對(duì)于電氣工程、控制工程甚至機(jī)電一體化動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，通常必須知道系統(tǒng)輸出端對(duì)輸入諧波激勵(lì)（正弦振蕩）的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。這稱(chēng)為系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。它用波特圖表示。為此，幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)由系統(tǒng)的傳遞函數(shù)確定，并繪制為增益和相位作為頻率函數(shù)的圖形。使用對(duì)數(shù)刻度。振幅響應(yīng)以分貝為單位，因此可以通過(guò)疊加簡(jiǎn)單的子圖來(lái)構(gòu)建復(fù)雜的波特圖。如果存在多個(gè)部分傳遞函數(shù)，則其幅度響應(yīng)的實(shí)際乘法將通過(guò)分貝標(biāo)度簡(jiǎn)化為加法。即使沒(méi)有對(duì)數(shù)刻度，相位響應(yīng)也可以加法疊加。對(duì)數(shù)表示的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是圖的頻率范圍更大，整個(gè)曲線(xiàn)上的相對(duì)精度相同。

使用LTspice模擬頻率響應(yīng)

電路的頻率響應(yīng)可以用LTspice模擬。借助這款功能強(qiáng)大的模擬電路仿真軟件，時(shí)域中的信號(hào)也可以轉(zhuǎn)換為頻域。此外，還可以執(zhí)行小信號(hào)分析和蒙特卡羅模擬。由于其與SPICE的兼容性，LTspice可以處理許多電子元件。?

要使用LTspice獲得電路的頻率響應(yīng)或其波特圖，從一個(gè)簡(jiǎn)單的電路示例開(kāi)始會(huì)有所幫助。圖1所示為二階低通濾波器。輸入和輸出節(jié)點(diǎn)被賦予標(biāo)簽，以便稍后在模擬窗口中顯示模擬。

圖1.二階低通濾波器電路示例。

電路將受到正弦波的激勵(lì)。這需要 AC 掃描，可以在“模擬>編輯模擬 Cmd”菜單中的“AC 分析”選項(xiàng)卡下找到。此處也輸入了模擬參數(shù)。波特圖中的 x 軸應(yīng)具有對(duì)數(shù)刻度。在“掃描類(lèi)型”下，應(yīng)選擇值“十年”。其余參數(shù)信息應(yīng)根據(jù)需要添加。

此外，對(duì)于交流分析，應(yīng)定義激勵(lì)電路的輸入電壓。在菜單項(xiàng)“小信號(hào)交流分析”下的電壓源參數(shù)中，指定了所需的幅度（此處為1 V）?，F(xiàn)在可以運(yùn)行實(shí)際模擬（模擬>運(yùn)行）。模擬成功完成后，將自動(dòng)打開(kāi)一個(gè)空的探針編輯器。選擇電路（輸出）中的所需節(jié)點(diǎn)后，幅度和相位顯示為頻率的函數(shù)。

系統(tǒng)的頻率響應(yīng)由輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的比值產(chǎn)生;顯示器仍然必須稍微調(diào)整。為此，必須在表達(dá)式編輯器中以比率 V（輸出）/V（輸入）的形式給出函數(shù)。現(xiàn)在，電路的頻率響應(yīng)將正確顯示幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)。

圖2顯示了二階低通濾波器的頻率響應(yīng)與頻率的關(guān)系。左側(cè) y 軸的幅度增益以分貝為單位，右側(cè) y 軸上的相移以度為單位。

圖2.二階低通濾波器的頻率響應(yīng)與頻率f的函數(shù)關(guān)系。

要從圖中讀取確切的值，可以添加可以沿圖形移動(dòng)的光標(biāo)。有必要單擊圖表頂部的波形節(jié)點(diǎn)標(biāo)題。如果雙擊，您將獲得兩個(gè)光標(biāo)，它們將給出每個(gè)光標(biāo)位置的絕對(duì)值以及兩個(gè)光標(biāo)位置之間的差異在單獨(dú)的窗口中。

結(jié)論

使用LTspice可以相對(duì)容易地模擬電路的頻率響應(yīng)。LTspice中顯示的標(biāo)準(zhǔn)波特圖是頻率f的函數(shù)。如果圖應(yīng)以角頻率ω顯示，則必須使用此處未討論的修改方法。

審核編輯：郭婷