LTspice是ADI推出的免费SPICE类电力电子仿真软件，集成了超过30,000个器件模型，涵盖5,000多个ADI产品及示例电路。其内置波形观测器可直观显示仿真结果，帮助工程师快速验证电路设计与元器件选型。2024年发布的LTspice 24在性能和用户体验上实现显著升级，新增FRA（频率响应分析）功能，支持对非线性电路进行环路稳定性分析，尤其适用于开关模式DC-DC转换器的优化设计，同时整体仿真速度提升约25%。

LTspice 24在仿真效率、界面交互和功能扩展方面进行了全面优化，显著提升用户操作体验与设计效率。

• 仿真速度提升：相较旧版本平均仿真时间缩短约20%，等效速度提升约25%。数据处理机制优化，增强多次仿真间的一致性。

• 界面优化：高分辨率UI设计，图标更清晰，光标更精准，状态栏信息更突出，便于捕捉关键提示。

• 快捷键与动态备忘单：提供直观的键盘快捷键系统，支持恢复旧版设置；“帮助”菜单中可调出浮动备忘单，适配多屏或侧边显示。

• 4端口FRA探头：支持对反相输出稳压器、内置反馈器件及电流反馈系统进行环路分析，灵活绘制任意节点波特图。

• 器件库与文件处理：模型库持续扩展，文件管理更高效。（详细内容见官方文档）

• 波形查看器与仿真控制：增强波形分析能力，提升仿真指令灵活性。（详细内容见官方文档）

FRA（Frequency Response Analysis）是专为非线性系统设计的瞬态仿真工具，适用于开关电源、控制环路等无法通过传统AC小信号分析的场景。通过在闭环系统中注入测试信号，FRA可提取增益与相位随频率变化的关系，并生成波特图用于稳定性评估。

右键点击FRA组件可打开设置对话框，用于配置分析参数。主要包括：波特图/输出阻抗分析模式选择、频率范围设定、激励信号幅值控制、施加时间与持续时间设置，以及仿真耗时预估。不同参数组合将直接影响仿真时间。

图1. FRA设置对话框

1. 频率设置：

(1) 在激励频率框中设定最低、起始与结束频率（最高频率），决定扫描范围。
(2) 可设置最高步进频率，影响低频段分辨率。例如6kHz以下每倍频程1个数据点，以上则为4个点。

图2. 频率设置示例

2. 控制激励信号幅值设置：

信号幅值需兼顾解析精度与非线性干扰。低频增益高，可使用较大激励；高频增益低，应减小激励以避免电路进入非线性区。图3展示了高低频下的幅值选择策略。

图3. 幅值示例

3. “通用”对话框设置：

• 延迟：确保电路达到稳定状态后再开始分析。
• 平均时间：用于抑制开关噪声，建议初值为100÷fsw。
• 建立时间：每次激励后等待电路稳定，建议值为2÷f0dB。

图4展示了上述参数在波形中的物理意义。

图4. 通用对话框波形示意

充分利用FRA工具进行电路分析，主要步骤包括：电路准备、FRA元件插入、初值设置、瞬态波形检查、波特图分析、激励优化及频率扩展。以下为关键流程说明。

1. 准备电路：

在关键节点放置探针，观察启动行为。以LT8609S降压稳压器为例，监测开关节点、电感电流和输出电压波形。

图5. FRA电路准备及仿真图示例

2. FRA设备放置：

正确方式应中断反馈分压器与前馈电容路径。图6对比了错误与正确连接方式。

图6. FRA放置（不正确VS正确）

3. FRA初值设置：

1. 频率设置：若已知带宽f0dB，建议Fstart = f0dB÷8，Fend = 2×f0dB；未知时可设Fstart = fsw÷160，Fend = fsw÷10。
2. 激励幅值Vpp0：建议从共模电压的1%~2%起始，如50mV。
3. 建立与平均时间：恒定频率器件可容忍更多激励，需留足稳定时间。
4. 添加.FRA指令至原理图。

4. 波形分析：

运行后生成时域波形，包括输出电压、端口压差和电感电流，用于判断电路响应是否正常。

图8. FRA波形分析

5. 波特图分析：

交越频率F(0dB)对应增益为0dB的频率点，相位裕量反映系统稳定性。例如F(0dB)=82.15kHz，相位裕量61.13°，表明系统稳定。

图10. 波特图示例

6. 仿真幅度优化：

低频需较强激励以保证信噪比，高频则需减弱激励防止非线性失真。

7. 添加更多频率：

• 起始频率：Fstart = f0dB÷(10~20)
• 结束频率：Fend = (2~10)×f0dB
• 大步进频率：Fcoarse = 2×Fstart

8. 加速FRA的方法：

1. 外部器件调整：优化输出电容或补偿元件值。
2. 提高步进频率：Fcoarse = (2~3)×Fstart。
3. 增加Nmax：设为2~4可缩短时间，但需对比失真情况。
4. 幅度微调：降低幅度有助于减少失真。
5. 缩短平均时间：若纹波小，50~100个周期即可。
6. 缩短建立时间：建议设为(1~2)÷f0dB。

FRA探头为监测型组件，需与FRA设备配合使用。其输入阻抗无限大，电容为零，O端口实为输入端。用于计算V(O+, O-) / V(I+, I-)的复增益，并保存至频域文件供波特图绘制。

• 支持反相输出稳压器分析
• 适用于反馈器件内置模块
• 兼容电流反馈信号系统

针对采样反馈系统（如LT3748非隔离反激转换器），可通过LTspice的采样保持功能实现FRA连续信号分析，解决传统方法难以处理的问题。

LTspice广泛应用于电源设计、信号链建模、系统仿真及电子教学等领域。ADI提供的详尽技术资料助力用户快速掌握新功能。更多资源可访问https://analog.com/ltspice下载软件及文档，或前往ADI技术支持社区获取帮助。