ltspice_instr.pdf

LTSpice. Przewodnik początkującego

Opracowaá: dr inĪ. Marek Panek, W12, K1, Politechniki Wrocáawskiej

WstĊp

Niniejszy opis jest tylko szkicowy, obejmuje nie wszystkie, ba, nawet nie wiĊkszoĞü opcji

programu. Skupiáem siĊ tylko na podstawowych operacjach. Celem opracowania jest uáatwienie

startu niedoĞwiadczonemu uĪytkownikowi. PoniewaĪ skáadnia opisu elementów i rozkazów jest

identyczna jak w komercyjnym Pspice, warto w celu zrozumienia poszczególnych zagadnieĔ

zajrzeü do literatury, podanej na koĔcu tego opracowania.

Rysowanie – umieszczanie elementów ukáadu na arkuszu roboczym:

JeĪeli w tekĞcie nie okreĞlono inaczej, to pojĊcia klawisz i przycisk naleĪy rozumieü jak

nastĊpuje: klawisz – klawiatura; przycisk – na ekranie

Podstawowy fragment paska narzĊdziowego programu LTSpice”

A na niej, w kolejnoĞci symbole przycisków odpowiedzialnych za nastĊpujące operacje:

§ NoĪyczki - usuĔ

§ Dwie kartki - kopiuj

§ Kartka na teczce - wklej

§ Lornetka - szukaj

§ - ustawienie drukarki

§ Drukarka - drukuj

§ 2áówek - poáącz przewodem

§ Trójkąt - wstaw symbol masy

§ „A” w ramce - naklej etykietĊ

§ Symb. rezystora - wstaw symbol rezystora

§ Symb. kondensatora - wstaw symbol kondensatora

§ Symb. cewki - wstaw symbol indukcyjnoĞci

§ Symb. diody - wstaw symbol diody

§ Symb. bramki AND -

wstaw symbol innego elementu

§ 'áRĔ z palcami

przemieĞü

§ 'áRĔ

ciągnij z poáączeniami

§ Strzaáka w lewo -

cofnij ostatnią operacjĊ

§ Strzaáka w prawo -

powtórz ostatnią operacjĊ

§ E i poáRĪone E

- obróü

§ E i odbite E

zwierciadlanie odbij

§ Aa

wprowadĨ tekst

§ .op

wprowadĨ rozkaz Spice’a

Trzy podstawowe reguáy rysowania schematu:

1. Na kaĪdym rysunku musi istnieü podáączony symbol masy („GND”; inaczej program nie

wykona poprawnej symulacji.

2. Impedancja o charakterze pojemnoĞciowym (np. kondensator) nie moĪe byü obciąĪeniem

Ĩródáa prądowego.

3. Impedancja o charakterze indukcyjnym (np. cewka) nie moĪe byü obciąĪeniem Ĩródáa

napiĊciowego.

Aby posadowiü:

Opornik: naciĞnij klawisz „R” lub przycisk opornika na pasku narzĊdziowym programu

Kondensator: naciĞnij klawisz „C” lub odpowiedni przycisk na pasku narzĊdziowym programu

CewkĊ: naciĞnij klawisz „L” lub odpowiedni przycisk na pasku narzĊdziowym programu

MasĊ (ziemia „zero”): naciĞnij klawisz „G” lub przycisk z symbolem trójkąta na pasku narzĊ-

dziowym programu

DiodĊ: naciĞnij klawisz „D” lub odpowiedni przycisk na pasku narzĊdziowym programu

Inny element: NaciĞnij klawisz F2 lub przycisk z symbolem bramki „AND” na pasku narzĊ-

dziowym. Pojawi siĊ menu. ZnajdĨ swój element i wykonaj dwuklik. Z lewej strony tego menu,

w nawiasach kwadratowych, są nazwy katalogów, w których zawarte są inne typy elementów,

ukáadów scalonych, itp. czĊĞci, które moĪesz musieü sprawdziü. Na przykáad bateria elektryczna

jest w katalogu „misc”.

Wybrany element ukazuje siĊ zawsze, kiedy poruszasz myszą. PrzesuĔ go do poĪądanego

miejsca i kliknij – element zostanie posadowiony na miejscu. MoĪesz nacisnąü Ctrl-R, by obróciü

go przed umieszczeniem. MoĪesz teraz bezpoĞrednio umieĞciü nastĊpny element tego samego

typu. NaciĞnij dowolny klawisz – za wyjątkiem odpowiedzialnych za szybki wybór rodzaju ele-

mentów, tych wyĪej wymienionych – najlepiej „Esc”, Īeby wyjĞü z tej czynnoĞci.

Poáączenia:

MoĪesz áączyü elementy przez zetkniĊcie ich koĔców doprowadzeĔ podczas umieszczania ich na

rysunku lub uĪ\ü funkcji „poáączenie drutowe” – „Wire”, przywoáywanej przyciskiem z oáów-

kiem na pasku narzĊdziowym lub z klawiatury klawiszem F3.

