LTSpice 是 ADI 旗下一款免費(fèi)的 SPICE 類電子仿真軟件，集成了龐大且不斷增加的模型庫，此模型庫已超過 30,000，其中包括 5,000 以上的 ADI 產(chǎn)品模型和示例電路。借助于仿真軟件的波形觀測器來捕獲電路輸出并顯示仿真結(jié)果，便于工程師快速驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)及器件選型。
LTspice 24 發(fā)布于 2024 年初，相較于舊版本新增了較多功能，新增的 FRA 功能可以對非線性電路進(jìn)行頻率響應(yīng)分析，極其適用于優(yōu)化開關(guān)模式 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的環(huán)路穩(wěn)定性，同時(shí)仿真運(yùn)行速度得到了更快提升。
LTspice 24 新增及優(yōu)化功能概述
LTspice 24 進(jìn)行了全面升級，性能方面得到了極大改進(jìn)，用戶界面和用戶體驗(yàn)得到了增強(qiáng)，整體外觀和布局進(jìn)行了優(yōu)化，操作更加便捷。
仿真速度的提升：與之前版本相比，新版平均仿真時(shí)間縮短約 20%，相當(dāng)于速度提升約 25%。處理仿真數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行了改進(jìn)，提高了運(yùn)行間的一致性。
整體外觀及感受：更新后的用戶界面具有更高的分辨率，圖標(biāo)更加清晰，光標(biāo)更加直觀，狀態(tài)欄更加醒目，可幫助使用者注意到之前容易忽略的有用信息。
鍵盤快捷鍵和動態(tài)備忘單：提供了更直觀的鍵盤快捷鍵和動態(tài)備忘單，也具有恢復(fù)為舊版鍵盤快捷鍵的編輯器選項(xiàng)。“幫助”菜單提供浮動備忘單，方便將其置于另一個(gè)顯示屏上或同一顯示屏的側(cè)邊。
4 端口頻率響應(yīng)分析儀探頭：便于繪制環(huán)路任意部分的波特圖，可以對反相輸出穩(wěn)壓器、反饋器件內(nèi)置的電路及電流反饋信號系統(tǒng)進(jìn)行分析。
器件庫和應(yīng)用數(shù)據(jù)：
? 不再有“標(biāo)準(zhǔn)”庫合并沖突，標(biāo)準(zhǔn)離散元件庫在更新時(shí)會被簡單地覆蓋；
? 可以添加用戶定義庫（user.dio、mos、cap、ind、bjt 等），可以在選擇對話框和仿真中自定義離散設(shè)備，默認(rèn)情況下放置在 Documents\LTspice 中（可在設(shè)置中配置）
? 不要編輯%localappdata%\LTspice 中安裝的 ADI 文件，提示阻止用戶在 AppData中保存；要添加的第三方符號、庫和子電路需要放置在 Documents\LTspice（在“設(shè)置”中可配置的目錄）中；
? 僅限文件，不支持目錄層次結(jié)構(gòu)
? 可以將具有唯一名稱的分層目錄和文件添加到%localappdata%\LTspice
文件處理：建議將用戶文件放在“文檔/LTspice”目錄中，包括可選的用戶元件庫、user.dio、user.mos、默認(rèn)繪圖定義、自定義符號、模型、子電路等以及第三方文件，前提是這些文件沒有目錄層次結(jié)構(gòu)。LTspice 安裝并覆蓋 Windows 應(yīng)用數(shù)據(jù)文件夾中的 standard.dio 和standard.mos 等文件。
波形查看器：能夠重新排列繪圖窗格、上下移動窗格，并在上方和下方添加繪圖窗格。提供了添加和清除光標(biāo)的菜單項(xiàng)，ESC 鍵可以清除光標(biāo)，可以使用箭頭鍵在圖表上平移。仿真過程中可以啟用窗格之間的拖動軌跡，同時(shí)當(dāng)波形查看器正在渲染時(shí)支持縮放。
仿真控制：新的配置分析工具欄按鈕和鍵盤快捷鍵改進(jìn)了配置分析對話框功能，該對話框能夠捕獲原理圖上的所有仿真命令，包括注釋內(nèi)的命令。可以自動注釋/取消注釋原理圖文本并使用 shift 和左鍵單擊在 Spice 指令與注釋之間切換。
器件參數(shù)編輯器：這是新增對話框，可以編輯和排序并瀏覽與器件相關(guān)的參數(shù)，具有恢復(fù)所有參數(shù)默認(rèn)值的按鈕并且可以通過指示鍵訪問 analog.com。
元器件選擇：優(yōu)化后的布局更加直觀簡潔，搜索功能可以鏈接至 analog.com。
