引言

LTspice^?讓快速創(chuàng)建和仿真原理圖變得輕而易舉。有時(shí)，在設(shè)計(jì)構(gòu)思階段，使用理想電路元件是最佳起點(diǎn)。然而，電路設(shè)計(jì)人員需要使用更真實(shí)的元件模型來改進(jìn)最初的簡(jiǎn)單原理圖。

LTspice附帶了大量第三方制造商的模型。要使用這些模型，只需右鍵單擊相應(yīng)的元件，再單擊屬性窗口中的Pick...（選擇...）或Select（選擇）按鈕，然后選擇列出的模型之一。參見圖1。

圖1 使用LTspice元件庫中的NMOS模型

對(duì)于LTspice元件庫中未包含的器件，可以將外部來源的模型導(dǎo)入LTspice。具體步驟將因器件類型和模型語法而異。

SPICE模型有兩種類型：由.MODEL指令定義的電路行為，以及由.SUBCKT指令定義的電路行為。本文將提供有關(guān)導(dǎo)入這兩種模型的指導(dǎo)。

注：如果導(dǎo)入的模型文件已加密，可能難以確定該模型是使用.MODEL還是.SUBCKT指令實(shí)現(xiàn)的。這時(shí)，可以聯(lián)系模型供應(yīng)商獲取關(guān)于加密模型的支持，或在LTspice EngineerZone?論壇上發(fā)帖提問，EZ技術(shù)社區(qū)里可能有人能夠提供幫助。

以下每個(gè)示例都包含在LTspice-importing-third-party-models.zip文件中，可從此處下載。

導(dǎo)入.MODEL指令

對(duì)于使用.MODEL指令建模的器件，將這種模型導(dǎo)入LTspice的過程相當(dāng)簡(jiǎn)單。.MODEL指令是一行代碼，包含模型的器件名稱、器件類型和參數(shù)值。有些模型可能相當(dāng)簡(jiǎn)單和理想化，例如：

制造商提供的模型則會(huì)更為復(fù)雜。例如：

此示例只有一行代碼。+字符向LTspice表明此行是上一行的延續(xù)。

如需了解更多信息和相關(guān)模型參數(shù)，請(qǐng)參閱LTspice手冊(cè)中.MODEL指令的幫助主題。在LTspice菜單中，選擇Help > LTspice Help（幫助 > LTspice幫助）即可訪問LTspice手冊(cè)。

在原理圖中直接嵌入.MODEL指令

一種選擇是將.MODEL語句直接嵌入到原理圖中。要向原理圖添加SPICE指令，請(qǐng)從菜單中選擇Edit > SPICE Directive（編輯 > SPICE指令），或鍵入.（句點(diǎn)）調(diào)出Edit Text on the Schematic（在原理圖編輯文本）對(duì)話框。將.MODEL語句復(fù)制并粘貼到輸入框中，單擊OK（確定），然后將文本放置到原理圖中。參見圖2。

圖2 直接向原理圖添加.MODEL指令

下一步是在原理圖中添加元件符號(hào)，并確保它指向新放置的.MODEL指令。本例中1N5244B1是一個(gè)齊納二極管；從菜單中選擇Edit > Component（編輯 > 元件），再從列表中選擇zener（齊納），以放置齊納二極管。單擊原理圖以放置元件符號(hào)。請(qǐng)為此選擇一個(gè)通用符號(hào)，不要選擇ADI元件。例如，如果您需要導(dǎo)入運(yùn)算放大器模型，請(qǐng)使用“opamp2”元件符號(hào)而不是AD822。

要建立元件符號(hào)和.MODEL指令之間的連接，請(qǐng)右鍵單擊元件值字段。首次放置元件時(shí)，默認(rèn)值是占位符值“D”。在Enter New Value（輸入新值）對(duì)話框中輸入模型名稱。對(duì)于此示例，模型名稱為1N5244B1。參見圖3。

圖3 設(shè)置元件符號(hào)值以指向.MODEL名稱

請(qǐng)參考zip文件中名為intrinsic_model_embedded.asc的原理圖，進(jìn)一步探索此示例。

從文本文件導(dǎo)入.MODEL指令

使用.MODEL指令的另一個(gè)方法是創(chuàng)建一個(gè)包含模型信息的獨(dú)立文本文件。將模型信息保存在文件中，可以最大限度地減少原理圖上的混亂程度；尤其當(dāng)模型冗長(zhǎng)復(fù)雜時(shí)，這樣做非常有幫助。

