QUCS 사용 방법 및 Bias Point 해석 - 전압 분배 회로

QUCS 사용 방법

QUCS 전자 회로 시뮬레이션 : 사용 방법 및 Bias Point 해석

무료 회로 해석 프로그램인

QUCS 의 간략한 사용 방법 및 전압 분배 회로의 DC Bais Point 계산 방법

을 소개합니다. 

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QUCS Interface 소개

초기화면

아래의 우측 그림은 QUCS 를 실행 후 초기화면 입니다. 그림과 같이 Main Dock 이 보이지 않으시는 분은 상단 메뉴에서 View > Dock Window 를 선택 하면 Main Dock 이 활성화 됩니다. 상단의 메뉴나, 아이콘들은 대부분 직관적이라서 상세한 설명은 생략하겠습니다. 이후 회로도를 그리면서 필요한 내용은 설명 할 예정입니다. 

좌측의 Main Dock 에는 Projects Content Components Libraries 탭이 존재 합니다. 이 4가지 탭 중에 일단 Component Tab 과 Libraries 탭만 알아 보도록 하겠습니다.

QUCS 실행 후 초기 화면

Component Tab

Component Tab 은 회로도에 필요한 부품 파트를 넣거나, 시뮬레이션 모듈을 삽입하기 위한 재료들이 있는 탭입니다. Component Tab 은 아래의 여러가지 항목이 있지만, 일단 회로 시뮬레이션에 필요한 항목만 언급하고 넘어가겠습니다.

👉 lumped components : 저항, 커패시터와, 그라운드, 포트 등과 같은 회로도 작성을 위한 기본 재료

👉 sources : 정전압원 정전류원 교류전원 등과 같은 모든 전원 소스

👉 nonlinear components : 다이오드, 트랜지스터, FET, OPAMP 와 같은 능동소자

👉 simulation : DC/AC Analysis, Parametric Sweep 과 같은 시뮬레이션 설정 도구

👉 diagrams : 시뮬레이션 결과 입력을 위한 그래프, 테이블, 스미스차트 등의 출력 도구

Library Tab

Component 탭에 있는 회로 소자는 이상적인 조건의 소자이고, Library Tab 에 있는 회로 라이브러리는 실제 시뮬레이션 할 수 있는 부품 리스트 입니다. 사용자가 spice 데이터를 입력하여 자신의 부품을 등록 할 수 있지만, 전 거기 까지는 해보지 않았습니다. 

Tool bar

툴바에서 일반적인 기능 이외에 회로 작성 및 시뮬레이션 관련된 툴바 아이콘의 기능은 아래와 같습니다. 이런게 있다 정도로만 보시면 될 것 같습니다.

QUCS 툴바

• 부품 상하 대칭
  
• 부품 좌우 대칭
• 부품 회전
• 배선
• 네트명 삽입
• 수학 공식 삽입 - 시뮬레이션 결과를 위해 사용 합니다 ex) gain = dB(Vout.V/Vin.V)
• 그라운드 삽입
• 포트 삽입
• 시뮬레이션 실행
• 시뮬레이션 결과 그래프의 마커(Marker) 삽입

회로도 작성 방법

회로도 작성 방법은 간단 합니다. Main Dock 에서 Component Tab 또는 Libraries 탭에서 부품을 찾고, 부품을 클릭하면 회로도에 바로 부품 배치가 가능 합니다. 회로도 작성을 위한 유용한 단축키는 아래와 같습니다. 

📌 Ctrl + R : 선택한 부품 회전

📌 Ctrl + E : Wiring 배선 시작 Ctrl + E 누른 후에 마우스로 배선 시작과 끝을 클릭

※ Tips : 배선 하는 동안 마우스 우 클릭시 배선 경로 변경

📌 Ctrl + G : 그라운드 삽입

📌 Ctrl + U : 부품 그리드 맞춤

QUCS 사용 방법 정리

QUCS 를 사용하여 시뮬레이션 하는 방법은 아래와 같이 부품 선정, 회로도 작성, 시뮬레이션 설정, 시뮬레이션 실행, 결과 보기의 순서로 진행하시면 됩니다. 필요에 따라 네트명을 설정하거나, 프로브를 설정하거나, 원하는 수학적 공식을 삽입 할 수 있습니다. 

따라하기 : 전압 분배 회로

회로도

아래의 회로도에서 각 노드의 전압을 구해봅시다.

부품 종류

• V1 : Main Dock > Components Tab > Source > DC Voltage Source
• R1~R4 : Main Dock > Components Tab > lumped components > Resistor US
• GND : Ctrl + G

회로도 작성은 부품을 선택 후 회로도 창에서 배치 후에 그라운드와 배선 연결 합니다. 특별한 내용은 없으므로 생략 합니다.

시뮬레이션 설정 및 실행

Components Tab > Simulations 에서 dc simulation 블록을 회로도에 배치합니다. dc simulation 은 정상 상태 해석을 수행하는 시뮬레이션 모듈입니다.

dc simulation 블록 배치

위와 같이 회로도 설정이 회로도를 저장합니다. 회로도가 저장되어있어야 시뮬레이션이 가능합니다. 파일을 저장하고, Toolbar 에서 톱니바퀴 모양 또는 F2 키를 눌러 시뮬레이션을 실행합니다. 시뮬레이션이 실행되면 자동으로 아래 화면과 같이 dpl 확장자의 data display 영역이 보이게 됩니다. 지금은 data display 영역해서 보지 않을 것이기 때문에, 회로도 화면으로 넘어갑니다.

시뮬레이션 실행 후 Data Display 화면 전환

결과 보기

회로도 화면에서 상단 메뉴의 Simulation > Calculate DC Bias 클릭 또는 F8 키를 누르면 아래 화면과 같이 회로 각 노드의 전압이 표시되는 것을 확인 할 수 있습니다.

Calculate DC Bias 결과

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마무리

이번 포스트에서

QUCS 화면 소개와 DC Bias Point

를 계산하는 간단한 시뮬레이션 방법을 소개하였습니다. 이후 포스트 부터는 QUCS 를 활용하여 DC Analysis, AC Analysis, Transient, Parameter Sweep 시뮬레이션을 하는 방법을 순차적으로 소개할 예정입니다.

끝까지 읽어 주셔서 감사합니다.😄

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