Программное обеспечение для автоматизации проектирования электроники или программное обеспечение EDA (Electronic Design Automation) — это инструменты, используемые для проектирования схем, таких как интегральные схемы и печатные платы. Но еще до проектирования печатных плат инженеры используют программное обеспечение для проверки того, будут ли их электронные конструкции работать так, как ожидалось, и для этого они используют программное обеспечение для моделирования электронных схем. Программное обеспечение для моделирования схем — это инструмент, разработанный для моделирования и анализа электронных схем. Математические модели различных параметров электронных компонентов используются для воспроизведения производительности и поведения схемы в различных условиях. Это быстрый и экономичный метод проектирования и проверки схем, особенно интегральных схем (ИС), перед их изготовлением и тестированием в реальном мире.

Пакеты симуляторов электроники обычно включают редактор схем, редактор печатных плат, программное обеспечение Spice, которое помогает инженеру выполнить полное проектирование и проанализировать производительность схемы перед ее физическим созданием, тем самым значительно повышая эффективность и сокращая затраты и время.

Существуют различные типы программного обеспечения для моделирования аналогового, цифрового и смешанного режима симулятора, способного моделировать схемы с различной точностью, возможностями и имеющими различные инструменты для этого. В этой статье мы сравним такие пакеты программного обеспечения как CircuitMaker, LTspice, Multisim, KiCAD, EasyEDA и PSIM, рассмотрим стоимость, возможности и особенности этих продуктов, чтобы вы могли выбрать лучшее программное обеспечение для проектирования и моделирования своих электронных проектов.

Proteus

Proteus (в русскоязычном сленге - Протей) — это комплексное программное обеспечение, которое может выполнять моделирование, проектирование схем и создание печатных плат. ISIS — это пакет, который используется для проектирования схем и моделирования в реальном времени. Он обеспечивает доступ в реальном времени даже во время моделирования, что делает его удобным инструментом.

ARES используется для проектирования печатной платы и имеет функции трехмерного просмотра. Программное обеспечение вышло около 3 десятилетий назад и считается одним из лучших среди профессиональных инженеров. Оно содержит более 15 миллионов деталей в библиотеке компонентов и предлагает такие функции, как маршрутизация дифференциальных пар, согласование длины групп, удаленное проектирование передней панели для микроконтроллеров Arduino и Raspberry Pi и т. д. Это одно из профессиональных программ с поддержкой микроконтроллеров.

Наиболее подходящие варианты использования:

Proteus способен выполнять все аспекты моделирования и проектирования проекта, и за столь долгое время в отрасли он усовершенствовал почти все функции. Но единственное, где он действительно блистает, — это часть моделирования.

Расходы:

Программное обеспечение предлагается в 3 пакетах: Enterprise, Platinum и Custom с ценами $6592, $8003 и $248 соответственно. Пользовательский пакет от proteus дает пользователю возможность полностью настроить свой продукт и выбрать только необходимые основные функции, дополнительные функции могут быть добавлены за дополнительную плату.

Плюсы Proteus:

• Более 15 миллионов компонентов в библиотеке
• Наличие микроконтроллеров, таких как PIC, Raspberry Pi, Arduino и т. д.
• Чрезвычайно быстрая поддержка клиентов
• Большое разнообразие инструментов для анализа
• Пользовательский интерфейс прост в освоении и использовании

Минусы Proteus:

• Стоимость, пакеты очень дорогие
• Бесплатная версия программного обеспечения недоступна.

Чтобы узнать больше о программном обеспечении или загрузить его, вы можете посетить их веб-сайт.

