Navrhovanie elektronických obvodov je časovo náročný a často aj finančne nákladný proces. Preto je dôležité analyzovať správanie a výkon obvodu ešte predtým, než sa pustíte do výroby fyzického prototypu. Simulácia vám môže ušetriť nielen čas a peniaze, ale zároveň vám pomôže overiť, či bude obvod fungovať presne tak, ako očakávate.

V súčasnosti existuje množstvo bezplatných aj platených softvérov na simuláciu elektronických obvodov. Pre študentov, začiatočníkov aj hobby nadšencov však môže byť výber toho správneho nástroja náročný.

V tomto článku si preto predstavíme niektoré z najpopulárnejších a najpoužívanejších softvérov na simuláciu obvodov, ich funkcie, výhody aj nevýhody. Cieľom je pomôcť vám vybrať riešenie, ktoré najlepšie vyhovuje vašim potrebám.

1. Proteus

Proteus je výkonný softvér na návrh a simuláciu elektronických obvodov, ktorý patrí medzi najpoužívanejšie nástroje medzi študentmi, vývojármi aj profesionálmi. Ponúka intuitívny nástroj na zachytávanie schém (schematic capture), vďaka ktorému môžete jednoducho navrhovať obvody.

Vďaka prehľadnému a používateľsky prívetivému grafickému rozhraniu môžete ťahať a umiestňovať súčiastky priamo na pracovnú plochu a následne ich prepájať do funkčných schém. Tento prístup šetrí čas a výrazne zjednodušuje celý proces návrhu.

S Proteus simulátorom môžete obvody simulovať v reálnom čase. Podporuje simulácie analógových aj digitálnych obvodov. Jednou z jeho najvýraznejších funkcií je SPICE simulácia v zmiešanom režime (mixed-mode SPICE), ktorá vám umožňuje súčasne simulovať hardvér aj mikrokontrolérový kód na vysokej aj nízkej úrovni.

Dokáže simulovať aj I/O porty, prerušenia, časovače, USART moduly a všetky ostatné periférie, ktoré sa nachádzajú na podporovaných procesoroch. Ponúka tiež grafické indikátory priamo na obrazovke, ako sú LED diódy, LCD displeje, a rôzne akčné prvky ako prepínače a tlačidlá, čo vám umožní interagovať s návrhom počas simulácie. Proteus zároveň poskytuje pokročilé funkcie pre návrh dosiek plošných spojov (PCB). Po nasimulovaní obvodu môžete plynule prejsť zo schémy do návrhu PCB, čo šetrí čas a minimalizuje chyby.

Jednou z najväčších výhod Proteusu je jeho rozsiahla knižnica s viac než 50 000 komponentmi a footprintmi. Podporuje vyše 750 variantov mikrokontrolérov a obsahuje tisíce SPICE modelov. Navyše umožňuje import komponentov od tretích strán a podporuje širokú škálu kompilátorov priamo v VSMStudio IDE. Vďaka tomu je veľmi flexibilný a kompatibilný s rôznymi vývojovými pracovnými postupmi.

Proteus obsahuje aj množstvo virtuálnych nástrojov na analýzu obvodov, napríklad logický analyzátor, generátor signálov, osciloskop, časovače, ampérmetre, voltmetre a ďalšie. S dokúpiteľným Advanced Simulation Option získate aj pokročilé merania: detailné grafy, frekvenčné analýzy, analýzy skreslenia, šumu a sweep analýzy analógových obvodov. Všetky tieto funkcie robia z Proteusu vynikajúci nástroj na simuláciu embedded systémov a mikrokontrolérov.

Funkcie Proteusu

• Zachytávanie schém – jednoduché kreslenie a úprava zapojení
• Reálna simulácia mikrokontrolérov a periférií – testovanie návrhu v reálnom čase
• Rozsiahla knižnica vstavaných simulačných periférií – tisíce modelov komponentov
• Vizuálne zobrazenie návrhu PCB – prehľadný prechod zo schémy na dosku plošných spojov
• Spoločná simulácia hardvéru a softvéru – možnosť simulovať nízko aj vysokoúrovňový mikrokontrolérový kód

Vhodné pre

• Vývoj embedded systémov
• Návrh PCB a prototypovanie
• Hobby projekty
• Priemyselné aplikácie

Cena: Platené

Začať s Proteusom

2. LTspice

LTspice je výkonný simulačný softvér založený na SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis), vyvinutý spoločnosťou Analog Devices. Je primárne určený na návrh a simuláciu analógových obvodov, najmä výkonových zapojení, ako sú DC-DC meniče, meniče striedavého prúdu (invertory) a ovládače motorov.

