Simulace LTSpice pomocí souborů WAV
Naučte se, jak komunikovat s LTSpice pomocí souborů WAV.
LTSpice má schopnost zaznamenávat data z napěťových a proudových uzlů jako součást přechodové simulace. Data se ukládají do souboru WAV. Data lze číst zdroji napětí a proudu a použít je jako vstup do dalších obvodů LTS, prohlížet je pomocí jednoduchých obvodů přehrávání nebo si je vyměňovat s běžnými aplikacemi pro analýzu dat.
V tomto článku jsou uvedeny příklady obvodů záznamu a přehrávání pro obecné účely a podrobnosti o datovém formátu.
Záznam simulačních dat
Zajímavou funkcí LTSpice je ukládání dočasných simulačních dat jako souborů WAV. Nechápal jsem, co to znamená, dokud jsem se nepodíval na podrobnou specifikaci LTSpice a neuviděl jsem, jak byly tyto funkce tříděny v nízkoúrovňových detailech formátu souboru WAV. Soubory WAV nejsou jen pro zvuk. Důležitým bodem je vědět, že soubory WAV nejsou komprimovány. Pokud zadáte číslo, dostanete stejné číslo. Je zřejmé, že jde o vrchol vysoce kvalitních nahrávek v hudebním průmyslu. Data jsou navíc uspořádána do kanálů, jak byste očekávali v hudebním nahrávacím studiu. Počet kanálů však může být příliš vysoký. Mnohem víc, než co může trvat nahrávání hudby. Podle mého názoru je to dobrý formát pro univerzální vícekanálový záznamník dat.
Tato tabulka shrnuje vlastnosti LTSpiceHelp
| Funkce LTSpice .WAVE | Hodnota |
| Směrnice LTSpice | .MÁVAT |
| Počet kanálů | 1 až 65535 |
| Počet vzorkovacích bitů | 1 – 32 |
| Simulované vzorky za sekundu | 1 až 4 294 967 295 (232-1) |
| Velký rozsah napětí | -1 až +1 V. |
| Široký rozsah proudu | -1 – +1 A |
Páni! Představte si skutečný záznamník dat s více než 60 000 kanály, 32bitovou analogově-digitální konverzí a více než 1 miliardou vzorků za sekundu. Chci jeden.
Moje testy zjistily, že s přechodnou simulací běžící na 10 nanosek je maximální počet vzorků za sekundu asi poloviční oproti hodnotě v tabulce. Také jsem nemohl ověřit počet ukázkových bitů nad 24 bitů.
To se provádí umístěním směrnice .WAVE do schématu. Zde je příklad.
.wave Circuit_Data.wav 16 10K V (ab) V (cd) V (ef) V (gh)
Instanci LTSpiceHelp jsem nepoužil úmyslně. Tento příklad je vhodný pro vytvoření souboru WAV, který lze přehrát jako zvuk. Jdeme úplně jiným směrem. Příkaz se přeruší takto:
- Circuit_Data.wav – výstupní soubor
- šestnáct – Počet ukázkových bitů. Zvažte rozlišení analogově-digitálního převaděče.
- 10 tis. – počet simulovaných vzorků za sekundu.
- V (ab) atd. – Seznam uzlů ve schématu k registraci. V tomto případě jsou čtyři. V (ab) je 0 kanál.
Obecný záznamník WAV
Zde je univerzální zapisovač, který lze přidat do obvodu. Schéma ukazuje uživatelský obvod připojený k rekordéru. V tomto příkladu jsou čtyři kanály, ale mohou existovat kanály 1 až 65535. Snažil jsem se jen do osmi!
Pamatujte, že tvary lze zobrazit mnohem podrobněji, pokud je otevřete na samostatné kartě.
Napěťově řízené zdroje napětí (E100 atd.) Mají dvě funkce. Nejprve izolují název uzlu v uživatelském okruhu od názvů uzlů ve směrnici .WAVE. Uzel uživatelského obvodu se přidá ke vstupu rekordéru bez obav o názvy uzlů. Za druhé, protože funkce .WAVE má pevný rozsah celého rozsahu, zdroje E poskytují měřítko pro vstupy. Příkazy .PARAM v seznamu „Uživatelské parametry“ jsou upraveny tak, aby nezávisle nastavovaly rozsah celého kanálu každého kanálu. Dalším „uživatelským parametrem“ je počet vzorků za sekundu. Opravil jsem název souboru ve směrnici .WAVE.
