабатываем схему до нужного состояния, а если потребуется – то создаем рамку или выбираем из ряда стандартных.

 

Всё, схема создана. Осталось только распечатать её. Стоит обратить внимание на то, что в данной версии программы присутствует возможность печати больших проектов на листах формата А4, чего ранее не было. Выглядит это так:

Автоматизация схемотехнического проектирования — Энциклопедия по машиностроению XXL

Книга посвящена актуальным проблемам автоматизации схемотехнического проектирования с помощью ЭВМ. Рассмотрены методы автоматического построения математических моделей электронных схем, численные методы решения задачи анализа, методы оптимального проектирования и теории параметрической чувствительности схем как основы задачи оптимизации. Основное внимание уделено современным математическим методам узловому методу построения модели, неявным методам численного интегрирования, использованию разреженности матрицы узловых проводимостей, методам решения задачи нелинейного программирования. Эти методы реализованы в программах проектирования биполярных и МДП-интегральных схем. Приводятся тексты программ и контрольные примеры.  [c.232]
АВТОМАТИЗАЦИЯ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 6.1. Математические модели элементов электронных схем  [c.127]

Автоматизация схемотехнического проектирования предполагает решение на ЭВМ задач выбора конфигурации электронной схемы (структурный синтез) предварительного расчета параметров элементов схемы на основе упрощенных формул и соотношений определения выходных параметров схемы в зависимости от изменения внутренних и внешних параметров (одновариантный и многовариантный анализ) определения значений внутренних параметров схемы, обеспечивающих наилучшие значения выходных параметров (параметрическая оптимизация). Автоматизированное решение задач анализа и оптимизации основано на инвариантных методах и алгоритмах (см. гл. 2, 3). Специфика математического обеспечения схемотехнического проектирования проявляется в моделировании элементов электронных схем и анализе конкретных типов проектируемых схем.  [c.128]

Перечислите основные задачи автоматизации схемотехнического проектирования.  [c.153]

Ильин В, Н, Основы автоматизации схемотехнического-проектирования. М. Энергия, 1979,  [c.255]

Вместе с тем, ресурсы распространенных мини-ЭВМ и АРМ (емкость оперативной памяти, быстродействие, разрядность, емкость внешней памяти и надежность носителей) уже сейчас не дают возможности проектировать современную МЭА, интегральные микросхемы, базовые матричные кристаллы с учетом решения всех вопросов автоматизации схемотехнического, функционально-логического, технического и технологического проектирования.  [c.11]

Автоматизированное проектирование МЭА на протяжении ряда лет развивалось в направлении создания методов, алгоритмов и программ для решения частных задач проектирования аппаратуры и ее составных частей на отдельных этапах. Традиционно сложилось, что наиболее изученными в автоматизации МЭА являются этапы схемотехнического и конструкторского проектирования, где имеется большой теоретический багаж и практическая реализация в виде значительного числа пакетов прикладных программ.  [c.5]

Мировым лидером в области автоматизации схемотехнического проектирования можно считать программу Spi e. Она была разработана в Беркли в 1972 г. В настоящее время под этим названием известен ряд программ различных фирм.  [c.144]

В области автоматизации схемотехнического проектирования наибольшее распространение получили варианты программы Spi e, созданные в нескольких фирмах.  [c.233]

В кремниевых компиляторах в качестве исходных данных задается либо описание алгоритма, который должна реализовать СБИС и который представлен в виде некоторой микропрограммы, либо описание схемы на языке уровня регистровых передач. Результатом работы кремниевого компилятора должно быть описание топологии кристалла, выдаваемое в форме управляющей информации для оборудования, изготовляющего фотошаблоны слоев СБИС. Все операции по преобразованию исходных данных в окончательный результат выполняются автоматически это разбиение исходного описания на фрагменты, трансляция фрагментов исходрюй информации в фрагменты функциональной схемы и далее в фрагменты топологической схемы, выбираемые из заранее разработанного набора типовых ячеек, трассировка межсоединений, перевод топологии в управляющую информацию для фотонаборных установок. Библиотеки типовых ячеек тщательно отрабатываются предварительно с помощью средств автоматизации схемотехнического и топологического проектирования. Кремниевая компиляция уступает по показателю использования площади кристалла, но выигрывает по оперативности и стоимости проектирования по сравнению с автоматизированным проектированием СБИС.  [c.384]

Рассматриваемая нами техноло ия проектных работ позволяет на схемотехническом уровне абстрагиров 1ть объект проектирования и исследовать отдельно взятые подсистемы одной физической природы, для которых уже разработано математическое обеспечение САПР. Так, для автоматизации проектирования оптическш систем разработаны пакеты прикладных программ, реализованные для ЭВМ ЕС [ 13].  [c.150]

---

Симулятор электронных схем на русском языке. Список программ для проектирования электронных схем

Времена применения кульманов давно миновали, их заменили графические редакторы, это специальные программы для черчения электрических схем. Среди них есть как платные приложения, так и бесплатные (виды лицензий мы рассмотрим ниже). Уверены, что созданный нами краткий обзор поможет из разнообразия программных продуктов выбрать ПО, наиболее оптимальное для поставленной задачи. Начнем с бесплатных версий.

Бесплатные

Прежде, чем перейти к описанию программ кратко расскажем о бесплатных лицензиях, наиболее распространены из них следующие:

• Freeware – приложение не ограничено по функциональности и может использоваться в личных целях без коммерческой составляющей.
• Open Source – продукт с «открытым кодом», в который допускается вносить изменения подстраивая ПО под собственные задачи. Возможны ограничения на коммерческое использование и платное распространение внесенных модификаций.
• GNU GPL – лицензия практически не накладывающая на пользователя никаких ограничений.
• Public domain – практически идентична с предыдущим вариантом, на данный тип лицензии закон защиты авторских прав не распространяется.
• Ad-supported – приложение полностью функционально, содержит в себе рекламу других продуктов разработчика или других компаний.
• Donationware – продукт распространяется бесплатно, но разработчик предлагает внести пожертвования на добровольной основе для дальнейшего развития проекта.

Получив представление о бесплатных лицензиях можно переходить к ПО, распространяемому на таких условиях.

Microsoft Visio

Это простой в управлении, но в то же время весьма удобный редактор векторной графики, обладающий богатым функциональным набором. Несмотря на то, что основная социализация программы визуализация информации с приложений MS Office, ее вполне можно использовать для просмотра и распечатки радиосхем.

MS выпускает три платных версии, отличающихся функциональным набором и бесплатную (Viewer), которая интегрируется в браузер IE и позволяет с его помощью осуществлять просмотр файлов, созданных в редакторе. К сожалению, для редакции и создания новых схем потребуется приобрести полнофункциональный продукт. Заметим, что даже в платных версиях среди базовых шаблонов нет набора для полноценного создания радиосхем, но его несложно найти и установить.

Недостатки бесплатной версии:

• Недоступны функции редактирования и создания схем, что существенно снижает интерес к этому продукту.
• Программа работает только с браузером IE, что также создает массу неудобств.

Компас-Электрик

Данная ПО является приложением к САПР российского разработчика «АСКОН». Для ее работы требуется установка среды КОМПАС-3D. Поскольку это отечественный продукт, в нем полностью реализована поддержка принятых России ГОСТов, и, соответственно, нет проблем с локализацией.

Приложение предназначено для проектирования любых видов электрооборудования и создания к ним комплектов конструкторской документации.

Это платное ПО, но разработчик дает 60 дней на ознакомление с системой, в течение этого времени ограничения по функциональности отсутствуют. На официальном сайте и в сети можно найти множество видео материалов, позволяющих детально ознакомиться с программным продуктом.

В отзывах многие пользователи отмечают, что в системе имеется масса недоработок, которые разработчик не спешит устранять.

Eagle

Данное ПО представляет собой комплексную среду, в которой можно создать как принципиальную схему, так и макет печатной платы к ней. То есть, расположить на плате все необходимые элементы и выполнить трассировку. При этом, она может быть выполнена как в автоматическом, так и ручном режиме или путем комбинации этих двух способов.

В базовом наборе элементов отсутствуют модели отечественных радиокомпонентов, но их шаблоны могут быть скачены в сети. Язык приложения – Английский, но локализаторы, позволяющие установить русский язык.

Приложение является платным, но возможность его бесплатного использования со следующими функциональными ограничениями:

• Размер монтажной платы не может превышать размера 10,0х8,0 см.
• При разводке можно манипулировать только двумя слоями.
• В редакторе допускается работа только с одним листом.

Dip Trace

Это не отдельное приложение, а целый программный комплекс, включающий в себя:

• Многофункциональный редактор для разработки принципиальных схем.
• Приложение для создания монтажных плат.
• 3D модуль, позволяющий проектировать корпуса для созданных в системе приборов.
• Программу для создания и редактирования компонентов.

В бесплатной версии программного комплекса, для некоммерческого использования, предусмотрены небольшие ограничения:

• Монтажная плата не более 4-х слоев.
• Не более одной тысячи выводов с компонентов.

В программе не предусмотрена русская локализация, но ее, а также описание всех функций программного продукта можно найти в сети. С базой компонентов также нет проблем, в изначально их около 100 тыс. На тематических форумах можно найти созданные пользователями базы компонентов, в том числе и под российские ГОСТы.

1-2-3 схема

Это полностью бесплатное приложение, позволяющее укомплектовать электрощиты Хагер (Hager) одноименным оборудованием.

Функциональные возможности программы:

• Выбор корпуса для электрощита, отвечающего нормам по степени защиты. Выборка производится из модельного ряда Hager.
• Комплектация защитным и коммутационным модульным оборудованием того же производителя. Заметим, что в элементной базе присутствуют только сертифицированные в России модели.
• Формирование конструкторской документации (однолинейной схемы, спецификации, отвечающей нормам ЕСКД, отрисовка внешнего вида).
• Создание маркеров для коммутирующих устройств электрощита.

Программа полностью локализована под русский язык, единственный ее недостаток, что в элементной базе присутствует только электрооборудование компании-разработчика.

Autocad Electrical

Приложение на базе известной САПР Autocad, созданное для проектирования электросхем и создания для них технической документации в соответствии с нормами ЕСКД.

Изначально база данных включает в себя свыше двух тысяч компонентов, при этом, их условно графические обозначения отвечают действующим российским и европейским стандартам.

Данное приложение платное, но имеется возможность в течение 30-ти дней ознакомиться с полным функционалом базовой рабочей версии.

Эльф

Данное ПО позиционируется в качестве автоматизированного рабочего места (АРМ) для проектировщиков-электриков. Приложение позволяет быстро и корректно разработать, практически, любой чертеж для электротехнических проектов с привязкой к плану помещений.

Функционал приложения включает в себя:

• Расстановку УГО при проектировании электросетей, проложенных открыто, в трубах или специальных конструкциях.
• Автоматический (с плана) или руной расчет силовой схемы.
• Составление спецификации в соответствии с действующими нормами.
• Возможность расширения базы элементов (УГО).

В бесплатной демонстрационной версии отсутствует возможность создания и редактирование проектов, их можно только просмотреть или распечатать.

Kicad

Это полностью бесплатный программный комплекс с открытым кодом (Open Source). Данное ПО позиционируется в качестве системы сквозного проектирования. То есть, можно разработать принципиальную схему, по ней создать монтажную плату и подготовить документацию, необходимую для производства.

Характерные особенности системы:

• Для разводки платы допускается применение внешних трассировщиков.
• В программу встроен калькулятор печатной платы, размещение на ней элементов можно выполнить автоматически или вручную.
• По завершению трассировки система генерирует несколько технологических файлов (например, для фотоплоттера, сверлильного станка и т.д.). При желании можно добавить логотип компании на печатную плату.
• Система может создать послойную распечатку в нескольких популярных форматах, а также сгенерировать список используемых в разработке компонентов для формирования заказа.
• Имеется возможность экспорт чертежей и других документов в форматы pdf и dxf.

Заметим, что многие пользователи отмечают непродуманность интерфейса системы, а также тот факт, что для освоения ПО требуется хорошо изучить документацию к программе.

TinyCAD

Еще одно бесплатное приложение с открытым кодом, позволяющее создавать чертежи принципиальных схем и имеющее функции простого редактора векторной графики. В базовом наборе содержится сорок различных библиотек компонентов.

