内容介绍

视频

市场情况

在大多数的电路设计中，决定电路设计的正确性的一个关键因素就在于能否在设计初期就能验证电路的正确性，性能指标以及是否存在设计缺陷。早期的验证可以发现设计中可能存在的错误，从而缩短项目周

电子电路仿真使用数学模型来模拟实际电子设备或电路的行为。由于其高度精确的建模能力，许多学院和大学将这种类型的软件用于电子技术人员和电子工程程序的教学。

市场上众多电路仿真软件中，由ADI提供的LTspice免费高性能仿真器受到了在校师生和业界工程师的欢迎。它具有体积小巧，仿真性能高，操作方便的特点。除了内置元器件模型，它还完全兼容pspice模型，用户可以自行导入，由于使用了spice核心，通过自行添加工艺库，也可用于集成电路设计。

产品特点

LTspice不仅可以用于仿真电路和观察仿真波形，还可以用来生成原理图，可以对元器件库中参数模型进行修改以适应自己设计的需要。一些大的芯片供应商都会提供免费的 SPICE 模型或者 PSpice 模型供下载，LTspice 可以把这些模型导入 LTSPICE 中进行仿真。甚至一些厂商已经开始提供 LTspice 模型，直接支持 LTspice 的仿真。

主要用于模拟电路及数字电路的仿真；
不适用于复杂集成电路如微处理器、DSP以及FPGA等数字系统；

设计体验

成功下载安装LTSpice后，下面对它进行使用。首先我们先来介绍一下LTSpice的界面。

图1 LTspice界面总览

LTspice把常用的工具和操作放在导航栏上，方便用户点击使用。

1）RC滤波电路

接下来简单仿真一下RC滤波电路。我们来设计一个滤波器，用来得到159 Hz的截止频率。由于电容数值的可选择范围比电阻的选择范围更少，假如我们选择电容为0.1uF的电容，用以下公式进行确认所需要的电阻值。

由，得

因此选用10KΩ的电阻。接下来我们使用LTspice 进行模拟电路，如下图所示：

图2 RC滤波电路仿真

可以看出在截止频率（-3 dB频率）上的频率为159Hz左右。使用 LTspice 模拟的测试结果与计算的结果相近，加深对电路知识的认识和理解。

接下来使用Laplace (拉普拉斯)变换仿真以上电路，一阶低通滤波器的传递函数用 “1/(1+TS)”表示，截止频率设定为 f=159kHz。计算得：

因此设置E1的放大数值为Laplace=1/(1+9.978e-4*s)，经过仿真结果，截止频率约为 159Hz，因此可以利用数学模型来进行替代验证模型。

图3 一阶低通滤波器仿真

2）电容充放电实验

我们再以来测试不同条件下的电容充放电时间，如下图所示。{X}表示电阻的值为一个变量。在 SPICE 的语法中，不区分大、小写字母。通过点命令对电阻R1设置10Ω、100Ω和1kΩ，观察仿真结果如下图。可知在理想情况下，电阻越小，充电时间越短。

图4 电容充放电仿真电路

图5 电容充放电仿真结果

3）FFT实验

接着我们来验证其FFT功能，首先搭建一个直流偏置为0、幅值为5v、频率为1kHz的正弦信号，其信号的波形和经过FFT分析后的波形如下图所示。

图6 FFT正弦信号仿真结果--无噪声

下一步对该正弦信号加上白噪声，白噪声的函数为white (x)，x等价为2*π*f*time，该函数产生的随机值在(0.5V, -0.5V)，这时候需要设置频率f即可。这里选取白噪声的频率为200Hz，结果如图所示。原来的10K正弦信号几乎没受到什么影响。如果把白噪声的频率挺高到1kHz，会不会对原来的正弦信号产生影响呢？这里留给大家一个问题。