S grafickým editorom schém v LTspice môžete jednoducho navrhovať a simulovať obvody. Softvér obsahuje aj intuitívny prehliadač priebehov, ktorý umožňuje analyzovať výsledky simulácie v reálnom čase. LTspice ponúka aj pokročilé funkcie simulácie, vrátane:

• detekcie ustáleného stavu,
• analýzy krokovej odozvy (step response),
• výpočtov účinnosti a výkonu,
• simulácie prechodových dejov pri zapnutí.

Vďaka týmto funkciám je možné presne analyzovať správanie obvodov v rôznych prevádzkových podmienkach. LTspice obsahuje rozsiahlu knižnicu komponentov, vrátane integrovaných obvodov od Analog Devices, štandardných súčiastok aj pasívnych prvkov. Navyše je dostupný úplne zadarmo a je dobre zdokumentovaný, čo z neho robí obľúbenú voľbu medzi študentmi, hobby nadšencami aj profesionálmi.

Funkcie LTspice

• Výkonný SPICE simulátor – presné simulácie analógových aj výkonových obvodov
• Rozsiahla knižnica komponentov – vrátane integrovaných obvodov od Analog Devices
• Tepelné aj elektrické simulácie – analýza správania obvodov pri rôznych podmienkach
• Analýza priebehov signálov – intuitívny prehliadač výsledkov simulácie
• Offline simulátor obvodov – nevyžaduje internetové pripojenie

Vhodné pre

• Profesionálov zameraných na analógové obvody
• Študentov a pedagógov
• Aplikácie výkonovej elektroniky

Cena: Bezplatné

Začať s LTspice

3. PSpice

PSpice je simulačný softvér založený na SPICE, vyvinutý spoločnosťou Cadence Design Systems. Umožňuje simulovať, analyzovať a optimalizovať funkčnosť elektronických obvodov. PSpice sa integruje s nástrojmi na zachytávanie schém, ako je napríklad OrCAD Capture, čím poskytuje komplexné prostredie pre návrh a simuláciu obvodov.

PSpice ponúka široké možnosti zmiešanej simulácie signálov, vrátane časovej analýzy (time domain), DC sweep, AC sweep a analýzy Bias Point. Okrem toho poskytuje aj pokročilé analytické nástroje, ako sú teplotná analýza (temperature sweep), analýza šumu, analýza citlivosti (sensitivity analysis), Monte Carlo simulácie, frekvenčná odozva a analýza zaťaženia súčiastok (smoke/stress analysis). PSpice dokáže simulovať obvody obsahujúce analógové aj digitálne prvky, čo ho robí ideálnym riešením pre návrh komplexných systémov. Pomocou analýzy priebehov signálov môžete jednoducho vizualizovať správanie obvodu a softvér zároveň umožňuje automatický výpočet číselných hodnôt pomocou vstavaných analógových a matematických funkcií. PSpice obsahuje knižnicu s viac než 33 000 modelmi pripravenými na simuláciu a je možné ho integrovať s MATLAB Simulink, čo umožňuje elektromechanickú simuláciu a analýzu.

Funkcie PSpice

• Podpora zmiešanej simulácie signálov – analógové aj digitálne obvody v jednom prostredí
• Kombinácia elektrických a elektromechanických simulácií – integrácia s MATLAB Simulink
• Plne konfigurovateľné grafy priebehov – flexibilná vizualizácia výsledkov
• Pokročilé analytické nástroje – teplotné analýzy, šum, Monte Carlo, frekvenčná odozva a ďalšie
• Vstavané analógové a matematické funkcie – jednoduché výpočty počas simulácie
• Integrácia PSpice s MATLAB – pre detailné elektro-mechanické modelovanie
• Offline simulátor obvodov – nevyžaduje pripojenie k internetu

Vhodné pre

• Návrh elektromechanických systémov
• Priemyselné automatizačné projekty
• Vývoj embedded systémov

Cena: Platené

Začať s PSpice

4. NI Multisim

Multisim je simulačný a návrhový nástroj založený na SPICE, ktorý je široko využívaný v akademickej sfére aj v priemyselnom výskume. Poskytuje komplexnú platformu na návrh, simuláciu a testovanie elektronických obvodov a je vhodný na návrh analógových, digitálnych aj výkonových zapojení.