Přehrávání dat WAV
Příslušný hráč, který čte data, která mají být vynesena nebo připojena k jiným obvodům, je zde.
Zdroje napětí čtou data pro každý kanál. Škálovaná napětí v zařízení Logger se nemění pomocí zdrojů napětí řízených napětím. Přesné měřítko zadané pro každý kanál je nastaveno pomocí příkazů .PARAM odpovídajících příkazům .PARAM rekordéru. Direktiva .TRAN funguje normálně a používá se k reprodukci všech nebo části dat.
Záznam a přehrávání ukázkové grafiky
Grafika nalevo představuje uloženou simulaci. Obvod je odporový dělič napětí, ke kterému je přidán kondenzátor, aby variabilně tvaroval okraje signálu. Záznam trvá dvě sekundy. Pozemky vpravo jsou výstupy hráče. Přehrávání přeskočí první sekundu záznamu a následuje po poslední sekundě. Stejně jako u jiných analogově-digitálních převaděčů se ujistěte, že je vzorkovací frekvence dostatečně vysoká, aby nedošlo k aliasingu.
K vytvoření těchto obvodů a grafů jsem měl otevřená čtyři okna. Dvě schematická okna a dvě krycí okna. Stačí kliknout na Runner v rekordéru a poté na svého přítele v přehrávači.
Kompatibilita s aplikacemi pro analýzu dat
Datový formát je velmi obecný a lze jej číst běžnými programy pro analýzu dat. Při testování byl zapisovač provozován změnou zdroje napětí z pulzního pole na konstantní +1 VDC pro jednoduchost. Soubor WAV přečetl SciLab v pořadí s funkcí wavread a). Nebyla nutná žádná další akce.
Každý řádek matice je kanál WAV a každá sada vzorků v čase je sloupec. Na této obrazovce je horní řádek prvních šest instancí kanálu 0, druhý řádek je kanál 1 atd.
0.1000061 0.1000061 0.1000061 0.1000061 0.1000061 0.1000061 0.0750122 0.0750122 0.0750122 0.0750122 0.0750122 0.0750122 0.0499878 0.0499878 0.0499878 0.0499878 0.0499878 0.0499878 0.0249939 0.0249939 0.0249939 0.0249939 0.0249939 0.0249939
Pamatujte, že registr je nastaven na plný rozsah rozsahu +/- 10 V. To znamená, že data jsou vydělena 10, takže funkce .WAVE zůstává v rozsahu -1 V až +1 V; 1 V v uzlu se zaznamenává jako 0,1 V, 0,75 V 0,075 V atd. Přehrávač znásobí tato data o 10, aby obnovil původní napětí.
SciLab provedl odpovídající wavwrite a) funkci k vytvoření souboru kompatibilního s LTSpice? Byl soubor přehrán správně? Pokud ano!
MATLAB má stejné funkce, ale nezkontroloval jsem je. V MATLABu je funkce třetí strany, LTSPICE2MATLAB (), kterou lze použít ke čtení “nezpracovaných” souborů LTSpice. To bude mít maximální amplitudu a časové rozlišení. Neexistuje žádná zmínka o tom, že byste šli jinam s funkcí MATLAB2LTSPICE ().
Diskuse
Ukládání a přehrávání souborů WAV pomocí LTSpice se zdá být výhodné několika způsoby.
- Soubory WAV lze vyměňovat mezi LTSpice a běžnými programy pro analýzu dat. To umožňuje spolupráci obou typů simulátorů a můžeme využít silné stránky každého z nich.
- Zaznamenaná data lze použít jako vstup pro další simulaci LTSpice. Například protokoly mohou být testovací data, která se opakovaně používají během vývoje. Kromě toho lze výstup simulace provedené jedním týmem použít jako vstup pro jiný tým a týmy nemusí neustále synchronizovat své návrhové soubory.
- Výsledek simulace lze reprodukovat bez původního obvodu. Například lze prokázat výkon obvodu, ale obvod je udržován v tajnosti. Výsledky mohou být dále prohlíženy a zkoumány někým, kdo nemá dovednosti k provádění komplexní simulace LTSpice. LTSpice lze použít k prohlížení grafů bez velkého zaškolení, nebo k jejich prohlížení lze použít aplikaci pro analýzu dat. Například vedoucí projektu může říci „Zašlete mi soubor WAV“.
Hluk zesilovače LTspice
