几款流行的电路仿真软件简介与学习资源分享

前言

1. 什么是电路仿真

电路仿真_百度百科 (baidu.com)

电子电路仿真（英语：Electronic circuit simulation），是指使用数学模型来对电子电路的真实行为进行模拟的工程方法。

电路仿真的作用：

实际电路成本很高，在制作实际电路之前，通过仿真可验证电路可行性
电路理论学习相对枯燥，仿真能查看波形，加强对理论的理解
仿真可方便的提供多种输入条件，便于分析实际电路难以测试的情形

电路仿真最重要的一步是构建一个足够接近物理实现的电路，需要你足够全面地考虑到物理世界元件的各种作用关系（比如注意到各种RC寄生、热效应），并且将这些物理量作用关系描述得足够准确（选择|编写足够准确的模型），所以仿真并不能替代分析计算过程，用仿真来试验调整电路参数是不明智的，仿真最大的作用是在你心中有数的时候作为验证。

2. Spice的发展历史

spice（仿真电路模拟器）_百度百科 (baidu.com)

SPICE（Simulation program with integrated circuit emphasis，以集成电路为重点的仿真程序）是最为普遍的电路级模拟程序，各软件厂家提供了Pspice、LTspice等不同版本spice软件，其仿真核心大同小异，都是采用了由美国加州大学伯克利分校开发的spice模拟算法。

做电路仿真必须知道什么是SPICE模型！ (sohu.com) 这里将spice的发展历史讲的一清二楚，写的也很生动有趣。

【科普】芯片设计之SPICE – 知乎 (zhihu.com)

以下介绍当前世界上最流行几款电路仿真软件，每个软件都有各自的优缺点，有各自擅长的领域，各位同学根据自身需要选用。

一. PSpice

1.1 PSpice简介

PSPICE_百度百科 (baidu.com)

PSpice可分解为P + Spice，其中P是PC（Personal Computer，个人电脑）的意思。

PSpice目前是Cadence公司旗下的仿真软件，它绘制原理图的工具是Orcad，在使用包含PSpice模型的数据库绘制原理图时，可以在真实的原理图上做少量更改，如添加激励，添加参数等就能进行仿真，而不需要额外绘制专用于仿真的电路图，这一点带来了很大的方便。

PSpice的仿真精度很高，仿真能很好的模拟真实情况；支持瞬态分析，AC分析，参数扫描，蒙特卡洛分析等多种分析类型；支持模拟电路和数字电路仿真。

依托于Cadence的流行，PSpice也成为现今世界上使用人数最多，使用范围最广的最流行的电路仿真软件，同时也是我本人的主力电路仿真软件。

1.2 PSpice学习资源

Cadence官方公众号的中文PSpice教程，质量很高，PSpice仿真培训 | 从入门到精通21周学习计划 (scrmtech.com)

优质工具书《基于OrCADCapture和PSpice的模拟电路设计与仿真》，《PSpice元器件模型建立及应用》，《PSpice和MATLAB综合电路仿真与分析》(原书第2版)，张东辉编著；《开关电源仿真PSpice和SPICE3应用》【美】Steven M.Sandler编著

波形观测界面：

给电路初学者的 LTspice操作入门教程 Step by Step – 知乎 (zhihu.com)
打开LTspice，按F1打开LTspiceHelp，这应该是最权威的教程了，讲的很细致，就是全英文不那么友好，但想深入学习LTspice必须学会查Help

三. Multisim

3.1 Multisim简介

multisim_百度百科 (baidu.com)

Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

Multisim的历史可以参考这篇文章：Multisim简介与使用.doc 全文免费 (book118.com)

简单来说就是，Multisim的前身是EWB，它最开始是加拿大图像交互技术公司（Interactive ImageTechnologies，IIT）于20世纪80年代末推出的一款专门用于电子线路仿真的软件，叫做虚拟电子工作平台（Electronics Workbench，EWB），用来对数字电路、模拟电路以及模拟/数字混合电路进行仿真，它同样是基于Spice模型的，博文前面关于Spice的发展历史中有提到过EWB。

后来，IIT在推出EWB5.0后，将软件改名为Multisim。2005年，NI收购了IIT，Multisim开始隶属于NI。NI公司的另一个有名的软件是LabView。收购之后，NI将Labview中的虚拟仪表融合进了Multisim，且开放了LabView接口，使得Multisim可以方便的和LabView进行数据交互。虚拟仪表和与LabView的交互能力也成为了Multisim的优势功能。

