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集成电路器件参数计算与电路分析系统 / V1.0.0

把查表、推导和画曲线放进同一个界面

器件工作点算一遍、特性曲线画一遍、控制系统的根轨迹再画一遍,这些零碎活原本要在几个工具之间来回切。这套系统把它们收进 8 个页签,参数改一次就全部重算,结果可以导出成表和图。

算得准

器件计算用解析模型与迭代求解,电路分析用改进节点法,逻辑化简用 Quine-McCluskey,稳定性判定用劳斯判据。每条公式写在使用文档里。

看得见

特性曲线、频响、阶跃响应、根轨迹、时序波形、频谱与时频图都在界面上直接画出来,不只是一堆数字。

拿得走

结果可以导出成 CSV、JSON、PNG 图与中文 PDF 报告,整个工程的输入状态也能存成工程文件随时载回。

功能

8 个页签分别做什么

页签顺序就是使用顺序:从单个器件算到整块电路,再到逻辑、控制与信号。

八个功能页签与各自能算的量
#页签能算什么
01器件参数计算 二极管(肖克利方程、静态工作点、动态电阻、I-V 特性、温度可调)、稳压二极管、肖特基二极管;三极管共射 / 共集 / 共基三种组态的偏置与输出特性曲线族,含 Early 效应;MOSFET 的截止 / 线性 / 饱和区判定、转移特性与输出特性,含沟道长度调制与体效应。
02RC/RLC 分析 一阶 RC 与 RL 的时间常数、截止频率与阶跃响应;二阶 RLC 的阻尼比、品质因数、谐振频率与三种阻尼情形的解析解;频响曲线与串联谐振带宽。
03网表解析 解析 SPICE 子集网表,元件支持 R / C / L / V / I / D / Q / M 与受控源 E / G / F,点命令支持.model / .op / .tran / .ac / .end;直流工作点用改进节点法求解,瞬态仿真可选后向欧拉或梯形法,激励支持阶跃、PULSE 与 SIN;交流分析给出幅频与相频。
04逻辑门仿真 7 种基本门(AND / OR / NOT / NAND / NOR / XOR / XNOR)与多级组合电路的求值,输出真值表、最小项表达式与卡诺图化简后的最简与或式;含组合环路检测。内建 D 触发器时序仿真与阶梯波形。
05参数扫描 线性与对数两种扫描方式;曲线族扫描看某个参数变化时曲线怎么动,标量扫描看单个指标随参数怎么变。界面提供四个预设场景:二极管伏安特性、MOSFET 转移特性、RC 阶跃响应,以及蒙特卡洛工作点容差直方图。
06时序逻辑仿真 D / J-K / T / SR 四类触发器,支持上升沿、下降沿与电平触发;移位寄存器、同步与异步计数器(模数可配)、Mealy 与 Moore 状态机;输出状态序列与多路对齐的阶梯波形。
07自动控制分析 传递函数的串联 / 并联 / 反馈化简;劳斯判据判定稳定性并给出右半平面极点个数;阶跃、冲激、斜坡与正弦四类时域响应及动态指标;Bode 图、奈奎斯特图、幅值裕度与相位裕度;根轨迹;两种 PID 整定方法;传递函数与状态空间互转、能控性与能观性判定、LQR 最优反馈。
08信号处理 正弦 / 方波 / 锯齿波 / 多频叠加四类信号源;FFT 幅度谱与相位谱、主频检测;采样定理判定与混叠频率计算;线性卷积;FIR 滤波器(5 种窗 × 4 种类型)与 IIR 滤波器(Butterworth / Chebyshev I / Chebyshev II);STFT 时频图与滤波前后对比。

在线试算一

RC / RLC 电路

与软件里「RC/RLC 分析」页签同一套公式。改参数看结果,切到二阶会多出电感输入。

电路计算 τ = RC,ω₀ = 1/√(LC),ζ = (R/2)·√(C/L)
时间常数 τ
--
截止频率 fc
--
直流输出电压
--

一阶 RC 阶跃响应 v(t) = 1 − e^(−t/τ)

默认值 R = 10 Ω、L = 1 mH、C = 1 µF 时 ζ ≈ 0.158、f₀ ≈ 5033 Hz、Q ≈ 3.16,属于欠阻尼,阶跃响应会振荡几次才稳定下来。曲线按二阶系统的解析解画出。

在线试算二

逻辑门真值表与化简

与软件里「逻辑门仿真」页签同一套逻辑。选门类型和输入个数,真值表、最小项与最简与或式会一起给出来。

组合逻辑求值 真值表枚举 + 最小项求和
真值表行数
--
最小项之和
--
最简与或式
--
真值表

最简与或式由最小项列表直接拼出。软件里的卡诺图化简走 Quine-McCluskey 算法,支持 2 到 4 个变量,得到的也是最简与或式,这里展示的是同一目标下的等价结果。

怎么用

运行方式与导出

桌面程序,双击即可运行。界面同时提供命令行入口,方便在没有图形界面的机器上批量跑网表。

桌面界面

双击程序打开 8 个页签的窗口,左侧输入参数、右侧看曲线与结果。窗口默认 1120 × 720,建议 1280 × 720 以上显示。

命令行

指定网表文件即可跑直流工作点、瞬态或交流分析,结果输出为 JSON,便于脚本调用与批处理。

导出

数据导出 CSV(带 BOM,Excel 可直接打开)与 JSON;图形导出 PNG(默认 300 dpi);另有中文 PDF 报告与可保存载入的工程文件。

8功能页签从器件到电路、逻辑、控制与信号
7基本逻辑门含真值表枚举与卡诺图化简
4扫描场景含蒙特卡洛工作点容差直方图
242测试用例当前版本的自动化用例数

功能边界

这套系统不做什么

下面几条写在软件说明书的功能限制章节里,不用近似功能冒充完整功能。

网表直流求解只处理线性元件

直流工作点求解支持 R / C / L / V / I 与受控源 E / F / G。非线性器件(二极管、三极管、MOSFET)与电流控制电压源给出明确提示,不参与自动求解。

逻辑变量最多 8 个

真值表按 2ⁿ 枚举,为避免组合爆炸限制在 8 个输入变量以内;卡诺图化简支持 2 到 4 个变量。含触发器的电路不能生成真值表,需要改用时序仿真页签。

二极管的数值范围有约束

电压超过约 18 V 时指数项会溢出,界面已限制输入范围并给出提示。

极端参数下可能不收敛

器件计算采用解析与迭代混合模型,参数取得极端时迭代可能不收敛,软件会提示调整参数而不是给一个看似正常的结果。

时序仿真面向教学与常见电路

覆盖常见触发器、计数器与状态机场景,复杂 IP 级设计的仿真不在范围内。

只在 Windows 上交付

当前只提供 Windows 10 / 11 64 位的程序包。跨平台支持在计划中,但还没有可交付的产物。

运行环境

装在什么机器上

操作系统Windows 10 / 11,64 位。免安装,不需要预装开发环境
硬件建议内存 4 GB 及以上,显示分辨率 1280 × 720 及以上
界面框架PySide6(Qt),曲线绘制嵌入窗口,不依赖浏览器
外网不需要。运行期不发起任何网络请求

下一步

拿一个你自己的器件或电路试

给出器件型号与工作条件,或者一份网表,我们跑一遍把结果与曲线发给你。

约一次演示 看下一套:集成电路测试向量自动生成与故障诊断系统(IC-FaultGen)