Ưu điểm lớn nhất của trình mô phỏng điện tử là chúng cho phép bạn xác thực trên PC những gì bạn sẽ lắp ráp sau đó trên bàn làm việc. Với mô phỏng ảo trước đó Chúng tôi hiểu rõ hoạt động của mạch, đo tín hiệu, phát hiện lỗi và tiết kiệm linh kiện, thời gian và công sức trước khi hàn bất cứ thứ gì.
Ngoài ra, hiện nay có phần mềm dành cho mọi đối tượng: từ sinh viên đến kỹ sư, miễn phí và trả phí, có thể cài đặt trên Windows 11 hoặc trực tiếp trên trình duyệt. Chọn chương trình phù hợp Điều này phụ thuộc vào ngân sách, kinh nghiệm, loại dự án (tương tự, kỹ thuật số, vi điều khiển, PCB) và mức độ mô phỏng mà bạn cần.
Những gì bạn có thể mô phỏng và những thành phần nào cần làm việc
Môi trường hiện đại bao gồm các thư viện thiết bị và khối khổng lồ để thiết kế hầu như mọi sơ đồ. Từ mạch cơ bản (điện trở, tụ điện, cuộn cảm, nguồn, đầu dò) đến các cổng logic AND, OR, XOR, XNOR, flip-flop, bộ hẹn giờ, bộ ALU và chip hỗn hợp với các quy tắc điện của chúng.
Nếu dự án của bạn yêu cầu độ chính xác hoặc phức tạp, bạn cũng có thể tận dụng các tính năng nâng cao và mô hình cụ thể để phân tích vi sóng, tiếng ồn, tần số và VHDL cho kỹ thuật số. Điều quan trọng là phần mềm phải được cập nhật và cung cấp chính xác các thành phần và mô hình mô phỏng mà bạn sẽ sử dụng.
Các chương trình miễn phí để thiết kế và mô phỏng trong Windows 11
Miễn phí không có nghĩa là nó bị hạn chế: có nhiều công cụ rất hoàn thiện bao gồm mọi thứ từ sơ đồ mạch đến PCB chuyên nghiệp. Các tùy chọn này hoạt động trên Windows 11 và phần lớn cũng có trên Linux và macOS.
KiCad Đây là một công cụ kinh điển đa nền tảng với trình quản lý dự án, trình soạn thảo sơ đồ mạch, trình chọn dấu chân, trình soạn thảo PCB, trình xem Gerber và trình tạo ký hiệu bitmap/dấu chân. Nó bao gồm một trình tính toán PCB và trình xem 3D để điều hướng bảng mạch của bạn. Nó mang lại hàng trăm biểu tượng sẵn sàng sử dụng và bạn có thể tự tạo thư viện và quy trình riêng để tùy chỉnh.
Nếu bạn quan tâm đến tài liệu cài đặt và tự động hóa, Hồ sơ Nó cho phép bạn vẽ sơ đồ điện, điều khiển, thủy lực hoặc khí nén với giao diện rất đơn giản. Phiên bản phi thương mại có một số hạn chế (ví dụ: không có hóa đơn vật liệu hoặc danh sách mạng), nhưng đối với việc học tập và các dự án cá nhân thì nó hoàn toàn hợp lệ.
PCB miễn phí Đây là trình chỉnh sửa PCB đơn giản hỗ trợ tối đa 16 lớp và thiết kế lên đến 152 cm², cùng với tính năng nhập/xuất PADS-PCB, Gerber và Excellon. Lưu ý: nó không có bộ định tuyến tự động và nó chưa được cập nhật kể từ năm 2010, vì vậy nếu nó phù hợp với bạn thì thật tuyệt; nếu không, bạn có thể muốn tìm một giải pháp thay thế tích cực hơn.
Đối với sơ đồ điện trong Windows với tinh thần phần mềm miễn phí, TinyCAD Nó cung cấp thư viện ký hiệu, tìm kiếm ký hiệu trực tuyến và xuất danh sách mạng sang các công cụ như FreePCB. Hoàn hảo để vẽ và chú thích không có biến chứng.
