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8年硬件开发工程师:为什么我强烈推荐的LTspice 24仿真工具?

EDN电子技术设计  · 公众号  ·  · 2025-01-18 08:00

正文

LTSpice ADI 旗下一款免费的 SPICE 类电子仿真软件,集成了庞大且不断增加的模 型库,此模型库已超过 30,000 ,其中包括 5,000 以上的 ADI 产品模型和示例电路。借助于 仿真软件的波形观测器来捕获电路输出并显示仿真结果,便于工程师快速验证电路设计及器 件选型。

LTspice 24 发布于 2024 年初,相较于旧版本新增了较多功能,新增的 FRA 功能 可以对非线性电路进行频率响应分析,极其适用于优化开关模式 DC-DC 转换器的环路稳定 性,同时仿真运行速度得到了更快提升。

LTspice 24 新增及优化功能概述

LTspice 24 进行了全面升级,性能方面得到了极大改进,用户界面和用户体验得到了增 强,整体外观和布局进行了优化,操作更加便捷。

仿真速度的提升: 与之前版本相比,新版平均仿真时间缩短约 20% ,相当于速度提升约 25% 处理仿真数据的方式进行了改进,提高了运行间的一致性。

整体外观及感受: 更新后的用户界面具有更高的分辨率,图标更加清晰,光标更加直观,状 态栏更加醒目,可帮助使用者注意到之前容易忽略的有用信息。

键盘快捷键和动态备忘单: 提供了更直观的键盘快捷键和动态备忘单,也具有恢复为旧版键 盘快捷键的编辑器选项。 “帮助”菜单提供浮动备忘单,方便将其置于另一个显示屏上或同 一显示屏的侧边。

4 端口频率响应分析仪探头 :便于绘制环路任意部分的波特图,可以对反相输出稳压器、反 馈器件内置的电路及电流反馈信号系统进行分析。

器件库和应用数据:

不再有“标准”库合并冲突,标准离散元件库在更新时会被简单地覆盖;

可以添加用户定义库( user.dio mos cap ind bjt 等),可以在选择对话框和 仿真中自定义离散设备,默认情况下放置在 Documents\LTspice 中(可在设置中配置)

不要编辑 %localappdata%\LTspice 中安装的 ADI 文件,提示阻止用户在 AppData 中保存;要添加的第三方符号、库和子电路需要放置在 Documents\LTspice (在“设置” 中可配置的目录)中;

仅限文件,不支持目录层次结构

可以将具有唯一名称的分层目录和文件添加到 %localappdata%\LTspice

文件处理: 建议将用户文件放在“文档 /LTspice ”目录中,包括可选的用户元件库、 user.dio user.mos 、默认绘图定义、自定义符号、模型、子电路等以及第三方文件,前提是这些文件 没有目录层次结构。 LTspice 安装并覆盖 Windows 应用数据文件夹中的 standard.dio standard.mos 等文件。

波形查看器: 能够重新排列绘图窗格、上下移动窗格,并在上方和下方添加绘图窗格。提供 了添加和清除光标的菜单项, ESC 键可以清除光标,可以使用箭头键在图表上平移。仿真 过程中可以启用窗格之间的拖动轨迹,同时当波形查看器正在渲染时支持缩放。

仿真控制: 新的配置分析工具栏按钮和键盘快捷键改进了配置分析对话框功能,该对话框能够捕获原理图上的所有仿真命令,包括注释内的命令。可以自动注释 / 取消注释原理图文本 并使用 shift 和左键单击在 Spice 指令与注释之间切换。

器件参数编辑器: 这是新增对话框,可以编辑和排序并浏览与器件相关的参数,具有恢复所 有参数默认值的按钮并且可以通过指示键访问 analog.com

元器件选择: 优化后的布局更加直观简洁,搜索功能可以链接至 analog.com

操作: 改进了日志文件,会报告 LTspice 版本等更多相关信息,记录所有非默认仿真选项(公 差等),删除了不相关的 SIM 统计信息,简化了 FRA 日志信息。

FRA 对话框设置

LTspice FRA Frequency Response Analysis )频率响应分析是一种专门的瞬态仿 真工具,适用于无法通过典型交流小信号分析的非线性系统,比如开关电源和控制环路的 设计及分析。

FRA 分析就是将 FRA 组件也就是频率响应分析仪插入环路,通过注入一系 列测试信号到闭环系统中,利用 FRA 分析提取增益和相位与频率的关系并创建波特图进行 分析。简而言之, FRA 组件和指令可用于提供测试信号和分析。

FRA 功能的基本使用步骤包括添加 FRA 组件,配置组件和添加分析指令。配置参数时 是需要了解电路达到稳定状态所需的启动时间、 特定电路的目标频率、 以及充分利用此分 析所需的激励信号幅度。

LTspice FRA 设置

右击频率响应分析仪后显示图 1 设置对话框,通过此对话框进行控制分析参数的设置。 对话框由上而下分别代表:增益 / 相位波特图或输出阻抗分析的选择、频率设置、控制激励 信号幅度的设置、应用激励的施加时间控制及时长和仿真所需时间的指示。 完成所有参数设 置后则会计算出仿真花费的时间。 参数设置不同,仿真时间也不相同。

1. 频率设置:

(1) 激励频率框中指定最低频率、起始频率和结束频率(最高频率),图 2 体现了设定 值和波形关系。 LTspice 首先以最高频率进行扫描,若分析过程取消也可获得最多 数据点。对话框以倍频程指定指定分辨率,便于 LTspice 应用共振谐波进行加速仿 真。

(2) 激励频率部分可以设置最高步进频率,此值基本上限制了较低频率下的扫描分辨率,图 2 6KHz 为例, 6KHz 以下每倍频程有一个数据点, 6KHz 以上每倍频程有 4 个点。示例中指定的单个频率为 50KHz ,除了扫描中的频率外还进行了 50KHz 析。

指定 LTspice 应用的最大谐波数的默认值是 1 。仿真时可以同时施加多个频率 激励,随着应用激励的增多,







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