LTspice 上手教程 —— 不同电容参数对 RLC 带通滤波器频响特性的影响
前言
我们前一篇介绍了 LTspice 的 AC 分析，它以电压源 / 电流源为交流信号，计算节点随频率的变化，仿真结果以频率响应的方式呈现。例如，如果要对 100Hz~1MHz 频段进行仿真（每十倍频 1000 个点），则可以输入 SPICE 命令：
.ac dec 1K 100 1Meg
然而，有时需要观察频率响应随电路参数的变化，那么可以在 .ac 的基础上叠加 .step 命令，实现电路参数的“步进”仿真，这在滤波器场景中非常有用。例如，如果要对 10pF~0.5nF 的电容进行步进仿真（每倍频 30 个点），则可以输入 SPICE 命令：
.step oct param C 10p .5n 30
今天我们就来看一个案例，它由 RLC 电路构成一个带通滤波器，我们试着改变电容参数，以展示其带通特性的变化。
RLC 带通滤波器的基本介绍
RLC 电路由电阻（R）、电感（L）、电容（C）三个基本元件组成，通过串联或并联拓扑配置，可构成带通、带阻、高通、低通等不同的滤波器，还可作为振荡器使用。
电路的核心特性如下：
- 谐振特性：在特定频率下发生谐振，该频率由电感 L 和电容 C 的参数决定；
- 阻尼与带宽：阻尼因子（ζ）直接影响电路的自然频率与带宽特性；
- 选择性指标：Q 因子是衡量电路频率选择性的关键参数，Q 值越高，带宽越窄，选择性越强；
- 拓扑影响：串联、并联等不同配置方式，会构成不同滤波特性，改变电路的阻抗、频响及应用场景。
今天我们看的是 RLC 串联电路，又因为输出电压的测量位置在 “R” 上，所以构成了一个带通滤波器，示意图如下：
今日案例 —— RLC 带通滤波器
1. 准备工作
完成 LTspice 的安装，我选用经典版本 Version 17.2.4 。
2. 构建 RLC 电路
在 LTspice 中添加电阻（R）、电感（L）、电容（C）及电压源等器件，构建完整电路：
为方便起见，R = 100Ω，L = 100mL，C = 100nF。
后续我们会改变 C 的参数，并观察其变化。
3. AC 仿真与结果（C 为固定参数）
首先进行 C 为固定参数的频率响应仿真，设置如下，其中频率范围 1Hz~10MHz，每十倍频取 100 个采样点：
对应的 SPICE 命令如下：
.ac dec 100 1 10000000
由仿真结果显示，频谱曲线呈现明显峰值，符合 RLC 带通滤波器的频率响应：
将峰值区域放大后可观察到，电路中心频率约为 1.6kHz：
我们代入中心频率的公式验证一下：
即： f0 = 1/(2π (LC)^(1/2) ) = 1/(2π (0.1*0.0000001)^(1/2)) = 1,591.549 ≈ 1.6 KHz
4. AC + STEP 仿真与结果（C 为可变参数）
为分析电容参数对滤波特性的影响，在 AC 分析基础上叠加.step 命令，设置电容 C 的三个可变参数：10nF、100nF（基准值）、1000nF。
对应的 SPICE 指令如下：
仿真结果输出三条不同颜色的频率响应曲线，分别对应 10nF（绿色）、100nF（蓝色）、1000nF（红色）。
放大幅度特性曲线后可见，电容参数变化导致带通滤波器的中心频率发生偏移：
由图可见，10nF（绿色）、100nF（蓝色）、1000nF（红色）三种情况分别对应的中心频率分别是：
- 10nF（绿色） 的 中心频率 f0 = 1/(2π (LC)^(1/2) ) = 1/(2π (0.1*0.00000001)^(1/2)) = 5,032.921 ≈ 5KHz
- 100nF（蓝色）的 中心频率 f0 = 1/(2π (LC)^(1/2) ) = 1/(2π (0.1*0.0000001)^(1/2)) = 1,591.549 ≈ 1.6 KHz
- 1000nF（红色）的 中心频率 f0 = 1/(2π (LC)^(1/2) ) = 1/(2π (0.1*0.000001)^(1/2)) = 503.292 ≈ 500Hz
可见，电容参数与中心频率呈反比关系：电容容量越大，中心频率越低；反之则中心频率越高。
总结
本次基于 LTspice 完成 RLC 带通滤波器仿真：先通过 C 为固定参数的 AC 仿真，验证了电路的带通特性；再以 AC+STEP 步进调节电容 C（10nF、100nF、1000nF）的仿真，直观呈现不同的带通效果。
案例代码
本文 LTspice 案例上传至 Gitee，可下载运行：
参考资料
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