Multisim obsahuje rôzne typy analýz, ako sú AC analýza, DC analýza, prechodová analýza a Fourierova analýza, čo umožňuje dôkladné testovanie a ladenie obvodov. Multisim ponúka rozsiahlu knižnicu s viac než 55 000 komponentmi a v edícii Pro Edition obsahuje aj 30 simulovaných laboratórnych prístrojov. Podporuje integráciu s nástrojmi Ultiboard™ na návrh PCB, čo umožňuje jednoduchý prechod z návrhu a simulácie obvodov k prototypovaniu PCB a späť – všetko len niekoľkými kliknutiami.

Funkcie Multisim

• Interaktívna simulácia obvodov – dynamické testovanie návrhov v reálnom čase
• Zachytávanie schém – jednoduchý návrh a úprava zapojení
• Výkonné analytické nástroje – AC, DC, prechodová aj Fourierova analýza
• Vizualizačné nástroje – prehľadné zobrazenie priebehov a výsledkov
• Integrácia s NI hardvérom – priame prepojenie simulácie s reálnymi meraniami
• Offline aj online simulátor obvodov – flexibilita podľa potrieb projektu

Vhodné pre

• Študentov a hobby nadšencov
• Vzdelávacie inštitúcie
• Malé až stredne veľké projekty

Cena: Platené

Začať s NI Multisim

5. Tina-TI

Tina-TI Design Suite je výkonný a cenovo dostupný softvérový balík vyvinutý spoločnosťou DesignSoft. Obsahuje návrhár obvodov, simulátor a PCB návrhár, ktoré umožňujú navrhovať, analyzovať a testovať v reálnom čase analógové, digitálne, MCU, HDL a zmiešané elektronické obvody spolu s ich PCB návrhmi.

Tina-TI obsahuje širokú podporu mikrokontrolérov vrátane PIC, AVR, 8051, ARM, Arduino a mnohých ďalších, spolu s viac než 1 400 súčiastkami. Ponúka viac než 20 rôznych analytických režimov a obsahuje 10 virtuálnych meracích prístrojov, čo z neho robí všestranný nástroj na návrh, simuláciu a testovanie elektronických obvodov.

Funkcie Tina-TI

• SPICE, PWL a zmiešané HDL simulácie – flexibilná analýza rôznych typov obvodov
• Editor schém – jednoduchý návrh a úprava zapojení
• Podpora analógových, digitálnych, MCU a RF obvodov – všestranné využitie
• Integrovaný návrh PCB – plynulý prechod od schémy k doske plošných spojov
• Podpora VHDL, Verilog, SystemVerilog, SystemC – vhodné pre vývoj pokročilých systémov
• Vstavaná umelá inteligencia – inteligentná pomoc pri návrhu obvodov
• Vzdelávacie nástroje – vhodné aj pre výučbu elektroniky
• Merania v reálnom čase pomocou virtuálnych prístrojov – osciloskopy, generátory a ďalšie nástroje
• Simulácia ADC a DAC – testovanie prevodníkov v rámci návrhu
• Offline aj online simulácia obvodov – flexibilita pre rôzne prostredia

Vhodné pre

Inžinierov pracujúcich na návrhoch s TI čipmi

• Študentov elektroniky

Cena: Bezplatná aj platená verzia

Začať s Tina-TI

6. EasyEDA

EasyEDA je cloudový nástroj na návrh elektronických obvodov, simuláciu a tvorbu PCB dosiek. Skratka EDA znamená Electronic Design Automation. Softvér ponúka výkonný editor schém, ktorý podporuje komplexné návrhy s viac než 500 listami a až 100 000 pinmi.

