Урок за LTSpice (среден)

Промяна на параметри: Промяна на стойностите на компонентите със SPICE директиви

В първата статия на LTSpice една от описаните функции показва как да преминете през диапазон от честоти с помощта на източник на променливо напрежение. В някои случаи на тестване обаче може да откриете, че имате нужда от възможност бързо да промените не входния сигнал, а стойността на някой компонент. Първата част на прегледа ще ви покаже как.

Едно от хубавите неща за LTSpice е, че съдържа прилична библиотека от модели за няколко добре познати компонента. Можете да видите това, като поставите например NPN транзистор върху схемата, щракнете с десния бутон върху него и изберете "Pick New Transistor". Ще видите списък с налични модели за използване. В този пример ще използваме 2N3904:

След като го поставите във веригата, трябва да изградите веригата на усилвателя с общ емитер, както е на екранната снимка по-долу:

В този момент можем да стартираме симулация, за да видим, че веригата работи без промяна на стойностите на компонентите по време на симулацията. Може би сте забелязали, че моят източник на напрежение е настроен на режим на синусоида "SINE". Щракнете с десния бутон върху източника на напрежение, щракнете върху "Разширени" и изберете функцията синус ( SINE ). Полетата, които се появяват, са доста лесни за разбиране, засега трябва само да зададете напрежението на отместване (DC offset), амплитудата (Amplitude) и честотата (Freq). Отместване 0 V, амплитуда 1 mV, честота 1 kHz за синусоидален сигнал ще даде нещо подобно:

Може да ви е полезно да можете да разтягате графиката, като щракнете върху хоризонталната ос и намалите дясната граница на оставреме, или можете да намалите времето за спиране; 100ms бяха повече от необходимото. Анализът на пиковите напрежения с курсори (може да се наложи да увеличите) показа, че имаме печалба от около -1,8 пъти:

Сега нека преминем през няколко стойности на R1 и да видим как се променя изходът. Това се прави с помощта на функционалността на директивата SPICE. От дясната страна на лентата с инструменти има бутон с надпис " .op ". Кликнете върху него (или върху клавиша S), след което ще видите диалогов прозорец, както е на фигурата по-долу. Вече го попълних със стойности, където R е компонентът, който ще се промени:

Директивата .step ще извърши схематичен анализ за всяка стойност на компонент в списъка и ще ни покаже получените графики в един чертеж. Щракнете върху OK и поставете директивата в схемата по същия начин като команда .tran или .ac. Все още не сме напълно готови да стартираме тази симулация, защото LTSpice все още не знае към какво да приложи директивата .step и ако стартирате симулацията сега, може да получите същите резултати като преди. Променете стойността на R1 от " 10k " на " ", за да присвоите директивата. Можете да направите това до три пъти по едно и също време за една и съща верига.

Да продължим. Стартирайте симулацията. Следващата фигура показва входния сигнал в зелено и трите изходни стойности в синьо. Ако зададете курсор на изходен сигнал и натиснете клавишите нагоре/надолу, можете да се движите между графиките и да дефинирате стойности за всяка от тях:

От този пример можете да видите, че усилването на нашия вход от 10 mV варира от по-малко от -1,8 до -6.

Частично линейно приближение, импулсни и други вълнови форми

Частично линейното приближение е техника, чрез която създавате различни вълнови форми от прави сегменти: определяте списък с напрежения в точки от време в хронологичен ред, за да създадете вълновата форма, която искате да използвате. Въпреки това, ако имате нужда от истинска квадратна форма на вълната, формата на вълната PULSE е по-добър избор (просто не я използвайте за честотна характеристика, тя е по-подходяща за времева характеристика). Когато използвате вълнови форми, различни от SINE и sweeping .ac, като например когато използвате PULSE, може да срещнете проблеми с вълновата форма, ако оставите времената на нарастване и спад ( Trise и Tfall ) празни, малките стойности са подходящи за тях. По-долу зададох директивата на PULSE (0 1 1ms 0.001m 0.001m 1ms 2ms) и прекарах сигнала през делител на напрежение:

Ограничения и клопки

Както всеки друг софтуер, LTSpice има ограничения във функциите, с които трябва да сте наясно, когато го използвате. Въпреки че това не е окончателен недостатък с толкова много налични SPICE опции за моделиране, ето няколко неща, които трябва да имате предвид:

по-специално моделите операционни усилватели и транзистори могат да бъдат прекалено чувствителни и да не работят според очакванията. Техните ограничения варират според модела и могат да варират от разлики във входния шум до конвергенция и проблеми с времето за симулация (на по-стари машини). Linear Technology пусна документация преди много години, която ще ви даде представа за потенциалните капани;
с някои проекти ще бъде по-добре просто да се отдалечите от симулацията и да изградите истинската верига. Точеннастройването на симулацията може да ви даде по-добра представа за най-лошия възможен сценарий, но, разбира се, не винаги ще ви покаже как нещата ще се държат в действителност. Предимството на LTSpice е колко бързо можете да настроите симулация и да получите преглед на цялостната производителност и други важни подробности. LTSpice ще ви помогне с някои хубави функции (като добавяне на детайли като паразитни капацитети и съпротивления за отделни компоненти), но LTSpice не е в състояние да симулира ситуации, които се случват в лабораторни симулации. Вярвам, че ако е възможно, е по-добре да сравните резултатите от симулацията с поведението на веригата, като използвате реални инструменти, тъй като в даден момент добавянето на допълнителни компоненти и източници към вашия модел на веригата, за да се отчетат различни фактори, ще бъде по-малко надеждно, отколкото да видите как всъщност работи. Както винаги, изборът е ваш.

Допълнителни източници

В допълнение към двете статии има много повече информация и функции, които LTSpice предоставя, включително дефиниции на модел на подсхеми и компоненти, експортиране на netlist, математически функции и др. Разделът с пълната документация е достъпен в „Помощни теми“ в менюто „Помощ“. Освен това има много интересни недокументирани функции, за които можете да намерите рецензии в LTwiki (цял сайт с много информация, ако помощта на LTSpice не ви е достатъчна).