Simone что это за программа

Содержание

Simone что это за программа

Программы для схемотехнического моделирования стали незаменимыми помощниками инженеров-электронщиков. Большинство коммерческих программ основано на алгоритмах SPICE – классического симулятора электронных схем, ставшего де-факто промышленным стандартом для моделирования и верификации электронных схем.
В программе схемотехнического моделирования SimOne от компании «ЭРЕМЕКС» используются и классические алгоритмы SPICE, и более
точные и быстрые современные методы расчета электрических цепей.

Программа SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) была разработана в электронной исследовательской лаборатории Калифорнийского университета Беркли в 70-х годах прошлого века. Эта и подобные ей программы обладают максимальной точностью и достоверностью в схемотехническом моделировании. Алгоритмы SPICE-моделирования хорошо зарекомендовали себя на протяжении уже почти 20 лет и позволяют проводить расчет аналоговых, цифровых и цифроаналоговых электрических схем.

Насправди. Игорь Беркут

В настоящее время компания «ЭРЕМЕКС» готовит к выходу бета-версию программы схемотехнического проектирования и моделирования электронных схем SimOne. Эта программа способна выполнять все основные типы анализа схем, присущие SPICE-моделированию и, в отличие от аналогов, позволяет проводить анализ устойчивости схемы (Stability Analysis).
В режиме временного анализа (Transient Analysis) для интегрирования уравнений цепи пользователю предлагается метод Розенброка
четвертого порядка. Этот метод является лучшим методом для расчета больших схем. При большом числе уравнений скорость получения решения на шаге расчета и точность этого решения у него будут существенно выше, чем у SPICE-методов.

При вычислениях по традиционным для SPICE-моделирования методам Гира, трапеций и Эйлера применяется кодовый матричный процессор – программная реализация набора алгоритмов, учитывающих особенности матриц при сериях однотипных вычислений. Эта технология применяется и при частотном анализе (AC analysis) для решения систем алгебраических уравнений с комплексными числами. Использование кодового матричного процессора значительно увеличивает скорость проведения расчетов.
Анализ устойчивости схемы (Stability analysis) в окрестности рабочей точки производится на основе критерия Михайлова. По результатам анализа строится годограф Михайлова и делается вывод об устойчивости схемы. Таким образом, разработчик имеет возможность определить пригодность схемы уже на этапе выбора рабочей точки.
Проведение ряда вычислений – температурного и многовариантного анализа, расчета и построения функций передачи по постоянному току и частотного анализа – проводится с использованием многоядерной архитектуры процессора. Запуск любого вида расчета не мешает далее работать со схемой и проводить параллельное моделирование.
Для создания схемы моделируемого устройства используется схемотехнический редактор SimOne. Он решает все основные задачи, связанные с вводом и редактированием схем:

Итальянский с Симоне 2. Спросить? Ответить! Отрицать.

размещение элементов принципиальной электрической схемы;
прокладка цепей;
редактирование параметров элементов;
изменение положения элементов на схеме (сдвиг, поворот) с сохранением целостности цепей;
поиск по схеме – по именам элементов и цепей либо по их параметрам;
автоматическая раздвижка элементов и соединений при вставке новых элементов или участков цепи на занятое место;
создание и повторное использование иерархических блоков – подсхем;
задание параметров моделирования, запуск моделирования и т.д.
Для отображения результатов моделирования используется графический модуль визуализации, позволяющий проводить обработку рассчитанных данных – построение графиков искомых функций (токов, напряжений, мощностей и функций от них), построение параметрических графиков, получение измерений (measurements) и их визуализация. Результаты измерений могут экспортироваться в Excel, Maple и Matlab.
Далее будут показаны примеры работы с
SimOne.