TinyCAD – простой редактор для принципиальных схем

В программе не предусмотрена трассировка печатных плат, но имеется возможность экспортировать список соединений в стороннее приложение. Экспорт производится с поддержкой распространенных расширений.

Приложение поддерживает только английский язык, но благодаря интуитивному меню проблем с освоением не возникнет.

Fritzing

Бесплатная среда разработки проектов на базе Arduino. Имеется возможность создания печатных плат (разводку необходимо делать вручную, поскольку функция автотрассировки откровенно слабая).

Следует заметить, что приложение «заточено» для быстрого создания набросков, позволяющих объяснить принцип работы проектируемого прибора. Для серьезной работы у приложения слишком мала база элементов и сильно упрощенное составление схемы.

123D Circuits

Это веб-приложение для разработки Arduino-проектов, с возможностью программирования устройства, симуляции и анализа его работы. В типовом наборе элементов присутствуют только основные радио-компоненты и модули Arduino. При необходимости пользователь может создать новые компоненты и добавить их в базу. Примечательно, что разработанную печатную плату можно заказать, непосредственно, в онлайн-сервисе.

В бесплатной версии сервиса нельзя создавать свои проекты, но можно просматривать чужие разработки, находящиеся в открытом доступе. Для полноценного доступа ко всем возможностям необходимо оформить подписку ($12 или $24 в месяц).

Заметим, что из-за бедного функционала виртуальная среда разработки вызывает интерес только у начинающих. Многие из тех, кто пользовался сервисом, обратили внимание на тот факт, что результаты симуляции расходятся с реальными показателями.

XCircuit

Бесплатное мультиплатформенное приложение (лицензия GNU GPL) для быстрого создания принципиальных схем. Функциональный набор минимальный.

Язык приложения – английский, программа не воспринимает русские символы. Также следует обратить внимание на нетипичное меню, к которому необходимо привыкнуть. Помимо этого контекстные подсказки выводятся на панель состояния. В базовый набор элементов входят УГО только основных радиодеталей (пользователь может создать свои элементы и добавить их).

CADSTAR Express

Это демонстрационная версия одноименной САПР. Функциональные ограничения коснулись лишь числа элементов, используемых в схеме разработки (до 50 шт) и количеств контактов (не более 300), что вполне достаточно для небольших радиолюбительских проектов.

Программа состоит из центрального модуля, в которых входит несколько приложений позволяющих разработать схему, создать для нее плату и подготовить пакет технической документации.

В базовый набор входит более 20 тыс. компонентов, дополнительно можно загрузить с сайта разработчика дополнительные библиотеки.

Существенным недостатком системы является отсутствие поддержки русского языка, соответственно, все техническая документация также представлена в сети на английском.

QElectroTech

Простое удобное и бесплатное (FreeWare) приложения для разработки электрических и электронных схем-чертежей. Программа является обычным редактором, никаких специальных функций в ней не реализовано.

Язык приложения – английский, но для него имеется русская локализация.

Платные приложения

В отличие от ПО, распространяемого по бесплатным лицензиям, коммерческие программы, как правило, обладают значительно большим функционалом, и поддерживаются разработчиками. В качестве примера мы приведем несколько таких приложений.

sPlan

Простая программа-редактор для черчения электросхем. Приложение комплектуется несколькими библиотеками компонентов, которые пользователь может расширять по мере необходимости. Допускается одновременная работа с несколькими проектами, путем их открытия в отдельных вкладках.

Чертежи, сделанные программой, хранятся в виде файлов векторной графики собственного формата с расширением «spl». Допускается конвертация в типовые растровые форматы изображения. Имеется возможность печати больших схем на обычном принтере А4-го формата.

Официально приложение не выпускается в русской локализации, но существуют программы, позволяющие русифицировать меню и контекстные подсказки.

Помимо платной версии предусмотрены две бесплатных реализации Demo и Viewer. В первой нет возможности сохранить и распечатать нарисованную схему. Во второй предусмотрена только функция просмотра и печати файлов формата «spl».

Eplan Electric

Многомодульная масштабируемая САПР для разработки электротехнических проектов различной сложности и автоматизации процесса подготовки конструкторской документации. Данный программный комплекс сейчас позиционируется в качестве корпоративного решения, поэтому для рядовых пользователей он будет не интересен, особенно если принять в учет стоимость ПО.

Target 3001

Мощный САПР комплекс, позволяющий разрабатывать электросхемы, трассировать печатные платы, моделировать работу электронных устройств. Онлайн библиотека компонентов насчитывает более 36 тыс. различных элементов. Данная CAD широко применяется в Европе для трассировки печатных плат.

По умолчанию устанавливается английский язык, имеется возможность установить меню на немецком или французском, официально русской локализации нет. Соответственно, вся документация представлена только на английском, французском или немецком языке.

Стоимость самой простой базовой версии около 70 евро. За эти деньги будет доступна трассировка двух слоев на 400 выводов. Стоимость нелимитированной версии в районе 3,6 тыс. евро.

Micro-Cap

Приложение для моделирования цифровых, аналоговых и смешанных схем, а также анализа их работы. Пользователь может создать в редакторе электрическую цепь и задать параметры для анализа. После это по одному клику мышки система автоматически чего произведет необходимые расчеты и выдаст результаты для изучения.

Программа позволяет установить зависимость параметров (номиналов) элементов от температурного режима, освещенности, частотных характеристик и т.д. Если в схеме присутствуют анимированные элементы, например, светодиодные индикаторы, то их состояние будут корректно отображаться, в зависимости от поступающих сигналов. Имеется возможность при моделировании «подключать» к схеме виртуальные измерительные приборы, а также отслеживать состояние различных узлов устройства.

Стоимость полнофункциональной версии около $4,5 тыс. Официальной русской локализации приложения не существует.

TurboCAD

Данная САПР платформа включает в себя множество инструментов, для проектирования различных электрических устройств. Набор специальных функций позволяет решать инженерно-конструкторские задачи любого уровня сложности.

Отличительные особенности – тонкая настройка интерфейса под пользователя. Множество справочной литературы, в том числе и на русском языке. Несмотря на отсутствие официальной поддержки русского языка, для платформы имеются русификаторы.

Для рядовых пользователей приобретение платной версии программы с целью разработки электросхем для любительских устройств, будет нерентабельно.

Designer Schematic

Приложение для создания электросхем с использованием радиоэлементов производства Digi-Key. Основная особенность данной системы заключается в том, что в редакторе для построения схем, может использовать механическое проектирование.

Базы данных компонентов можно в любой момент проверить на соответствие и при необходимости произвести обновление прямо с сайта производителя.

Система не имеет собственного трассировщика, но список соединений может быть загружен в стороннюю программу.

Имеется возможность импорта файлов из популярных САПР.

Ориентировочная стоимость приложения около $300.

Программа для электрических схем — это инструмент, используемый инженерами, для создания электронных схем с целью расчета и тестирования изделий на этапах проектирования, производства, а также эксплуатации. Точное отображение параметров производится при помощи масштаба. Каждый элемент имеет свое обозначение в виде символов, соответствующих ГОСТу.

Программа для электрических схем: зачем мне это нужно?

При помощи программы для электрических схем можно строить точные чертежи, а затем сохранять их в электронном виде или распечатывать.

ВАЖНО! Почти во всех программах для рисования схем есть готовые элементы в библиотеке, потому вручную их можно не чертить.

Такие программы бывают платными и бесплатными. Первые характеризуются большой функциональностью, их возможности значительно шире. Существуют даже целые автоматизированные системы проектирования САПР, которые успешно используются инженерами во всем мире. С применением программ для черчения схем работа не только полностью автоматизированная, а и предельно точная.

Бесплатные программы уступают по функциональным возможностям платному софту, однако с их помощью можно реализовать проекты начальной и средней сложности.

Программное обеспечение позволяет упростить работу и сделать ее более эффективной. Мы подготовили перечень популярных программ для создания схем, используемых специалистами во всем мире. Но для начала давайте разберемся, что собой представляют схемы и каких видов они бывают.

Программы: для каких схем предназначены?

Схема представляет собой конструкторский документ графического типа. На нем размещены в виде условных обозначений составляющие компоненты устройства и связи между ними.

Схемы являются частью комплекта конструкторской документации. В них содержатся данные, необходимые для проектирования, производства, сборки, регулирования, использования прибора.

Когда нужны схемы?

1. Процесс проектирования. Они позволяют определить структуру разрабатываемого изделия.
2. Процесс производства. Дают возможность продемонстрировать конструкцию. На их базе разрабатывается технологический процесс, способ монтажа и контроля.
3. Процесс эксплуатации. При помощи схем можно определить причину поломки, правильный ремонт и техническое обслуживание.

Виды схем по ГОСТу:

• кинематические;
• газовые;
• энергетические;
• пневматические;
• гидравлические;
• электрические;
• комбинированные;
• оптические;
• деления;
• вакуумные.

В какой программе лучше работать?

Существует огромное количество платных и бесплатных программ для разработки электрических чертежей. Функционал у всех одинаковый, за исключением расширенных возможностей у платных.

Visio

QElectro Tech

sPlan

Visio

Плюсы QElectro Tech

1. экспорт в формате png, jpg, bmp или svg;
2. проверка работоспособности электрических цепей;
3. легко создавать схемы электропроводки, благодаря наличию обширной библиотеки;полностью на русском языке.

Минусы QElectro Tech

1. функционал ограниченный;
2. создание схемы сети начальной и средней сложности.

Простой интерфейс. Коллекция фигур для сборки электрических схем располагается слева в главном окне. В правой стороне находится рабочая область.

1. Создать новый документ.
2. Перетащить при помощи мышки в рабочую область необходимое количество элементов для создания и симуляции желаемого результата.
3. Соединить детали между собой. Соединения автоматически преобразуются в горизонтальные и вертикальные линии.
4. Сохранить файл с расширением qet.

Есть функция постройки собственных элементов и сохранения в библиотеке. Фигуры можно использовать в других проектах. Софт на русском языке. Программа подходит для Linux и Windows.

sPlan

Программа для построения электронных и электрических схем, рисования плат. При переносе элементов из библиотеки их можно привязывать к сетке координат. Софт простой, но позволяет создавать чертежи и рисунки разной сложности.

Фото 3 — Процесс составления схемы в sPlan

Задача sPlan заключается в проектировании и разработке электронных принципиальных схем. Для упрощения работы разработчик предусмотрел обширную библиотеку с геометрическими заготовками обозначений электронных элементов. Есть функция создания элементов и сохранения их в библиотеке.

Этапы работы:

1. Создать новый документ.
2. Из библиотеки элементов перетащить необходимые. Фигуры можно группировать, поворачивать, копировать, вырезать, вставлять и удалять.
3. Сохранить.

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 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).

Поддерживаются следующие виды моделирования:

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 (

Ниже представлен список наиболее популярных программ для черчения электрических схем используемые радиолюбителями.

sPlan

Эта программа позволяет быстро рисовать различные электрические схемы. Она простая и не требует большого количества времени на освоение. Главная особенность этой программы – то, что для нее существует множество дополнений, содержащих российские радиоэлементы.

TyniCad

Eagle

Это программное обеспечение имеет набор инструментов, которые позволяют чертить электрические схемы и трассировать печатные платы. Имеет три режима работы, которые включают в себя возможность разработать схему самому или использовать готовые элементы.

Target 3001

Само название этой программы говорит о том, что она выделяется на фоне остальных. Она поддерживает работу даже с большими схемами и функцию отмены или повтора действий в 50 уровней. Еще одной особенностью этой программы является то, что она поддерживает проекты, выполненные в других программах.

DipTrace

Программа DipTrace проста в освоении, поэтому в основном используется новичками и любителями для создания радиолюбительских поделок. Она включает в себя четыре модуля, которые позволяют не только создавать, но и оптимизировать расположение и размеры плат.

KiKad

В возможности этой программы входит создание профессиональных электрических схем, разработка для них печатных плат и подготовка готовых выходных данных для окончательного производства. Эта программа состоит из основных приложений и дополнительных утилит, которые расширяют стандартный функционал.

TyniCad

Несмотря на то, что TinyCAD – это простая в освоении программа, она позволяет разрабатывать даже сложные электронные схемы. Сами разработчики позиционируют TinyCAD, как рядовое приложение, созданное для черчения и редактирования схем различной сложности.