Có chuyện gì vậy Nó vượt trội trong mô phỏng tương tự (bao gồm cả vi sóng) với giao diện Qt và khả năng mô phỏng kỹ thuật số sử dụng VHDL. Nó cho phép bạn nghiên cứu tín hiệu, tiếng ồn và kết quả ở nhiều định dạng khác nhauNó không nhận được bản cập nhật nào kể từ năm 2017, nhưng mã nguồn mở của nó cho phép kích hoạt lại.
Trong số những phương pháp phổ biến nhất để giảng dạy và phân tích nhanh, gia vị SPICE nổi bật với tốc độ và độ bền cao. Nó bao gồm trình xem dạng sóng, thư viện lớn các bộ điều chỉnh và linh kiện, cùng mô phỏng nâng cao về nguồn điện chuyển mạchBạn sẽ tìm thấy hướng dẫn và video hướng dẫn giúp bạn thành thạo mà không gặp khó khăn.
Nếu bạn muốn một hệ sinh thái hiện đại, FreePCB Đây là phần mềm miễn phí dành cho sơ đồ mạch và PCB với giao diện trực quan, kiểm soát phiên bản và tự động hóa nhập/xuất. Dự án hiện có trên GitHub và hướng đến cả người mới bắt đầu và chuyên gia, vì vậy phát triển cùng bạn mà không buộc bạn phải di chuyển.
Hệ thống thiết kế VLSI điện (Java) được thiết kế để thiết kế và thử nghiệm từ sơ đồ đến vi mạch, áp dụng các quy tắc thiết kế và xác thực điện trong quá trình mô phỏng. Phạm vi bao phủ rất rộng của các thiết bị và công nghệ cho các dự án đòi hỏi khắt khe.
Đối với những hồ sơ có kinh nghiệm về PCB, PCB (Công cụ PCB) cung cấp chức năng kiểm tra quy tắc thiết kế, danh sách mạng, bộ định tuyến tự động và trình tối ưu hóa theo dõi. Hỗ trợ tập lệnh và API để mở rộng chức năng, lý tưởng nếu bạn muốn tự động hóa.
Và nếu bạn cần một máy hiện sóng ảo trên Windows, Phân tích trực quan Nó hoạt động như một máy phân tích phổ, bao gồm trình xem FFT và các tiện ích để đo tần số, điều chỉnh bộ lọc hoặc xem lại các thông số tín hiệu. Giao diện giá cả phải chăng với độ sâu đủ dành cho những người có kiến thức cơ bản về điện tử.
Cuối cùng, mặc dù đây là sản phẩm trả phí, Chim ưng Phần mềm có phiên bản dùng thử để bạn có thể kiểm tra quy trình làm việc. Giao diện trực quan và cung cấp các phiên bản với giới hạn rõ ràng: phiên bản Tiêu chuẩn (99 sơ đồ mạch, 4 lớp tín hiệu và diện tích PCB 160 cm) và phiên bản Cao cấp (999 sơ đồ mạch, 16 lớp và diện tích không giới hạn). Nó có dụng cụ đánh bóng điện, chú thích những thay đổi giữa sơ đồ mạch in và PCB và hệ thống phân cấp thiết kế.
Chương trình trả phí với các tính năng chuyên nghiệp
Không phải lúc nào cũng cần phải nâng cấp lên các giải pháp cao cấp, nhưng khi dự án yêu cầu, các bộ giải pháp này sẽ giúp tăng cường thư viện, tự động hóa, tiêu chuẩn và hỗ trợ. Windows 11 được hỗ trợ đầy đủ trên tất cả các nền tảng chính trong lĩnh vực này.
Công cụ đa quốc gia (trước đây là Electronics Workbench) tích hợp mô phỏng SPICE tham chiếu với môi trường sơ đồ mạch tương tác để phân tích thời gian thực. Nó giúp giảm số lần lặp lại tạo mẫu và chi phí PCB bằng cách Kết hợp phân tích mạnh mẽ vào luồng. Giá: 685 € mỗi năm cho sinh viên, 1926 € cho phiên bản cơ bản, 3368 € cho phiên bản đầy đủ và 4985 € cho phiên bản chuyên nghiệp.
