Elektronische Schaltungen kostenlos simulieren und testen mit LTspice

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Ob Student oder Hobby-Elektroniker, jeder, der sich für elektronische Schaltungen interessiert oder elektronische Bauelemente testen, bzw. Schaltungen realisieren möchte, wird die Simulationssoftware LTspice lieben. Damit lässt sich nahezu alles, vom Multivibrator bis zum Radioempfänger simulieren, untersuchen und testen.

Was ist Elektronik? Warum ist diese interessant? Und welche Bedeutung hat sie? Elektronische Bauelemente und Schaltungen prägen wie kein anderer Bereich unseren heutigen Alltag. Computer, Smartphones und Navigationssysteme sind unser ständiger Begleiter geworden, ohne welche wir oft nicht auskommen können und wollen. Nicht zuletzt durch die globale Vernetzung (das Internet) bestimmen diese Technologien unser Dasein.

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Es ist kein Geheimnis, dass all das zum Bereich Elektronik gehört. Die meisten erinnern sich dabei vielleicht an die langweiligen und trockenen Ausführungen ihres Physik-Lehrers und schütteln dabei voller Abneigung den Kopf, doch das Untersuchen von Elektronischen Bauelementen und Schaltungen kann auch Spaß machen, wenn man es richtig anstellt! Und wenn man erst einmal drin ist, überwindet man auch die etwas schwierigeren theoretischen Hürden ohne große Mühe und Anstrengung.

Es ist erwiesen, dass wir Menschen dann die besten Lernerfolge erzielen, wenn wir an den Lernstoff spielend herantreten anstatt ununterbrochen zu büffeln und zu pauken.  Auf eine ähnliche Art und Weise lässt sich auch die Elektronik begreifen und erlernen. Hierzu kann man z.B. die kostenlose Simulationssoftware LTspice verwenden. Auf der Homepage des Herstellers kann man das Programm downloaden. Nach dem Download müssen Sie die Software nun installieren und starten. Die auf den ersten Blick etwas langweilige und auf Englisch gehaltene Benutzeroberfläche wollen wir uns kurz anschauen: Nach dem Start sind die meisten Symbole in der Menüleiste inaktiv. Um das zu ändern müssen Sie einfach eine neue Schaltung deklarieren, in dem Sie auf das Icon ganz links klicken. Nun lassen sich alle Werkzeuge auswählen und verwenden. Die Abbildung 1 erläutert die elementaren Werkzeuge, bzw. Komponenten, die man verwenden kann, um elektronische Schaltungen zu realisieren.

Abbildung 1:  LTspice nach dem Start mit den elementaren Bauelementen (Verbindungsdraht, Widerstand, Kondensator etc.)

Wir wollen nun eine simple Schaltung aufbauen und uns einige Parameter Graphisch darstellen lassen, um mehr über das Simulationsprogramm zu erfahren. Dazu nehmen wir zwei Widerstände und eine Spannungsquelle (s. Abbildung 2). Um die Werte für 3 Ohm bzw. 4 Ohm auszuwählen, muss man nur mit der rechten Maustaste auf den jeweiligen Widerstand klicken und diesen Zahlenwert eintragen. Um die Auswahl eines Bauelements aufzuheben, kann man die Esc-Taste benutzen. Damit die untere Schaltung auch ausgeführt wir, müssen wir die Simulation starten (s. Abbildung 1). Nun werden wir aufgefordert einige Parameter für die Simulation zu setzen. Sobald wir dies getan haben, erscheint unter unserer Schaltung eine Anweisung.

Abbildung 2: Nach der Realisierung der Schaltung und Wahl der Parameterkann man die Simulation starten

Bewegen wir nun während der Simulation den Mauszeiger auf einen Widerstand und klicken diesen an, bekommen wir ein graphische Auswertung der Stromstärke in unserer Schaltung (Abbildung 4). Diese Liegt bei etwa 1,29 Amper, was nach der klassischen Formel Stromstärke = Spannung/ (Widerstand1+Widerstand2) berechnet werden kann. Das Simulationsprogramm hat aber viel mehr Potential als der erste Blick vermuten lässt. Wer auf den Geschmack gekommen ist und mehr über Elektronik, bzw. über elektronische Schaltungen und Bauelemente erfahren möchte, findet im Netz zahlreiche Tutorials und Anleitungen für komplexere Schaltungen.

Abbildung 4: Die graphische Auswertung zeigt wie die beiden Widerstände addiert werden und die resultierende Stromstärke innerhalb der Schaltung errechnet wird.

Das Programm ist allerdings nicht nur zum Spielen und  Kennenlernen geeignet. Hier kann man das Simulationsprogramm kostenlos downloaden. Damit lassen sich komplizierte und aufwendige Schaltungen simulieren und testen, bevor man sich daran wagt, eine entsprechende Schaltung praktisch umzusetzen, denn das spart oft viel zeit und Geld!

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