EasyEDA môžete používať online priamo v prehliadači alebo si ho stiahnuť do počítača. Umožňuje tvorbu, simuláciu a úpravu obvodov bez nutnosti inštalácie zložitých softvérov. Všetky návrhy sa ukladajú online, takže k nim máte prístup odkiaľkoľvek a kedykoľvek. EasyEDA podporuje viacero operačných systémov, vrátane Windows, Linux a macOS, a je kompatibilný s populárnymi prehliadačmi ako Chrome, Firefox a Safari. Vďaka cloudovému prístupu, bohatým funkciám a dostupnej cene je skvelou voľbou pre študentov, hobby nadšencov aj profesionálov.

Funkcie EasyEDA

• Cloudová platforma – návrhy dostupné odkiaľkoľvek a kedykoľvek
• Zachytávanie schém, návrh PCB a simulácia – všetko v jednom prostredí
• Tímová spolupráca – jednoduché zdieľanie projektov a spolupráca online
• Milióny bezplatných knižníc – symboly, footprinty a hotové komponenty
• Integrovaná výroba PCB – priame objednanie dosiek z návrhu
• Import z Altium, KiCad, Eagle, PNG a DXF – vysoká kompatibilita s inými nástrojmi
• Podpora skriptovania a API – možnosť automatizácie procesov
• Tvorba a úprava footprintov – flexibilita pri návrhu vlastných súčiastok
• 3D zobrazenie PCB – realistický náhľad výsledného návrhu

Vhodné pre

• Začiatočníkov, hobby nadšencov a pedagógov
• Profesionálnych inžinierov a PCB dizajnérov

Cena: Bezplatná aj platená verzia

Začať s EasyEDA

7. PSIM

PSIM je softvér na návrh a simuláciu, špeciálne vyvinutý pre oblasť výkonovej elektroniky a pohonov elektromotorov. Vďaka svojim robustným simulačným možnostiam a vysokej presnosti patrí medzi najvýkonnejšie nástroje vo svojej kategórii.

PSIM umožňuje vykonávať rýchle výpočty strát výkonových meničov, analýzu EMI (Electromagnetic Interference) a analýzu účinnosti pohonov elektromotorov, čo z neho robí ideálny nástroj pre návrh a optimalizáciu moderných výkonových systémov. 

PSIM podporuje spoluprácu s externými nástrojmi vďaka možnosti ko-simulácie. Je možné ho integrovať s programami ako MATLAB Simulink, Questa/ModelSim, LTspice a akýmkoľvek softvérom podporujúcim FMI štandard.

Ponúka aj pokročilé funkcie, ako sú automatická generácia vstavaného kódu, podpora C-blokov a jednoduchá verifikácia návrhu. Okrem toho poskytuje špecializované nástroje na efektívny návrh zdrojov napájania, EMI filtrov a pohonov elektromotorov, čím predstavuje komplexné riešenie pre inžinierov pracujúcich na projektoch z oblasti výkonovej elektroniky.

Funkcie PSIM

• Zameranie na simuláciu výkonovej elektroniky – optimalizácia obvodov a meničov
• Modelovanie obvodov – presné návrhy výkonových systémov
• Analýza priebehov signálov – vizualizácia výsledkov simulácie
• Analýza strát výkonu – rýchle a presné výpočty účinnosti
• Simulácia aktívnych spínačov – realistické správanie výkonových prvkov
• Jednoduchá verifikácia návrhu – efektívna kontrola správnosti riešení
• Rozsiahla knižnica pre simuláciu pohonov motorov – flexibilita pri návrhu
• Podpora hardvéru v reálnom čase (HIL) – prepojenie simulácie s fyzickým systémom
• Bezproblémová integrácia s produktmi Altair – rozšírené možnosti návrhu
• Offline simulácia obvodov – nezávislá od pripojenia na internet

Vhodné pre

• Návrh výkonovej elektroniky
• Skúsených inžinierov priemyselných a komerčných projektov
• Pokročilé simulácie
• Veľké projekty

Cena: Platené

Začať s PSIM

8. Tinkercad

Tinkercad je bezplatná online platforma od spoločnosti Autodesk určená na návrh a simuláciu elektronických obvodov. Patrí medzi najjednoduchšie a najintuitívnejšie nástroje, pričom je často považovaný za najpoužívanejší Arduino simulátor.