Bực mình Nó tập trung vào cộng đồng và khả năng tiếp cận như những tài liệu sáng tạo, đồng thời cung cấp các khóa học và sản xuất PCB chuyên nghiệp. Ứng dụng có giá 8 euro cho việc tải xuống để tài trợ cho quá trình phát triển và được hỗ trợ bởi Windows 7 trở lên, macOS 10.15+ và Linux gần đây (glibc ≥ 2.6).
eCADSTAR tập trung vào thiết kế 2D và 3D đồng thời, định tuyến thủ công hoặc tự động, và cộng tác thông qua mạng lưới hỗ trợ toàn cầu. Nếu bạn có giấy phép, bạn nhận được hỗ trợ 24/7 với các chuyên gia địa phương và quyền truy cập vào hơn 20 triệu bộ phận trực tuyến từ các nhà sản xuất nổi tiếng.
AutoCAD Điện 2025 Phần mềm này bổ sung hơn 65.000 ký hiệu điện vào cơ sở dữ liệu AutoCAD và tự động hóa các báo cáo hiệu suất để xác thực thiết kế. Phần mềm này có đường cong học tập dốc và được cung cấp theo hình thức đăng ký. 2.342 € mỗi năm cho mỗi người dùng hoặc 291 € mỗi tháng, với thời gian dùng thử 30 ngày.
GIẢI PHÁP Điện 2020 Nó nổi bật về khả năng cộng tác và tốc độ trên các thiết kế phức tạp, với giao diện tuyệt vời; tuy nhiên, yêu cầu thiết bị mạnh mẽ và việc tích hợp với các chương trình khác có thể phức tạp. Giá theo yêu cầu; dành cho sinh viên, 99 euro + VAT với tùy chọn dùng thử.
altium Đây là tài liệu tham khảo cho các nhóm kỹ thuật và học thuật lớn: sơ đồ, định tuyến, tài liệu, mô phỏng, thiết kế 3D linh hoạt/cứng-dẻo, khả năng tương thích DFM và dễ dàng di chuyển từ các nền tảng khác. Rất đầy đủ và có đường cong đòi hỏi khắt khe. Giá khởi điểm từ 295 € mỗi tháng, có bản dùng thử.
Là một bộ sản phẩm toàn diện, Proteus Kết hợp sơ đồ mạch và mô phỏng (ISIS) với định tuyến (ARES), cùng các mô-đun như VSM để tích hợp thiết kế, đo lường và gỡ lỗi. Nó cung cấp tới 16 lớp đồng, 14 triệu thành phần và định tuyến thủ công tương tác. Mua trên trang web của họ và tận hưởng bản dùng thử cơ bản miễn phí.
Đóng vòng tròn, OrCAD Nó cung cấp trình soạn thảo sơ đồ, mô phỏng và thư viện với hàng nghìn bộ phận, luồng tùy chỉnh và tập trung vào năng suất. Bạn có thể dùng thử miễn phí từ trang web của mình và là một trong những lựa chọn phổ biến nhất trong môi trường chuyên nghiệp.
Trình mô phỏng và dịch vụ trực tuyến để thiết kế mà không cần cài đặt
Nếu bạn thích trình duyệt hoặc cần cộng tác nhanh chóng, có nhiều nền tảng rất mạnh mẽ với thư viện SPICE và thư viện phong phú. Chúng hoàn hảo để xác thực ý tưởng từ bất kỳ máy tính nào, thậm chí cả máy tính bảng.
EasyEDA Nó cho phép bạn vẽ sơ đồ, mô phỏng và thiết kế PCB bằng phiên bản web và ứng dụng dành cho Windows, Linux và macOS. Phiên bản miễn phí bao gồm tất cả các tính năng của trình chỉnh sửa, các dự án và thư viện cá nhân không giới hạn, cùng khả năng cộng tác, cộng với việc nhập thiết kế từ các công cụ phổ biến như Eagle.
Mỗi chiếc xe đạp Nó hoạt động trên iOS, Android và web để xây dựng các mạch điện như trên bảng mạch, chia sẻ chúng và nhúng chúng vào các trang web và mạng. Cung cấp tài nguyên trả phí (khoảng 13€) để mở khóa toàn bộ nội dung.
