Справка: редактор схем

Расстановка компонентов

Выберите тип в панели инструментов (R, L, C, Порт, Земля). Наведите указатель на сетку — компонент подсветится там, где встанет. Клик мышью или тап пальцем ставит его на лист.

Горячие клавиши режимов (на компьютере, не срабатывают при вводе текста в поле): S — «Выбрать», W — «Провод», R/L/C — соответствующий компонент, P — «Порт», G — «Земля».

Поворот на 90° перед установкой: пробел на компьютере, долгое нажатие на сенсорном экране. На телефоне это один непрерывный жест: держите палец, пока компонент не повернётся, и просто отпустите — он сразу встанет в повёрнутом положении, отдельный повторный тап не нужен. У порта и земли — один вывод, поворачивать нечего.

Уже установленный компонент тоже можно повернуть: выделите его в режиме «Выбрать» и нажмите пробел, либо откройте окно свойств (двойной клик/долгое нажатие) и нажмите «Повернуть на 90°».

Провода и соединения

В режиме «Провод» клик задаёт начальную точку, следующий клик — конечную. Провод всегда строго горизонтальный или вертикальный: если точки не на одной линии, редактор автоматически добавляет один изгиб (два отрезка через общий угол). Пробел (на телефоне — долгое нажатие) переключает, какой стороной идёт изгиб — горизонтальной или вертикальной от начальной точки. Если выбранная сторона изгиба визуально проходит через середину чужого компонента, редактор при установке автоматически пробует изгиб в другую сторону — если так он компонент обходит, ставится этот вариант. Для прямой линии без изгиба такого обхода нет — если специально провести провод прямо через компонент, он там и останется.

Пошагово на сенсорном экране:

Выберите режим «Провод».
Наведите палец на клетку сетки, откуда должен начинаться провод — она подсветится точкой.
Коротко коснитесь и отпустите — это задаёт начальную точку (первую точку тоже можно точно позиционировать, подведя палец перед касанием).
Наведите палец на конечную точку — появится пунктирная линия (прямая или с изгибом, если точки не на одной прямой).
Если нужно поменять сторону изгиба — удерживайте палец на месте примерно полсекунды, не двигая.
Отпустите палец — провод фиксируется сразу, с той стороной изгиба, что была включена на момент отпускания. Отдельный повторный тап не нужен ни для прямого провода, ни для провода с изгибом.

Электрическое соединение возникает, если конец провода или вывод компонента лежит НА другом проводе — включая середину (Т-образное соединение). Такие точки отмечаются жирной точкой. Простое пересечение двух проводов накрест без общей точки — не соединение, ровно как на бумажной схеме без точки.

Если оба вывода резистора, катушки или конденсатора попадают на один и тот же провод, этот провод автоматически разрывается в месте компонента — иначе он оказался бы закорочен проводом в обход себя.

Подпись компонента — обозначение и под ним номинал (или имя переменной). Место для неё выбирается автоматически при каждом изменении схемы: у горизонтального компонента — над ним или под ним, у вертикального — справа или слева, там, где она не ложится на соседние компоненты, провода и чужие подписи. Поэтому у катушки и конденсатора, стоящих рядом на землю, подписи расходятся в разные стороны, а у среднего из трёх элементов подряд подпись встаёт над ним.

Порт и земля

Порт — источник сигнала с сопротивлением Z₀. Второй вывод порта по умолчанию считается подключённым к земле и не рисуется: порт занимает всего одну клетку сетки, как и обозначение земли.

Номер порта — это номер строки и столбца S-матрицы: S21 — передача из P1 в P2, S11 — отражение на P1, независимо от того, в каком порядке порты ставили на лист. После «Перенумеровать» номера и смысл кривых меняются вместе с подписями.

Обозначение земли (GND) заземляет точку сетки, к которой подключено, — используется, когда второй вывод резистора, катушки или конденсатора нужно привязать к земле в середине схемы.

Потери катушек и конденсаторов

По умолчанию катушки и конденсаторы идеальные, и фильтр на них выглядит лучше, чем получится на плате. В окне свойств катушки и конденсатора есть блок «Потери и паразиты». Пустое поле — этого вида потерь нет.

Добротность Q на заданной частоте и показатель α: Q(f) = Q·(f/FQ)^α. У катушки это последовательное сопротивление потерь 2πfL/Q(f), у конденсатора — параллельная проводимость 2πfC/Q(f). α = 1 (по умолчанию) — сопротивление потерь катушки не зависит от частоты; 0,5 — скин-эффект; 0 — добротность постоянна;
ESR (только у конденсатора) — последовательное сопротивление из документации производителя;
Собственный резонанс SRF — у катушки добавляет параллельную ёмкость, у конденсатора — последовательную индуктивность выводов, при которой элемент резонирует на этой частоте. Паразит считается из SRF при текущем номинале: если номинал меняет оптимизатор, SRF остаётся заданным.

Заданные потери видны в подписи компонента: «Q=40@1ГГц», «ESR=0.3Ом SRF=5ГГц». Кнопка «Сохранить» в окне свойств катушки и конденсатора сохраняет и номинал, и потери; ошибка в поле показывается прямо под ним, и тогда ничего не сохраняется.

Детали Murata

Вместо идеального элемента или потерь, заданных вручную, конденсатор и катушка могут быть конкретной деталью Murata. Её модель — эквивалентная схема из библиотеки Murata: в ней уже есть потери, собственный резонанс и паразитные резонансы выше него. По этим же схемам Murata считает свои файлы S-параметров.

В окне свойств конденсатора или катушки (двойной клик) — блок «Деталь производителя», кнопка «Выбрать деталь Murata…». Поиск — по началу номера или серии (GJM15, GRM18, LQW15AN, LQG15; серия катушки с вариантом — LQW15AN_00) и по номиналу: найдутся детали от половины до двойного номинала, ближние первыми. Сузить его можно по корпусу (0402, 0603 …), серии, допуску, у конденсатора — по диэлектрику (C0G, X7R …), у катушки — по типу (проволочная, тонкоплёночная, многослойная) и исполнению (общее или автомобильное). В списках фильтров — только то, что есть среди деталей с заданными номером, номиналом и корпусом.
Чтобы выбрать из похожих деталей лучшую, в строке каждой показаны добротность Q на рабочей частоте и частота собственного резонанса SRF — их сервер считает по модели детали. Рабочая частота по умолчанию — верхняя граница диапазона расчёта, её можно поменять. Можно отобрать детали с «Q не меньше» и «SRF не ниже» и отсортировать список по добротности. Выше собственного резонанса Q не показывается: там катушка ведёт себя как конденсатор, а конденсатор — как катушка. Клик по строке ставит деталь.
У детали номинал и потери задаёт модель, поэтому поля номинала, потерь и допуска в окне свойств скрыты. Номер детали виден третьей строкой в подписи элемента. «Другая деталь…» открывает поиск снова, «Убрать деталь» возвращает идеальный элемент с тем же номиналом. Выбор и снятие детали отменяются Ctrl+Z.
Подбор детали оптимизатором (дискретная оптимизация). В свойствах детали впишите имя переменной в поле «Подбирать номинал оптимизатором» и нажмите «Подбирать». Переменная получает ряд — линейку детали: детали Murata, у которых номер отличается от выбранной только номиналом и допуском (у GJM1555C1H5R6BB01 это GJM1555C1H…B01 — та же серия, корпус, диэлектрик и напряжение). С галочкой «только с допуском …» (по умолчанию она стоит) в ряду только детали с тем же допуском — тогда номиналов может быть меньше: например, у LQW15AN…00 с допуском ±2 % нет номиналов ниже 6,8 нГн, они выпускаются с допуском ±0,1…0,5 нГн. Без галочки допуск остаётся прежним, если номинал есть с ним, а иначе берётся тот, что есть. Новая переменная создаётся с границами от 0,1 до 10 номиналов, поменять их можно в окне «Переменные»; в столбце «Ряд» у неё — «Murata GJM1555C1H…B01, допуск ±0,1 пФ» (или без допуска, если галочку сняли). «Оптимизировать», кнопки ± и ползунок подстройки берут только номиналы этой линейки, и деталь меняется вместе со значением переменной: номер в подписи и в свойствах — той детали линейки, чей номинал сейчас у переменной (при нескольких допусках — с тем же допуском, что был). «Не подбирать» отвязывает деталь от переменной, «Другая деталь…» — тоже.
В разбросе (Монте-Карло) детали не участвуют — их номинал задан моделью.
Производитель проверял каждую модель в своём диапазоне частот — он указан в свойствах детали (например, у GJM15 — 100 МГц – 20 ГГц, у LQW15AN — 50 МГц – 20 ГГц). Если диапазон расчёта выходит за него, под графиками появляется предупреждение: там результат приближённый.
Модели — данные Murata. По условиям Murata их нельзя воспроизводить и передавать без её согласия. Поэтому модели есть только на сервере, страница получает лишь номер и паспортные данные детали. Схему, в которой кроме портов и земли стоит одна деталь Murata, можно считать и смотреть на графиках, но нельзя выгрузить файлом .sNp: её S-параметры и есть данные Murata. Об этом предупреждают и под графиками, и при попытке выгрузить. Схему из нескольких элементов выгружать можно.

