[manumim]

Aquí está por fin como prometí. Para que sea más manejable lo parto en varios post por capítulos. Que lo disfruteis.

INDICE

1. Introducción.
1.1. ¿Que es LTspice?
1.2. ¿Para que nos puede servir?
1.3. ¿Porque este tutorial?
2. Descarga e instalación.

2.1. Instalar en Windows.
2.2. Instalar en Linux.
3. Construir un circuito.

3.1. Componentes básicos.
3.2. Otros Componentes.
3.3. Otras opciones de la barra de herramientas.
4. Simulación.

4.1. Respuesta en frecuencia.
- Directivas. Probando una modificación en el pedal.
4.2. Formas de onda.
5. Procesando audio real.

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1. Introducción.
1.1. ¿Que es LTspice? Es un software gratuíto y muy potente, capaz de procesar y simular un circuito electrónico y mostrar formas de onda entre otras muchas cosas.
1.2. ¿Para que nos puede servir? Si te va el rollo DIY, modificar y construir pedales, amplis, etc te resultará tremendamente útil. Podrás ver como afecta al tono una modificación, ver cuanto y como distorsiona el pedal y hasta podrás escuchar como suena, todo ello sin tocar el soldador ni un sólo componente. Esto puede ahorrar mucho tiempo de forma que cuando vayas a montar el prototipo o cambiar un componente para modificar un pedal irás a tiro hecho (o casi)
1.3. ¿Porque este tutorial? Por que aunque ya hay varios en la red, generalmente están en inglés y muy pocos se orientan al mundo guitarril. El tutorial cubre:

- Instalación de LTspice
- Creación paso a paso de un circuito sencillo (Electro Harmonix LPB-1)
- Simulación de la curva de frecuencia del LPB-1. Modificación del circuito a treble booster y ver como afecta a la curva de frecuencia.
- Generación de onda del circuito. Modificación del circuito a distorsión y ver como es la onda distorsionada.
- Procesado de un fichero de audio en wav a través del LPB modificado a distorsión, generando otro wav a la salida.

2. Descarga e instalación. El programa es gratuito y puede bajarse directamente de la web del fabricante: http://www.linear.com/designtools/software/ltspice.jsp
2.1. Instalar en Windows. La instalación es sencilla, una vez descargado tendrás un .exe (LtspiceIV.exe) que debes ejecutar para seguir el típico asistente de instalación (siguiente, siguiente...
2.2. Instalar en Linux. Aunque no hay una versión para Linux del LTspice, la versión de Windows corre sin problemas bajo Wine (http://www.winehq.org/) Pasos a seguir:

- Primero necesitarás tener instalado el paquete de Wine de tu distribución (para Ubuntu, basta ejecutar "sudo apt-get install wine")
- Una vez instalado Wine, para instalar LTspice normalmente bastará con hacer doble click sobre el fichero de instalación de LTspice (como en Windows) Si esto falla, desde un terminal, ejecutar "wine LtspiceIV.exe" desde la carpeta que contenga el fichero de instalación (LtspiceIV.exe )
- Comenzará la instalación que es como en Windows.

[manumim]

3. Construir un circuito. Vamos a ver como poner componentes y construir un circuito sencillo, el booster de Electro Harmonix LPB-1. El esquema está en muchos sitios, usaremos este: http://fuzzcentral.ssguitar.com/schematics/lpbschem.gif. Lo primero es crear un esquema nuevo: "File" --> "New Schematic" o bien con el primer botón de la barra de herramientas.

3.1. Componentes básicos. Una vez que tengamos un esquema nuevo podemos añadir componentes desde el menú "Edit" o bien desde la barra de herramientas. Si es necesario rotar un componente basta con pulsar Control-R antes de ponerlo en el esquema (o tambien con el botón "rotate" de la barra de herramientas) Los componentes disponibles son:

- Resistor: Resistencias
- Capacitor: Condensadores
- Inductor: Inductancias
- Diode: Diodos
- Ground / Place GND: Conexión a Masa (¡Siempre debe haber al menos una o no se podrá hacer la simulación!)
- Wire: Para dibujar líneas de conexión entre los componentes.
- Component. Otros componentes. Esto es para añadir cualquier otra cosa, como transistores, operacionales, fuentes de voltaje, etc. Lo veremos más adelante.
- Delete / Duplicate / Move / Drag. Opciones de edición de componentes. Permiten respectivamente borrar, copiar y mover componentes del esquema. La diferencia entre Move y Drag es que el segundo mantiene las conexiones que tenga el componente movido.

