LTSpice简介

作者: Digi-Key 工程师 Kaleb Kohlhase Randall Restle

LTSpice是制造商亚德诺半导体提供的免费电路图模拟软件,其混合使用Spice命令和电路图以及海量无源和有源元件库。该软件还支持任何尺寸的子电路和分层电路、甚至来自第三方来源的电路添加目前库里尚未包含的组件。目前程序已经获得了很多支持,可以理解有时在线问题解答比较含糊,但得到的支持越多总是越有帮助的。此外,该工具可用于测试需要经常使用高电流的设计想法,因为这在测试时需要考虑大量的安全因素。本帖为该软件系列帖中的第一帖,我们将介绍安装信息和基于示意图的入门指南。

安装

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本系列帖将主要说明更加易于使用的Windows版本;当然,软件也提供Macintosh版本,但我在试用时发现使用起来比较困难。安装为典型的可执行安装过程,请按照推荐的Windows默认安装过程操作。安装完成后,系统会在“C:\Program\Files\LTC\LTspiceXVII\”路径下创建一个新文件夹,其中包含默认程序。我建议右键点击名为“XVIIx64”的程序,创建一个桌面快捷方式(这一步骤可能因操作系统而异)。桌面快捷方式创建好后,将程序重命名为简单的名称。此类程序需要放在安装文件夹内才能正常运行,因为这取决于库和其他重要运行文件的运行方式。

基本用户界面

打开程序后,主界面如下所示:
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软件会使用内嵌窗口来显示电路空间、新零件图片和内嵌“示波器”。窗口可以按层级显示/重新排列,并且程序可以同时运行多个电路图(限制窗口大小)。程序启动后并不会加载示意图,你需要点击“文件”下的创建图标或使用“文件”下拉菜单来创建新的示意图。程序使用的主要工具都列在“文件”、“视图”、“工具”和“帮助”菜单下。可以将鼠标悬停在工具栏上方查看它们提供的具体功能。我使用最多的工具是“全屏缩放”、“运行”、“自动量程”和一些基本组件,如“电线”、“地线”、“网标”、“电容”、“电感”、“二极管”以及其他组件(看上去和“与门”类似)。控制面板中包含一系列快捷键,可用于移动、复制、粘贴、删除、镜像、旋转零件(如下所示):

  1. 点击锤子图标打开控制面板。
    CtrlPanel

  2. 点击 制图选项 选项卡。
    draftopts

  3. 点击 热键 [*]” 按钮,查看或编辑所有的快捷键。
    HotKeys
    在讲解本帖的最后一节之前,我还有一个建议。你可以在桌面或其他位置建一个本地文件夹,用于保存示意图、符号、子电路和标绘图。如果将电路保存在同一位置,就可以方便地引用同一文件夹来寻找子电路或分层电路;而创建不同的文件夹则可能引起混乱。将此文件夹链接到LTSpice搜索目录,借助此主文件夹,在操作其他主题时就会更加简便。第一步就是在所需位置新建文件夹,我以桌面为例。为了顺利运行,目标地址必须是已知的,我使用的文件夹路径是“C:\Users\kaleb_kohlhase\Desktop\test\”。所有的部分都必须写在或复制到地址中,包括工作目录字母(我的实例中是C)。复制路径后或在单独的窗口中,再次点击控制面板(锤子图标)并点击“符号及库搜索路径”选项卡:

    1.搜索路径选项卡:
    SymLibTab
    2. 符号搜索路径 库搜索路径 中粘贴或输入路径
    TypeinPath
    各新路径之间需要用回车或分号隔开(请忽略我的LTCustom路径)。操作完毕后,点击提示框底部的“确定”。根据底部的说明,这些路径可在会话之间予以保存;因此若将来子电路发生损坏:很可能会从此处重新引用库路径。

基本电路模拟示例

本帖的最后一节将说明采用单直流电压源的基本RLC电路,以及如何使用适当的工具开始分析。此示例中包含一个串联电阻和电感、一个并联电容和另一个与该电容并联的电阻。
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你可以根据需要,使用任何值替代电路中的以下部分。LTSpice要求所有电路示意图中都有接地基准才能正常运行。

