Spice симулятор

Зашел, посмотрел. Оценить все не смог - вкладка компоненты развернулась на весь экран телефона. Обычно, если окно теряет фокус, оно куда то скукоживается. Здесь - нет. Но даже так видно, что все очень сыро. Можно сказать - самое начало. 46 компонентов - кому это может быть нужно? Я вижу ровно две категории:
1. Школьный факультатив электротехники.
2. Заказчику/работодателю в качестве портфолио, если соискатель fullstack разработчик.
Но в общем и в целом проект мертворожденный. Почему? Любой современный ai набросает netlist по текстовому описанию. Дальше этот netlist вставляешь в любой привычный редактор схем. Если что то не идет, не работает, не симулируется - снова закидываешь в ai и получаешь ответ. Доступен ли здесь импорт нетлиста? Да даже если да, но с таким скудным набором компонентов это все не юзабельно.

 

Спасибо, что посмотрели и дали прямую обратную связь.

С отображением на телефоне согласен — мобильный интерфейс пока не адаптирован, поэтому панель компонентов перекрывает рабочую область. Сейчас версия рассчитана преимущественно на компьютер. Адаптацию под планшеты и телефоны внесу в план.

Проект действительно находится на ранней стадии, и 46 компонентов недостаточно для полноценного профессионального применения. Сейчас для меня важнее не быстро увеличить их количество, а построить расчётное ядро и добиться реалистичного поведения моделей: обязательная обвязка, переходные процессы, нагрев, перегрузка, аварийные режимы и выход компонентов из строя. При этом непроверенные и упрощённые модели должны быть явно обозначены.

Согласен и насчёт netlist: импорт SPICE-netlist и совместимость с распространёнными форматами необходимы. Это будет добавлено. Но генерация netlist с помощью AI не заменяет сам симулятор — AI может подготовить текст схемы или подсказать причину ошибки, однако вычислять переходные процессы, отображать измерения и воспроизводить поведение цепи всё равно должно расчётное ядро.

Главная задумка PLUTARX Lab — не конкурировать с AI в создании схем и не копировать LTspice. Цель — сделать наглядную среду, где пользователь видит, что физически происходит со схемой: как меняются токи и напряжения, почему узел не работает, где появляется перегрев и что произойдёт при превышении паспортных параметров. Отсюда и основной принцип проекта: «Реальное поведение компонентов в виртуальной схеме».

Вашу оценку текущего состояния принимаю: до полноценного продукта ещё много работы. Особенно полезно было бы узнать, какой минимальный набор компонентов и какие форматы импорта сделали бы подобный симулятор практически полезным лично для вас.

 

Симуляторы для того и созданы, чтобы тестировать схемы в пограничных режимах. Поэтому выход компонента из строя... а кому это нужно? Если у меня на середине симуляции элемент перестанет симулироваться - нафига нужен такой симулятор?
Симуляция в реальном времени? А на каких мощностях это будет осуществляться? Ну т.е. шаг симуляции в 1 мс уже не интересен. Это всего 1000гц. А у современных мк фронт какие то пикосекунды.
И кстати - как сделан стык цифровой логики(которой нет) с аналоговой? Любой настоящий симулятор - аналоговый. Поэтому если прицепить реактивную цепочку на выход логики - фронт ожидаемо валится. Собственно и вопрос - если я не вижу звон цепи, зачем мне такой симулятор? У меня совершенно нет уверенности, что после такой симуляции схема будет работать в натуре. Поэтому Реал тайм симуляция - это не реализуемая утопия.

 

Спасибо, теперь понял: симулятор должен тестировать пограничные режимы, но показывать выход элемента за границы допустимого почему-то не должен. А если текущая версия ещё не моделирует пикосекундные фронты всех современных МК, проект, разумеется, следует немедленно закрыть.

Замечания по адаптивному шагу, смешанной аналого-цифровой модели, фронтам и звону цепей действительно справедливые — они уже входят в план развития ядра. Проект молодой, работы много, но хоронить его немного рано. Я критику услышал, выводы сделал — и продолжу разработку.

