LTspice安裝與使用教程

大多數(shù)電路設(shè)計的關(guān)鍵在于能否以最快速度了解電路，它是否正確，以及有何局限性，從而能在進(jìn)入實驗室制作原型和測試之前優(yōu)化設(shè)計并選擇元器件。LTspice是ADI公司的高性能電路仿真程序，支持繪圖、探查和分析電路設(shè)計的性能。LTspice集成了原理圖編輯器、波形查看器和其他高級功能，一旦掌握一些基本命令便可輕松使用。

LTspice包括一個龐大的宏模型庫，其涵蓋了大部分ADI電源管理和信號鏈產(chǎn)品，另外還有一個無源元件庫。LTspice利用專有建模技術(shù)實現(xiàn)宏模型，能夠快速準(zhǔn)確地提供仿真結(jié)果1。這對于開關(guān)模式電源設(shè)計尤其重要；在這個領(lǐng)域，LTspice的性能優(yōu)于許多其他仿真工具，支持用戶在最短時間內(nèi)進(jìn)行設(shè)計迭代。憑借連續(xù)仿真，用戶可以通過較小的調(diào)整來探索電路的局限性和設(shè)計的性能邊界，有助于開發(fā)用戶對電路的直覺。

LTspice免費提供給我們的客戶和工程界使用。*不要因為它免費就打退堂鼓，其性能優(yōu)于市場上的許多仿真解決方案，并且沒有任何專門的限制。您可以放心地創(chuàng)建、封裝、抽象復(fù)雜的電路，電路的規(guī)模和體系僅受您的計算機(jī)資源和時間的限制。

軟件安裝和更新

LTspice軟件運行在Windows和 MacOS X操作系統(tǒng)上。LTspice的可下載安裝文件可點擊文末的“閱讀原文”查看。

為使您的軟件擁有最新模型、軟件和示例，應(yīng)讓您的LTspice版 本同步。Sync Release命令位于LTspice Tools菜單中（圖1）。

圖1. 欲更新為最新模型、軟件和示例，請從“Tools”菜單中選擇“Sync Release”

使用現(xiàn)有電路

使用新工具時，從頭繪制電路可能是一個令人生畏的任務(wù)。與其從一張白紙開始，不如通過探索現(xiàn)有原理圖并在仿真中檢查其性能來熟悉LTspice，這樣會好得多。LTspice原理圖文件以.asc 擴(kuò)展名保存。LTspice原理圖主要有三個來源：

來自LTspice的演示電路。

隨LTspice一起安裝的典型測試電路。

隨LTspice一起安裝的教學(xué)示例。

下載演示電路

如果您對特定解決方案感興趣，請在演示電路部分中瀏覽ADI公司的大量LTspice示例。這些示例也可以在產(chǎn)品和評估板網(wǎng)頁的Tools & Simulations部分中找到。演示電路已由應(yīng)用工程部門審 查，可為大多數(shù)設(shè)計提供一個堅實的起點。許多演示電路是基于我們提供的硬件評估板。

欲使用LTspice演示電路，請執(zhí)行以下操作：

通過產(chǎn)品網(wǎng)頁或在“演示電路”數(shù)據(jù)庫中搜索器件或應(yīng)用來查找演示電路。將演示電路.asc文件下載到本地目錄并打開。

圖2. 下載演示電路

如果找不到您感興趣的產(chǎn)品的演示電路，可以使用測試電路作為您設(shè)計的起點。

使用測試電路

在LTspice中建模的大多數(shù)ADI電源管理和信號鏈產(chǎn)品都有相關(guān)的預(yù)繪測試電路。這些測試電路由ADI建模團(tuán)隊用于測試和評估器件的宏模型，它們可作為電路設(shè)計的起點。請注意，不宜將測 試電路用于生產(chǎn)。它們未經(jīng)過工廠應(yīng)用工程部門的檢查，并且其中許多是示意圖；它們使用理想的無源元件，或者著重于評估宏模型如何處理特定故障狀況。但作為起點，測試電路常常比一張白紙好。

