主流电路仿真软件特点介绍（干货科普文章）_ansys中spice属于什么档次-优快云博客

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电路仿真软件基本上电子爱好者和电子专业从业人员的必备软件

今天我就来跟大家分享几个我用过的电路仿真软件，这几个软件基本上也算是主流软件了，能涵盖大部分电路仿真应用，从简单到复杂，咱们聊一聊这些软件到底是做什么的，有什么特点

首先，我们来回答几个简单的问题

电路仿真软件是做什么的

我们在学习电路的时候肯定遇到过这样的问题，一个电路里面包含一些电阻、电源，然后计算各条支路的电阻电压，因为计算实在是太麻烦，那个时候我就在想有没有这样一种软件，把电路元件连接在一起、然后再把参数输入进去就能得到想要的计算值。其实这个想法很早之前就有人想出了，而且还做出了相关软件，这个就是最早的电路仿真软件

电路仿真的结果能代替真实的电路吗

这个问题也是当初我学习电路的时候一直想知道的一个问题，其实从名字就能看出来“仿真”，就是并不完全是真的，那电路仿真和真实的电路有什么差别呢？

1.仿真软件会将很多器件理想化，比如真实的半导体软件在导通的时候是有一个微小的电压的，但是仿真软件一般都会将这个电压忽略，这样做的目的就是要抓住主要矛盾，能够让电路快速计算出结果

2.很多非线性器件的特性仿真软件并不一定能够精确模拟，例如磁元件、发热元件

3.实际电路的运行环境要比理论计算复杂的多，有可能会有一些意想不到的干扰耦合在电路上，这个在电路仿真中是不一定能够精确模拟、甚至无法模拟的

说了半天，仿真软件这不能弄那不能弄的，那它能干啥

其实在我看来仿真软件的最主要的作用就是投石问路

就是在设计一个电路的时候，但是并不知道这个电路能不能正确的运行，这个时候就要用仿真软件来搭一个电路来看一下这个方法可不可行，如果连理论上都不能通过的话你也不要指望真实的电路能够运行了；如果仿真运行正常那么在真实的电路中基本上也是可用的，至于电路的效果怎么样还是需要在实际电路中验证一下

此外，用软件仿真也省了不少搭建真实电路的工作，为我等手残党（不用搭电路）、脑残党（不用计算）带来福音

说了这么多该进入正题了

电路仿真软件有哪些

Circuit Simulator

Circuit Simulatorhttp://www.analog.com/cn/resources/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html

这个软件绝对是电路初学者的福音，它完全不需要学习，只需要点击自己感兴趣的电路就能够观察电路的状态了，而且软件还贴心的将电流的方向都标识出来了，让电路学习能够更加形象化，也能更好的理解电路的运行规律

LTspice

LTspice信息中心 | Analog Deviceshttp://www.analog.com/cn/resources/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html

这个软件是美国AnalogDevice（简称AD）公司开发的一款专业的电路仿真软件，而且是免费软件

但是这个软件与上一个软件的差别就很大了，这个软件不仅仅能够完成上面软件的所有功能，而且还能够对电路中的各个元件进行专业的参数的分析，属于电路分析的专业软件了，对于电路专业的朋友来说这个是一个电路做电路分析非常不错的软件

这个软件属于Spice（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）软件中的一种，Spice软件里面的元件也可以叫做Spice元件模型，模型里面会专门运用Spice语言对器件的特性进行定义，这个模型里面的参数越详细，仿真的结果就会与真实的电路越接近

下面这句话就是用Spice语言对UCC28C44这个芯片的部分描述

.SUBCKT UCC28C44_STEADY COMP FB CS RTCT GND OUT VDD VREF

****OSCILLATOR*****

STOF1 8 GND RTCT GND SOSC

GBDISCH RTCT GND Value = { IF ( V(8,GND) < 2.5 & V(13,GND) > 2.5, 8.4M, 0 ) }

RPULL 8 VREF 100K

特点：

1.几乎能够完成所有模拟电路的搭建（开关电源电路、模拟信号处理电路、模拟信号变换电路等）

2.因为AD自己开发的软件，所以对AD自己的元件支持比较好，能够在AD公司的官网上下载一些公司自己的Spice模型

Pspice

这个软件属于Cadence软件的一个子模块，是嵌入在Cadence这个软件里面的。这个软件最早并不是Cadence公司的软件，后来被Cadence公司收购了就变成Cadence软件的子模块，这个软件不是免费软件，其功能基本上也和LTpsice差不多，基本上能熟练使用LTspcie这个软件也差不多能使用，这个软件也属于Spice软件的一种，所以在器件商官网上下载的Spice模型同样能够在这个软件里面使用

特点：

如果熟练使用Cadence软件进行绘图的话这个软件操作起来会相对熟练

Multisim

这个软件也算是主流的电路仿真软件之一了，是美国国家仪器公司（简称NI）开发的，这个软件也属于Spice软件中的一种，因此在网上下载的Spice模型同样使用于这个软件