Fritzing

Эта программа имеет довольно узкую направленность – Arduino-проекты. Ее можно использовать как для создания наброска, так и для создания полноценной платы. Программа Fritzing включает в себя набор готовых элементов, которые позволяют упростить создание платы.

123D Cirtuits

Данный онлайн сервис позволяет проектировать электронные схемы и печатные платы и поддерживает платформу Arduino. Он включает в себя набор готовых схем, но его главная особенность – возможность имитировать платформу Arduino. Также эта программа поддерживает импорт данных из Eagle

XCirtuit

Эта программа классифицируется как художественно-дизайнерская, а не редактор электронных схем. В базе данных XCircuit содержатся готовые элементы схемы, что позволяет ускорить процесс создания электронной схемы. Наличие опыта позволяет создавать средние по сложности чертежи.

10 лучших бесплатных онлайн симуляторов электроцепи

Список бесплатных программ моделирования электронной цепи онлайн очень полезный для вас. Эти симуляторы электроцепи, которые я предлагаю, не нужно быть загружен в компьютере, и они могут работать непосредственно с веб-сайта.

1. EasyEDA дизайн электронной цепи, моделирование цепи и PCB дизай:
EasyEDA удивительный бесплатный онлайн симулятор электроцепи, который очень подходит для тех, кто любит электронную схему. EasyEDA команда стремится делать сложную программу дизайна на веб-платформе в течение нескольких лет, и теперь инструмент становится замечательным для пользователей. Программная среда позволяет тебя сам проектировать схему. Проверить операцию через симулятор электроцепи. Когда вы убедитесь функцию цепи хорошо, вы будете создавать печатную плату с тем же программным обеспечением. Есть более 70,000+ доступных диаграмм в их веб-базах данных вместе с 15,000+ Pspice программами библиотеки. На сайте вы можете найти и использовать множество проектов и электронных схем, сделанные другими, потому что они являются публичными и открытыми аппаратными оснащениями. Он имеет некоторые довольно впечатляющие варианты импорта (и экспорта). Например, вы можете импортировать файлы в Eagle, Kikad, LTspice и Altium проектант, и экспортировать файлы в.PNG или.SVG. Есть много примеров на сайте и полезных программ обучения, которые позволяют людей легко управлять.

2. Circuit Sims : Это был один из первых вебов исходя из эмуляторов электроцепи с открытым кодом я тестировал несколько лет назад. Разработчик не удалось повысить качество и увеличить графический интерфейс пользователя.

3. DcAcLab имеет визуальные и привлекательные графики, но ограничивается моделированием цепи. Это несомненно отличная программа для обучения, очень проста в использовании. Это делает вас видеть компоненты, как они сделаны. Это не позволит вам проектировать схему, но только позволит сделать практику.

4. EveryCircuit представляет собой электронный эмулятор онлайн с хорошими сделанными графиками. Когда вы входите в онлайн программу, и она будет просить вас создать бесплатный счет, чтобы вы можете сохранить ваши проекты и иметь ограниченную часть площади рисовать вашу схему. Чтобы использовать его без ограничений, требующих годовой взнос в размере $ 10. Он можно скачивать и использоваться на платформах Android и iTunes. Компоненты имеют ограниченную способность имитировать с небольшими минимальными параметрами. Очень просто в использовании, он имеет прекрасную систему электронного дизайна. Она позволяет вам включать (вставлять) моделирование в ваши веб-страницы.

5. DoCircuits : Хотя она оставляет людям первое впечатление от путаницы о сайте, но она дает много примеров о том, как работает программа, можно видеть себя на видео «будет начать в пять минут». Измерения параметров электронной схемы продемонстрируют с реалистичными виртуальными инструментами.

6. PartSim электронный симулятор схемы онлайн. Он был способным к моделированию. Вы можете рисовать электрические схемы и протестировать их. Он еще новый симулятор, так что есть несколько компонентов, чтобы сделать моделирования для выбора.

7. 123D Circuits Активная программа разработана AutoDesk, она позволяет вам создавать схему, можно увидеть её на макетной плате, использовать платформу Arduino, имитировать электронную схему и окончательно создать PCB. Компоненты продемонстрируются в 3D в их реальной форме. Вы можете запрограммировать Arduino непосредственно из этой программы моделирования, (она) действительно производит глубокое впечатление.

8. TinaCloud Эта программа моделирования имеет усовершенствованные возможности. Она позволяет вам моделировать, в дополнение к обычным схемам со смешанными сигналами, и микропроцессорами, VHDL, SMPS поставки электричества и радио частотных цепей. Расчеты для электронного моделирования выполняются непосредственно на сервере компании и позволяют отличную скорость моделирования

Рекомендуем также

Услуги компании «Интеллектуальный дом» — Челябинск

Компания ООО «Интеллектуальный Дом» оказывает полный спектр услуг в сфере промышленной автоматизации, от разработки проекта до сдачи в эксплуатацию объекта автоматизации любой сложности.

Список работ, выполненных нашими специалистами, Вы можете увидеть в разделе «Решения».

Обследование и анализ объекта управления

Перед началом проектирования автоматизированной системы управления технологическим процессом группа специалистов нашей компании совместно с представителем Заказчика осуществляет детальное техническое обследование и изучение объекта управления. Сбор информации с выявлением технических требований к системе. В результате анализа составляется техническое задание на проектирование или модернизацию системы автоматизации заданного объекта.

Разработка технического задания

На базе согласованных с Заказчиком требований к АСУ и данных, полученных на этапе обследования объекта управления, разрабатывается ТЗ – основной документ, который после утверждения его Заказчиком становится руководящим документом в процессе разработки автоматизированной системы управления и ее приемки при вводе в действие. Техническое задание составляется Заказчиком или специалистами нашей компании совместно с Заказчиком.

Разработка технического проекта автоматизации

На основании технического задания, полученного при обследовании объекта автоматизации, разрабатывается проект, который включает в себя выбор элементной базы, составление электрических, монтажных, функциональных и технологических схем. При проектировании АСУ специалисты проектного отдела используют современное программное обеспечение, в частности для разработки электрических схем, схем компоновок шкафов управления и схем трассировки кабельных линий.

Поставка и сборка оборудования

После разработки технической документации специалисты нашей компании приступают к этапу поставки и сборки электрических комплектных устройств, пультов и электрощитов. Являясь официальным дистрибьютором таких компаний как Mitsubishi Electric, Omron Electronics, Danfoss, Eaton, Autonics, Xylem, Wago, а также имея собственный склад с широким ассортиментом продукции мы в кратчайшие сроки производим поставки необходимого оборудования.

Программирование систем управления

Наиболее важным моментом, от которого зависит функциональность оборудования, является этап программирования систем управления. Качественная программа гарантирует надежность и бесперебойность в работе автоматизированной линии.

Шеф-монтаж и пусконаладочные работы

В соответствии с рабочей документацией осуществляется размещение смонтированных электротехнических шкафов АСУ на территории объекта управления. После этого производится электрическое соединение шкафов и подключение их к заранее установленным датчикам информации и исполнительным механизмам. Все вышеуказанные работы сопровождаются одновременным тестированием корректности соединений. Шеф-монтажные работы гарантируют качественный монтаж и дают уверенность в многолетней и безаварийной работе оборудования. Пусконаладочные работы могут проводиться как в комплексе с другими работами (монтаж, шеф-монтаж), так и в качестве отдельного вида работ. В процессе пусконаладки проводится контроль испытаний после завершения монтажа, обкатка оборудования на разных режимах, настройка системы управления в соответствии с технологическими процессами на предприятии и требованиями Заказчика, инструктаж обслуживающего персонала по эксплуатации оборудования.

Гарантийное обслуживание

Все виды предлагаемого нами оборудования и производимые нашими сотрудниками виды работ подлежат гарантии. Также мы готовы предложить Вам услуги по постгарантийному обслуживанию. В случае необходимости обслуживания на Вашем предприятии автоматических систем управления, компания «Интеллектуальный Дом» готова предложить разовое или заключить договор на плановое обслуживание объектов.

20 лучших инструментов автоматизации проектирования электроники (EDA Tools) для Linux

Инструменты автоматизации электронного проектирования или просто инструменты EDA — это класс специализированных компьютерных программ, разработанных для помощи в проектировании микросхем IC или плат печатных плат. Они широко используются производителями микрочипов для разработки первоклассных электронных продуктов и сокращения производственных затрат. Программы EDA важны для большого числа инженерных практик, включая проектирование систем и реализацию оборудования. Linux предлагает одни из лучших таких инструментов для разработчиков систем.В сегодняшнем руководстве наши редакторы рассмотрели широкий спектр этих инструментов и обрисовали в общих чертах некоторые из лучших программ EDA для людей, работающих в производстве электронных устройств.

---

Приложения Linux EDA обычно различаются по назначению. Некоторые инструменты ориентированы в первую очередь на проектирование и моделирование, в то время как другие могут быть сосредоточены на подготовке производства, анализе и проверке конструкции. Мы выбрали широкий спектр инструментов, которые включают большинство функций, необходимых современным инженерам и производителям микросхем.

1. KiCad

---

KiCad, пожалуй, одна из лучших бесплатных программ для проектирования печатных плат. Это популярный EDA с открытым исходным кодом, который предлагает широкий набор надежных функций. KiCad поставляется с отличной интегрированной средой для ввода схем и проектирования печатных плат. Он также предоставляет набор полезных инструментов, которые позволяют разработчикам создавать трехмерные виды печатной платы, ее компонентов, файлов Gerber, иллюстраций и ведомостей материалов. Итак, если вы ищете бесплатную, но эффективную альтернативу платным приложениям EDA, KiCad будет отличным вариантом.

Особенности KiCad

• Он поставляется с интуитивно понятным средством трехмерного просмотра, которое позволяет разработчикам печатных плат просматривать макеты на интерактивном холсте.
• KiCad написан с использованием языка программирования C ++, поэтому он чрезвычайно быстр по сравнению со многими программами для проектирования печатных плат.
• Модель лицензирования KiCad GNU GPL с открытым исходным кодом позволяет разработчикам проверять исходный код и при необходимости изменять приложение.
Производители микросхем
• могут выбирать из широкого спектра внешних инструментов и библиотек для этого приложения EDA.

Скачать KiCad

2. ОРЕЛ

---

EAGLE — это современное программное обеспечение для проектирования печатных плат, продаваемое Autodesk, компанией, стоящей за популярным приложением AutoCAD для САПР. Полная форма для EAGLE — это удобный графический редактор макетов. Это решение EDA с поддержкой сценариев, подходящее для разработки современных и практичных электронных устройств. Это многоплатформенное программное обеспечение обеспечивает мощные функциональные возможности схем и моделирования наряду с такими функциями, как возможность онлайн-аннотации, поддержка пакетного выполнения и медное покрытие.EAGLE — это запатентованный продукт, предлагающий отличную поддержку клиентов. Однако его модель лицензирования на основе подписки не подходит для многих разработчиков.

Особенности EAGLE

• EAGLE поставляется с красивым и интуитивно понятным графическим пользовательским интерфейсом, который значительно упрощает навигацию для разработчиков микросхем.
• Редактор схем поддерживает блоки модульного дизайна, симулятор SPICE, электронную проверку правил и синхронизацию в реальном времени.
• Его редактор компоновки печатных плат позволяет использовать простые инструменты для выравнивания, разводку методом push & push, обход препятствий, высокоскоростное проектирование и проверку правил проектирования.
• Autodesk предлагает бесплатную версию этого программного обеспечения для проектирования печатных плат для студентов и преподавателей, а также ограниченную версию для любителей.

Загрузить EAGLE

3. gEDA

---

Проект gEDA по сути представляет собой набор бесплатных инструментов автоматизации электронного проектирования с открытым исходным кодом. Как и KiCad, он обеспечивает чрезвычайно продуктивный рабочий процесс и может использоваться для создания электрических устройств следующего поколения. Этот пакет предоставляет производителям микросхем инструменты для создания схем, создания прототипов, проектирования схем и производства, а также многого другого.Более того, gEDA была разработана, чтобы преодолеть нехватку высококачественного программного обеспечения Linux EDA. Таким образом, большое количество соавторов с открытым исходным кодом работают над этим проектом и время от времени внедряют новые функции.