S Tinkercadom je navrhovanie, simulácia a ladenie obvodov veľmi jednoduché aj pre úplných začiatočníkov, čo z neho robí ideálny nástroj pre študentov a hobby nadšencov.  Tinkercad obsahuje rozsiahlu knižnicu predpripravených virtuálnych elektronických komponentov, čo uľahčuje tvorbu základných zapojení. Neumožňuje však pridávať nové komponenty – napríklad rôzne modely Arduino dosiek alebo špecifické senzory – čo predstavuje určité obmedzenie. Vďaka týmto limitáciám je Tinkercad vhodný najmä na jednoduché obvody a vzdelávacie účely, nie na pokročilé projekty.

Funkcie Tinkercad

• Simulácia Arduina – jednoduché testovanie kódu a zapojení
• Webová platforma – prístupná priamo cez prehliadač, bez inštalácie
• Ladenie kódu a obvodov v reálnom čase – okamžité testovanie a úpravy
• Export návrhov pre výrobu PCB – jednoduchý prechod z návrhu do výroby

Vhodné pre

• Začiatočníkov učiacich sa Arduino a základy elektroniky
• Pedagógov a študentov – vhodné na školské projekty a výučbu návrhu obvodov

Cena: Bezplatné

Začať s Tinkercad

9. Altium Designer

Altium Designer je špičkový softvér na návrh PCB, ktorý integruje výkonné návrhové nástroje a simulačné schopnosti do jedného prostredia. Spája návrh schém, tvorbu PCB layoutov a simuláciu v jedinej integrovanej platforme, čo umožňuje navrhovať a overovať aj tie najzložitejšie schémy.

Altium Designer podporuje aj návrh viacdoskových systémov (Multi-Board Systems) a poskytuje komplexnú sadu analytických nástrojov na hodnotenie výkonu obvodov a DC napájacích systémov. Okrem toho ponúka pokročilé routovacie nástroje, ktoré umožňujú rýchlu a presnú tvorbu optimalizovaných PCB návrhov.

Funkcie Altium Designer

• Návrh schém – jednoduché a efektívne vytváranie zapojení
• Návrh PCB – pokročilé nástroje na tvorbu dosiek plošných spojov
• Pokročilé simulačné nástroje – analógové aj digitálne simulácie v jednom prostredí
• Interaktívne routovacie nástroje – rýchle a presné vytváranie spojov
• Prístup k viac než 350 000 komponentom – knižnica CircuitStudio Content
• Podpora tímovej spolupráce – efektívny kolaboratívny workflow
• Správa zoznamu súčiastok (BOM) v reálnom čase – aktuálne náklady a dostupnosť
• 3D vizualizácia – realistický náhľad návrhu dosiek
• Cross-platform integrácia – prepojenie s inými nástrojmi a platformami
• Integrovaná analógová aj digitálna simulácia – komplexné testovanie návrhov

Vhodné pre

• Profesionálnych PCB dizajnérov
• Firmy zamerané na vývoj produktov
• Tvorbu priemyselných PCB riešení
• Hardvérových vývojárov

Cena: Platené

Začať s Altium Designer

Nasledujúca tabuľka poskytuje porovnanie populárnych softvérov na simuláciu obvodov a zvýrazňuje ich hlavné výhody a nevýhody, aby ste si mohli vybrať ten najvhodnejší nástroj podľa svojich potrieb.

 

Výber správneho softvéru na simuláciu je kľúčový pre dosiahnutie požadovaných výsledkov vo vašich projektoch. Nástroje, ktoré sme si predstavili vyššie, ponúkajú širokú škálu funkcií – od základnej simulácie obvodov až po pokročilé analytické možnosti.

Pri výbere vhodného nástroja zvážte svoje konkrétne požiadavky a porovnajte ponúkané funkcie, ako sú reálna simulácia, jednoduchosť používania či rozsah knižnice komponentov. Rovnako je dôležité overiť si kompatibilitu softvéru s vaším operačným systémom a jeho možnosti integrácie s ostatnými nástrojmi, ktoré používate.

Nakoniec zvážte aj cenu dostupných verzií a vyberte si riešenie, ktoré najlepšie zodpovedá vášmu rozpočtu a zároveň poskytuje maximálnu hodnotu. Dodržaním týchto zásad si ľahšie vyberiete softvér, ktorý bude najlepšie vyhovovať vašim potrebám.

---

---

---