Poáącz: NaciĞnij F3 albo przycisk z oáówkiem i niebieską linią. Kliknij w pierwszym punkcie

poáączenia, pociągnij myszką, klikaj w jakichĞ poĞrednich punktach – trzeba zrobiü zagiĊcie po-

áączenia o 90 stopni – kliknij w drugim, finalnym punkcie poáączenia (najczĊĞciej bĊdzie to koĔ-

cówka doprowadzenia innego elementu). Przewodu w LTSpice nie moĪna zatrzasnąü w dowol-

nym miejscu, tak jak w koĔcówce doprowadzenia elementu. NaleĪy uwaĪDü na skrzyĪowania

przewodów i ich prowadzenie w okolicach doprowadzeĔ elementów. Pojawiający siĊ maáy, nie-

bieski kwadrat Ğwiadczy o poáączeniu elektrycznym.

Przydzielanie wartoĞci elementom:

NaprowadĨ kursor na element, dopóki nie zmieni on (kursor) swej dotychczasowej postaci na

GáRĔ z wyprostowanymi palcami. Kliknij prawym guzikiem myszy i wprowadĨ wartoĞci do od-

powiednich rubryk pojawiającego siĊ okna menu.

Przy wprowadzaniu wartoĞci Ĩródeá napiĊcia i prądu naleĪy zwracaü uwagĊ na charakter prze-

prowadzanej symulacji. Parametry i ich wartoĞci dla Ĩródeá zaleĪą wáDĞnie od trybu obliczeĔ.

Podstawowymi analizami są:

1. Staáoprądowa – DC (Direct Current) - odpowiedĨ ukáadu na wymuszenie staáoprądowe

2. Zmiennoprądowa – AC (Altrnating Current - maáosygnaáowa odpowiedĨ ukáadu na wy-

muszenie w funkcji czĊstotliwoĞci)

3. Stanów nieustalonych, inaczej czasowa – TRAN (TRANsient - jedyna nieliniowa analiza

w programie); oblicza ksztaát przebiegów w funkcji czasu, uwzglĊdniając nieliniowe mo-

dele elementów czynnych.

Jednostki

W opisie wartoĞci, moĪesz uĪ\ü „p” dla „pico”, „n” dla „nano”, „u” (litera U) dla „micro” (m),

„k” dla „kilo”, „m” dla „mili” i „MEG” dla „mega”. Uwaga: kiedy mając na uwadze wartoĞü

rezystancji rezystora 4.7MW (cztery i siedem dziesiątych megaohma) uĪyjesz tego zapisu w LT-

Spice, to program zrozumie jednostkĊ jak miliohmy.

MoĪna uĪywaü zapisu amerykaĔskiego 4.7k dla wartoĞci rezystancji opornika 4.7kW albo rów-

nowaĪnie europejskiego (inaczej miĊdzynarodowego) 4k7. Nie trzeba stosowaü w zapisie warto-

Ğci jednostek podstawowych V dla wolta, Hz dla herca i tak dalej, nie bĊdzie to stanowiü báĊdu –

zostanie zignorowane.

Etykiety elementów

LTSpice etykietuje elementy jako R1, R2, R3, C1, C2, C3 i tak dalej. MoĪesz zmieniü je w celu

áatwiejszego kojarzenia, np. na Rc, Rb1, Rb2, RLoad i tak dalej. Kliknij prawym klawiszem my-

szy bezpoĞrednio na etykiecie i wprowadĨ jej nowa nazwĊ.

Uwaga: nie wolno zmieniaü pierwszej litery, gdyĪ jest ona tzw. wyróĪnikiem elementu; rezerwa-

cja obejmuje np.: R – dla rezystorów, C – kondensatorów, L – cewek, D – diod, Q -tranzystorów

bipolarnych, J – polowych tranzystorów záączowych, M – tranzystorów z izolowaną bramką, itd.

Etykieta WĊ]áów

NaciĞnij F4 albo przycisk z paska etykieta sieci ( przycisk z „A” na nim). WprowadĨ nazwĊ. Z

pomocą myszy ustaw maáą kropkĊ na wĊĨle poáączeĔ lub na wybranym przewodzie i kliknij. Jest

kilka powodów, by to zrobiü:

1. MoĪesz nadaü wybranemu wĊ]áowi poáączeĔ intuicyjnie jasne i logiczne nazwy, np. „In-

put”, „Output”, „Zasilanie1”, itp.. Jest to o wiele bardziej zrozumiaáe niĪ numery (liczby)

nadawane wĊ]áom poáączeniowym przez program automatycznie.