Характеристики gEDA

• Дизайнеры могут очень быстро рисовать надежные электронные схемы с помощью инструмента gschem из этого набора программ EDA.
• С помощью программы gattrib можно легко редактировать атрибуты компонентов компоновки печатной платы.
• Утилита gsch3pcb представляет собой простой, но эффективный инструмент командной строки для оптимизации рабочего процесса проектирования микросхем.
• gEDA предлагает отличную поддержку документации, чтобы помочь новичкам начать работу с этим набором инструментов EDA.
• Все утилиты проекта gEDA поставляются с лицензией GPL и поэтому могут быть легко расширены или изменены.

Загрузить gEDA

4. Преобразователь

---

Upverter — это веб-решение EDA, основное внимание в котором уделяется простоте и удобству использования.Это позволяет инженерам-электрикам создавать, просматривать и публиковать схемы цепей, а также макеты печатных плат. Кроме того, Upverter позволяет дизайнерам создавать файлы Gerber, модели 3D-рендеринга и ведомости материалов. Хотя Upverter является коммерческим продуктом, проекты с открытым исходным кодом могут использовать это приложение бесплатно. Итак, если вы ищете бесплатный, но эффективный EDA корпоративного уровня, не стесняйтесь попробовать Upverter.

Особенности повышающего преобразователя

• Он предоставляет чистый интерфейс схематического захвата, который поддерживает совместную работу в реальном времени и бесшовную интеграцию макетов печатных плат.
• Пользовательский веб-интерфейс Upverter гарантирует, что дизайнеры могут работать над крупномасштабными проектами, не сталкиваясь с проблемами окружающей среды.
• Редактор компоновки печатных плат этого инструмента реагирует и позволяет интуитивно визуализировать слои, выбор нескольких фильтров и перекрестное зондирование.
• Upverter позволяет разработчикам микросхем импортировать схематические данные из коммерческих EDA, таких как EAGLE, Altium Designer и OrCAD.
• Он также предлагает большой выбор интегрированных наборов инструментов для синхронизации в реальном времени, отслеживания проблем и разработки вики.

Загрузить Upverter

5. Фритцинг

---

Fritzing — это программное обеспечение для проектирования печатных плат с открытым исходным кодом, предназначенное для начинающих инженеров-электриков. Любой, кто интересуется электроникой, может создать свои собственные прототипы и поделиться ими с сообществом с помощью этого приложения. Он написан с использованием C ++ и поэтому обеспечивает отличную производительность. Однако вам необходимо обладать значительными знаниями о встроенном программировании, если вы хотите изменить или расширить приложение самостоятельно.К счастью, у Fritzing есть большое количество активных членов сообщества, которые предоставляют отличную документацию и техническую поддержку.

Особенности Fritzing

• Fritzing упрощает процесс разработки печатных плат, обеспечивая интуитивно понятный «макетный» вид схемы и ее компонентов.
• В нем описывается большое количество часто используемых компонентов высокого уровня, которые помогают в кратчайшие сроки превратить схемы в готовые к производству печатные платы.
• Исходный код этого программного обеспечения EDA находится в свободном доступе и может быть легко расширен благодаря лицензии GNU GPL.
• На веб-сайте Fritzing перечислено большое количество проектов с открытым исходным кодом, которые можно использовать в качестве ориентира для начинающих разработчиков.

Загрузить Fritzing

6. EasyEDA

---

EasyEDA — один из самых простых, но полезных инструментов EDA для разработчиков электроники, использующих системы Linux или BSD в качестве основной рабочей станции. Это веб-решение, которое позволяет разработчикам легко проектировать, моделировать и публиковать свои макеты печатных плат. Более того, EasyEDA также предлагает удобные настольные клиенты для всех основных платформ, включая Linux, Mac и Windows.Хотя основной продукт является коммерческим, группа разработчиков предоставляет бесплатную версию этого EDA с ограниченными функциями для новых пользователей.

Особенности EasyEDA

• EasyEDA предоставляет бесплатные файлы Gerber для зарегистрированных пользователей и позволяет им заказывать изготовление печатных плат за небольшую плату.
Разработчики микросхем
• могут создавать сильные схемные элементы и моделировать схемы SPICE прямо из онлайн-редактора.
• Веб-сайт EasyEDA содержит большой выбор проектов микроконтроллеров, которые можно использовать в качестве ориентира для начинающих.
• Вы также можете создавать собственные файлы Gerber, ведомости материалов и создавать свидетельства в форматах PDF, PNG или SVG.

Загрузить EasyEDA

7. LibrePCB

---

LibrePCB — один из лучших инструментов автоматизации проектирования электроники для современных инженеров-электронщиков. Это мощное, но интуитивно понятное решение EDA, простое в использовании и продуктивное. Это универсальное приложение с утилитами для управления проектами, создания схем, проектирования печатных плат и управления библиотеками.Более того, открытый исходный код этого проекта способствует настройке сторонними организациями. Итак, если вы ищете полноценный EDA, который предоставляет все необходимые функции по высокой цене, мы настоятельно рекомендуем вам попробовать LibrePCB.

Особенности LibrePCB

• Этот кроссплатформенный EDA поставляется с интуитивно понятным графическим интерфейсом пользователя, который очень прост в использовании и соответствует современным стандартам.
• Он позволяет дизайнерам работать с несколькими вариантами одного и того же макета и поддерживает автоматическую синхронизацию между платами и схемами.
• LibrePCB предлагает отличный браузер библиотек, который позволяет разработчикам легко добавлять дополнительные компоненты в свои схемы.
• Это приложение EDA содержит обширную подробную документацию, которая поможет начинающим настроить среду и сразу же приступить к работе.

Загрузить LibrePCB

8. Система усовершенствованного проектирования PathWave (ADS)

---

Если вам нужны инструменты EDA корпоративного уровня, то система PathWave Advanced Design System (ADS) будет лучшим программным обеспечением для проектирования печатных плат, отвечающим вашим требованиям.Это полноценное коммерческое решение, которое изначально работает в RHEL и SUSE Linux, а также в Windows. Он предлагает надежные интегрированные инструменты наряду с обширной библиотекой компонентов, которые можно легко использовать для проектирования передовых электронных схем. Это позволяет производителям микросхем повысить производительность за счет ускорения рабочего процесса и обеспечивает быстрое и эффективное командное сотрудничество.

Особенности системы усовершенствованного проектирования PathWave (ADS)

• Этот коммерческий продукт поддерживает расширенные сценарии с использованием Python и проприетарного языка расширения приложений (AEL).
Разработчики
• могут использовать несколько форматов файлов для импорта и экспорта данных схем, включая HSPICE, SPICE, Gerber, списки соединений Spectre, Excellon и ODB ++.
• PathWave Advanced Design System (ADS) может создавать точные диаграммы, графики и диаграммы, помогающие визуализировать дизайн вашей печатной платы.
• Разработчики могут использовать надежные электромагнитные симуляторы и анализаторы целостности сигналов для повышения производительности высокоскоростных каналов связи.

Загрузить PathWave Advanced Design System (ADS)

9.Магия

---

Magic — это инструмент компоновки СБИС с открытым исходным кодом, который существует с 80-х годов. Это позволяет производителям ИС создавать надежные схемы, которые можно легко реализовать на оборудовании. Magic довольно прост в использовании, и его легко реализовать по правилам проектирования и схемотехнике. Это бесплатное решение EDA значительно эволюционировало с течением времени и предоставляет отличную документацию в виде письменных руководств и вики-сайтов. Вы можете проверить это, если работаете исключительно в области СБИС.

Особенности Magic

• Magic исключительно легкий и работает без сбоев даже в системах Linux и BSD с ограниченными ресурсами.
• Разрешающая лицензия BSD на это программное обеспечение для проектирования печатных плат допускает обширную настройку и модификацию.
• Он обеспечивает проверку правил проектирования в реальном времени, чтобы помочь в поддержании рабочего процесса и устранить проблемы совместимости.
• Программное обеспечение поддерживается в хорошем состоянии, и разработчики довольно часто выпускают новые версии основного пакета.

Загрузить Magic

10. Pcb-rnd

---

Pcb-rnd — это простое, но надежное приложение для проектирования компактных макетов печатных плат. Он популярен как среди профессионалов, так и среди ученых из-за небольшого объема памяти и упрощенных подходов к проектированию. Это кроссплатформенное приложение предлагает готовые пакеты для всех основных операционных систем, включая Linux и BSD. Pcb-rnd берет свое начало в популярном проекте gEDA и был разветвлен его разработчиками для создания модульного, но гибкого инструмента проектирования макетов.Кроме того, проект находится в очень хорошем состоянии, и вы можете быстро получить техническую помощь.

Особенности Pcb-rnd

• Pcb-rnd доступен в большом количестве дистрибутивов Linux, включая Ubuntu, Debian, Arch, Fedora и Mageia.
• Это программное обеспечение для проектирования печатных плат чрезвычайно легкое и бесперебойно работает даже на процессорах с ограниченными ресурсами.
• Pcb-rnd имеет модульную архитектуру, состоящую из общего ядра и ряда сильно оптимизированных, но заменяемых плагинов.
• Он совместим с популярными инструментами EDA, такими как KiCad, gEDA и EAGLE, и может быть написан на более чем десяти языках программирования.

Загрузить Pcb-rnd

11. KTechlab

---

KTechlab — это современная многофункциональная среда разработки под Linux для проектирования и моделирования PIC. Он имеет встроенную поддержку автоматической маршрутизации и позволяет моделировать обычно используемые электронные компоненты, а также логические схемы. KTechlab — это решение только для Linux, работающее на платформе KDE.Порт QT также доступен для этого программного обеспечения. Разработчики микросхем могут использовать этот инструмент для создания схематических изображений и создания высокотехнологичных цифровых процессоров. Итак, проверьте этот инструмент, если вы ищете надежные инструменты EDA для вашей системы KDE.

Особенности KTechlab

• KTechlab использует рабочий процесс на основе проектов, который позволяет разработчикам создавать несколько подпроектов для своих микроконтроллеров.
• Он написан с использованием C ++ и поэтому предлагает относительно хорошую производительность по сравнению с другими альтернативами EDA для платформы KDE.
• Кодовая база с открытым исходным кодом этого программного обеспечения общедоступна и может быть изменена или расширена сторонними разработчиками.
• KTechlab предлагает отличную документацию, поэтому начать работу с этим cIDE относительно проще для новичков.

Загрузить KTechlab

12. QElectroTech

---

QElectroTech — это решение EDA на основе Qt для создания практических электрических схем. Он состоит из двух утилит, мощного редактора для создания схем и редактора диаграмм для рисования надежных проектов.QElectroTech также облегчает создание механических чертежей для иллюстрации электронной обработки и схемотехники. Он интернационализирован и поддерживает перевод более чем на десять языков. Этот кроссплатформенный EDA также предлагает предварительно созданные двоичные файлы для основных дистрибутивов Linux, включая Ubuntu, Debian, CentOS, RHEL и Fedora.

Характеристики QElectroTech

• Он поставляется с простым и легким в использовании графическим пользовательским интерфейсом, который упрощает создание схем для разработчиков микросхем.
• QElectroTech предлагает высококачественную документацию для начинающих, а также надежное средство отслеживания ошибок для управления проектами с открытым исходным кодом.
• Он поставляется с обширной библиотекой, содержащей широкий спектр общих символов, которые также включают все стандартизованные символы IEC 60617.
• Сторонние разработчики могут расширять этот EDA или изменять существующие функции благодаря лицензии GNU GPL с открытым исходным кодом.

Загрузки QElectroTech

13. Xilinx Vivado

---

Xilinx Vivado — это кроссплатформенное решение EDA, предназначенное для профессиональных разработчиков микросхем.Вы можете использовать этот инструмент для синтеза или анализа планов HDL, а также для выполнения сложных временных анализов. Это коммерческий продукт с условно-бесплатной лицензией, который подходит для небольших групп разработчиков. Этот инструмент — отличное дополнение к вашему набору инструментов, если вы работаете дизайнером FPGA или интересуетесь разработкой микроконтроллеров в целом. Он поддерживает множество устройств большой емкости и значительно ускоряет общий процесс проектирования.