Autodesk Eagle

Eagle — это программное обеспечение EDA (для проектирования схем) от компании Autodesk. Eagle означает Easily Applicable Graphical Layout Editor. Он имеет редактор схем и редактор печатных плат с возможностью проектирования 16-слойных печатных плат с размерами платы до 4 м^2. Программное обеспечение использует бесплатный инструмент SPICE, Ngspice для моделирования цепей. Это программное обеспечение чрезвычайно популярно среди любителей, небольших производителей электроники и используется даже в промышленности. Популярность среди любителей и небольших фирм дает ему преимущество в сообществе DIY (сделай сам).  SparkFun Electronics и другие сайты с открытым исходным кодом выпускают файлы Eagle для плат, разработанных внутри компании для сообщества производителей. Макет удобен для пользователя, и благодаря большому сообществу учебные пособия и ресурсы для него легко доступны.

Наиболее подходящие варианты использования:

Autodesk eagle больше всего подходит для проектов малого и среднего уровня сложности. Большое сообщество делает его отличным программным обеспечением для новичков, поскольку доступность учебных ресурсов высока.

Стоимость Eagle:

Autodesk Eagle предлагается в 3 вариантах, пакеты Standard и Premium стоят $100 и $500 в год или $15 и $60 в месяц. Существует бесплатная версия программного обеспечения, которая имеет ограниченные возможности по размеру листа, слоям и площади печатной платы.

Плюсы Eagle:

• Доступна бесплатная версия с ограниченными возможностями.
• Легко использовать.
• Благодаря большому сообществу доступно множество ресурсов и учебных пособий.
• Возможность 3-D моделирования

Минусы Eagle:

• В нем нет решения по обеспечению целостности сигнала и питания.
• Создание собственного компонента затруднительно
• Навигация по библиотеке сложна и не имеет компонентов

Чтобы узнать больше о программном обеспечении или загрузить его, вы можете посетить их веб-сайт.

CircuitMaker

CircuitMaker — это бесплатное веб-программное обеспечение EDA, созданное Altium. Оно заимствует множество функций у своих более мощных старших братьев, Altium Circuit studio и Altium Designer. Оно имеет возможности проектирования схем и редактирования печатных плат, но не имеет возможностей моделирования. CircuitMaker предоставляет редактор многолистовых схем, как и другие продукты Altium, а также использует фирменную технологию 3D Design Altium для визуализации печатной платы в трехмерном виде. Программное обеспечение способно обрабатывать до 16 слоев без ограничений по размерам платы. CircuitMaker также предлагает функцию автоматической трассировки, которая позволяет вам трассировать отдельные цепи или несколько цепей или даже выполнять ручную трассировку с автозаполнением. Оно также имеет функцию параллельного редактирования, которая позволяет нескольким пользователям одновременно работать над одним проектом. Для бесплатного программного обеспечения CircuitMaker от Altium — действительно отличный продукт. На изображении ниже, взятом из официальной документации, показана компоновка редактора схем.

Наиболее подходящие варианты использования:

Altium CircuitMaker лучше всего подходит для проектирования многослойных печатных плат, а хорошая библиотека компонентов делает его пригодным для различных проектов в области электроники, а функция автоматической трассировки делает его хорошим выбором даже для крупных проектов.

Расходы:

CircuitMaker — это бесплатное программное обеспечение, не требующее никаких затрат. Оно также не имеет никаких некоммерческих положений, т.е. вы можете использовать все функции этого программного обеспечения для создания коммерческих продуктов без необходимости платить какие-либо лицензионные сборы, что делает его идеальным решением для дизайнеров.

Плюсы CircuitMaker:

• Программное обеспечение является бесплатным.
• Никаких некоммерческих положений.
• Пользовательский интерфейс прост в использовании.
• Имеет хорошую библиотеку компонентов.
• Мощная функция автомаршрутизации.
• Хороший мастер компонентов.
• Поддерживает импорт проектов из OrCAD, EAGLE, P-CAD и т. д.

Минусы CircuitMaker:

• В программном обеспечении отсутствует инструмент моделирования.
• У вас может быть только 5 личных проектов, а данные сохраняются в облаке.
• Ошибки и задержки более очевидны, чем во многих платных инструментах EDA.
• Доступно только для операционной системы Windows, но не для Mac или любой другой ОС.