Создание схемы
Для создания нового файла схемы необходимо в меню «Файл» выбрать пункты «Создать» – «Схему».
С помощью пунктов меню «Добавить» – “Элемент» на схему добавляются элементы (рис.1). Затем необходимо соединить элементы проводниками с помощью команды меню «Добавить» – “Соединение».
Параметры моделей элементов задаются в соответствующем диалоговом окне, которое вызывается двойным кликом на нужном элементе (рис.2).
Сигналы для независимых источников напряжения и тока создаются с помощью специального редактора сигналов (рис.3) и существуют в дальнейшем самостоятельно. Пользователь имеет возможность оперативно менять сигнал на нужном ему источнике.
После того, как набрана схема и заданы параметры элементов и сигналов, можно приступать к моделированию. При создании симуляции нет необходимости сразу указывать ее имя и место хранения на диске. Это можно делать по желанию, так как пользователь имеет возможность запускать тестовую симуляцию и, если это потребуется, сохранять ее результаты и параметры после получения результатов.

Анализ устойчивости схемы
Для анализа устойчивости следует выбрать
в меню «Симуляция» – «Анализ устойчивости».
В появившемся диалоговом окне (рис.4) нужно установить параметр «Построить годограф Михайлова» и нажать кнопку «Запуск».
Программа сначала рассчитает рабочую точку схемы, линеаризует схему в этой точке, а потом запустит проверку устойчивости схемы в окрестности рабочей точки на основе метода Михайлова. По результатам анализа программа выведет заключение об устойчивости схемы и построит в информационном окне график годографа Михайлова с заданными ранее диапазоном и количеством расчетных точек. График строится в нормированном логарифмическом масштабе.
Моделируемая схема преселектора дециметровых волн, приведенная на рис. 2–4, устойчива, если сопротивление резистора R4 меньше 1,1 кОм (рис.5, 6).
Порядок исследуемой схемы (количество собственных частот) – 18, т.е. он относительно невелик. В таких случаях пользователь может легко оценить устойчивость схемы самостоятельно по графику. Для больших схем такая визуальная оценка затруднительна. Например, порядок схемы логарифмического усилителя, содержащей более 50 полевых арсенидгаллиевых транзисторов (рис.7) равен 132.

Для наглядности и удобства работы схема усилителя разбита на подсхемы K1…K7 (рис.8). Результаты исследования устойчивости этой схемы приведены на рис.9.
Временной анализ схемы
Диалоговое окно симуляции в режиме временного анализа запускается командой меню «Симуляция» – «Временной анализ» (рис.10).
В окне установки параметров симуляции задается интервал расчета, максимальный шаг интегрирования и выбираются переменные, которые нужно вычислить. Переменные можно вводить в виде текстовых выражений либо просто щелкая мышкой по элементам и проводникам, указывая во всплывающих диалоговых окнах тип интересующей переменной (ток, напряжение, мощность).
На вкладке «Настройки» (рис.11) диалогового окна симуляции можно выбрать метод интегрирования и задать стандартные SPICE-настройки, такие как RELTOL, ABSTOL, ITL1 и т.д. Они используются и SPICE-, и оригинальными алгоритмами.
На вкладке «Временной анализ» нужно выбрать «Рассчитать рабочую точку» и поставить галочку напротив пункта «Проверить устойчивость в рабочей точке». После запуска программа сначала рассчитывает рабочую точку схемы, потом проверяет ее устойчивость, после чего переходит к самой временной симуляции. Строка состояния и графики функций, строящихся в процессе симуляции, показывают пользователю процент проведенных расчетов. Информационная панель в нижней части окна программы сообщает пользователю о выполненных операциях и текущем состоянии расчета (рис.12).
Временной анализ больших схем может занять очень много времени. SimOne использует многоядерность процессора и позволяет пользователю продолжить работу со схемой, не прерывая и не останавливая текущий расчет. Например, можно запустить временной расчет при других параметрах схемы или запустить частотную симуляцию.
* * *
Таким образом, программа схемотехнического моделирования SimOne позволяет проводить полнофункциональное SPICE-моделирование радиоэлектронных схем, применяя современные алгоритмы моделирования наряду с классическими. Программа эффективно использует ресурсы современных компьютеров, поддерживая многоядерность процессора и возможность использования мощностей графического ускорителя для проведения вычислений.
В настоящее время SimOne представляет собой отдельный пакет моделирования, однако в ближайшей перспективе предполагается его интеграция с САПР TopoR. ⦁

SimOne

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 TopoR.

