LTspice เป็นฟรีซอฟต์แวร์สำหรับจำลองวงจรการทำงานทางด้านอิเล็กทรอนิกส์ผลิตโดยบริษัท Linear Technology (ซึ่งตอนนี้ถูกซื้อกิจการไปเป็นของ Analog Devices) LTspice นั้นมีข้อดีกว่าซอฟต์แวร์ spice อื่นๆ คือ LTspice นั้นไม่มีการจำกัดจำนวน node จำนวน component หรือแม้แต่จำนวนวงจรย่อย บทความนี้ขอนำเสนอวิธีการใช้งานเบื้องต้นของ LTspice เพื่อเป็นตัวอย่างให้สำหรับผู้สนใจ
Note : LTspice นั้น สามารถ simulate ได้หลายโหมดแต่ในบทความนี้ขอยกตัวอย่างเฉพาะ Transient, AC Analysis เท่านั้น
เรามาเริ่มต้น simulate ง่ายๆ ด้วยตัวอย่าง low pass filter ดังรูปด้านล่างก่อนนะครับ
เริ่มจากเปิดโปรแกรม LTspice ขึ้นมาแล้วทำการสร้างวงจรใหม่โดยไปที่ File -> New Schematic
เพิ่ม resistor และ capacitor และ GND โดยไปที่เมนูด้านบนแล้วคลิกไปที่ R, C, GND ดังรูป (การ simulate ทุกครั้งต้องมี GND เพื่อที่จะให้ LTspice รู้ว่าจุดไหนเป็นจุด reference ของวงจร)
เพิ่ม voltage source เข้าไปโดยคลิกไปที่ Component แล้วเลือกไปที่ voltage
จากนั้นเชื่อมต่ออุปกรณ์ให้เข้าถึงกันด้วย Wire
เปลี่ยนค่า R โดยคลิกขวาที่ resistor (ในที่นี้กำหนดให้เป็น 10k)
เปลี่ยนค่า C โดยคลิกขวาที่ capacitor (ในที่นี้กำหนดให้เป็น 0.01u)
คลิกขวาที่ voltage source แล้วไปที่ Advanced
จากนั้นที่ Small signal AC analysis (AC) -> AC Amplitude ให้ใส่ค่า 1 เข้าไป (1 Vol)
คลิกไปที่เมนู Simulate -> Edit Simulation Cmd แล้วเลือกไปที่ AC Analysis เพื่อกำหนดช่วงความถี่ที่เราต้องการทดสอบในที่นี้ให้เซ็ตเป็น
Type of Sweep : Octave (ให้ใส่เป็น Octave ไว้)
Number of point per octave : 100
Start Frequency : 100
Stop Frequency : 100k
เราจะได้วงจรตามรูปด้านล่าง (.ac oct 100 100 100k คือคำสั่งที่กำหนดให้ทำการ simulation แบบ AC Analysis)
ริ่มต้น simulation โดยคลิกไปที่ Simulate -> Run
จากนั้นไปวัดแรงดัน output (ระหว่าง R1, C1 ดังรูป) จะขึ้น bode diagram ขึ้นมาซึ่งจะแสดงทั้งการเปลี่ยนของขนาดและเฟสตามความถี่ที่เราตั้งค่าไว้
เมื่อนำ cursor ไปวัดที่ -3dB (cutoff frequency) สามารถอ่านค่าความถี่ได้ 1.588kHz ซึ่งก็ได้ตามทฤษฎี
Note : วงจร RC low pass filter นี้ cutoff frequency คำนวนได้จากสูตรด้านล่าง
fc = 1/ (2 * π * 0k * 0.01u) = 1.591kHz
หลังจากทดสอบวิเคราะห์แบบ AC Analysis ต่อไปเราลองมาทดสอบวิเคราะห์แบบ Transient Analysis โดยเราต้องไปตั้งค่าที่ voltage source ก่อน ให้คลิกขวาที่ voltage source แล้วตั้งค่าแรงดันตามที่เราอยากทดสอบในที่นี้กำหนดไว้เป็น
DC offset : 0
Amplitude : 1
Freq : 10k
จากนั้นคลิกไปที่เมนู Simulate -> Edit Simulation Cmd แล้วเลือกไปที่ Transient แล้วกำหนด Stop time ตามที่เราอยากได้ (ในที่นี้กำหนดให้เป็น 3m)
เริ่มต้น simulation โดยคลิกไปที่ Simulate -> Run
นำ cursor ไปจับที่ V1(voltage source) และ แรงดัน output LTspice ก็จะโชว์สัญญาณออกมา ที่ output amplitude วัดได้ 0.154V ซึ่งได้ผลใกล้เคียงกับ AC Analysis (-16dB)
ลองนำ cursor ไปวัดดูจะเห็นได้ว่า แรงดัน output ตามหลัง V1 อยู่ 22.85us สัญญาณที่เราทดสอบนั้นมีความถี่เป็น 10kHz -> ดังนั้น คาบ = 1/10kHz = 0.1ms -> เทียบกลับไปเป็น phase จะได้ (22.85us /0.1ms) * 360° = 82.26° ซึ่งได้ค่าใกล้เคียงกับผลของ AC Analysis
ตัวอย่างต่อไป ลองวิเคราะห์วงจร diode half bridge rectifier ตามรูปด้านล่างเพื่อเปรียบเทียบความสัมพันธ์ระหว่างแรงดัน output และ load ที่เปลี่ยนไป
ให้คลิกขวาที่ R1 ตรงค่า resistance ให้ใส่เป็น {XR}
จากนั้นที่เมนูคลิกไปที่ Edit -> SPICE Directive’S’
พิมพิ์คำสั่งดังนี้ .step oct param XR list 10 20 40 80 200 400 1000 (เวลา simulate LTspice จะทำการ simulate วงจรตามค่า R ที่ได้กำหนดไว้ใน list นี้)
เมื่อรัน simulation จะเห็นว่า LTspice จะโชว์กราฟขึ้นมาหลายเส้น ซึ่งแต่ละเส้นก็จะแตกต่างกันตาม load (R1) ที่เราได้กำหนดไว้
บทความนี้ขอจบการแนะนำการใช้งาน LTspice ไว้เพียงเท่านี้ก่อนนะครับ ผู้อ่านท่านใดมีความคิดเห็น, คำแนะนำ, ข้อเสนอแนะและคำถามสามารถสอบถามเพิ่มเติมทางอีเมล์ ndrs@ndrsolution.com ได้เลยครับ ทาง NDRS เราจะมีผู้เชี่ยวชาญมาคอยแบ่งบันความรู้เรื่อยๆ และหากกำลังท่านกำลังมองหาผู้เชี่ยวชาญเพื่อมาช่วยแก้ปัญหาให้กับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถติดต่อผ่านเราได้ทุกช่องทาง ไม่ว่าจะเป็นอีเมลล์ หรือ facebook ครับ