Electronics/qucs

{{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
|Author         = Владимир Гололобов
|Tag            = 
|Section        = хобби
|Issue          =01
}}
{{review-nav
|link=http://vgololobov.narod.ru/ 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.

[[Файл:ElectronicsQucs01.png|800px|Программа Qucs в Windows 8]]

'''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.

[[Файл:ElectronicsQucs02.png|800px|Программа Qucs в ALT Linux]]

'''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.

[[Файл:ElectronicsQucs03.png|800px|Сдвиг фаз между напряжением и током]]

'''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.

[[Файл:ElectronicsQucs04.png|800px|Заряд конденсатора в программе Qucs]]

'''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.

[[Файл:ElectronicsQucs05.png|800px|SR-триггер на вентилях 2И-НЕ]]

'''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.

[[Файл:ElectronicsQucs06.png|800px|Таблица истинности SR-триггера на вентилях 2И-НЕ]]

'''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.

[[Файл:ElectronicsQucs07.png|400px|Диалоговое окно свойств 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.

[[Файл:ElectronicsQucs08.png|800px|Временные диаграммы цифровой схемы]]

'''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__
[[Категория:ALT-review]]
{{Category navigation|title=Журнал ALT-review|category=ALT-review|sortkey={{SUBPAGENAME}}}}