Симакс — программа для расчёта электрических цепей¶

Simax (также встречается написание «СИМАКС») — семейство программных комплексов для схемотехнического моделирования и расчёта электрических цепей, разработанных в России. Основное назначение — анализ линейных и нелинейных аналоговых, цифровых и смешанных электронных схем во временной и частотной областях. Относится к классу систем автоматизированного проектирования (САПР) электроники, наряду с зарубежными аналогами — Micro-Cap, LTspice, PSpice, Multisim.

¶Общие сведения

Название «Simax» образовано от английского simulation («моделирование») и сокращения «max». Программа предназначена для инженеров-схемотехников, разработчиков радиоэлектронной аппаратуры, преподавателей и студентов технических специальностей. Основу вычислительного ядра составляет модифицированный узловой анализ (Modified Nodal Analysis, MNA), дополненный численными методами интегрирования дифференциальных уравнений — методом трапеций и методом Гира.

В отличие от многих зарубежных пакетов, ориентированных преимущественно на импортные компоненты, Simax содержит библиотеки моделей отечественной элементной базы: транзисторов, диодов, микросхем и операционных усилителей, выпускаемых российскими предприятиями.

¶История

Разработка программы началась в 1990-е годы, когда после распада СССР перед российскими предприятиями встала задача импортозамещения зарубежного программного обеспечения для проектирования. Первые версии распространялись преимущественно среди вузов и научно-исследовательских институтов.

В 2000-е годы вышли версии с графическим интерфейсом, редактором принципиальных схем и встроенным осциллографом для визуализации результатов расчёта. Позднее появились модули параметрической оптимизации и анализа разброса характеристик (метод Монте-Карло). Точные даты релизов отдельных версий в открытых источниках представлены фрагментарно, поэтому единая хронология не приводится.

¶Функциональные возможности

Программа реализует несколько видов анализа электрических цепей:

Дополнительно поддерживаются температурный анализ, расчёт шумов и параметрическая оптимизация схемы по заданному критерию.

¶Устройство и интерфейс

Программный комплекс включает несколько связанных модулей:

• Редактор принципиальных схем — графическое построение цепи из библиотечных компонентов с указанием связей.
• Библиотека моделей — набор SPICE-совместимых описаний элементов.
• Вычислительное ядро — решатель систем уравнений, формируемых по методу узловых потенциалов.
• Постпроцессор — построение графиков, таблиц и диаграмм по результатам расчёта.
• Текстовый редактор — работа с описанием схемы в формате списка соединений (netlist).

Модели компонентов задаются в стандарте SPICE, что обеспечивает совместимость с описаниями, подготовленными для других пакетов.

¶Применение

Simax используется в нескольких сферах:

1. Проектирование радиоэлектронной аппаратуры — проверка работоспособности схем до изготовления печатной платы.
2. Образование — проведение лабораторных работ по курсам «Электротехника», «Электроника», «Схемотехника» в технических вузах.
3. Научные исследования — моделирование экспериментальных устройств и датчиков.
4. Импортозамещение — применение на предприятиях, где использование зарубежного ПО ограничено требованиями информационной безопасности.

¶Сравнение с аналогами

Основные отличия от зарубежных пакетов:

• ориентация на отечественную компонентную базу;
• русифицированный интерфейс и документация;
• возможность работы в закрытых контурах без подключения к внешним серверам;
• меньший объём библиотек по сравнению с Micro-Cap и LTspice.

К ограничениям относят менее развитую поддержку поведенческого моделирования на языках Verilog-A и VHDL-AMS, а также меньшее число готовых примеров и обучающих материалов в открытом доступе.

¶Смежные понятия

Расчёт электрических цепей на ЭВМ опирается на ряд общих принципов, применяемых во всех SPICE-подобных системах:

• Узловой анализ — метод формирования системы уравнений по законам Кирхгофа.
• Модель компонента — математическое описание элемента, связывающее токи и напряжения.
• Сходимость решения — свойство численного метода давать устойчивый результат при заданных допусках.
• Список соединений — текстовое представление схемы, подаваемое на вход решателю.

Эти понятия универсальны и не зависят от конкретной программы.

¶Интересные факты

• Написание названия варьируется: в одних источниках используется латиница «Simax», в других — кириллица «СИМАКС».
• Программа применялась в учебном процессе ряда российских технических университетов как альтернатива пиратским копиям зарубежных пакетов.
• Библиотеки отечественных компонентов периодически обновляются по мере появления новых серий микросхем.

¶Критика и ограничения

К типичным замечаниям пользователей относят:

• ограниченную совместимость файлов с другими САПР;
• необходимость ручного ввода моделей для редких компонентов;
• отсутствие полноценной кроссплатформенности — основная поддержка ориентирована на операционную систему Windows;
• меньшую скорость расчёта больших схем по сравнению с коммерческими зарубежными пакетами.

Тем не менее для типовых задач схемотехнического анализа возможностей программы, как правило, достаточно.