2. JeĪeli do pewnego punktu wĊ]áowego jest doáączonych wiele elementów za poĞrednic-

twem licznych przewodów, co mocno zaciemnia rysunek, moĪna nie rysowaü wszystkich

poáączeĔ – trzeba tylko nadaü wszystkim „niedoprowadzonym” poáączeniom tĊ samą ety-

kietĊ co wĊ]áowi, do którego mają byü podáączone.

Komentarze tekstowe:

NaciĞnij przycisk testowy – ten z napisem „ Aa ”. WprowadĨ tekst we wáDĞnie otwartym okienku,

koĔcząc kaĪGą liniĊ naciĞniĊciem „Ctrl–M”. Po naciĞniĊciu OK, przesuniĊciem myszy wybierz

miejsce, gdzie chcesz napis umieĞciü i kliknij. Rozmiar czcionki moĪesz wybraü uruchamiając

„Tools”, nastĊpnie „Control Panel” i „Drafting Option”

Operacje na symbolach elementów

UsuĔ: OperacjĊ usuwania moĪna uruchomiü naciskając F5 albo „Del” na klawiaturze komputera

lub wybierając myszką przycisk z noĪyczkami. NaprowadĨ ikonĊ noĪyc na wybrany element

schematu i kliknij.

Ruch: F7 albo przycisk (rĊka z rozczapierzonymi palcami). Kliknij na wybranym elemencie i

przesuĔ go myszą, po czym powtórnie kliknij. Uwaga: ta operacja rozrywa istniejące poáączenia

Ciągnij: F8 albo przycisk piĊĞci. Ta operacja takĪe przenosi elementy, ale poáączenia nie są zry-

wane; są „ciągniĊte” za elementem.

Kopia: F6 albo przycisk kopii (dwa arkusze papieru).

Obróü siĊ: „ Ctrl-R”. JeĞli komponent jest juĪ wybrany, ale nie zostaá umieszczony, naciĞnij wáa-

Ğnie Ctrl-R. JeĞli element jest juĪ umieszczony, uaktywnij go operacją „Ruch” (F7) i dopiero

wtedy obracaj.

Odbicie zwierciadlane: „ Ctrl-E”. MoĪesz wielokrotnie obracaü np. symbol tranzystora bipolar-

nego NPN i nadal nie dostaniesz rysunku z emiterem na dole i bazą w prawo. Do tego wáDĞnie

potrzebujesz funkcji lustra.

*** ANALIZA ***

Do zadania odpowiedniej analizy symulacji z menu „Simulate” wybierz „Edit Simulation

Cmd”. NastĊpnie naleĪy wybraü odpowiednią zakáadkĊ z rodzajem analizy i wypeániü okna dia-

logowe. Po zatwierdzeniu przyciskiem „OK” okno dialogowe znika, a do kursora zostaje „przy-

wiązane” pole tekstowe, w którym znajduje siĊ rozkaz opisujący zadanie analizy. Trzeba je ko-

niecznie umieĞciü w dowolnym miejscu rysunku.

8Īyj „ DC op. pnt.” w celu sprawdzenia staáoprądowego punktu pracy analizowanego ukáadu.

8Īyj „ Transfer”, by zobaczyü przebiegi czasowe napiĊü i prądów w twoim ukáadzie.

8Īyj „AC analysis”, by zobaczyü charakterystyki czĊstotliwoĞciowe wzmacniaczy, filtrów ak-

tywnych lub biernych, itd.. OdpowiedĨ jest w decybelu w stosunku do 1 wolta na Ĩródle.

Punkt pracy (DC op. pnt): Nie są potrzebne Īadne parametry. UmieĞü rozkaz „.op” na rysunku i

naciĞnij przycisk Run (biegnący czáowiek). Pojawi siĊ okno z wartoĞciami napiĊü i prądów. Al-

ternatywną metodą odczytu, áatwiejszą intuicyjnie, jest (po zamkniĊciu okna wyników) umiesz-

czanie kursora myszy na poáączeniach, punktach wĊ]áowych lub elementach i odczytywanie war-

toĞci napiĊü i/lub prądów na dole ekranu. Dla elementów podawana jest takĪe moc w nich roz-

praszana.

