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Schaltungssimulation

2014-06-09T14:00:42Z

213.244.14.206: update of the link to Dolphin Integration website for SMASH

==Analog==
Für Analogsimulation und Mixed-Mode (Digital/Analog) ist Spice State-of-the-art. Spice ist inzwischen von vielen Herstellern erhältlich.

Siehe auch:
* [http://bwrc.eecs.berkeley.edu/classes/icbook/spice/ The Spice Page] des EECS Department of the University of California at Berkeley.

===PSpice===

http://www.orcad.com/download.orcaddemo.aspx
* nur für Windows
* kostenlos mit Größeneinschränkung
* Version 8 ist etwas übersichtlicher als die aktuelle
* Einführungen
** http://people.fh-landshut.de/~wlf/Pspice/Einfuehrung/Einfuehrung.pdf
** http://www.elektronikschule.de/~krausg/ (links im Menü "Einstieg in PSpice leichtgemacht")
** [http://www.spicelab.de/index.htm Robert Heinemanns PSPICE-Seiten]

===GeckoCIRCUITS===

http://www.gecko-simulations.com

* Java-Basierter Schaltungssimulator, speziell für Leistungselektronik geeignet
* Veröffentlicht unter der Gnu Public License (Open-Source)
* Kostenlos
* Wahlweise ausführbar als Java-Applet (Online-Simulation) oder als Download
* Multi-Domain Simulation: Schaltung/Thermische Netzwerke/Regelungstechnik
* Kopplungsmöglichkeit zu Matlab/Simulink
* Skriptsteuerung möglich
* ideale Schalter, Verlustberechnung möglich
* Sehr einfach zu bedienen und anwenderfreundlich, extrem schnell

===Simplorer===

http://www.ansoft.com/downloads.cfm
*kostenlose Studentenversion
*Anmeldung erforderlich
*Besondere Eignung für Leistungselektronik
*Möglichkeit den Simulationsablauf durch Zustandsgraphen zu steuern
*Besonders einfache Möglichkeit Kennlinien zur Parametersteuerung zu verwenden
*Integration verschiedener physikalischer Domänen möglich (Mechanik, Hydraulik, Elektrik (...) )

Beispiel für die Leistungselektronik und Domänenübergriff: Mit den integrierten Mos-Fet Modellen (Level 1-3) wird eine B6 Brücke aufgebaut. Über die Zustandsgraphen kann eine
Raumzeigermodulation programmiert werden die über alpha-beta Koordinaten gesteuert
wird. Die Brücke steuert einen Asynchronmotor (Flussmodell) an diesem ist eine
Mechanische Last angeschlossen, z.B ein Feder-Dämpfer-System. Nun kann der Einfluss der Feder-Komponente auf die Zwischenkreisspannung analysiert werden.

Simplorer wird überwiegend im Mechatronischen Bereich eingesetzt. Die Studentenversion ist leider Stark eingeschränkt.

===LTspice/SwitcherCAD===
[[Datei:LTspice4-screenshot.png|miniatur|300px|Screenshot von LTspice IV]]
http://www.linear.com/designtools/software/#LTspice

* Kostenlos und beliebt

* Keinerlei Einschränkungen bezüglich Anzahl der Bauteile oder Knotenzahl

* SPICE-Simulator integriert unter einer graphischen Oberfläche zum Zeichnen von zu simulierenden Schaltungen

* Zum Einstieg empfehlenswert, da sehr übersichtlich. Erfordert allerdings mittelfristig detailliertere SPICE-Kenntnisse, da nicht alle SPICE-Funktionen hinter der graphischen Oberfläche versteckt sind.

* Das Programm heißt inzwischen offiziell LTspice IV. Man findet oft noch die älteren Bezeichnungen LTspice/SwitcherCAD, LTspice/SwitcherCAD III, SwitcherCAD/LTspice, SwCAD oder LTspice in älteren Unterlagen.

* Windows-Software (98, 2000, XP, Vista, 7), läuft mit WINE unter Linux

* Native Version für Mac OS X 10.7+ seit Ende 2013 erhältlich.

* Von einem Halbleiterhersteller ([http://www.linear.com/ Linear Technology]). Kommt daher mit einer großen Anzahl von Modellen für Linear Technology-Bauelemente und vielen Beispielen für diese. Darüber hinaus erlaubt LT die Verwendung als allgemeines Werkzeug zum Schaltplan-Zeichnen und zur SPICE-Simulation.
: Andere Halbleiterhersteller liefern normalerweise keine explizit für LTspice vorgesehenen oder getesteten Modelle, da sie logischerweise keinen Mitbewerber (Linear Technologies) unterstützen wollen. LTspice versteht jedoch normale SPICE-Modelle (.SUBCKT, .MODEL, usw.). Da LTspice weitgehend die SPICE-Erweiterungen von PSPICE versteht, können auch PSPICE-Modelle verwendet werden. Allerdings muss man eventuell, wie bei reinen SPICE-Textmodellen, ein eigenes Schaltzeichen-Symbol für das Bauteil erstellen (LTspice versteht diesen Teil von PSPICE nicht).

: '''Das Einbinden von Fremdmodellen''' wird im Handbuch / der Programm-Hilfe von LTspice erklärt. Jedoch nicht im Hauptteil, sondern versteckt '''im Kapitel ''FAQ''''', wo die Erklärungen gerne übersehen werden.