欲打開器件或元件的測試電路文件，請執(zhí)行以下操作：

打開 LTspice。

選擇File > New Schematic或按 CTRL+N。隨即出現(xiàn)空白原理圖。

選擇Edit > Component或按 F2。隨即出現(xiàn)元件對話框。

圖3. 在文本框中鍵入名稱來搜索您想要的器件

在元件窗口中，查找器件的簡單方法是在文本框中鍵入其名稱。當(dāng)您輸入內(nèi)容時，列表中的項目會與之匹配，因而列表會縮短。在列表中看到感興趣的器件并選中后，無效的Open this macromodel’s test fixture button按鈕將變?yōu)橛行А?/p>

單擊Open this macromodel’s test fixture按鈕。隨即出現(xiàn)宏模型測試電路的原理圖?；蛘?，您可以單擊 Okay 以插入模型符號并繪制自己的原理圖。

圖4. 宏模型測試電路原理圖

從教學(xué)示例開始

LTspice包含一些教學(xué)示例，旨在幫助用戶探索仿真和電路設(shè)計。教學(xué)示例與LTspice一起安裝，位于C:Program FilesLTCLTspiceXVIIexamplesEducational。

圖5. 教學(xué)示例隨LTspice一起安裝

使用原理圖編輯器

LTspice旨在加快原理圖的繪制，但所有原理圖編輯器都有一個學(xué)習(xí)曲線。對于LTspice，一旦掌握了基本菜單和快捷鍵，就可以很容易地繪制和編輯原理圖。所有原理圖編輯命令和元件都可在Edit菜單下找到，或通過右鍵單擊原理圖背景來使用。

本文不介紹使用原理圖編輯器從頭開始繪制電路的過程，但相關(guān)文檔非常完備。

編輯元件屬性

在大多數(shù)情況下，右鍵點擊一個對象可修改該對象的屬性。根據(jù)電路元件的不同，會出現(xiàn)一個編輯器窗口，您可以在其中更改元件參數(shù)。

圖6. 電阻元件參數(shù)

電阻、電容、電感、磁珠、二極管、雙極型晶體管、MOSFET晶體管和JFET晶體管電路元件都有相關(guān)的模型數(shù)據(jù)庫可供選擇。可以利用這個豐富的無源元件模型庫來快速構(gòu)建或修改采用實 際元件的原理圖。如果找不到器件的確切型號，可以改用規(guī)格類似的模型，日后再將感興趣的特定器件的模型添加到元件數(shù)據(jù)庫中。

圖7. 從庫中選擇元件

某些元件具有高級選項。例如，電壓源的基本屬性如圖8所示。

圖8. 電壓源的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)

單擊 Advanced 以訪問電壓源的其他參數(shù)選項，如圖9所示。

圖9. 電壓源的高級參數(shù)選項

輸入單位

在選項字段中輸入?yún)?shù)值時，LTspice遵循標(biāo)準(zhǔn)符號，但有一個例外，其使用MEG（或meg）表示106。LTspice使用大寫的M作為 m 的替補，表示 10–3 (milli)。參見表1。務(wù)必小心：輸入1F不是表示1法拉，而是表示1飛法拉(fF)。對于1法拉，只需輸入1。

表1. LTspice中的標(biāo)準(zhǔn)單位前綴

瀏覽原理圖

在原理圖編輯器中，您可以使用鼠標(biāo)和滾輪平移、放大、縮小原理圖，或使用 View 菜單中的選項。單擊并拖動原理圖可進(jìn)行平移。按空格鍵可跳回到全屏視圖。

添加仿真命令

針對演示電路、夾具和教學(xué)示例文件的仿真命令已有定義，無需額外編輯即可運行仿真。LTspice含有用于瞬態(tài)、線性化小信號交流/直流掃描、噪聲、直流工作點和小信號直流轉(zhuǎn)換函數(shù)分 析的仿真命令。

欲插入或編輯仿真命令，請執(zhí)行以下操作：

從Simulate菜單中選擇Edit Simulation Cmd。隨即出現(xiàn)Edit Simulation Command對話框（圖10）。其中有針對每種分析的選項卡以及相關(guān)參數(shù)字段。F1幫助文件提供了關(guān)于這些不同類型分析的更多信息，通過按F1鍵可訪問。