Чтобы узнать больше о программном обеспечении или использовать его в Интернете, вы можете посетить их веб-сайт.

NI MultiSim

Инструмент автоматизации проектирования электроники NI Multisim от National Instruments является одним из наиболее широко используемых инструментов для моделирования электронных схем. Он имеет возможности проектирования и моделирования цифровых, аналоговых и силовых электронных схем и использует оригинальное программное обеспечение для моделирования на основе SPICE. Multisim имеет один из самых лучших инструментов и приборов среди своих конкурентов, а результаты моделирования очень точны и сопоставимы с реальными испытаниями. Он также предлагает платы Digilent FPGA, такие как Basys и Nexys, эти платформы можно программировать, экспортируя цифровые логические схемы, созданные в Multisim, в необработанный формат VHDL. Он предлагает функцию проектирования печатных плат, которая проста в использовании с широким набором компонентов в библиотеке. Он также имеет очень эффективную функцию автоматической трассировки. Хотя пользовательский интерфейс имеет неоднозначную реакцию из-за его архаичного вида и символов, что делает его сложным и отнимает много времени для новых дизайнеров, пытающихся войти в экосистему. Существует также веб-платформа под названием Multisim Live, которая позволяет вам создавать и делиться схемами бесплатно. Multisim очень популярен в образовательных учреждениях. Скриншот Multisim live показан на изображении ниже.

Наиболее подходящие варианты использования:

В основном он используется в образовательных учреждениях для обучения и проведения исследований, в основном для анализа аналоговых, цифровых и силовых электронных схем.

Расходы:

NI multisim имеет 4 пакета, а именно Education, Base, Full и Power Pro, по цене $628, $1869, $3267 и $4838 соответственно. Базовый и полный пакеты предоставляют частичную базу данных компонентов с 47 000 и 49 000 компонентов, в то время как пакет power pro предоставляет полную базу данных компонентов с более чем 55 000 компонентов и ограничением выбора радиочастотных деталей в 17, 76 компонентов для более дешевых вариантов соответственно, в то время как для пакета power pro такого ограничения нет.

Плюсы NI Multisim:

• Результаты моделирования очень точны.
• Количество доступных испытательных приборов велико.
• Доступно более 55 000 компонентов.
• 35+ виртуальных инструментов.
• Доступно программное обеспечение для онлайн-симуляции.

Минусы NI Multisim:

• Пользовательский интерфейс выглядит устаревшим и для некоторых пользователей сложен в навигации.
• В библиотеке отсутствуют многие микроконтроллеры и микросхемы.
• Дорогой.
• Отсутствие полных компонентов для базового пакета.
• Для более дешевого варианта доступны только 4 из 35 виртуальных инструментов.

Чтобы узнать больше о программном обеспечении или загрузить его, вы можете посетить их веб-сайт. Вы можете проверить Multisim вживую, нажав здесь.

LTspice

LTspice — одно из наиболее используемых программных обеспечений для моделирования в отрасли электроники. Свое название оно получило от Linear Technologies, предыдущего названия Analog Technologies, разработавшей это программное обеспечение. Это программное обеспечение предлагает платформу для захвата схем и просмотра форм сигналов, помимо моделирования SPICE, которым оно известно. Оно также позволяет вам наблюдать переходное поведение на циклической основе и анализировать реакцию на ступенчатую нагрузку. Подобно CircuitMaker, это бесплатное программное обеспечение без ограничений по функциям, количеству компонентов, подсхеме или ограничениям в узле, но в отличие от первого, в котором нет пункта о коммерческом использовании без пункта, LTspice поставляется с некоторыми ограничениями, такими как то, что пользователям не разрешается конкурировать с продуктами Analog devices. Программное обеспечение использует усовершенствованный алгоритм, который выполняет моделирование быстрее, чем многие его платные аналоги, с высокой точностью.