Особенности Xilinx Vivado

• Компилятор Vivado HLS может транслировать программы, написанные на C, C ++ и SystemC, на целевые устройства Xilinx без необходимости вручную создавать RTL.
• Пакет для проектирования Vivado предлагает более быструю интеграцию и поддержку реализации для FPGA, систем обработки ARM и других IP-ядер.
• Он разработан как замена популярного решения Xilinx ISE и легко доступен для Linux и Windows.
• Разработчики могут добавлять новые функции или изменять существующие с помощью Vivado TCL Store, его настраиваемой системы сценариев.

Загрузить Xilinx Vivado

14. Довольно универсальный имитатор схем

---

Quite Universal Circuit Simulator или QUCS — один из лучших бесплатных инструментов автоматизации проектирования электроники для производителей электронных устройств.Он предоставляет простой в использовании графический интерфейс, который упрощает и ускоряет моделирование схем. QUCS — это настоящий мультиплатформенный EDA с рядом предварительно созданных пакетов для Ubuntu, Mac OS X и Windows. Он особенно подходит для дизайнеров, работающих с Verilog и VHDL. Кроме того, возможности схематического захвата и моделирования также являются плюсом для разработчиков микросхем.

Особенности довольно универсального симулятора схем

• QUCS можно использовать для моделирования поведения схем печатных плат при большом, слабом и шумовом сигналах, а также для анализа их поведения.
• Графический интерфейс этого решения EDA чрезвычайно прост в использовании и делает навигацию по компонентам совершенно легкой.
Инженеры
• могут моделировать все типы электрических цепей, включая постоянный, переменный ток, переходные процессы, S-параметры, гармонический баланс, а также чисто цифровые.
• QUCS имеет встроенную поддержку широкого диапазона диаграмм, включая декартову, полярную, кривую годографа, временные диаграммы и диаграммы Смита.

Загрузить Quite Universal Circuit Simulator

15.SmartSim

---

SmartSim — бесплатная, но многофункциональная программа EDA для проектирования цифровых логических схем и их моделирования. Первоначально он был разработан для работы на Raspberry Pie и с тех пор был перенесен на устройства Linux, Windows и даже ARM. SmartSim может создавать сложные логические схемы с использованием пользовательских компонентов. Это делает его жизнеспособным решением для большого числа инженеров-электриков. Конечный результат можно легко экспортировать в несколько форматов файлов, включая PDF, PNG и SVG.В целом SmartSim будет отличным EDA как для новичков, так и для любителей.

Особенности SmartSim

• SmartSim позволяет разработчикам создавать электрические логические схемы с использованием RAM / ROM, которые могут быть сохранены и загружены позже.
• Он предлагает большой набор подключаемых компонентов, который позволяет разработчикам расширять возможности своих логических схем.
• SmartSim предлагает удобный пользовательский интерфейс с сенсорным экраном, который позволяет интерактивное проектирование при использовании таких устройств.
• База кода с открытым исходным кодом этого приложения EDA находится в свободном доступе на GitHub, что позволяет вносить дальнейшие изменения.

Загрузить SmartSim

16. Электрический

---

Electric — один из старейших инструментов EDA, представленных в этом списке. Однако, несмотря на то, что он был выпущен почти три десятилетия назад, Electric до сих пор используется значительным числом разработчиков микросхем. Это, безусловно, говорит об успехе, достигнутом EDA за эти годы.Вы можете легко использовать Electric для рисования пользовательских схем и макетов печатных плат. Вместо того, чтобы манипулировать полигонами на разных уровнях пластины, как это делают многие инструменты создания интегральных схем, Electric рассматривает свою компоновку как связанную схему.

Характеристики электрики

• Electric написан с использованием языков программирования JAVA и Scala и, таким образом, работает на всех вычислительных платформах, поддерживающих JVM.
• Его можно использовать для работы с пользовательскими интегральными схемами (ИС), языками описания оборудования (HDL) и захватом схем.
• Electric позволяет дизайнерам создавать CMOS, технологии компоновки, такие как нанотрубки и фотоника, а также цифровые фильтры и временную логику.
• Он предлагает различные средства САПР, такие как проверка правил, моделирование, генерация, маршрутизация, компиляция микросхем и проверка согласованности сети (LVS).

Загрузить Electric

17. Gnucap

---

Gnucap — это симулятор схем со смешанными сигналами, работающий практически на любой вычислительной платформе.Название расшифровывается как Gnu Circuit Analysis Package, что само по себе говорит само за себя. Gnucap — это интерактивное приложение, которое поддерживает несколько диалектов моделирования, таких как SPICE, Verilog и Spectre. Он может легко работать с несколькими типами параметров, мер и расчетных моделей. Более того, Gnucap использует множество современных алгоритмов для повышения производительности моделирования. Итак, если вы ищете перспективную альтернативу SPICE для моделирования, стоит попробовать Gnucap.

Особенности Gnucap

• Gnucap — один из самых легких инструментов EDA, разработанный с использованием архитектуры на основе плагинов для дополнительных преимуществ.
• Вы можете написать свои собственные пользовательские плагины, используя язык C ++, и добавить их в виде скомпилированных общих объектных модулей или файлов «.so» или «.dll».
• Gnucap реализует несколько механизмов контроля ошибок для повышения точности, а также настоящие механизмы смешанного режима для увеличения скорости.
• Любые сторонние разработчики могут изменить этот EDA или добавить дополнительные функции благодаря лицензии GNU GPL.

Загрузить Gnucap

18. Эмулятор цепи Falstad

---

Эмулятор цепи Falstad — очень популярный веб-эмулятор.Он может имитировать широкий выбор электрических компонентов, включая цепи переменного тока, диоды, полевые МОП-транзисторы, операционные усилители, цифровые фильтры, генераторы и многое другое. Вы можете буквально эмулировать любые типы схем, используя его веб-редактор. Более того, это приложение-эмулятор разработано как Java-апплет, но также предлагает порт JavaScript. Итак, в целом эмулятор Falstad популярен в основном из-за его упрощенного дизайна, но при этом высокой доступности.

Особенности эмулятора цепей Falstad

• Это программное обеспечение для проектирования схем — одно из самых простых для студентов и любителей благодаря интуитивно понятному веб-интерфейсу.
Эмулятор цепи
• Falstad предлагает обширный список примеров электрических схем, которые помогут новичкам начать работу.
• Хотя существует автономная автономная версия этого эмулятора схемы, она доступна только для Mac и Windows.
• Пользователи смартфонов Apple могут загрузить мобильную версию этого приложения в Apple App Store.

Перейти к эмулятору цепи Falstad

19. Верилятор

---

Verilator — это высокопроизводительный симулятор Verilog, который преобразует программы Verilog в точные поведенческие модели в многопоточном C ++ или SystemC.Он пользуется растущей популярностью среди ученых и разработчиков с открытым исходным кодом благодаря простоте использования и значительным преимуществам в производительности. Корпоративные гиганты, такие как Intel, AMD и Oracle, используют это приложение EDA с открытым исходным кодом в коммерческих целях. Более того, поскольку это проект с открытым исходным кодом, сторонним разработчикам разрешено использовать его для своих собственных проектов без каких-либо юридических проблем.

Особенности Verilator

• Verilator обеспечивает молниеносную производительность и, как правило, превосходит коммерческие инструменты автоматизации проектирования электроники.
• Это моделирование HDL может обрабатывать все версии Verilog, а также утверждения SystemVerilog и Sugar / PSL.
• Разработчики могут легко создавать свои собственные инструменты на основе вывода XML, предоставляемого этим бесплатным приложением EDA.
• Разработчики также предоставляют отличную документацию, а также контракты на коммерческую поддержку.

Скачать Verilator

20. XCircuit

---

XCircuit — это кроссплатформенный инструмент EDA для рисования принципиальных схем публикационного качества и других связанных фигур.Его можно использовать для создания списков соединений цепей на основе схематического захвата. XCircuit также позволяет дизайнерам создавать и сохранять пользовательские компоненты для последующего использования. Полностью редактируемая библиотека упрощает управление этими компонентами для конечного пользователя. Более того, поскольку XCircuit является проектом с открытым исходным кодом, вы можете легко добавлять собственные функции или изменять существующие, если это необходимо.

Особенности XCircuit

• Он предлагает легкодоступные двоичные файлы для основных дистрибутивов Linux и BSD, включая RHEL, Ubuntu, Slackware и OpenBSD.
• XCircuit — это довольно легкое приложение EDA, которое легко запускается на старых машинах Linux с ограниченными ресурсами.
• Это приложение EDA предоставляет свои выходные данные в виде схематических списков соединений и на языке программирования PostScript.
• Хотя этот проект поддерживает один разработчик, он по-прежнему предлагает качественную документацию и управление ошибками.

Загрузить XCircuit

Конечные мысли

---

Инструменты автоматизации проектирования электроники охватывают широкий спектр приложений, включая программное обеспечение для проектирования печатных плат и симуляторы.Хотя большое количество коммерческих инструментов EDA по-прежнему ориентировано на Windows, у Linux есть немалая доля конкурентов. Некоторые из лучших программ для проектирования печатных плат для Linux включают gEDA, KiCad и Upverter. Наши редакторы также обрисовали в общих чертах несколько отличных симуляторов схем, которые могут быть интересны как любителям электроники, так и студентам инженерных специальностей. Надеюсь, мы смогли предоставить вам полный список всех популярных программ EDA для Linux. Дайте нам знать в разделе комментариев, если у вас есть какие-либо вопросы по конкретному приложению.

Electronic Design Automation — обзор

5.7.1 Макет фотоники: криволинейный, неманхэттенский и крайние масштабы

Как сказано во введении, макет фотоники привносит в платформу проектирования потребность в криволинейном макете. Мы рассмотрим коммерчески доступный подход, разработанный Cadence (поддерживаемый для моделирования компанией Lumerical Inc.), чтобы предоставить решение. Подход Cadence, движимый потребностью в точности и точности, поддерживает методологию, имеющую математическую основу, и алгоритм дискретизации, который минимизирует ошибку при сохранении сетевых характеристик проекта.Однако можно подключить альтернативные механизмы генерации форм к набору инструментов Cadence Virtuoso Layout Editor Tool и использовать, например, другую стратегию, такую ​​как манхеттанизация форм [25]. Оба подхода были проверены на рабочих ленте. Действительно, Virtuoso Design Framework предлагает возможность интеграции стороннего механизма генерации форм посредством межпроцессного взаимодействия, а также позволяет пользователям писать свои собственные в SKILL или использовать встроенные функции.

Дискретность математической модели, лежащей в основе конструкции, порождает две проблемы: создание оптимального количества точек для представления кривой и обеспечение того, чтобы различные элементы идеально «сшивались» вместе. Вторая проблема акцентируется в системе EPDA, которая нацелена на иерархическое разделение элементов дизайна, поскольку математические представления различных элементов выполняются независимо. В системе, где емкость на самом деле не является проблемой (например, для небольших систем, систем на базе ПК), можно представить полную конструкцию в одном математическом пространстве, решить проблему непрерывности в этом пространстве и иметь дело только с дискретизация непрерывной математической модели.В нашем случае мы должны убедиться, что методология, которой мы следуем, гарантирует преемственность «на стыке» между независимыми математическими моделями. Основная проблема такой неоднородности — привязка концов граней волновода к точкам базы данных (необходимые для изготовления) в независимых представлениях. Разница в одной единице базы данных (DBU) (обычно 1 мкм или меньше) может привести к появлению щели между гранями и, как следствие, значительному отражению света, пример которого можно увидеть на рис.5.12.

Рисунок 5.12. Опора волновода между двумя секциями волновода. На вставке в увеличенном масштабе видно, что между волноводами есть пустая полоса, что неприемлемо для фотонных устройств, и этого следует избегать.

В результате этого ограничения, которое неизбежно для обеспечения иерархической обработки проекта и существования предварительно охарактеризованных элементов PDK, Cadence приложила значительные усилия на раннем этапе разработки алгоритмов для преобразования математической модели в физическую, не создавая таких проблем, независимо от того, ширины или угла грани волновода.

На другом конце шкалы размеров большинство устройств в фотонике имеют длину в несколько тысяч пользовательских единиц. Таким образом, математические геометрические представления объектов имеют очень большие пространственные размеры и, тем не менее, должны вычисляться с очень высокой точностью, как обсуждалось ранее. Кроме того, производство (процесс изготовления маски) вводит ограничение на количество точек, которые может иметь многоугольник.

