Preface & extracts

M A NU A L , M E T HO D S
A ND A P P L I CAT I O N S
SIMULATOR
THE LTSPICE IV
THE LTSPICE IV
1st edition
Swiridoff Verlag
ISBN: 978-3-89929-258-9
SIMULATOR
GILLES BROCARD
MANUAL, METHODS
AND APPLICATIONS
Preface by Mike Engelhardt
1st edition
Preface
It is an honor to write a preface for Gilles Brocard. I appreciate his work writing this book and hope you benefit from
his labors.
LTspice has been fun to write. It let me implement a number of numerical methods that make LTspice better than
­traditional SPICE programs: a new numerical integration method, node reduction, a native circuit element that behaves like a power MOSFET, and new time step size control to name a few.
The biggest recent advance in LTspice was when it went multi-threaded in 2008. We found it easy to distribute the
computations over multiple cores but challenging to make the simulation actually run faster. The problem was that
the LTspice object code had been so optimized (much had already been implemented in optimized assembly language) that it didn’t take very many microseconds per timestep and that was a short time compared to how well one
can synchronize multiple threads. That’s when we developed a means to dynamically adjust each threads’ cache size
to stochastic cool the threads to keep the work load spread evenly. Another important technique introduced at that
time was code generation that generates an assembly listing optimized for your circuit. Then that code is assembled
and linked by LTspice for execution. This self-authoring code is generated typically every few seconds during the simulation to help your circuit execute close to the theoretical flop limit of a modern CPU. That’s why LTspice IV is fast.
But all this is for a purpose. I believe SPICE has impacted mankind more than any other simulator. Writing a better
SPICE is important. LTspice offers you the ability to rapidly prototype your designs so that you understand them better
and even develop intuition.
Mike ENGELHARDT
Manager of Simulation Development
Linear Technology Corporation
April 2011
5
Index

Index
Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Foreword. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1
1.1 1.1.1 1.1.2 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.2.6 1.3 1.4 1.5 1.6 LTSPICE IV: PRESENTATION AND HISTORIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Circuit simulation with LTspice IV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Three basic steps. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Results analysis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
The story of LTspice IV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
CANCER – 1969 to 1971 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
SPICE1 – 1972 to 1974 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
SPICE2 – 1975 to 1983 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
SPICE3 – 1984 to 1990 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
The birth of LTspice – 1990–2007. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
LTspice IV version since the end of 2008 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
What are the main benefits of LTspice IV?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
What can LTspice IV do?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
What can’t LTspice IV do?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Conclusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2
2.1 2.1.1 2.1.2 2.2 2.3 2.4 2.4.1 2.4.2 2.5 FILES SUPPLIED WITH LTSPICE IV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Installation of LTspice IV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Required configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Downloading LTspice IV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
How does LTspice IV work?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
LTspice IV’s editors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Included files. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Models, sub-circuits, macro models, and component libraries. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Application examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
LTspice IV file extensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3
3.1 3.1.1 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 WORKING OF LTSPICE IV AND FIRST EXAMPLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
First use of LTspice IV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Launching LTspice IV in Windows. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
How LTspice IV works. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
LTspice IV start-up phase menus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
File Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
View Menu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Tools Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Help Menu: This menu is the same in all stages of LTspice IV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Start-up page pop-up menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
7
Index

3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 3.4.6 3.4.7 3.4.8 3.4.9 3.4.10 A detailed example, step by step. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Drawing a schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Enter the parameters of components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Enter simulation parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
First frequency measurements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Transient measurements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
FFT measurements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Measures of harmonic distortion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Maximum amplitudes before clipping. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Zooming in on part of the trace to identify a defect.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
To conclude this first approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4
4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.2.7 4.2.8 4.2.9 4.3 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 4.4.5 4.4.6 4.4.7 4.4.8 4.4.9 4.4.10 4.5 4.6 4.6.1 4.7 SCHEMATICS EDITOR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
The commands of LTspice IV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Schematics editor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
File menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Edit menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Hierarchy Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