 

с точки зрения симулятора, никаких пограничных режимов - нет. Симулятор просто считает дифф. уравнения. Если корни считаются - выдаётся решение. Если нет - какая-то ошибка в схеме или в модели.
Но мы то знаем, что импульсный ток и постоянный ток по разному влияют на элемент. А разница между ними по паспорту - кратная. Мы также знаем, что в области электрического пробоя можно работать, в области теплового пробоя - нет. И потому только человек может принять решение - насколько надёжным может быть то или иное решение. Но мы уже выяснили - данный продукт не для проф. области. Его ниша - это те знания школьной физики, где всё идеализировано. Просто для того, чтобы заложить основу.

Например, блок питания. Современный самый лоховской работает на 100 кГц. 100 кГц - это период 10 мкс. Чтобы отловить гипотетический звон - уже надо уходить в наносекунды. Как это реализовать в онлайн режиме? Ответ - никак. Всё, что вам надо, например - это отрезок длиной 100-500мс. Фокус в том, что симуляторы понятия не имеют, что такое время. Они просто считают.

я так понимаю, что ввести в схему температуру тоже нельзя? Тогда про какое превышение паспортных параметров речь?

 

да меандр поплыл

 

Температуру вручную вводить не требуется. Она рассчитывается из рассеиваемой мощности, температуры окружающей среды и тепловой модели корпуса — Rθ и тепловой инерции.

Учитываются ток, напряжение, мощность, длительность импульса, SOA и предельная температура кристалла. Поэтому краткий импульс и постоянная перегрузка дают разный результат. При превышении Tj max модель фиксирует тепловой отказ.

Сейчас это упрощённая тепловая RC-модель, а не расчёт физики кристалла на микроскопическом уровне. По мере развития она будет дополняться кривыми из даташитов конкретных компонентов.

 

вот самый дешевый импульсный стабилизатор подключеный без обвязки
lm2596

 

Залез с цомпкутера.
Не понятно:
1. Как ввести время симуляции?
2. Как из временной области перейти в частотную?
3. Как открыть графики тока и напряжения в произвольных точках с совмещением их осей?
4. Как посмотреть график мощности у выбранного элемента?
5. Как посчитать и вывести график сопротивления в произвольной точке?
6. Как ввести температуру окружающей среды?
7. Как посмотреть разницу значений (перенос нуля в произвольную точку)?
8. Как в осциллографе поставить маркеры?
9. Как посчитать среднее арифметическое и средневзвешенные (действующее) значения?
10. Как у AC источников задать длительность фронтов?
11. Зачем деление ОУ на модели, если они все идеальные? Даже нет попытки их как-то симулировать. Хотя бы затащить в насыщение.
12. Как ввести произвольный множитель в значениях компонента?
13. Для чего считается температура элемента, если она никогда не совпадёт с реальными условиями при текущем подходе? Такой расчёт - это отдельная наука.
14. Не нашёл программируемый источник. Т.е. произвольные и стандартные модуляции здесь в схему не ввести.
14. Как отключить сгорание элементов на схеме? Когда оно сгорело в третий раз по необъяснимой причине, я просто ушел с сайта. Это невозможно.

И это я посидел 5 минут.

LTspice скачивается за 10 секунд (msi пакет весит всего 130 МБ). Ставится чуть подольше. По нему масса уроков, роликов и прочего. К нему создана масса библиотек. Для него прямо в схеме можно создать произвольный элемент. Его прекрасно знает любой современный AI. После симуляции в нём, ты на 99% уверен, что схема заработает в натуре.

 

а мне зачем на осцилле наблюдать эти самые 20 МГц? Для машины это просто число. Я хочу видеть индуктивный выброс, его амплитуду, его длительность. Чтобы понимать, не пробьёт ли он мне что на схеме? Как это всё здесь увидеть?