Analiza czasowa (Transfer): Aby przeprowadziü tą analizĊ naleĪy podaü czas koĔca symulacji a

w przypadku modelowania generatorów odznaczyü okienko „Start external supply voltage at

0V”. Trzeba takĪe zadeklarowaü parametry Ĩródáa wymuszającego (o ile takie istnieje). W tym

celu ustaw kursor myszy na Ĩródle, kliknij prawym klawiszem, po czym wybierz „Advanced”. Po

wyborze charakteru przebiegu (do wyboru: impulsowy (PULSE); sinusoidalny (SIN) z obwiednią

wykáadniczą, czyli pewien rodzaj modulacji amplitudy; wykáadniczy (EXP); modulowany czĊ-

stotliwoĞciowo (SFFM) i aproksymowany odcinkami (PWL)) i wypeánieniu wartoĞciami odpo-

wiednich okien dialogowych moĪna zatwierdziü parametry i uruchomiü symulacjĊ. WyĞwietli siĊ

okno, w którym zawarta bĊdzie lista napiĊü i prądów, z których moĪna wybraü przebieg do ob-

serwacji. Alternatywną metodą jest wybieranie przebiegów do obserwacji przy pomocy kursora

myszy po zamkniĊciu listy wyników. Po najechaniu kursorem na wĊzeá lub przewód pojawi siĊ

koĔcówka napiĊciowej sondy pomiarowej, natomiast, o ile kursor przemieĞci siĊ na symbol ele-

mentu, sonda zamienia siĊ w cĊgi prądowe. JeĞli w trakcie wyboru posáXĪymy siĊ klawiszem

„Alt”, postaü kursora zmieni siĊ w termometr i moĪna bĊdzie wyĞwietlaü przebieg chwilowej

mocy wydzielanej w elemencie w funkcji czasu.

MoĪna:

- powiĊkszaü myszką fragment wykresu (stosując prawy klawisz myszy do konkretnego przebie-

gu moĪna uzyskaü znacznie wiĊkszą liczbĊ opcji),

- usunąü przebieg poprzez naciĞniĊcie prawego klawisza myszy na nazwie przebiegu i wybranie

odp. opcji.

W oknie wykresu moĪna wykonaü nastĊpujące operacje:

1. PowiĊkszenie (Zoom in) : wciĞnij lewy klawisz myszy i dalej go trzymając przeciągnij

nad fragmentem wykresu. Fragment ten po zwolnieniu klawisza ulegnie powiĊkszeniu.

2. WyĞwietlenie wartoĞci skutecznej (RMS) i innych parametrów przebiegu poprzez

klikniĊcie na nazwie przebiegu z jednoczesnym przytrzymaniem klawisza Ctrl.

3. Wprowadzenie kursorów: jeden kursor moĪna wprowadziü przez klikniĊcie lewym

klawiszem myszy na nazwie przebiegu. Drugi moĪna wprowadziü poprzez wybranie opcji

„1st & 2nd” z okna, które otworzy siĊ po klikniĊciu prawym klawiszem na nazwie prze-

biegu. Kursorami moĪna poruszaü za pomocą myszy i w ĞwieĪo otwartym okienku od-

czytaü indywidualne wartoĞci punktów przebiegu wyznaczonego przez kursory. Zamiesz-

czone są teĪ tam ich róĪnice rzĊdnych i odciĊtych oraz nachylenia (pochodne).

4. Operacje algebraiczne na przebiegach: kliknij na nazwie przebiegu i wprowadĨ w

oknie dialogowym poĪądaną operacjĊ. Na przykáad , dzieląc V(in) przez I(in) znaleĨü

opornoĞü wejĞciową.

Analiza zmiennoprądowa (AC): NaleĪy zadaü czĊstotliwoĞci: wartoĞü początkową i koĔcową,

charakter przemiatania czĊstotliwoĞci (liniowy, dekadowy czy oktawowy), liczbĊ punktów. Trze-

ba takĪe zadeklarowaü parametry Ĩródáa wymuszającego. Wygodnie jest zadaü wartoĞü amplitu-

dy wymuszenia 1V lub 1A. Wtedy wyniki na wykresach bĊGą wyraĪone bezpoĞrednio w dB.

Korzystanie z zewnĊtrznych modeli elementów

Problem polega na tym, Īe baza danych LTSpice jest ograniczona, tak wiĊc czĊsto istnieje

potrzeba przeprowadzenia symulacji ukáadu, najczĊĞciej z elementami czynnymi, których nie ma

w ww. bazie.

Tutaj zostaną opisane dwa przykáady pokazujące jak moĪna „nauczyü” program LTSpice

rozpoznawaü i wykorzystywaü do obliczeĔ „zewnĊtrzne” modele elementów. Warunkiem ko-

niecznym i wystarczającym jest znalezienie zbioru tekstowego opisującego model szukanego

elementu w formacie ASCII (tekstowym) i w „konwencji” Spice’a. Jest duĪo programów komer-

cyjnych do symulacji ukáadów, wiĊkszoĞü jest oparta wáDĞnie na bezpáatnym kodzie Ĩródáowym

Spice‘a opracowanym w Berkeley w latach szeĞüdziesiątych XXw., dziĊki czemu modele ele-

mentów moĪna wymieniaü miĊdzy programami praktycznie bez przeróbek merytorycznych, a

tylko z nieznacznymi redakcyjnymi. Wielu producentów elementów i US zamieszcza swoje „spi-

ce’owskie” modele wáDĞnie w sieci.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: