设计电路的时候经常需要进行一些电路仿真。常用的仿真软件很多,由于大学里经常使用Multisim作为教学软件,所以基本上所有从事硬件开发的人都听过或者用过Multisim这个软件。这个软件最大的好处就是简单直观,可以在自己的PC上搭建电路并使用软件里的示波器、信号源等虚拟仪器进行测量并观察波形。但是小马哥今天要介绍的却不是这款大名鼎鼎的Multisim,而是另一款电路仿真软件——LTSpice。
LTSpice是由ADI推出的一款仿真软件。最大的好处就是免费,免费,免费。除了免费,还有简单易学、无任何限制、波形观察非常简单、可以方便做很多数学运算等。小马哥认为,如果选择合适的学习路线,学习这个软件只需要一个小时。
这是LTSpice的下载链接,选择适合自己的平台的软件包版本下载即可
https://www.analog.com/cn/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html
软件大小只有48M,正常网速情况下,下载很快就会完成。下载完成之后直接双击安装即可,大概几分钟就会安装成功。整个过程过于简单,在此不做赘述。
安装完成之后双击打开是这样一个丑丑的界面:
菜单栏下面有一行快捷方式,在没有打开任何工程的时候可以看到有四个快捷方式是可以点击的,其他都是灰色的不能点击的状态。其中可以点击的按钮中最左边的是新建按钮,点击一下就会新建一个仿真工程,我们直接点击,然后出现一个灰色的页面:
这就是我们要画图的页面,可以从上面的快捷方式中找到电阻和电容的符号,使用鼠标左键单击之后,把鼠标移动到画图页面中,就可以看到光标上带了电阻或者电容的符号,在需要放置的位置单击左键即可放下器件。实际上除了电阻和电容之外,还可以看到有其他的器件和符号可以放置,比如接地符号、电感、二极管等。我们随便放置几个器件,如图所示:
放置好上面的器件之后,我们在接地符号旁边的铅笔上鼠标左键点击一下,再把鼠标移动到画图区就可以看到一个大的十字光标,这时候在任何位置点击下去就相当于开始画线了,我们把以上器件按照下图连接起来:
连接好之后,一个简单的电路就画完了,接下来需要为图里的电阻电容设置参数,把鼠标放置在电容C1下面的C上然后右键,就会弹出一个框,填一个最常用的值进去,0.1uF,然后点击OK就搞定了。
同样的方法,修改另一个电阻和电容的值,修改完成之后,整个电路就是下面这样:
一个电路完成之后要工作一般需要供电,在快捷方式栏中的二极管符号右边有一个逻辑门的符号,点击这个符号之后会弹出一个窗口,这个然后向右拖可以找到一个Voltage,这个就是我们要找的电源,在Voltage上单击鼠标并点击OK之后可以给图纸上增加一个电源符号:
放置好电源之后,连线并设置电压为5V之后,这个电路就完成了:
接下来点击快捷方式栏第五个图标,就是那个一个人在Run的图标,就会弹出一个窗口,让设置仿真时间,随便填个10ms,点击OK,软件就开始仿真了。
这时候软件里面会出现在出现一个黑色的的窗口,这个窗口就是用来观察波形的,那么有人就好奇了,咦,为啥没波形呢?
其实这时候已经对整个电路完成仿真了,只是这个电路里有多个节点,每个节点在仿真时间内的电流电压功率等各种数据都不一样,软件并不知道你想要看什么数据,就好比给你一台示波器,你需要看哪个信号的波形就需要自己把探头接到这个信号上。在这个软件里,不需要像Multisim里面给把信号通过走线接到示波器上,再把探头的地线接到电路的地上。小马哥只需要用鼠标轻轻在想要看电压波形的走线上点击以下,波形显示窗口就会出现你想观察的波形,真是简单的连底线都没了!
这时候你会发现这个点的电压是恒定5V的,那我们现在把电源电压改动一下,让它仿真开始时电压为0V,再过一会儿电压变成5V,想完成这个操作其实很简单,只需要把鼠标放在V1电源的图标符号上并点击右键,在弹出的窗口中点击Advanced按钮,就可以进入下面这个窗口,这个窗口以后我们会频繁用到,通过这个窗口我们可以快速的设置出各种各样的信号波形,这个自行研究,我们通过下面的设置可以让这个电源延迟一定时间再上电:
修改好之后再次运行仿真,并同时观察电源电压和电阻之后的电压,可以看到:
通过这个波形我们可以看出来Vin在2ms之后从0V变成5V,相当于一个阶跃信号,而Vout在2ms之后缓慢上升经过4ms之后,基本到达5V。
通过简单的修改电源为扫描电源,然后把仿真命令设置为交流扫描,就可以看到这个电路的频率相应曲线,这个电路本质上是一个-3db频率为160Hz左右的低通滤波器:
以上只是一个最简单的仿真演示,这个软件可以做很多比较有意思的仿真,而且它的安装路径下还有许多的仿真Demo,如果读者对这个软件感兴趣,请点赞或者评论让小马哥知道,后续小马哥将开启一个系列专题来和大家一起学习、挖掘这个软件好玩的地方。