* Handbuch (entspricht der Programm-Hilfe): http://cds.linear.com/docs/ltspice/LTspiceHelp.chm

* Kleine Einführung: http://www.ee.hm.edu/fk/lab/lst/spice/LTSpiceInfo.pdf

* Längere, empfehlenswerte Einführung und zugehörige Beispielschaltungen: http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0073106941/student_view0/lt_spice_instructions_and_support_files.html

* International User Group: http://groups.yahoo.com/group/LTspice/
: Die User Group erfordert eine Anmeldung bei Yahoo und eine Zulassung zur Gruppe.

: Eine Liste von Bauteilen, die aus verschiedenen Quellen stammen, ist nach Anmeldung in der obigen User Group zu bekommen. Dort gibt es auch die Modelle zum Download. Die erste Anlaufquelle, um häufig eingesetzte Bauteile zu finden.

: Die Diskussion undokumentierter Befehle und Modelle sowie die Untersuchung der internen Funktionsweise wird konsequent unterbunden.

* Eine Menge Modelle und eine gute Einführung http://www.elektronikschule.de/~krausg/

* [http://ltwiki.org/index.php5?title=Main_Page LT Wiki Tipps, Tricks, undokumentierte Befehle] (englisch)

* Regelungstechnik-Modelle http://home.scarlet.be/nap0/ltspice/

===SIMetrix===
Größeneinschränkung
ab Win 2000 und teilw. Linux
http://www.catena.uk.com/site/downloads/SIMetrixIntro.htm

===ngSpice===

http://ngspice.sourceforge.net/
* Open Source (BSD-Lizenz)
* Kommandozeilenorientiert, mit graphischer Ausgabe
* Erweitert Berkeley spice3f5 [http://ngspice.sourceforge.net/extras.html um viele zusätzliche Möglichkeiten]
* für Linux, Windows, MacOS
* integriert XSPICE, daher auch für Mixed-Signal-Simulation geeignet
* eigene XSPICE code models können erstellt werden
* integriert TclSpice, eine tcl/tk-Schnittstelle
* ausführliches Manual mit Einführung, Beipielen und allen aktuellen Features unter http://ngspice.sourceforge.net/docs/ngspice-manual.pdf
* Anleitung für gEDA und Spice http://www.brorson.com/gEDA/SPICE/t1.html
* [http://sourceforge.net/projects/gspiceui/ GSpiceUI - A graphic interface for SPICE] (Linux)

===TCLSpice===

http://tclspice.sourceforge.net/

* TclSpice ist eine verbesserte Version von Berkeley Spice und benutzt die Tcl/Tk Skript Sprache.
* open-source (BSD Lizenz) basierend auf NG-Spice Quellcode

===NI MultiSim / Electronics Workbench===

http://www.ni.com/multisim/
http://www.electronicsworkbench.com/edu/eduhom.html

* Electronics Workbench wurde von National Instruments aufgekauft. In NIs MultiSim aufgegangen.
* 30-Tage Testversionen erhältlich
* nur für Windows
* Ab Wine 1.0 und bis MultiSim 9 auch auf Linux lauffähig
* [http://www.analog.com/en/content/CU_multisim_SPICE_program_download/fca.html eine freie Version wird von Analog Devices angeboten]

===Tina===
http://www.tina.com/
* sehr eingeschränkte Demo-Version (PCB Layout nur mit weniger als 50 Pads erlaubt)
* [http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/tina-ti.html Tina-TI Version von Texas Instrument] ähnlich dem LTSpice von Linear Technology, ebenfalls kostenlos

===Gnucap===
* http://www.geda.seul.org/tools/gnucap/
* [http://sourceforge.net/projects/gspiceui/ GSpiceUI - A graphic interface] (Linux)

===qucs===
http://qucs.sourceforge.net/
* freie Software
* für Linux, Windows, OS X
* viele Modelle aus dem HF-Bereich

=== lcfilter ===
http://www-users.cs.york.ac.uk/~fisher/lcfilter/
Online-Filterberechnung L-C-Filter

=== eispice ===

http://www.thedigitalmachine.net/eispice.html

SPICE ähnlicher Schaltungssimulator mit Python Interface

=== Yenka Analogue Electronics ===

[http://www.yenka.com/ Yenka] is a simulator for designing circuits using analogue electronic components. Mac OS X or Windows XP/Vista. You can use all Yenka products free of charge at home.

=== Solve Elec ===

With [http://www.physicsbox.com/indexsolveelec2en.html Solve Elec] you can:
* draw and analyze electrical circuits functioning in direct or alternating current
* get literal formulas and values for current intensities and voltages defined in the circuit.
* verify circuit related equations.
* draw graphs.
* get the equivalent circuit of displayed circuit
* browse an integrated documentation
* edit, save and print reports made of various elements displayed in main window
(MacOSX, Windows, Free)

===PLECS===

http://www.plexim.com/de/plecs

* Die Simulationsplattform für leistungselektronische Systeme
* als MATLAB Toolbox und Standalone erhältlich
* freie Version je nach Universität erhältlich
* 30 Tage Testversion erhältnlich
* Schaltung mit elektrischer, magnetischer, mechanischer und thermischer Domain

==Digital==

===Simulo===
http://www.codeplex.com/simulo
* Simple and modern digital simulation program. It's based upon .NET Framework 3.5 SP1 and WPF.