Multisim发展的较早，且入门简单，这使得Multisim在我国的大学教学中使用很多，很多大学老师在教学中会利用Multisim，直观的向学生展示电路原理，但是，Multisim的模型精细程度不如Pspice，软件功能各方面都不如Pspice强大，而且，Multisim是孤立的仿真软件，并没有原理图工具与PCB工具与其配套，也没有元器件厂商与其合作，所以，在工程领域，很少有人会使用Multisim。喜欢精确结果和强大功能的会选择Pspice，喜欢快速仿真和轻量功能的会选择免费的LTspice，Multisim与这两者相比没有什么优势，所以，Multisim的使用基本局限于大学教学。

3.2 Multisim学习资源

我个人对Multisim只是浅藏辄止，并没有深入使用，简单放几个链接供有兴趣的同学参考：

Multisim仿真教程【史上最好】_哔哩哔哩_bilibili

Multisim软件使用详细入门教程（图文全解） – 腾讯云开发者社区-腾讯云 (tencent.com)

四. MATLAB/Simulink

4.1 Simulink简介

SIMULINK_百度百科 (baidu.com)

Simulink是美国Mathworks公司推出的MATLAB中的一种可视化仿真工具。Simulink是一个模块图环境，用于多域仿真以及基于模型的设计。它支持系统设计、仿真、自动代码生成以及嵌入式系统的连续测试和验证。Simulink提供图形编辑器、可自定义的模块库以及求解器，能够进行动态系统建模和仿真。

Simulink与MATLAB相集成，能够在Simulink 中将MATLAB算法融入模型，还能将仿真结果导出至 MATLAB 做进一步分析。Simulink应用领域包括汽车、航空、工业自动化、大型建模、复杂逻辑、物理逻辑，信号处理等方面。

Simulink的功能非常强大，基本各行各业都会用到Simulink，但主要还是在系统仿真，算法仿真上应用最多，电路仿真并不是Simulink所擅长的，但通常为验证一些电路控制的算法，还是会在Simulink中搭建电路进行仿真，如仿真一些电源拓扑，像移相全桥，LLC等。

Simulink并不是基于Spice，元器件厂家不会提供Simulink模型，所以，我们在Simulink中搭建电路时使用的是理想模型而不是实际器件模型。这导致一些利用器件寄生参数的电路，如文氏电桥振荡电路，在simulink中仿真会失败，因为没有寄生参数，电路不会起振。

总得来说，如果想精确仿真模拟电路，不建议使用Simulink，而如果想进行系统仿真，算法验证，电路拓扑原理分析等，Simulink就比较合适。

4.2 Simulink学习资源

Simulink学习资源很多，书籍，视频，PDF，官方帮助文档等，可参考：

如何学习simulink仿真- 知乎 (zhihu.com)

Simulink Documentation – MathWorks 中国

4.3 Simulink使用

很多元器件可以在Simscape这个库中找。

5.3 Altium Designer

altium_百度百科 (baidu.com)

AD也是流行的原理图设计与PCB设计工具，但其仿真功能一直较弱，没实际用过。

5.4 立创EDA

立创EDA，国产的EDA工具，其基础版带有一个仿真模式，可以进行简单仿真。我个人使用的是专业版，暂时没有仿真功能，等专业版上线仿真功能，我再去试试。

立创EDA仿真快速入门_哔哩哔哩_bilibili

5.5 everycircuit（手机APP与网页端）

EveryCircuit – Home

一款可以在手机上仿真电路的软件，同时有网页端应用，付费软件（好像是98元），大概可以当做玩具。

5.6 其它

如果有些我不知道，又很优秀的电路仿真软件，各位同学可在评论区告知。

六. 总结

特征软件名	Pspice	LTspice	Multisim	Simulink
流行程度	☆☆☆☆☆	☆☆☆☆	☆☆☆	☆☆☆☆☆
适用范围	模拟/数字电路仿真	模拟/数字电路仿真	模拟/数字电路仿真（大学教学）	系统仿真，算法验证
功能	非常强大	强大	强大	非常强大
模型类型	spice模型	spice模型	spice模型	理想模型/spice模型（可与PSPICE联合仿真）
仿真速度	慢	较快	快	慢
收敛性	经常不收敛	偶尔不收敛	收敛	偶尔不收敛
精确度	非常精确	精确	精确	一般
上手难度	☆☆☆☆☆	☆☆☆☆	☆☆☆	☆☆☆☆☆