Программа моделирования simone. Моделирование электронных схем

Программа схемотехнического моделирования, использующая как классические методы расчетов, так и оригинальные, созданные на базе современных численных алгоритмов.

Пакет SimOne проводит полнофункциональное проектирование и SPICE-моделирование электронных схем различной степени сложности. Отличительной особенностью приложения является высокая скорость расчетов, обеспечиваемая использованием оригинальных программных технологий и эффективной поддержкой многоядерной архитектуры процессоров. Запуск моделирования не останавливает работу над проектом, позволяя проводить параллельные анализы. Данное ПО включает:

моделирующее ядро – модуль программы, проводящий аналоговое моделирование;
схемотехнический редактор, представляющий собой многодокументное приложение Windows, использующееся при создании и редактировании схем, выборе моделей компонентов, управлении библиотеками моделей и симуляциями;
графический модуль, отвечающий за визуализацию результатов моделирования, позволяющий разработчикам получать спектральные параметры кривых на базе быстрого преобразования Фурье, строить графики переменных и функций от них, а также многое другое.

Составленные уравнения схемы в символьном и численном видах, рассчитанные переменные и прочие результаты моделирования могут быть экспортированы в крупнейшие математические пакеты Maple, Excel или MATLAB.

Библиотека компонентов SimOne включает в себя встроенные SPICE-модели (SPICE-примитивы), а также множество (более 30 тысяч штук) готовых моделей реальных радиокомпонентов.
В программе доступны следующие варианты анализа:

расчет статического режима по постоянному току. Предлагаются на выбор методы: Gmin Stepping, Source Stepping, Newton-Raphson и Damped Newton-Raphson;
анализ переходных процессов. Используется как оригинальный метод объединения дифференциально-алгебраических уравнений, так и традиционные для SPICE-моделирования методы трапеций, Гира и Эйлера;
частотный анализ;
параметрический анализ схемы;
расчет установившихся периодических режимов. Данный анализ позволяет определить поведение цепи в установившемся режиме, минуя предварительные длительные расчеты переходных процессов;
температурный анализ;
анализ устойчивости схемы. Подобная функция позволяет определять устойчивость цепи в выбранной рабочей точке, наблюдать за устойчивостью при изменении параметров моделей элементов или температуры, определять компоненты, влияющие на устойчивость. Данный расчет проводится двумя независимыми способами: на основе собственных частот цепи и на базе критерия Михайлова. Результатами анализа являются выводы об устойчивости схемы, таблица собственных частот схемы, годограф Михайлова.

Приложение SimOne поддерживает два формата файлов: расширение *.sch, содержащее всю информацию, нужную для отображения схемы, визуального редактирования, проведения анализов, а также расширение *.net – текстовый формат SPICE-описания цепи. Заключенных в нем данных недостаточно для визуального отображения цепи (лишь для проведения анализов), зато такие файлы можно редактировать в текстовом режиме. Также пакет SimOne позволяет распечатывать результаты моделирования и страницы схем.

Работы над SimOne были начаты в 2011 году в "Эремекс" – одной из лучших российских компании по созданию ПО для автоматизации работ по проектированию радиоаппаратуры. Данная организация расположена в Санкт-Петербурге, в ней трудятся ведущие специалисты и ученые из лучших прикладных и академических инженерных школ города. К числу продуктов компании относится, созданная в 2001 году и известная сегодня во всем мире, программа по трассировке печатных плат .

В настоящее время пакет SimOne находится на заключительном этапе бета-тестирования и распространяется бесплатно. Для загрузки необходимо авторизоваться.

Программа SimOne представлена полностью на русском языке, включая текстовые подсказки, файлы помощи, руководство пользователя.

Данный пакет схемотехнического моделирования предъявляет высокие требования к аппаратным средствам. Рекомендуется PC-совместимый компьютер с многоядерным центральным процессором, оперативной памятью не менее 1 Гб и установленной операционной системой Windows XP (SP2 или SP3), Vista или 7.

Распространение программы: бесплатная.

SimOne в настоящее время поставляется в двух различных модификациях

SimOne - бесплатная версия с ограничениями на количество компонентов (до 50)
SimOnePro - полная коммерческая версия, период пробной эксплуатации составляет 30 дней.

SimOne – современный высокоэффективный пакет схемотехнического моделирования, использующий наряду c классическими алгоритмами оригинальные, основанные на современных численных методах.

SimOne многократно превосходит по скорости моделирования обычные SPICE-симуляторы при той же точности расчетов.