===DigitalSimulator===
http://www.draw2d.org/digitalsimulator/
* Windows und Online Browser Variante verfügbar

=== HADES ===
http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/hades/html/index.html
* betriebssystemunabhängig (Java)

=== mkfilter ===
http://www-users.cs.york.ac.uk/~fisher/mkfilter/
Online-Digitalfilterberechnung FIR, IIR

=== edef ===
[http://edef.sourceforge.net/ edef] - A simple discrete event simulation. The edef framework can be used to simulate typical logical circuits, autoregressive processes or digital controller circuits and maybe some more. It is designed to be simple enougth for use in schools or other educational context. It is also truly easy to extend.

=== TkGate ===
[http://www.tkgate.org/ TkGate] is a event driven digital circuit simulator with a tcl/tk-based graphical editor. (GPL)

=== Atanua ===

[http://atanua.org/ Atanua ] is a real-time logic simulator, designed to help in learning of basic boolean logic and electronics. It uses OpenGL hardware-accelerated rendering and a custom UI designed for a fast workflow and a very low learning curve, letting the students concentrate on learning the subject instead of spending time learning the tool. (Personal non-commercial license: Free. Andere Nutzungen: siehe Webseite)

=== MMLogic ===

[http://www.softronix.com/logic.html MMLogic] is a MultiMedia Logic Design System for Windows (NT/2K/Xp/95/98/ME, now Freeware)

=== WireItUp ===

[http://www.wireitup.de WireItUp] is a Digital Logic Simulator especially made for educational purposes.(Windows 8/7/Vista/XP, Freeware)

=== Yenka Digital Electronics ===

[http://www.yenka.com/ Yenka] is a simulator for designing circuits using digital 4000 and 7400 series electronic components. Mac OS X or Windows XP/Vista. You can use all Yenka products free of charge at home.

=== KSimus ===

[http://ksimus.berlios.de/ KSimus] is a simulator for KDE.

=== Digital Simulator ===

[http://www.mit.edu/~ara/ds.html Digital Simulator] has a toolbar of digital circuit elements, including logic gates, flip-flops, switches, and indicators. Drawing a circuit with Digital Simulator is like using a paint program. You click the element's icon on the toolbar, then click where you want the element to go. You use a similar procedure to draw wires and indicate connections. It's that simple. Free for educational institutions or students. (Windows 3.1, 95/NT)

=== KLogic ===

[http://www.a-rostin.de/indexd.html KLogic] ist eine Anwendung zum einfachen Entwurf und zur Simulation von Digitalschaltungen. KLogic ermöglicht einen einfachen Aufbau von Schaltungen aus Standardkomponenten wie UND, ODER, XOR, und Flipflops wie RS und JK. Um komplexere und wiederverwendbare Schaltungen zu entwerfen, können Teilschaltungen gespeichert und wiederverwendet werden. (Linux, GPL)
Die letzte Version stammt aus dem Jahr 2006 und läuft leider recht instabil. Es gibt mittlerweile jede Menge grafisch unschöne Stellen und, schlimmer noch, auch diverse Bugs, die einen Crash verursachen.

=== Logic Simulator ===

With [http://www.tetzl.de/java_logic_simulator.html LogicSim] you can design and simulate digital logic circuits with logic gates like AND, OR, FlipFlop, etc.

=== HS-FIR-Compiler ===
[http://www.steepestascent.com/content/default.asp?page=s2_22 steepestascent.com]
14 day evaluation license:
The High Speed FIR Filter Compiler is a standalone utility that automatically generates VHDL code for fast and efficient FIR filters and is ideal for both FPGA and ASIC implementation.

=== Interactive 595 Shift Register Simulator ===

[http://conductiveresistance.com/interactive-595-shift-register-simulator/ Interactive 595 Shift Register Simulator]

=== Logic Circuit ===

[http://www.logiccircuit.org/ Logic Circuit] is free, open source educational software for designing and simulating digital logic circuits. Intuitive graphical user interface, allows you to create unrestricted circuit hierarchy with multi bit buses, debug circuits behavior with oscilloscope, and navigate running circuits hierarchy. (GPLv2, Windows: .NET 4.0 erforderlich)

== Mixed Analog-Digital ==

===SPECTRE===

Der [http://www.cadence.com/products/rf/spectre_circuit/pages/default.aspx Cadence Virtuoso Spectre Circuit Simulator] ist ein Mixed AD-Simulator auf der Basis von Spice. (Kommerziell)

===HSPICE===

[http://www.synopsys.com/Tools/Verification/AMSVerification/CircuitSimulation/HSPICE/Pages/default.aspx HSPICE] ist ein PSpice-ähnlicher Simulator, der sowohl ABM-Modelle, als auch eigens erstellte library-Modelle verarbeiten kann. (Kommerziell)

===XSPICE===
http://users.ece.gatech.edu/~mrichard/Xspice/

===ngSpice===

http://ngspice.sourceforge.net/
* Open Source (BSD-Lizenz)
* Kommandozeilenorientiert, mit graphischer Ausgabe
* Erweitert Berkeley spice3f5 [http://ngspice.sourceforge.net/extras.html um viele zusätzliche Möglichkeiten]
* für Linux, Windows, MacOS
* integriert XSPICE, daher auch für Mixed-Signal-Simulation geeignet
* eigene XSPICE code models können erstellt werden
* ausführliches Manual mit Einführung, Beipielen und allen aktuellen Features unter http://ngspice.sourceforge.net/docs/ngspice-manual.pdf

