Introduktion

Vill du utveckla din första krets? Då är det dags att lära sig simulera! Kretssimulering är ett viktigt verktyg för elektronikbyggare eftersom det låter oss testa och analysera konstruktioner innan vi bygger prototyper. Det sparar både tid och pengar. I en simulering kan du sätta upp kretsen och testa om den i teorin fungerar som du tänkt. Ett vanligt program för detta (för analoga simuleringar) är LT-Spice. Låt oss titta på vad det handlar om.

LT-Spice

Minns du när vi lärde oss om kretsanalys i den här bloggen? Där arbetade vi lite med kretsen i figur 1 och gjorde några beräkningar.

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

När vi introducerade kretsen beräknade vi spänningsfallen runt den slutna slingan. Nu ska vi simulera den och förhoppningsvis få samma resultat!

Men vänta. Det här med LT-Spice... Hur använder man det? Lugn: jag förklarar varje steg och snart simulerar du kretsar! LT-Spice är ett gratisprogram som du kan ladda ner. Första steget är att rita kretsen i programmet med alla rätta komponenter och källor. Öppna programmet och starta ett nytt projekt.

- Klicka på 'File' i det övre vänstra hörnet

- Välj 'New Schematic' (eller använd Ctrl+N)

Nu bör vi ha en tom sida där vi kan rita kretsen.

Vi börjar med komponenterna och spänningskällan.

De två resistorerna kan ritas i programmet genom att trycka på r. Rotera komponenter med Ctrl+R. Högerklicka på resistorsymbolerna för att ändra deras värden.

 Tryck F2 för att lägga till spänningskällan i kretsen. Fönstret 'Select Component Symbo' visas (här kan du också hitta resistorer – faktiskt finns alla komponenter som du vill simulera med i det här fönstret). Sök efter voltage och välj spänningskällan, se figur 2. Högerklicka på spänningskällans symbol för att ändra spänningen.

Figur 2: LT-Spices fönster Select Component Symbol (tryck F2). Här lägger du till komponenter i en simulering.

Det sista vi behöver är jord. För att infoga jord trycker du på g.

Du kan alltid klicka på saxsymbolen i den övre menyn för att ta bort sådant du ritat i programmet som du inte vill ha kvar.

Nu har vi allt som behövs till kretsen och behöver bara koppla ihop delarna. Tryck F3 för att ansluta komponenterna och källorna. Dra sedan musen mellan punkterna där du vill ha anslutningar medan du håller vänster musknapp intryckt.

När alla anslutningar är gjorda och värdena för de två resistorerna och spänningskällan är ifyllda bör det se ut ungefär som i figur 3.

Figur 3: Krets ritad i LT-Spice.

För att simulera den ritade kretsen klickar du på symbolen med den springande mannen, run, i den övre menyn.

Fönstret 'Edit Simulation Command' visas, se figur 4. Oroa dig inte för alla inställningar ännu. Vi behöver bara fylla i ett värde för Stop time. Tiden spelar heller ingen större roll nu, så vi kan exempelvis ange 1. Nu har vi bett programmet simulera kretsen under 1 sekund, se figur 4.

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

Klicka sedan på OK så visas en graf antingen under eller över kretsen. Grafen visar värdena från simuleringarna (se figur 6 där grafen finns med).

För att mäta spänningen över resistorn R1 drar du musen från A till B – se figur 5.

Figur 5

Komponenten du drar musen över är den som du mäter spänningen över. För att mäta spänningen över R2 drar du alltså musen från B till C. En mätning visas i grafen som anger spänningen över komponenten under en sekund.

Simuleringskurvan har en färg och ett namn i grafen. Du kan ändra färgen för alla kurvor som visas genom att högerklicka på deras namn. Spänningsnamnen i grafen börjar med V och strömnamnen börjar med I.

För att mäta strömmen genom en komponent klickar du på den komponent du vill mäta. En ytterligare strömmätning visas i grafen. (Observera att vänster lodräta axel visar spänning och höger axel visar ström, eller tvärtom.)

Nu bör vi ha något som liknar figur 6.

Figur 6

Beräkningarna vi gjorde i den här bloggen, där kretsen kommer ifrån, stämmer med simuleringarna. Det betyder att vi har ritat kretsen i LT-Spice och mätt spänningar och strömmar korrekt. Nu förstår vi grunderna i kretssimulering i LT-Spice!

Vi kan med andra ord simulera kretsar för att testa hur de fungerar i teorin. Det är syftet med kretssimulering. Det är lätt att förstå hur användbart detta är, särskilt för stora och komplicerade kretsar med många komponenter. Med LT-Spice kan vi snabbt testa kretsen, men det är viktigt att inte skynda för mycket: om det finns ett fel i den ritade kretsen kan simuleringarna bli missvisande. Dubbelkontrollera därför kretsarna när du simulerar!
Som tur är är LT-Spice ett ganska intuitivt program som du snabbt lär dig så att du kan konstruera många egna kretsar. Kretssimulering kan också användas för att förstå hur olika komponenter påverkar kretsar genom att lägga till eller ta bort komponenter eller ändra deras värden. Kretssimulering är ett fantastiskt verktyg och ett måste för alla elektronikbyggare!