QSpice：比 LTSpice 好用 10 倍的仿真工具
“Mike Engelhardt 在 KiCon US 2025 上的精彩演講。Mike回憶了他們在25年前開發(fā)的電路模擬器 LT Spice 的開創(chuàng)性工作，并分享了他們隨后對其局限性的挫敗感，特別是它在處理具有不連續(xù) i-v 曲線方面的不足。 這種不滿促使他開始了一項(xiàng)個人任務(wù)，開發(fā)Q Spice，旨在通過利用過去25年計(jì)算機(jī)硬件、算法設(shè)計(jì)和數(shù)值方法的進(jìn)步來糾正 LT Spice 的缺陷。 Q Spice 的構(gòu)想不僅是為了解決這些技術(shù)進(jìn)步，還提供增強(qiáng)的設(shè)備建模、復(fù)雜的時間步長控制、卓越的波形可視化和直觀的用戶界面。 關(guān)鍵的改進(jìn)包括消除IV曲線不連續(xù)性、高級波形查看器功能以及更細(xì)致的時間步控制方法，從而更好地處理復(fù)雜的電路動態(tài)，如滯后開關(guān)。 此外，Q Spice支持準(zhǔn)確的正弦波模擬，并擁有改進(jìn)的數(shù)值穩(wěn)定性。Q Spice 雖然不是開源的，但可以免費(fèi)實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜模擬工具的民主化訪問。”
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?QSpice 演講視頻及要點(diǎn)
視頻比較長，把時間線做了切分并小結(jié)了每段的要點(diǎn)，方便大家快速查找感興趣的點(diǎn)：00:00 革命性的電路仿真: 從LtSpice到QSpice的演變創(chuàng)作者討論了開發(fā)QSpice背后的動機(jī)，強(qiáng)調(diào)了對LtSpice的改進(jìn)，包括糾正了器件方程和消除了IV曲線的不連續(xù)性，旨在滿足當(dāng)代仿真需求。03:13 在電路仿真中研究MOSFET和JFET器件方程的不連續(xù)性
討論的重點(diǎn)是電路仿真中MOSFET和JFET器件方程的問題，強(qiáng)調(diào)了不連續(xù)性的挑戰(zhàn)以及Q Spice在解決這些問題方面的優(yōu)勢。 演講者分享了他們使用專業(yè)曲線示蹤器開發(fā)精確設(shè)備方程的經(jīng)驗(yàn)，并強(qiáng)調(diào)了溫度控制和電流測量精度的重要性。 他們還稱贊Q Spice獨(dú)特的時間步控制和解決其他模擬器無法處理的復(fù)雜電路的能力。
06:29 在電路設(shè)計(jì)軟件中模擬滯后開關(guān)
討論突出了在準(zhǔn)確模擬滯后開關(guān) (振蕩器電路中的關(guān)鍵組件) 方面的挑戰(zhàn)，這是由于值和斜率的不連續(xù)性混淆了Berkeley Spice和LTspice等傳統(tǒng)仿真軟件。 然而，QSpice以有效處理這些復(fù)雜性的能力而聞名，與完全缺乏能力的PSpice不同，強(qiáng)調(diào)高級算法在電路仿真中的重要性。
07:50 Q Spice中的高級時間步長控制可提高仿真精度
討論突出了Q Spice在電路仿真時間步控制方面的優(yōu)勢，強(qiáng)調(diào)其能夠準(zhǔn)確重構(gòu)正弦波等信號，并減少雜散以實(shí)現(xiàn)比Lt Spice更高的仿真精度。
10:05 用Q Spice革新IC模擬
Q Spice引入了一種突破性的方法來模擬復(fù)雜的電源產(chǎn)品，允許用戶在模擬過程中繪制符號、輸入C代碼并以本地英特爾操作碼的形式執(zhí)行邏輯，從而解決了傳統(tǒng)Spice在處理復(fù)雜集成電路設(shè)計(jì)時的局限性。
11:15 數(shù)字邏輯仿真速度和C Spice與硬件的許可
C Spice中的數(shù)字邏輯比硬件運(yùn)行得更快，除非是在模擬懸掛式處理器時。 該軟件使用開源變量和數(shù)字火星編譯器，包含在qspy安裝中。 盡管不是開源的，qspi提供無限制的許可，對包括競爭對手在內(nèi)的所有人都是免費(fèi)的。
12:23 Q Splice: 使用無限制的許可和模型生成工具革新電子工程
Q Splice為電子工程師提供無限制的許可和模型生成器工具，允許根據(jù)數(shù)據(jù)表為Mosfets、二極管和jfets等元件創(chuàng)建模型。
14:27 革新用戶體驗(yàn): 游戲技術(shù)對圖形和設(shè)計(jì)的影響
討論強(qiáng)調(diào)了由青少年和視頻游戲玩家的需求驅(qū)動的游戲技術(shù)如何具有顯著先進(jìn)的圖形功能。 這種進(jìn)步可以比傳統(tǒng)方法更快地繪制復(fù)雜圖形，從而在各種應(yīng)用程序中獲得桌面出版質(zhì)量的視覺效果，包括波形查看器和CAD軟件。 改進(jìn)的圖形功能通過就地編輯實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的用戶體驗(yàn)，并減少了對模態(tài)對話框和工具欄的依賴，主要通過右鍵菜單訪問，從而提高了效率和用戶滿意度。
18:21 電路設(shè)計(jì)軟件中的高級功能和可用性
討論強(qiáng)調(diào)了通過拖放功能導(dǎo)入模型的簡便性，支持45度旋轉(zhuǎn)，根據(jù)預(yù)期用途調(diào)整參數(shù)的智能選擇指南，以及疊加仿真結(jié)果以進(jìn)行全面分析的能力。
