今天我們一起來學(xué)習(xí)電路仿真軟件:LTspice。
SPICE 是 英文 Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis 的縮寫,意思是集成電路通用模擬程序。
市面上有很多SPICE 軟件,LTspice 是其中一種。
LTspice 是由美國芯片制造公司 Linear Techonology (凌力爾特, 2016 年被 Analog Devices 收購) 開發(fā)的一款 SPICE 軟件,凌力爾特的英文首字母縮寫為 LT, 所以軟件叫 LTspice。
LTspice 的下載網(wǎng)址如下:https://www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html
本文教程所使用的版本為 17:
17版本
仿真步驟
這個軟件打開后,界面如下:
界面清爽
界面清爽,功能簡單,使用起來賊別扭!
總體來說,仿真過程分三步:
- 繪制電路圖
- 選擇仿真類型(有多種仿真類型,AC、DC 等),運(yùn)行仿真
- 選擇興趣點進(jìn)行測量
今天我們通過一個簡單的電阻分壓電路來入門這款仿真軟件的使用。
1. 繪制電路圖
點擊工具欄中的 New Schematic 按鈕,來創(chuàng)建一個新的電路圖:
New Schematic
電路圖創(chuàng)建后,界面變成下面這個樣子:
電路圖界面
現(xiàn)在我們可以在上面放置元器件。工具來中有一些基礎(chǔ)器件:
基礎(chǔ)器件
放上電阻
我們可以通過選擇工具欄中的電阻元件或直接敲擊鍵盤上的 R 鍵來放置電阻:
放上電阻
放置電阻時,按鍵:Ctrl+R ,可以旋轉(zhuǎn)器件,和 Multisim 中是一致的。
放上電源
下一步,我們放置電源(voltage),點擊工具欄上的 “Component”按鈕,
Component 按鈕
彈出器件選擇窗口:
選擇 voltage
從后面選擇 voltage ,也可以在窗口的搜索框里輸入 voltage 搜索出來。
放上 voltage
放上地
最后,我們需要放上地。
從工具欄中選擇地或者直接按鍵盤的 G 鍵,放置地:
放上地
連線
點擊工具欄中 wire 按鈕或者按鍵盤上的F3鍵(需要注意的是,有的其他的軟件會占用這個快捷鍵,那樣的話,你按就不管用了),
連線按鈕
用線把器件連接起來,如下圖:
連線
設(shè)置器件參數(shù)
在電源上點擊鼠標(biāo) 右鍵,在彈出的窗口中,輸入 10, 把電源電壓設(shè)置為 10 伏:
設(shè)置電壓值
在電阻 R1 上點擊鼠標(biāo) 右鍵, 在彈出的窗口中輸入電阻值 10 k:
設(shè)置電阻值
在電阻 R2 上點擊鼠標(biāo) 右鍵,在彈出的窗口中輸入電阻值 20 k:
設(shè)置電阻值
設(shè)置完器件參數(shù)的電路圖如下:
設(shè)置完參數(shù)后的電路圖
點擊工具欄中的 Text 按鈕,給電路添加一個名字,這樣,過一陣子我們再打開這個電路,我門就知道它是干嘛的了:
Text 按鈕
在彈出的窗口中輸入你想要設(shè)置的文本:
好記性不如爛筆頭
2. 運(yùn)行仿真
通過點擊工具欄上那個奔跑的小人來運(yùn)行仿真:
運(yùn)行按鈕
點擊按鈕后,彈出仿真選項窗口:
選擇仿真選項
我們需要在這個窗口中設(shè)置我們想要的仿真類型,本文中我們選擇 Transient(瞬態(tài)) 仿真。在 Stop time 中輸入我們想要仿真的總時間,這里我輸入 1 ,即 1 秒:
其他的都不要動,點擊 OK 按鈕,開始仿真,可以看到電路圖中多了一個.tran 1:
開始仿真
3. 添加測量項
咦?仿真結(jié)果窗口怎么黑漆漆的,啥也沒有?
添加觀測點
那是因為我們還沒有添加任何測量項,LTspice 還不知道我們想要觀察啥?