Para construir el esquema del LPB-1 comenzaremos por las resistencias y condensadores, de momento sin darles el valor (queda como R y C) LTspice no tiene un componente para potenciómetros por lo que para hacer el potenciómetro de salida se usan dos resistencias (de todas formas en Internet hay potenciómetros construidos para añadir como componente en LTspice) El resultado debe parecerse a esto:
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A continuación se le da valor a los componentes. Para ello se pone el cursor encima del componente (del componente, no del texto) y se pulsa botón derecho:
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Para las dos resistencias que forman el potenciómetro de salida de 100K, de momento lo dejaremos como si estuviese a la mitad (10K/90K por ser de tipo log) Una vez dado del valor a todos los componentes, tendremos algo así:
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Notas:

- Los decimales se ponen con punto, no con comas.
- Es válido poner 4K3 ó 4.3K, LTspice acepta las dos nomenclaturas.
- Las unidades son opcionales (vale igual 10nF ó 10n)
- Los multiplicadores son, Meg para mega, K para kilo, m para mili, µ para micro, n para nano y p para pico (el símbolo de "micro" se hace con AltGr-M)
- No distingue mayúsculas en los multiplicadores (k=K) Ojo, no confundir 1M con 1Meg por que 1M=1m, o sea 1mili)

3.2. Otros Componentes. Ya tenemos buena parte del circuito pero falta el transistor y la fuente de alimentación de 9V. Para los dos se usa el botón de Component (otros componentes). Al pulsarlo se abre una ventana en la que debemos buscar un símbolo llamado "npn" que es un transistor bipolar de tipo NPN como el que usa el LPB-1.
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Lo seleccionamos y se coloca en su sitio en el circuito. El símbolo de transistor NPN que hemos usado incluye varios transistores modelizados. Para el LPB-1 usaremos el 2N5089. Para asignar un modelo al transistor se pulsa con el botón derecho sobre el transistor y saldrá una ventana con las propiedades. Pulsando "Pick new transistor" podremos elegir el 2N5089:
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Para la fuente de 9 voltios, se usa tambien el botón de Component y esta vez buscamos un símbolo que se llama "voltage". Una vez puesto en el circuito, se conecta el negativo de la fuente a un punto de masa, y con el botón derecho se asigna un valor de 9 voltios:
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Con esto tenemos el circuito básico acabado. Faltaría conectar la entrada y la salida simulando la guitarra y el ampli (o pedales antes y después) pero esto lo haremos luego.

3.3. Otras opciones de la barra de herramientas. Hay otras opciones disponibles tanto en la barra como en el menú "Edit" como por ejemplo:

- Text. Texto, para añadir comentarios al circuito.
- SPICE Directive. Sirve para dar órdenes y parámetros para la simulación. Tiene un lenguaje bastante amplio, luego se verán algunos ejemplos de como usarlo.
- SPICE Analysis. Parámetros y tipo análisis a simular en el circuito, luego se verán algunos ejemplos.
- Label Net. Sirve para etiquetar un nodo del circuito (puntos de conexión) Al etiquetar un nodo se pueden conectar dos puntos del circuito sin necesidad de dibujar una conexión: si existen dos nodos con el mismo nombre en el circuito se considera a todos los efectos que hay una conexión entre ellos. Permite simplificar el esquema de circuitos complejos o interconectar partes del circuito.

[manumim]

4. Simulación. LTspice puede hacer varios tipos de simulación. Vamos a ver dos que pueden interesarnos para un circuito de guitarra, la curva de respuesta en frecuencia y la forma de onda. Para hacer la simulación hay que poner una señal de entrada al circuito y simular la carga a la salida.

Para simular una señal de entrada volvemos a usar el botón de "Component" y añadimos de nuevo el símbolo de "voltage" igual que hicimos para la alimentación de 9V. De momento no le asignaremos a la fuente ningún valor ya que es distinto en función de la simulación a hacer.

Para la carga a la salida basta con añadir al final una resistencia de 1Mega que simule la entrada del ampli o del siguiente pedal de la cadena.