Расходы:

LTspice — это бесплатное программное обеспечение, все функции которого доступны пользователям без каких-либо скрытых затрат.

Наиболее подходящие варианты использования:

Программное обеспечение полезно для анализа электронных схем, схем силовой электроники, аудиосхем и т. д. Быстрое моделирование и точные результаты делают его хорошим вариантом для разработки коммерческих продуктов без каких-либо затрат.

Плюсы LTspice:

• Программное обеспечение полностью бесплатно и не имеет ограничений по использованию.
• Точные результаты.
• Быстрое моделирование.

Минусы LTspice:

• Не имеет редактора печатных плат.

Чтобы узнать больше о программном обеспечении или загрузить его, вы можете посетить их веб-сайт.

PSIM

PSIM — это специализированное программное обеспечение, разработанное для моделирования силовой электроники и моделирования привода двигателя, но также способное моделировать большинство других электронных схем. PSIM разработан Powersim и использует интеграцию трапецеидальных правил и узловой анализ в качестве основного алгоритма моделирования. По сравнению с другим программным обеспечением на основе SPICE, PSIM обеспечивает гораздо более высокую скорость и модели, которые редко доступны в большинстве других аналогичных программ, таких как многоуровневые преобразователи и модели для систем возобновляемой энергии. Он также предоставляет автоматический встроенный генератор кода и имеет опцию для теплового моделирования, которая вычисляет потери переключения и проводимости коммутационных устройств.

Наиболее подходящие варианты использования:

Это программное обеспечение лучше всего подходит для моделирования силовой электроники, оно также способно моделировать контроллеры двигателей, драйверы двигателей, инверторы и т. д. Это отличное программное обеспечение для людей, работающих в отрасли возобновляемой энергетики, или инженеров, работающих над системами хранения, сетями или даже силовыми агрегатами транспортных средств.

Расходы:

Компания предлагает 3 пакета: Student, Annual Academic License и Education pro package, которые продаются по цене $99, $300 и $1500 соответственно. Пакет Education pro похож на годовую академическую лицензию с пожизненным сроком действия лицензии. Студенческая лицензия имеет максимальный размер схемы, ограниченный 60 элементами, тогда как другие 2 не имеют такого ограничения. Студенческая лицензия также не имеет термического моделирования и многих основных функций, таких как генерация кода или связи с другим программным обеспечением.

Плюсы PSIM:

• Быстрое и точное моделирование.
• Возможность термического моделирования.
• Широкий выбор моделей для силовой электроники.
• Различные модели специально для систем возобновляемой энергии и систем накопления энергии.
• Доступное программное обеспечение.

Минусы PSIM:

• Это платное программное обеспечение, для базовых электронных схем больше подойдет множество бесплатных программ.
• Меньше испытательного оборудования по сравнению с другими конкурирующими программами, такими как multisim.

Чтобы узнать больше о программном обеспечении или загрузить его, вы можете посетить их веб-сайт.

EasyEDA

EasyEDA — это полностью функционирующий веб-инструмент EDA (для проектирования электронных схем) и программное обеспечение для моделирования. Это программное обеспечение не имеет некоммерческой лицензии, что делает его отличным инструментом для студентов и обычных пользователей. Это отличный инструмент для базовых и средних пользователей, который обеспечивает простой в настройке пользовательский интерфейс и возможность генерировать спецификации или преобразовывать ваши схемы в печатную плату, поскольку он также имеет инструмент для редактирования печатных плат. Затем вы можете загрузить файлы Gerber, чтобы изготовить свою печатную плату. Он был по сути создан для сообщества производителей как бесплатное программное обеспечение, поэтому предоставляет все необходимые функции в своем бесплатном веб-инструменте.

Общие возможности EasyEDA мы рассматривали в этой статье на нашем сайте, а более подробно проектирование электронных схем с его помощью  - в этой.

