Subcircuits in uSimmics (ehemals QucsStudio) erstellen und verwenden [2026]

Grundoperationen
2024.11.02

Die Subcircuit-Funktion von uSimmics (ehemals QucsStudio) ermöglicht die hierarchische Strukturierung großer und komplexer Schaltungsentwürfe. Dieser Artikel erläutert den vollständigen Ablauf: von der Auslegung eines LC-Tiefpassfilters 3. Ordnung als Subcircuit bis hin zu dessen Integration in das Hauptschaltplan.

Was Sie in diesem Artikel lernen

  • Das Konzept des Subcircuits und seine Vorteile im Schaltungsentwurf
  • Erstellung eines Unterschaltplans und Platzierung von Ports
  • Vorgehensweise zur Einbindung eines Subcircuits in den Hauptschaltplan
  • Angabe der Sub.sch-Datei und Behebung häufiger Probleme
  • Wiederverwendung desselben Subcircuits in mehreren Instanzen

Was ist ein Subcircuit?

Ein Subcircuit ist ein als eigenständiges Modul definierter Schaltungsblock innerhalb eines größeren Elektronikdesigns. Die Verwendung von Subcircuits im Entwicklungsfluss bietet folgende Vorteile:

  • Verbesserte Lesbarkeit des Schaltplans durch hierarchisches Design
  • Wiederverwendung desselben Blocks an mehreren Stellen im Entwurf
  • Automatische Übernahme von Änderungen durch Anpassung nur der Subcircuit-Datei

Vorgehensweise

1. Zwei Schaltplandateien im Projekt vorbereiten

Erstellen Sie zunächst zwei Schaltplandateien innerhalb desselben Projekts.

Dateiname Funktion
Main.sch Hauptschaltplan (der Schaltplan, der den Subcircuit verwendet)
Sub.sch Unterschaltplan (der Schaltplan, der als Subcircuit definiert wird)

2. Schaltung im Unterschaltplan (Sub.sch) entwerfen

In diesem Beispiel wird ein LC-Tiefpassfilter 3. Ordnung in Sub.sch ausgelegt.

Hinweis zu LC-Tiefpassfiltern: Eine Filterschaltung aus Induktivitäten (L) und Kondensatoren (C), die ausschließlich Niederfrequenzanteile durchlässt. Die Filter Synthesis-Funktion in uSimmics (ehemals QucsStudio) berechnet die Bauteilwerte automatisch aus der angegebenen Filterordnung und Grenzfrequenz.

Ausführliche Anweisungen zur Filterauslegung mit Filter Synthesis finden Sie in diesem Artikel.

3. Ports im Unterschaltplan platzieren

Entfernen Sie aus dem entworfenen Filterschaltplan alle Elemente, die für die Verbindung mit dem Hauptschaltplan nicht benötigt werden (z. B. Abschlusswiderstände), und platzieren Sie Ports (Port) an den Verbindungsknoten.

  1. Platzieren Sie einen Port am Eingangsanschluss.
  2. Platzieren Sie einen Port am Ausgangsanschluss.
  3. Speichern Sie die Datei als Sub.sch.

Wichtig: Wenn Ports nicht korrekt platziert und gespeichert wurden, erkennt der Hauptschaltplan die Anschlüsse des Subcircuits nicht. Falls der Subcircuit keine zwei Ports anzeigt, überprüfen Sie, ob Sub.sch korrekt gespeichert wurde.

4. Subcircuit in den Hauptschaltplan (Main.sch) einfügen

  1. Öffnen Sie Main.sch.
  2. Wählen Sie im Menü Components → Devices den Eintrag Subcircuit und platzieren Sie ihn auf der Schaltplanzeichenfläche.
  3. Doppelklicken Sie auf die platzierte Subcircuit-Komponente, um den Eigenschaftsdialog zu öffnen.
  4. Klicken Sie auf die Schaltfläche Browse und wählen Sie die im vorherigen Schritt erstellte Datei Sub.sch.
  5. Schließen Sie den Dialog. Der Subcircuit wird nun als Block mit zwei Ports im Hauptschaltplan angezeigt.

5. Simulation mit Subcircuit ausführen

Führen Sie die Simulation nach demselben Verfahren wie bei jeder Standard-Schaltungssimulation aus. Die Komponenten innerhalb des Subcircuits verhalten sich genauso, als wären sie direkt im Hauptschaltplan platziert.

Erweiterte Anwendung: Mehrere Instanzen desselben Subcircuits können in einem einzigen Entwurf platziert werden. Um beispielsweise denselben Filter in mehreren Stufen zu kaskadieren, genügt es, weitere Subcircuit-Blöcke zu platzieren, die auf dieselbe Datei Sub.sch verweisen.

Fehlerbehebung

Symptom Überprüfungspunkt
Subcircuit zeigt keine zwei Ports an Prüfen, ob die Ports in Sub.sch korrekt platziert und gespeichert sind
Simulationsfehler tritt auf Sicherstellen, dass der Pfad zu Sub.sch korrekt angegeben ist und die Datei existiert
Änderungen am Unterschaltplan werden im Hauptschaltplan nicht übernommen Sub.sch speichern, dann die Simulation in Main.sch erneut ausführen

Zusammenfassung

Die Subcircuit-Funktion von uSimmics (ehemals QucsStudio) ermöglicht die hierarchische Strukturierung komplexer Schaltungen und verbessert die Wiederverwendbarkeit und Wartbarkeit von Entwürfen erheblich. Bereits das einfache Kapseln eines mit Filter Synthesis entworfenen Filters als Subcircuit wirkt sich direkt positiv auf die Effizienz eines professionellen Schaltungsentwicklungsflusses aus. Beginnen Sie mit einem einfachen Unterschaltplan, um sich mit der Bedienung vertraut zu machen, und wenden Sie diese Technik anschließend auf umfangreichere Schaltungsentwürfe an.

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