Una vez acabado tiene que tener una pinta como esto:
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4.1. Respuesta en frecuencia. Vamos a obtener la curva de respuesta en frecuencia del LPB-1 a ver si es tan lineal como promete el fabricante Lo primero es asignar el valor a la fuente de señal de entrada que lo habíamos dejado pendiente. Como siempre, se pulsa el boton derecho sobre el componente y después pulsamos el botón de "Advanced". En la parte derecha en "Small signal AC analysis" damos un valor de corriente alterna para simular la salida de una guitarra (unos 100mVoltios):
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Ahora vamos al menú "Edit" → "SPICE analysis" y de ahí a la pestaña "AC analysis" y rellenamos como sigue para ver respuesta de 20Hz a 20KHz (rango audible)
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Esto genera un texto de directiva SPICE que podemos colocar en cualquier lado del esquema. El resultado final:
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Ahora solo queda lanzar la simulación con el menú "Simulate" → "Run" o el botón "Run" de la barra. Cuando esté lista se abre una ventana negra y el cursor se convierte en una cruz: es el momento de pinchar en el punto que queramos analizar la salida (en nuestro caso a la salida del potenciómetro, antes de la resistencia de 1Mega) Al pasar por un punto "pinchable" el cursor cambiará a una especie de sonda roja. Al pinchar, en la ventana negra aparecen dos curvas, una de ella es la fase con respecto a la entrada y no nos interesa. Para quitarla se pincha en la escala de la derecha del gráfico y en la ventana que sale, pulsar en "Don't plot phase". Una vez hecho esto tenemos la curva de respuesta del pedal que, efectivamente es bastante lineal salvo en la parte más grave donde hay un recorte aunque es principalmente en zonas donde la guitarra no llega:
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Nota: En realidad quien tenga un LPB notará que puesto directo a la guitarra no es lineal, pierde brillo, pero eso es consecuencia de la baja impedancia de entrada del pedal y de como eso afecta a las pastillas. Todo esto se puede simular también con el LTspice pero hay que hacer mas complejo el circuito de la señal de entrada para simular una pastilla con sus potes correspondientes.

- Directivas. Probando una modificación en el pedal. Vamos a ver como convertir el LPB-1 en un treble booster y como afecta eso a la curva de respuesta. Para ello vamos a modificar el condensador de salida, y a hacer la simulación con los dos valores para comparar. Para ello usaremos una "directiva" del LTspice.

Vamos a modificar el condensador de salida para eliminar frecuencias graves cambiandolo por uno de 2nF. Para poder ver la curva de respuesta con los dos valores del condensador de salida, el original y el modificado, le asignamos una variable como valor del condensador. Las variables se indican entre corchetes, en este caso pondremos {Csalida}

Ahora creamos una directiva para dar valores a esa variable. Con el menú "Edit" → "SPICE directive" escribimos:
.step param Csalida list 0.1µF 2nF
Esto asigna a “Csalida” los valores de la lista, en este caso, 0.1µF y 2nF.
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Hecho esto, se vuelve a lanzar la simulación y se observa como el nuevo valor de condensador (linea azul) produce mayor contenido de frecuencias altas con un recorte importante en las frecuencias más graves.
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4.2. Formas de onda. Es posible ver como modifica el circuito una onda de entrada, como si de un osciloscopio se tratase. Antes deshacemos la modificación del treble booster, dejando el condensador de salida con su valor original y eliminando la directiva ".step ..." (para cambiar el cursor a modo borrar, "Edit" → "Delete", o F5)

De nuevo asignamos el valor a la fuente de señal de entrada pulsando el boton derecho sobre el componente y después pulsamos el botón de "Advanced". Esta vez en la parte izquierda en "Functions" seleccionamos una onda sinusoidal, "SINE" con una amplitud de unos 100mVoltios para simular la salida de una guitarra, y una frecuencia en el rango de la guitarra, por ejemplo, 800Hz.
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Ahora vamos al menú "Edit" → "SPICE analysis" y de ahí a la pestaña "Transient". Los campos a rellenar son sólo dos:

Stop Time: Tiempo en el que se para la simulación.
Time to start saving data: Tiempo en que comienza la simulación.

Conviene dejar un tiempo delante para que de tiempo a que se estabilice el circuito.

Hay que calcular cuanto trozo de la onda queremos que muestre la gráfica, es decir cuanto tiempo. Como usamos una onda de 800Hz un ciclo completo durará 1/800=0,00125seg=1,25mseg. Vamos a dejar pasar un ciclo para después capturar dos ciclos completos, es decir, el “Stop Time” será 1,25 + 2*1,25mseg=3,75mseg y el “Time to start saving data” será lo que dura un ciclo, o sea, 1,25mseg.
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El resultado final es algo así:
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Se lanza la simulación y "pinchamos" con la sonda tanto a la entrada del LPB1 como a la salida (para comparar las dos señales) La linea verde es la señal original, la azul la salida del booster, en la que se nota la amplificación:
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Un último ejercicio, vamos a poner dos diodos opuestos a la salida, antes del volumen para convertir el LPB en un pedal de distorsión. Además para hacerla asimétrica uno de los diodos será un 1N914 y el otro un LED (se asigna el tipo de diodo como hicimos con el transistor)
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Al hacer la simulación se aprecia el recorte de onda por arriba y por abajo y la asimetría por tener dos diodos distintos:
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[manumim]

5. Procesando audio real. Vamos a rizar el rizo. ¿Como sonará este LPB reconvertido a distorsión? Necesito enchufar el soldador, ¿no? Pues no, el LTspice es capaz de procesar un archivo en formato WAV devolviendo otro WAV con la salida simulada del circuito.

