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作者：Anne Mahaffey，首席應用工程師 Michael Potts，現(xiàn)場應用工程師 ADI公司 摘要 本文將逐步介紹如何將第三方SPICE模型導入到LTspice中。文中涵蓋了兩類不同模型的導入過程：使用.MODEL指令實現(xiàn)的模型，以及用.SUBCKT實現(xiàn)的模型。所提供的步驟旨在確保共享原理圖時能夠具備可移植性。 引言 LTspice讓快速創(chuàng)建和仿真原理圖變得輕而易舉。有時，在設計構思階段，使用理想電路元件是最佳起點。然而，電路設計人員需要使用更真實的元件模型來改進最初的簡單原理圖。 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。 對于LTspice元件庫中未包含的器件，可以將外部來源的模型導入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。本文將提供有關導入這兩種模型的指導。 注：如果導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指令實現(xiàn)的。這時，可以聯(lián)系模型供應商獲取關于加密模型的支持，或在LTspice EngineerZone論壇上發(fā)帖提問，EZ技術社區(qū)里可能有人能夠提供幫助。 以下每個示例都包含在LTspice-importing-third-party-models.zip文件中，可從此處下載。 導入.MODEL指令 對于使用.MODEL指令建模的器件，將這種模型導入LTspice的過程相當簡單。.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。有些模型可能相當簡單和理想化，例如：
制造商提供的模型則會更為復雜。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模型參數(shù)，請參閱LTspice手冊中.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。 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，請從菜單中選擇Edit > SPICE Directive（編輯 > SPICE指令），或鍵入.（句點）調出Edit Text on the Schematic（在原理圖編輯文本）對話框。將.MODEL語句復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，并確保它指向新放置的.MODEL指令。本例中1N5244B1是一個齊納二極管；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。請為此選擇一個通用符號，不要選擇ADI元件。例如，如果您需要導入運算放大器模型，請使用“opamp2”元件符號而不是AD822。 要建立元件符號和.MODEL指令之間的連接，請右鍵單擊元件值字段。首次放置元件時，默認值是占位符值“D”。在Enter New Value（輸入新值）對話框中輸入模型名稱。對于此示例，模型名稱為1N5244B1。參見圖3。
圖3.設置元件符號值以指向.MODEL名稱。 請參考zip文件中名為intrinsic_model_embedded.asc的原理圖，進一步探索此示例。 從文本文件導入.MODEL指令 使用.MODEL指令的另一個方法是創(chuàng)建一個包含模型信息的獨立文本文件。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；尤其當模型冗長復雜時，這樣做非常有幫助。 實現(xiàn)此目的的最簡單方法是，確保模型文本文件與原理圖位于同一目錄中，然后使用.LIB指令導入文件內容。要添加.LIB指令，請從菜單中選擇Edit > SPICE Directive（編輯 > SPICE指令），或鍵入 .（句點）調出Edit Text on the Schematic（在原理圖編輯文本）對話框。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>來導入文件。對于此示例，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指令從文件導入模型。 請注意，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，單個文件可包含多個模型指令，因此請務必在元件值中引用模型名稱（而非文件名）。 請參考名為intrinsic_model_lib_file.asc的文件，進一步探索此示例。 導入.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），將模型內容作為文本復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容導入到原理圖中。 放置元件符號并將其連接到導入的.SUBCKT模型的步驟與導入.MODEL指令所需的步驟略有不同，具體將在后續(xù)章節(jié)中詳細介紹。 使用.SUBCKT模型：重復使用現(xiàn)有符號 如果.SUBCKT模型與LTspice庫中已有的某一標準符號匹配，只需簡單幾步即可將該符號指向導入的.SUBCKT模型。 下面詳細介紹如何以現(xiàn)有原理圖為基礎，使用.SUBCKT模型將原理圖中的Si7884DP NMOS器件替換為NXP PSMN2R2-30YLC的導入模型。此模型以.SUBCKT文件形式提供，文件名為 PSMN2R2_30YLC.txt，其標頭信息如下：
