LTspice操作方法：定义电压源和电流源的分段线性函数

作者：Anne Mahaffey，首席工程师

 

摘要

利用LTspice®中的电压源和电流源，用户可以轻松创建脉冲和正弦波形。但如果需要更复杂或任意定义的波形，可以使用分段线性(PWL)函数，通过时间/数值点定义的直线段来创建波形。

 

引言

分段线性(PWL)函数是一系列直线段，可用于在LTspice®中创建电压或电流波形。PWL段通过时间/数值对进行定义，是瞬态仿真中用于描述电压或电流波形的众多方式之一。

 

为电压源或电流源添加分段线性(PWL)函数

要将PWL函数添加到新布置的电压源或电流源，请右键单击原理图中的电压源或电流源符号。接下来，点击Advanced（高级）查看所有设置，并选择Functions（函数）部分中的PWL(t1 v1 t2 v2…)。

图1.定义PWL函数中的时间和数值点

 

定义PWL波形

选择PWL(t1 v1 t2 v2…)之后，在输入字段中输入时间/数值对（仅输入所需数量的参数对）。如果需要4个以上的点，请点击Additional PWL Points（更多PWL点）。完成后点击OK（确定）。

 

LTspice会利用Advanced（高级）设置对话框中输入的值构造一个PWL语句：

PWL (0 0 1m 1 2m 1 3m 0)

 

图1和图2显示了一个包含四个点对的示例及相应的PWL函数语法。

PWL-Examples.asc是一个LTspice原理图文件，包含了本文中的此示例和其他示例。

图2.原理图中显示的电压源的相应PWL语法

 

在PWL波形中使用相对时间值

时间值也可采用相对前一个时间点的增量形式定义，只需在时间前添加“+”号即可。

PWL (0 0 +1m 1 +1m 1 +1m 0)

图3同时显示了绝对时间和相对时间，其生成的波形相同。

图3.使用绝对时间和相对时间生成的相同PWL波形

 

定义重复PWL波形

LTspice允许在Advanced（高级）对话框中编辑时间/数值对。要探索PWL的其他语法元素，请右键单击原理图中的PWL语句以继续编辑。要创建一个重复PWL波形，请在PWL语句中添加REPEAT和ENDREPEAT。

 

要使图3中的示例波形重复一定次数，请使用REPEAT FOR X：

PWL REPEAT FOR 5 (0 0 1m 1 2m 1 3m 0) ENDREPEAT

 

要使图3中的示例波形重复无限次，请使用REPEAT FOREVER：

PWL REPEAT FOREVER (0 0 1m 1 2m 1 3m 0) ENDREPEAT

 

图4显示了原始PWL示例、该波形重复五次的版本以及无限重复的波形（右键单击波形查看器并选择Add Plot Pane Above/Below（在上方/下方添加绘图窗格）可创建多个绘图窗格）。

图4.使用REPEAT FOR和REPEAT FOREVER参数构建的PWL波形

 

使用触发条件启动PWL序列

图5显示了一个依赖触发条件的PWL波形示例。在此示例中，当触发表达式(V(trig) > 1)为真时，波形序列开始。当表达式为假时，波形停止。

图5.定义了触发条件的PWL波形

 

在此示例中，当触发条件为真时，波形会重复：

PWL REPEAT FOREVER (0 0 1m 1 2m 1 3m 0) ENDREPEAT TRIGGER V(trig)>1

 

拉伸或缩小PWL波形

PWL参数TIME_SCALE_FACTOR和VALUE_SCALE_FACTOR可用于拉伸或缩小波形。图6显示了原始波形及周期长度减半、幅度加倍的波形：

PWL TIME_SCALE_FACTOR=0.5 VALUE_SCALE_FACTOR=2 REPEAT FOREVER (0 0 1m 1 2m 1 3m 0) ENDREPEAT

图6.在时间和电压（或电流）值维度上对波形进行缩放

 

使用文本文件来定义PWL波形

为构建具有大量点的波形，从文本文件导入这些点有助于保持原理图简洁，避免杂乱。文件名在PWL语句中指定：

PWL REPEAT FOREVER FILE=data.txt ENDREPEAT

 

图7以一个导入的无限重复波形为例，展示了其文本文件和相应的波形。有关导入波形数据的更多信息，包括FILE、SCOPEDATA和WAVEFILE导入语法，请参见LTspice手册。

图7.从文本文件导入波形数据

 

LTspice手册的“电压源”和“电流源”部分介绍了PWL函数，可供进一步学习。

 

结语

当瞬态仿真需要任意源波形时，PWL函数支持灵活定义（或导入）波形数据。