View Menu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Simulate Menu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Tools Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Window Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Help Menu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Schematic editor pop-up menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Components databases. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Draw a new schematic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Open the schematic editor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Place the first elements on the schematic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Main commands of the schematic editor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Connecting elements from the schematic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Enter the value or reference of a component. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Enter the values of a component with the attribute editor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Enrich the schematic (optional) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Add simulation, source and directives (optional). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Save your schematic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Launch the simulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Incorporation of a wiring BUS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Reminder of the schematic editor use rules. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
You must be very careful about two points:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Export a schematic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5
5.1 5.2 5.3 SYNTAX AND COMPONENTS EDITOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
General syntax rules in LTspice IV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Component values editor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
Procedures to access usual or complex component models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
8
Index

5.3.1 5.3.2 5.4 5.5 Changing the standard values of a component . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Display of attributes and modification of components’ values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Allocation of the attributes editor fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
Display of a component’s attributes using two models. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
6
6.1 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4 6.1.5 6.1.6 6.1.7 6.1.8 6.1.9 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.10.1 6.11 6.11.1 6.12 6.13 6.13.1 6.13.2 6.13.3 6.13.4 6.14 6.15 SYMBOL EDITOR AND HIERARCHY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Symbol editor menu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
File Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Edit Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Hierarchy Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Draw Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
View Menu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Tools Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Window Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Help Menu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Symbol editor pop-up menu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
First step: Drawing the symbol. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Second step: Adding connection terminals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
Third step: Adding or modifying attributes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
Possible call-ups from a symbol. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
Visible attributes connected to the symbol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
Automatic symbol generation from a section of the schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Automatic symbol generation from a Netlist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
Hierarchy in LTspice IV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Hierarchy use rules. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
A method similar in concept to the Matryoshka dolls. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Hierarchic construction rules. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
Levels hierarchy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
Commands of the Hierarchy menu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Example: Work flow of a simple two-level hierarchic construction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
Screen number 1: Sub-circuit model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
Screen number 2: Secondary schematic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
Screen number 3: Main schematic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Screen 4: Simulation of the main schematic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Export of the hierarchy directory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Interactivity between the lower and the higher level. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
7
7.1 7.2 7.5 7.6 7.7 7.7.1 7.7.2 NETLIST EDITOR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
The origin of Netlists. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
The Netlist: A mandatory step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
Structure, syntax and conventions of Netlist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
An example of Netlist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Netlist editor menus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
File Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
View Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
9
Index

7.7.3 7.7.4 7.8 7.9 7.10 7.11 7.12 7.13 Simulate Menu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Netlist editor pop-up menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Writing a Netlist. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Syntax of Netlist files .CIR, .NET or .SP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
How to open the Netlist editor from a schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Running a Netlist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
Exporting the Netlist of a schematic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
System commands used in Netlists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
8
8.1 8.1.1 8.1.2 8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.2.5 8.2.6 8.2.7 8.2.8 8.3 8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.3.4 8.3.5 8.3.6 8.3.7 8.3.8 8.3.9 8.4 8.5 8.5.1 8.5.2 8.6 8.7 8.8 8.8.1 8.9 8.10 8.10.1 8.10.2 8.11 MEASUREMENTS, VIRTUAL OSCILLOSCOPE AND FFT EDITORS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
LTspice IV waveform viewer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Display of the simulation calculation results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
How to select measurement points on your schematic? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
How to display a measurement on the virtual oscilloscope? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Visualise a ground referenced voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Visualise a current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
Visualise a differential voltage (not ground referenced). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
Erase previous traces. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
Selectively erase one or more traces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
Display instantaneous power dissipation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
Display average power and energy integral of power over time displayed. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Display average voltage or current over the displayed period or efficient value (RMS) . . . . . . . . . . . 172
Use of menus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
Virtual oscilloscope and FFT analyser editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
File menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
View menu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
Plot Settings Menu (Configuration of the virtual oscilloscope) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
Simulation Menu (Launch simulation). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Tools Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Window Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Help Menu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Virtual oscilloscope pop-up menu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Choosing the displayed measurements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Add a trace or a screen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
Add a trace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
Add a screen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
Zoom functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
Mathematical operations in the virtual oscilloscope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
Request the calculation of an algebraic expression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
Modify the appearance of a trace. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
User defined functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
Modify the axes scale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
Vertical axis scales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
Horizontal axis scales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
Use of the virtual oscilloscope in X-Y mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
10
Index

8.12 8.13 8.13.1 8.13.2 8.13.3 8.14 8.15 8.16 8.17 8.18 8.18.1 8.19 8.20 8.21 8.22 Pop-up menu and scales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
Other scales configurations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
Left vertical scale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
Only display the phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Left vertical scale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Display management of several traces on the virtual oscilloscope. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Information on the virtual oscilloscope traces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
Other traces customisation in the virtual oscilloscope. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
Control of the virtual oscilloscope’s colours. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
Two measurement cursors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
Placing measurement cursors on traces. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
Display of coordinates in the bottom banner. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
Save the virtual oscilloscope configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
Acceleration of file loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
RAM and addressing space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
9
9.1 9.1.1 9.1.2 9.1.3 9.1.4 9.1.5 9.1.6 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 SIMULATIONS CONFIGURATIONS DIRECTIVES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Definition of a simulation directive. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Simulation directives editor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Syntax of simulation directives. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
First syntax rule. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
Second syntax rule. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
Third syntax rule. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Never forget a mandatory parameter.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
.Options parameters modifying the execution of a simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
.IC Fix initial conditions for transient simulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
.Savebias Save a DC operating point . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
.Loadbias Load a DC operating point . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
.Net Calculation of a network parameter with an AC simulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
.Nodeset Initial conditions for DC analysis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
10 THE SIX MAIN SIMULATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
10.1 Presentation of the six main simulations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
10.1.1 DC simulations (direct) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
10.1.2 AC Simulations (frequency). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
10.1.3 Non-linear circuits simulations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
10.1.4 Simulations characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
10.2 Choice criteria regarding simulations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
10.2.1 If the only excitation source of the circuit is a direct voltage source. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
10.2.2 The only excitation source of the circuit is low amplitude alternative voltage. . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
10.2.3 The only excitation source of the circuit is a high amplitude alternative source
(or any other c­ ausing the circuit’s components non-linearity) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
10.3 .OP – Simulation of a continuous polarisation point . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
10.4 .DC – DC source sweep analysis (one to three sources) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
10.5 .TF – Transfer function simulation (gain, input and output impedance). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
11
Index

10.6 10.7 10.8 10.9 10.10 10.10.1 10.10.2 10.10.3 10.10.4 10.10.5 10.10.6 10.11 10.11.1 10.11.2 10.11.3 10.12 10.12.1 10.12.2 10.12.3 12.12.4 10.13 11 11.1 11.1.1 11.1.2 11.2 11.2.1 11.2.2 11.2.3 11.2.4 11.2.5 11.2.6 11.2.7 11.3 11.4 11.4.1 11.5 11.6 11.7 11.8 11.9 11.10 11.10.1 11.11 12
.AC – Simulation of an AC signal around polarization point. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
.NOISE – Noise simulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
.TEMP – Temperature sweep simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
.TRAN – Transient simulation (non-linear) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
Configuration of the transient simulation .TRAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
Be careful with the Maximum Timestep value . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
Parameter: .uic (transient simulation) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Parameter: startup (transient simulation). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
Parameter: steady (transient simulation) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
Parameter: .nodiscard (transient simulation). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
Parameter: .step (transient simulation) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
.FOUR – Edit harmonics as numeric format. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
How does the FFT analysis work?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
Conditions to fulfil to obtain a representative FFT analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
Influence of Stop Time and Time step parameters on the FFT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