Sơ đồ (trình soạn thảo web) tập hợp hàng trăm thành phần cộng đồng và dự án mà bạn có thể mở và chạy. Cần phải đăng ký để chỉnh sửa, nhưng Nó rất tuyệt vời cho việc học tập dựa trên thiết kế thực tế.
trình mô phỏng sự giả dối Vừa mang tính giáo dục vừa mang tính trực quan: bạn có thể điều chỉnh tốc độ mô phỏng, kiểm soát tần số và điện áp, đồng thời vẽ mạch điện của riêng mình bằng các thành phần tương tự, logic và chip. Lý tưởng để khám phá hiện tượng học chẳng hạn như tải LRC hoặc phản ứng tạm thời.
Mạch điện đám mây, dựa trên NGSPICE, cung cấp một trình soạn thảo đơn giản với đầy đủ các thành phần tương tự và kỹ thuật số cho các dự án giáo dục. Trình soạn thảo này yêu cầu đăng ký và rất nhẹ. nhưng hiệu quả để học SPICE chạy và lưu các bản dựng phim của bạn.
Như một sự bổ sung, một Máy hiện sóng ảo có thể truy cập trong trình duyệt, cho phép bạn quan sát sự tiến triển theo thời gian của tín hiệu (trục thời gian X, trục điện áp Y) mà không cần mua các thiết bị đắt tiền. Hoàn hảo cho các phép đo tại chỗ khi bạn ra khỏi phòng thí nghiệm.
Trình mô phỏng.io Nó rất hữu ích nếu bạn muốn thứ gì đó nhanh cho logic và cổng tuần tự, với trình soạn thảo và trình mô phỏng có thể truy cập được và tính năng cộng tác để cùng thiết kế hoặc chia sẻ hình ảnh trực quan với người khác.
Theo quan điểm của cơ sở dữ liệu lớn, Schematics.com cung cấp bản vẽ sơ đồ với hàng trăm ký hiệu và quyền truy cập vào các thiết kế của người dùng khác, trong khi PartSim.com Nó nổi bật với danh mục khổng lồ (chung, công nghiệp, quang điện tử, chất bán dẫn) cho tạo mạch từ cơ bản đến nâng cao. Và nếu bạn cần bắt đầu các dự án và chia sẻ chúng, PhầnNhiệm vụ cung cấp gói cộng đồng miễn phí để bắt đầu.
Trình mô phỏng Arduino: Từ lớp học đến nguyên mẫu
Nếu bạn tập trung vào Arduino và vi điều khiển, có những công cụ cụ thể để kiểm tra phần cứng và phần mềm mà không cần phải có bo mạch trước mặt hoặc trước khi mua. Các tùy chọn này bao gồm PC và trình duyệt và nhiều cho phép bạn gỡ lỗi và trực quan hóa các tín hiệu, chẳng hạn như trình mô phỏng Arduino trực tuyến.
Đám mây Arduino Nó cho phép bạn làm việc trực tuyến với trình soạn thảo trong trình duyệt, trình quản lý dự án IoT trên nền tảng đám mây, ứng dụng GNU/Linux và quyền truy cập vào cửa hàng tiện ích bổ sung. Mọi thứ tập trung vào trải nghiệm không cần cài đặt phức tạp.
Trình gỡ lỗi Arduino (Trình mô phỏng Arduino của Paul Ware) là một trình mô phỏng mở, đơn giản và có sẵn các thư viện cảm biến và bộ truyền động cục bộ. Nó dựa trên một giao diện rõ ràng cho thao tác đầu vào/đầu ra và xem lại mã Mau.
Arduino I / O Simulator Xevro được thiết kế để mô phỏng đầu vào và đầu ra bằng cách kết nối UNO của bạn qua USB, với tùy chọn điều chỉnh các dòng mã khi đang chạy. Lý tưởng để xác thực logic kiểm soát liền mạch.
Phòng thí nghiệm vi mạch là một công cụ trực tuyến để vẽ và mô phỏng mạch điện với tài liệu hướng dẫn, hướng dẫn và hệ thống hỏi đáp theo kiểu cộng đồng. Nó giúp bạn hiểu dễ dàng hơn những gì đang xảy ra trong mỗi bản phác thảo Arduino.