22:24 設(shè)計(jì)和仿真具有增強(qiáng)脈沖測試能力的曲線示蹤電路
討論概述了利用USB接口進(jìn)行脈沖測試中數(shù)字化直流電平的曲線示蹤電路的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵組件包括一個用于最小化電荷注入的JFET和一個用于保持虛擬接地穩(wěn)定性的操作安培。 演講者重點(diǎn)介紹了優(yōu)化脈寬和平衡電荷注入的仿真技術(shù)，以及用于專業(yè)波形數(shù)據(jù)管理和分析的Cube Spice高級功能。
25:52 先進(jìn)的功率器件建模與仿真技術(shù)
討論重點(diǎn)是使用曲線示蹤儀和靜電計(jì)等復(fù)雜設(shè)備來測試功率設(shè)備，特別是碳化硅設(shè)備。 它深入研究了電源的建模和仿真，強(qiáng)調(diào)了使用C ++ 進(jìn)行建模的好處，與傳統(tǒng)方法相比，它提供了更快、更高效的建模功能。 演講者通過分層設(shè)計(jì)的例子和使用C ++ 實(shí)現(xiàn)模型來說明這一點(diǎn)，展示了這種方法在速度和靈活性方面的優(yōu)勢，特別是在模擬高頻切換器方面。
29:05 Q Spice在電路仿真中實(shí)現(xiàn)電荷守恒的創(chuàng)新方法
討論突出了Q Spice通過基于電荷的模型準(zhǔn)確處理電容飽和和跨電容的能力，確保電路仿真中的電荷守恒，這是傳統(tǒng)模擬器的進(jìn)步。
33:10 在Q Spice中進(jìn)行進(jìn)程間通信，用于原理圖捕獲、仿真和波形查看
討論概述了使用Q Spice管理多個過程，包括原理圖捕獲、仿真和波形查看。 它強(qiáng)調(diào)了文件化的進(jìn)程內(nèi)通信，在TCAD中進(jìn)行起草并使用QSpice進(jìn)行模擬的能力，以及Linux與Windows上DirectX功能的限制。
36:10 電子設(shè)計(jì)軟件中的平臺考慮
討論強(qiáng)調(diào)了開發(fā)與平臺無關(guān)的電子設(shè)計(jì)軟件的挑戰(zhàn)和考慮因素，強(qiáng)調(diào)了圖形功能和行業(yè)偏好對Windows的重要性。
39:53 圖形庫和仿真軟件開發(fā)中的挑戰(zhàn)和成就
演講者討論了他們在開發(fā)圖形庫方面的豐富經(jīng)驗(yàn)，包括Lt Spice的Mac版本，以及Opengl遇到的挑戰(zhàn)。 他們還分享了一個使用仿真軟件設(shè)計(jì)遲滯模式電流源和 Σ Δ 轉(zhuǎn)換器的成功項(xiàng)目。
42:23 探索電聲換能器設(shè)計(jì)和電路建模
討論強(qiáng)調(diào)了先進(jìn)電路模型，特別是回轉(zhuǎn)器在電聲換能器設(shè)計(jì)和聲換能器教育中的使用，強(qiáng)調(diào)了它們在模擬三維行為和調(diào)諧電感方面的重要性。
43:45 重新思考電路仿真: 從直覺發(fā)展到軟件哲學(xué)
對話探討了電路模擬在培養(yǎng)電路設(shè)計(jì)直覺方面的作用，并將其與設(shè)計(jì)驗(yàn)證區(qū)分開來。 它還深入研究了創(chuàng)建新模擬軟件背后的動機(jī)，解決了所有權(quán)和該領(lǐng)域非傳統(tǒng)命名慣例的挑戰(zhàn)。
49:54 優(yōu)化電路仿真以降低復(fù)雜性和誤差
討論探討了使用先進(jìn)模擬器處理復(fù)雜電路而不簡化假設(shè)的好處，強(qiáng)調(diào)了在硬件工程中隔離仿真對象以提高效率和減少錯誤的重要性。
55:35 Lt Spice和Q Spice在網(wǎng)表格式和組件建模方面的差異
討論強(qiáng)調(diào)了Lt Spice和Q Spice之間網(wǎng)表格式的變化，重點(diǎn)關(guān)注C模塊、輸入/輸出端口以及Q Spice中缺少設(shè)備的情況。 它還深入研究了Q Spice中電容器和電感器的高級建模，包括電容器的內(nèi)置ESR和VSAT參數(shù)，以及防止高電壓下電容消失的方法。
58:34 了解變壓器飽和和CSPC仿真
討論強(qiáng)調(diào)了使用CSPC運(yùn)行仿真以了解變壓器飽和的重要性。 它演示了斷開負(fù)載會導(dǎo)致飽和，需要更多電流，并解釋了變壓器模型的獨(dú)特功能，包括其可變端口數(shù)量以及 “x” 設(shè)備在管理這些端口中的重要性。
PPT 及 要點(diǎn)時間線00:00 革命性的電路仿真: 從LtSpice到QSpice的演變
03:13 在電路仿真中研究MOSFET和JFET器件方程的不連續(xù)性
06:29 在電路設(shè)計(jì)軟件中模擬滯后開關(guān)
07:50 Q Spice中的高級時間步長控制可提高仿真精度
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14:27 革新用戶體驗(yàn): 游戲技術(shù)對圖形和設(shè)計(jì)的影響
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25:52 先進(jìn)的功率器件建模與仿真技術(shù)
29:05 Q Spice在電路仿真中實(shí)現(xiàn)電荷守恒的創(chuàng)新方法
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