Линии передачи: TLIN, MLIN, MCLIN, MSTEP, MGAP, MOPEN, MTEE, MCORN, MMBEND, MCURVE, MCROSS, MVIA, SLIN, SCLIN, CPW, CPWG

Кроме R, L и C в схему можно ставить отрезки линий передачи. Линия, как и резистор, занимает две клетки сетки и поворачивается так же; второй провод линии (экран, земляной слой платы) — общая земля схемы, отдельно его подключать не нужно.

TLIN — идеальная линия без потерь: волновое сопротивление Z₀ и электрическая длина в градусах на частоте F0 (например, 90° на 1 ГГц — четвертьволновый отрезок на 1 ГГц).
MLIN — микрополосковая линия: ширина W и длина L на выбранной подложке. Z₀ и εэфф — по формулам Хаммерстада–Йенсена с поправкой на толщину металла, их зависимость от частоты (дисперсия) — по Киршнингу–Янсену, плюс потери в металле и диэлектрике. Модель действует при W/h от 0,01 до 100.
CPW — копланарная линия без металла на обратной стороне платы: ширина W, зазор G до боковых земель и длина L. Z₀ и εэфф — конформные отображения для подложки конечной толщины (Гионе–Нальди, те же формулы, что в калькуляторе ширины линии), поправка на толщину металла — по Гупте/Уэделлу, частотная дисперсия — по Франкелю (заметна, когда частота приближается к c/(4h√(εr−1)) — порогу возбуждения волны в подложке).
CPWG — копланарная линия с земляным слоем снизу: те же W, G, L. Модель — Гионе–Нальди с той же поправкой на толщину металла, частотная дисперсия пока не учитывается.

MSTEP — ступенька ширины микрополоска: стык двух линий шириной W1 (вывод 1) и W2 (вывод 2). Ставится между отрезками MLIN разной ширины, как двухполюсник; длины у неё нет. Модель — Т-схема: ёмкость на землю и две последовательные индуктивности по формулам из книги K. C. Gupta, R. Garg, I. J. Bahl «Microstrip Lines and Slotlines» (1979). Авторы проверяли их при отношении ширин от 1,5 до 3,5 (ёмкость, εr ≤ 10) и до 5 (индуктивность); для более резких ступенек значения — лишь оценка, и окно свойств об этом предупреждает. Сравнение с электромагнитным расчётом ступенчатого фильтра нижних частот с отношением ширин 14:1 показало, что за пределами этой области формулы переоценивают поправку примерно вдвое.

MGAP — зазор S между концами двух микрополосков шириной W1 (вывод 1) и W2 (вывод 2): двухполюсник между отрезками MLIN, длины у него нет; длину каждого отрезка считайте до края зазора. Модель — π-схема: ёмкость между концами и две ёмкости на землю, по M. Kirschning, R. H. Jansen, N. H. L. Koster «Measurement and Computer-Aided Modeling of Microstrip Discontinuities by an Improved Resonator Method» (IEEE MTT-S, 1983). Область модели — W/h от 0,1 до 3, отношение ширин до 3, частоты от 0,2 до 18 ГГц. Сверка с электромагнитным расчётом на линии 50 Ом подложки 0,5 мм: при зазоре 0,1–0,2 мм |S21| совпадает в пределах 1 дБ, при зазоре 0,5 мм модель занижает связь примерно на 3 дБ.

MCURVE — изгиб микрополоска по дуге: ширина W, радиус R по средней линии, угол поворота. Ставится как двухполюсник между отрезками MLIN; длины отрезков считайте до начала и конца дуги. Модель — отрезок микрополосковой линии длиной по средней линии R·θ: надёжной модели дуги с проверяемым источником нет, поэтому ошибка такой замены оценена нашим электромагнитным расчётом. Для дуги 90° при R/W = 2,6 на подложке 0,5 мм фаза отличается от расчёта на 0,3–0,8° до 6 ГГц и на 2,7° на 9,5 ГГц (дуга электрически немного длиннее средней линии); отражение дуги (от −45 до −29 дБ) модель не учитывает.

MVIA — переходное отверстие на землю: диаметр D и толщина металлизации стенок t; высота отверстия — толщина подложки, проводимость — у металла подложки. Блок на один вывод: ставится на конец линии или на площадку. Модель — индуктивность и сопротивление стенок с поверхностным эффектом по M. E. Goldfarb, R. A. Pucel «Modeling Via Hole Grounds in Microstrip» (IEEE Microwave and Guided Wave Letters, 1991). Авторы проверяли её при толщине подложки меньше 0,03 длины волны в воздухе; выше окно свойств предупреждает. Пример: отверстие 0,3 мм в подложке 0,508 мм — около 83 пГн.

MOPEN — открытый конец микрополоска шириной W: блок на один вывод, ставится на свободный конец отрезка MLIN (разомкнутого шлейфа). Поле у конца линии добавляет ёмкость — линия «электрически длиннее» на Δl. Модель — M. Kirschning, R. H. Jansen, N. H. L. Koster, «Accurate model for open end effect of microstrip lines» (Electronics Letters, 1981); на подложке 0,5 мм у линии 50 Ом Δl ≈ 0,2 мм, и четвертьволновый шлейф на 5 ГГц без этой поправки резонирует на 2–3 % ниже расчёта.

MTEE — тройник микрополоска: блок на три вывода, 1 и 2 — основные плечи шириной Wa и Wb (сквозная линия), 3 — боковое плечо шириной W3 (например, шлейф). Модель — E. Hammerstad, «Computer-Aided Design of Microstrip Couplers with Accurate Discontinuity Models» (IEEE MTT-S, 1981): узел с проводимостью и трансформаторами плюс короткие отрезки линий от выводов до узла. Плоскости отсчёта — края плеч у места соединения: отрезки линий подключаются к выводам тройника, а не к его центру. У бокового плеча отрезок отрицательный — это смещение плоскости отсчёта, а не ошибка.

MCORN — изгиб микрополоска шириной W на 90° под прямым углом; MMBEND — такой же изгиб со скосом наружного угла на 50 %. Ставятся как двухполюсники между отрезками MLIN; длины у них нет. Плоскости отсчёта — края квадрата W×W в углу: длину каждого отрезка MLIN считайте до этого квадрата, а не до средней линии поворота. Модель — Т-схема из двух последовательных индуктивностей и ёмкости на землю по формулам M. Kirschning, R. H. Jansen, N. H. L. Koster «Measurement and Computer-Aided Modeling of Microstrip Discontinuities by an Improved Resonator Method» (IEEE MTT-S, 1983); область модели — W/h от 0,2 до 6, εr от 2,36 до 10,4, частоты до 14 ГГц. Скос уменьшает ёмкость угла и отражение от изгиба. Модель прямого угла сверена с электромагнитным расчётом: до 6–7 ГГц фаза совпадает в пределах градуса на изгиб, к 10 ГГц расхождение растёт примерно до 3°. Модель скоса сверена с электромагнитным расчётом только по фазе (расхождение до 3° на 10 ГГц); её малое отражение (ниже −27 дБ) расчёт пока не подтверждает: у скоса под 45° на прямоугольной сетке оно зависит от размера ячейки.

MCROSS — крестовина микрополоска: блок на четыре вывода, 1 и 3 — одна линия (ширины W1, W3), 2 и 4 — другая (W2, W4). Модель — ёмкость на землю и индуктивность в каждом плече плюс индуктивность между линиями по формулам из книги K. C. Gupta, R. Garg, I. J. Bahl, P. Bhartia «Microstrip Lines and Slotlines» (2-е изд., 1996) и статьи R. Garg, I. J. Bahl «Microstrip discontinuities» (1978). Формулы получены для εr = 9,9; для другой подложки ёмкости пересчитываются по сопротивлению и εэфф линий. Область модели — W/h от 0,3 до 3 (ёмкости) и от 0,5 до 2 (индуктивности); у несимметричной крестовины, где противоположные плечи сильно различаются по ширине, модель грубая.