 

Спасибо вам, за уделеное время.
Обязательно учту ваши замечания !

 

причина не обяснима
и так по каждому компоненту

 

поработал с осцилографом
теперь есть некотрые иснтрумены которые раньше были в разработке
еще есть над чем работать

 

позже напишу инструкцию или видео обзор чтоб было проше разобратся
вобщем кому не сложно оцените

После замечаний доработаны измерительные инструменты и генератор сигналов. Осциллограф получил временные курсоры, MIN/MAX/AVG/RMS/Vpp, измерение частоты, фазы и спектральный анализ FFT. Добавлены программируемый сигнал, частотная развёртка, задержка запуска, настройка фронта и спада и ограниченные пачки импульсов. Исправлены заполнение временной шкалы, центрирование и ложное искажение осциллограммы при подключении щупа. Новые параметры участвуют в физическом расчёте цепи; дополнительно проверены RC/RLC-цепи, диоды и транзисторные ключи.

В новых патчах PLUTARX Lab:

• доработана модель LM2596 с обратной связью и частотой переключения 150 кГц;
• исправлена работа осциллографа и отображение длительных измерений;
• добавлен спектральный анализ FFT для измерения основной частоты, гармоник и пульсаций;
• добавлены курсоры, MIN/MAX, AVG, RMS, Vpp, частота и фазовый сдвиг;
• реализованы пауза и просмотр сохранённой осциллограммы;
• улучшена прокладка проводников и создание Т-образных соединений;
• исправлены замена перегоревших компонентов и некоторые физические модели;
• добавлена иллюстрированная PDF-инструкция во вкладку «Справка».

Обновление уже доступно: plutarx-lab.ru

 

Одна из особенностей моего симулятора — схема остаётся «живой» прямо во время симуляции. Можно на ходу изменить номинал компонента, подключить или отключить нагрузку, изменить питание — и сразу увидеть, как меняется работа схемы и осциллограмма, без перезапуска расчёта.

Например, после подключения нагрузки форма сигнала начинает меняться прямо во время работы схемы. Можно наблюдать переходные процессы, изменение режима импульсного преобразователя, в том числе переход DCM → CCM при увеличении нагрузки и обратный CCM → DCM при её уменьшении.

На этой же схеме можно увидеть и пробой диода, но он происходит не мгновенно. Нужно дать схеме поработать примерно 2–3 минуты, после чего при достижении соответствующих условий меняется состояние диода, и это сразу отражается на осциллограмме и работе всей схемы.
https://plutarx-lab.ru/s/WDuXTQKTy

В LTspice такие процессы, конечно, тоже можно смоделировать, если заранее заложить изменение нагрузки или параметров в схему. Но просто во время уже идущей симуляции изменить номинал компонента, подключить нагрузку и продолжить расчёт с текущего состояния схемы — это не основной сценарий его работы.

Именно такого поведения я и хотел добиться: не перезапускать симуляцию после каждого изменения, а работать со схемой почти как с реальным стендом — изменил что-то в работающей схеме и сразу увидел последствия на приборах.

При этом не стоит воспринимать мой симулятор как попытку заменить LTspice, PSpice и другие профессиональные программы. Я этого не утверждал, и такой цели у проекта нет. В первую очередь я делаю его как интерактивный обучающий стенд для людей, которые изучают электронику и хотят не просто получить готовую осциллограмму, а понять, почему схема ведёт себя именно так.

Идея в том, чтобы можно было экспериментировать: менять номиналы, подключать и отключать нагрузку, менять питание, наблюдать переходные процессы, предельные режимы и пробой компонентов — и сразу видеть, как одно изменение влияет на всю схему. Именно такой интерактивный подход я и считаю одной из главных целей проекта.

 

Отличная задумка для обучения! Как раз то, чего не хватает в стандартных программах — возможности покрутить схему «на лету» и сразу посмотреть, что будет. Для понимания физики процессов самое то.