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.

Источник: cxem.net

SimOne – высокотехнологический пакет схемотехнического моделирования

Как известно, в России работают самые лучшие в мире программисты, ученые, исследователи и многие другие, работающие в отечественных компаниях. Эти компании работают во благо своего государства и дарят россиянам новейшие разработки, которые в будущем изменят мир.

Одной из такой компаний является компания «Эремекс», занимающаяся разработкой созданием программного обеспечения для автоматизации процессов проектирования и создания радиоэлектронной аппаратуры. Стоит отметить, что в компании «Эремекс» работают высококлассные специалисты, которые являются мастерами своего дела и работают на благо своей компании и России. Их разработки известны во всем мире, их признали ведущие мировые корпорации, которые хотят стать стратегически партнерами компании и принимать участие в совместных с компанией «Эмерекс» проектах.

Аналоговое моделирование в SimOne 2.4.
Формирование входных воздействий на схему

Программа SimOne позволяет наглядно моделировать и анализировать аналоговые узлы электрических схем. При этом параметры компонентов, моделирования и анализа схем, виды и параметры воздействий можно изменять в широком диапазоне значений. В статье рассмотрены типы тестовых сигналов, процесс их формирования и подачи в исследуемую схему при помощи инструментов программы SimOne.

Введение

В 2015 году российская компания «Эремекс» представила свою новую разработку — систему автоматизированного проектирования электроники Delta Design, которая может быть использована как альтернатива зарубежным программам, выполняющим полный цикл проектирования радиоэлектронного устройства. В состав системы входит модуль SimOne (рис. 1), предназначенный для моделирования и анализа функционирования аналоговых узлов проектируемого устройства, а также для проверки правильности принятых инженером схемотехнических решений без необходимости фактического изготовления этих узлов.

Рис. 1. Интерфейс программы SimOne

библиотеку моделей схемных компонентов;
иерархический схемотехнический редактор;
графический модуль визуализации результатов моделирования;
постпроцессор.

Схемный графический редактор представляет собой многодокументное Windows-приложение и позволяет:

размещать элементы принципиальной электрической схемы;
редактировать параметры элементов;
изменять положение элементов на схеме (сдвиг, поворот) с сохранением целостности цепей;
прокладывать и именовать цепи;
создавать и использовать в собственных библиотеках графические и тестовые подсхемы;
управлять параметрами моделирования;
отображать на схеме результаты моделирования;
импортировать и экспортировать схемы, заданные в SPICE-формате;
управлять библиотекой компонентов (добавление/удаление компонентов, изменение параметров моделей).

Формирование входных воздействий на схему в среде SimOne

При проектировании схем электрических принципиальных в SimOne могут быть использованы следующие источники напряжения и тока:

независимый источник напряжения;
независимый источник тока;
источник напряжения, управляемый напряжением (ИНУН);
источник напряжения, управляемый током (ИНУТ);
источник тока, управляемый напряжением (ИТУН);
источник тока, управляемый током (ИТУТ);
функциональный источник напряжения;
функциональный источник тока;
независимый источник постоянного напряжения (батарея).

При этом в настройках независимых источников напряжения и тока можно задать тестовый сигнал воздействия на схему. Сделать это можно следующим образом. Щелкните два раза левой кнопкой мыши на независимом источнике на схеме и в открывшемся окне «Параметры» (рис. 2а) в поле «Сигнал» из выпадающего списка выберите нужный сигнал.

После чего в этом же окне будут отображены его параметры (рис. 2б), изменить которые при необходимости можно при помощи кнопки «Редактировать». Нажатие на кнопку откроет окно «Сигналы», в котором можно изменить настройки параметров выбранного сигнала.

