LTspice 是 Linear Technology 推出的一款免费的 SPICE 仿真工具，除了内置的 Linear Technology 加密器件模型外，LTspice还支持第三方SPICE模型导入。LTspice几乎是目前市面上功能最为强大的免费SPICE工具。本文简单介绍如何将 .wav 格式文件作为仿真器的电源激励，以及如何将仿真器的波形导出为 .wav 格式文件。此项功能在音频设计和仿真领域比较实用。
导入wav文件
语法：
wavefile=<filename> [chan=<nnn>]
- <filename> 可以是 wav 文件的绝对路径地址，或相对（仿真电路工作目录 ）路径地址，以下示例均采用绝对路径地址形式
- 如果 wav 文件的路径包含空格，则需要使用双引号 “” 将文件地址包含在内
- 支持 wav 文件最多可以包含 65536 个channel，使用 chan=nnn 指明具体导入的channel。默认导入第 0 个channel，即 chan=0 ，也就是多数 wav 文件左右声道中的左声道
- 导入 wav 文件满幅度电压范围为-1V ~ +1V
举例：
a. 如图1所示，按 F2 添加的电压源 V1 ，按住 Ctrl 键，鼠标移到电压源V1上，点击右键：
图1. 待导入 wav 文件配置的电压源
b. 在弹出的对话框中编辑 Value 值，添加：
wavefile="D:\OneDrive\Database\Audio\Wave\1KHz Sine wave 0dB L&R.wav"
图2. 设置电压源属性指向 wav 文件所在位置
c. 运行瞬态仿真，仿真时间此处取 10ms 。如下图3示，导入的 0 dB 1K Sine Wave 已经作为电压源 V1 激励波形，输出幅度为 -1V ~ +1V ，此处没有指明 chan=nnn ，所以默认导入左声道数据。
图3. 导入 wav 文件电压源输出波形
导出wav文件
语法：
.wave <filename.wav> <Nbits> <SampleRate> V(out) [V(out2) ...]
- <filename> 可以是 wav 文件的绝对路径地址，或相对（仿真工作目录 ）路径地址，以下示例均采用绝对路径地址形式
- 如果输出 wav 文件的路径包含空格，则需要使用双引号 “” 将文件地址包含在内
- <Nbits> 表示输出 wav 文件的量化深度，有效范围 1~32 bits，一般取 8/16 bits
- <SampleRate>，采样率，有效范围为 1 ~ 4294967295 ，一般取 44.1K/48K
- V(out) [V(out2) ...] 表示的各个节点值，依次保存在 wav 文件的 0 ~ N channel之中，输出的 wav 文件最多可存储 65535 个节点值
- 导出 wav 文件满幅度电压范围为-1V ~ +1V
举例：
a. 如图4所示，计划导出节点 OUT 上电压值到 wav 文件：
图4. 待导出 V(OUT) 波形到 wav 文件
b. 在电路图编辑页面，按 “S” 调出 SPICE directive 编辑器添加：
.wave "C:\Users\XIAOMIN\Desktop\export.wav" 16 44.1k V(out)
- 设瞬态仿真时间为 10ms
- 设电压源 V1 为峰值 1V，频率为 1KHz 的正弦波
- 输出为 OUT 点的电压值
- 输出路径为 desktop ，文件命名为 export.wav
图5. 导出 V(OUT) 波形到 wav 文件语法
c. 用 Audacity 检验输出的 export.wav 文件，与预想中的结果一致，其中纵轴表示电压值大小，单位为 Volt
图6. Audacity检验导出的 export.wav 文件
注：
1. 以上导入/导出操作均以电压（源）为例，同样操作对电流（源）同样有效；
2. 在导出 wav 操作时，如果电压峰值超过 +1V ，或低于 -1V ，则超出部分将直接被削除。如下图7和图8所示，将电压源 V1 的电压峰值由 1V 改成 2V ，由 Audacity 分析输出的 export.wav 文件，可以看到其幅值超过 1V 的部分直接被消除。
图7. V(OUT) 峰值电压为 ±2V
图8. Audacity 检验导出的 export.wav 文件（削波）
应用举例
计算噪声的 RMS 值（或 Crest Factor ）
a. 如图9所示，将各种音源（噪声或音乐等）分别作为电压源激励：
图9. 不同音源（噪声&正弦波）作为电压源激励
b. 设瞬态仿真时间为 100ms ，运行仿真，分别探测各个点输出电压值：
图10. 电压源输出波形
c. 鼠标移至波形名称上方，按住 Ctrl ，点击鼠标左键，弹出对话框显示出波形的 Average 值和 RMS 值。
图11. 查看波形的 Average 值和 RMS 值
由以上分析，可以计算所导入噪声的 RMS 和 Crest Factor 。
White Noise: VRMS = 230mV, Crest Factor = 230/1000 = 13dB Pink Noise: VRMS = 201mV, Crest Factor = 201/1000 = 14dB Brown Noise: VRMS = 218mV, Crest Factor = 218/1000 = 13dB Sine Wave: VRMS = 706mV, Crest Factor = 706/1000 = 3dB
参考资料