 

https://rutube.ru/video/e2e7e167ef6f4bd13bae8deede543f6f/
https://rutube.ru/video/3a35ec613e4749ec71859607c7d04fae/
вот два ролика
пробой диода и переходные процесы DCM-CCM в LM2596 с фиксацией пробоя в осцилографе
и фигуры Лиссажу
посмотрите если интересно

 

PLUTARX Lab: интерактивный симулятор электроники с физически зависимым поведением моделей
Зачем нужен такой симулятор
PLUTARX Lab — это браузерный симулятор электроники и микроконтроллеров, предназначенный прежде всего для радиолюбителей, студентов, начинающих разработчиков и всех, кто хочет экспериментировать со схемами без риска повредить реальные компоненты.

Проект создаётся одним разработчиком и не ставит целью заменить профессиональные SPICE-системы, которые годами развиваются большими инженерными командами. Задача PLUTARX Lab другая: сделать работу со схемой наглядной, интерактивной и понятной прямо в браузере.

Пользователь может собрать схему, изменить параметры компонентов, подключить измерительные приборы и сразу увидеть, как изменения влияют на напряжения, токи и переходные процессы.

Главный принцип
Ключевая идея проекта — «реалистичное поведение на виртуальной модели».

Компонент не является просто графической заглушкой с заранее заданным результатом. Его поведение рассчитывается во взаимодействии с остальной схемой:

• сопротивлением нагрузки;
• подключёнными конденсаторами и катушками;
• полярностью;
• наличием питания и земли;
• обратными связями;
• переходными процессами;
• допустимыми токами, напряжениями и мощностью.

Поэтому один и тот же компонент может вести себя по-разному в разных схемах. Например, диод может проводить ток, перейти в режим обратного пробоя или выйти из строя в зависимости от условий подключения.

Как выполняется расчёт
В основе симуляции используется матричный расчёт электрической схемы. Компоненты описываются электрическими уравнениями, после чего решатель определяет напряжения узлов и токи ветвей.

Для переходных процессов схема рассчитывается последовательно во времени. Это позволяет наблюдать:

• заряд и разряд конденсаторов;
• переходные процессы в RC- и RL-цепях;
• колебания в LC-контуре;
• работу диодных выпрямителей;
• изменение формы импульсов под нагрузкой;
• запуск и остановку импульсных стабилизаторов;
• влияние обратных связей.

Для быстрых переключений используется адаптивный шаг расчёта. В спокойных участках система не тратит ресурсы на избыточно частые вычисления, а возле резкого фронта может уменьшить шаг до наносекундного диапазона.

Это позволяет рассматривать работу транзисторных ключей и затворов MOSFET более подробно, не замедляя все схемы одновременно.

Модели компонентов
В библиотеке представлены источники питания, резисторы, конденсаторы, катушки, диоды, стабилитроны, светодиоды, транзисторы, операционные усилители, импульсные стабилизаторы, генераторы и микроконтроллеры.

В моделях могут учитываться:

• нелинейная вольт-амперная характеристика;
• прямое и обратное напряжение;
• ток утечки;
• паразитные ёмкости;
• рассеиваемая мощность;
• тепловые ограничения;
• заряд затвора;
• влияние нагрузки;
• состояние отказа компонента.

Например, у MOSFET учитываются входная, выходная и переходная ёмкости, а также заряд затвора. Поэтому сопротивление в цепи затвора влияет на скорость переключения, как это происходит в реальной схеме.

Измерительные приборы
В симулятор встроены:

• амперметры;
• вольтметры;
• осциллограф;
• логический анализатор;
• спектральный анализатор.

Осциллограф поддерживает несколько каналов, курсоры A/B, измерение разности времени и напряжения, автоматические MIN/MAX/AVG/RMS/Vpp, частоту, период, скважность, длительность импульсов, времена нарастания и спада, триггерные режимы и FFT.