圖10. 編輯仿真

運行仿真

選擇或繪制原理圖后，從Simulate菜單中選擇Run。這將從原理 圖編輯器中生成一個網(wǎng)表文件，其使用相同的文件名，但擴(kuò)展名為.net。LTspice仿真此網(wǎng)表。**要查看網(wǎng)表的內(nèi)容，請從View 菜單中選擇 SPICE Netlist。

查看波形

探查原理圖

執(zhí)行運行命令之后，要分析電路，您可以使用光標(biāo)直接探查，或使用Plot Settings中的Add Trace(或Visible Trace)命令。這將使跡線出現(xiàn)在波形查看器中。

要繪制接地基準(zhǔn)電壓曲線，請執(zhí)行以下操作：

將光標(biāo)放在感興趣的導(dǎo)線或節(jié)點上。光標(biāo)圖像將變?yōu)榧t色電壓探針。單擊感興趣的導(dǎo)線或節(jié)點。顯示的電壓以地為基準(zhǔn)。

圖11. 電壓探針光標(biāo)

圖12. 用電壓探針進(jìn)行測量

要繪制接地基準(zhǔn)電壓曲線，請執(zhí)行以下操作：

在顯示探針光標(biāo)的情況下，單擊并按住感興趣的導(dǎo)線或節(jié)點，然后將光標(biāo)拖動到要以其為基準(zhǔn)的導(dǎo)線或節(jié)點上。探針光標(biāo)最初為紅色，但是當(dāng)您將其拖動到基準(zhǔn)電壓時，它將變?yōu)楹谏?/p>

釋放鼠標(biāo)按鈕。隨即出現(xiàn)差分電壓。

圖13. 差分電壓測量

要繪制電流曲線，請執(zhí)行以下操作：

繪制雙線連接元件中流過的電流曲線：

將光標(biāo)移動到元件主體上。

光標(biāo)圖像將變?yōu)殡娏魈结槪▓D14）。

單擊元件主體。

繪制有兩個以上連接點的元件引腳中的電流曲線：

將光標(biāo)放在感興趣的引腳上。

光標(biāo)圖像將變?yōu)殡娏魈结槨?/p>

單擊感興趣的引腳。

圖14. 電流探針光標(biāo)

圖15. 用電流探針進(jìn)行測量。

使用波形查看器

放大波形

在波形窗口中，您可以使用鼠標(biāo)放大波形。要放大到波形窗口的特定區(qū)域，請在要放大的區(qū)域周圍畫一個框（圖17）。

圖16. 放大波形查看器

圖17. 快速測量

快速測量

如果在感興趣的區(qū)域周圍畫一個框并按住鼠標(biāo)按鈕，框的大?。ㄒ詘和y為單位）將顯示在波形查看器的左下角。這樣可以進(jìn)行快速測量。釋放鼠標(biāo)按鈕之前，請將該框最小化以防止放大。

刪除跡線

要從波形查看器中刪除個別跡線，請右鍵單擊波形查看器頂部上要刪除的跡線標(biāo)簽，然后選擇Delete this Trace?；蛘?，您可以點擊波形查看器，確保它是活動窗口，然后從Plot Settings菜單中選擇Delete Traces（或按F5鍵）。光標(biāo)變?yōu)榧舻缎螤?。在?形查看器的頂部，單擊要刪除的跡線標(biāo)簽。右鍵單擊或按Esc鍵可結(jié)束刪除功能。

如果只想關(guān)注某一條跡線，請在原理圖中雙擊相關(guān)的導(dǎo)線、節(jié)點、元件或引腳，那么所有其他跡線都會從波形查看器中消失。

要探索波形查看器的其他功能，您可以單擊窗口使其處于活動狀態(tài)，然后查看Plot Settings菜單中的選項，或者右鍵單擊波形查看器。

其他特性

LTspice還有其他高級仿真功能，包括穩(wěn)態(tài)檢測、導(dǎo)通瞬態(tài)響應(yīng)、階躍響應(yīng)、效率/功率計算及其他高級分析選項。

有關(guān)LTspice的所有一般性問題，請參閱幫助文件（按F1鍵）以了解詳細(xì)信息，或訪問眾多在線 LTspice 論壇（例如EngineerZone或眾多LTspice用戶群組，其中提供了可供探索的討論話題、教程和仿真示例。