Расходы:

С точки зрения цен, это одно из самых дешевых программных обеспечений, доступных на рынке, за исключением бесплатного программного обеспечения. EasyEDA имеет 3 плана: бесплатный пакет, который является бесплатным программным обеспечением, профессиональный пакет, который стоит $4.9 в месяц, и пакет Enterprise, который стоит $9.9 в месяц. Единственное различие между тремя пакетами заключается в том, что в платных версиях вы не получаете рекламу, а с пакетом Enterprise вы также получаете улучшенные функции управления командой.

Лучше всего использовать:

Онлайн-программное обеспечение лучше всего подходит для новых и опытных пользователей, его простой и понятный интерфейс значительно облегчает изучение программного обеспечения, но отсутствие некоторых функций и возможностей делает его неподходящим для опытных пользователей.

Плюсы EasyEDA:

• Недорого.
• Простой в навигации пользовательский интерфейс.
• Нет некоммерческого лицензирования.
• Неограниченный частный проект.
• Нет необходимости устанавливать какое-либо программное обеспечение.

Минусы EasyEDA:

• Главный недостаток EasyEDA — ограниченные возможности.
• Для работы требуется подключение к Интернету.
• Ограниченные компоненты.

Чтобы узнать больше о программном обеспечении или использовать его в Интернете, вы можете посетить их веб-сайт.

KiCAD

KiCAD — это еще одно бесплатное программное обеспечение EDA, которое даже позволяет пользователям изменять программное обеспечение по своему вкусу, изменяя исходный код. У него очень простой пользовательский интерфейс, и начать работу с KiCAD довольно просто. Редактор схем называется Eeschema. Что касается библиотеки компонентов, в KiCAD доступно множество компонентов, но навигация по библиотеке немного запутана, поскольку в нем нет атомарной библиотеки, а есть одна библиотека для символов и другая для компонентов, что делает ее немного запутанной для новичков. KiCAD имеет очень мощный 3D-просмотрщик, который позволяет визуализировать печатную плату в 3D-режиме, но в программном обеспечении не установлена ​​функция автотрассировки, вместо этого вам нужно загрузить редактор макетов, чтобы использовать эту функцию. KiCAD способен запускать симуляцию с помощью бесплатного инструмента SPICE под названием ngspice, но это сложно для новичков.

Расходы:

Программное обеспечение является бесплатным и не имеет ограничений по использованию.

Лучший вариант использования:

KiCAD хорош для создания макета печатной платы, поскольку не имеет ограничений по размеру платы, количеству слоев и количеству выводов. Наличие инструмента SPICE делает его очень выгодным пакетом.

Плюсы KiCAD:

• Бесплатное программное обеспечение без ограничений.
• Простой для понимания пользовательский интерфейс.
• Мощный 3D-просмотрщик.
• Нет ограничений по размеру платы и ее слоев.

Минусы KiCAD:

• Нет функций автоматической маршрутизации, для этого требуются дополнения.
• Меню библиотеки сложных компонентов.

Чтобы узнать больше о программном обеспечении или загрузить его, вы можете посетить их веб-сайт.

Выводы

В настоящее время на рынке доступно множество программ для моделирования и проектирования электронных схем. У каждой программы есть свои плюсы и минусы, некоторые из них чрезвычайно точны и имеют множество функций, но требуют времени, чтобы привыкнуть к ним, и являются дорогостоящими, в то время как есть и аналогичное бесплатное программное обеспечение, которое составляет близкую конкуренцию платному программному обеспечению. Некоторое программное обеспечение, такое как PSIM, действительно хорошо подходит для моделирования силовой электроники, в то время как Multisim от NI имеет много виртуального испытательного оборудования для тестирования даже радиочастотных цепей и т. д. Таким образом, единое решение для всех случаев невозможно, и в зависимости от требований и сложности проекта необходимо выбирать программное обеспечение "под себя".

81 просмотров