Electronics/qucs

Журнал ALT-review

Title::Радиокружок в школе: Qucs — симулятор схем с графическим интерфейсом

[[Annotation::Практические вопросы сборки устройства на макетной плате можно решать в школе под присмотром опытного руководителя. А вопросам изучения собираемого устройства вполне можно посвятить время дома за компьютером с помощью программы Qucs]]

---

Автор: Author::Владимир Гололобов   Раздел: Section::хобби   Выпуск: Issue::01   Тег: Tag::электроника

Навигация Главная: ALT-review Все статьи Предложения и пожелания Ресурсы Сайт автора

Когда-то для школьников были дворцы, были кружки в школе. Сегодня ситуация поменялась, но хорошо ли это?

Как говорят, для создания радиокружка в школе следует на основе методичек составить план занятий, которому и следовать. Возможно. Но ничто не мешает внести в занятия и свой вклад. С моей точки зрения, этому не помешает использование программ моделирования. Так, практические вопросы сборки устройства на макетной плате можно решать в школе под присмотром опытного руководителя. А вопросам изучения собираемого устройства вполне можно посвятить время дома за компьютером. В этом отношении удобно использовать программу Qucs.

Эта программа работает на разных операционных системах. Сейчас на моём компьютере Windows 8. Программа вполне работает с этой операционной системой.

Рис. 1. Программа Qucs в Windows 8

Многие школы едва выкраивают деньги на самое необходимое. Поэтому компьютеры в школе отнюдь не самые новые, а тратить деньги на операционную систему для радиокружка? Не лучше ли использовать в качестве операционной системы ALT Linux в версии, специально разработанной для школы? В ALT Linux программа Qucs есть и работает в полную силу.

Рис. 2. Программа Qucs в ALT Linux

Преимущество использования программы Qucs состоит в том, что она одинаково выглядит и работает как в ALT Linux, так и в Windows. Примеры, используемые в школе на компьютере с ОС ALT Linux, и дома, где у школьников, возможно, ОС Windows 8, остаются теми же, готовыми к использованию.

Конечно, программа Qucs не имеет богатого набора готовых микросхем, выпускаемых промышленностью, которые можно было бы использовать для моделирования. Но и те программы, которые имеют богатые библиотеки, как правило, не имеют в них всех элементов, что могут заинтересовать любителей. Да и принципы, суть, заложенные в ту или иную схему, редко зависят от конкретной микросхемы или конкретного транзистора. Опыты с конкретными деталями можно выполнить в кружке на макетной плате, когда суть и все детали процессов поняты, ясны и не вызывают вопросов.

Я не уверен, что любой радиокружок в школе оснащён всеми необходимыми приборами. В этом смысле даже такой рядовой, но существенный вопрос, как сдвиг фаз в усилителе, который хорошо виден на двухлучевом осциллографе, не так легко показать школьникам. Вместе с тем, сделать это с помощью программы Qucs гораздо легче.

Рис. 3. Сдвиг фаз между напряжением и током

Многие процессы протекают так быстро, что трудно придумать демонстрационную схему, например, используя обычный осциллограф. И вновь программа Qucs может показать этот процесс, а исследовать его на макетной плате можно по косвенным признакам.

Рис. 4. Заряд конденсатора в программе Qucs

Много интересных цифровых схем можно проверить, используя Qucs. Я хочу привести пример, когда совместно с цифровыми элементами в программе присутствуют аналоговые компоненты. В следующей схеме генераторы — это аналоговые генераторы.

Рис. 5. SR-триггер на вентилях 2И-НЕ

Следующим примером мне хотелось бы показать, как работает эта схема при цифровом моделировании. Но возникла проблема... Много раз я рассказывал о программе Qucs, долгие годы программа исправно работала. Но в этот раз при попытке получить таблицу истинности программа выдала ошибку. Проблема возникла при трансляции схемы через vhdl. Я вспомнил, что сталкивался с этой ошибкой раньше, но не мог вспомнить, как её устранить. Спасибо Стефану Бекеру, советом которого я воспользовался. Оказалось, что достаточно в скрытой папке .qucs, которую программа создаёт в домашней директории при первом запуске, создать пустую папку с именем vhdl. Всё заработало. Вот таблица истинности предыдущей схемы.

Рис. 6. Таблица истинности SR-триггера на вентилях 2И-НЕ

Кроме таблицы истинности цифровое моделирование даёт и временные диаграммы. Достаточно изменить вывод результата в свойствах цифрового моделирования.

Рис. 7. Диалоговое окно свойств моделирования

Для динамических процессов очень важно видеть временные диаграммы. Обычный осциллограф потребует приставки для наблюдения за несколькими цифровыми сигналами.

Рис. 8. Временные диаграммы цифровой схемы

Моё любопытство заставляет меня менять операционную систему с появлением новой версии. Но это не всегда разумно. Я хочу рассказать ещё об одной полезной, как мне кажется, для радиокружка программе, но это уже в следующий раз.

__SHOWFACTBOX__