Monte Carlo statistic simulations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
First step. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
Second step. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
Third step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
Comment on the Monte Carlo method. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
Simulations configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
NUMERICAL MEASUREMENTS, DOWNLOADS, BACKUP AND MODELS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
Retrieving measurements as numerical data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
Retrieving measurement files as numerical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
Variables detection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
MEAS – Display measurements values numerically . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
First type of measurements: For only one X-axis point . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
Examples of use of .meas for only one X-axis point. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
Second type of measurement: For an interval between two points on the X-axis. . . . . . . . . . . . . . . 284
Examples of use of parameters rise, fall, last and cross. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
Case of a NOISE simulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294
Creation of a measurement script: File_name.meas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294
Precision of results obtained with the command .meas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
.PARAM – Variables & Parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
.STEP – Configurable intervals. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
The commands .step and select steps, step by step. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
.FUNC – User functions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
Efficiency report of a DC/DC convertor: steady. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312
.FERRET – Download a file online. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
.GLOBAL General declaration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
.SAVE Limitation of the quantity of saved data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
.WAVE – Transform the output signal in .wav. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
Comments on .wav files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
Configuration of a component value with the command .param. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
Index

11.12 11.13 11.14 11.15 11.15.1 .MODEL – Define a SPICE model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
.SUBCKT – Define a sub-circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
.INCLUDE – include a new library. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
.LIB – Models or sub-circuits library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
12 12.1 12.2 12.2.1 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 12.9 12.10 12.10.1 12.10.2 12.11 12.12 12.3 12.13.1 12.13.2 12.13.3 12.14 12.15 12.16 12.17 IMPORT OF COMPONENTS MODELS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
Does LTspice IV need to download components models? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
Macro-models and models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
Macro-models or models file extensions: .MODEL or .MOD.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
Sub-circuits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
Libraries and models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
A component model consists of two elements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
Symbols to call up components. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
Downloading a component model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
Three extensions for three manners to add components. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326
One symbol can call up several elements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326
Models libraries. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
How does the compiler detect that one component rather than another is used?. . . . . . . . . . . . . . . 328
Each component has several possible models. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
Example: Sub-circuits library 74htc.lib. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
Example: Darlington bipolar transistor MJ11015. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
First step, download. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332
Second step, automated symbol creation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333
Third step, symbol adaptation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333
Example: Operational amplifier TL071. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
How to create a sub-circuit?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
Creation steps of a new circuit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
Illustrated example of a sub-circuit creation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
13 13.1 13.2 13.3 13.3.1 13.4 13.4.1 13.4.2 13.4.3 13.5 13.6 13.6.1 13.6.2 13.6.3 VOLTAGE AND CURRENT SOURCES EDITOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
Two types of sources and two editors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
Two types of sources: dependent or independent. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352
All simulations require independent sources. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352
Voltage or current sources must be adapted to the requirements of each type of simulation.. . . . . . 352
How to place a source on a schematic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
Three independent sources. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
Nine independent source, 6 linear sources and 3 non-linear sources. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
Two independent sources (obsolete). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
Independent sources. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
V Independent voltage source. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
PULSE tension source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
SINE voltage source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
EXP voltage source (exponential). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
Encrypted library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
13
Index

13.6.4 13.6.5 13.6.6 13.7 13.7.1 13.7.2 13.7.3 13.7.4 13.7.5 13.8 13.9 13.9.1 13.9.2 13.9.3 13.9.4 13.10 13.11 13.11.1 13.11.2 13.11.3 13.12 13.12.1 13.13 13.13.1 13.13.2 13.13.3 13.14 13.15 13.15.1 13.16 13.17 13.18 13.19 Frequency modulated voltage source. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
Voltage arbitrary source modulated by PWL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
Voltage source modulated by a .wav file. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
I Independent current source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
PULSE current source. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
SINE current source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
EXP current source (exponential) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