Рис. 2. Окно настройки параметров независимого источника напряжения:
а) при отсутствии подготовленных разработчиком сигналов;
б) после выбора нужного сигнала

Однако если входные воздействия не были заранее сформированы разработчиком, то список в поле «Сигнал» в окне «Параметры» будет содержать только два пункта: «Отсутствует» и «Новый сигнал». Выбор пункта «Новый сигнал» открывает окно создания нового сигнала.

Также в окне «Параметры» можно задать значение постоянного напряжения (DC), амплитуду (ACmagnitude) и фазу (ACphase) гармонического сигнала, внутреннее сопротивление (R), название («Имя») и модель («Модель») независимого источника напряжения.

Формирование тестовых сигналов выполняется при помощи кнопки «Сигналы» верхней панели инструментов SimOne или при помощи команды основного меню «Добавить/Сигналы». В результате будет открыто окно создания сигнала и редактирования его параметров. Необходимо отметить, что в SimOne можно предварительно создавать сигналы, а затем при необходимости использовать их для подачи входных воздействий при разработке схем.

Рассмотрим окно «Сигналы» более подробно. В его левой части расположен набор полей, в которых выполняется настройка параметров сигнала. Для каждого сигнала настраиваются свои параметры, набор полей для каждого типа сигнала отличается.

Читайте также:

Программа daemon tools для чего

В правой части размещено графическое окно предварительного просмотра формы сигнала. Временной интервал, на котором будет отображаться график сигнала, указывается в поле «Интервал отображения».

Для того чтобы создать новый сигнал, необходимо в нижней левой части окна «Сигналы» нажать на кнопку «Создать сигнал», в результате чего в поле «Имя» в выпадающем списке появится новый пункт. По умолчанию имя сигнала — «сигнал № п/п», но при необходимости его можно изменить, введя с клавиатуры нужное название.

После выбора в поле «Тип» типа сигнала станут доступными для ввода поля настроек параметров данного сигнала. Сохранить сформированный сигнал можно при помощи кнопки OK. Для того чтобы удалить сигнал, необходимо выбрать его название из списка имеющихся сигналов в поле «Имя» и нажать на значок красного крестика. Отображение значка крестика серым цветом означает, что сигнал, возле которого он размещен, используется в схеме, поэтому удалить его нельзя.

Для того чтобы отредактировать уже имеющийся сигнал, следует выбрать его название в поле «Имя» окна «Сигналы», изменить нужные параметры и нажать на кнопку OK.

В SimOne доступны следующие типы сигналов:

EXP — сигнал экспоненциальной формы (рис. 3а). После выбора этого типа сигнала для настройки будут доступны следующие его параметры: Y1 (начальное значение), Y2 (максимальное значение), TD1 (начало переднего фронта), TC1 (постоянная времени переднего фронта), TD2 (начало заднего фронта), TC2 (постоянная времени заднего фронта);

Рис. 3. Типы сигналов и параметры их настройки:
а) экспоненциальный

PULSE — импульсный сигнал (рис. 3б) с возможностью настройки следующих параметров: Y1 (начальное значение), Y2 (максимальное значение), PER (период), TR (время нарастающего фронта), TF (время спадающего фронта), PW (длительность плоской части импульса), TD (начало нарастающего фронта), NC (число выборок);

Рис. 3. Типы сигналов и параметры их настройки:
б) импульсный

SIN — непрерывный синусоидальный сигнал (рис. 3в) с возможностью настройки параметров амплитуды — YAMPL, частоты — FREQ, фазы — PHASE, коэффициента затухания — DF, задержки — TD, постоянной составляющей — YOFF, числа выборок — NC;

