//Эта страница доступна также на следующих языках://
[[circuit_simulation_improvements|English]]

====== Усовершенствование моделирования работы электрических схем в gschem ======

===== Обоснование =====
Начинающим не так-то просто использовать **gschem** как оболочку для
схемотехнического моделирования (для **ngspice** или **gnucap**). Вот что
новому пользователю хотелось бы делать в **gschem**:

  * определять, какие виды анализа нужно запускать;
  * определять, графики каких напряжений и токов нужно выводить;
  * собственно запускать моделирование.

Запуск моделирования и постобработка могут быть во внешней программе,
вызываемой посредством IPC.

Существует несколько графических оболочек, но они не решают всех
вышеуказанных проблем:

  * [[http://www.geda.seul.org/tools/gspiceui/index.html|gspiceui]]
  * [[http://www.comefly.us/|kjwaves]]
  * [[http://easy-spice.sourceforge.net/|easyspice]]

Все оболочки имеют одну проблему --- в них нельзя указать соединение, данные
которого хотелось бы увидеть. Нужно знать имя соединения для узла.

===== Набросок проекта =====
Допустим, нам хотелось бы совсем немного изменить **gschem** и **libgeda**,
чтобы иметь возможность, по крайней мере, установить несколько измерительных
приборов и запустить моделирование.

==== Измерительные приборы ====
**Измерителями тока** могут быть обычные источники постоянного напряжения 0 В.  Легче всего в качестве такого прибора использовать символ с двумя выводами, подобный обычному амперметру.
Если нам захотелось бы подключить измеритель тока к выводу, то нужно, чтобы генератор списка соединений распознал его и заместил нашим «амперметром».
Если в качестве амперметра использовать источник напряжения, генератору не нужно будет знать имён соединений внутри схемы.  Все источники напряжения 0 В со специальным именем устройства являлись бы измерителями тока.

**Измерителями напряжения** могут быть источники тока 0 А. Второй вывод источника тока присоединяется к //GND// атрибутом ''net''. Поэтому снова генератору списка соединений не нужно будет знать имён соединений, так как он сможет использовать соединение, подключенное к этому специальному источнику тока.
Подобно вышеописанному источнику напряжения мог бы быть специальный (графический) символ, который распознавался бы генератором списка соединений.

==== Источники тока и напряжения ====
Определить параметры источников не так просто. В настоящее время они
хранятся внутри атрибутов ''value'' символа, например ''value=pulse 0 1 10n
10n 100n 1u 2u''.  Эти настройки должны соответствовать атрибутам SPICE
''pulse(V1 V2 TD TR TF PW PER)''.

Было бы здорово иметь диалоговое окно, предлагающее пользователям имена
атрибутов, а не только строку значения.

Настройкой источников напряжения или тока могла бы заниматься
модифицированная команда редактирования атрибутов
(<key>e</key><key>e</key>), которая вызывала бы для этих источников
специальные диалоговые окна их свойств. В настоящее время эта команда
вызывает диалоговое окно редактирования всех атрибутов символа.

==== Моделирование ====
Как сохранять параметры моделирования внутри **gschem**.

Для хранения параметров одного моделирования можно использовать символ с названием устройства //SIMULATION//.
Все параметры, определяющие один вид моделирования сохраняются как атрибуты, прикреплённые к данному объекту:
  * вид анализа (dc, ac, tran,...);
  * параметры программы моделирования;
  * программа моделирования? (можем ли мы запускать моделирование для одной и той же схемы в двух программах моделирования сразу?);
  * параметры для моделирования (глобальные параметры, температура, ...).
<code>
v 20061020 1
C 41500 49200 1 0 0 spice-directive-1.sym
{
device=spice_simulation_block
refdes=A1
simulation_name=random name
simulation_active=1
simulation_type=DC 0V 1V 0.1V
parametric_simulation1=V1 lin 0 5 0.1
parametric_simulation2=R1.value lin 10k 100k 10k
option_TNOM=100 Deg
option_ABSTOL=1e-3
global_param1=???
global_param2=???
}
</code>

Таких объектов моделирования в одной схеме могло бы быть много.

Для хранения дополнительных библиотек можно использовать либо директиву вложения (include), либо символ //LIBRARY//, содержащий все библиотеки в одном из двух видов:
  * как многострочный атрибут;
  * как несколько атрибутов библиотек, прикреплённых к символу //LIBRARY//.

Между глобальными, пользовательскими и локальными библиотеками должно быть
различие. Глобальные и пользовательские библиотеки могут определяться в
//''gafrc''// или в новом конфигурационном файле //''spicerc''//.



==== Создание диалогового окна для моделирования внутри gschem ====

Допустим, всё что нам нужно, чтобы добавить поддержку моделирования в **gschem**, это одно диалоговое окно.
  * В нём должен содержаться список моделирований (в виде списка из их названий с кнопками разрешения/запрета).
  * В нём должны быть иконки для добавления измерителей.
  * Оно могло бы содержать кнопки для большинства общих символов: резистора, конденсатора, катушки индуктивности, диода, ... [R,C,L,D,M,E,F,G,H..]
  * Оно могло бы содержать несколько диалоговых элементов для настройки SPICE.
  * Оно могло бы содержать кнопки моделирования и закрытия.
  * Несколько добавочных кнопок, таких как, например: копировать моделирование, удалить моделирование, общие параметры...

