Introduktion

Så du vill utveckla din första krets? Dags att lära sig simulera! Möjligheten att simulera kretsar är ett viktigt verktyg för elektroniktillverkare eftersom det gör att vi kan testa och analysera våra konstruktioner innan vi börjar bygga prototyper. Detta är viktigt för både tid och pengar. I en simulering kan du ställa in din krets och testa den för att se om den i teorin fungerar som du tänkt dig. Ett flitigt använt program för detta (för analoga simuleringar) är LT-Spice. Låt oss ta en titt och se vad det handlar om.

LT Spice

Kommer du ihåg när vi lärde oss om kretsanalys i den här bloggen ? I den bloggen arbetade vi lite med kretsen som visas i figur 1 och vi gjorde några beräkningar på den.

Figur 1 : En krets med spänningskällan V1 och två motstånd, R1 och R2.
V1 = 9V
R1 = 2 Ω
R2 = 3 Ω

När vi introducerade den här kretsen beräknade vi spänningsfallet runt den slutna kretsen. Nu måste vi simulera det och förhoppningsvis får vi samma resultat!

Men vänta. Denna LT-Spice something.. Hur använder man den? Oroa dig inte mer, för jag kommer att förklara varje steg i processen och du kommer att simulera kretsar på nolltid! LT-Spice är ett gratisprogram redo att laddas ner av dig. Det första steget är att rita kretsen i programmet med alla rätt komponenter och generatorer. För det öppnar vi programmet och startar ett nytt projekt.

- Tryck på "Arkiv" i det övre vänstra hörnet

- Välj "Nytt schema" (eller använd kommandot Ctrl+N)

Nu borde vi ha en tom sida redo för oss att rita in vår krets.

Vi börjar med våra komponenter och vår spänningsgenerator.

De två motstånden kan ritas in i programmet genom att trycka på r . Du kan rotera komponenter genom att trycka på Ctrl+R. Högerklicka på motståndssymbolerna för att justera deras värden.

För att implementera vår spänningsgenerator i vår krets tryck F2. Fönstret 'Select Component Symbo' dyker då upp (du kan också hitta dina motstånd här - i själva verket finns alla komponenter du vill simulera med i detta fönster). Sök efter spänning och välj spänningsgenerator, se figur 2. Högerklicka på spänningsgeneratorns symbol för att justera dess spänning.

Figur 2 : Fönstret LT-Spice Select Component Symbol (tryck på F2). Detta fönster är till för att lägga till komponenter till en simulering.

Det sista vi behöver nu är mark. För att lägga in jord, tryck på g.

Du kan alltid klicka på saxsymbolen i menyn högst upp för att ta bort allt du har ritat i ditt program som du inte vill ha där.

Nu har vi allt vi behöver för vår krets och vi behöver bara koppla ihop dem. Tryck på F3 för att ansluta dina komponenter och generatorer. Dra sedan musen från de punkter du vill ha dina anslutningar genom att trycka och hålla ned vänster musklick.

När alla våra anslutningar är gjorda och vi har angett våra värden för våra två motstånd och för vår spänningsgenerator borde vi ha något som ser ut så här, se figur 3.

Figur 3 : Krets ritad i LT-Spice.

För att simulera den ritade kretsen, tryck på symbolen med den springande mannen, spring , i menyn längst upp.

Fönstret 'Redigera simuleringskommando' kommer att visas, se figur 4. Oroa dig inte för mycket om alla dessa inställningar just nu. Vi behöver bara ange ett värde för stopptid. Tidsmängden spelar inte så stor roll nu heller, så vi kan t.ex. tryck 1. Vi har nu bett programmet att simulera vår krets under 1 sekund, se figur 4.

Figur 4 : LT-Spice 'Edit Simulation Command'-fönster.

Tryck sedan på ok och en graf visas antingen under eller ovanför din krets. Detta är grafen som visar värdena för våra simuleringar (se figur 6 där denna graf ingår).

För att mäta spänningen över motståndet R1, dra musen från A till B - se figur 5.

Figur 5

Komponenten du drar musen över är alltså den komponent du mäter spänningen över. Så för att mäta spänningen över R2 dra sedan musen från B till C. En mätning kommer att visas på din graf som indikerar spänningen över den givna komponenten under en sekund.

Namnet på denna simulering har en färg och ett namn på grafen. Du kan ändra färgen på alla simuleringar som visas på grafen genom att högerklicka på deras namn. Namnen på spänningarna på din graf börjar med ett V och namnen på strömmar börjar med ett I.

För att mäta strömmen genom en komponent, klicka på den komponent du vill mäta. Ett annat mått för strömmen visas på grafen. (Observera att den vänstra sidan mäter spänningarna på den vertikala axeln och den högra sidan mäter strömmen (eller vice versa)).

Vi skulle nu vilja ha något liknande det vi ser i figur 6.

Bild 6

Beräkningarna vi har gjort i den här bloggen , som vår krets härrör från, stämmer överens med våra simuleringar. Det betyder att vi har ritat kretsen i LT-Spice och mätt spänningar och strömmar korrekt. Vi har nu en förståelse för själva grunderna för kretssimuleringar i LT-Spice!

Med andra ord kan vi nu simulera kretsar för att testa hur de fungerar i teorin. Och detta är syftet med kretssimulering. Det är lätt att föreställa sig hur användbart detta är, särskilt när man arbetar med stora och komplicerade kretsar med många komponenter. Med LT-Spice kan vi snabbt testa kretsen, men det är viktigt att inte vara för snabb, för om det på något sätt uppstår ett fel i den ritade kretsen kan simuleringarna vara missvisande. Så se till att dubbelkolla dina kretsar när du simulerar!
Lyckligtvis för oss är LT-Spice ett ganska intuitivt program som du snabbt får kläm på, vilket gör att du kan konstruera många av dina alldeles egna kretsar. Kretssimuleringar kan också användas för att få en förståelse för hur olika komponenter påverkar kretsarna genom att lägga till, ta bort eller ändra värden för komponenterna. Kretssimulering är ett utmärkt verktyg och ett måste för alla elektroniska tillverkare!