=== SMASH from DOLPHIN INTEGRATION ===
http://www.dolphin.fr/index.php/eda_solutions/products/smash/overview
* SMASH from Dolphin Integration is a mixed-signal, multi-language simulator for IP and IC designs. It uses [[SPICE]] syntax for analog descriptions, [[Verilog]]-HDL and [[VHDL]] for digital, Verilog-A/AMS, VHDL-AMS and ABCD (a combination of SPICE and C) for analog behavioral, and C for [[DSP]] algorithms.
* Logik, Analog und Mixed-Simulation
* Für Linux und Windows
* Engeschränkte Evaluationsversion erhältlich

===Micro-Cap===

http://www.spectrum-soft.com
* nur für Windows
* Evaluation Version (mit Einschränkungen) nach Registrierung erhältlich

===GNU-Radio===
http://gnuradio.org/redmine/wiki/gnuradio
GNU Radio is a free software development toolkit that provides the signal processing runtime and processing blocks to implement software radios using readily-available, low-cost external RF hardware and commodity processors. It is widely used in hobbyist, academic and commercial environments to support wireless communications research as well as to implement real-world radio systems.

=== Oregano ===

http://oregano.gforge.lug.fi.uba.ar/

Beschreibung von [http://elettrolinux.com/Simulations/oregano-an-electrical-tool.html elettrolinux.com]:

'''Oregano''' is a LINUX application for schematic capture and simulation of electronic circuits. Oregano has an user friendly graphic interface that allows to design and describe the circuit to simulate. It provides a wide variety of component libraries, including CMOS, TTL, lineal, operational amplifiers, and a lot more! Oregano lets you simulate the designed circuits. The actual simulation is performed by Berkeley Spice BSIM, GnuCAP or the new generation NGSpice. Oregano is licensed under the terms of the GNU GPL.

=== VirtualBreadboard ===

[http://www.virtualbreadboard.com/ VirtualBreadboard] is an easy to use simulation and modelling tool that can be used in place of a real breadboard for quickly performing experiments and testing out electronic and microcontroller ([[PIC]]) powered 'embedded' applications. (Seit Version 3.3.12 11 July 2009 Freeware, Windows)

=== BasicDSP ===
[http://www.vf.utwente.nl/~ptdeboer/ham/basicdsp/ von Pieter-Tjerk de Boer, PA3FWM, und Niels Moseley, PE1OIT]
A program for experimenting with simple audio DSP algorithms

===LTspice/SwitcherCAD===
http://www.linear.com/designtools/software/#LTspice

Hauptsächlich für die Simulation analoger Schaltungen verwendet, enthält LTspice doch einig digitale Grundfunktionen. Diese sind nur zum Teil im Handbuch als A-Schaltungselemente (''Circuit Elements'' --> ''A. Special Functions'') beschrieben.

==Hochfrequenztechnik==

=== Linksammlungen ===

* [http://www.circuitsage.com/tline.html Transmission Line Design and Analysis]
* [http://www.mwrf.com/Articles/Print.cfm?ArticleID=22572 Übersichtsartikel der Microwave & RF] [http://www.mwrf.com/Articles/Print.cfm?ArticleID=22809 und hier]

=== Ansoft ===
*Maxwell SV: Simulation von elektrischen und magnetischen Feldern (2D)
*Simplorer SV: Schaltungssimulation
*PExprt SV: Berechung von Schaltnetzteilen

Wurde 2008 von [http://www.ansys.com/ Ansys] gekauft,
http://www.ansys.com/Products/Simulation+Technology/Electromagnetics

die kostenlose Studentenversion "Ansoft Designer" gibts nur noch von G.Kraus:
http://141.69.160.32/~krausg/
[http://141.69.160.32/~krausg/Ansoft%20Designer%20SV/DesignerSV050610.exe Download exe-File]
=== ARRL Radio Designer ===
für 169€ bei http://www.ukw-berichte.de erhältlich http://www.arrl.org
* Amateurversion der amerikanischen Design-Software Super Compact.
* Mittlerweile durch Ansoft Designer (ehem. Ansoft Serenade) überholt

=== AADE Filter Design ===
Homepage: http://www.aade.com/filter.htm

kostenlose Analog-Filterberechnung:
* Butterworth, Chebyshev, Elliptic (Cauer), Bessel, Legendre and Linear Phase
* low-pass, high-pass, band-Pass, and band-reject filters.
* Coupled Resonator band-pass filters
* Crystal Ladder band-pass filters using identical crystals

=== ActiveFilterDesign ===
Active Filter Design für Matlab, kostenloser Download: http://academics.vmi.edu/ee_js/Research/Programs/materials/AFD12.zip

Handbuch: http://academics.vmi.edu/ee_js/Research/Programs/materials/Analog%20Filter%20Designer.pdf

* FIR, IIR, analoge Filter, Synthese und Analyse

=== atlc - Arbitrary Transmission Line Calculator ===

* freie Software (Gnu General Public License)

Übertragungsleitungen (und eingeschlossen Richtkoppler) können mit der Open Source Software auf ihre Impedanz, aber nicht ihre Dämpfung berechnet werden.
Dabei ist die Form und Anordnung der Leiter und Dielektrica beliebig, aber die Anzahl der Leiter ist auf maximal Drei beschränkt. Es können keine Hohlleiter berechnet werden. Die üblichen Anordnungen auf Leiterplatten werden aber abgedeckt. Es wird eine Bitmap erstellt, die geometrischen und elektrischen Eigenschaften des Leitungsquerschnits als Farbe codiert enthält. Diese Bitmap wird dann vom Programm bearbeitet. Die Methode, die das Programm benutzt, ist die der [http://de.wikipedia.org/wiki/Finite-Differenzen-Methode finiten Differenzen]. Autor des Programmes ist Dr. David Kirkby alias G8WRB.
Das Programm ist in den meisten gängigen Linux Distributionen als Package erhältlich. Die Homepage mit Anleitungen, FAQ und Beispielen findet sich hier:
http://atlc.sourceforge.net/

