Qucs

Qucs--強力・便利な回路シミュレータ

SPICEなどと同様の回路シミュレータ。GUIで操作しやすい。
ちょっとした回路の検証などにも重宝する。

物理の勉強や工学系の勉強にも良いと思う。

使いかたなどはQucsなどを参照してください。

例えば、「ac simulation」を使ってCR(コンデンサと抵抗)ローパスフィルタをやってみると

こんな感じ。回路とグラフを一緒に表示することもできる。知りたい場所に名前を付けておく(この例だと「out」)とグラフを書くときに簡単に指定できる。
抵抗とコンデンサの値を変えれば簡単に違う特性のローパスフィルタができる。

次の例はトランジスタの電流帰還型アンプの例。

このように回路を描いて、知りたい場所に名前を付ける。この場合だと「in」と「out」。さらに、「in2」とか「out2」とかを付け足してそれぞれの部分での電圧がどうなるか見ることができる。

実際の波形がどうなるか見るために「transient simulation」を行う。
「transient simulation」は過渡応答などにも使うけど、こうやって使うとオシロスコープの出力の画面のようなものが得られる。

とこんな感じ。ちゃんと増幅しているのが分かる。反転しているのも教科書通り(笑)

もうちょっと複雑なことをしてみる。素子の値を一々変えながらシミュレーションするのは面倒だと言うときは 「Parameter sweep」ってのを使ってみる。

この例では、左側のコンデンサ(C2)の値を振っている。
さらに、「Equation」というのを使って、「Out1」と「Out2」の電位差を「y」と定義している。
こうすることでグラフにしたりするのがかなり楽。グラフにすると

となる。当たり前の結果だけれどちゃんと電位差が出ている。こうやって容量を計れるかもね。

今度はダイオードの特性を見てみる。
この場合は「dc simulation」と「Parameter sweep」を使う。

「Parameter sweep」で電源の電圧を振って、その時流れる電流を見るとダイオードの特性を見ることができる。
電流を見るときは見たいところに電流計を入れる。

となる。でもこれは、もともとこういう特性を示すように作られているので、ある意味無駄なことをしている。

他にもいろいろできて、最近ではデジタルのシミュレーションもできるようになっている。
他にどんなことができるかは、Qucsのホームページにいろいろな例が載っているのでそれを見るといい。