LTspice 仿真軟件
簡 介： 本文對于 LTspice 仿真軟件進行初步測試，對于部分輸出結(jié)果進行討論。
關(guān)鍵詞： LTspice，仿真
01 LTspice仿真
一、背景介紹
??LTspice是一款 Windows 下的免費的電路仿真軟件，可以在 AD 官網(wǎng)下載。LTspice 的作者 Mike Engelhardt 在 LTspice 簡介中介紹了他開發(fā)這款可以自由使用軟件的想法。1975 年不到 20 歲的毛頭小伙的他就開始編寫用于環(huán)形加速器中的非彈性原子核相對論動力學(xué)仿真軟件。 有著幾十年開發(fā)物理仿真軟件的經(jīng)驗的他認(rèn)為最好的仿真軟件應(yīng)該來自于實際關(guān)注和使用該軟件的人，而并非軟件公司。他自認(rèn)為開發(fā)的 LTspice 的性能可以勝過任何銷售的商業(yè)軟件，目的就是為了讓任何人在任何代價下都可以使用到高性能的 SPICE 程序。 ?LTspice 可以用于室內(nèi) IC 設(shè)計，也稱為 Linear Technology Co. 為開發(fā)高性能模擬器件的發(fā)展戰(zhàn)略。
??LTspice 與眾不同之處就是它是一款自由軟件， Linear Technology 公司無償向所有人提供免費下載，在功能上與 IC 設(shè)計專業(yè)軟件沒有任何裁剪。從2016年開始 LTspice XVII 開始允許下載使用。
??前幾天看到其他同學(xué)在使用這款軟件，今天我也 下載了這款軟件[1] ，對于一些常見到的電路進行仿真測試，作為今后在信號與系統(tǒng)以及電子綜合設(shè)計等課程中制作課件。 軟件不僅可以非常方便的搭建各種模擬和離散電路，而且觀察電路中各點的電壓、電流波形也非常方便。特別是它可以將仿真的數(shù)據(jù)通過文本文件導(dǎo)出，可以進一步用于深入的分析。
??下面基于 LTspice 軟件，對于一些電路的仿真進行測試。
二、單管放大電路
??這是一款基于結(jié)型場效應(yīng)管的前置音頻放大器，原理圖如下圖所示，電路設(shè)計的比較講究，包括輸入保護二極管(D2)，內(nèi)部帶寬限制電容(C2)等。 電路增益主要有 R5, R6 的比值決定，放大倍數(shù)為：19.5。
??電路輸入輸出正弦波形如下圖所示。 這里并沒有直接從 LTspice 波形窗口截圖，而是從其輸出的文本波形文件中獲得波形電壓數(shù)據(jù)，使用 MATPLOTLAB 繪制出來，這樣可以顯示的更加清楚。
??實際上，看到上面的電路以及仿真結(jié)果，它 與普通的電路模擬程序也沒有什么大的差別。不過能夠反映出這款軟件來出自于物理仿真開發(fā)者傾心之作的狂熱喜愛作品，上面仿真軟件還可以使用具有實際物理外形的布線圖來進行繪制，并且具有相同的仿真能力。看到這一點，不僅令人為此點贊。
??不僅僅如此，下面這款 BTL 音頻放大電路也可以實際元器件搭建出電路圖進行仿真。這樣就可以做到不僅僅原理上相同，而且電路的物理外觀也達到了相近。
三、精密整流電路
??下面是 LTspice 搭建的精密整流電路。
??這是在 100 Hz 下輸入波形與輸出波形。
??作為仿真軟件，不僅可以對低頻情況下的輸出波形能夠給出正確的波形，同時在高頻情況下，也需要把電路中元器件的雜散分布參數(shù)所帶來的影響進行仿真。下面將 輸入信號的頻率提高到 5kHz，電路給出的仿真數(shù)據(jù)顯示出該電路在高頻下整流波形出現(xiàn)的失真。
四、多諧振蕩器
??下面是利用兩個 NPN 晶體管 2N3904 搭建的多諧振蕩器。
??下圖給出了電路從上電開始到振蕩的過渡過程，過渡過程大約是 5ms 左右。細心的人可能觀察到，電路中 R3 與 R4 的電路阻值并不相同。
??如果將 R3 的阻值修改成 與 R4 相同，都是 100k，電路會怎樣？ 下面給出了 R3，R4 都是 100k 情況下電路啟動過程，可以看到電路整個啟動過程增加到 27ms。 所以電路中原來設(shè)置 R3，R4 不對稱是為了加快電路的啟動過程。
五、Clapps三點電容振蕩器
??下面是基于 結(jié)型場效應(yīng)管 2N5484搭建的 Clapps 三點電容高頻振蕩電路。
??下面是仿真結(jié)果，給出了振蕩電路整個其中過程的電壓波形。 我有一個疑問，這個起振過程究竟與實際上波形是否是一致的呢？
??在電路中 D2 起到輸出限幅作用。 下面給出了電路中 D2 接入和不介入，電路輸出波形幅值的影響。
六、線性電路
??LTspice 還可以對使用 Laplace 描述的線性電路進行仿真。下圖給出了一個由壓控電壓源組成的電路，它的傳遞函數(shù)如下：
$$H\left( s \right) = {1 \over {\left( {1 + 1 \times 10{ - 6} ?\cdot s} \right){0.5} ?\cdot \left( {1 + 5 \times 10{ - 9} ?\cdot s} \right)2 }} $$
??電路輸入一個方波信號，電路的輸出波形如下：
※ 總??結(jié) ※
??本文對于 LTspice 仿真軟件進行初步測試，對于部分輸出結(jié)果進行討論。
參考資料
[1]
下載了這款軟件: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/126321234