=== AWR ===
http://web.awrcorp.com/

free trial versions erhältlich für:
* ANALOG OFFICE - High-Frequency Design Software for Analog and RFICs
* APLAC - Harmonic balance simulation engine
* AXIEM - 3D Planar Electromagnetic Software for Antennas and Passives
* MICROWAVE OFFICE - RF and Microwave Design Software for MMIC, RF PCB and Modules
* VISUAL SYSTEM SIMULATOR - Wireless Communication System Design Software

* TxLine [http://web.awrcorp.com/Usa/Products/Optional-Products/TX-Line/ free Transmission Line Calculator]

=== CST STUDIO SUITE™ ===
http://www.cst.com/

...deckt alles ab, 3D-EM Simulation für elektrostatische Probleme bis Hochfrequenz, Zeit- und Frequenzbereich, Fernfelder, EMV, Spice-Ersatzmodelle, PCBs, Partikelsimulation, Co-Simulation mit thermischen und mechanischen Problemen, Raytraycing.

=== Elsie ===
http://www.tonnesoftware.com/elsie.html
a Windows electrical filter design and analysis program handling all of the usual options (family, topology, bandwidth, etc.). It has a nice toolbox including real-time tuning modes and optimization. Outputs are presentation quality. Student edition is free.

=== FastHenry ===
Windowsversion http://www.fastfieldsolvers.com/

* open source
* Impedanzextraktion (R und L) aus 3D-Geometrieen
* Erfasst Skin-, Proximity-Effekte, magnetische Kopplungseffekte
* Erstellung von Spice-Modellen möglich

=== FilterFree ===
http://www.nuhertz.com/filter/

Filter Free is the free version of Filter Solutions and Filter Light. Functionality is limited 3rd order analog and IIR filters, and 10 tap FIR filters. Filters are synthesized. Frequency, time, and reflection analysis are performed on the ideal, unmodified filters only. Transfer functions are displayed in standard form only.

=== HP AppCAD ===
http://www.hp.woodshot.com/

RF design software is provided free of charge by Agilent Technologies
as a service to the RF and microwave design community

Läuft unter Windows ab 95c/NT4

=== Nova.exe ===
http://www.pcb-pool.com/ppde/service_downloads.html

NOVA is a program that can be used to analyze most linear (AC) circuits. It
can calculate voltage, phase, and delay at any circuit point (node) at any
frequencies. Most (AC) circuit analysis programs can only give useful results
for low frequencies (below 10 Mhz). NOVA can do this but it can also be used
for RF and microwave circuits. Microwave circuits require the analysis be done
in terms of S-parameters, rather then AC voltages. NOVA does AC, time domain,
and S-parameter analysis.This version of NOVA has circuit tweaking while in the graph mode. You may find it extremely useful. Vary a component and watch the response, return loss, and delay change.

Gutes altes DOS-Programm, AC- oder S-Parameter-Darstellung.
Ausdruck unter WinXP nur mit Screenshot-Programm möglich, getestet z. B. mit Snarf15: http://www.idcomm.com/personal/lorenblaney/SNARF15.ZIP

=== PUFF - Microwave Design Software ===
für 22€ bei http://www.ukw-berichte.de/ erhältlich
* altes DOS-Programm für HF-Simulation und Platinenentwurf
* Microstrip HF-Berechnungen, Smith-Diagramm
* in den UKW-Berichten standen schon mehrere Artikel mit Beispielen
* zur Nutzung einer Kombination aus PUFF und Ansoft SV (=Studentenversion)

Seit Anfang 2010 wird PUFF unter der GPLv3 License geführt. Der Pascal Quelltext mit Linux Package und Handbuch ist frei verfügbar. [http://wwwhome.cs.utwente.nl/~ptdeboer/ham/puff/ PUFF microwave CAD software on Linux]

=== RF-Sim 99 ===
kostenlos z. B. von: http://www.janson-soft.de/amateurfunk/rfsim99/rfsim99.htm

oder neben anderen PDFs zur HF-Technik: http://home.sandiego.edu/~ekim/e194rfs01/
* Berechnung aktiver und passiver Filter einschließlich Schaltplaneingabe
* Ausgabe von Frequenz- und Phasengang, Smith-Diagramm

=== Smith Plot ===
Neben diversen Mathcad-Beispielen und Skripten aus der HF-Technik eine Smith-Chart-Software:
http://www.fritz.dellsperger.net/downloads.htm

=== Sonnet Lite ===
Sonnet Lite provides a full-wave EM solution for 3D planar circuits
A fully functional and powerful EM analysis software.
Get started on your EM analysis within the next 30 minutes by downloading SONNET Lite!
http://www.sonnetsoftware.com/products/lite/
http://www.sonnetsoftware.com/

===qucs===
http://qucs.sourceforge.net/
* freie Software
* für Linux, Windows, OS X
* hervorragende technische Dokumentation
* Impedanzrechenfunktionen für Strip- und Microstripleitungen
* Filterberechnungstool

===ADS (Advanced Design System)===
http://www.home.agilent.com/en/pc-1297113/advanced-design-system-ads?&cc=DE&lc=ger

http://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Design_System

Advanced Design System, kurz ADS, ist eine spezielle Simulationssoftware der Firma Agilent zur Simulation von elektrischen Schaltungen für die Hochfrequenztechnik und stellt in diesem Segment einen Industriestandard dar.

==Antennensimulation==

=== cocoaNEC ===
Homepage: http://homepage.mac.com/chen/w7ay/cocoaNEC/index.html
* Design und modulierung von Antennen
* MacOS X (PowerPC und Intel)
* Frei erhältlich (mit Quellcode)

=== EZ-NEC ===
Homepage: http://eznec.com/
* Antennenberechnung
demo program allows only 20 segments, which limits the complexity of antenna
you can analyze. (EZNEC 4.0 allows 500 )

=== MiniNEC ===
Homepage: http://www.emsci.com/ '''(2013-05-01 Seite nicht mehr vorhanden)'''
* Antennenberechnung mittels "Momentenmethode" (Zerlegung der Antenne in kleine Segmente, Überlagerung der Teilfelder)
* eingeschränkte Studenten/Amateurversion erhältlich
* NEC = Numerical Electromagnetics Code

=== SuperNEC ===
Homepage: http://www.supernec.com/
* Antennenberechnung mittels "Momentenmethode"
* 30-Tage-Testversion sowie unbegrenzt lauffähige Studentenversion (gegen Nachweis) erhältlich

=== MMANA ===
Homepage (deutsche Version) : http://dl2kq.de/mmana/4-7.htm

Kostenlose Antennen-Analysesoftware, auf der mit MININEC Version 3 eingeführten Momentenmethode basierend

=== RadioMobile ===
Hochfrequenz-Ausbreitungssimulation
* [http://www.cplus.org/rmw/english1.html Hauptseite]
* [http://www.cplus.org/rmw/rme.html Beispielbilder]
* [http://www.cplus.org/rmw/dataen.html dazu erforderliche Kartendaten]
* [http://de.wikipedia.org/wiki/SRTM-Daten Wikipedia zum SRTM-Kartendatenformat]

== Sonstige ==

=== FEMM ===
* [http://www.femm.info/wiki/HomePage Finite Element Method Magnetics] (FEMM)

=== GALEMU ===

[http://bu3sch.de/joomla/index.php/galpal-emulator Galemu] is a [[GAL]]/[[PAL]] chip emulator. (GPL)

==Numerische Berechnungswerkzeuge==

===Derive===
http://education.ti.com

===FreeMat===
http://freemat.sourceforge.net
* freier MatLab-Clone
* für Windows, Linux, Mac OS X

===GAUSS===
Wissenschaftliche Simulationssoftware zur Berechung 3-dimensionaler Ladungsverteilungen in z. B. Halbleitern. Kann aus Geometrie und Dotierungsprofilen die Halbleitergleichungen ableiten.

===GnuPlot===
http://www.gnuplot.info/
* freie Software
* für Linux, Windows und weitere
* sehr mächtiges Tool, aber eher im Bereich der Datenauswertung (Diagramme)
* [http://ttsiodras.googlepages.com/gnuplotStreaming.html Visualize real-time data streams with Gnuplot] (Perl)

===Maple===
http://www.maplesoft.com/
* Wissenschaftliche Analyse und Simulationssystem zur Lösung komplexester Aufgaben der Mathematik. Lizenzpflichtig.

===JMathLib===
http://mathlib.sourceforge.net
* freier Matlab-Clone in 100% Java
* für Windows, Linux, ...

===MatLab===
http://www.mathworks.com/

===MuPad===
http://www.mupad.de/

===Mathcad===
http://www.mathsoft.com/ http://www.ptc.com/appserver/mkt/products/home.jsp?k=3901
* rechnen mit Formeln wie auf dem Papier

===Maxima===
http://maxima.sourceforge.net/
* freie Software für Linux, OSX, Windows

===Octave===
http://www.octave.org/
* freier MatLab-Clone. Die Syntax ist überwiegend identisch
* für Linux, Windows, OSX

===GNU R===
http://www.r-project.org/
* freier S-Clone. Die Syntax ist überwiegend identisch
* für Linux, Windows, OSX

===SciLab===
http://www.scilab.org/
* freie Software
* für Linux, Windows, MacOS
* stellt eine C++ Library bereit, die in eigene DSP-Systeme eingebunden werden kann

===scipy===
scipy [http://www.scipy.org/] ist eine Erweiterung der Skriptsprache Python [http://www.python.org] mit numerischen Funktionen
* freie Software
* für Linux, Windows, OSX

===SMathStudio===
SMathStudio [http://www.smathstudio.com/] ist ein an MathCad angelehntes numerischer Berechnungs-, Visualisierungs-, und Dokumentationstool. Die Software ist Freeware/Donationware. Sie ist ins deutsche übersetzt, wird derzeit (Stand 26.06.2012) aktiv weiterentwickelt und supported im eigenem Forum

== Online Schaltungssimulatoren ==

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/79658#664688 Diskussion im Forum]
* http://www.falstad.com/circuit/
* [http://www.intersil.com/isim/ Intersil’s iSim]
* [http://smile.hsu-hh.de/Schaltungen/Index.htm WSPICE] (fixe Schaltungen)
* [http://micropci1.imtek.uni-freiburg.de/svs/ spicy VOLTsim]
* [http://www.gecko-simulations.com/geckocircuits.html GeckoCIRCUITS]
* [https://www.circuitlab.com CircuitLab]
* [http://www.poweresim.com/ PowerEsim] - Free SMPS Switching Power Supply / Transformer Design Software