Nếu bạn đang tìm kiếm một trình soạn thảo chuyên nghiệp với phiên bản miễn phí giới hạn, Autodesk Eagle Phiên bản dành cho người yêu thích cung cấp 2 sơ đồ mạch, 2 lớp tín hiệu và diện tích bảng mạch 80 cm². đồng bộ thời gian thực giữa sơ đồ mạch và PCB, và các khối thiết kế mô-đun.
Trên web, EasyEDA Nó cũng hoạt động với Arduino, với trình soạn thảo miễn phí đầy đủ tính năng, số lượng dự án không giới hạn, khả năng nhập từ các nền tảng khác và khả năng cộng tác. Một trong những cách thoải mái nhất để chuyển từ sơ đồ sang PCB.
Mô phỏng Nó cho phép bạn chạy nhiều dự án song song, miễn phí và chạy trên cả Windows và GNU/Linux. Nó tập trung vào vi điều khiển ATMega và các thành phần bộ nhớ AVR, cũng như nút nhấn, bộ hẹn giờ và đèn LED. Rất bổ ích cho việc thực hiện nhiều nhiệm vụ cùng lúc.
Bực mình đề xuất ghi lại các nguyên mẫu dựa trên Arduino và đặt hàng sản xuất PCB của bạn cho Fritzing Lab. Bộ mô phỏng có giá 8 euro để hỗ trợ sáng kiến này, nhưng cộng đồng và cách tiếp cận của người sáng tạo họ còn bù đắp nhiều hơn thế.
Lần nữa, LTSpice Tính năng này phát huy tác dụng khi bạn cần mô phỏng môi trường điện (bộ điều chỉnh, mạng lưới điện, phản ứng tức thời) xung quanh bo mạch Arduino của bạn bằng SPICE III. Trình xem và chỉnh sửa sóng của bạn Chúng giúp bạn tránh được những bất ngờ khi cấp nguồn cho cảm biến và mô-đun.
PhầnNhiệm vụ Nó cung cấp một gói miễn phí để bắt đầu, hỗ trợ nhiều tính năng và một cộng đồng sẵn sàng hỗ trợ. Nếu dự án phát triển, bạn có thể nâng cấp lên gói trả phí cho các thiết kế phức tạp.
Proteus Nó rất mạnh mẽ trong việc thể hiện cách phần mềm tương tác với phần cứng được kết nối với vi điều khiển, với các công cụ ảo (bộ đếm thời gian, máy phát hàm, máy hiện sóng) và phân tích giao thức SPI/I2C. Có bản dùng thử miễn phí và giấy phép có giá từ khoảng 200 đến 5000 euro.
TinkerCad Circuits, của Autodesk, hoàn toàn trực tuyến, miễn phí và mang tính giáo dục cao. Nó tập trung vào Arduino UNO và cho phép bạn lập trình. với các khối hoặc văn bản và nhận thông tin cập nhật thường xuyên.
OneArduSim, được tạo ra bởi một kỹ sư tại Đại học Queen, miễn phí, đa ngôn ngữ (bao gồm cả tiếng Tây Ban Nha) và không được ký kỹ thuật số (Windows có thể cảnh báo bạn khi bạn chạy nó). Nó đi kèm với một loạt các thiết bị tốt I/O để xác thực thiết kế của bạn.
Bảng mạch ảo thêm một thành phần khác biệt với lớp AI: ChatGPT tích hợp cho Arduino và Raspberry Pi để hỗ trợ thiết kế và lập trình. Thật thú vị khi khám phá những ý tưởng và tự động hóa các tác vụ.
Virtronics Simulator cho Arduino Đây là một trong những phần mềm hoàn thiện nhất: hỗ trợ nhiều mô hình (UNO, MEGA), cho phép bạn trình diễn hoạt động bên trong và gỡ lỗi. Phần mềm có phiên bản miễn phí giới hạn và bản quyền. khoảng € 20 để mở khóa mọi thứ.
wokwi Nó nằm trong trình duyệt và được thiết kế cho các dự án IoT: bạn chọn một bảng mạch, các bộ phận từ mẫu hoặc bắt đầu từ đầu và kiểm tra mã trực tuyến. Nhanh chóng để lặp lại mà không cần cài đặt bất cứ điều gì.
Yênka Nó hướng đến lĩnh vực giáo dục, nhưng cũng phục vụ người dùng nâng cao. Nó tương thích với nhiều thiết bị và gia đình. có thể được sử dụng miễn phí; trong môi trường giáo dục cần phải có giấy phép.
Làm thế nào để chọn trình mô phỏng phù hợp nhất với bạn
Trước khi bắt đầu, hãy cân nhắc đến ngân sách, đường cong học tập, độ sâu mô phỏng và khối lượng công việc trong tương lai. vấn đề tiền bạcCác tùy chọn mã nguồn mở như KiCad hoặc LibrePCB hoàn hảo cho các dự án học thuật và cá nhân; các bộ phần mềm như Altium hoặc OrCAD hướng đến doanh nghiệp và có giá thành hợp lý nhờ hệ sinh thái và hỗ trợ của chúng.
Kinh nghiệm của bạn cũng được tính: nếu bạn mới bắt đầu, EasyEDA hoặc LibrePCB rất hữu ích; nếu bạn đến từ một ngành công nghiệp, bạn có thể cần phân tích toàn diện hơn và các hệ sinh thái tích hợp (Proteus, PADS Professional, Cadence Allegro). Và nếu bạn muốn mô phỏng thực tế, Multisim nổi bật với công cụ SPICE, trong khi Eagle tập trung nhiều hơn vào thiết kế sơ đồ và vật lý.
Cách diễn giải kết quả mô phỏng
Trong tương tự, cách tiếp cận thông thường là phân tích theo thời gian và tần số. Đồ thị V(t) hiển thị đáp ứng bước, độ vọt lố, nhiễu hoặc dao động; trong dòng điện, bạn thấy các thành phần giảm và tiêu tán. Quét tần số cung cấp cho bạn điểm cắt, độ lợi và độ lệch pha; phân tích DC hiển thị các giá trị tĩnh không thay đổi theo thời gian.
Trong kỹ thuật số, các công cụ như Proteus và các trình mô phỏng logic hiển thị sơ đồ thời gian trong đó các bit xen kẽ giữa 0 và 1. Điều quan trọng là phải hiểu thời gian lan truyền, cạnh và đồng bộ hóa để logic thực hiện đúng thời gian.
Quan trọng: Chỉ xem biểu đồ thôi là chưa đủ; bạn phải so sánh chúng với những gì bạn mong đợi. Nếu chúng không khớp, có thể có lỗi thiết kế. giá trị được gán sai hoặc thiết lập mô phỏng không thực tế (mô hình, dung sai, điều kiện biên).
Cộng đồng và hỗ trợ
Ngoài phần mềm, cộng đồng còn tiết kiệm thời gian. Các diễn đàn và subreddit về linh kiện điện tử rất hữu ích cho các câu hỏi thực tế về thiết kế, sửa chữa, mua linh kiện và dụng cụ đo lường. Chia sẻ và đánh giá các dự án tăng tốc độ học tập và ngăn bạn lặp lại lỗi của người khác.
Với đầy đủ các khóa học này—miễn phí, trả phí và trực tuyến—bạn có thể học mọi thứ từ sơ đồ mạch giáo dục đến PCB công nghiệp, bao gồm mô phỏng SPICE, phân tích FFT, thiết bị ảo và xác thực chương trình cơ sở trên vi điều khiển. Chìa khóa là phải căn chỉnh công cụ và mục tiêuNếu bạn ưu tiên tốc độ và đường cong mượt mà, hãy sử dụng EasyEDA/LibrePCB và trình mô phỏng web; nếu bạn đang tìm kiếm sự phân tích chặt chẽ, hãy sử dụng LTspice/Multisim/Qucs; để làm việc với PCB toàn diện, thư viện đồ sộ và quy trình làm việc chuyên nghiệp trong Windows 11, hãy sử dụng Proteus, Altium, OrCAD, eCADSTAR và các công cụ khác, luôn dựa vào cộng đồng và các phương pháp xác minh tốt.
