LTspiceでトランス式チョッパアンプ

はじめてのトランジスタ回路設計で紹介されている個別半導体とトランスを組み合わせたチョッパアンプのシミュレーションをLTspiceを用いて行いました。

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直流信号を交流変調してから増幅、復調すると増幅器の直流オフセットの影響をキャンセルすることが出来ます。汎用OPアンプをチョッピングで高精度化では、入力オフセット電圧の小さくない単電源OPアンプとマイコンを組み合わせることにより、微小直流信号を高精度にA/D変換するシミュレーションを行いました。

はじめてのトランジスタ回路設計には、個別半導体とサンスイのトランス2つ(ST-23,ST-71)を組み合わせたチョッパアンプの回路図とSPICE用のネットリストが載っています。

今回のエントリでは、このネットリストを読み取りLTspiceでシミュレーションを行いました。

モデルパラメータ


トランスの等価回路図は、はじめてのトランジスタ回路設計の値をそのまま用いました。
LTspiceでトランスを表現するためには、インダクタを2つ組み合わせて利用します。
コイルの結合係数はSPICE directiveで指定します。結合係数が正しく設定されると、回路図上のインダクタのシンボルにまき線方向を示す"○"印が付くはずです。(ただし、トランスではない普通のコイルにもまき線方向を示す"○"印をつける設定にすることも出来ます。)トランスのシミュレーションのサンプルは、LTspiceに標準で付属しています。LTspiceをインストールしたフォルダの中の/examples/Educationalフォルダの中を見てください。(Transformer.asc と Transformer2.asc)

JFETのモデルパラメータもオリジナルのネットリストと変更していません。
2SA1015を2石つかって構成した交流増幅回路は、はじめてのトランジスタ回路設計では、(計算時間短縮のため)OPアンプのモデルを使って簡素化してありましたが、(いまのPCの性能なら計算能力に関しては全く問題が無いと思われるので)回路図そのままをシミュレーションしました。2SA1015のモデルの代わりに2N3906のモデルを利用しました。(参考:LTspiceの標準デバイスでまにあわせる)

シミュレーション結果


以下にシミュレーション結果を示します。


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fig.1: トランス式チョッパアンプのスケマティック

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fig.2: 過渡解析結果


LTspiceによるシミュレーション結果は、(当然ながら)はじめてのトランジスタ回路設計で行われているシミュレーション結果と(ほぼ)同じ挙動となりました。

関連エントリ




付録


このエントリで使用したLTspiceのシミュレーション用ファイルを添付します。ファイル名末尾の".txt"を削除して、"_"を"."に変更すれば使えるはずです。(参考:ねがてぃぶろぐの付録)


参考文献/使用機器




はじめてのトランジスタ回路設計は絶版ということですが、CD-R版が購入できるようです。(Simさん情報ありがとうございます。)

また、同じ黒田徹著の実験で学ぶトランジスタ・アンプの設計―1~11石の増幅回路を組み立てながら… (Analogue Master Series)トランジスタ技術 2006年 7月号の特集記事をもとに再編集したものということですが、実質的にはじめてのトランジスタ回路設計の後継本です。トラ技の連載と内容が大きく変わっていないならば、シミュレーションだけではなく、パソコンを計測器として実回路の特性を測定する方法にも触れているはずです。
その代わり、おそらく本エントリでシミュレーションしたトランス式チョッパアンプの回路は載っていないと思います・・・。

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