== Tutorials ==

* [http://www.elektronikschule.de/~krausg/ Elektronikschule.de von Gunthard Kraus] (ORCAD-PSPICE, LTspice IV)

[[Kategorie:Entwicklungstools]]
[[Kategorie:Schaltplaneditoren]]

Hardwarebeschreibungssprachen

2014-06-09T13:58:48Z

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= Einleitung =
Mit einer Hardwarebeschreibungssprache lässt sich das Verhalten von digitalen Schaltkreisen in Textform beschreiben. Aus diesem [[Quelltext]] können dann z. B. Informationen für die Programmierung von Logikbausteinen ([[FPGA]], [[CPLD]], [[GAL]]) gewonnen werden (Synthese), oder es lassen sich Simulationen damit durchführen. Dabei muss man beachten, dass Hardwarebeschreibungssprachen zwar auf den ersten Blick wie "typische" Programmiersprachen aussehen, es aber bei genauerer Betrachtung nicht wirklich sind!

Sie beschreiben zwar vordergründig einen Handlungsablauf, der aber nur im Fall der reinen Simulation auch wie ein funktionelles Programm abgearbeitet wird und indirekt das Verhalten des Schaltkreises darstellen kann. Die dazu benötigte "Hardware" wird vom Simulator passend antizipiert, d.h virtuell bereitgestellt, d.h., es wird das Verhalten emuliert. So lassen sich hardwarenahe Objekte wie RAMs, IO-Zellen oder Multiplizierer durch passende Esatzmodelle genau so einfach berechnen, wie "rechnende Funktionen", die der Mathematik entliehen sind, womit das Verhalten der komplexesten Hardware perfekt voraussagbar wird. Dies gilt allerdings nur, soweit sich für die theoretisch unendliche Vielfalt der möglichen Programmierkonstrukte auch ein Schaltkreis erzeugen lässt. Dies ist naturgemäß bei Weitem nicht automatisch gegeben und hängt von den Resourcen, der Hardware, den Tools und dem geforderten funktionellen Verhalten ab.

Im realen Betriebsfall existiert nämlich im Gegensätz zu den Prozessoren keine Architektur, die, wie der Simulator es getan hat, Befehle ausführen könnte. Die Programmierkonstrukte steuern hier viel mehr den Syntheseprozess, der nicht das komplette zeitliche Verhalten der Schaltung berücksichtigt, sondern lediglich die implizit vorgegebenen Strukturvorgaben verwendet und umzusetzen versucht. Die in den klassischen Programmiersprachen typischer Weise verwendeten Konstrukte führen daher nicht zu einer Handlung zum Zeitpunkt des Ablaufs, sondern zu einer Anweisung zum Zeitpunkt der Konfigurationserstellung. Schleifen z.B. werden also nicht zur Ausführungszeit berücksichtigt, sondern im Zuge des Syntheseprozesses mehrfach durchlaufen, was dazu genutzt werden kann, ähnliche Hardware (z.B. viele Bits in einem Vektor oder gruppierte Operationen und Verschaltungen) durch Iterationen zu beschreiben.

Damit ist, ähnlich wie beim objektorientierten Programmieren in C++, die Position eines Befehls im Code nicht direkt für die spätere zeitliche Ausführung relevant. Im Wesentlichen führen alle Beschreibungen letztlich zu einer parallel arbeitenden Hardwarestruktur, d.h. alle Anweisungen, die zu einer Hardware führen, sind immer und zu jedem Zeitpunkt existent und sie arbeiten auch immer.

Wird für bestimmte Zwecke ein typischer, sequenzieller Ablauf, wie in einer Programmiersprache benötigt, so muss eine Hardware, die dies leisten kann, ausdrücklich aufgebaut werden. Um diese sequentiellen Abläufe in einer Hardwarebeschreibungssprache auszudrücken, verwendet man die bekannten "endlichen Zustandsautomaten" (engl. Finite State Machines). Diese definieren eine Schaltung, die auf die Zustände von Eingangssignalen reagieren und sich variant verhalten kann.

= Bekannte Hardwarebeschreibungssprachen =

== ABEL ==

'''A'''dvanced '''B'''oolean '''E'''quation '''L'''anguage

ABEL wird hauptsächlich für kleinere Aufgaben wie die Programmierung von [[GAL]]s und [[ISP]]s verwendet. Xilinx unterstützt ABEL als Beschreibungssprache für CPLDs (CoolRunner-Familie, XC95xxx-Familie)

* [http://www.seas.upenn.edu/~ese201/abel/abel_primer.html ABEL-HDL Primer] - englischsprachige ABEL-Einführung von der University of Pennsylvania
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Boolean_Equation_Language Eintrag deutsche Wikipedia] - Geschichte und Beispiel

== AHDL ==
Die '''A'''ltera '''H'''ardware '''D'''escription '''L'''anguage AHDL ist eine Weiterentwicklung von ABEL. Sie wird heute noch zur direkten Instanziierung von Altera Primitiven verwendet.

== GHDL ==
Die '''G'''enrad '''H'''ardware '''D'''escription '''L'''anguage ist eine frühe Beschreibungssprache für GALs, PALs und PLDs von der Firma Genrad. Sie wird heute praktisch nicht mehr verwendet.