Para esto, sólo necesitamos un fichero wav para la entrada que contenga una guitarra grabada (preferiblemente directa, sin efectos, emulación de amplis ni nada parecido, lo que queremos es ver como sonaría realmente el pedal con la guitarra)

Para decirle al LTspice cual es el fichero de entrada cambiamos el valor "DC value" de la fuente de entrada a una línea del tipo:

wavefile="<ruta>\<entrada.wav>" chan=<N>

donde <N> es 0 ó 1 indicando el canal en caso de que el wav sea estéreo (0 si es mono) Por ejemplo:

wavefile=".\wavs\guitarra.wav" chan=0

Para general el wav de salida se añade en cualquier punto del circuito una directiva "Edit" --> "SPICE Directive") con el formato:

.wave "<ruta>\<salida.wav>" <bits> <freq> <NODO>

donde:

<bits> son los bits del WAV de salida (16 para calidad CD)
<freq> es la frecuencia de muestreo (44100 para calidad CD)
<NODO> es el punto del circuito para generar la salida.

Por ejemplo,

.wave ".\wavs\salidaLPB.wav" 16 44100 LPBout

Los nodos se crean desde el menú "Edit" --> "Label Net" o con el botón "Label Net" de la barra de herramientas, se asigna un nombre al nodo y se conecta como un componente más al punto que queramos del circuito (en el ejemplo de arriba el nodo se llama LPBout)

Despues de añadir el wav de entrada en la fuente, el nodo "LPBout" y la directiva para el wav de salida, la cosa queda así:
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Al ejecutar la simulación del "transient" se generará un fichero de audio WAV con la señal procesada. Antes de lanzar la simulación hay que modificar los parámetros "Stop Time" y "Time to start saving data" para que incluyan el wav entero o el trozo que queremos (“Edit” → “SPICE Analysis”) En el ejemplo el wav usado dura 10,73 segundos.
Nota: El procesado de los wavs es lento por lo que no conviene que el wav sea muy largo (no más de unos pocos segundos)
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A continuación hay un ejemplo de wavs con el circuito del LPB modificado para distorsión. Hay que tener en cuenta que la salida simulada es directa del pedal por lo que sonará un poco rasposo (ocurriría lo mismo con un pedal enchufado directamente al ordenador) Para tener un sonido más parecido al que sonaría por un ampli de guitarra se puede añadir un simulador de pantalla/altavoz a la salida, cosa que he hecho en uno de los ejemplos de audio.

Acorde de Sol limpio (entrada)
Salida del LPB "en crudo"
Salida del LPB + emulador altavoz

Nota: Evidentemente, el circuito necesitaría unas cuantas modificaciones más para que sonase al menos medio regular como overdrive, esto sólo un ejercicio para mostrar como con LTspice se puede escuchar como suena el circuito, que nadie espere el pedal de distorsión definitivo por poner dos diodos a un LPB-1

El esquema del simulador de altavoz que he usado lo encontré una vez navagando por la red, creo recordar que es el que incluyen algunos Marshall en la salida de línea, y no es más que un ecualizador fijo. El esquema y la curva de respuesta del emulador de altavoz son estas:
[align=center][/align]

[align=center][/align]

Por cierto, el simulador lo tenía ya creado un archivo de "símbolo" de forma que lo puedo añadir a cualquier circuito como un componente más, si hay interés puedo explicar como se hace:

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Pues eso es todo, al menos por ahora, espero que os resulte de utilidad. Por supuesto se admiten sugerencias, preguntas y ampliaciones!!!

Un saludo,
Manu

[Murdock1317]

de 10

[superluisan]

Pregunta:
¿Este LTspice, es de comprar, o de escarbar en las aforjas de la Mula?
Es que me vendria bien, para simular una modificacion de un parato, que hace tiempo que me ronda por la cabeza.



Editado.
Repasando el topic, veo que es gratuito.

[nakonzaid]

Un 10 para ti !!!!!!!!!!!

Super currado y super útil



Superluisan, a tu pregunta:

Pregunta:
¿Este LTspice, es de comprar, o de escarbar en las aforjas de la Mula?