特点：

1.网上的教程包括书籍相对较多，有很多大学还专门开设了相关的课程

2.有些仪器会以很形象的外观展现，看起来更真实

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Tina-TI

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Tina-TI是大名鼎鼎的德州仪器（简称TI）公司开发的，免费软件，这个软件其实也是使用Spice内核开发的，基本上相当于上面几种软件换了壳，功能上面基本上没有什么差别，但是由于开发时间较短，功能上没有上面几个Spice软件功能丰富

TINA-TI 模拟工具 | 德州仪器 TI.com.cnwww.ti.com.cn/tool/cn/TINA-TI

特点

1.界面比较简洁，基本上点一点就知道怎么用

2.由于是TI开发的，因此对TI的器件支持力度比较大

3.教程太少

Proteus

这个软件的名字我到现在都不知道怎么念，这个软件是由英国Lab Center Electronics公司开发的，这个软件和上面那几个软件的区别就有点大了，首先这个软件的定位是软硬结合，啥意思呢？就是在搭建电路的时候可以加入一些可以编程的逻辑器件，例如51单片机，在搭建电路完成后你还可以把程序也写进去，然后就像真的电路一样在上面运行你写的程序，来看你的程序逻辑对不对。也就是说你根本不需要搭建实物电路就可以在仿真软件中验证你的程序逻辑了，这个对手残党来说实在是太香了

而且程序里面一些器件还贴心的将一些可以显示的器件按照真实的电路状态进行显示，让你更清楚电路的逻辑状态

除了仿真以外，这个软件还将电路原理图绘制和PCB绘制结合在了一起，集绘图、仿真于一体

特点：

1.能够在逻辑器件上面运行真实的软件程序

2.设计仿真于一体

Simulink

Simulink实际上是Matlab的子模块，是嵌入在Matlab软件中的，simulink跟上面几个软件的区别很大，上面几个软件的侧重点是电路元件的各种状态，类似于电路原理图有人帮你来计算，simulink实际上也可以这样使用，但是它的着重点并不在这，simulink的着重点是对系统方面的控制算法分析，说简单点就是将你想要控制的系统进行数学建模然后来分析系统的各种运行的特性和指标，而这一堆堆模块实际上就是数学公式的模型化，底层逻辑就是数学计算

所以simulink的运用是有一些门槛的，起码你需要能理解自控原理中传递函数的搭建，否则这个软件并不能发挥出它的作用，类似功力深厚的人才能使用好屠龙刀一样，想要用好这把刀，高等数学、矩阵论、复变函数、自控原理、电路建模这些功力必不可少，最好还能有一些编程能力

此外熟练使用simulink是电力电子嵌入式软件工程师的必备技能，因为simulink除了对控制算法进行仿真以外还有一个非常重要的功能MBD功能（Model-Based Design），意思就是模型可以直接转换成DSP可以执行的代码，而无需再重新根据模型手敲代码，这个对于软件开发人员来说是非常友好的

你以为这就结束了吗，还没有，simulink还有一个很重要的功能叫做硬件在环（Hardware-in-the-Loop，简称HIL）

所谓硬件在环简单点说就是用软件模型来模拟真实的机器，这个软件模型是跑在一个硬件能力非常强的计算机上，运行的时候不断地采集信号，不断地计算器件的状态并反馈给上位机

在现实中用真实的机器做实验有几个缺点：

1.真实的机器造价很高，一旦损坏成本会很大

2.真实的机器由于需要设计、制造、采购等很多流程，因此制造时间会很长，这个期间用HIL来做模拟仿真就变得很高效了

3.有时候由于不确定控制算法稳不稳定，因此先使用HIL来模拟一下再在真机上做实验比较保险

4.有时候极限工况并不适合用真机来测试，很容易导致设备损坏和人员受伤

这个时候可能有的小伙伴会有疑惑了，你不是有仿真软件了吗，还脱裤子放屁用这个干什么，直接在软件上仿真不就完了

因为软件仿真并不是实时的，也就是说软件仿真都是我们事先设定好的条件，模型按照我们设定好的条件来运行；

而HIL相当于是“真的”机器，这个运行条件是对真实的信号实时采集得出来的，因此这个要比纯软件真实的多，甚至HIL可以引入一些干扰来观察机器的稳定性，这个是纯软件无法做到的

Plecs

Plecs这个软件是一个专业的电力电子仿真软件，是瑞士Plexim GmbH公司开发的，其实用过simulink的小伙伴看到Plecs会很眼熟，没错，Plecs其实就是脱胎于simulink的Power模块的，这两个软件的操作手法如出一辙，区别在于Plecs的安装体积非常小，只有几百兆，这个可比Matlab的20多个G强了不是一点半点，此外由于收敛算法不同Plecs计算的时候收敛的要比simulink要快，这个也非常友好

除此之外，Plecs还有一个非常重要的功能，热仿真功能，（这个之后我会写一个专题，这里先挖一个坑），做过电力电子硬件设计的小伙伴应该知道，电力电子器件的热计算是一个很重要的方面，而Plecs正好就专门设计了这个功能，通过对规格书中对器件的描述来进行热仿真，有的供应商像英飞凌这种大厂直接会把热模型给你在网站上下载进行应用，这样就省去了很多自己建模的过程