LTSpice simulaattori - Komponentin lisääminen

Aina toisinaan tulee simulointityökalujen käytössä tarve sellaisen komponentin lisäämiseksi, mitä ei löydy valmiista kirjastosta. LTSpice on Linear Technologyn tuottama kytkentäsimulaattori, mistä löytyy LT:n komponentteja hyvin laajasti (varmaankin kaikki?), mutta ei esimerkiksi LM317 säädettävää regulaattoria (koska ei ole LT:n piiri). Tässä esimerkissä käydään yksinkertaisesti läpi, kuinka oma komponentti saadaan kirjastoon tehtyä ja vieläpä niin, että sitä voidaan jatkossa myös hyödyntää.

Itselläni oli tarvetta juuri tuolle LM317 komponentille, joten otetaan se kohteeksi. Opasta voidaan soveltaa myös muulle komponentille, mille spice malli vain löytyy.

Komponentin lisäämiseksi kytkentään on olemassa kaksi tapaa, toinen on tehdä pysyvä kirjastokomponentti ja toinen on tehdä kytkentäkohtainen "kertakäyttöinen" komponentti .inc -komennolla. Tässä ohjeessa käydään läpi kuinka komponentti lisätään pysyvästi LTSpicen kirjastojen syvyyksiin. Menetelmä on hieman hitaampi kuin .inc -komentoa käyttämällä, mutta mielestäni vaivan arvoinen.

Tämä ohje on tarkoitettu hieman kokeneemmille henkilöille, joille LTSpice simulaattorin käyttö on jonkin verran tuttua, mutta tottakai sen saa lukea kuka tahansa, tässäkin on pyritty yksinkertaisiin selityksiin.

Step 1: Spice-mallin etsiminen ja tallentaminen oikeaan polkuun

Komponentille täytyy ensin etsiä spice malli. Lähin malli mitä löysin, oli tällä sivustolla (foorumi). Kopioin mallin uuteen tiedostoon ja nimesin sen LM317TI.sub (klikkaa ladataksesi). Kun avaat tiedoston, löydät sieltä paljon tekstiä, mutta sitä ei tarvitse ymmärtää, ainakaan montaa riviä ;).

Itse löysin mallin em. sivustolta ja tallensin sen LTC\LTspiceIV\lib\sub -kansioon (Simulaattorin asennuskansion polku).

Step 2: Symbolin luominen

Uusi symboli saadaan tehtyä valitsemalla valikosta File -> New Symbol, jolloin uusi editori-ikkuna aukeaa. Seuraavaksi täytyy piirtää symboli.

Piirretään symbolille kuitenkin aluksi pinnit, mihin sähköjohdot kytkennässä liitetään. Tämä tapahtuu valikosta Edit -> Add Pin/Port tai painamalla P-kirjainta. Ohjelma kysyy nyt pinnien nimeä ja muita tietoja Pin/Port Properties -ikkunassa. Tässä kohtaa avaamme (notepadilla) ladatun spice-mallin ja katsomme ensimmäisille riveille missä lukee LM317:n tapauksessa .SUBCKT LM317TI in adj out. Näistä .SUBCKT määrittelee ohjelmalle kutakuinkin, että "tämän rivin jälkeen alkaa tämän komponentin tiedot". LM317TI on haluamamme komponentin nimi ja in adj ja out ovat pinnien nimiä. Ne voisivat yhtä hyvin olla 1 2 3 tai a b c, mutta selkeyden vuoksi tiedostoon on alkuperäinen tekijä merkinnyt näin.

Nyt kun palaamme LTSpicen editoriin, missä on edelleen Pin/Port Properties ikkuna auki, voidaan lisätä pinnit (kun tiedämme miten ne on .sub -tiedostossa nimetty).

Lisätään pinnit in adj ja out (alla kuvat asetuksista):

Voit huomata, että sarakkeessa Netlist Order numero kasvaa 1 - 3. Tämän pitää mennä juuri näin, sillä muuten .sub -tiedostossa olevat in adj out -nimet sekoittuvat eri tavalla pinnien kanssa. Jos järjestys olisi out adj in niin numerot kuvissa pitäisi mennä päinvastoin, eli 3 2 ja 1 (ylhäältä alas).

Lisäksi Pin Label Justification valintaruudussa on asetettu näkymään pinnin nimi. Lopputuloksena kolme pinniä kuten alla:

Seuraavaksi piirretään hieman viivoja ja laatikko, jotta regulaattorista tulee järkevämmän näköinen. Piirtotyökalut löytyvät Draw-valikosta. Valmis ulkomuoto alla olevassa kuvassa.

Step 3: Komponentin attribuutit

Seuraavaksi muokataan komponentin attribuutteja, valikosta Edit -> Edit Attributes tai CTRL + A -näppäinyhdistelmä.

Asetetaan attribuutti-ikkunaan alla olevan kuvan kaltaiset asetukset:

Prefix attribuutin arvo X kertoo LTSpicelle että kyseessä on .SUBCKT komentoa käyttävä komponentti. Value kenttään kirjoitetaan nimi, jonka halutaan näkyvän piirikaavioeditorissa. Description kenttään voidaan kirjoittaa lyhyt kuvaus piiristä ja ModelFile attribuuttiin kirjoitetaan tallennetun spice-mallin nimi tiedostopäätteineen. Kun arvot on kirjoitettu, painetaan OK ja piirretty neliö muuttuu kellertäväksi.

Seuraavaksi lisätään komponentin nimikenttä, jotta piirikaavioeditorissa tiedetään mikä komponentti on kyseessä. Valitaan Edit -> Attribute Window jolloin voidaan lisätä tekstikenttiä komponenttiimme. Valitaan avautuvasta ikkunasta Value ja painetaan OK.

Nyt voidaan komponentin nimi sijoittaa sopivaan kohtaan symboliamme, esimerkiksi sen ylle kuten alla on tehty:

Lopuksi vielä tallennetaan luotu uusi symboli LTSpicen sym-kansioon tai johonkin muuhun sopivaan paikkaan, jolloin komponentti ilmestyy kirjastoon. Kun uusi komponentti nyt lisätään tyhjään piirikaavioon, pitäisi simulointikin onnistua.

Vaikka mitään ei olisi kytketty, voidaan testata onnistuiko komponentin simuloimalla kytkentää. Mikäli simulointi onnistui, on komponentti valmis. Jos ei, niin silloin .sub tiedosto voi olla joko väärin nimetty tai väärässä paikassa.