SLIN — полосковая линия: полосок шириной W посередине между двумя сплошными землями, длина L. Толщина подложки h у полосковых элементов — полное расстояние между землями, а не расстояние до одной земли, как у микрополоска. Волна — ТЕМ: εэфф = εr, от частоты не зависит. Z₀ — точная формула для полоска нулевой толщины через эллиптические интегралы: S. B. Cohn «Characteristic Impedance of the Shielded-Strip Transmission Line» (IRE Trans. MTT, 1954). Потери — только в диэлектрике; толщина и потери в металле пока не учитываются, окно свойств об этом пишет.

SCLIN — связанные полосковые линии: две одинаковые линии шириной W с зазором S посередине между землями, длина L; блок на четыре вывода, как MCLIN (1, 2 — первая линия, 3, 4 — вторая). Z₀ чётной и нечётной волн — точные формулы для полосков нулевой толщины: S. B. Cohn «Shielded Coupled-Strip Transmission Line» (IRE Trans. MTT, 1955). Толщина подложки h — полное расстояние между землями; толщина и потери в металле пока не учитываются.

MCLIN — связанные микрополосковые линии: две одинаковые линии шириной W с зазором S между ними, длина L, на выбранной подложке. Это не двухполюсник, а блок на четыре вывода: 1 и 2 — левый и правый концы первой линии, 3 и 4 — левый и правый концы второй (номера подписаны у выводов). Из таких отрезков собираются полосовые фильтры на связанных линиях и направленные ответвители; свободный конец линии, ни к чему не подключённый, — разомкнутый. Расчёт — по чётной и нечётной волнам: их Z₀ — по квазистатическим формулам Киршнинга–Янсена для металла нулевой толщины, εэфф — с частотной дисперсией по тем же авторам (у чётной волны на подложке 0,5 мм εэфф к 5 ГГц вырастает примерно на 1 %; с дисперсией модель совпадает с электромагнитным расчётом в пределах 0,3 %). Частотная зависимость Z₀ — по нашим электромагнитным расчётам: таблица по W/h от 0,3 до 4,8, S/h от 0,15 до 2,4, εr от 2,2 до 10,2 и частоте до f·h = 10 ГГц·мм (и ниже порога высших мод у широких линий); вне таблицы Z₀ квазистатическое, и окно свойств об этом пишет. Толщина металла пока не учитывается. Потери в диэлектрике и металле — как у MLIN, для каждой волны. Модель действует при W/h и S/h от 0,1 до 10 и εr до 18. В окне свойств показаны Z₀ и εэфф обеих волн, электрическая длина и связь на вывод 3 на середине диапазона.

У обеих копланарных линий боковые земли считаются достаточно широкими и соединёнными между собой (у CPWG — прошитыми переходными отверстиями на нижний слой). Поправка на толщину металла становится заметной, когда толщина меди сравнима с зазором: при t = 35 мкм и G = 0,2 мм она снижает Z₀ CPW на несколько омов — для узких зазоров стоит сверяться с field-solver'ом.

В окне свойств линии (двойной клик) под полями показаны её Z₀, εэфф, электрическая длина и потери на середине диапазона расчёта — удобно подбирать ширину под нужное сопротивление. Любой параметр (кроме F0) можно заменить именем переменной — тогда его можно подбирать оптимизатором: для размеров W, G, L тип переменной «Длина», для электрической длины TLIN — «Угол».

Подложки (кнопка на панели) — параметры платы: материал из списка (εr и tgδ по данным производителя; для Rogers — расчётное значение Design Dk) или «Свой материал» с εr и tgδ вручную, толщина подложки h, толщина металла t и металл проводников. Первая подложка (RO4003C 0,508 мм, медь 35 мкм) создаётся автоматически при установке первой линии MLIN, MCLIN, CPW или CPWG; если подложек несколько, у каждой линии в свойствах выбирается своя.

Расчёт идёт по моделям отдельных отрезков: стыки, изгибы, Т-соединения и открытые концы линий пока не учитываются — на высоких частотах это даёт заметное смещение, модели неоднородностей будут добавлены следующим этапом.

Блок S-параметров из файла (.sNp)

Кнопка «Блок .sNp» загружает файл S-параметров в формате Touchstone (.s1p, .s2p … .s8p, версии 1 и 2) — измеренный транзистор, фильтр, кабель, модель компонента от производителя — и ставит его в схему блоком. После выбора файла редактор переходит в режим установки: блок подсвечивается там, где встанет, пробел (на телефоне — долгое нажатие) поворачивает его, клик/тап ставит. Один и тот же файл можно поставить несколько раз.

Выводы пронумерованы внутри корпуса: у 2-портового блока 1 слева, 2 справа (как у резистора); у 3-портового 1 слева, 2 и 3 справа; у 4 и больше портов — нечётные слева, чётные справа. Общий вывод блока (опорный для всех портов файла) — земля схемы. Свободный вывод — холостой ход.
Между точками файла значения интерполируются линейно по модулю и фазе; за пределами частот файла берутся крайние значения, и под кнопкой «Рассчитать» появляется предупреждение, у какого блока диапазон расчёта вышел за файл.
Если в файле задано своё опорное сопротивление (R в строке «#» или у каждого порта в [Reference]), блок пересчитывается к портам схемы автоматически.
Поддерживаются только S-параметры; Y-, Z-параметры и смешанные (дифференциальные) пока нет. Размер файла — до 900 КБ и до 10 000 значений S (N² × число частот: для .s2p — до 2 500 частот). В одной схеме — до 4 разных файлов.
В свойствах блока (двойной клик) — имя файла, число портов и точек, диапазон частот и Z₀ портов; там же «Заменить файл…» (с тем же числом портов) — например, другой экземпляр того же компонента.

Файл разбирает сервер; в схеме хранится его компактная копия, она сохраняется вместе со схемой в «Мои схемы».

Выделение, свойства, перемещение

Перетащить незафиксированный компонент можно в любом режиме (кроме «Провод»), не только в «Выбрать» — не нужно переключаться, чтобы подвинуть только что поставленный. Во время перетаскивания видно, в какую клетку сетки компонент встанет, — он сразу «прыгает» по сетке вслед за курсором/пальцем, а не двигается свободно до отпускания. В режиме «Выбрать» клик по компоненту или проводу дополнительно выделяет его: компонент обводится пунктирной рамкой, провод подсвечивается и получает квадратные метки на концах.

Выделение нескольких объектов (на компьютере). В режиме «Выбрать» зажмите левую кнопку мыши на пустом месте и протяните рамку. Слева направо (сплошная рамка) — выделяется только то, что целиком внутри рамки; справа налево (пунктирная рамка) — всё, что рамка хотя бы задела. С зажатым Shift рамка добавляет объекты к уже выделенным. Ctrl+A выделяет всю схему. Выделенную группу можно перетащить мышью за любой её компонент или провод, сдвинуть стрелками на клавиатуре (на одну клетку сетки за нажатие) или удалить клавишей Delete. Если в группе есть компонент с зафиксированной позицией, группа не сдвигается — снимите фиксацию или не включайте его в рамку. Провода, которые вели к группе снаружи и не попали в выделение, остаются на месте — их концы нужно переподключить. Стрелки работают и для одиночного выделенного компонента/провода.

Копирование и вставка. Выделите компонент или фрагмент схемы и нажмите Ctrl+C (или кнопку «Копировать»), Ctrl+X — вырезать. Ctrl+V (или «Вставить») — копия полупрозрачно следует за курсором; клик или тап ставит её, Esc — отмена. Вставленный фрагмент остаётся выделенным: его сразу можно подвинуть мышью или стрелками, а Ctrl+V ещё раз — поставить следующую копию. Копии получают следующие свободные номера (R5, R6…), номиналы и ссылки на переменные сохраняются: копия в той же схеме использует те же переменные, что и оригинал, — при оптимизации они меняются вместе. Вставить можно и в другую схему — открытую из «Моих схем» или в соседней вкладке: вместе с фрагментом переносятся нужные ему переменные, подложки и файлы блоков .sNp (если имя уже занято чем-то другим, копия добавится как «имя_2»).