При создании такого диалогового окна все объекты моделирования собираются в
перечень видов моделирования (в виде списка с кнопками разрешения/запрета).

При изменении настроек меняются атрибуты соответствующего объекта
моделирования.


==== Диалоговое окно параметров ====
Какие параметры нужны для этого диалогового окна? И почему?

Расставленные нами измерители можно использовать, чтобы сообщать программе моделирования о том, какие нам хотелось бы сохранять переменные, или программе построения графиков о том, какие хотелось бы увидеть графики. Это вещи совершенно различные, и нам нужна возможность выбирать следующее:
  * выводить на графиках все маркеры и сохранять только напряжения соответствующих узлов;
  * выводить на графиках все маркеры, но сохранять все напряжения и токи (с помощью источников напряжения);
  * сохранять напряжения узлов только для схемы текущего уровня или также и для подсхем.

==== Запуск моделирования ====
Кнопка моделирования в диалоговом окне должна вызывать следующие действия:
  * сохранение схемы (спрашивать пользователя или использовать временный файл?);
  * создание списка соединений с помощью **gnetlist**;
  * создание файлов моделирования и включение туда списка соединений (можно ли это сделать тоже с помощью **gnetlist**?);
  * выполнение скрипта запуска моделирования (**guile**, **sh**, ...).

Этот скрипт мог бы вызывать даже диспетчер, который бы занимался множеством
крупномасштабных моделирований.

===== Приложение =====
==== Символ измерителя напряжения (эскиз) ====
<code gschem-symbol voltage_probe.sym>
v 20061020 1
P 0 0 200 200 1 0 0
{
T 100 0 5 10 0 1 0 0 1
pintype=pas
T 0 100 5 10 0 1 0 0 1
pinseq=1
T 0 100 5 10 0 1 0 0 1
pinnumber=1
T 0 100 5 10 0 1 0 0 1
pinlabel=1
}
V 300 300 150 3 10 0 0 -1 -1 0 -1 -1 -1 -1 -1
L 300 200 240 360 3 10 0 0 -1 -1
L 300 200 360 360 3 10 0 0 -1 -1
T 0 500 9 10 0 0 0 0 1
device=VOLTAGE_PROBE
T 200 50 9 6 1 1 0 0 1
refdes=I_VP?
T 0 700 9 10 0 0 0 0 1
net=GND:2
T 0 900 9 10 0 0 0 0 1
value=DC 0A
</code>

==== Символ измерителя тока (эскиз) ====
<code gschem-symbol current_probe.sym>
v 20061020 1
P 0 200 150 200 1 0 0
{
T -150 50 5 10 0 1 0 0 1
pintype=pas
T 50 250 5 10 0 1 0 0 1
pinseq=1
T 50 250 5 10 0 1 0 0 1
pinnumber=1
T 50 250 5 10 0 1 0 0 1
pinlabel=1
}
V 300 200 150 3 10 0 0 -1 -1 0 -1 -1 -1 -1 -1
L 300 300 380 140 3 10 0 0 -1 -1
L 300 300 220 140 3 10 0 0 -1 -1
T 0 500 9 10 0 0 0 0 1
device=CURRENT_PROBE
T 200 370 9 6 1 1 0 0 1
refdes=V_IP?
P 600 200 450 200 1 0 0
{
T 500 50 5 10 0 1 0 0 1
pintype=pas
T 500 250 5 10 0 1 0 0 1
pinseq=2
T 500 250 5 10 0 1 0 0 1
pinnumber=2
T 500 250 5 10 0 1 0 0 1
pinlabel=2
}
L 240 180 360 180 3 10 0 0 -1 -1
T 0 700 9 10 0 0 0 0 1
value=DC 0V
</code>

==== Ещё один символ измерителя тока (эскиз), который использует Kurt Peters ====
<code gschem-symbol ammeter.sym>
v 20061020 1
T 700 650 8 10 1 1 0 0 1
refdes=VAM?
T 700 850 5 10 1 1 0 0 1
device=Ammeter
T 700 1050 5 10 0 0 0 0 1
footprint=none
T 700 1250 5 10 0 0 0 0 1
numslots=0
T 700 1450 5 10 0 0 0 0 1
description=ammeter for spice
P 300 1200 300 900 1 0 0
{
T 350 1000 5 8 1 1 0 0 1
pinnumber=1
T 350 1000 5 8 0 1 0 2 1
pinseq=1
T 400 850 9 8 1 1 0 5 1
pinlabel=+
T 300 700 5 8 0 1 0 5 1
pintype=pwr
}
P 300 0 300 300 1 0 0
{
T 350 100 5 8 1 1 0 0 1
pinnumber=2
T 350 100 5 8 0 1 0 2 1
pinseq=2
T 300 500 5 8 0 1 0 3 1
pintype=pwr
T 300 300 5 10 1 1 0 0 1
pinlabel=-
}
L 300 400 400 500 3 0 0 0 -1 -1
L 200 500 300 400 3 0 0 0 -1 -1
T 700 450 5 10 0 1 0 0 1
value=DC 0V
L 300 400 300 800 3 0 0 0 -1 -1
L 100 800 500 400 3 0 0 0 -1 -1
B 0 300 600 600 3 0 0 0 -1 -1 0 -1 -1 -1 -1 -1
L 200 800 100 800 3 0 0 0 -1 -1
L 100 700 100 800 3 0 0 0 -1 -1
</code>