Frequency modulated current source. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
Modulated current sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
Load Independent active load. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
Independent sources editor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
Independent source frequency sweep configuration for an Ac simulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
Configuration of independent sources for a DC simulation (small amplitudes). . . . . . . . . . . . . . . . . 368
Configuration of independent sources for an AC simulation (small amplitudes). . . . . . . . . . . . . . . . 372
Configuration of independent sources for transient simulation (high amplitude). . . . . . . . . . . . . . . . 376
Independent sources. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397
E Voltage controlled voltage sources. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398
First model: The transfer function is a constant value. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399
Second model: The transfer function is a table of couples of values. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401
Third model: Transfer function is a Laplace transform and is a function of S. . . . . . . . . . . . . . . . . . 402
F Current controlled current source. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404
Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
G Voltage controlled current source. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409
First model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409
Second model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409
Third model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410
H Current controlled voltage source. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410
B Non-linear arbitrary voltage source. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411
For an arbitrary voltage source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412
B Non-linear arbitrary current sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416
Epoly Non-linear polynomial voltage source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417
Gpoly Non-linear polynomial current source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418
Attributes editor for dependent sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420
14 14.1 14.1.1 14.2 14.3 14.3.1 14.3.2 14.4 14.4.1 14.4.2 14.4.3 PASSIVE COMPONENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422
Passive components. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422
Preamble to the use of component model parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422
R – Resistor (one model) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423
C – Capacitor (two models). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426
First model of capacitor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426
Second model of capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428
L. Inductor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429
First inductor model (linear without saturation) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429
Second model (non-linear). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431
Third model: CHAN (non- linear with saturation and hysteresis taken into account). . . . . . . . . . . . . 432
14
Index

14.5 14.6 14.6.1 14.6.2 14.7 14.8 14.9 Hysteresis cycle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434
Differences between inductors with and without magnetic circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436
Winded inductor without magnetic circuit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436
Winded indictor with magnetic circuit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437
K Transformers (mutual inductance). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438
Mutual inductance with several windings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439
Other ways to make a transformer with saturation and hysteresis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440
15 15.1 15.1.1 15.2 15.2.1 15.2.2 15.2.3 15.3 15.3.1 15.3.2 15.4 15.5 15.5.1 15.5.2 15.6 15.7 SEMI-CONDUCTOR COMPONENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441
Semi-conductor components. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441
How to choose a component model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441
D Diode (three models). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442
First standard model of diode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442
Second model of diode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443
Power parameters common to both models. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444
Q Bipolar transistor (three models: Ebers-Moll, Gummel-Poon and VBIC). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445
First (Ebers-Moll) and second (Gummel-Poon) model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446
Third model (VBIC). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448
J JFET transistor (one model). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453
M Monolithic MOSFET (several models) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454
Monolithic MOSFET. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455
MOSFET transistor models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456
M Double vertical diffusion MOFSET (one model). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
Z MESFET transistor (one model). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463
16 ACCESSORY COMPONENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464
16.1 Other accessory components. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464
16.11 Preamble to the use of component model parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464
16.2 S – Voltage controlled switch (two models). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465
16.2.1 First standard model Level=1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467
16.2.2 Second complete model Level=2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468
16.3 W Current controlled switch (three models). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469
16.3.1 First standard model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470
16.4 O Lossy transmission line (one model). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473
16.5 T. Lossless transmission line (one model). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475
16.6 U RC transmission line (one model). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476
16.7 A. Special functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477
16.7.1 Special functions INV, BUF, AND, OR, XOR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478
16.7.2 Special functions SCHMITT, SCHMTBUF, SCHMTINV, DIFFSCHMITT, DIFFSCHMITTINV and
­DIFFSCHMITTBUF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480
16.7.3 Special functions DFLOP and SRFLOP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480
16.7.4 Special function PHIDET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481
16.7.5 Special function VARISTOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481
16.7.6 Special function MODULATE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482
15
Index

16.7.7 16.8 Special function SAMPLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482
X Calling up a sub-circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483