Новый компонент ставится сразу со значением по умолчанию, без открытия окна свойств. Чтобы его изменить, откройте окно отдельно: двойной клик по компоненту, его подписи или проводу на компьютере, долгое нажатие (около полсекунды, не двигая палец) на сенсорном экране. Закрывается крестиком, кликом мимо окна или клавишей Esc.

На сенсорном экране: короткое касание компонента или провода — выделяет; палец, начавший заметно двигаться, — перетаскивает (отпустите, чтобы зафиксировать на сетке); палец, оставшийся на месте дольше полусекунды, — открывает окно свойств. Если случайно двигается весь лист вместо компонента — значит, палец лёг мимо компонента; попробуйте увеличить масштаб перед точной работой с мелкими деталями схемы.

В окне свойств: «Сохранить номинал» (у катушки и конденсатора — «Сохранить», вместе с потерями) применяет введённое число (или имя переменной, см. ниже) — единица измерения отдельно не выбирается, она всегда берётся из глобальных настроек («Единицы» в панели инструментов), чтобы не дублировать один и тот же выбор в двух местах; «Зафиксировать позицию» запрещает перетаскивание и поворот. Кнопка «Удалить» убирает выделенный компонент или провод со схемы — то же самое на компьютере делают клавиши Delete/Backspace, когда что-то выделено в режиме «Выбрать» (окно свойств открывать не обязательно).

Esc на компьютере — универсальная отмена того, что сейчас «привязано» к курсору, по порядку: закрывает окно свойств, если оно открыто → отменяет текущее перетаскивание компонента, возвращая его на место → сбрасывает недостроенный провод → выходит из режима размещения (R/L/C/порт/земля/провод) обратно в «Выбрать» → если ничего из этого не актуально — просто снимает выделение.

Отмена действия

Кнопка «↶ Назад» в панели инструментов отменяет последнее действие: установку или удаление компонента/провода, перетаскивание, поворот, изменение номинала, «Перенумеровать», «Очистить всё». На компьютере то же самое делает Ctrl+Z (или ⌘+Z на Mac). Можно нажимать несколько раз подряд, чтобы отменить несколько последних шагов; кнопка становится неактивной, когда отменять больше нечего.

Нумерация компонентов

Номер компонента (R1, R2, C1...) присваивается один раз при установке и больше не меняется сам — удаление, перемещение или добавление других компонентов на уже присвоенные номера не влияет.

Чтобы пересчитать номера заново, нажмите «Перенумеровать» в панели инструментов: компоненты каждого типа нумеруются по правилу ГОСТ — сверху вниз, слева направо по их положению на листе.

Формат и границы листа

Лист имеет чёткие границы — выберите формат по ГОСТ 2.301 (А4, А3, А2, А1) в выпадающем списке рядом с кнопками масштаба. Больший формат даёт больше места для схемы; сетка, размещение компонентов и прокрутка ограничены его размером — за пределами листа сетки нет.

Если схема не помещается в выбранный формат, редактор откажется его применить, пока часть компонентов или проводов остаётся за границей. При открытии сохранённой схемы формат восстанавливается автоматически (для очень старых схем без сохранённого формата подбирается наименьший подходящий).

Полноэкранный режим

Кнопка «⛶ На весь экран» рядом с кнопками масштаба разворачивает редактор поверх всей страницы: остаются только панель инструментов и лист, вписанный в окно целиком, — удобно работать как в отдельной программе. Окна свойств, переменных, целей и диапазона частот открываются поверх, как обычно. Вернуться к странице — кнопка «✕ Свернуть» или клавиша Esc, когда отменять уже нечего (нет выделения, недостроенного провода, режима размещения). В Chrome браузер дополнительно убирает адресную строку и вкладки; выйти из этого режима браузера — удерживая Esc. Для расчёта и графиков сверните редактор — они остаются на странице под листом.

Горячие клавиши (буквы режимов, Ctrl+Z, Ctrl+A, Ctrl+C/X/V) работают на любой раскладке клавиатуры, в том числе на русской. Ctrl+A и Ctrl+C/X/V относятся к схеме, только если вы работаете с редактором (последний клик был по нему или он развёрнут на весь экран); в остальных случаях — и когда на странице выделен текст — это обычное выделение и копирование текста.

Масштаб и прокрутка

Масштабируется именно лист схемы, а не страница целиком: щипок двумя пальцами, колесо мыши либо кнопки +/−/1:1 над листом.

Прокрутка при увеличенном масштабе: мышью — перетаскивание с зажатой средней или правой кнопкой (в любом режиме; левая кнопка на пустом месте тянет рамку выделения). На сенсорном экране — перетащите пустое место одним пальцем в режиме «Выбрать» или двумя пальцами в любом режиме (одновременно с масштабом). На компьютере — ещё и колесо мыши с зажатым Shift (прокрутка по горизонтали) или Ctrl (по вертикали), без изменения масштаба — привычно для тех, кто работал в похожих программах.

Расчёт и графики

Кнопка «Диапазон частот» в панели инструментов открывает окно с настройками расчёта: частота от/до, затем — шаг частоты или число точек (они пересчитываются друг из друга автоматически, задавать нужно только что-то одно) и шкала (по умолчанию — линейная, точки равномерно распределены по частоте в Гц; на логарифмической точки на самом деле распределены неравномерно, поэтому шаг там — средний, справочный, но менять его по-прежнему можно, число точек пересчитается). Кнопка «Применить» сохраняет изменения и закрывает окно; крестик и клик мимо окна, наоборот, отменяют всё, что поменяли с момента открытия, и возвращают прежние значения — если случайно передумали, можно просто закрыть окно, не опасаясь, что что-то «наполовину» сохранилось. Под схемой остаются только кнопки «Рассчитать»/«Оптимизировать» — нажмите «Рассчитать», и сервер решит схему на каждой частоте, вернув S-параметры. Как и любая другая применённая настройка диапазона, смена шкалы действует только при следующем нажатии «Рассчитать»/«Оптимизировать» — уже показанный график сам по себе не обновляется.

Можно добавить несколько независимых графиков и в каждом отметить любой набор S-параметров. Какие кривые показать, выбирается кнопкой «Кривые ▾» над графиком: она открывает матрицу Sij — строка i — порт, куда пришёл сигнал, столбец j — порт, куда его подали (S21 — из порта 1 в порт 2). Диагональ (S11, S22, …) — отражения, выделена фоном. У каждой ячейки — переключатель оси «Л/П» (левая или правая ось Y, клик переключает). Сверху — быстрые наборы: все отражения, вся передача из порта 1, вся развязка между выходами (Sij при i, j ≥ 2), «Снять все». Изменения в окне применяются кнопкой «Сохранить»; «Отмена» или Esc закрывают окно без изменений. В схеме может быть не больше 9 портов.

Ось X подписана единицей измерения частоты (той же, что в «Единицы»/«Диапазон частот»). Автоматический масштаб оси Y в дБ опускается до самого глубокого провала, но не ниже −60 дБ: S11 идеально согласованной схемы на одной частоте падает до −300 дБ, и такая ось сжала бы остальные кривые в полоску, поэтому более глубокий провал упирается в нижний край на −60 дБ. Значения ниже −150 дБ считаются нулём (например, S11 балуна, идеально согласованного на всех частотах) и на масштаб не влияют — такая кривая идёт по нижнему краю. Точные границы можно задать вручную в «⚙ Оси». При наведении на график появляется курсор с точными значениями на этой частоте. Чекбокс «Показывать цели» — рядом с кнопкой «Кривые ▾» (появляется, если задана хотя бы одна цель), кнопка «+ Добавить график» — под графиками.

Границы и шаг деления по умолчанию подбираются автоматически, «круглыми» числами (1, 2, 5, 10, 20, 50…), а не произвольными дробями. Кнопка «⚙ Оси» в шапке графика открывает настройку границ вручную: переключатель Авто/Ручной для каждой оси, при ручном режиме — свои Минимум/Максимум/Шаг.

Рядом с каждым чекбоксом S-параметра — маленький выбор Л/П: к какой оси Y привязана эта характеристика. Если хотя бы одна привязана к правой — на графике появляется вторая шкала справа со своими границами и шагом (полезно, когда у характеристик сильно разный уровень, например S21 около 0 дБ и S11 около −30 дБ на одном графике). Легенда и подписи осей показывают, какая кривая к какой оси относится.