如果你把鼠標(biāo)光標(biāo)放置到電路連線或器件上會看到鼠標(biāo)變成了紅色的探頭:
選擇感興趣的測量點
點擊那個紅色的探頭,可以看到仿真結(jié)果窗口中多了一條綠色的線,顯示出了探頭位置電壓為 10 伏:
綠線表示各個時刻測量點的電壓值
把鼠標(biāo)放到分壓處,然后點擊,看看分壓處的電壓:
分壓點
仿真結(jié)果中多了一條藍(lán)色的線,看一看到分壓點的電壓 為 6.6 伏:
分壓點
刪除觀測點
如果我們只要想要觀察分壓點的電壓,我們可以刪除另一個觀測點,在另一個觀測點 V(n001) 點擊鼠標(biāo)右鍵:
在觀測點標(biāo)題上單擊鼠標(biāo)右鍵
在彈出的編輯窗口中點擊 Delete this Trace 按鈕,刪除這個觀測點:
刪除觀測i按
刪除后的窗口如下:
Focus
適應(yīng)窗口
代表分壓點電壓的藍(lán)線,一直在黑色波形窗口的下面很別扭。通過在波形窗口中點擊鼠標(biāo)右鍵,在彈出的窗口中選擇 Zoom to Fit 解決:
自適應(yīng)窗口
自適應(yīng)后的窗口如下:
自適應(yīng)窗口后的效果
可以看到藍(lán)線自動跑到了波形窗口的縱向中間位置。
調(diào)整縱軸刻度
藍(lán)色的線到了中間的位置,但是還有個問題,左邊電壓的刻度間隔太小,我門可以這樣調(diào)整,把鼠標(biāo)放到想要設(shè)置的刻度上,一把黃色的小尺子會出現(xiàn):
鼠標(biāo)放到左邊刻度欄
小尺子出現(xiàn)后,單擊鼠標(biāo)右鍵,會彈出一個縱軸設(shè)置窗口:
縱軸設(shè)置窗口
在窗口的 Top 編輯欄里輸入8V,將縱軸刻度的最大值改為 8 伏,在 Bottom 編輯欄里輸入 0V, 設(shè)置縱軸刻度最小值,然后點擊 OK 按鈕,
設(shè)置刻度最大、最小值
可以看到縱軸的最大值和最小值分別變?yōu)榱?8 伏和 0 伏:
設(shè)置完最大、最小值的刻度欄
在 Tick 編輯欄里輸入 1V, 把刻度間隔改為 1 伏:
設(shè)置刻度間隔
設(shè)置完成后的刻度欄
現(xiàn)在看起舒服多了。
光標(biāo)功能
如果你要知道某個時刻的電壓值,可以使用光標(biāo)功能。
在觀測點標(biāo)題上單擊一下鼠標(biāo)左鍵,會多出一根光標(biāo)和一個光標(biāo)結(jié)果窗口,在光標(biāo)豎線上按下鼠標(biāo)左鍵,可以左右拖動光標(biāo),在光標(biāo)結(jié)果窗口中可以看到光標(biāo)處對應(yīng)的電壓值:
觀測點標(biāo)題上單擊鼠標(biāo)左鍵,添加光標(biāo)
光標(biāo)測量結(jié)果窗口
如果不想要光標(biāo)了,可以單擊光標(biāo)結(jié)果窗口右上角的叉子關(guān)閉光標(biāo)結(jié)果窗口,光標(biāo)也隨之消失了。
測量電流
單擊一下窗口灰色空白區(qū)域,再把鼠標(biāo)光標(biāo)放到電阻上,可以看到有一個電流探頭符號出現(xiàn):
光標(biāo)測量電阻上
點擊那個電流探頭符號,可以在黑色窗口中看到電阻 R1 處流過的電流:
電流波形
在電流測量項標(biāo)題上單擊一下鼠標(biāo)右鍵彈出來一個光標(biāo),可以用于測量各個時刻的電流值:
添加光標(biāo),測量電流
測量電流的光標(biāo)
光標(biāo)測量結(jié)果
改變名字
分壓點的名字叫 “V(n002)” ,系統(tǒng)給起的,非常難看,我門可以給它換個好點的名字。
點擊工具欄中的 Label Net 按鈕創(chuàng)建一個新的網(wǎng)絡(luò),在彈出的 Net Name 窗口中輸入網(wǎng)絡(luò)名稱:Output,
改個名
把 Output 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接到我們的分壓處:
改名為 Output
再次點擊運(yùn)行按鈕,Vn002 消失了。然后在電路圖中把鼠標(biāo)移到到 Output 上,鼠標(biāo)變成紅色的電壓探頭后,點擊一下,測試點的名字變成 V(output) 了:
波形窗口中名字也改為 Voutput
改變波形的顏色
在黑色波形窗口的測試點名稱上單擊鼠標(biāo)右鍵,在彈出的Expression Editor 窗口中可以設(shè)置波形的顏色:
改變波形的顏色
改變表達(dá)式
你還可以在 Expression Editor 中改變表達(dá)式,如果你想要查看輸出電壓的兩倍值,可以將表達(dá)式改為:V(output) * 2:
表達(dá)式可以編輯
查看兩倍電壓
測量功率
可以測量電阻 R1 的功率。把光標(biāo)移動動到 R1 上,按下 Alt 鍵,光標(biāo)會變成一個溫度計:
鼠標(biāo)放上的同時按鍵盤 Alt 鍵
點擊那個那個溫度計,可以看到波形窗口中多了一項功率測量,顯示的是電阻 R1 的功率:
查看器件功率
V(N001,Ouput)*I(R1) 這個名字有點奇怪,N001 是電池后面的網(wǎng)絡(luò),V(N001,Output) 就是表示電阻 R1 的壓降。
單獨(dú)觀察某一項
如果你的測量窗口中有很多項,影響你觀察,你可以在電路圖中把光標(biāo)放在想要保留的項目上,然后雙擊一下鼠標(biāo)左鍵,就只剩下這一項了。
兩點之間的電壓差
如果你想測量兩點之間的電壓差。你可以直接編輯表達(dá)式。也可以先把鼠標(biāo)移動到第一個節(jié)點,然后按住鍵盤Ctrl 鍵的同時按下鼠標(biāo)左鍵不放, 再把光標(biāo)移動到第二點上釋放鼠標(biāo),就可以測量兩點之間的電壓差了:
測量任意兩點的電壓差
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