SimOne позволяет проводить полнофункциональное SPICE-моделирование радиоэлектронных схем, предлагая пользователю такие новые возможности как расчет периодических режимов схемы и анализ устойчивости .

Расчет периодических режимов позволяет определять поведение схемы в установившемся режиме без предварительных длительных расчетов переходных процессов.

Анализ устойчивости схемы позволяет определять, устойчива схема в текущей рабочей точке или нет, выделять компоненты схемы, влияющие на ее устойчивость, проводить исследование устойчивости при изменении температуры или параметров моделей элементов.

Основные компоненты SimOne :

Библиотека моделей схемных компонентов,
Иерархический схемотехнический редактор,
Графический модуль отображения результатов моделирования,
Постпроцессор.

Библиотека моделей компонентов содержит как встроенные SPICE-модели компонентов (SPICE-примитивы), так и обширную (более 30 000 шт.) базу готовых моделей реальных схемных компонентов. Реализована удобная работа с тестовыми SPICE-библиотеками и графическими макромоделями.

Схемотехнический редактор представляет собой многодокументное Windows-приложение и позволяет удобно создавать и редактировать схемы, модели компонентов, управлять библиотекой моделей, задачами моделирования.

Графический модуль отображения результатов моделирования и постпроцессорной обработки позволяет пользователю:

Строить графики интересующих переменных и функций от них,
Использовать функции курсоров для оценки параметров кривых,
Производить измерения и их пересчет при последующих запусках моделирования характеристик построенных кривых,
Получать спектральные характеристики кривых на основе быстрого преобразования Фурье.

SimOne может экспортировать результаты моделирования, а также уравнения цепи в численном и символьном видах, в MATLAB, Maple и MS Excel.

1. Высокая скорость моделирования. В десятки раз быстрее классических SPICE- программ.

Высокая скорость моделирования в SimOne достигается за счет применения оригинальных программных технологий, современных численных алгоритмов и использования параллельных вычислений.

Кодовый матричный процессор представляет собой высокоэффективную программную реализацию основных матричных операций, необходимых для проведения расчетов и применяется во всех видах моделирования схемы.

Помощник симуляции запоминает характерные особенности моделируемой схемы во время запуска текущего вида анализа и использует эту информацию при последующих запусках. Таким образом, его применение становится особенно эффективным при проведении многовариантных видов анализа схем, например - температурного или параметрического.

2. Высокая точность.

Обусловлена применением современных численных методов высшего порядка точности, поддержкой вычислений с представлением чисел повышенной точности.

3. Многоядерность и параллельное моделирование

Параллельный запуск различных вариантов анализа схемы проводится с использованием многоядерной архитектуры процессора. Запуск любого вида расчета позволяет пользователю продолжать работу со схемой и проводить параллельное моделирование.

4. Анализ устойчивости схемы.

Эта опция является отличительной особенностью пакета: анализ устойчивости схем отсутствует у подавляющего большинства конкурирующих программ. Анализ устойчивости схемы позволяет определять, устойчива схема в текущей рабочей точке или нет, проводить исследование устойчивости при изменении температуры или параметров моделей элементов, выделяя те компоненты и параметры схемы, которые определяют ее устойчивость.

5. Экспорт результатов моделирования.

Рассчитанные переменные, выражения и составленные уравнения схемы могут быть экспортированы в известные инженерные математические пакеты Matlab, и Maple, Excel.

Моделирование электронных схем

В пакете SimOne доступны основные виды анализа схем, существующие в классических SPICE-программах, таких как PSpice, MicroCAP, OrCad. Кроме этого, предлагается новый вид - анализ устойчивости схемы.

При разработке модуля моделирования электронных схем особое внимание уделялось повышению скорости и точности вычислений, в сравнении с конкурентами.

Вычислительное ядро нового поколения

Для всех видов анализа электронных схем используется вычислительное ядро нового поколения Code Matrix Processor™.

Многоядерность и параллельное моделирование

Запуск любого вида расчета позволяет пользователю продолжать работу со схемой и проводить параллельное моделирование.

Новый вид анализа схем - расчет устойчивости - Stability Analysis

Позволяет оценивать надежность функционирования электронных схем на этапе проектирования.

Повышенная точность и скорость расчетов в режиме временного анализа (Transient analysis)

Оригинальный метод интегрирования дифференциально-алгебраических уравнений.

Для интегрирования уравнений цепи пользователю предлагается оригинальный метод 4-го порядка точности. Этот метод имеет повышенную точность и устойчивость в сравнении с методами, применяемыми в обычном SPICE-моделировании и является лучшим методом для расчета больших схем.