Приблизить график по частоте — потянуть мышью (или пальцем на телефоне) по горизонтали внутри графика: видимый диапазон сузится до выделенной области, без обращения к серверу (данные уже посчитаны, просто показывается их часть). В шапке графика появится кнопка «Сбросить масштаб» — возвращает исходный диапазон.

Список в шапке графика выбирает, что показывать для отмеченных характеристик:

|S|, дБ — модуль в децибелах (по умолчанию);
КСВ — считается из того же S-параметра по стандартной формуле, удобно для отражений S11/S22; цели на графике тоже пересчитываются в КСВ;
Фаза S, ° — от −180° до +180°, переход через ±180° рисуется разрывом;
ГВЗ, нс — групповое время задержки −dφ/dω; сервер считает его не по соседним точкам сетки, а по двум дополнительным расчётам вплотную к каждой частоте, поэтому оно точное и при редкой сетке. Это втрое дольше обычного расчёта, поэтому ГВЗ считается, только пока открыт хотя бы один график ГВЗ; если переключить график на ГВЗ после расчёта, сервер досчитает его для той же схемы, по которой построены кривые. Там, где |S| ниже −150 дБ (численный ноль — например, S11 согласованной линии), фаза не определена, и ГВЗ для этих точек не рисуется. Вблизи узкого провала, где |S| мал, но не ноль, ГВЗ резко скачет — это свойство самой величины;
Z вх, Ом (Re, Im) — входное сопротивление со стороны порта при остальных портах, нагруженных на свои Z₀: действительная часть сплошной линией, мнимая — пунктиром того же цвета; показывается только для отражений Sii;
|Z вх|, Ом — модуль того же входного сопротивления;
Y-параметры, См и Z-параметры, Ом (Re сплошной, Im пунктиром) — матрицы проводимостей и сопротивлений схемы при опорных Z₀ портов. Кривые выбираются той же матрицей «Кривые»: на этих графиках её ячейки называются Y21, Z21 и т. д. Не у всякой схемы они существуют: у одиночного последовательного элемента между портами нет Z-параметров, у шунта на землю — Y-параметров; там кривых нет;
ABCD (Re, Im) — матрица передачи, только для схемы с двумя портами: A и D безразмерные, B — в омах, C — в сименсах; в матрице «Кривые» S11 — это A, S12 — B, S21 — C, S22 — D.
Устойчивость K, μ — только для схемы с двумя портами (усилитель с транзистором из файла .s2p): K — коэффициент Роллетта, μ и μ′ — критерий Эдвардса — Синского со стороны нагрузки и источника, |Δ| = |S11·S22 − S12·S21|. Схема безусловно устойчива, если K > 1 и |Δ| < 1, или, что то же, μ > 1. На графике пунктиром — граница 1. В матрице «Кривые» S11 — это K, S21 — μ, S12 — μ′, S22 — |Δ|.
MAG/MSG, дБ — тоже для двух портов: максимальное усиление, которого можно добиться согласованием входа и выхода. Где K > 1 — MAG (максимальное доступное усиление), где K ≤ 1 — MSG = |S21|/|S12| (максимальное устойчивое); отдельно можно показать MSG. В матрице «Кривые» S21 — MAG/MSG, S12 — MSG.
Коэффициент шума NF, дБ — для любого числа портов: ячейка Sij матрицы «Кривые» — NF из порта j в порт i («NF 1→2»), при источнике с Z₀ порта j и остальных портах, нагруженных на свои Z₀. Все резисторы, потери катушек и конденсаторов (Q, ESR), детали Murata, линии с потерями и пассивные блоки .sNp шумят тепловым шумом при 290 К; транзистор из файла .s2p — по шумовым параметрам файла (NFmin, Γopt, Rn — блок «шумовые данные» после S-параметров или [Noise Data] в версии 2). Если блок усиливает, а шумовых данных в файле нет, его шум не учитывается — под графиками об этом предупреждение. У схемы с двумя портами в ячейке S11 — NFmin (пунктир): коэффициент шума при оптимальном по шуму источнике. Шум сервер считает только пока открыт такой график — это примерно вдвое дольше обычного расчёта.
TDR: Z(t), Ом и Переходная характеристика Sij(t) — временная область, как режим «Time Domain, Low Pass Step» анализатора цепей. Сервер считает схему на своей сетке от 0 до верхней частоты диапазона (1024 точки, нижняя частота диапазона здесь не важна), взвешивает спектр окном Кайзера и получает отклик на ступеньку. TDR — сопротивление «вдоль» схемы со стороны порта (по отражению Sii): у отрезка линии 75 Ом видно 75 Ом на всю его длину, затем нагрузку; время — туда и обратно. Переходная характеристика Sij(t) — отклик в порту i на ступеньку в порту j (у сквозного провода — от 0 до 1, с задержкой линии); у Sii — коэффициент отражения ρ(t). Ось — время в нс, середина фронта ступеньки — t = 0. Фронт (10–90 %) — около 1/f верхней: чем выше верхняя частота диапазона, тем короче фронт и тем мельче видны неоднородности; его длительность написана под графиком. Поле «Время до» над графиком задаёт правый край оси (пусто — до того места, где отклики успокоились); всего — до 256 периодов верхней частоты. Наведение показывает время и значения.
Диаграмма Смита — коэффициенты отражения Sii на круговой диаграмме, нормированной к Z₀ своего порта. Наведение на кривую показывает частоту, Γ (модуль и угол) и Z; клик/тап по кривой ставит маркер (на тех же частотах маркеры видны и на обычных графиках), таблица маркеров — с Γ и Z.

Круги на диаграмме Смита (схема с двумя портами). Над диаграммой — строка «Круги на частоте»: впишите частоту, отметьте «устойчивости» и/или впишите уровни доступного усиления GA и рабочего усиления GP в дБ (несколько — через точку с запятой: «10; 12»), нажмите «Построить». Фиолетовые круги — в плоскости коэффициента отражения источника Γs (устойчивость входа и GA), зелёные — в плоскости нагрузки ΓL (устойчивость выхода и GP). Оранжевые — шумовые круги NF (плоскость Γ источника, поле «NF, дБ») с точкой Γopt; под диаграммой — NFmin, Γopt и Rn/Z₀ на этой частоте; уровень ниже NFmin недостижим — круга у него нет. Круги устойчивости — пунктиром, неустойчивая область залита: источник или нагрузка с Γ в этой области делают усилитель неустойчивым. Под диаграммой — K и μ на этой частоте; если μ > 1, круги устойчивости лежат целиком вне диаграммы. Уровень усиления больше MAG при K > 1 недостижим — он перечислен под диаграммой, круга у него нет. Круги считает сервер для той же схемы, что и кривые, и после нового расчёта строит их заново; «Убрать круги» — убрать.

Y, Z и ABCD, как и ГВЗ, сервер считает, только пока открыт такой график: на 9 портах каждая матрица заметно увеличивает ответ. Если переключить график после расчёта, сервер досчитает её для той же схемы.

Цель рисуется на графике своей величины: цель на |S| в дБ — на графике «|S|, дБ» и, в пересчёте, на «КСВ»; цель на КСВ, фазу или ГВЗ — на графике этой величины; на Re/Im Z вх — на «Z вх, Ом (Re, Im)»; на |Z вх| — на «|Z вх|, Ом»; на K и μ — на «Устойчивость K, μ». На диаграмме Смита и графиках Y, Z, ABCD целей нет. При смене вида графика ручные границы осей сбрасываются в «Авто».

Время расчёта. Фильтры, согласующие цепи и делители в 1001 точку считаются за доли секунды, схема на 200 узлов — около секунды. Сервер считает схему не дольше 20 секунд. Время всего диапазона он прогнозирует по первой частоте и, если расчёт не уложится, сразу отвечает, сколько точек по частоте поместится, — тогда уменьшите их число в «Диапазон частот» или упростите схему. Оптимизация так же заранее проверяет, хватит ли ей времени. В схеме — до 400 компонентов (вместе с портами и землями) и до 2000 проводов.