Manumim contesta en el primer post:

2. Descarga e instalación. El programa es gratuito y puede bajarse directamente de la web del fabricante: http://www.linear.com/designtools/software/ltspice.jsp

Saludos!

[virtuoso1965]

Está muy bien pero estaría mejor si lo reunieses todo en un archivo pdf que la gente se pudiera descargar, hay programas gratuitos como el OpenOffice.org que permiten hacer lo mismo que el ms office y que pueden exportar a archivos .pdf directamente.

[manumim]

Hola virtuoso1965, de hecho el tutorial lo he escrito en OpenOffice por comodidad y luego lo he pasado al foro

Me pareció mejor así por que así se pueden colgar los wavs y escucharlos (ya me ha indicado un compañero como hacerlo) Además así se queda en el foro y no depende de un enlace que se puede perder, borrar el fichero, etc... De todas formas si alguien tiene interés en tenerlo en PDF se lo paso sin problema (y si hay mucha gente que lo prefiera en PDF lo cuelgo y listo)

Un saludo,
Manu.

[Juaz]

Hola manumim!

Muy chulo el tuto, muchas gracias!

Yo también me uno a la petición de que lo cuelgues en pdf en algún sitio. Tenerlo en el foro está muy bien, pero un pdf es mucho más cómodo para trabajar con el.

De nuevo gracias por el curre!

[futurama]

fenomenal trabajo!!

agradecimiento al canto!!

[MoKoLoKo]

Cuando vi el otro topic (no recuerdo el nombre ) me bajé el LTSpice e intenté jugar un poco con el, pero no conseguí hacer absolutamente nada... me voy a estudiar el tutorial

[fer-8]

Gran trabajo

Graciassss

[Ludo]

Muchas gracias

[manumim]

Ya está resuelto el tema del audio y colgados los wavs (la calidad de grabación del fichero origen deja que desear, pero cumple su función )

El compañero elmaggot me ha enseñado que existe una cosa llamada dropbox.com (gracias otra vez!)

Un saludo,
Manu

[pepetrucci]

Joder, te lo has currado de lo lindo, vaya

[ZENER]

muy bueno el tutorial!
Yo tengo el PSpice (no el LTSPice) que es el que uso en la universidad. ¿que diferencia hay entre uno y otro? he intentado seguir los pasos de tu tutorial con mi programa pero la mayoria de los menus son distintos, y eso de las directivas no las encuentro

[Valderrama]

Muy bueno el tutorial. Muchas gracias. Yo me uno a la petición del pdf...

[manumim]

Hola ZENER. No se que diferencias puede haber con PSpice, sólo he usado el LTSpice, lo siento... En cualquier caso no dejan de ser entornos gráficos que al final generan ordenes de SPICE que deberían ser (casi) igual en todos los programas. Puede que el PSpice las llame de otra forma, pero seguro que tiene que admitir directivas y con el mismo formato. Siento no poder ayudarte más...

A los que han pedido la versión PDF, la estoy peinando A ver si hoy o mañana lo cuelgo en este mismo hilo. De todas formas, creo que es más interesante como hilo en el foro, a ver si alguien más se anima a ampliar el tutorial que aún quedan muchas cosas interesantes que contar!!

A todos los demás, gracias por el apoyo y por los votos al topic (¡que la media el bastante alta!)

Un saludo,
Manu

[blu]

Muy buen tutorial!

[pablocarrillo]

cojonudo!!

[manumim]

Pues nada, para los que lo prefieren en PDF, aqui está por fín: Tutorial LTspice guitarrero

Un saludo,
Manuel

[jrjrt]

[Outl4w]

muy bueno el tutorial!
Yo tengo el PSpice (no el LTSPice) que es el que uso en la universidad. ¿que diferencia hay entre uno y otro? he intentado seguir los pasos de tu tutorial con mi programa pero la mayoria de los menus son distintos, y eso de las directivas no las encuentro

Yo suelo trabajar con Pspice y Orcad y tiene razón el autor que una vez que usas uno te apañas en todos. Obviamente son más potentes éstos que he mencionado que Ltspice pero tiene sus ventajas de que es más liviano, bastante rápido y funciona espectacularmente bien en Linux, incluso en arquitecturas de 64 bits.

Pues eso, que si necesitas ayuda para algo en concreto avísame y le echamos un ojo.

[ZENER]

Gracias Outl4w! a ver si saco algo de tiempo en esas vacaciones de navidad y me pongo con ello.

De momento me he fijado que el transistor 2n5089 no lo tengo en las librerias... ¿lo puedo añadir de alguna forma? digo el transistor como podria decir cualquier componente que me falte.

por cierto en mi version si que hay potenciometros