操作：改進(jìn)了日志文件，會報(bào)告 LTspice 版本等更多相關(guān)信息，記錄所有非默認(rèn)仿真選項(xiàng)（公差等），刪除了不相關(guān)的 SIM 統(tǒng)計(jì)信息，簡化了 FRA 日志信息。
FRA 對話框設(shè)置
LTspice 的 FRA（Frequency Response Analysis）頻率響應(yīng)分析是一種專門的瞬態(tài)仿真工具，適用于無法通過典型交流小信號分析的非線性系統(tǒng)，比如開關(guān)電源和控制環(huán)路的設(shè)計(jì)及分析。
FRA 分析就是將 FRA 組件也就是頻率響應(yīng)分析儀插入環(huán)路，通過注入一系列測試信號到閉環(huán)系統(tǒng)中，利用 FRA 分析提取增益和相位與頻率的關(guān)系并創(chuàng)建波特圖進(jìn)行分析。簡而言之，FRA 組件和指令可用于提供測試信號和分析。
FRA 功能的基本使用步驟包括添加 FRA 組件，配置組件和添加分析指令。配置參數(shù)時(shí)是需要了解電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需的啟動時(shí)間、 特定電路的目標(biāo)頻率、 以及充分利用此分析所需的激勵信號幅度。
LTspice FRA 設(shè)置
右擊頻率響應(yīng)分析儀后顯示圖 1 設(shè)置對話框，通過此對話框進(jìn)行控制分析參數(shù)的設(shè)置。對話框由上而下分別代表：增益/相位波特圖或輸出阻抗分析的選擇、頻率設(shè)置、控制激勵信號幅度的設(shè)置、應(yīng)用激勵的施加時(shí)間控制及時(shí)長和仿真所需時(shí)間的指示。完成所有參數(shù)設(shè)置后則會計(jì)算出仿真花費(fèi)的時(shí)間。參數(shù)設(shè)置不同，仿真時(shí)間也不相同。
1. 頻率設(shè)置：
(1) 激勵頻率框中指定最低頻率、起始頻率和結(jié)束頻率（最高頻率），圖 2 體現(xiàn)了設(shè)定值和波形關(guān)系。LTspice 首先以最高頻率進(jìn)行掃描，若分析過程取消也可獲得最多數(shù)據(jù)點(diǎn)。對話框以倍頻程指定指定分辨率，便于 LTspice 應(yīng)用共振諧波進(jìn)行加速仿真。
(2) 激勵頻率部分可以設(shè)置最高步進(jìn)頻率，此值基本上限制了較低頻率下的掃描分辨率，圖 2 以 6KHz 為例，6KHz 以下每倍頻程有一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，6KHz 以上每倍頻程有 4個(gè)點(diǎn)。示例中指定的單個(gè)頻率為 50KHz，除了掃描中的頻率外還進(jìn)行了 50KHz 分析。
指定 LTspice 應(yīng)用的最大諧波數(shù)的默認(rèn)值是 1。仿真時(shí)可以同時(shí)施加多個(gè)頻率激勵，隨著應(yīng)用激勵的增多，LTspice 將降低幅度以避免非線性問題，但會導(dǎo)致準(zhǔn)確度降低。這是速度和準(zhǔn)確度間的權(quán)衡，數(shù)字越大，失真越敏感，但仿真速度也會越快。
2. 控制激勵信號幅值設(shè)置：圖 3 示例了低頻和高頻下的幅值。信號幅值足夠大的話，即使除以增益，LTspice 也能進(jìn)行解析；信號足夠小的話可以避免引起非線性操作，比如限制誤差增長，使得信號在整個(gè)頻率范圍內(nèi)不超出安全邊界。
頻率較低時(shí)，增益往往較高，這通常會支持更多信號、更多激勵；頻率較高時(shí)，增益往往較低，支持較少的激勵以避免非線性操作。
3. “通用”對話框設(shè)置
(1) 延遲：開始執(zhí)行頻率響應(yīng)分析之前 LTspice 將要等待的延遲，期望此時(shí)間足夠長以使電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
(2) 平均時(shí)間：可以平均掉開關(guān)噪聲，（100÷fsw）是較好的起點(diǎn)值。
(3) 建立時(shí)間：每次應(yīng)用新激勵后將要等待的時(shí)間，軟件會丟棄開始分析前等待時(shí)間的這段數(shù)據(jù)。通常（2÷f0dB）的值足以讓電路穩(wěn)定下來。
圖 4 示意了這些參數(shù)在波形上的實(shí)際物理意義。
后續(xù)內(nèi)容還有：
FRA 分析示例及步驟
FRA 探頭
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