Выгрузка .sNp — кнопка «⤓ Выгрузить .sNp» рядом с «Рассчитать»: сервер считает текущую схему в заданном диапазоне частот и отдаёт файл Touchstone (модуль и угол, частота в Гц) с числом портов схемы — его можно сравнить с измерениями или поставить блоком в другую схему. Порты в файле идут в порядке P1, P2, …; если Z₀ портов разные, файл пишется в версии 2.0 со своим опорным сопротивлением у каждого порта. Имя файла — по названию схемы в «Мои схемы» (без названия — schema.s2p и т. п.). В начале файла — комментарий, что S-параметры получены расчётом в редакторе схем buydevices.ru, а не измерены, и время расчёта. Схему из одной детали Murata выгрузить нельзя — см. «Детали Murata».

Маркеры — короткий клик/тап по графику (без заметного перетаскивания — иначе это зум, см. выше) ставит маркер на ближайшей реально посчитанной точке; повторный клик рядом со старым маркером снимает его. Первый поставленный маркер — опорный: для всех следующих под графиком появляется таблица с частотой и значением каждой отмеченной характеристики, а также разницей относительно первого маркера — удобно сравнить, например, насколько изменилось затухание между двумя частотами. Кнопка «Очистить маркеры» в шапке графика убирает их все сразу.

История расчётов — кнопка «📌 Сохранить в историю» рядом с «Рассчитать» (становится доступна сразу после успешного расчёта) запоминает текущий результат как «Снимок» с номером по порядку, вместе со значениями переменных и номиналов на этот момент. На панели каждого графика появляется список «История расчётов» с чекбоксом на каждый снимок — отметив его, вы увидите на графике полупрозрачную пунктирную кривую того цвета, что и живая серия, с подписью в легенде, — удобно сравнить, куда сместился график после правки номинала или схемы. Кнопка «↺ Восстановить» у снимка возвращает в схему именно эти значения переменных и номиналов (состав компонентов и проводов не трогает) — если потом захочется вернуться к текущим значениям, это обычное действие, отменяемое через «Назад» (Ctrl+Z). Крестик у снимка убирает его из истории. Важно: в историю попадают только результаты «Рассчитать» — результаты «Оптимизировать» туда не добавляются, чтобы история отражала именно ваши собственные правки, а не промежуточные шаги подбора. История сбрасывается при нажатии «Очистить всё» и при открытии другой сохранённой схемы.

Если в истории есть хотя бы один снимок, а вы добавляете или удаляете компонент/провод либо нажимаете «Перенумеровать» — страница спросит подтверждение: такие изменения состава схемы могут сделать сохранённую историю неактуальной. Откажетесь — само действие не произойдёт, схема и история останутся как были; подтвердите — действие выполнится, а история расчётов полностью очистится, а кнопка «📌 Сохранить в историю» станет недоступна, пока не пересчитаете заново (иначе можно было бы по ошибке сохранить снимок с результатом для уже не той схемы). Правка номинала, переменной или цели, перетаскивание и поворот компонента к такому подтверждению не приводят — это и есть основной сценарий работы с историей, подкручивать можно свободно. «Назад» (Ctrl+Z), если отменяет именно такое структурное изменение, спрашивает то же самое подтверждение — отмена других действий (правка номинала и подобного) ничего не спрашивает.

Единицы измерения по умолчанию

Кнопка «Единицы» в панели инструментов открывает окно, где для резисторов и портов (Z₀), катушек и конденсаторов выбирается единица измерения по умолчанию (например, кОм вместо Ом для резисторов, если в схеме в основном килоомные номиналы). Она подставляется при открытии окна свойств компонента и при вводе номинала переменной — конкретное значение всё равно можно ввести в любой другой единице через выпадающий список рядом с полем, глобальная единица — только стартовая.

Там же — единица частоты (Гц/кГц/МГц/ГГц): в отличие от R/L/C, у неё нет отдельного выбора «на месте» — это одна активная единица на всю страницу, и меняется она только здесь. Она сразу применяется везде, где на странице есть частота: поля «от/до» в окне «Диапазон частот», поля «от/до» новой и уже созданной цели, подписи графика.

Переменные

Переменная — именованный номинал (например «L1 = 10 нГн»), который можно использовать сразу в нескольких компонентах вместо числа. Кнопка «Переменные» открывает список уже созданных переменных и форму добавления новой: имя (латиница/кириллица, начинается с буквы), тип (R — сопротивление, тем же типом задаётся и Z₀ порта; L — индуктивность; C — ёмкость), номинал, а также минимум и максимум — в единице по умолчанию для этого типа.

Минимум и максимум задают, в каких пределах может меняться переменная при оптимизации (см. ниже) — номинал должен лежать внутри этих границ. Номинал, минимум и максимум можно поменять и позже прямо в таблице переменных, не пересоздавая переменную заново — новый номинал должен укладываться в текущие границы, иначе сначала нужно расширить их.

При создании переменной можно задать и «Шаг подстройки» — необязательное поле (по умолчанию — 1/20 диапазона между минимумом и максимумом). Этим шагом пользуются кнопки «−»/«+» рядом с номиналом в таблице переменных: каждый клик меняет значение ровно на шаг, не превышая границы минимума/максимума, — удобно быстро «подкрутить» номинал и сразу пересчитать схему, не вводя число вручную каждый раз. Сам шаг можно поменять позже прямо в столбце «Шаг» таблицы.

Ряд номиналов. У переменных R, L и C в столбце «Ряд» можно выбрать ряд E6, E12, E24, E48, E96 или E192 (по умолчанию — «любое»). Тогда переменная принимает только номиналы этого ряда — как реальные резисторы, катушки и конденсаторы из каталога: при выборе ряда номинал сразу округляется до ближайшего номинала ряда (ближайшего по отношению: 4,9 → 5,1, а не 4,7); так же округляется номинал, введённый в таблицу вручную, и номинал после смены границ. Кнопки «−»/«+» переходят к соседнему номиналу ряда (поле «Шаг» у такой переменной не используется), ползунок подстройки ходит по номиналам ряда между минимумом и максимумом, а оптимизатор подбирает только их: сначала ищет как обычно, потом перебирает соседние номиналы ряда около найденного решения. В статусе оптимизации тогда написано «Номиналы из рядов: …». Если между минимумом и максимумом нет ни одного номинала ряда (например, E6 и границы 11…14 Ом), под переменной появляется сообщение — расширьте границы или выберите более частый ряд. Цели, которые выполнялись при любых номиналах, с номиналами ряда могут не выполниться — статус целей покажет это. Ещё один вид ряда — линейка деталей Murata: его ставит деталь, номинал которой подбирает оптимизатор (см. «Детали Murata»).

Чтобы привязать переменную к компоненту, откройте его свойства и впишите в поле номинала имя переменной вместо числа (например, L1) — так же, как ввели бы обычное число, и нажмите «Сохранить номинал». Если переменной с таким именем ещё нет, она создаётся сразу: с текущим номиналом компонента и диапазоном от 0,1 до 10 номиналов (границы и шаг можно поправить в окне «Переменные»); если есть — компонент просто привязывается к ней. Поле номинала подсказывает уже созданные переменные подходящего типа. Переменную можно привязать к любому числу компонентов подходящего типа: изменение её номинала (вручную или в результате оптимизации) сразу отражается везде, где она используется.

Каждую переменную можно отдельно заблокировать (чекбокс в списке переменных) — заблокированная переменная не меняется при оптимизации, даже если стоит в нескольких компонентах. Обычные числовые номиналы (не связанные с переменной) оптимизатор никогда не трогает — блокировать их отдельно не нужно.

Подстройка ползунками

Как только хотя бы одна переменная стоит в номинале компонента открытого листа (или вложенной в него подсхемы), между блоком «Расчёт» и графиками появляется панель «Подстройка»: по ползунку на каждую такую переменную. Двигайте ползунок — графики пересчитываются на лету, без нажатия «Рассчитать».

Пределы ползунка — минимум и максимум переменной (меняются в окне «Переменные»). Если максимум больше минимума в 10 раз и более, ползунок логарифмический: каждая декада занимает равную часть хода. Значение округляется до 4 значащих цифр. У переменной с рядом номиналов ползунок ходит по номиналам ряда, а рядом с именем написан ряд (например, «La E24»).
Кнопки −/+ рядом со значением меняют его на шаг подстройки переменной (у переменной с рядом номиналов — на соседний номинал ряда) и тоже сразу пересчитывают схему; так же работают −/+ в окне «Переменные».
Пока сервер считает, новые сдвиги ползунка копятся, и после ответа уходит один расчёт с самым свежим значением — поэтому на больших схемах кривые догоняют ползунок с небольшой задержкой.
Весь сдвиг ползунка — один шаг отмены: Ctrl+Z (или «Назад») возвращает значение, которое было до сдвига, и графики пересчитываются вместе с ним.
«Пересчитывать сразу» — выключите, чтобы подвигать несколько ползунков и посчитать один раз кнопкой «Рассчитать»; при включении расчёт уходит сразу.
«Держать на экране при прокрутке» — панель остаётся вверху окна, пока вы прокручиваете страницу к графикам.
Блокировка переменной (🔒) касается только оптимизатора — вручную подстраивать её можно.

