LTspice能打破物理學(xué)嗎？

不要沮喪——它是壓縮的

很難創(chuàng)建如圖1所示的更簡單的電路。它只是一個(gè)電流源和一個(gè)電阻器：

圖1 簡單電路

LTspice文件：模擬器選項(xiàng).zip

我們的電路見解告訴我們，我們希望看到一個(gè)20mV的峰值波形位于負(fù)9V DC偏移上，但我們實(shí)際得到的看起來像是無稽之談：

圖2 異常輸出

您在這里看到的是LTspice對原始數(shù)據(jù)文件的有損壓縮的偽影 - 與JPEG（有損）與.TIFF（無損）圖像沒有什么不同。LTspice默認(rèn)使用壓縮，所以訣竅是關(guān)閉它，看看會發(fā)生什么。盡管您可以在模擬器選項(xiàng)（“工具”>“控制面板”>“壓縮”）中執(zhí)行此操作，但當(dāng)您重新啟動(dòng)LTspice時(shí)，壓縮設(shè)置將重置為默認(rèn)值。要確保您的原理圖保留壓縮設(shè)置，請使用 SPICE 指令'.選項(xiàng) plotwinsize=0' 以關(guān)閉壓縮?，F(xiàn)在我們得到了我們所期望的。

圖 3 按預(yù)期輸出

精度總是伴隨著權(quán)衡，因此在這種情況下，.raw文件的大小從 7kb 膨脹到 72kb。在這種情況下，仿真速度和波形顯示時(shí)間相對微不足道，但對于涉及更多仿真，關(guān)閉壓縮可能會導(dǎo)致文件.raw非常大，顯示速度很慢，因此請謹(jǐn)慎使用此提示。

重要提示#1：如果出現(xiàn)奇怪的波形，請使用.選項(xiàng) plotwinsize=0 關(guān)閉壓縮。

輕松的FFT

EngineerZone 上有很多關(guān)于 FFT（快速傅立葉變換）仿真的問題。這里沒有挑出一個(gè)具體的例子，而是另一個(gè)簡單的電路來展示一些陷阱。

圖4 另一個(gè)簡單電路

LTspice文件：FFT.zip

運(yùn)行瞬態(tài)仿真后，要從繪圖窗格中查看FFT，請單擊查看FFT，>然后選擇V（輸出）并單擊確定。

圖 5 外觀奇怪的 FFT

我們預(yù)計(jì)在1kHz時(shí)會有一個(gè)漂亮的尖銳峰值，但峰值很寬，頻譜中有很多混亂。部分問題在于沒有足夠的信息來生成良好的FFT。我們可以將仿真時(shí)間從 10ms 增加到 50ms，以便為我們提供更多數(shù)據(jù)。結(jié)果如下圖 6 所示。現(xiàn)在我們有一個(gè)更尖銳的峰值，但我們?nèi)匀辉谠氲字杏幸恍[動(dòng)，但現(xiàn)在它們看起來比以前更糟。

圖 6 更長的模擬時(shí)間

我們可以做的其他事情是通過減少時(shí)間步長來增加FFT的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量。右鍵單擊模擬命令并將最大時(shí)間步長設(shè)置為 10ns。由于保存的數(shù)據(jù)量增加，模擬將需要更多時(shí)間才能完成。

圖 7 調(diào)整最大時(shí)間步長

現(xiàn)在我們的本底噪聲較低，但仍有一些高頻尖峰。是什么原因造成的？LTspice是否會給我們的純1kHz正弦波信號增加噪聲？

圖 8 帶壓縮的 FFT

到現(xiàn)在為止，你的直覺已經(jīng)發(fā)揮作用，你開始認(rèn)為這些可能是壓縮偽影。讓我們看看當(dāng)我們使用 .選項(xiàng) plotwinsize=0 指令。

圖 9 未壓縮的 FFT

嗯，它看起來更好，但它不是我們期望的純1kHz正弦波。但是，我們的軍械庫中還有一個(gè)工具可以提供幫助。默認(rèn)情況下，LTspice使用單精度計(jì)算，但我們可以要求模擬器使用帶有numdgt選項(xiàng)的雙精度數(shù)字，將其設(shè)置為數(shù)字>6。

圖 10 使用雙精度

最后，一個(gè)以1kHz為中心的純正弦波，本底噪聲中沒有哈希值！

重要提示#2：如果仍然得到奇怪的波形，請使用.選項(xiàng) numdgt=15 使用雙精度

結(jié)論

分享了一些方便的技巧，以便在我們需要顯示合理波形的準(zhǔn)確性時(shí)提高仿真的準(zhǔn)確性。LTspice會違反物理定律嗎？LTspice為工程師解決了問題，你得到的結(jié)果通常足夠接近所有實(shí)際目的。