17 SATURABLE INDUCTANCE, HYSTERESIS CYCLE, TRANSFORMER AND
MUTUAL INDUCTANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485
17.1 Interest of using a magnetic circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485
17.1.1 Operation of a magnetic circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485
17.1.2 Some useful definitions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485
17.2 Paths on the hysteresis cycle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487
17.2.1 First magnetisation curve (dotted line) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487
17.2.2 Path of the hysteresis cycle (full line). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487
17.3 Measurements of inductance, magnetic field and induction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488
17.3.1 The CHAN model (saturation and hysteresis). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489
17.3.2 Inductance measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492
17.3.3 Measurement of the magnetic induction flow density. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493
17.4 Three examples of hysteresis cycles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495
17.5 Hysteresis cycle with airgap. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498
17.6 Hysteresis cycle with several values of H . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499
17.7 Hysteresis cycle with continuous polarisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500
17.8 Presentation of four LTspice IV transformer models. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501
17.9 First two models of transformers without consideration of saturation and hysteresis. . . . . . . . . . . . 502
17.10 Four values are necessary for models 1 and 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503
17.11 Two important values, the coupling coefficient K and the transformation ratio N. . . . . . . . . . . . . . . 503
17.12 Two equivalent schematics for models 1 and 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504
17.13 Transformer model 1, K=1 and explicit leakage inductance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505
17.14 Transformer model 2: K difference from 1 and implied leakage inductance
­(calculated by LTspice IV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505
17.15 Case of transformers consisting of several windings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507
17.16 Determination of a transformer according to the characteristics of an SMPS . . . . . . . . . . . . . . . . . 508
17.17 Our choice of transformer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510
17.18 Calculations of the model’s values from measurements or characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510
17.19 Models 1 and 2 of the transformer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511
17.20 Schematic of the SMPS with transformer n°1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512
17.21 Schematic of the SMPS with transformer n°2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516
17.22 Conclusions about these two methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 518
17.22.1 Case of transformers with multiple windings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 520
17.23 Saturation problems of the transformer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521
17.24 Transformer model n°3 (with saturation and hysteresis). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524
17.25 Transformer model n°3 made with a sub-circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524
17.26 Sub-circuits with only one secondary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526
17.27 Transformer sub-circuit with several secondaries. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530
17.28 Integration of the sub-circuit (transformer model n°3) in a SMPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
17.29 Setting of a snubber (overvoltage clipper). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537
17.30 Exceeding a component’s characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541
16
Index

17.31 Similitude between simulation results and measurements taken on a wired p­ rototype. . . . . . . . . . . 544
17.32 Conclusions on the similitude between simulation and real measurements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548
18 18.1 18.2 18.3 18.4 18.4.1 18.4.2 18.4.3 18.4.4 18.5 18.6 18.7 18.8 18.9 18.9.1 18.9.2 18.10 18.11 18.11.1 18.11.2 18.12 CONTROL PANEL AND KEYBOARD SHORTCUTS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549
Presentation of the control panel in nine tabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549
Compression tab (options related to data compression) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 550
Save Default tab (options related to saving). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552
SPICE tab (LTspice IV simulation core operating options) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554
Precautions concerning SPICE configuration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554
Simulation calculation control parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555
Integration method control parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556
Solver control parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556
Drafting options tab (drawing options) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558
Netlist option tab (Netlist syntax or writing options) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562
Waveform tab (waveform viewer or virtual oscilloscope). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564
Operation tab (general LTspice IV configuration) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568
Hacks tab (internal operation of LTspice IV). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570
Precautions regarding Hacks! configuration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570
Hacks! control parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571
Internet tab (internet connection). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572
Keyboard shortcuts configuration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574
Interactivity of the schematic editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575
Schematic editor keyboard shortcuts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575
Colours configuration (colour preferences) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576
19 19.1 19.1.1 19.1.2 19.1.3 19.1.4 19.2 19.2.1 19.2.2 19.2.3 19.2.4 19.3 19.3.1 19.3.2 19.3.3 19.3.4 19.3.5 19.3.6 19.3.7 A FEW EXAMPLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577
Characteristic network trace of a semi-conductor component. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577
Characteristics of a N-Channel JFET, the 2N3819. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577
Characteristics of a N-Channel bipolar transistor, the 2N2222 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 581
Evolution of characteristics with temperature. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 581
Characteristics of a Zener diode according to temperature. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582
Amplifier circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584
Amplifier specifications sheet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584
