Ltspice-压控电压源E(VCVS)

在电子电路仿真软件LTspice中，压控电压源（Voltage-Controlled Voltage Source, VCVS）是一个极其强大且基础的元件。它不仅是模拟电路理论中的核心概念，也是我们在仿真中构建理想放大器、缓冲器和复杂数学模型的重要工具。

一、什么是压控电压源（VCVS）？

简单来说，VCVS是一个四端元件，它包含两个输入端（控制端）和两个输出端。其核心特性是：输出电压的大小完全由输入端的控制电压决定。

在LTspice中，VCVS通常被视为理想元件。这意味着它具有无限大的输入阻抗（不从控制信号源汲取电流）和零输出阻抗（可以驱动任何负载而不影响输出电压）。

符号名称：E, E2

1.1 语法一：Exxx n+ n- nc+ nc- <增益>

该电路元件在节点 n+ 和 n- 之间建立一个输出电压，该电压取决于节点 nc+ 和 nc- 之间的输入电压。这是一种仅由常数增益指定的线性受控源。

数学表达：如果我们将控制电压记为 Vin​ ，输出电压记为 Vout，增益系数记为 Gain，那么它们的关系可以表示为：

Vout=Gain×Vin 即V(n+,n−)=Gain×V(nc+,nc−)

1.2 语法二：Exxx n+ n- nc+ nc- table=(<数值对>, < 数值对 >, ...)

使用查找表来指定传递函数。

表格由多对数值列表构成：当控制电压等于数值对中的第一个值时，输出电压为第二个值。当控制电压位于指定点之间时，输出电压将通过线性插值计算得出。若控制电压超出查表范围，则输出电压将外推为查找表中最后一个点的恒定电压值。

二、如何在LTspice中使用VCVS？

在LTspice中使用VCVS非常简单，只需几个步骤即可完成设置：

*放置元件：按下快捷键F2打开元件库，在搜索框中输入“e”，选择Voltage dependent voltage source并将其放置在原理图上。
*连接电路：VCVS有四个引脚。左侧的两个引脚是控制端（正负极），用于连接输入信号；右侧的两个引脚是输出端（正负极），用于输出受控电压。
*设置增益：
* 将鼠标悬停在元件上，点击右键。
* 在弹出的属性对话框中，找到“Value”一栏。
* 输入你想要的增益数值。例如，输入10表示放大10倍，输入0.5表示衰减一半。

三、实战案例：

3.1 语法一案例：仿真一个10倍同相放大器

在导线上单击鼠标右键，然后从菜单中选择 “Place .op Data Label”

在本次仿真中，我们向同相输入引脚（nc+）输入 1V 电压，反相输入引脚接地（nc- = 0 V）。由此可得输出电压为：

Vout = 增益 × (nc+，nc-) = 10 × (1 V − 0 V) = 10 V

3.2 语法二案例：使用table函数

效果：
输入 0~1V 时，输出线性对应 0~1V；
1~2V 时，输出线性对应 1~4V；
2~3V 时，输出线性对应4~9V；
≥3V时，输出稳定在9V

注：相比直接使用 E 源，使用电阻并联分流的 G 源（压控电流源）来近似 E 源是更佳的选择。与压控电压源相比，并联电阻的压控电流源计算速度更快，且收敛问题更少。同时，由此产生的非零输出阻抗更符合实际电路的特性。

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