Primeros pasos con LTspice

Linear Technology ofrece herramientas de simulación de diseño útiles y gratuitas, así como modelos de dispositivos. Este tutorial cubrirá los conceptos básicos del uso de LTspice IV, un simulador de circuitos integrados gratuito.

Primeros pasos
Para descargar LTspice IV para Windows, haga clic aquí; para Mac OS X 10.7 o superior, haga clic aquí. Linear Technology actualiza estos paquetes, así que consulte su sitio web para obtener las últimas actualizaciones. He incluido el enlace al ejecutable porque es la versión que usaré en este tutorial.

Nota: Si usa Ubuntu Linux, puede considerar usar PlayOnLinux, una distribución derivada de Wine. Uno de nuestros clientes la probó con Ubuntu. Puede consultar su publicación en el foro para obtener más información.

Aquí tiene algunas guías de instalación de PlayOnLinux:
Documentación de PlayOnLinux para Ubuntu
¿Cómo se instala PlayOnLinux?
Una vez que abra una instancia de LTspice IV, vea el video a continuación para aprender a navegar por el menú, configurar sus preferencias de esquema y forma de onda, agregar un nuevo esquema, colocar componentes y organizar su esquema, y ​​finalmente, ejecutar un punto de operación de CC simple en un divisor de voltaje.

Consejos útiles
Teclas de acceso rápido y directivas del simulador: Facilite su trabajo con atajos. Las directivas del simulador son sus comandos de punto. Le sugiero que las revise detenidamente en el menú AYUDA de LTspice. El menú de ayuda le mostrará la sintaxis y proporcionará descripciones para cada una. Los comandos específicos se explicarán uno por uno en videos futuros. Si tiene problemas para que funcione alguno, visite el foro.

Etiquetas: Consulte la página 23 para ver cómo etiquetar valores, por ejemplo, usando 8k en lugar de 8000.

Simulación: Análisis transitorio
Un análisis transitorio en el dominio del tiempo consiste en graficar un parámetro, como un voltaje o una corriente, en función del tiempo. Si observas una salida, puedes ver su comportamiento durante un período de tiempo determinado. En este ejemplo, simularemos la salida de un rectificador de media onda. Para este tipo de análisis, veremos cómo agregar una fuente de señal de CA a tu esquema y seleccionar un diodo específico.

Simulación: Análisis de CA
El análisis de CA proporciona la respuesta en frecuencia de tu circuito. La forma de onda de salida será un diagrama de Bode que muestra la amplitud y la fase en un rango de frecuencias específico. Existen varias opciones para el análisis de CA. Puedes visualizar la respuesta en frecuencia como un diagrama de Bode, en el plano cartesiano con ejes real e imaginario, o como un diagrama de Nyquist.

Vamos a construir un filtro pasivo de paso bajo de primer orden y veremos qué información se puede obtener del circuito a partir del diagrama.

Simulación: Barrido de CC
Un barrido de CC es un tipo de simulación que te permite variar el voltaje o la corriente de un dispositivo específico. En todos los esquemas de los componentes de SparkFun, te proporcionamos un rango de voltaje para el cual el producto puede operar de forma segura. Pensé que sería buena idea probar un producto de Sparkfun para comprobar la precisión de esos rangos de voltaje. En este ejemplo, analizaremos la placa de desarrollo para micrófono electret.

Simulación: Ruido
El análisis de ruido permite visualizar el ruido inherente al sistema, así como el ruido externo, cuando se modela correctamente. El ruido suele ser un problema en los circuitos con amplificadores operacionales, donde la precisión es fundamental. Por ejemplo, un sistema de gestión de baterías que utiliza amplificadores operacionales para medir la corriente. Los ciclos de carga de las baterías recargables, así como la corriente de carga, son parámetros cruciales para monitorizar el estado general de la batería y la seguridad del usuario. Un circuito con amplificador operacional ruidoso puede distorsionar la lectura de corriente y provocar efectos no deseados, como lecturas incorrectas en el microcontrolador, que evita que la batería se sobrecargue o se descargue. Un ejemplo de audio habría sido más apropiado, pero la idea es clara: el ruido puede ser perjudicial cuando no se introduce.

Continuaremos utilizando el circuito preamplificador de la placa de desarrollo para micrófono electret y realizaremos un análisis de ruido. LTspice puede modelar el ruido de disparo, parpadeo y térmico de su circuito.

Simulación: Transferencia de CC
La función de transferencia de CC calcula la ganancia de baja frecuencia y las resistencias de entrada y salida de su circuito. Siguiendo con el ejemplo de la placa de expansión para micrófono electret, podemos calcular primero la función de transferencia. Sabemos que la tensión de salida está polarizada a la mitad de la tensión de entrada. Dado que la función de transferencia describe el comportamiento de la salida en función de la entrada, podemos decir que la función de transferencia debe ser igual a 1/2. Si elegimos VCC = 5 V, entonces Vout es 2,5 V. Este circuito debe tener una baja impedancia de salida porque queremos que los amplificadores operacionales funcionen como fuentes de tensión ideales. Esto garantiza que se entregue la máxima potencia en la salida, lo que proporciona a su convertidor analógico-digital (ADC) los mejores valores. Cuanto más cerca de cero esté la impedancia de salida, mejor. Del mismo modo, queremos que la impedancia de entrada sea alta para evitar que se extraiga corriente de la entrada.

La fuente. Simulemos la función de transferencia y verifiquemos que se haya diseñado correctamente.

Creación de un nuevo modelo
Crear un modelo propio en LTspice requiere varios pasos. Un modelo consta de un subcircuito y un símbolo. Por ejemplo, vamos a crear un modelo para un potenciómetro. Se basará en el potenciómetro de ajuste de 10k de SparkFun. Hace unos meses diseñé un kit de soldadura para uso personal basado en el temporizador 555. LTspice no incluye un potenciómetro estándar, así que construiremos uno. Generalmente, simular un potenciómetro de ajuste como una resistencia es suficiente. Sin embargo, planeo entregar este kit a estudiantes de electrónica principiantes y quiero que comprendan la diferencia entre el símbolo de una resistencia y su uso, y el símbolo de un potenciómetro y cómo se utiliza en este circuito.

Vea el video a continuación para crear su propio modelo de potenciómetro en LTspice.

Adición de modelos de terceros
Existen muchas maneras de importar modelos de terceros a LTspice. He encontrado un método en particular que es el más rápido y sencillo para importar modelos y subcircuitos. Próximamente, añadiré otro vídeo al foro explicando otras formas de hacerlo. Si conoces algún método que te funcione, compártelo en el foro. Si tienes problemas con algún método específico, pregunta en el foro y te responderé con un vídeo.

Recursos y más información
¡Visita el nuevo foro de LTspice! Aquí puedes hacer preguntas, publicar soluciones, obtener ejemplos de circuitos del tutorial, ver vídeos nuevos cada semana y encontrar una comunidad de LTspice. Sé que existen muchos foros de LTspice, pero un foro nuevo tiene su encanto.

Aquí tienes algunos videotutoriales de Linear Technology.

Guía de inicio rápido de LTspice de Linear Technology.

Esta lista se actualizará periódicamente.