LTspice 邏輯門(mén)元件的底層電氣結(jié)構(gòu)，特別關(guān)注了未使用與邏輯低輸入的棘手問(wèn)題。在本文中，我們將了解如何通過(guò)調(diào)整這些元件的某些設(shè)備參數(shù)來(lái)定制它們的電氣行為。我們將重點(diǎn)關(guān)注以下關(guān)鍵參數(shù)：
　　邏輯電壓。
　　過(guò)渡時(shí)期。
　　輸出阻抗。
　　圖 1 顯示了基本雙輸入 AND 電路的低到高輸出轉(zhuǎn)換，其中所有這些參數(shù)都處于默認(rèn)狀態(tài)。

　　具有默認(rèn)設(shè)備參數(shù)的 LTspice 中的雙輸入與門(mén)的低到高輸出轉(zhuǎn)換。

　　圖 1.具有默認(rèn)參數(shù)的 LTspice AND 門(mén)的低到高輸出轉(zhuǎn)換。
　　上圖為我們的討論提供了基礎(chǔ)。在本文的過(guò)程中，我們將研究如何修改此與門(mén)的不同參數(shù)來(lái)改變我們的模擬結(jié)果。讓我們首先看看電路的邏輯電平。
　　邏輯電壓
　　LTspice 針對(duì)數(shù)字元件的默認(rèn)電壓方案為 1 V 邏輯，閾值電壓 ( Ref ) 介于邏輯低電平和邏輯高電平之間。換句話說(shuō)，默認(rèn)值為：
　　低電壓= 0V
　　V高= 1V
　　參考電壓= 0.5V
　　要更改一個(gè)或多個(gè)電壓參數(shù)，請(qǐng)右鍵單擊門(mén)符號(hào)。這將打開(kāi)組件屬性編輯器。然后，將新的電壓規(guī)范添加到 SpiceLine 字段。
　　例如，我們嘗試在 SpiceLine 字段中輸入Ref=0.8 （圖 2）。這會(huì)將閾值電壓從其默認(rèn)值（0.5 V）更改為 0.8 V。

　　在 LTspice 組件屬性編輯器中更改 AND 門(mén)的閾值電壓。

　　圖 2.在 LTspice 中改變閾值電壓。

　　圖 3 顯示了更改后的輸出從低到高的變化。如光標(biāo)框所示，閾值電壓現(xiàn)在為 0.8 V。

　　與門(mén)輸出從低到高轉(zhuǎn)換，閾值電壓設(shè)置為 0.8 V。
　　圖 3.閾值電壓設(shè)置為 0.8 V 時(shí)從低到高的輸出轉(zhuǎn)換。
　　因?yàn)槲覀儧](méi)有為V high或V low指定任何值，所以在運(yùn)行上述模擬時(shí)它們?nèi)詾槟J(rèn)值。讓我們改變這一點(diǎn)。我們將為該電路提供 0.2 V 的邏輯低電壓和 2.5 V 的邏輯高電壓。

　　如圖 4 所示，這些電壓以與閾值電壓完全相同的方式添加到 LTspice 中。

　　調(diào)整與門(mén)的邏輯低電壓和邏輯高電壓。
　　圖 4.調(diào)整與門(mén)的邏輯低電壓和邏輯高電壓。
　　圖 5 顯示了使用新的V high、V low和Ref值的從低到高的輸出轉(zhuǎn)換。

　　LTspice AND 門(mén)的低到高輸出轉(zhuǎn)換，其中邏輯低、邏輯高和閾值電壓具有自定義值。

　　圖 5.我們的示例中 AND 門(mén)的輸出從低到高轉(zhuǎn)換，其中在 SpiceLine 字段中輸入了V high = 2.5、 V low = 0.2 和Ref
　　現(xiàn)在，我們已經(jīng)看到了當(dāng)指定自定義值時(shí)電路的行為：
　　所有三個(gè)電壓參數(shù)（圖5）。
　　三個(gè)電壓參數(shù)均無(wú)（圖1）。
　　僅閾值電壓（圖3）。
　　但是，如果只有邏輯高電壓和邏輯低電壓（而不是閾值電壓）具有自定義值，會(huì)發(fā)生什么情況？
　　根據(jù)LTspice 文檔，邏輯門(mén)的輸入閾值默認(rèn)為 ( V low + V high )/2。如果邏輯低電壓和邏輯高電壓仍為各自的默認(rèn)值 0 V 和 1 V，則將得到圖 1 中所示的 0.5 V 閾值電壓。但是，對(duì)于我們上面選擇的V low和V high值，刪除Ref規(guī)范將得到以下閾值電壓：