Рис. 3. Типы сигналов и параметры их настройки:
в) непрерывный синусоидальный

SFFM — частотно-модулированный синусоидальный сигнал (рис. 3г), определяемый частотной модуляцией одного синусоидального сигнала другим. При выборе этого типа сигнала доступны для настройки следующие параметры: YOFF (постоянная составляющая), YAMPL (амплитуда), FC (частота несущей), MOD (индекс частотной модуляции), FM (частота модуляции);

Рис. 3. Типы сигналов и параметры их настройки:
г) частотно-модулированный синусоидальный

NOISE — шумовой сигнал (рис. 3д) с возможностью настройки следующих параметров: YOFF (постоянная составляющая, на которую накладывается шум), STEP (интервал между случайными значениями), YAMP (амплитуда), TD (начальное время случайной последовательности), TF (конечное время случайной последовательности), SEED (значение для генератора случайных чисел);

Рис. 3. Типы сигналов и параметры их настройки:
д) шумовой

PWL — кусочно-линейный сигнал (рис. 3е). При выборе этого типа сигнала будут созданы импульсы произвольной формы, которые могут быть заданы серией временных точек и значений данных вручную в текстовом поле. Чтение координат точек может проводиться и из подготовленного ранее ASCII-файла, для чего предусмотрена кнопка «Файл». Данные в этом файле представляются в виде пар «время» и «напряжение»;

Рис. 3. Типы сигналов и параметры их настройки:
е) кусочно-линейный

GAUSSIAN — сигнал Гаусса (рис. 3ж) с возможностью настройки следующих параметров: YOFF (постоянная составляющая), YAMP (амплитуда), PER (период), TR (время нарастающего фронта), PW (мощность сигнала);

Рис. 3. Типы сигналов и параметры их настройки:
ж) сигнал Гаусса

EXPRESSION — сигнал произвольной формы, задается математическим выражением (рис. 3з), которое можно ввести в поле «Выражение». Выражение составляется с использованием стандартных математических операторов и функций и переменной Time (время);

Рис. 3. Типы сигналов и параметры их настройки:
з) сигнал произвольной формы, задается математическим выражением

AMS — амплитудно-модулированный сигнал (рис. 3и) с возможностью настройки следующих параметров: YOFF (постоянная составляющая), YAMP (амплитуда), TD (время задержки), FM (частота модуляции), FC (несущая частота);

Рис. 3. Типы сигналов и параметры их настройки:
и) амплитудно-модулированный

WAV — аудиосигнал (рис. 3к). Данный сигнал используется для проведения испытания схемы с помощью заранее подготовленного *.wav (звукового) файла. Путь к файлу аудиоданных указывается в поле «Имя файла», в поле «Номер канала» вводится номер канала записи аудиоданных в этом файле (по умолчанию это значение — 0). Кнопки «Воспроизвести» и «Остановить» предназначены для запуска и остановки воспроизведения аудиофайла.

Рис. 3. Типы сигналов и параметры их настройки:
к) аудиосигнал

При разработке, отладке и тестировании электронных систем необходимо задавать полностью известные сигналы с тем, чтобы по результатам измерения сигналов, прошедших через устройства системы, можно было судить о правильности функционирования того или иного устройства или системы в целом.

SimOne предоставляет инструменты, позволяющие получать сигналы определенного типа, имеющие заданные пользователем характеристики: длительность, период повторения, скорость нарастания и спада вершины импульса, особые точки (максимумы и минимумы). Зная численные значения параметров сигналов, можно проводить их сравнение между собой, а также оценивать их изменение при прохождении через радиотехническую или электронную систему.

Прикота А. Схемотехническое моделирование в SimOne. Высокая скорость, высокая точность // Электроника: наука, технология, бизнес. 2012. № 6.
Корнильев Е., Попов С. Delta Design — новое решение на отечественном рынке САПР электроники // Современная электроника. 2015. № 8.
Кузнецов Ю. В., Баев А. Б. Спектральный и временной анализ импульсных и периодических сигналов. М.: Изд-во МАИ, 2007.

Источник: kit-e.ru