FFT avec LTSpice : Tutorial basique

Le simulateur LTSpice permet d’effectuer l’analyse fréquentielle des signaux en proposant un calcul FFT (Fast Fourier Transform). Je vous propose dans cet article un tutorial basique permettant de mettre en place une FFT.

1 – observer un premier signal

Dans un premier temps il est indispensable de créer un premier schéma contenant une source de tension sinusoïdale. Pour l’exemple proposé on choisit une amplitude crête de 1V et une fréquence de 1kHz. On effectue une simulation sur une durée de 10ms ce qui représente 10 périodes du signal.  

En effectuant la simulation (Transient Analysis) on obtient le résultat suivant :

2 – Lancer le calcul de la FFT

Pour obtenir le calcul de la FFT, il faut se placer dans la fenêtre graphique ou se trouve le signal représenté. Un clic sur le bouton droit de la souris permet d’obtenir le premier menu suivant :

Un clic sur View puis sur FFT permet d’obtenir le menu de configuration de l’analyse FFT suivant :

On sélectionne le signal que l’on souhaite analyser. On laisse par défaut les valeurs proposés (nombre de points de la FFT qui est une puissance entière de 2). En appuyant sur OK on obtient alors l’affichage suivant qui renvoie un résultat dans une représentation logarithmique en fréquence ainsi qu’en amplitude.

3 – Vers une représentation plus classique  

Afin d’obtenir une représentation plus conforme à nos attentes on déplace la souris sur les axes et le curseur devient alors une règle. Un clic gauche permet d’obtenir une fenêtre pour l’axe horizontal suivant dans lequel on décoche la case Logarithmic :

En effectuant la même manip mais sur l’axe vertical on obtient la fenêtre suivante pour laquelle on choisit une représentation linéaire :

En effectuant un zoom sur la zone de fréquence qui nous intéresse on obtient le résultat suivant :

4 – Interprétations

Le résultat obtenu sur la figure précédente montre clairement la présence d’une composante sinusoïdale à la fréquence de 1kHz et dont l’amplitude correspond à la valeur efficace : 1V d’amplitude crête correspond à 0,707V efficace. Les points affichés sur le tracé sont obtenus en effectuant un clic droit de souris sur le tracé graphique et en choisissant « Mark Data Points ». Cet espacement régulier permet de montrer que la résolution de la FFT (ici 100Hz=1/10ms) correspond à l’inverse de la durée de simulation (Stop Time). Comme une FFT affiche une étendue comprise entre 0 et Fe/2 et que l’on a choisit N points sur la durée de simulation on en déduit très facilement l’étendue de la FFT. Pour notre exemple N=262144 et StopTime=10ms donc on obtient une étendue de 13,107MHz ce qui correspond à l’indication affichée sur l’axe horizontal. La figure ci-dessous résume les explications proposées :