實(shí)現(xiàn)此目的的最簡(jiǎn)單方法是，確保模型文本文件與原理圖位于同一目錄中，然后使用.LIB指令導(dǎo)入文件內(nèi)容。要添加.LIB指令，請(qǐng)從菜單中選擇Edit > SPICE Directive（編輯 > SPICE指令），或鍵入

.（句點(diǎn)）調(diào)出Edit Text on the Schematic（在原理圖編輯文本）對(duì)話框。如果模型文件與原理圖文件位于同一目錄下，則可以通過鍵入.LIB <文件名>來導(dǎo)入文件。對(duì)于此示例，文件名是1N5244B.txt。

使用上一節(jié)所述的方法在元件與模型名稱之間建立關(guān)聯(lián)。在此示例中，模型名稱是1N5244B1。參見圖4。

圖4 使用.LIB指令從文件導(dǎo)入模型

請(qǐng)注意，文件名與文件中包含的模型名稱可能不一樣，如本例所示。此外，單個(gè)文件可包含多個(gè)模型指令，因此請(qǐng)務(wù)必在元件值中引用模型名稱（而非文件名）。

請(qǐng)參考名為intrinsic_model_lib_file.asc的文件，進(jìn)一步探索此示例。

導(dǎo)入.SUBCKT模型

將.SUBCKT模型包含到原理圖的方法與之前描述的包含.MODEL指令所需的方法完全相同。使用Edit > SPICE Directive（編輯 > SPICE指令），將模型內(nèi)容作為文本復(fù)制并粘貼到原理圖中，或者使用.LIB語句將子電路定義文件的內(nèi)容導(dǎo)入到原理圖中。

放置元件符號(hào)并將其連接到導(dǎo)入的

.SUBCKT模型的步驟與導(dǎo)入.MODEL指令所需的步驟略有不同，具體將在后續(xù)章節(jié)中詳細(xì)介紹。

使用.SUBCKT模型：重復(fù)使用現(xiàn)有符號(hào)

如果.SUBCKT模型與LTspice庫中已有的某一標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)匹配，只需簡(jiǎn)單幾步即可將該符號(hào)指向?qū)氲?SUBCKT模型。

下面詳細(xì)介紹如何以現(xiàn)有原理圖為基礎(chǔ)，使用.SUBCKT模型將原理圖中的Si7884DP NMOS器件替換為NXP PSMN2R2-30YLC的導(dǎo)入模型。此模型以.SUBCKT文件形式提供，文件名為 PSMN2R2_30YLC.txt，其標(biāo)頭信息如下：

PSMN2R2-30YLC是模型名稱，其后是引腳名稱DRAIN、GATE、SOURCE。引腳名稱的順序很重要，稍后會(huì)詳細(xì)說明。

由于這是一個(gè)NMOS器件，最簡(jiǎn)單的方法是重復(fù)使用LTspice庫中的NMOS符號(hào)。要放置NMOS器件，請(qǐng)鍵入P（或選擇Edit > Component（編輯 > 元件）），從列表中選擇nmos，單擊Place（放置），然后單擊原理圖以放置NMOS符號(hào)。

圖5展示了示例原理圖，其中Q1正確指向?qū)氲?SUBCKT模型。請(qǐng)注意，模型名稱PSMN2R2-30YLC已被指定為Q1的值。

圖5 使用標(biāo)準(zhǔn)LTspice符號(hào)來引用導(dǎo)入的.SUBCKT模型

示例原理圖已將Q1設(shè)置為指向?qū)氲腜SMN2R2-30YCL模型；將Q2連接到同一模型所需的詳細(xì)步驟如下文所示。打開subckt_with_included_symbol.asc示例原理圖，以復(fù)制以下步驟。

要將.SUBCKT模型連接到Q2，請(qǐng)按住CTRL鍵并右鍵單擊Q2，以打開Component Attribute Editor（元件屬性編輯器）。將Value（值）更改為PSMN2R2-30YLC，該值需與模型標(biāo)頭中的子電路名稱相匹配。

切記：將前綴更改為X

接下來，將前綴更改為X，這是將.SUBCKT模型連接到符號(hào)時(shí)的必要步驟。這是一個(gè)額外步驟，導(dǎo)入.MODEL指令時(shí)并不需要。

圖6 設(shè)置符號(hào)前綴和值以指向.SUBCKT模型

若要確認(rèn)LTspice庫中NMOS符號(hào)的引腳順序與導(dǎo)入的模型是否匹配，請(qǐng)單擊此對(duì)話框中的Open Symbol（打開符號(hào)）按鈕。隨即將打開符號(hào)編輯器。選擇View > Pin Table（視圖 > 引腳表），以顯示引腳順序（圖7）。由此可以確認(rèn)DRAIN、GATE、SOURCE的引腳順序與PSMN2R2-30YLC.SUBCKT定義中的順序是否一致。