Цели оптимизации и подбор номиналов

Кнопка «Цели» открывает список целей и форму добавления новой: характеристика (S11, S21 и так далее — набор зависит от числа портов в схеме), диапазон частот (от/до), величина, условие и значение, вес.

Величина: |S| в дБ (как раньше), КСВ, фаза S в градусах, ГВЗ в наносекундах, а для отражений Sii — ещё входное сопротивление порта: Re Z вх, Im Z вх или |Z вх| в омах. Для передачи (S21 и т. п.) входного сопротивления нет — форма подскажет выбрать отражение. Коэффициент шума NF в дБ — для передачи Sij (из порта j в порт i, например «NF 1→2 < 2 дБ»). Для схемы с двумя портами — ещё устойчивость K и μ (например, «K > 1» во всём диапазоне — безусловная устойчивость усилителя): это величины всей схемы, характеристику для них выбирать не нужно, в таблице целей у них «—».
Условие: «больше», «меньше» или «равно» — во всём диапазоне частот цели. «Равно» выполнено, если отклонение не больше малого допуска: 0,01 дБ, 0,001 КСВ, 0,1°, 0,001 нс, 0,01 Ом, 0,001 у K и μ, 0,01 дБ у NF. Фаза сравнивается по кругу: −179° и 179° отличаются на 2°, а не на 358°.
Цели на ГВЗ дороже остальных: на каждую точку цели сервер считает схему ещё дважды, вплотную к её частоте.

Частота — в той же единице, что и в окне «Диапазон частот» (это одна и та же единица на всю страницу, менять — в «Единицы»).

Вес — приоритет цели относительно остальных (по умолчанию 1, у всех целей одинаковый). Если удовлетворить все цели одновременно невозможно (например, они физически противоречат друг другу или мешают границы переменных), оптимизатор старается сильнее выполнить ту цель, у которой вес больше, — за счёт остальных. Одинаковый вес у всех целей означает, что все они одинаково важны.

Все поля уже созданной цели можно поменять прямо в таблице — характеристику, величину, границы диапазона, условие, значение и вес — без удаления и создания заново. Если сменить величину, а прежнее значение для новой не подходит (−20 дБ как КСВ), ставится типичное: КСВ 1,5, фаза 0°, ГВЗ 1 нс, сопротивление 50 Ом. Значение ограничено разумным диапазоном (−200…100 дБ, КСВ от 1, фаза −180…180°) — это защита от опечаток вроде лишнего нуля, а не реальное физическое ограничение. Ошибка ввода показывается под формой или под таблицей. Показатель ошибки по целям складывает квадраты нарушений в единицах самих целей (дБ, градусы, омы…), поэтому при целях разных величин их соотношение задаёт вес.

Кнопка «Оптимизировать» (рядом с «Рассчитать») становится доступна, когда задана хотя бы одна цель и хотя бы одна незаблокированная переменная реально используется в схеме. Если чего-то не хватает, под кнопками появляется видимая подсказка, что именно нужно добавить — переменную (кнопка «Переменные», привязанную к номиналу компонента), цель (кнопка «Цели»), или и то, и другое сразу; подсказка пропадает, как только условие выполнено. По нажатию сервер подбирает значения незаблокированных переменных — строго в пределах их минимума и максимума — так, чтобы удовлетворить всем целям сразу (с учётом их веса), и сразу показывает получившийся график и статус по каждой цели (достигнута/нет). Подбор начинается от текущих номиналов. Если оттуда цели не выполняются, оптимизатор ищет ещё из нескольких стартовых точек по всему диапазону переменных — тогда в статусе написано «поиск из N стартовых точек». На всё у него около 8 секунд. Это не полный перебор всех возможных решений: для очень сложных или противоречивых наборов целей, для многих переменных сразу и для слишком узких границ результат может не полностью удовлетворить целям — статус по каждой цели показывает, так ли это. Повторное нажатие продолжает поиск от уже найденных значений и часто улучшает результат. Переменные с рядом номиналов (столбец «Ряд» в окне «Переменные») оптимизатор подбирает только из номиналов ряда. Подбор — один шаг отмены: Ctrl+Z (или «Назад») возвращает номиналы, которые были до «Оптимизировать».

На графике цели показываются пунктирной линией на нужном уровне (▲ — больше, ▼ — меньше, = — равно), в границах своего диапазона частот, цветом соответствующей кривой — но только если в этом же графике отмечена галкой сама характеристика цели. Чекбокс «Показывать цели» (в ряду с S-параметрами каждого графика) включает и выключает их отображение на всех графиках сразу — состояние общее, не отдельное для каждого графика.

Под кнопками, если задана хотя бы одна цель, показывается «Показатель ошибки по целям» — одно число на все цели сразу (взвешенная сумма квадратов невязок с учётом веса, та же величина, которую минимизирует оптимизатор). 0 значит, что все цели выполнены с запасом; чем больше число, тем дальше текущая схема от целей. Оно обновляется и после «Рассчитать» (для текущих, не обязательно оптимизированных номиналов — удобно сравнивать «было/стало» при ручной подгонке), и после «Оптимизировать». Ещё ниже — статус каждой цели (✅ выполнена, ⚠️ нет): он обновляется после каждого расчёта — «Рассчитать», пересчёта с ползунка подстройки и «Оптимизировать».

Пока идёт расчёт или оптимизация (это может занять несколько секунд), кнопка показывает это явно: меняется текст («Считаю…» / «Оптимизация…»), рядом крутится спиннер, сама кнопка временно недоступна. У «Оптимизировать» дополнительно появляется подсказка «Идёт оптимизация — обычно занимает несколько секунд…», которую по завершении сменяет итоговый статус по целям.

Свип по переменной

Кнопка «Свип…» в блоке «Расчёт» считает схему открытого листа при нескольких значениях одной переменной. В окне выберите переменную (из тех, что стоят в схеме), границы «от» и «до» (по умолчанию — её минимум и максимум), число значений от 2 до 11 и шаг: равный или логарифмический. У переменной с рядом номиналов значения — ближайшие номиналы ряда, повторы убираются.

На графиках под основными кривыми появляется семейство тонких кривых того же цвета: чем светлее, тем меньше значение переменной. Семейство есть на всех графиках, которые были открыты при расчёте свипа, и на диаграмме Смита; для вида графика, открытого позже, свип нужно рассчитать заново.
Под кнопками расчёта — таблица: значение переменной, показатель ошибки по целям и статус каждой цели (✅/⚠️; наведите на значок — увидите цель). «Взять» ставит значение в переменную и пересчитывает схему; кнопка недоступна для значения, которое уже стоит в переменной, и для значения вне её границ — тогда сначала расширьте границы в «Переменные».
Свип остаётся, пока меняется только его переменная (ползунок, «Взять»): остальная схема та же, и семейство кривых по-прежнему верно. Любая другая правка с пересчётом, «Оптимизировать» или разброс его убирают.
Время — примерно число значений × время обычного расчёта; если сервер не успевает (больше 15 секунд), он скажет, сколько значений поместится.

Допуски и разброс (Монте-Карло)

Реальные детали отличаются от номинала: резистор ±1 %, конденсатор ±2 %, катушка ±5 %. Разброс показывает, как от этого расходятся характеристики схемы и какая доля плат выполнит требования (выход годных).