Der Begriff sollte nicht mit dem freien GNU HDL-Simulator verwechselt werden.

== Verilog ==
[[Verilog]] wurde 1983 von der Firma Gateway Design Automation entwickelt. Zu diesem Zeitpunkt diente sie der Simulation/Verifikation, aber nicht der Synthese digitaler Schaltungen. Das gab dieser Sprache auch den Namen: ''Verifying Logic - Veri Log''.

[[Verilog]] ist vornehmlich auf dem amerikanischen Kontinent verbreitet.

=== Links zu Verilog ===

* [http://www.eg.bucknell.edu/~cs320/1995-fall/verilog-manual.html Verilog Handbook] nicht mehr online, als HTML und PDF noch hier zu finden:
http://web.archive.org/web/20060805053107/http://www.eg.bucknell.edu/~cs320/1995-fall/verilog-manual.html
http://web.archive.org/web/20060805053107/http://www.eg.bucknell.edu/~cs320/1995-fall/manual.pdf
* [http://www.stanford.edu/class/ee183/handouts_win2003/VerilogQuickRef.pdf Verilog Quick Reference]
* [http://www.fpga4fun.com/VerilogTips.html Verilog Tips and Tricks]
* [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-9-398050.html Websites für Lernende]
* [http://www.pyroelectro.com/tutorials/verilog_intro/index.html An Introduction To Verilog] bei www.pyroelectro.com

== VHDL ==

'''V'''ery High Speed Integrated Circuit '''H'''ardware '''D'''escription '''L'''anguage

[[VHDL]] ist die in Europa vorwiegend verwendete Beschreibungssprache für digitale Schaltungen.

* [[VHDL|FAQ, Kurzreferenzen, weitere Links]]
* [[VHDL_Schnipsel|kurze Beispiele]]
* [[Rechnen in VHDL]]

= Verwandte Hardwarebeschreibungssprachen =

== SystemC ==
[[SystemC]] ist im Gegensatz zu VHDL oder Verilog keine eigene Hardware-Beschreibungssprache sondern eine Klassenbibliothek für C++.
Mit SystemC ist es möglich, Hardware abstrakt und auf der Register-Transfer-Ebene (RTL) zu beschreiben. Für eine Beschreibung auf RTL wurde ein VHDL ähnlicher Dialekt gebildet. Für SystemC gibt es zahlreiche Erweiterung wie z.B. das Transaction-Level Modeling ([[TLM]]) mit dem es möglich ist, komplette Protokolle nachzubilden, ohne sich Gedanken über die unteren Abstraktionsebenen zu machen. Bisher ist es jedoch so, dass SystemC nicht ohne weiteres synthesefähig ist, dieses wird sich jedoch mittelfristig ändern. Schon jetzt ist es mit Highlevel-Synthesen möglich, C- oder auch C++-Programme zu synthetisieren und diese in einen FPGA einzubeschreiben.

Ein Grundproblem bei SystemC ist die mangelnde Möglichkeit, systembestimmende Randbedingungen, die auf dieser Abstraktionsebene der Schaltungsbeschreibung eigentlich einfliessen müssten, geeignet zu formulieren, damit die Synthese in bestimmte Nischen gelenkt werden kann, was in einer niedigeren Abstraktionsebene durch die Wahl eines Lösungsansatzes implizit geschieht. Dies muss bei der Verwendung von SystemC obwohl eine datenorientierte Beschreibungsebene gewählt wurde, dennoch auf Strukturebene geschehen. Damit umspannt SystemC einen sehr grossen Bereich an Formulierungsebenen, die miteinander konkurrieren.

== VHDL-AMS ==

'''VHDL''' mit Erweiterungen für die '''A'''nalog/'''M'''ixed '''S'''ignal - Simulation. Diese Beschreibungssprache wird z. B. benutzt, um elektrodynamische und mechanische Modelle wie Bremsen, Motoren und Ähnliches in elektrische Schaltungssimulationen zu integrieren.

=== Links zu AMS ===
* Hiesiger thread: http://www.mikrocontroller.net/forum/read-9-358956.html
* http://www.syssim.ecs.soton.ac.uk/
* http://www.vhdl-ams.org/Tools/tools.html
* VHDL-AMS simulator (SEAMS), Version 1.1c (23 March 99): http://www.ececs.uc.edu/~dpl/distribution/packages/packages.html
* SMASH: http://www.dolphin.fr/index.php/eda_solutions/products/smash/overview
* Simplorer oder hAMSter: http://www.ansoft.com/about/academics/simplorer_sv/index.cfm
* Linkliste: http://www.vlsi.informatik.tu-darmstadt.de/staff/klupsch/steffen-vhdlams_links.html

=== Bücher ===
* VHDL-AMS. Mit CD. Anwendungen und industrieller Einsatz (Broschiert) von Yannick Herve, ISBN: 3486577875, 34,80 EUR, März 2006

= Sonstige Links =
* CUPL: Zu ABEL verwandte Sprache, wird von Atmel noch als WinCUPL für Atmel-CPLDs kostenlos bereitgestellt, aber nicht mehr gepflegt. (Der Texteditor stürzt beim Speichern ab und beendet das Programm - Abhilfe: Wordpad o.ä. benutzen)
* GHDL: Genrad's hardware description langugage, eine boolsche Sprache zur Beschreibung von [[GAL]]s und [[PAL]]s.

[[Category:FPGA und Co| ]]
[[Kategorie:Programmiersprachen]]