OpenGuides

EDA KiCAD

v6.0

[⌂ Основной файл главы]

Содержание

Введение

— Отлично получается!

— В каком месте отлично?

Ходячий замок

Использование бесплатного профессионального ПО в учебном процессе всегда было сопряжено с кучей интересных загадок.

Особенно это изречение актуально для неопытного студента, который ещё даже толком не запомнил, где у полевика затвор , подзатвор, сток и исток, но который уже успел свернуть с проторенной методичками тропинки.

А раз семестр аналоговой схемотехники закончен успешно, значит, пришло время описать моменты, на которые ушла львиная доля времени. Для начала рассмотрим редактор схем.

Редактор схем

Ниже на рисунке 1 представлен интерфейс редактора схем. Возврат к режиму выбора элементов производится нажатием клавиши ESC.

Интерфейс KiCAD

Рисунок 1

По умолчанию справа расположена панель инструментов.

Добавление элементов происходит через диалоговое окошко, которое вызывается нажатием на значок операционного усилителя.

Символы R, L и C ‒ это, соответственно, резистор, индуктивность и ёмкость. Остальные элементы находятся по маркировке. На рисунке 2 пример с поиском ОУ LM741.

Поиск LM741

Рисунок 2

Переход к установке выбранного элемента происходит либо нажатием кнопки "ОК", либо клавиши Enter (Return) на клавиатуре, либо двойным щелчком по выбранному элементу в списке.

Соединение выводов элементов происходит через нажатие ЛКМ по неприсоединённому выводу элемента. Или с помощью инструмента добавления проводника (см. панель инструментов в редакторе).

Окно редактирования элемента вызывается двойным щелчком по символу в схеме (см. рисунок 3).

Редактирование элемента

Рисунок 3

Симуляция

Симулятор под капотом KiCAD представляет собой Ngspice, который приправили графическим интерфейсом. Перед первым запуском симуляции необходимо установить её режим и параметры.

Для корректной работы симулятора в схеме должен быть установлен нулевой потенциал. Его можно установить с помощью символа GND (отдельный элемент схемы, см. рисунок 4).

Нулевой потенциал

Рисунок 4

Пробником можно выбрать сигнал на схеме, а инструмент "подстройка" позволяет изменять номиналы пассивных элементов.

Далее рассмотрены доступные режимы. (секция в процессе изучения и дополнения)

AC-анализ

Результат частотного анализа схемы аналогичен результату работы плоттера в среде Multisim.

В этом режиме симулятор строит ЛАЧХ и ЛФЧХ для схемы.

Переходной процесс

Здесь происходит анализ схемы по законам Кирхгофа.

Графики строятся для тока и напряжения.

Нюансы симуляции элементов

Пассивные элементы

С пассивными элементами (R, L и C) никаких нюансов нет ‒ поставили, задали значение, пронумеровали и запустили симуляцию.

Диоды, транзисторы, ОУ и др. компоненты

У диодов есть два момента на которые нужно обратить внимание:

  1. Для симуляции нужна модель SPICE
  2. Обычно нумерация выводов у посадочного места и модели симулятора не совпадает

Первое обусловлено тем, что право выбора модели и ответственность за него лежит на пользователе. Это решается банальным поиском модели на сайте производителя (например, OnSemi) или в наборах моделей с сайта Ngspice. Либо можно взять модели отсюда ⎘.

Второе обусловлено тем, что KiCAD нумерует выводы согласно нумерации в посадочном месте, а Ngspice по каким-то своим законам. Исправить данную ситуацию помогает изменение последовательности выводов в модели SPICE (см. рисунок 5). Подробнее о конвенциях Ngspice рассказано в разделе Справочный материал.

Редактирование модели

Рисунок 5

Источники напряжения/тока и AC-анализ

Для работы данного анализа необходимо указать в параметрах модели амплитуду источников переменного напряжения, помимо указания типа сигнала, его частоты, амплитуды (да-да, тут их две) и др.

Справочный материал

Инструкция к симулятору версии 36 – это не только 699 страниц аглицкого текста, но и кладезь довольно подробной информации касательно работы Ngspice.

Полный текст для версии 36 здесь ⎘.

Далее дана лишь малая её толика.

Конвенция суффиксов в Ngspice

Симулятор распознаёт суффиксы при записи величин. Например:

10u

Данная запись будет означать "10 микро-...", при этом размерность физической величины зависит от параметра, куда записано данное значение (т.е. если это сопротивление, то мкОм; если это сила тока, то мкА и так далее). Суффиксы приведены в таблице 1.

Таблица 1

Суффикс Интерпретация
T Тера
G Гига
Meg Мега
K Кило
m милли
u микро
n нано
p пико
f фемто

Конвенции нумерации выводов элементов в Ngspice

В этом подразделе описаны принципы нумерации выводов у различных элементов в симуляторе.

Диоды

Выводы:

  1. анод
  2. катод
Биполярные транзисторы

Выводы:

  1. коллектор
  2. база
  3. эмиттер
  4. [подложка]
Полевые транзисторы

Выводы:

  1. сток
  2. затвор
  3. исток
  4. [подложка]
Подсхемы

В подсхемах (например, операционных усилителях) выводы необходимо смотреть у каждой модели отдельно. В библиотеке моделей (ссылка на неё в одном из предыдущих разделов) обычно указаны функции выводов в комментариях к модели.

Copyright 2022-2023 Fe-Ti, ISCRA