在LTSpice中制作开关:电路配置

作者:Digi-Key工程师 Kaleb Kohlhase

我建议大家先阅读下面的帖子:开关电路及功能,了解开关类型及其工作原理。若您缺少程序方面的经验,请参阅我的第一篇帖子和/或我的子电路帖

主要有四种类型的机械开关:SPST、SPDT、DPDT和DPST。其中有两种开关类型具有不同的默认形式:SPST可以是SPST-NC或SPST-NO,其中NC表示常闭,NO表示常开。DPST开关也具有相同的形式(DPST-NO;DPST-NC)。SPDT和DPDT则因其设计方式而并未加以区分。LTSpice可以使用称为“压控开关”的技术对这些开关进行建模。这是软件实施基本开关的一种方法,因为任何人都无法以物理方式“按下”该软件中的开关。点击组件符号并搜索“switch”。
voltSw
该器件几乎相当于一个非常简单的继电器,其中电压源用以控制开关是处于打开还是闭合状态。这些内置开关需要SPICE命令才能运行。首先,我建议右键点击文字“SW”,将其命名为唯一的名称。我设置了一组首选项,用于在设置开关时试验其是否运行正常。按“S”键并键入以下内容:
“.model SW yourModelName(Roff=1G Ron=25u Vt=0.1 Vh=0.1)”这些值表示电路在闭合和开启时存在的电阻、用以激活开关的触发电压,以及触发电压的滞后(基本上是对该电压的容差)。如果在SPICE命令框中键入“.model SW yourModelName()”,则可以使用默认值。点击“Help”(或F1)并搜索“switch”,即可找到默认值。
helpSw
双击“Voltage Controlled Switch”可获取与使用零件相关的一些信息以及默认值。

SPST-NC

我们先从SPST开关的常闭状态开始(默认值与常开状态相当)。我想让开关与默认SPST开关的设置方式一致,以下是电路:


连接到+引脚的项目是预先安装的逻辑反相器,点击元件符号并搜索“inv”。LTSpice中的默认逻辑门设置为1V而不是5或3.3,右键点击该零件将反相器设置为5V:
invertChangeVal
第一次将“Value”留空,我将值设置为td = 10n、Vhigh = 5。Td是逻辑反相器的上升时间,而Vhigh是其触发/输出的电压。5V在许多集成电路中都很常见。本帖将在开关的设计中使用若干反相器(使用相同的设置)并且都将采用基本开关:当我将各开关模型放在电路中时,对其使用“.model SW yourModelName(Roff=1G Ron=25u Vt=0.1 Vh=0.1)”。点击“Hierarchy”和“Create a New Symbol”。执行与下图所示相仿的操作:

对于块方法,请记住,引脚名称必须相同,但不需要采用网表顺序。按“L”可绘制线条,按“C”可绘制圆圈,而按“P”可绘制引脚。请记住,引脚的文本需按反方向放置(左侧文本向右且右侧文本向左,这是因为软件假设制作的是IC芯片)。最后,需记住将示意图和符号命名为相同的名称。示意图的扩展名为“.asc”,而符号的扩展名为“.asy”。如果二者的名称不同且不在同一工作目录中,则子电路将不起作用。

SPDT

下一个单刀模型为SPDT型开关。此类开关的一侧包含一个连接点,另一侧包含两个单独连接点。通过切换两个连接点即可控制两个单独的电路。以下是电路图:


保存示意图并命名。然后,创建关联的符号:

要使用不同的线条样式(如虚线),请点击“Hierarchy”旁边的“Draw”菜单,然后点击“Line Style”。下拉列表中有几个选项可供选择。
lineStyle
如果需要使用实线或其他样式,请务必将其更改回来。软件会保留最后使用的样式,除非手动更改。我会使用虚线来表示备用开关位置,因为没有能够显示状态切换的动画效果。将示意图设置为:当“+”上没有源电压时,默认位置的连接在1和2之间。

DPDT

DPDT开关包含两个同时激活的SPDT开关。我使用了一种快捷方式来制作此示意图:


由于层次结构设计的原因,您可以在子电路设计中使用自己的子电路。这张示意图可能有点令人困惑,因为其中多次引用了“1”、“2”、“3”和“+”、“-”。当我们使用此前制作的SPDT模型时,LTSpice仅会引用引脚1、2、3、+和-在该元件的子电路中所连接到的内容。在新的示意图中放置具有相同名称的连接点便会产生仅适用于该示意图中连接的任何内容的新引用。以下是我做的符号:

我使用常规短横来表示开关的备用路径,并使用带有两个点的短横来表示两个SPDT开关之间的机械连接。

DPST-NO

DPST-NO开关就是简单的SPST-NO开关,可通过机械连接实现同时打开和关闭。因此,等效示意图将连接两个SPST开关的正端口。


以下是符号:

DPST-NC

最后,DPST-NC与DPST-NO相反。我在此新的示意图中使用了DPST示意图,并在“+”端口添加了一个反相器。


以下是符号:

英文原文链接:Making Switches in LTSpice : Circuit Configurations