Допуск задаётся у каждого резистора, катушки и конденсатора — поле «Допуск, ±%» в окне свойств (от 0 до 50; пусто — номинал точный) или таблица в окне «Разброс…». Там же можно задать допуск сразу всем R, всем L или всем C листа (0 — убрать). Допуск виден в подписи элемента: «C2 ±2%».
Разброс… (кнопка в блоке «Расчёт») открывает окно: допуски элементов открытого листа, закон распределения и число испытаний (от 10 до 2000, по умолчанию 200). «Рассчитать разброс» — сервер много раз считает схему, каждый раз со случайными номиналами в пределах допусков. Равномерный закон — любое значение в пределах допуска одинаково вероятно (худший случай для оценки); нормальный — допуск равен трём σ, значения за пределами допуска не берутся (такие детали отбраковывает производитель).
Детали Murata не разбрасываются: их номинал задаёт модель производителя.
Каждая деталь разбрасывается независимо, даже если несколько стоят на одной переменной: на плате это разные детали. Элементы подсхем разбрасываются со своими допусками — их задают на листах этих подсхем; в таблице чувствительности они подписаны с номером блока («A2.C1»).
На графиках |S| и КСВ под каждой кривой появляется заливка её цвета — от наименьшего до наибольшего значения по всем испытаниям; сама кривая — расчёт с точными номиналами. На графиках других величин разброс не показывается.
Если заданы цели, под кнопками расчёта появляются выход годных — в какой доле испытаний выполнены все цели сразу и каждая по отдельности (в тех же точках, что проверяет оптимизатор), — и чувствительность: на сколько сдвигается худшее по частоте значение каждой цели, когда один элемент уходит на край своего допуска, а остальные стоят точно. Жирным выделен элемент, сильнее всех влияющий на цель, — его допуск стоит ужесточить в первую очередь.
Случайные номиналы выбираются одинаково при каждом запуске: та же схема с теми же допусками даёт тот же результат — удобно сравнивать «было/стало» после правки.
Итоги и заливка относятся к расчёту, после которого показаны: следующий «Рассчитать», сдвиг ползунка или «Оптимизировать» их убирают. Число испытаний и закон сохраняются вместе со схемой.
Время расчёта растёт с числом испытаний, точек по частоте и размером схемы. Если сервер не успевает (больше 15 секунд), он сразу скажет, сколько испытаний поместится.

Сохранение схем

Схемы сохраняются на сервере и привязаны к вашему аккаунту. В разделе «Мои схемы» наверху редактора можно сохранить текущую схему под именем, открыть или удалить ранее сохранённую — сохраняется весь проект: все листы с их целями (включая вес) и подсхемами, переменные и глобальные единицы измерения. Схемы, сохранённые до появления листов, открываются как проект из одного листа. Сообщение «Сохранено.» само пропадает через 10 секунд; сообщения об ошибке остаются, пока их не увидят и не исправят. Сохранение и список своих схем доступны только авторизованным пользователям.

Файл проекта. Кнопка «Сохранить в файл» скачивает текущий проект файлом .bdp с именем схемы, «Открыть файл» открывает его снова. Файл зашифрован ключом сервера: прочитать или незаметно изменить его без сервера нельзя, поэтому открывается он только здесь, а испорченный или изменённый файл редактор не откроет и скажет об этом. Файлом можно поделиться с коллегой: он откроет его со своего аккаунта. Детали Murata хранятся в файле только номерами, их модели остаются на сервере. Если в редакторе есть несохранённые изменения, перед открытием другой схемы — из «Мои схемы» или из файла — редактор спросит, можно ли их потерять. (Выгрузка результата расчёта в .sNp и блоки из файлов S-параметров — другое, см. выше.)

Черновик в браузере. Пока вы работаете, редактор через секунду после каждого изменения запоминает проект в этом браузере — и без входа на сайт. Если закрыть или обновить вкладку, не сохранив схему, при следующем открытии редактора появится окно с датой черновика и числом элементов: «Восстановить» вернёт схему со всеми листами, переменными, целями и диапазоном частот, «Отмена» оставит редактор пустым. Черновик после «Отмены» не стирается сразу — его заменит новая схема, как только вы начнёте её менять, так что случайно нажатые Enter или Esc ничего не теряют. Если схема сохранена в «Мои схемы» и после этого не менялась, окно не появляется. Если открыть в редакторе схему из калькулятора (кнопка «Импортировать в редактор схем»), окно спросит, не открыть ли вместо неё прежний черновик. Результаты расчётов и графики в черновик не входят — после восстановления нажмите «Рассчитать». «Очистить всё» удаляет и черновик. Черновик один на браузер: если редактор открыт в двух вкладках, в нём останется схема из той, где меняли последней. На общем компьютере черновик увидит следующий, кто откроет редактор в этом браузере, — закончив работу, нажмите «Очистить всё». Файлы S-параметров очень большого объёма могут не поместиться в хранилище браузера — тогда схема запоминается без них, и окно предупредит, что блоки .sNp нужно загрузить заново.

Проект из нескольких листов и подсхемы

Над схемой — вкладки листов проекта. «+ Лист» добавляет пустой лист, клик по вкладке открывает его, клик по уже открытой вкладке превращает её название в поле ввода: впишите новое и нажмите Enter (Esc — оставить прежнее; имя, которое уже есть у другого листа, поле подсвечивает красным прямо при вводе), «×» — удалить лист. У каждого листа своя схема, свои цели и формат, а также свои результаты: последний расчёт, графики и история сохраняются при переходе на другой лист и возвращаются, когда вы на него вернётесь. Переменные, подложки, файлы .sNp, единицы и диапазон частот — общие для всего проекта. «Рассчитать» и «Оптимизировать» считают открытый лист. «Очистить всё» удаляет весь проект — остаётся один пустой лист.

Подсхема связывает листы между собой: нарисуйте фрагмент на отдельном листе, обозначьте его входы и выходы портами P1, P2… — и на другом листе кнопкой «Подсхема» вставьте этот лист блоком. Выводы блока 1, 2… — это порты P1, P2… того листа, общий вывод — земля. Блок подписан «A» с номером (в одной серии с блоками .sNp) и именем листа; поворачивается, двигается, копируется и удаляется как обычный компонент. Двойной клик по блоку — его свойства с кнопкой «Открыть лист».

Блок не хранит копию листа: правки на том листе сразу действуют во всех его блоках. Сервер считает подсхему точно — подставляет её компоненты в общую схему, а не пересчитывает через S-параметры, — поэтому переменные внутри листа тоже подбирает оптимизатор по целям внешнего листа. Подсхемы можно вкладывать друг в друга (до 8 уровней, до 64 блоков вместе с вложенными), но не по кругу: лист нельзя вставить в самого себя или в лист, который уже вложен в него, — такие листы в списке «Подсхема» недоступны. Лист, вставленный подсхемой, нельзя удалить, пока не удалены его блоки.

Импорт из других калькуляторов

На страницах синтеза LC-фильтра/диплексера, делителя Уилкинсона и П/Т-аттенюатора есть кнопка «Импортировать схему в редактор схем». Она собирает готовую схему из уже посчитанного там результата, открывает её здесь и сразу запускает расчёт — график виден без лишнего клика. Работает без авторизации (в отличие от сохранения «в свои схемы» выше): импортированная схема полностью доступна для работы, просто ещё не сохранена на сервере.

Диапазон частот при импорте — линейный и считается от полосы пропускания: около 100 точек на полосу, шаг округлён до 1, 2, 2,5 или 5 × 10ⁿ, границы кратны шагу (нижняя — не меньше одного шага).

ФНЧ и ФВЧ — от одного шага до 4·fp (за полосу берётся fp);
ППФ — по 4 ширины полосы пропускания влево и вправо от неё (но не уже полос заграждения из ТЗ);
диплексер — от одного шага до 4·fp ФНЧ-ветви или до fp ФВЧ-ветви плюс 4 расстояния между ними — что больше;
делитель Уилкинсона — рабочий диапазон из формы калькулятора, по 4 его ширины в стороны;
аттенюатор — 10 МГц…1 ГГц с шагом 10 МГц (идеальные резисторы от частоты не зависят).

Если точек получается больше 1001 (предел сервера), шаг автоматически берётся следующий по тому же ряду. Всё это можно поменять в окне «Диапазон частот».

Цели оптимизации тоже приходят сразу и видны на графике зонами:

фильтр — S21 не ниже −Amax в полосе пропускания и не выше −Amin в полосе заграждения (с запасом 0,05 дБ, иначе точно рассчитанная схема «не дотягивала» на тысячные доли дБ на краях); у диплексера то же для S21 (ФНЧ-ветвь) и S31 (ФВЧ-ветвь);
Уилкинсон — требования из формы калькулятора (по умолчанию 20 дБ): обратные потери всех портов и развязка выходов (все пары при до 6 выходах, иначе соседние по номеру) в заданном там рабочем диапазоне частот;
аттенюатор — S21 в пределах ±0,5 дБ от заданного затухания, S11 не хуже −20 дБ.