LTspice 上手教程 —— 通过 RC 电路体会 SPICE 仿真计算

前言

之前讲过 TI 的 TINA-TI 电路仿真，今天把视角转向另一款热门软件 —— LTspice。

本篇我们在 LTspice 中制作一个简单的 RC 电路，走完 “电路 - 仿真 - 波形” 的全流程，带大家轻松上手。

LTspice 简介

LTspice 最初由 Linear Technology 研发，是一款SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）仿真工具，自带很多电源电路、模拟电路的设计案例。

2016 年 Linear 被 ADI 收购以后，这款软件进一步整合资源，内置了 ADI、Linear、 Maxim 等数千款芯片模型，涵盖运算放大器、ADC、DC-DC / LDO 等常用器件，器件库十分丰富。

自诞生以来，LTspice 始终以免费软件的形式面向全球用户开放，即便在 2025 年发布的 LTspice 24.1 版本中，仍延续 “Fast, Free, Unlimited” 的定位：

难能可贵的是它的仿真精度媲美数千元的付费软件，且运行轻巧，不像大型 EDA 软件那样非常厚重。

凭借这些优势，LTspice 已成为电子设计领域的 “国（平）民级” 仿真工具，对于想要学习电路原理与仿真的用户来说，它是不二之选。

今日案例 —— RC 电路

1. 准备工作

首先完成 LTspice 的安装，我选用经典版本 Version 17.2.4，其稳定性经过长期验证，且网上教程众多，适合新手入门。下载地址请见参考资料 [1] 。

2. 构建电路

打开 LTspice 后，可先熟悉基础操作逻辑 —— 如鼠标拖放、鼠标右击、添加器件等。整体操作直观易懂，此处不做额外展开。

在空白画布中添加核心元件 —— 电阻（R）、电容（C）与接地：

将元器件参数修改为 R = 100 Ω，C = 1e-5 = 1×10⁻⁵ = 10 μF 。软件默认不显示数值的单位。另外，旋转元器件的快捷键是 Ctrl + R 。

再添加信号源，选择简单的 DC 电源，电压 = 9 V 即可：

按照下图完成电路连线，确保电路闭环，形成 RC 电路：

3. 仿真与波形

接下来，我们要观察一下电容充电过程，这属于“瞬态仿真”（Transient Simulation）—— 它会模拟电路随时间变化的特性，仿真电容 “电压随时间上升” 的过程。

点击工具栏中的小人 “Run” 的图标（从左往右第5个），在弹出的对话框中输入 1 秒，数据记录起始时间为 0 秒：

然后，就会弹出新窗口，看着是坐标图，且横坐标是时间，但是没有任何波形显示：

不用觉得奇怪，此时电路仿真虽然已结束，但波形查看窗口不知道你想观察哪个节点（Net）的信号。因此，需要我们手动 “告知” —— 也就是将鼠标移动至某个元器件或导线，鼠标会自动改变成“探针”样式，此时点击一下就会出现波形，比如对于我们电容来说：

现在奇怪的来了，对于电容充电过程，电容上的电压信号不应该是曲线吗？为什么显示的是一条直线？

这个问题的根源，在于我们没有给电路设置初始条件，电容显示的是充电后状态。

解决方法很简单：点击工具栏最右侧的 “.op” 图标，在弹出的编辑框中添加一句指令 “.ic V (n002)=0” ，它是 “initial condition of Voltage of node 002 is 0” 的缩写，意思是将 n002 节点（也就是电容节点）的初始电压设置为 0 V，确保仿真从电容无电荷的初始状态开始进行。

然后，我们再次点击小人 “Run” 的图标，便可以看到电容充电波形（时间缩放到 20 ms 用以清晰显示）：

你也可以动手验证一下：仿真得到的电容电压波形，是否与 RC 电路 “5 倍充电时间常数（5τ）完成充电” 的理论相一致？

另外，当鼠标移动至元器件上也会出现测电流的环形图标，点击一下也可以显示电流波形，以电容为例如下：

4. LTspice 工作原理

最后我们窥探一下 LTspice 软件的工作原理，用文本工具打开 Spice Netlist 文件（.net）或者打开工程文件（.asc）：

当我们在 LTSPICE 画布上拖动鼠标放置电阻、电容、连接导线时，看起来是和纸上手绘一样的电路图，但实际上，LTSPICE 后台并没有 “图形” 的概念，它会把我们的电路转化为 “Netlist” 的文本描述，比如电容两端的就是 n002 和 0 的节点。

当我们添加的 “.ic V(n002)=0 ” 指令，也是直接对 “n002” 这个节点进行操作。

当我们点击节点 n002 电压波形，其实还是软件定位到需要的节点，调取这段时间内它的仿真数据予以显示。

通过上述，我想能体会这类软件本质上是一种符合 SPICE 语法的代码，让软件按照预设逻辑完成电路特性的模拟与计算，最终输出仿真结果。

总结

今天我们在 LTspice 中做一个简单的 RC 电路，走完 “电路 - 仿真 - 波形” 的全流程，并窥探了一下 LTspice 的工作原理。

本案例上传至 git 仓库（参考链接 [2]），可在 LTspice 中运行。

参考资料

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