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，稍后會詳細說明。 由于這是一個NMOS器件，最簡單的方法是重復使用LTspice庫中的NMOS符號。要放置NMOS器件，請鍵入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。 圖5展示了示例原理圖，其中Q1正確指向導入的.SUBCKT模型。請注意，模型名稱PSMN2R2-30YLC已被指定為Q1的值。
圖5.使用標準LTspice符號來引用導入的.SUBCKT模型。 示例原理圖已將Q1設置為指向導入的PSMN2R2-30YCL模型；將Q2連接到同一模型所需的詳細步驟如下文所示。打開subckt_with_included_symbol.asc示例原理圖，以復制以下步驟。 要將.SUBCKT模型連接到Q2，請按住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模型連接到符號時的必要步驟。這是一個額外步驟，導入.MODEL指令時并不需要。
圖6.設置符號前綴和值以指向.SUBCKT模型。 若要確認LTspice庫中NMOS符號的引腳順序與導入的模型是否匹配，請單擊此對話框中的Open Symbol（打開符號）按鈕。隨即將打開符號編輯器。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.使用符號編輯器中的引腳表來驗證符號的引腳順序。 使用.SUBCKT模型：創(chuàng)建新符號 如果.SUBCKT模型與現(xiàn)有符號不太匹配，可使用LTspice自動生成新的符號來與該子電路配套。資源中提供的LPF.cir就是一個簡單的示例。參見圖8。
圖8.簡單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），并單擊Save（保存）。請務必將新符號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。 這將創(chuàng)建一個自動生成的符號。這個新符號將在LTspice中自動打開。參見圖10。
圖10.自動生成的新符號。 從符號屬性中移除硬編碼模型路徑 在LTspice中打開新符號后，右鍵單擊該符號并選擇Attributes > Edit Attributes（屬性 > 編輯屬性）。刪除添加至ModelFile屬性的任何路徑信息，以提高此符號的可移植性。選擇OK（確定），然后單擊Save（保存）。 請務必在原理圖中包含.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的可移植性。 編輯新創(chuàng)建的符號 現(xiàn)在已有了新符號，您可以對其進行編輯，使其更準確地反映模型的功能。使用Move（移動）工具（按M或選擇Edit > Move（編輯 > 移動））進行一些簡單調整，即可將引腳重新排列到更合理的位置。 將新符號放置到原理圖中 確保符號文件(.asy)和關聯(lián)的子電路文件(.cir)與原理圖文件(.asc)位于同一目錄下。要將新符號放置到原理圖中，請鍵入P（或選擇Edit > Component（編輯 > 元件）），以打開Component（元件）對話框。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（圖12）。單擊Place（放置），再單擊原理圖以放置該符號。
圖12.在原理圖目錄中定位新創(chuàng)建的符號。
圖13.在原理圖中使用新創(chuàng)建的符號。 共享含有自定義符號和模型的仿真文件 與他人共享此原理圖時，請確保將所有文件（包括原理圖(.asc)、符號(.asy)，以及通過.LIB指令引用的任何文件）壓縮到同一目錄中。 結語 LTspice已自帶許多真實的器件模型，但導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建可輕松共享的工作原理圖提供了必要指導。 作者簡介 Anne Mahaffey于2003年加入ADI公司，最初擔任支持直接數(shù)字頻率合成器的測試工程師。她擁有美國佐治亞理工學院電氣工程學士學位及美國北卡羅來納州立大學電氣工程碩士學位。她投入10多年時間構建和支持Precision Studio工具套件中的設計工具；目前，她是負責LTspice支持工作的首席應用工程師。 Michael Potts于2022年加入ADI公司，擔任現(xiàn)場應用工程師。在加入ADI之前，他花了近20年時間設計嵌入式系統(tǒng)，應用領域包括廣播音頻通信、用于汽車交通監(jiān)控的視頻和雷達產品，以及各種醫(yī)療器件。他擁有美國威斯康星大學普拉特維爾分校的電子工程學士學位。 |
