LTspice的一個(gè)功能是能夠?qū)﹄娐分械脑肼曔M(jìn)行建模。本文介紹了用LTSPICE進(jìn)行基本電路仿真之外的噪聲分析和結(jié)果顯示的基本知識(shí)。假設(shè)你知道如何創(chuàng)建LTspice原理圖并運(yùn)行AC分析。如果你對(duì)噪聲理論知之甚少，可以使用LTspice和這里介紹的技術(shù)來幫助你學(xué)習(xí)。如果你熟悉噪聲，請(qǐng)使用本文快速開始使用LTspice的這一部分，甚至還有一個(gè)提示。

建模噪聲與其他建模（如AC分析）略有不同。LTspice在電路的各個(gè)組件中找到噪聲源；換句話說，這些噪聲源沒有用放置在原理圖中的單獨(dú)信號(hào)源指定。噪聲分析涉及跟蹤各個(gè)噪聲源以及這些源如何相加以產(chǎn)生總輸出噪聲。讓LTspice自動(dòng)完成所有“簿記”是一個(gè)比手動(dòng)分析更大的優(yōu)勢(shì)。稍后將討論一些限制，但讓我們開始基礎(chǔ)知識(shí)。以下是一些LTspice噪聲仿真示例。

模擬1：電阻分壓器

我們從一個(gè)分壓器開始，這個(gè)分壓器用來建立一個(gè)單電源電壓電路中的電壓基準(zhǔn)或偏壓。電阻產(chǎn)生“熱”噪聲，噪聲量取決于電阻值、帶寬和溫度（從默認(rèn)溫度開始）。

與AC分析一樣，從“編輯模擬命令”窗口開始，選擇“噪聲”選項(xiàng)卡。然后，填寫參數(shù)以構(gòu)建命令。

輸出：電路中的一個(gè)點(diǎn)，所有單獨(dú)的噪聲源將組合成一個(gè)值。這里使用“REF”。

輸入：將“輸入”設(shè)置為電路中的無噪聲源。我們使用電源V1。LTspice在此處輸入的源處計(jì)算“等效噪聲輸入”。

掃描類型：選擇與AC分析一樣。這里使用了十年。

每十年的點(diǎn)數(shù)：輸入一個(gè)數(shù)字以提供所需的繪圖和分析分辨率；此處使用100。

起始頻率 和停止頻率：這些參數(shù)類似于AC分析中的相應(yīng)參數(shù); 它們指定了分析的頻率范圍。但是，它們還指定LTspice計(jì)算輸出總噪聲時(shí)使用的通帶。稍后會(huì)有更多內(nèi)容。現(xiàn)在使用1和100K。單擊“確定”并將噪聲分析命令放在原理圖上。你可以猜到下一步。運(yùn)行模擬！就像在AC分析中一樣，使用探針光標(biāo)并單擊REF節(jié)點(diǎn)。請(qǐng)注意，LTspice將輸出圖的名稱更改為“V（onoise）”。

該圖顯示9.1nV/Hz1/2的平坦線。這是以RMS方式加在一起的所有單個(gè)噪聲源的總和，以在輸出端產(chǎn)生噪聲。垂直軸的單位為nV/ Hz1/2。這是一個(gè)不起眼的單位，并解釋它超出了本文的范圍。只要知道以這種方式描述的噪聲源意味著噪聲隨頻率而變化，并且在頻率范圍內(nèi)通過帶寬的平方根進(jìn)行積分。例如，如果噪聲源是從150Hz到250 Hz的13nV/Hz1/2，則該頻率范圍內(nèi)的總噪聲為13nV/Hz，即100的平方根的1/2倍，即13 nV/Hz1/2×10 Hz1/2=130nV RMS。單擊R1的主體。這增加了僅來自R1的輸出噪聲圖。它是6.4nV/Hz1/2的扁平線。

模擬2：添加濾波器

接下來，添加一個(gè)電容器過濾電源噪聲。電容器還可過濾R1和R2的噪聲。再次運(yùn)行相同的模擬。低頻噪聲沒有改變，但高頻噪聲被過濾了。電阻器和電容器構(gòu)成低通濾波器。將光標(biāo)放在C1上。沒有探頭！純電容器被認(rèn)為是無噪聲的，沒有任何可繪制的。增加電容器的電阻（例如漏電阻），并出現(xiàn)探頭，以便繪制此電阻。

現(xiàn)在我們有了一個(gè)很好的工具來探索權(quán)衡并更深入地了解電路的噪聲性能。例如，R1和R2可以做得更小，以減少它們的熱噪聲，但這會(huì)消耗更多的功率，C1必須更大，以保持相同的低通濾波器特性。

模擬3：添加緩沖放大器

偏置電路的一種變化是用電壓跟隨器緩沖電阻分壓器。我們添加了一個(gè)運(yùn)算放大器，用于高輸出電流、寬帶寬以及驅(qū)動(dòng)相當(dāng)大的容性負(fù)載的能力。這部分是在標(biāo)準(zhǔn)的LTspice Opamps庫中。運(yùn)行相同的模擬，但將模擬輸出更改為BREF。由于運(yùn)算放大器的1 /噪聲，低頻噪聲已經(jīng)上升，并且由于運(yùn)算放大器的額外噪聲未被過濾，因此返回了更高頻率的噪聲。特別是在低頻時(shí)，可以看到運(yùn)算放大器噪聲遠(yuǎn)大于電阻分壓器的噪聲。

模擬4：溫度

溫度怎么樣？LTspice的默認(rèn)值為27°C。使用.STEP或.OPTIONS指令對(duì)不同溫度下的噪聲進(jìn)行建模。temp變量內(nèi)置于LTspice中。下一個(gè)圖表顯示了溫度范圍-25°C至125°C，以25°C的步驟顯示，使用.STEP指令指定。可以使用.OPTIONS指令指定單個(gè)溫度。例如，“.OPTIONS temp = 100”。

總輸出噪聲

在某些時(shí)候，你希望將總噪聲知道為單個(gè)電壓。LTspice通過首先在感興趣的頻帶上運(yùn)行模擬來計(jì)算頻帶內(nèi)的總噪聲。例如，使用500 Hz至1500 Hz。然后，繪制輸出噪聲。按住鍵的同時(shí)，左鍵單擊繪圖頂部的V（onoise）標(biāo)簽。彈出一個(gè)小窗口，顯示頻段內(nèi)的總RMS噪聲。

局限性

總噪聲計(jì)算使用理想的平方通帶。必須根據(jù)實(shí)際通帶形狀調(diào)整輸出端的總噪聲；電阻器被建模為理想的熱噪聲源。實(shí)際電阻可能會(huì)產(chǎn)生額外的噪聲，稱為過量噪聲；1 /區(qū)域的運(yùn)算放大器噪聲建模可能不準(zhǔn)確。

提示

LTspice允許在分析中忽略電阻器中的噪聲。例如，運(yùn)算放大器電路中較大反饋電阻可以控制噪聲，并且很難看出運(yùn)算放大器的貢獻(xiàn)。你可以通過在原理圖中的電阻值之后添加無噪聲一詞來關(guān)閉電阻器噪聲。例如，值10Meg變?yōu)?0Meg無噪聲。在圖4中，將無噪聲添加到R1和R2的值以僅查看來自U1的噪聲。采用LTspice的低噪音設(shè)計(jì)非常簡單，只需使用無噪聲即可改善你的設(shè)計(jì)！