Подход Cadence к совместной работе с очень большими объектами в геометрической математической модели (как с точки зрения размера, так и с точки зрения вершин / точек, используемых для их представления) по сравнению с ограничением точки в физической / производственной модели заключается в разделении двух, и отложить создание физического представления (обычно многоугольников OpenAccess) до последней стадии процесса синтеза макета фотоники.Опять же, необходимо позаботиться о том, чтобы использовать точки, которые имеют отношение к фактической сетке производства слоев, а не только к сетке базы данных.

Первоначально под влиянием базы пользователей EDA для создания среды проектирования, обеспечивающей интеграцию фотоники, стратегия Cadence и Lumerical Inc. заключалась в расширении среды проектирования электроники. У этой стратегии есть три преимущества:

•

Дизайнер, знакомый с выполнением макета в текущей среде, может более легко расширить свои возможности по включению элементов фотоники в проект, используя уже знакомые инструменты, потоки и команды. .

•

Смешивание электроники и фотоники естественно. Даже для немонолитных процессов обычно необходимо включать нагревательные резисторы, контактные площадки и провода для подключения к модуляторам. Все это может использовать преимущества инструментов проектирования электроники, включая автоматическую маршрутизацию, вспомогательное проводное редактирование и т. Д. Это становится еще более ценным, когда в конструкции используется монолитный процесс, позволяющий смешивать активные электронные компоненты с фотоникой на одной и той же подложке.

•

Поставщики инструментов могут значительно ускорить предоставление решения и использовать уже существующую, хорошо известную, полностью функциональную и вместительную проектную кабину.

Эта стратегия имеет свою цену, вынуждая разработчиков фотоники использовать то, что некоторые называют сложной методологией проектирования, с которой они не знакомы. Осознавать это важно при построении решения. Тем не менее, в долгосрочной перспективе эта стратегия является хорошей, поскольку она вносит в проектную кабину единство потребностей на прочном фундаменте.

Что такое автоматизация проектирования электроники (EDA)? — Как это работает

EDA начиналась как пленная способность. До того, как EDA стала рыночным сегментом, крупные вертикально интегрированные OEM-производители использовали собственные производственные мощности для проектирования и производства микросхем. Эти организации наняли большие группы инженеров-программистов для разработки необходимых инструментов для автоматизации проектирования, внедрения и проверки производимых микросхем. Все производимые чипы в этом случае использовались OEM-производителями для включения в свои собственные продукты.

Bell Laboratories, Texas Instruments, Intel, RCA, General Electric, Sony и Sharp являются примерами этих компаний. Рождение коммерческих инструментов EDA по существу произошло в три этапа.

Первый этап начался в 1960-х годах и увидел коммерческую доступность компьютерных систем интерактивного графического дизайна. Эти системы были ориентированы на множество рынков, включая картографию, механическое и архитектурное проектирование. Эти системы также нашли применение для интерактивного проектирования макетов интегральных схем.Тремя основными компаниями, возглавляющими этот этап, были Applicon, Calma и Computervision. Интересно отметить, что в эти первые дни Calma разработала формат для представления макетов IC под названием GDS, названный в честь своего продукта, Graphic Design System. Версия этого формата GDS II продолжала использоваться как формат де-факто для передачи информации о компоновке микросхем в течение десятилетий. Этот этап развития отрасли был известен как CAD / CAM (автоматизированное проектирование / автоматизированное производство).

Вторая фаза EDA началась в начале 1980-х годов.За это время произошло нечто весьма значимое — так родилась индустрия специализированных интегральных схем для коммерческих приложений, или ASIC. С появлением индустрии ASIC пользовательские микросхемы, которые ранее были зарезервированы для очень крупных OEM-производителей систем, теперь стали доступны гораздо большему количеству команд разработчиков. Это положило начало полупроводниковой революции, которая продолжается и сегодня. Первые производители ASIC включают LSI Logic и VLSI Technology. С появлением этого нового рынка потребность в инструментах для автоматизации моделирования, проектирования и проверки микросхем стала гораздо более распространенной.Это развитие привело к появлению множества новых компаний, удовлетворяющих потребности. Многие внутренние команды крупных OEM-производителей нашли новую, захватывающую и прибыльную работу на этом новом рынке, и поэтому коммерческая индустрия EDA начала расти.

На этом этапе основное внимание уделялось программному обеспечению и некоторому специальному аппаратному обеспечению для записи описания проекта и его моделирования. Тремя основными компаниями, возглавляющими этот этап, были Daisy Systems, Mentor Graphics и Valid Logic. Этот этап был известен как CAE (автоматизированная инженерия).

Во второй половине 1980-х годов индустрия EDA начала развиваться, когда началась ее третья фаза. Компании, выпускающие точечные инструменты, были заменены поставщиками широкого спектра программных и аппаратных продуктов, предназначенных для автоматизации большей части процесса проектирования интегральных схем. Тремя основными компаниями, возглавляющими этот этап, были Synopsys, Cadence и Mentor (ныне Siemens EDA). На этом этапе зародился термин EDA (автоматизация электронного проектирования). Сегодня многие все еще идентифицируют себя с этой фазой отрасли.Три ведущие компании остались прежними.

В связи с резким развитием полупроводниковой технологии наблюдается движение к потребности в более крупной платформе инструментов и технологий, которая может сигнализировать о следующем этапе развития отрасли.

Автоматизация проектирования | Портлендский государственный университет

Обзор

В настоящее время проектирование интегральных схем немыслимо без средств автоматизации проектирования. EDA (Electronic Design Automation) — это быстрорастущая отрасль с оборотом почти четыре миллиарда долларов.

Все, что создано электронной промышленностью с оборотом почти 1 триллион долларов, от сотовых телефонов, кардиостимуляторов, устройств для автомобилей и спутников, устройств связи, компьютерных микросхем до серверов, маршрутизаторов и коммутаторов, управляющих Интернетом, является результатом дизайнеров, использующих инструменты и услуги EDA. Разрыв между тем, что предлагает текущая технология, и тем, сколько из этого могут быть использованы дизайнерами, увеличивается в основном из-за того, что инструменты не могут справиться с экспоненциально растущей сложностью проектов.

В цикле проектирования дизайнеры пытаются моделировать поведение своих проектов и анализировать сложные взаимодействия миллионов составных частей в своих проектах, чтобы гарантировать полноту, правильность, оптимизированную производительность, снижение мощности и технологичность конечного продукта. Почему? Потому что «сначала построить, а потом исправить» — невероятно сложно, дорого и отнимает много времени. Инструменты автоматизации дизайна позволяют дизайнерам достигать этих целей.

Разработчики полностью настраиваемых микросхем, ASIC и FPGA или разработчики инструментов EDA обычно должны иметь ученую степень.От дизайнеров требуется хорошее понимание производственных технологий, процессов проектирования и основных операций с инструментами DA, чтобы они могли эффективно использовать инструменты различных компаний EDA. Разработчикам инструментов дополнительно необходимо обладать отличными навыками программирования и глубокими знаниями алгоритмов оптимизации.

Предварительные требования

Ожидается глубокое понимание проектирования цифровых схем и интерес к формулировке проблем, а также к разработке и реализации алгоритмов для оптимизации схем.

Ядро

ECE 516 IC Technologies
ECE 528 VLSI-Computer Aided Design
ECE 529 CAD for ULSI and Emerging Technologies
ECE 583 Low Power IC Design

Список курсов глубины и ширины

Интеграция и упаковка микросистем ECE 514
ECE 515 Основы полупроводниковых устройств
Проектирование цифровых интегральных схем ECE 525 I
Проектирование цифровых интегральных схем ECE 526 II
Высокопроизводительные цифровые системы ECE 527
ECE 572 Advanced Logic Synthesis
Конструкция блока управления ECE 573
ECE 574 Высокоуровневый синтез и автоматизация проектирования
ECE 575 Введение в тестирование интегральных схем
ECE 576 Вычислительные методы в электротехнике
ECE 581 Моделирование и синтез ASIC
ECE 582 Формальная проверка аппаратных / программных систем
Цифровое проектирование ECE 590 с использованием описания оборудования Языки

Заполненные формы отслеживания

Форма о завершении программы

Форма завершения дипломной программы

Директор

Малгожата Хшановска-Еске, PhD
Автоматизация проектирования СБИС, микро- и наноэлектроника, ИС

Вспомогательный факультет

Марек Перковски, PhD
Логический синтез, интеллектуальная робототехника, встроенные системы

Сяоюй Сун, доктор философии
Автоматизация проектирования и формальные методы

Startup JITX использует искусственный интеллект для автоматизации проектирования сложных схем

Машинное обучение существует уже давно, но в последнее время глубокое обучение обрело самостоятельную жизнь.Причина этого в основном связана с растущими объемами вычислительной мощности, которые стали широко доступными, а также с растущими объемами данных, которые можно легко собрать и использовать для обучения нейронных сетей.

Количество вычислительной мощности, доступной людям, начало расти семимильными шагами на рубеже тысячелетий, когда графические процессоры (ГП) стали популярны. используются для неграфических расчетов — тенденция, которая в последнее десятилетие становится все более распространенной.Но вычислительные потребности глубокого обучения растут еще быстрее. Эта динамика подтолкнула инженеров к разработке электронных аппаратных ускорителей, специально предназначенных для глубокого обучения, например, Tensor Processing Unit (TPU) от Google.

Здесь я опишу совершенно другой подход к этой проблеме — использование оптических процессоров для выполнения нейросетевых вычислений с фотонами вместо электронов. Чтобы понять, как здесь может служить оптика, вам нужно немного узнать о том, как компьютеры в настоящее время выполняют вычисления в нейронных сетях.Так что терпите меня, когда я обрисовываю, что происходит под капотом.

Почти всегда искусственные нейронов конструируются с использованием специального программного обеспечения, работающего на каком-либо цифровом электронном компьютере. Это программное обеспечение предоставляет данному нейрону несколько входов и один выход. Состояние каждого нейрона зависит от взвешенной суммы его входов, к которым применяется нелинейная функция, называемая функцией активации. Результат, выход этого нейрона, затем становится входом для различных других нейронов.

Снижение энергопотребления нейронных сетей может потребовать вычислений со светом.

Для вычислительной эффективности эти нейроны сгруппированы в слои, при этом нейроны связаны только с нейронами в соседних слоях. Преимущество такой организации вещей, в отличие от возможности соединения между любыми двумя нейронами, состоит в том, что это позволяет использовать определенные математические приемы линейной алгебры для ускорения вычислений.

Хотя это еще не все, эти вычисления линейной алгебры являются наиболее требовательной к вычислениям частью глубокого обучения, особенно по мере роста размера сети.Это верно как для обучения (процесс определения, какие веса применять к входам для каждого нейрона), так и для вывода (когда нейронная сеть обеспечивает желаемые результаты).

Что это за загадочные вычисления линейной алгебры? На самом деле они не такие уж и сложные. Они включают операции на матрицы, которые представляют собой просто прямоугольные массивы чисел — электронные таблицы, если хотите, за вычетом описательных заголовков столбцов, которые вы можете найти в типичном файле Excel.

Это отличная новость, потому что современное компьютерное оборудование было очень хорошо оптимизировано для матричных операций, которые были основой высокопроизводительных вычислений задолго до того, как глубокое обучение стало популярным.Соответствующие матричные вычисления для глубокого обучения сводятся к большому количеству операций умножения и накопления, при которых пары чисел умножаются вместе, а их произведения складываются.

С годами для глубокого обучения требовалось постоянно увеличивать количество операций умножения и накопления. Рассмотреть возможность LeNet, новаторская глубокая нейронная сеть, предназначенная для классификации изображений. В 1998 году было показано, что он превосходит другие машинные методы распознавания рукописных букв и цифр.Но к 2012 году нейронная сеть AlexNet, которая выполняла примерно в 1600 раз больше операций умножения и накопления, чем LeNet, смогла распознавать тысячи различных типов объектов на изображениях.

Переход от первоначального успеха LeNet к AlexNet потребовал почти 11-кратного увеличения вычислительной производительности. В течение 14 лет закон Мура обеспечил большую часть этого увеличения. Задача заключалась в том, чтобы сохранить эту тенденцию сейчас, когда закон Мура исчерпал себя. Обычное решение — просто направить на проблему больше вычислительных ресурсов, а также времени, денег и энергии.

