Qucs — свободная программа, предназначенная для моделирования электронных цепей. Распространяется по лицензии GPL. Позволяет моделировать электронную аппаратуру в режиме малого и большого сигнала, а также шумовые характеристики.

Виды моделирования, поддерживаемые программой включают:

Результаты моделирования могут быть представлены в диаграмм различного типа:



Для того, чтобы скачать дистрибутив необходимо пройти на официальную страничку для скачивания: http://qucs.sourceforge.net/

Файловая структура Qucs


Перед началом работы с программой необходимо создать папку в которой и будет храниться будущий проект. Проект включает в себя несколько файлов. На рисунке 1 представлен такой набор файлов.



Рисунок 1. Файловая структура проекта

Назначение того или иного файла можно определить по расширению.

*.sch - Файл схемы.

*.dpl - Файл организации выходных данных (графики, таблицы и т.д.).

*.dat — Файлы данных. На рисунке 1 файл pp1.dat — выходные данные результатов моделирования, которые создаются самой программой, а 1.dat — файл данных источника питания, который создан вручную пользователем в текстовом редакторе.


Главное окно графического интерфейса Qucs


После запуска программы Qucs открывается главное окно, которое имеет следующий вид:



Рисунок 2. Главное окно программы


Красными цифрами на рисунке указаны элементы главного окна на которые буду ссылаться в процессе изложения материала. Нумерация элементов имеет сквозной характер.


Для создания нового проекта необходимо войти в главное меню программы «Проект — Новый проект». Появится диалоговое окно в котором нужно указать имя создаваемого проекта.





Рисунок 3. Создание нового проекта


После указания имени проекта и нажатии на кнопку «Создать» имя нового проекта будет отображаться на боковой вкладке (1) «Проекты». А все вновь создаваемые файлы в рамках этого проекта будут отображаться на вкладке «Содержание».


Для создания схемы необходимо перейти на вкладку (2) «Компоненты» и выбрать из выпадающего списка (3) нужную нам группу.



исунок 4. Выпадающий список вкладки «Компоненты»


Основные элементы, которые станут доступны при выборе пункта выпадающего меню:

Дискретные компоненты

Источники

Виды моделирования



Свойства компонентов


Для того, чтобы поместить компонент на монтажный стол (10) необходимо выбрать его кликом левой кнопкой мышки перенести его на монтажный стол и кликнуть левой кнопкой мышки на указанном месте. При клике правой кнопкой мышки произойдет его вращение.

После размещения компонента на схеме появляется возможность изменить его параметры. Для этого необходимо выбрать компонент и кликнуть правой кнопкой мыши. Появляется окно изменения свойств компонента.


Рисунок 5. Изменение свойств компонента резистор


Для внесения изменений необходимо выделить соответствующее свойство и в строковом редакторе изменить значение. После этого нажать на кнопку «Применить» и «ОК».

Для соединения элементов необходимо активировать иконку (4) «Провод» на панели инструментов и кликом левой кнопки мыши указать точки соединения.

Элемент (5) «метка проводника» позволяет контролировать напряжение в указанной точке.



Выбор моделирования


Моделирование на постоянном токе


После того, как схема будет готова и у всех элементов будут заданные свойства необходимо перейти к выбору моделирования.

Рассмотрим вариант снятия вольт-амперной характеристики диода. Исследуемая схема имеет вид:


Рисунок 6. Исследуемая схема


Как видно из рисунка на схеме присутствует компонент «Моделирование на постоянном токе», которое позволит получить значение тока, измеряемого амперметром Pr1 и напряжения, измеряемого вольтметром Ud.

Для расчета тока и напряжения необходимо запустить моделирование. Для запуска моделирования нажмите кнопку моделирования (9) на панели инструментов (или используйте меню: Моделирование->Моделировать). Откроется окно и покажет продвижение процесса. После успешного завершения моделирования открывается документ показа данных. Обычно все это происходит так быстро, что Вы увидите лишь быстрое мелькание. Сформируется файл с расширением dpl. Вкладка этого файла откроет пустое поле на которое необходимо пометить диаграмму.



Рисунок 7. Результаты моделирования


Теперь Вам нужно поместить диаграмму, чтобы увидеть результаты моделирования. Слева находится класс компонентов «диаграммы», который выбирается автоматически. Нажмите на «Табличная» перейдите в рабочую область и поместите ее, нажав левую кнопку мыши. Открывается диалоговое окно, где можно выбрать, что следует показать в новой диаграмме.



Рисунок 8. Свойства диаграммы


В соответствии с рисунками 7 и 8 сформирована табличка, которая показывает значения тока протекающего через диод Pr1.I и напряжение Ud.V на контактах диода.



Развертка параметра


Но для того, чтобы снять вольт-амперную характеристику потребуется несколько раз менять свойство источника напряжения постоянного тока, указывая новые значения его напряжения.

Используя компонент «Развертка параметра» можно этого избежать. Итак, добавим в схему этот компонент как показано на рисунке 9.


Рисунок 9. Изменение свойства источника напряжения


Для установки свойств компонента необходимо вначале изменить свойство источника напряжения, убрав конкретное значение в 1.5 В и установив вместо него переменную vhod.

И только затем необходимо изменить свойства компонента «Развертка параметра».


После того, как открыто окно Изменение свойств компонента «Развертка параметра» рисунок 10, указываем значению Param значение переменной vhod. Указываем начальное и конечное значение переменной vhod (0 V и 0,9 V) и шаг изменения параметра vhod (количество точек).


Рисунок 10. Изменение свойства развертки параметра


Для запуска моделирования нажмите кнопку моделирования (9) на панели инструментов (или используйте меню: Моделирование->Моделировать). Откроется окно и покажет продвижение процесса. После успешного завершения моделирования открывается документ показа данных. Обычно все это происходит так быстро, что Вы увидите лишь быстрое мелькание.

Теперь Вам нужно поместить диаграмму, чтобы увидеть результаты моделирования. Слева находится класс компонентов «диаграммы», который выбирается автоматически. Нажмите на «Декартовская» перейдите в рабочую область и поместите ее, нажав левую кнопку мыши. Открывается диалоговое окно, где можно выбрать, что следует показать в новой диаграмме.

В соответствии с рисунком 11 произведен выбор двух компонентов «Декартова система» и двух компонентов «Табличная».

Далее необходимо настроить свойства всех диаграмм.