Amplifier assembly. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584
Verification of the circuit’s component values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587
Yield. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 588
Average power. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 589
Harmonic distortion measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 590
Tracing the FFT curve. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594
Intermodulation distortion measurements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595
Response to a square signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597
Let’s trace the Bode diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 600
Noise generated by the amplifier. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601
Transfer function of this amplifier. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602
17
Index

19.4 Bode diagram of a regulation loop (SMPS application) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604
19.4.1 Inconvenient of the standard methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
19.4.2 Advantages of the new method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
19.4.3 Gain Bode diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606
19.4.4 Impedance Bode diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609
19.5 A simple wattmeter, application of a source B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 613
19.6 Parametric analysis of an RLC circuit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615
19.7 Incorporation of a wiring BUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618
19.8 DC/DC Converter (SMPS). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621
19.8.1 Use of a non-saturable air inductance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625
19.8.2 Use of self-inductance with a saturated magnetic circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625
19.8.3 Use of self-inductance with a non-saturated magnetic circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 627
19.8.4 DC/DC converter efficiency report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 628
19.9 Analysis according to the dispersion of component values according to the
Monte Carlo method. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630
20 QUESTIONS AND ANSWERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 634
20.1 What is the impact of the computer on the calculation time of a simulation in
LTspice IV? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 634
20.1.1 Three examples of laptop computers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 634
21.1.2 Four examples of desktop computers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 634
20.2 What are the limits of LTspice IV ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635
20.3 Is LTspice IV really helpful?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 640
20.4 How to retrieve the list of a circuit’s components?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 641
20.5 How to easily toggle between schematic pages?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 641
20.6 How to copy/paste part of a circuit from one schematic page to another? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 641
20.7 What are the most common mistakes made when using LTspice IV?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 641
20.8 What hints and tips can save time? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642
20.9 In which situation can LTspice IV freeze? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642
20.10 Can LTspice IV be installed on any computer?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 643
20.11 Which concrete help does LTspice IV provide in terms of electronic circuits s­ imulation? . . . . . . . . . 643
20.12 Do many steps are required for a simulation with LTspice IV?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 643
20.13 How helpful is LTspice IV in terms of measurements?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 644
20.14 Why does LTspice IV allow the testing of more solutions?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 644
20.15 Can one become addicted to LTspice IV? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 644
20.16 Is LTspice IV really useful to learn about electronics?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645
20.17 You cannot find the indicated menus or their content is different from what you expected? . . . . . . . 645
20.18 What flags are associated to the launch of LTspice IV?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 646
20.19 Which actions allow a simulation to be carried out?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 647
20.20 Are LTspice IV SMPS circuit models also compatible with other SPICE software v­ ersions?. . . . . . . . 648
20.21 Where can we find reliable information, models and application examples for LTspice IV users?. . . . 648
20.22 Is there is Linux version of LTspice IV?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 648
18
Index

ANNEXES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 649
1
Values of Lm and A to be used in the CHAN model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 649
2
Values of Bs, Br and Hc to be used in the CHAN model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 650
2.1 Parameters directly useable for the CHAN model by LTspice IV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 650
Bibliographie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 659
Hier geht es weiter mit dem Text von der französischen Seite 609. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 659
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663
Symboles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663
19
1 LTSPICE IV: PRESENTATION AND HISTORIC
1.1 Circuit simulation with LTspice IV
1 LTSPICE IV: PRESENTATION AND HISTORIC
1.1 Circuit simulation with LTspice IV
1.1.1 Three basic steps
With LTspice IV, circuit simulation is easy as 1, 2, 3 (see fig.1.1):
• First step: Create the schematic and choose the type of simulation. With the schematics editor, you can
draw your circuit and add your comments. LTspice IV offers a wide range of components, however, if one or more
models of components are missing, you can download them online. (See chapter 12 for more information about
this).
Depending on your requirements (continuous, alternative or transient analysis), choose a simulation directive and
add the relevant source (see chapters 9 to 11 and 13). You can also add other commands (simulation directives)
and configure all the elements, components values, etc.
• Second step: Run the simulation. You are asking the computer to carry out all calculations required to perform
the chosen simulation, this is called running the simulation. This step takes a little time for all calculations to be
done.
• Third step: Take the measurements. You choose the measures you require (current, voltage, frequency, power,
etc.). The measurements are displayed instantly in a screen looking like the display of a high-performance digital
oscilloscope. You can configure the display parameters in the same manner as you would on a real oscilloscope
(reframing, change of scale, zoom, colour choice, screen fractioning, traces multiplication).
25
1 LTSPICE IV: PRESENTATION AND HISTORIC
1.1 Circuit simulation with LTspice IV
Figure 1.1
26
3 WORKING OF LTSPICE IV AND FIRST EXAMPLE
3.4 A detailed example, step by step
2.