Возможности

DC Sweep . Расчет статического режима схем по постоянному току.

AC Sweep . Частотный анализ. Расчет частотных характеристик линеаризованной цепи в рабочей точке.

Transient Analysis . Расчет переходных и установившихся временных процессов на длительных интервалах времени при воздействии сигналов произвольной формы.

Temperature Sweep . Моделирование поведения схемы при изменении рабочей температуры.

Parametric Sweep . Моделирование поведения схемы при изменении параметров сигналов, моделей схемных компонентов.

Stability Analysis . Анализ устойчивости схемы.

С чего начать

Пакет включает в себя схемотехнический редактор (Capture), решающий все основные задачи, связанные с вводом и редактированием схем, выбором моделей компонентов, управлением симуляциями, моделирующее ядро - программный модуль, непосредственно проводящий аналоговое моделирование и графический модуль визуализации результатов моделирования, позволяющий проводить постпроцессорную обработку данных.

В SimOne доступны следующие виды анализа схем:

1. Расчет статического режима схем по постоянному току (DC Analysis)

Включает в себя расчет рабочей точки схемы, определение передаточных функций по постоянному току. Для решения нелинейных алгебраических уравнений предлагается набор методов: метод Ньютона–Рафсона, Damped Newton–Raphson, Gmin Stepping,Source Stepping.

2. Частотный анализ (AC Analysis)

Включает в себя расчет и построение частотных характеристик схемы, в том числе амплитудно-фазовой характеристики.

3. Анализ переходных процессов (Transient Analysis)

Используется оригинальный метод интегрирования дифференциально-алгебраических уравнений. Метод имеет повышенную точность и устойчивость в сравнении с методами, применяемыми в обычном SPICE-моделировании.

Вычисления в традиционных для SPICE-моделирования методах - методе Гира, трапеций, Эйлера производятся с помощью кодового матричного процессора , что позволяет значительно сократить время расчета.

4. Анализ установившихся периодических режимов (PSS Analysis)

Расчет периодических режимов ведется с помощью пристрелочного метода Ньютона (Shooting Newton), при этом используется высокоэффективный подход - без явного формирования матрицы чувствительности (Matrix Free Approach). В качестве метода решения СЛАУ используется итерационный метод пространств Крылова - Gmres.

5. Температурный анализ (.TEMP)

Аналоговое моделирование поведения схемы при изменении рабочей температуры.

6. Параметрический анализ схемы (.PARAM)

Моделирование поведения схемы при изменении параметров сигналов, моделей схемных компонентов.

7. Анализ устойчивости схемы. (Stability Analysis)

Для анализа устойчивости схемы в окрестности рабочей точки пользователю предлагаются два независимых способа: на основе расчета собственных частот схемы и на основе критерия Михайлова. Результат анализа - вывод об устойчивости схемы, построение годографа Михайлова, вывод таблицы собственных частот схемы. Пользователь также имеет возможность построить график годографа Михайлова в заданном произвольном диапазоне и принять решение об устойчивости схемы самостоятельно.

моделирующее ядро – модуль программы, проводящий аналоговое моделирование;

схемотехнический редактор, представляющий собой многодокументное приложение Windows, использующееся при создании и редактировании схем, выборе моделей компонентов, управлении библиотеками моделей и симуляциями;

графический модуль, отвечающий за визуализацию результатов моделирования, позволяющий разработчикам получать спектральные параметры кривых на базе быстрого преобразования Фурье, строить графики переменных и функций от них, а также многое другое.

расчет статического режима по постоянному току. Предлагаются на выбор методы: Gmin Stepping, Source Stepping, Newton-Raphson и Damped Newton-Raphson;

анализ переходных процессов. Используется как оригинальный метод объединения дифференциально-алгебраических уравнений, так и традиционные для SPICE-моделирования методы трапеций, Гира и Эйлера;

частотный анализ;

параметрический анализ схемы;

расчет установившихся периодических режимов. Данный анализ позволяет определить поведение цепи в установившемся режиме, минуя предварительные длительные расчеты переходных процессов;

температурный анализ;

анализ устойчивости схемы. Подобная функция позволяет определять устойчивость цепи в выбранной рабочей точке, наблюдать за устойчивостью при изменении параметров моделей элементов или температуры, определять компоненты, влияющие на устойчивость. Данный расчет проводится двумя независимыми способами: на основе собственных частот цепи и на базе критерия Михайлова. Результатами анализа являются выводы об устойчивости схемы, таблица собственных частот схемы, годограф Михайлова.