В результате обучение современных крупных нейронных сетей часто оказывает значительное влияние на окружающую среду. Один Например, исследование 2019 года показало, что обучение определенной глубокой нейронной сети для обработки естественного языка дает в пять раз больше выбросов CO ₂ , обычно связанных с вождением автомобиля в течение его срока службы.

Улучшения в цифровых электронных компьютерах , безусловно, позволили глубокому обучению расцвести. Но это не значит, что единственный способ выполнять нейросетевые вычисления — использовать такие машины.Десятилетия назад, когда цифровые компьютеры были еще относительно примитивными, некоторые инженеры вместо этого брались за сложные вычисления, используя аналоговые компьютеры. По мере совершенствования цифровой электроники аналоговые компьютеры отошли на второй план. Но, возможно, пришло время снова реализовать эту стратегию, в частности, когда аналоговые вычисления могут быть выполнены оптически.

Давно известно, что оптические волокна могут поддерживать гораздо более высокие скорости передачи данных, чем электрические провода. Вот почему с конца 1970-х годов все линии дальней связи стали оптическими.С тех пор оптические каналы передачи данных заменили медные провода для более коротких и коротких участков, вплоть до связи между стойками в центрах обработки данных. Оптический обмен данными быстрее и потребляет меньше энергии. Оптические вычисления обещают те же преимущества.

Но есть большая разница между передачей данных и вычислением с ними. И здесь аналогово-оптические подходы наталкиваются на препятствие. Обычные компьютеры основаны на транзисторах, которые являются очень нелинейными схемными элементами — это означает, что их выходы не просто пропорциональны их входам, по крайней мере, когда они используются для вычислений.Нелинейность — это то, что позволяет транзисторам включаться и выключаться, что позволяет превратить их в логические вентили. Это переключение легко осуществить с помощью электроники, для которой нелинейности пруд пруди. Но фотоны следуют уравнениям Максвелла, которые раздражающе линейны, а это означает, что выход оптического устройства обычно пропорционален его входам.

Хитрость заключается в том, чтобы использовать линейность оптических устройств для того, на чем больше всего полагается глубокое обучение: линейной алгебры.

Чтобы проиллюстрировать, как это можно сделать, я опишу здесь фотонное устройство, которое в сочетании с простой аналоговой электроникой может умножать две матрицы вместе. Такое умножение объединяет строки одной матрицы со столбцами другой. Точнее, он умножает пары чисел из этих строк и столбцов и складывает их произведения вместе — операции умножения и накопления, которые я описал ранее. Мои коллеги из Массачусетского технологического института и я опубликовали статью о том, как это можно сделать. в 2019 году.Сейчас мы работаем над созданием такого оптического матричного умножителя.

Оптический обмен данными быстрее и потребляет меньше энергии. Оптические вычисления обещают те же преимущества.

Базовым вычислительным блоком в этом устройстве является оптический элемент, называемый Светоделитель. Хотя его макияж на самом деле более сложный, вы можете представить его как наполовину посеребренное зеркало, установленное под углом 45 градусов. Если вы направите в него луч света сбоку, светоделитель позволит половине этого света проходить прямо через него, а другая половина отражается от наклонного зеркала, заставляя его отражаться под углом 90 градусов от входящего луча. .

Теперь направьте второй луч света, перпендикулярный первому, в этот светоделитель так, чтобы он падал на другую сторону наклонного зеркала. Половина этого второго луча будет передаваться аналогичным образом, а половина — отражаться под углом 90 градусов. Два выходных луча объединятся с двумя выходными лучами первого луча. Итак, этот светоделитель имеет два входа и два выхода.

Чтобы использовать это устройство для матричного умножения, вы генерируете два световых луча с напряженностями электрического поля, которые пропорциональны двум числам, которые вы хотите умножить.Назовем эти интенсивности поля x и y . Посветите этими двумя лучами светоделитель, который объединит эти два луча. Этот конкретный светоделитель делает это таким образом, чтобы формировать два выхода, электрические поля которых имеют значения ( x + y ) / √2 и ( x — y ) / √2.

Помимо светоделителя, этот аналоговый умножитель требует двух простых электронных компонентов — фотодетекторов — для измерения двух выходных лучей.Однако они не измеряют напряженность электрического поля этих лучей. Они измеряют мощность луча, которая пропорциональна квадрату напряженности его электрического поля.

Почему это отношение важно? Чтобы понять это, требуется немного алгебры — но ничего, кроме того, чему вы научились в старшей школе. Вспомните, что когда вы квадрат ( x + y ) / √2 вы получите ( x ² + 2 xy + y ² ) / 2. А если возвести в квадрат ( x — y ) / √2, вы получите ( x ² -2 xy + y ² ) / 2.Вычитание последнего из первого дает 2 xy .

Сделайте паузу, чтобы поразмышлять о значении этой простой математики. Это означает, что если вы кодируете число как луч света определенной интенсивности, а другое число как луч другой интенсивности, отправляете их через такой светоделитель, измеряете два выхода с помощью фотодетекторов и инвертируете один из результирующих электрических сигналов. перед их суммированием вы получите сигнал, пропорциональный произведению двух ваших чисел.

Моделирование интегрированного интерферометра Маха-Цендера, установленного в нейросетевом ускорителе Lightmatter, демонстрирует три различных условия, при которых свет, движущийся в двух ветвях интерферометра, претерпевает различные относительные фазовые сдвиги (0 градусов по a, 45 градусов по b и 90 градусов по вертикали). в). Световая материя

В моем описании звучало так, как будто каждый из этих световых лучей должен быть устойчивым. Фактически, вы можете на короткое время подать импульс света на два входных луча и измерить выходной импульс.Еще лучше, вы можете подать выходной сигнал на конденсатор, который затем будет накапливать заряд до тех пор, пока длится импульс. Затем вы можете снова подавать импульсы на входы в течение той же продолжительности, на этот раз кодируя два новых числа, которые нужно умножить. Их продукт добавляет конденсатору немного больше заряда. Вы можете повторять этот процесс сколько угодно раз, каждый раз выполняя новую операцию умножения и накопления.

Использование импульсного света таким образом позволяет выполнять множество таких операций в быстрой последовательности.Самая энергоемкая часть всего этого — считывание напряжения на этом конденсаторе, для чего требуется аналого-цифровой преобразователь. Но вам не обязательно делать это после каждого импульса — вы можете дождаться конца последовательности, скажем, N импульса. Это означает, что устройство может выполнять операции умножения и накопления N , используя одно и то же количество энергии для считывания ответа, является ли N малым или большим. Здесь N соответствует количеству нейронов на слой в вашей нейронной сети, которое легко может исчисляться тысячами.Таким образом, эта стратегия использует очень мало энергии.

Иногда можно сэкономить энергию и на вводе. Это потому, что одно и то же значение часто используется в качестве входных данных для нескольких нейронов. Вместо того, чтобы это число многократно преобразовывалось в свет, каждый раз потребляя энергию, его можно преобразовать только один раз, а создаваемый световой луч можно разделить на множество каналов. Таким образом, затраты энергии на преобразование входного сигнала амортизируются по многим операциям.

Для разделения одного луча на множество каналов не требуется ничего сложнее, чем линза, но линзы бывает сложно установить на чип.Таким образом, устройство, которое мы разрабатываем для выполнения нейросетевых оптических вычислений, вполне может оказаться гибридом, сочетающим высокоинтегрированные фотонные чипы с отдельными оптическими элементами.

Я обрисовал здесь стратегию , которой придерживались мои коллеги и я, но есть и другие способы снять шкуру с оптической кошки. Другая многообещающая схема основана на так называемом интерферометре Маха-Цендера, который объединяет два светоделителя и два полностью отражающих зеркала. Его также можно использовать для оптического умножения матриц.Два стартапа из Массачусетского технологического института, Lightmatter и Lightelligence, разрабатывают оптические ускорители нейронных сетей на основе этого подхода. Lightmatter уже построил прототип, в котором используется изготовленный ею оптический чип. И компания планирует начать продажи платы оптического ускорителя, использующей этот чип, в конце этого года.

Еще один стартап, использующий оптику для вычислений, — это Optalysis, который надеется возродить довольно старую концепцию. Одним из первых применений оптических вычислений еще в 1960-х годах была обработка радиолокационных данных с синтезированной апертурой.Ключевой частью задачи было применение к измеренным данным математической операции, называемой преобразованием Фурье. Цифровые компьютеры того времени боролись с такими вещами. Даже сейчас применение преобразования Фурье к большим объемам данных может потребовать больших вычислительных ресурсов. Но преобразование Фурье может быть выполнено оптически с помощью ничего более сложного, чем линза, которая в течение нескольких лет использовалась инженерами для обработки данных с синтетической апертурой. Optalysis надеется обновить этот подход и применить его более широко.

Теоретически фотоника может ускорить глубокое обучение на несколько порядков.

Еще есть компания под названием Luminous, созданный в Принстонском университете, который работает над созданием нейронных сетей с пиками на основе того, что он называет лазерным нейроном. Пиковые нейронные сети более точно имитируют работу биологических нейронных сетей и, как и наш собственный мозг, способны выполнять вычисления, используя очень мало энергии. Аппаратное обеспечение Luminous все еще находится на ранней стадии разработки, но обещание объединения двух энергосберегающих подходов — пиковой и оптики — весьма впечатляюще.

Конечно, еще предстоит преодолеть множество технических проблем. Один из них заключается в повышении точности и динамического диапазона аналогово-оптических вычислений, которые далеко не так хороши, как то, что может быть достигнуто с помощью цифровой электроники. Это связано с тем, что эти оптические процессоры страдают от различных источников шума и потому, что цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи, используемые для ввода и вывода данных, имеют ограниченную точность. Действительно, сложно представить оптическую нейронную сеть, работающую с точностью более 8-10 бит.Хотя существует 8-битное электронное оборудование для глубокого обучения (хороший пример — Google TPU), эта отрасль требует более высокой точности, особенно для обучения нейронных сетей.

Также существует сложность интеграции оптических компонентов в микросхему. Поскольку эти компоненты имеют размер в десятки микрометров, они не могут быть упакованы так же плотно, как транзисторы, поэтому требуемая площадь кристалла быстро увеличивается. В 2017 году исследователи Массачусетского технологического института продемонстрировали этот подход с использованием чипа с номером 1.5 миллиметров со стороны. Даже самые большие чипы имеют размер не более нескольких квадратных сантиметров, что накладывает ограничения на размеры матриц, которые могут обрабатываться таким образом параллельно.

Со стороны компьютерной архитектуры есть много дополнительных вопросов, которые исследователи фотоники склонны замалчивать. Однако ясно то, что, по крайней мере теоретически, фотоника может ускорить глубокое обучение на несколько порядков.

Основываясь на технологии, которая в настоящее время доступна для различных компонентов (оптических модуляторов, детекторов, усилителей, аналого-цифровых преобразователей), разумно полагать, что энергоэффективность вычислений нейронных сетей может быть в 1000 раз лучше, чем у современных электронных процессоров. .Если исходить из более агрессивных предположений о новых оптических технологиях, то этот фактор может достигать миллиона. А поскольку электронные процессоры имеют ограниченную мощность, эти улучшения энергоэффективности, вероятно, приведут к соответствующему повышению скорости.

Многим концепциям аналоговых оптических вычислений уже несколько десятилетий. Некоторые даже предшествовали кремниевым компьютерам. Схемы умножения оптических матриц и даже для оптических нейронных сетей, были впервые продемонстрированы в 1970-х годах.Но этот подход не прижился. Будет ли на этот раз иначе? Возможно, по трем причинам.

Во-первых, сейчас глубокое обучение действительно полезно, а не только академическое любопытство. Второй, мы не можем полагаться только на закон Мура, чтобы продолжать совершенствовать электронику. И, наконец, у нас есть новая технология, недоступная предыдущим поколениям: интегрированная фотоника. Эти факторы предполагают, что на этот раз оптические нейронные сети появятся в реальном мире — и будущее таких вычислений действительно может быть фотонным.

10 Необходимо изучить программное обеспечение для электротехники

Работа инженера-электрика включает в себя проектирование, разработку, моделирование, создание прототипов и тестирование электрического оборудования и систем. Электротехника в значительной степени основана на использовании различного программного обеспечения для моделирования и навыков программирования. Вот список программного обеспечения по электротехнике, которое должен изучить каждый выпускник-электрик. Это программное обеспечение помогает построить прочную карьеру в области электротехники, независимо от того, работает ли он в области исследований и создания компонентов и систем академического сообщества в качестве полевого инженера.Указанное программное обеспечение широко используется при проектировании электротехнических проектов.