圖7 使用符號(hào)編輯器中的引腳表來驗(yàn)證符號(hào)的引腳順序

使用.SUBCKT模型：創(chuàng)建新符號(hào)

如果.SUBCKT模型與現(xiàn)有符號(hào)不太匹配，可使用LTspice自動(dòng)生成新的符號(hào)來與該子電路配套。資源中提供的LPF.cir就是一個(gè)簡(jiǎn)單的示例。參見圖8。

圖8 簡(jiǎn)單RC濾波器的.SUBCKT模型

右鍵單擊.SUBCKT名稱，本例中為lowpass。選擇Create Symbol（創(chuàng)建符號(hào)），并單擊Save（保存）。請(qǐng)務(wù)必將新符號(hào)保存至與模型文件相同的目錄中。參見圖9。

圖9 為.SUBCKT模型創(chuàng)建符號(hào)

這將創(chuàng)建一個(gè)自動(dòng)生成的符號(hào)。這個(gè)新符號(hào)將在LTspice中自動(dòng)打開。參見圖10。

圖10 自動(dòng)生成的新符號(hào)

從符號(hào)屬性中移除硬編碼模型路徑

在LTspice中打開新符號(hào)后，右鍵單擊該符號(hào)并選擇Attributes > Edit Attributes（屬性 > 編輯屬性）。刪除添加至ModelFile屬性的任何路徑信息，以提高此符號(hào)的可移植性。選擇OK（確定），然后單擊Save（保存）。

請(qǐng)務(wù)必在原理圖中包含.SUBCKT模型，可通過.LIB指令添加，或直接在原理圖中以文本形式添加。參見圖13，其中展示了如何將.SUBCKT塊直接嵌入到原理圖中。

圖11 刪除硬編碼路徑信息以提高新符號(hào)的可移植性

編輯新創(chuàng)建的符號(hào)

現(xiàn)在已有了新符號(hào)，您可以對(duì)其進(jìn)行編輯，使其更準(zhǔn)確地反映模型的功能。使用Move（移動(dòng)）工具（按M或選擇Edit > Move（編輯 > 移動(dòng)））進(jìn)行一些簡(jiǎn)單調(diào)整，即可將引腳重新排列到更合理的位置。

將新符號(hào)放置到原理圖中

確保符號(hào)文件(.asy)和關(guān)聯(lián)的子電路文件(.cir)與原理圖文件(.asc)位于同一目錄下。要將新符號(hào)放置到原理圖中，請(qǐng)鍵入P（或選擇Edit > Component（編輯 > 元件）），以打開Component（元件）對(duì)話框。從目錄下拉菜單中選擇Schematic Directory（原理圖目錄），然后選擇新創(chuàng)建的符號(hào)（圖12）。單擊Place（放置），再單擊原理圖以放置該符號(hào)。

圖12 在原理圖目錄中定位新創(chuàng)建的符號(hào)

圖13 在原理圖中使用新創(chuàng)建的符號(hào)

共享含有自定義符號(hào)和模型的仿真文件

與他人共享此原理圖時(shí)，請(qǐng)確保將所有文件（包括原理圖(.asc)、符號(hào)(.asy)，以及通過.LIB指令引用的任何文件）壓縮到同一目錄中。

結(jié)語

LTspice已自帶許多真實(shí)的器件模型，但導(dǎo)入第三方模型可靈活整合不同元件廠商提供的各種模型。本文概述的步驟為構(gòu)建可輕松共享的工作原理圖提供了必要指導(dǎo)。

作者簡(jiǎn)介

Anne Mahaffey于2003年加入ADI公司，最初擔(dān)任支持直接數(shù)字頻率合成器的測(cè)試工程師。她擁有美國佐治亞理工學(xué)院電氣工程學(xué)士學(xué)位及美國北卡羅來納州立大學(xué)電氣工程碩士學(xué)位。她投入10多年時(shí)間構(gòu)建和支持Precision Studio工具套件中的設(shè)計(jì)工具；目前，她是負(fù)責(zé)LTspice^?支持工作的首席應(yīng)用工程師。

Michael Potts于2022年加入ADI公司，擔(dān)任現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師。在加入ADI之前，他花了近20年時(shí)間設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)，應(yīng)用領(lǐng)域包括廣播音頻通信、用于汽車交通監(jiān)控的視頻和雷達(dá)產(chǎn)品，以及各種醫(yī)療器件。他擁有美國威斯康星大學(xué)普拉特維爾分校的電子工程學(xué)士學(xué)位。