如何使用 LTspice 生成波特图

哈哈大笑123 · 发表于 2022-1-24 14:27

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为了开发电气工程、控制工程甚至机电一体化中的动态系统，通常必须知道系统输出端对输入端谐波激励（正弦振荡）的稳态响应。这称为系统的频率响应。它用波特图表示。为此，幅度响应和相位响应由系统的传递函数确定，并绘制为增益和相位随频率变化的曲线图。使用对数刻度。幅度响应以分贝为单位，因此可以通过叠加简单的子图来构建复杂的波特图。如果有多个部分传递函数，则它们的幅度响应的实际乘法通过分贝标度简化为相加。即使没有对数标度，相位响应也可以叠加叠加。对数表示的其他优点是绘图的频率范围更大，并且在整个曲线上具有相同的相对精度。

用 LTspice 模拟频率响应

可以使用 LTspice ®模拟电路的频率响应。借助这款功能强大的模拟电路仿真软件，时域中的信号也可以转换到频域中。此外，还可以进行小信号分析和蒙特卡罗模拟。由于与 SPICE 的兼容性，LTspice 可以处理大量电子元件。
要使用 LTspice 获得电路的频率响应或其波特图，从一个简单的电路示例开始会有所帮助。图 1 显示了一个二阶低通滤波器。输入和输出节点被赋予标签，以方便后面在模拟窗口中显示模拟。
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图 1. 二阶低通滤波器电路示例。电路将受到正弦波的刺激。这需要 AC 扫描，可以在菜单Simulate > Edit Simulation Cmd的AC Analysis选项卡下找到。模拟参数也在这里输入。波特图中的 x 轴应具有对数刻度。在Type of Sweep下，应选择值Decade 。其余参数信息应根据需要添加。
此外，对于 AC 分析，应定义用于激励电路的输入电压。在菜单项Small Signal AC Analysis下的电压源参数中，指定了所需的幅度（此处为 1 V）。现在可以运行实际模拟（Simulate > Run）。模拟成功完成后，会自动打开一个空的探针编辑器。选择电路中的所需节点（输出）后，幅度和相位将显示为频率的函数。
系统的频率响应由输出信号与输入信号的比率得出；显示仍然必须稍微调整。为此，函数必须在表达式编辑器中以比率 V(output)/V(input) 的形式给出。现在电路的频率响应将正确显示幅度响应和相位响应。
图 2 显示了作为频率函数的二阶低通滤波器的频率响应。左侧 y 轴上的幅度增益以分贝为单位，右侧 y 轴上的相移以度为单位。
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图 2. 作为二阶低通滤波器频率 f 函数的频率响应。要从图中读取准确值，可以添加可以沿图移动的光标。需要单击图形顶部的波形节点标题。如果双击，您将获得两个光标，它们将在单独的窗口中给出每个光标位置的绝对值以及两个光标位置之间的差异。

结论

使用 LTspice 可以相对容易地模拟电路的频率响应。LTspice 中显示的标准波特图是频率 f 的函数。如果绘图应以角频率 ω 显示，则必须使用此处未讨论的修改方法。