10 Программное обеспечение по электротехнике для выпускников EE

10 Программное обеспечение для электротехники

1. MATLAB (Программное обеспечение для численных вычислений)

MATLAB (MATrix LABarotary) — самое популярное программное обеспечение по электротехнике среди студентов-электротехников. Он был запущен в 1983 году компанией Mathworks Inc. и был одним из первых коммерческих пакетов для линейной алгебры. Со временем он развивался и стал наиболее полным программным обеспечением для численных вычислений, системного моделирования Dyanimc, алгебраических решений, символьной математики и т. Д.Он содержит дополнительные пакеты (называемые панелями инструментов) для различных функций. Наборы инструментов предоставляют встроенные функции для выполнения численных вычислений, включая, помимо прочего, обыкновенные и частные дифференциальные уравнения, оптимизацию, реализацию линейной системы, линейную алгебру, проектирование системы управления, идентификацию системы, аппроксимацию кривой.

Язык программирования, используемый в MATLAB (программном пакете), также называется Matlab. Matlab — это язык программирования высокого уровня, он содержит большое количество встроенных функций для эффективной работы с матрицами, числовыми вычислениями, символьной математикой и т. Д.

2. Simulink (программное обеспечение на основе графического интерфейса пользователя для динамического моделирования системы)

SimPowerSystems для инженеров-энергетиков

Simulink — это сопутствующее программное обеспечение на основе графического интерфейса пользователя для Matlab. Он работает на языке программирования Matlab. Многие инженеры-электрики считают Simulink намного проще в использовании, чем MATLAB. Когда вы используете MATLAB ^® и Simulink ^® вместе, вы комбинируете текстовое и графическое программирование для проектирования вашей системы в среде моделирования. Непосредственно используя тысячи алгоритмов, которые уже есть в MATLAB.Используйте MATLAB для создания наборов входных данных для управления симуляцией. Параллельно запускайте тысячи симуляций. Затем проанализируйте и визуализируйте данные в MATLAB.

Хотя Simulink является программным обеспечением общего назначения для реализации графического моделирования, в нем есть специализированный набор инструментов для моделирования энергосистем. Его можно использовать для моделирования, анализа возобновляемых источников энергии, линий передачи, электрических переходных процессов, переключения энергоснабжения в режиме ожидания.

3. Pspice (программное обеспечение для электрических схем)

OrCAD EE PSpice — это приложение-симулятор схем SPICE для моделирования и проверки аналоговых и смешанных схем.PSpice — это аббревиатура от Personal Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis.

OrCAD EE обычно запускает моделирование схем, определенных в OrCAD Capture, и может дополнительно интегрироваться с MATLAB / Simulink, используя интерфейс Simulink-PSpice (SLPS). OrCAD Capture и PSpice Designer вместе обеспечивают полное решение для моделирования и проверки схем с вводом схем, собственными аналоговыми, смешанными сигналами и механизмами анализа.

PSpice был модифицированной версией академически разработанного SPICE и был коммерциализирован MicroSim в 1984 году.MicroSim был приобретен OrCAD десятью годами позже, в 1998 году.

Возможности моделирования в PSpice Advanced Analysis охватывают различные анализы — чувствительность, Монте-Карло, дым (напряжение), оптимизатор и параметрический плоттер, обеспечивая глубокое понимание характеристик схемы за пределами базовой проверки. OrCAD PSpice Simulink-PSpice Integration (SLPS) ^{обеспечивает совместное моделирование и помогает проверить поведение на системном уровне.}

4. Multisim (программное обеспечение для моделирования схем и проектирования печатных плат)

Multisim объединяет стандартное для отрасли моделирование SPICE с интерактивной схематической средой для мгновенной визуализации и анализа поведения электронных схем.Его интуитивно понятный интерфейс помогает преподавателям закрепить теорию схем и улучшить усвоение теории на протяжении всей инженерной программы. Добавляя мощное моделирование и анализ схем в процесс проектирования, Multisim помогает исследователям и разработчикам сократить количество итераций прототипов печатных плат (PCB) и снизить затраты на разработку.

5. ETAP (Электротехническое программное обеспечение для энергетических систем)

Обзор функций ETAP

Являясь отраслевым стандартом, ETAP (Программа анализа электрических переходных процессов) представляет собой компанию, предоставляющую полный спектр аналитического программного обеспечения для электротехники и специализирующуюся на анализе, моделировании и мониторинге. , управление, оптимизация и автоматизация электроэнергетических систем.Программное обеспечение ETAP предлагает лучший и наиболее полный набор интегрированных корпоративных решений для энергосистем, охватывающих все этапы от моделирования до эксплуатации.

Различные панели инструментов в ETAP предоставляют функциональные возможности, обеспечивающие почти весь анализ, необходимый для проектирования, регулирования и эксплуатации энергосистемы. ETAP можно использовать для выполнения анализа потока мощности, проектирования координации и защиты реле, проектирования системы управления, оптимального потока мощности.

6. Power World Simulator (программное обеспечение для визуальной электротехники)

Power World simulator

PowerWorld Simulator — это интерактивный пакет моделирования энергосистемы, предназначенный для моделирования работы высоковольтной энергосистемы на временном интервале от нескольких минут до нескольких дней.Программное обеспечение содержит высокоэффективный пакет анализа потока мощности, способный эффективно решать проблемы с системами, насчитывающими до 250 000 шин.

Функциональность PowerWorld Simulator может быть увеличена путем добавления нескольких дополнительных надстроек к базовому пакету симулятора. Надстройки можно использовать для распределенных вычислений, добавляя эффект геомагнитно индуцированных токов (GIC), интегрированную обработку топологии, оптимальный поток мощности, переходную стабильность, стабильность напряжения (PVQV) и многое другое.

7.PSCAD (Программное обеспечение для анализа электромагнитных переходных процессов)

PSCAD — это пакет программного обеспечения для электротехники для анализа электромагнитных переходных процессов в энергосистемах. Он разработан Manitoba Hydro Int. Ltd. под девизом « Если вы можете мечтать, вы можете моделировать это»

По мере развития энергосистем потребность в точных, интуитивно понятных инструментах моделирования становится все более важной. С помощью PSCAD ™ / EMTDC ™ вы можете с легкостью строить, моделировать и моделировать свои системы, обеспечивая безграничные возможности моделирования энергосистем.Включена обширная библиотека системных моделей, начиная от простых пассивных элементов и функций управления до электрических машин и других сложных устройств.

PSCAD — это результат более 30 лет непрерывных исследований и разработок. Мы вдохновлены идеями и отзывами нашей глобальной пользовательской базы. Эта философия помогла PSCAD стать самым популярным пакетом моделирования переходных процессов энергосистемы, доступным на сегодняшний день.

8. PSS / E (Электротехническое программное обеспечение для моделирования энергосистем)

PSSE используется инженерами по планированию и эксплуатации, консультантами, университетами и исследовательскими лабораториями по всему миру.PSSE позволяет выполнять широкий спектр функций анализа, включая поток мощности, динамику, короткое замыкание, анализ непредвиденных обстоятельств, оптимальный поток мощности, стабильность напряжения, моделирование устойчивости при переходных процессах и многое другое.

Power System Simulator для инженеров

9. LabVIEW (Проектирование интерфейсов и HMI)

LabVIEW (Лабораторная среда разработки виртуальных приборов) — это программное обеспечение для системного проектирования приложений, требующих тестирования, измерения и управления, с быстрым доступом к аппаратному обеспечению и аналитическим данным.

Программное обеспечение LabVIEW предлагает подход к графическому программированию, который помогает вам визуализировать каждый аспект вашего приложения, включая конфигурацию оборудования, данные измерений и отладку. Эта визуализация упрощает интеграцию измерительного оборудования от любого поставщика, представление сложной логики на диаграмме, разработку алгоритмов анализа данных и разработку пользовательских пользовательских интерфейсов.

Для управления в реальном времени LabVIEW — лучший инструмент, доступный на рынке. Он может подключаться к нескольким устройствам для сбора данных с датчиков и управления исполнительными механизмами на основе обработанных данных.

10. Keil uVision

Для проектирования и тестирования встроенных систем микроконтроллеры широко используются для управления электрическими приборами. Keil uVision предоставляет комплексное решение для программирования встраиваемых устройств.

µVision IDE объединяет управление проектами, среду выполнения, средства сборки, редактирование исходного кода и отладку программ в единой мощной среде. µVision проста в использовании и ускоряет разработку встроенного программного обеспечения. µVision поддерживает несколько экранов и позволяет создавать отдельные макеты окон в любом месте визуальной поверхности.ΜVision Debugger предоставляет единую среду, в которой вы можете тестировать, проверять и оптимизировать код вашего приложения. Отладчик включает традиционные функции, такие как простые и сложные точки останова, окна наблюдения и контроль выполнения, и обеспечивает полную видимость периферийных устройств устройства.

Заключительные слова

Вы также можете прочитать тематическое исследование проектирования цифрового контроллера реального времени с использованием Matlab / Simulink и LabVIEW.

Если вам понравилась эта статья, подпишитесь на наш канал YouTube, чтобы получить видеоуроки и описания проектов.Вы также можете найти нас на Facebook. Оставьте свой отзыв в разделе комментариев.

У вас есть еще несколько идей для программного обеспечения для электротехники, упомяните их в комментариях и дайте нам знать, что у вас есть.

Подпишитесь на блог, чтобы получать последние статьи на свой почтовый ящик.

(PDF) Эволюционный дизайн аналоговых электрических цепей с использованием генетического программирования

Возможности человека. Труды Международной конференции IEEE 1996 г. по эволюционным вычислениям

.IEEE Press. Страницы 1–10.

Коза, Джон Р., Беннетт III, Форрест Х., Андре, Дэвид и Кин, Мартин А. 1996b. Автоматизированное проектирование

как топологии, так и размеров аналоговых электрических цепей с использованием генетического программирования.

In Gero, John S. and Sudweeks, Fay (редакторы). Искусственный интеллект в дизайне-96.

Дордрехт: Клувер. Страницы 151-170.

Коза, Джон Р., Беннетт III, Форрест Х., Андре, Дэвид и Кин, Мартин А. 1996c. Автоматизированное проектирование

WYWIWYG как топологии, так и значений компонентов аналоговых электрических цепей

с использованием генетического программирования.В Коза, Джон Р., Голдберг, Дэвид Э., Фогель, Дэвид Б. и

Риоло, Рик Л. (редакторы). 1996. Генетическое программирование 1996: Материалы первой ежегодной конференции

. Кембридж, Массачусетс: MIT Press.

Коза, Джон Р., Беннетт III, Форрест Х, Андре, Дэвид и Кин, Мартин А. 1997. Evolution

с использованием генетического программирования операционного усилителя 96 децибел с низким уровнем искажений. Труды

симпозиума ACM по прикладным вычислениям 1997 г., Сан-Хосе, Калифорния, 28 февраля —

2 марта 1997 г.Нью-Йорк: Ассоциация вычислительной техники. Страницы 207 — 216.

Коза, Джон Р., Беннетт III, Форрест Х, Андре, Дэвид, Кин, Мартин А. и Данлэп, Фрэнк.

1997. Автоматический синтез аналоговых электрических схем с помощью генетического программирования.

Транзакции IEEE по эволюционным вычислениям. 1 (2). Страницы 109–128.

Коза, Джон Р., Беннетт III, Форрест Х., Кин, Мартин А. и Андре, Дэвид. 1997. Автоматическое программирование

оптимального по времени контроллера робота и аналоговой электрической схемы для реализации

контроллера робота посредством генетического программирования.Материалы международного симпозиума 1997 IEEE

по вычислительному интеллекту в робототехнике и автоматизации. Los

Alamitos, CA; Computer Society Press. Страницы 340 — 346.

Коза, Джон Р., Беннет III, Форрест Х., Лон, Джейсон, Данлэп, Франк, Андре, Дэвид и Кин,

Мартин А. 1997. Автоматический синтез вычислительных схем с использованием генетического программирования.

Труды конференции IEEE 1997 г.