  1. 在示意图中放置电压电源、电线、地线和无源元件。
    a. 电压电源在预加载的库文件列表中,而库文件位于组件列表中。
    PreDesignedParts
    b. 点击以上符号后,库就会显示:
    UIforPartSelect
    c. 可以通过 打开宏模型测试夹具 下方的搜索框来搜索零件。
    searchFunc
    我通常输入“vol”来搜索基本电压电源(交流电源、直流电源和该模型其他可用选项)。点击“确定”并将电源放在文件中的任何位置(按Control+R可旋转组件,按Control+E可镜像组件)。放置好电源后,由于编辑器认为需要放置多个组件,因此请按键盘上的Esc键。这一按键适用于所有基本组件和命令(如移动或拖动等)。很多次我因为忘记按Escape键而导致窗口移动到远离零件的地方,令我极具挫败感。如果很难再找到示意图,请按“全屏缩放”:
    ZoomExtents
    d. 点击适当符号添加所有其他基本组件。
    BasicCompList
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    可以在网格中将引脚放在各零件的顶部以相互连接,从而减少布线。使用“移动”或“拖动”按钮来移动零件(“拖动”会拉长电线但不会破坏连接)。使用“GND”符号左边的“电线”工具连接示意图。从各引脚的一个节点绘制到另一个节点时,该工具会自动停止,而无需按Esc键。点击网格的任意位置可改变电线方向。如果出现错误,只需按Escape键即可。撤销功能位于拖动功能的右侧(该程序中,可用Ctrl+Z[可修改]执行“缩放”命令)。点击电线一端和另一条电线的直接交点就能制造节点(蓝色实心方块)。如果点击另一条电线并覆盖现有电线,将不会制造节点。在其他编辑器中这与“跳过”现有电线是一样的功能。
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    该程序不注重零件的连接方式,电线长度也不适用于基本分析。大多数情况下,如果电路已连接,并且电路正极和/或负极间没有缺失连接,程序就会开始进行模拟。有些情况下,如果组件没有寄生特性,则可能需要添加小型串联电阻。

  2. 右击每个组件来编辑组件数值,会出现基于组件类型的自定义对话框。
    VoltEdit
    ResEdit
    IndEdit
    CapEdit
    大多数组件都可以进行编辑(库里有一些项目不能编辑,但这种情况很少)。基本组件需要设置基本初始值。此外,你还可以针对寄生效果或基于现实情况的更精确模型设置其他值。

  3. 基于所需的分析类型运行模拟功能。
    RunSimToolbar
    你还可以点击顶部的“模拟”菜单并点击“运行”来选择模拟功能。
    SimMenu
    模拟功能有许多选项,从瞬时分析到寻找直流工作点。我最倾向于使用前三种。在这个示例中,我想要运行5秒的基本模拟功能,并在开始时就保存数据。只需要输入停止时间:5(一切均以基本SI单位开始)。点击“确定”后,示意图上会出现Spice指令(如果它遮挡画面,则可使用“抓取”或“拖动”工具进行移动)。电路上方会显示一个黑色图表——模拟O-Scope。


    可以用两种方式测量电压,点击接地基准以外的任意位置就会产生一个单独的节点电压输出;也可以点击并拖动测试探针,以便跨多个/单个组件测量并查看电压降。极性会随着鼠标拖动的方向而发生改变。将鼠标悬停在有测试探针的组件上方,并点击一段电线或按住键盘上的Alt键就能测试电流。电阻通常会产生负电流,该电流将会以相反极性进行精确计算。建议在明确标示预期电流方向的电线或组件上测量电流。按住Alt键并点击组件就能测量功率。以下是针对R1和L1两端电压、C1上的通路电流和R2所消耗功率的波形:

    每个新测量的值都会用不同的颜色标出(颜色数量有限制,会按顺序循环使用),但图表顶部会标有各测试点的唯一名称。

    图表左侧和右侧的比例会开始自动调整到最接近的测量比例。测量比例中也会列出单位。右击相应的数值列表,还能将比例调整为对数型。按住Control键并点击唯一的测试点名称,即可计算RMS。图表中还包含能执行不同计算的更高级设置,详细内容将在下一帖中说明。总而言之,本帖介绍了用户界面和模拟功能的基本信息,并提供了一些便于使用程序的个人提示。

还可以参考文章:

另外还可在eewiki上找到上使用LTSpice的一些案例

英文原文链接:An Introduction to LTSpice