LTspice 逻辑门元件的底层电气结构，特别关注了未使用与逻辑低输入的棘手问题。在本文中，我们将了解如何通过调整这些元件的某些设备参数来定制它们的电气行为。我们将重点关注以下关键参数：
逻辑电压。
过渡时期。
输出阻抗。
图 1 显示了基本双输入 AND 电路的低到高输出转换，其中所有这些参数都处于默认状态。
具有默认设备参数的 LTspice 中的双输入与门的低到高输出转换。
图 1.具有默认参数的 LTspice AND 门的低到高输出转换。
上图为我们的讨论提供了基础。在本文的过程中，我们将研究如何修改此与门的不同参数来改变我们的模拟结果。让我们首先看看电路的逻辑电平。
逻辑电压 LTspice 针对数字元件的默认电压方案为 1 V 逻辑，阈值电压 ( Ref ) 介于逻辑低电平和逻辑高电平之间。换句话说，默认值为：
低电压= 0V
V高= 1V
参考电压= 0.5V
要更改一个或多个电压参数，请右键单击门符号。这将打开组件属性编辑器。然后，将新的电压规范添加到 SpiceLine 字段。
例如，我们尝试在 SpiceLine 字段中输入Ref=0.8 （图 2）。这会将阈值电压从其默认值（0.5 V）更改为 0.8 V。
在 LTspice 组件属性编辑器中更改 AND 门的阈值电压。
图 2.在 LTspice 中改变阈值电压。
图 3 显示了更改后的输出从低到高的变化。如光标框所示，阈值电压现在为 0.8 V。
与门输出从低到高转换，阈值电压设置为 0.8 V。
图 3.阈值电压设置为 0.8 V 时从低到高的输出转换。
因为我们没有为V high或V low指定任何值，所以在运行上述模拟时它们仍为默认值。让我们改变这一点。我们将为该电路提供 0.2 V 的逻辑低电压和 2.5 V 的逻辑高电压。
如图 4 所示，这些电压以与阈值电压完全相同的方式添加到 LTspice 中。
调整与门的逻辑低电压和逻辑高电压。
图 4.调整与门的逻辑低电压和逻辑高电压。
图 5 显示了使用新的V high、V low和Ref值的从低到高的输出转换。
LTspice AND 门的低到高输出转换，其中逻辑低、逻辑高和阈值电压具有自定义值。
图 5.我们的示例中 AND 门的输出从低到高转换，其中在 SpiceLine 字段中输入了V high = 2.5、 V low = 0.2 和Ref
现在，我们已经看到了当指定自定义值时电路的行为：
所有三个电压参数（图5）。
三个电压参数均无（图1）。
仅阈值电压（图3）。
但是，如果只有逻辑高电压和逻辑低电压（而不是阈值电压）具有自定义值，会发生什么情况？
根据LTspice 文档，逻辑门的输入阈值默认为 ( V low + V high )/2。如果逻辑低电压和逻辑高电压仍为各自的默认值 0 V 和 1 V，则将得到图 1 中所示的 0.5 V 阈值电压。但是，对于我们上面选择的V low和V high值，删除Ref规范将得到以下阈值电压：
(V低 + V高)/ 2 = (0.2 V + 2.5 V)/ 2 = 1.35 V
图6中的模拟结果证实了这一点。
当未指定 Ref 值时，AND 门的阈值电压默认为逻辑低电压和逻辑高电压之间的中间值。
图 6.删除Ref规范后，阈值电压默认为逻辑低电压和逻辑高电压之间的中间值。
接下来，让我们考虑电路的转换时间。
过渡时期
默认情况下，LTspice 中数字元件的下降时间 ( T fall ) 等于其上升时间 ( T rise )。如果您希望上升和下降时间相同（通常情况如此），则只需指定T rise。T rise的默认值为0，因此您可能至少需要指定一个上升时间。如果不指定，则上升时间和下降时间将为零（T fall = T rise = 0），这将使输出变化的过渡时间不切实际地短。
图 7 显示了我们在图 5 中使用的 AND 门设置的放大输出转换。指定了逻辑高、逻辑低和阈值电压的值，但没有指定上升或下降时间。
与门输出从低到高转换，具有默认上升时间。
图 7.从低到高与门转换的默认上升时间。
我之前说过，上升时间默认为零。但是，图 7 显示，上升时间为 147 纳秒——相当短，但不是零。这是因为它受到模拟时间步长的限制。如果我右键单击模拟命令并在时间步长字段中输入100p，上升时间就会减少到时间步长值（图 8）。
具有默认上升时间和 100 ps 模拟时间步长的低到高输出转换。
图 8.低到高输出转换，默认上升时间和模拟时间步长设置为 100 ps。
我们将上升时间设置为 50 μs。如图 9 所示，该过程与我们输入电压参数的方式相同。
在 LTspice 的组件属性编辑器中设置上升时间。
图 9.在组件属性编辑器中设置上升时间。
图 10 显示了新的上升时间下从低到高的输出转换。
具有自定义上升时间的低到高与门转换。
图 10.上升时间设置为 50 μs 的低到高转换。
在数字逻辑电路中，上升和下降时间通常定义为电压完成 80% 完整转换所需的时间。然而，LTspice 将这些门的上升和下降时间定义为转换的 100%。因此，理论上，图 10 应显示 2.5 V 的电压上升。
实际上，我们可以看到电压在 50 μs 后才升至 2.452 V，误差为 1.9%。这种变化可能是由于 LTspice 收敛设置造成的，该设置控制模拟器何时决定产生的电压和电流是否足够接近。更改收敛设置超出了本文的讨论范围。
输出阻抗
默认输出阻抗为 1 Ω。对于通用数字逻辑来说，这个值相当低 — 更现实的选择是介于 10 到 80 Ω 之间。当数字输出连接到高阻抗、低电容负载（如典型的数字输入）时，差异并不大。
有时，较高的值可以改善模拟效果。例如，如果您想为数字设备必须提供或吸收大量电流的电路生成准确的模拟波形，则具有 1 Ω 输出阻抗的模拟可能会产生误导。
根据 LTspice 文档，您可以使用R out参数指定数字元件的输出阻抗。然而，在我使用 AND 门和缓冲门进行的实验中，模拟结果与文档中提供的R out描述不一致。如果您需要增加数字元件的输出阻抗，我建议添加一个外部电阻器，然后检查结果以确保它们有意义。