Также предусмотрен режим X-Y. Он позволяет наблюдать фазовые траектории, эллипсы и другие зависимости одного сигнала от другого.

Важная особенность — осциллограф показывает не абстрактную картинку, а данные, полученные из расчёта схемы. Если добавить конденсатор, изменить сопротивление или подключить нагрузку, изменения должны появиться и на графике.

Наглядность
PLUTARX Lab показывает не только численные значения, но и состояние схемы:

• направление движения тока;
• наличие напряжения на проводнике;
• землю и питание разными цветами;
• разрыв цепи;
• перегрузку;
• отказ компонента;
• состояние светодиода;
• изменение сигналов в реальном времени.

Это помогает связать математический результат с физическим представлением схемы.

Работа с отказами компонентов
Выход из строя не является случайным событием. Он связан с превышением допустимых параметров:

• током;
• напряжением;
• мощностью;
• обратным напряжением;
• температурными ограничениями.

При отказе пользователь может увидеть причину и рекомендации по исправлению схемы. Такой подход полезен для обучения: ошибка не просто отмечается красным цветом, а объясняется.

Сильные стороны проекта
Главные преимущества PLUTARX Lab:

1. Работа прямо в браузере без установки тяжёлого программного обеспечения.
2. Наглядная сборка схемы и интерактивное перемещение компонентов.
3. Связь между электрическими уравнениями и визуальным поведением.
4. Возможность наблюдать переходные процессы.
5. Встроенные измерительные приборы.
6. Понятная обратная связь при ошибках и перегрузках.
7. Возможность делиться схемой по ссылке.
8. Поддержка экспериментов с микроконтроллерами.
9. Возможность копировать готовые схемы и изменять их без повреждения оригинала.
10. Постепенное расширение моделей и измерительных функций.

Ограничения проекта
Проект пока находится в активной разработке и имеет ограничения:

• каталог компонентов меньше, чем в профессиональных пакетах;
• отдельные модели ещё требуют проверки на большем числе режимов;
• точность зависит от выбранного шага расчёта и параметров модели;
• сложные схемы могут требовать больше вычислительных ресурсов;
• симулятор не заменяет проверку реального устройства измерительными приборами;
• некоторые функции находятся в стадии бета-тестирования.

Это осознанные ограничения. Цель проекта — последовательно повышать реалистичность моделей, не скрывая границ применимости.

Кому это может быть полезно
PLUTARX Lab может быть интересен:

• начинающим радиолюбителям;
• студентам и школьникам;
• преподавателям;
• разработчикам простых электронных устройств;
• энтузиастам микроконтроллеров;
• тем, кто хочет быстро проверить идею до сборки макета.

Для профессиональной разработки сложных устройств по-прежнему необходимы специализированные инструменты, проверенные модели компонентов и реальные измерения. PLUTARX Lab может выступать промежуточным этапом между теорией, виртуальным экспериментом и физическим прототипом.

Что планируется дальше
В дальнейшем проект будет развиваться в следующих направлениях:

• расширение библиотеки компонентов;
• улучшение моделей импульсных стабилизаторов;
• поддержка новых микроконтроллеров;
• повышение точности переходных процессов;
• развитие Web Worker и производительности;
• улучшение режима X-Y и FFT;
• расширение системы учебных подсказок;
• добавление новых готовых схем;
• адаптация интерфейса для планшетов и небольших экранов.

Итог
PLUTARX Lab — это не попытка заменить профессиональные инженерные комплексы. Это самостоятельный интерактивный стенд, который помогает понять, как схема ведёт себя в целом, а не только увидеть идеальные значения отдельных компонентов.

Главная идея проекта проста:

Собирай. Исследуй. Понимай.

Проект активно развивается, поэтому особенно полезна обратная связь от пользователей. Если вам интересна электроника, можно открыть симулятор, собрать несколько схем, проверить измерительные приборы и поделиться замечаниями. Именно такие реальные сценарии помогают определить, какие модели и функции нужно улучшать в первую очередь