You create a new page for your schematic by clicking on the red icon on white background in the top left
corner. You will see the background turn a lighter shade of grey and all 37 icons are now active.
The number of menus increases as well and their content is now relevant to the schematics editor you have
just accessed.
LTspice IV is now waiting for you to either draw or open a schematic. The complete description of the new menus
of the schematic editor can be found in chapter 4.
Open file
Pick visible traces
Save file
Autorange
Control panel
Tile windows
Run simulation
Cascade windows
Pause simulation
Close all
Zoom in
Cut
Pan
Search
Zoom out
Print setup
Zoom full extents
Print
Figure 3.4
51
3 WORKING OF LTSPICE IV AND FIRST EXAMPLE
3.4 A detailed example, step by step
Create new schematic
Place a capacitor
Zoom in
Place an inductor
Pan
Place a Diode
Zoom out
Place a component
Zoom full extent
Move an element
Cut
Move an element and its connections
Copy
Undo
Paste
Redo
Wire components
Rotate an element
Ground
Mirror an element
Place and edit a label
Place and edit new text on the schematic
Place a resistor
Place and edit a SPICE directive on the schematic
Figure 3.5
3.4.1 Drawing a schematic
3.We are not going to open a saved schematic, but we are going to create our own in order to go through all the
creation steps. To start with, let’s position on our schematic an operational amplifier symbol. To do so, click on
the icon representing the AND logic gate symbol
. Click once on this icon and another window appears. The
left-hand column contains a series of words in brackets. In this column, double-click on [Opamps] to access the
operational amplifier directory. (See figure 3.6).
52
3 WORKING OF LTSPICE IV AND FIRST EXAMPLE
3.4 A detailed example, step by step
Figure 3.6
A list of operational amplifier appears, scroll to the very end of this list and double-click on UniversalOpamp2,
which is currently the last item in the list. It is a standard operational amplifier with average performances. (Figure
3.7).
4.You automatically come back to the schematic page and your cursor is now shaped like an operational amplifier
symbol. Go to the centre of the page and click left to drop the symbol on the schematic, figure 3.8. Another copy
of this symbol appears straight away and follows the movement of your mouse.
53
3 WORKING OF LTSPICE IV AND FIRST EXAMPLE
3.4 A detailed example, step by step
Figure 3.7
To get rid of it (we only want to use one operational amplifier on this schematic), right click anywhere, and the
symbol disappears. So at the moment, the only item on our schematic is the operational amplifier in the centre.
54
3 WORKING OF LTSPICE IV AND FIRST EXAMPLE
3.4 A detailed example, step by step
Figure 3.8
5.We are now going to add two transistors to our schematic. Once again, click on the AND icon
, you can see
that you are still in the operational amplifiers directory.
So click on the yellow folder icon on the left to go back up one level in the directory.
We are now in the standard component directory, in the 4th column, you’ll see the word npn, double-click on it,
see figure 3.9.
As before, you find yourself straight back in the schematic page where you can place your NPN bipolar transistor
by following the same procedure as for the amplifier: Click to drop, then, right-click to remove the copy.
55
3 WORKING OF LTSPICE IV AND FIRST EXAMPLE
3.4 A detailed example, step by step
Figure 3.9
6.If you’re not happy with the location of a component, you can remove it with
. Click on the scissors, then click
on the component you wish to remove, and lastly, right-click to exit the cut function. You can also use the open
hand
to move a component. Click on the hand, then click on the component, it changes colour, move your
mouse to place it where you want and click again to drop it, then right-click to exit the move function. You can
also click and drag your mouse to draw a box around the section to move, then, move the box, click to drop it and
right-click to exit.
7.We are now going to add another PNP bipolar transistor. Click on AND
, and double-click on the word pnp,
figure 3.10.
Position the symbol as you see it on the schematic, but do not click to drop it, at this stage, you only have the outline of the symbol. Then to flip the symbol, you must use twice the rotation tool (command Ctrl + R) or
once the symmetry tool (command Ctrl + E) or
click to drop it.
56
then
, figure 3.11. Once the symbol has the required orientation,