　(V低 + V高)/ 2 = (0.2 V + 2.5 V)/ 2 = 1.35 V　　

   圖6中的模擬結(jié)果證實(shí)了這一點(diǎn)。

　　當(dāng)未指定 Ref 值時(shí)，AND 門(mén)的閾值電壓默認(rèn)為邏輯低電壓和邏輯高電壓之間的中間值。

　　圖 6.刪除Ref規(guī)范后，閾值電壓默認(rèn)為邏輯低電壓和邏輯高電壓之間的中間值。
　　接下來(lái)，讓我們考慮電路的轉(zhuǎn)換時(shí)間。
　　過(guò)渡時(shí)期
　　默認(rèn)情況下，LTspice 中數(shù)字元件的下降時(shí)間 ( T fall ) 等于其上升時(shí)間 ( T rise )。如果您希望上升和下降時(shí)間相同（通常情況如此），則只需指定T rise。T rise的默認(rèn)值為0，因此您可能至少需要指定一個(gè)上升時(shí)間。如果不指定，則上升時(shí)間和下降時(shí)間將為零（T fall = T rise = 0），這將使輸出變化的過(guò)渡時(shí)間不切實(shí)際地短。
　　圖 7 顯示了我們?cè)趫D 5 中使用的 AND 門(mén)設(shè)置的放大輸出轉(zhuǎn)換。指定了邏輯高、邏輯低和閾值電壓的值，但沒(méi)有指定上升或下降時(shí)間。

　　與門(mén)輸出從低到高轉(zhuǎn)換，具有默認(rèn)上升時(shí)間。

　　圖 7.從低到高與門(mén)轉(zhuǎn)換的默認(rèn)上升時(shí)間。
　　我之前說(shuō)過(guò)，上升時(shí)間默認(rèn)為零。但是，圖 7 顯示，上升時(shí)間為 147 納秒——相當(dāng)短，但不是零。這是因?yàn)樗艿侥M時(shí)間步長(zhǎng)的限制。如果我右鍵單擊模擬命令并在時(shí)間步長(zhǎng)字段中輸入100p，上升時(shí)間就會(huì)減少到時(shí)間步長(zhǎng)值（圖 8）。

　　具有默認(rèn)上升時(shí)間和 100 ps 模擬時(shí)間步長(zhǎng)的低到高輸出轉(zhuǎn)換。

　　圖 8.低到高輸出轉(zhuǎn)換，默認(rèn)上升時(shí)間和模擬時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)置為 100 ps。
　　我們將上升時(shí)間設(shè)置為 50 μs。如圖 9 所示，該過(guò)程與我們輸入電壓參數(shù)的方式相同。

　　在 LTspice 的組件屬性編輯器中設(shè)置上升時(shí)間。

　　圖 9.在組件屬性編輯器中設(shè)置上升時(shí)間。
　　圖 10 顯示了新的上升時(shí)間下從低到高的輸出轉(zhuǎn)換。

　　具有自定義上升時(shí)間的低到高與門(mén)轉(zhuǎn)換。

　　圖 10.上升時(shí)間設(shè)置為 50 μs 的低到高轉(zhuǎn)換。
　　在數(shù)字邏輯電路中，上升和下降時(shí)間通常定義為電壓完成 80% 完整轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。然而，LTspice 將這些門(mén)的上升和下降時(shí)間定義為轉(zhuǎn)換的 100%。因此，理論上，圖 10 應(yīng)顯示 2.5 V 的電壓上升。
　　實(shí)際上，我們可以看到電壓在 50 μs 后才升至 2.452 V，誤差為 1.9%。這種變化可能是由于 LTspice 收斂設(shè)置造成的，該設(shè)置控制模擬器何時(shí)決定產(chǎn)生的電壓和電流是否足夠接近。更改收斂設(shè)置超出了本文的討論范圍。
　　輸出阻抗
　　默認(rèn)輸出阻抗為 1 Ω。對(duì)于通用數(shù)字邏輯來(lái)說(shuō)，這個(gè)值相當(dāng)?shù)?— 更現(xiàn)實(shí)的選擇是介于 10 到 80 Ω 之間。當(dāng)數(shù)字輸出連接到高阻抗、低電容負(fù)載（如典型的數(shù)字輸入）時(shí)，差異并不大。
　　有時(shí)，較高的值可以改善模擬效果。例如，如果您想為數(shù)字設(shè)備必須提供或吸收大量電流的電路生成準(zhǔn)確的模擬波形，則具有 1 Ω 輸出阻抗的模擬可能會(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo)。
　　根據(jù) LTspice 文檔，您可以使用R out參數(shù)指定數(shù)字元件的輸出阻抗。然而，在我使用 AND 門(mén)和緩沖門(mén)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，模擬結(jié)果與文檔中提供的R out描述不一致。如果您需要增加數(shù)字元件的輸出阻抗，我建議添加一個(gè)外部電阻器，然后檢查結(jié)果以確保它們有意義。