Introduktion

Så du vil udvikle dit første kredsløb? Tid til at lære at simulere! Evnen til at simulere kredsløb er et vigtigt værktøj for elektronikproducenter, da det gør det muligt for os at teste og analysere vores design, før vi begynder at bygge prototyper. Dette er vigtigt både for tid og penge. I en simulering kan man opstille sit kredsløb og teste det for at se, om det i teorien fungerer, som man tænkte det ville. Et meget brugt program til dette (for analoge simuleringer) er LT-Spice. Lad os tage et kig og se, hvad det handler om.

LT-Spice

Kan du huske, da vi lærte om kredsløbsanalyse i denne blog? I den blog arbejdede vi lidt med det kredsløb, der ses på figur 1 og vi lavede et par beregninger på det.

Figur 1: Et kredsløb med spændingskilden V1 og to modstande, R1 and R2.
V1 = 9 V
R1 = 2 Ω
R2 = 3 Ω

Da vi introducerede dette kredsløb, beregnede vi spændingsfaldene omkring den lukkede sløjfe. Nu skal vi simulere det, og forhåbentlig får vi de samme resultater!

Men vent. Dette LT-Spice noget.. Hvordan bruger man det? Worry no more, for jeg vil forklare hvert trin i processen, og du vil simulere kredsløb på ingen tid! LT-Spice er et gratis program klar til at blive downloaded af dig. Første skridt er at tegne kredsløbet i programmet med alle de rigtige komponenter og generatorer. Til det åbner vi programmet og starter et nyt projekt.

- Tryk på 'File' i øvre venstre hjørne

- Vælg 'New Schematic' (eller brug kommandoen Ctrl+N)

Nu burde vi have en tom side, som er klar til at vi kan tegne vores kredsløb i.

Vi starter med vores komponenter og vores spændingsgenerator.

De to modstande kan tegnes i programmet ved at trykke på r. Du kan rotere komponenter ved at trykke på Ctrl+R. Højreklik på modstandssymbolerne for at justere deres værdier.

 Til implementering af vores spændingsgenerator i vores kredsløbs tryk F2. Vinduet 'Select Component Symbo' popper da op (man kan også finde sine modstande her - faktisk kan alle komponenter, man vil simulere med findes i dette vindue). Søg voltage og vælg spændingsgeneratoren, se figur 2. Højreklik på spændingsgeneratorsymbolet for at justere dens spænding.

Figur 2: LT-Spice Select Component Symbol vindue (tryk F2). Dette vindue er for at tilføje komponenter i en simulering.

Det sidste, vi har brug for nu, er jord. For at indsætte jord trykkes på g.

Du kan altid klikke på saksesymbolet i menuen øverst for at fjerne alt, hvad du har tegnet i dit program, som du ikke vil have er der.

Nu har vi alt, hvad vi har brug for til vores kredsløb, og vi skal bare forbinde dem med hinanden. Tryk på F3 for at forbinde dine komponenter og generatorer. Træk derefter musen fra de punkter, du vil have dine forbindelser, ved at trykke og holde venstreklik på musen.

Når alle vores forbindelser er lavet, og vi har indtastet vores værdier for vores to modstande og for vores spændingsgenerator, burde vi have noget, der ser sådan ud, se figur 3.

Figur 3: Kredsløb tegnet i LT-Spice.

For at simulere det tegnede kredsløb skal du trykke på symbolet med den løbende mand, run, i menuen øverst.

Vinduet 'Edit Simulation Command' dukker op, se figur 4. Du skal ikke bekymre dig for meget om alle disse indstillinger for nu. Vi behøver kun at indtaste en værdi for Stop time. Mængden af tid betyder heller ikke så meget nu, så vi kan fx. trykke på 1. Vi har nu bedt programmet om at simulere vores kredsløb over 1 sekund, se figur 4.

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

Tryk derefter på ok, og der vises en graf enten under eller over dit kredsløb. Dette er grafen, der viser værdierne for vores simuleringer (se figur 6 hvor denne graf er inkluderet).

For at måle spændingen over modstanden R1 skal du trække musen fra A til B - se figur 5.

Figur 5

Den komponent, du trækker musen over, er altså den komponent, du måler spændingen over. Så for at måle spændingen over R2 træk da musen fra B til C. En måling vises på din graf, der angiver spændingen over den givne komponent over et sekund.

Navnet på denne simulering har en farve og et navn på grafen. Du kan ændre farven for alle simuleringer, der vises på grafen, ved at højreklikke på deres navne. Navnene på spændingerne på din graf starter med et V, og navnene på strømme starter med et I.

For at måle strømmen gennem en komponent skal du klikke på den komponent, du vil måle på. En anden måling for strømmen vises på grafen. (Bemærk, at venstre side måler spændingerne på den lodrette akse, og højre side måler strømmen (eller omvendt)).

Vi skulle nu gerne have noget, der ligner det vi ser på figur 6.

Figur 6

De beregninger, vi har foretaget i denne blog, hvorfra vores kredsløb stammer fra, stemmer overens med vores simuleringer. Det betyder, at vi har tegnet kredsløbet ind i LT-Spice og målt spændinger og strømme korrekt. Vi har nu en forståelse af det helt basale for simuleringer af kredsløb i LT-Spice!

Med andre ord kan vi nu simulere kredsløb for at teste, hvordan de i teorien fungerer. Og dette er formålet med kredsløbssimulering. Det er let at forestille sig, hvor nyttigt dette er, især når man arbejder med store og komplicerede kredsløb med mange komponenter. Med LT-Spice kan vi hurtigt teste kredsløbet, men det er vigtigt ikke at være for hurtig, for hvis der på en eller anden måde opstår en fejl i det tegnede kredsløb, kan simuleringerne være vildledende. Så sørg for at dobbelttjekke dine kredsløb, når du simulerer!
Heldigvis for os er LT-Spice et ret intuitivt program, som du hurtigt får styr på, så du kan konstruere mange af dine helt egne kredsløb. Kredsløbssimuleringer kan også bruges til at få en forståelse af, hvordan forskellige komponenter påvirker kredsløbene, ved at tilføje, fjerne eller ændre værdier for komponenterne. Kredsløbssimulering er et fantastisk værktøj og et must for enhver elektronisk producent!