BSch3Vの部品ライブラリ

私の使っている回路図エディタBSch3Vの追加部品ライブラリをアップロードしておきます。
基本的には自分のためのバックアップなのでたいしたものはありませんが、つかえそうなものがあれば使ってください。再配布もご自由に。


○ライブラリの分類
水魚堂さんのBSch3Vをダウンロードしたときに付属してくるライブラリは、「DISCRETE」「DIGITAL」「ANALOG」「LOGIC74」「CONSW」の5種類です。そこで、これらのライブラリに追加するファイルとしてライブラリを作りました。ただし、どこに入れればよいのか悩んだものは特殊機能としてまとめて「MY-SPECIAL.LB3」にまとめてあります。

○MY-DISCRETE
・MOSFET-PCH
・MOSFET-NCH
ボディダイオードの記号つきのMOSFETのシンボルです。

・BU5004-R
8×8のドットマトリックスLEDです。7セグメントLEDがDISCRETEに分類されていたので、ドットマトリクスLEDもここに・・・

○DIGITAL
・PIC12F683
・PIC16F88
PICマイコンです。

・AT24C1024
I2CシリアルEEPROMです。

・TLP552
デジタル通信用高速フォトカプラです。

・TD62083
ダーリントントランジスタアレイです。

・FT232RL
USB-シリアル変換ICです。

○SPECIAL
・MCP3208
SPI接続のA/D変換ICです。
・MCP4922
SPI接続のD/A変換ICです。

・SC1602
・SC2004
キャラクタLCDモジュールです。

・IR2110
FETドライバです。

・TL497
・BA9700AF
スイッチングレギュレータ制御ICです。

・HPH12002M
スイッチングレギュレータです。

○付録
BS3V用ライブラリです。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。

tag: BSch 

LTspiceで3端子可変抵抗

可変抵抗の可動片は機械的接点であるがゆえに、接触不良がおこりえます。
対策として可動片の端子を固定抵抗でプルダウンした場合ときに、並列に入れた抵抗によって回転角と出力電圧の間の関係がどの程度ひずむのかをLTspiceで確認しました。

やってみた結論は「あまり気にするほどの事はなかった」です。

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○可変抵抗の機械的接触部分
可変抵抗の使い方としては、2端子のものと3端子のものが考えられます。


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fig.1: 機械接点の接触不良対策


ところが、2端子の可変抵抗を売っているところを見かけたことがありません。そこで、よく売られている3端子の可変抵抗を利用します。この場合、可動片から出ている端子と両端の端子のどちらか一方を使えば2端子の可変抵抗となります。
しかしながら、こういう場合は可動片から出ている端子と両端の端子のうち使わなかったほうの端子をfig.1の上の図のように短絡して使います。

これは、可動片が機械的な接点であるため接触不良が起こる可能性があるので、最悪の場合でも回路がオープンにならないようにするためです。

同様の事は3端子の可変抵抗でもいえます。3端子可変抵抗の接点が浮くと電位が不定になります。そこで、接点が離れても電位が不定にならないようにするため、固定抵抗を使って電位を固定することを考えます。

○3端子可変抵抗
fig.1のように10kの可変抵抗の可動片からGND側に向けて並列抵抗Rpを付加した回路に対して、並列抵抗の値により回転角と出力電圧の非線形性にどの程度影響が出るかをLTspiceによるシミュレーションで見積もりました。


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fig.2: 3端子可変抵抗と並列に固定抵抗を付加

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fig.3:色(Rp)の対応は 黄緑(1k) 青(10k) 赤(100k)


可変抵抗Rに対して、Rpを10倍程度の大きさにとればほぼ非線形性は無視できるようです。

○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。

tag: LTspice 可変抵抗 

CQ出版からLTspice解説本が出るらしい

エレキジャックのブログ近刊 電子回路シミュレータLTspice入門編のエントリにて、LTspiceの解説本がでるというアナウンスが出ています。


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TOOL活用シリーズの一冊ということで、電子回路シミュレータPSpice入門編電子回路シミュレータSPICE実践編の姉妹本となることを意識しているのでしょうか。

著者は神崎康宏さんで、トランジスタ技術2008年7月号別冊付録のLTspiceスタートアップ・マニュアルの前半部分やエレキジャックのブログでLTspice関連のエントリを書かれている方です。
LTspiceスタートアップ・マニュアルを読んでみた印象からは、ツールの使い方を丁寧に解説する方のようですので、初心者にも分かりやすい入門書になるだろうと予想されます。

tag: LTspice 

LTspiceで擬似Cカーブ可変抵抗

AカーブやBカーブの可変抵抗は、比較的簡単に入手できますが、Cカーブの可変抵抗というものはあまり見かけません。
そこでBカーブの可変抵抗と並列に抵抗を接続することにより、Cカーブのような抵抗値変化になる回路を検討しました。

それはともかく、このエントリ自体は、結果そのものよりもLTspiceで縦軸に抵抗値をとる方法のサンプルとしてのほうが有意義かもしれません。
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○可変抵抗の回転角と抵抗値の関係
可変抵抗器には、その回転角と抵抗値の関係に関して3種類のタイプが存在します。
回転角と抵抗値が線形な関係にあるのがBカーブ、指数関数的な関係にあるのがAカーブ、対数関数的なものがCカーブです。


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fig.1: 回転角と抵抗値の関係のイメージ


最も一般的に利用されるのはBカーブです。
一方で、Aカーブのものはオーディオ用途に利用されるためよく見かけます。可変抵抗を購入する場合は、カーブの種類を確認する必要があります。
これに対して、Cカーブの可変抵抗はあまり一般的ではなく、したがってあまり売っていません。

○LTspiceで擬似Cカーブ可変抵抗
そこで、簡単にCカーブのような抵抗変化をする可変抵抗を用意する方法として、普通のBカーブの可変抵抗と並列に抵抗を入れる方法があります。


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fig.2: Bカーブ可変抵抗を用いた擬似Cカーブ可変抵抗

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fig.3: 可変抵抗の抵抗値と合成抵抗値


fig.2のようにBカーブ可変抵抗R1(10k)と並列に固定抵抗R2(4.7k)を入れた回路のシミュレーションを行いました。
fig.3は横軸がR1の抵抗値で、縦軸がR1とR2の合成抵抗です。

○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。

tag: LTspice 可変抵抗 

OPアンプの同相入力電圧範囲とバイアス

OPアンプの同相入力電圧範囲と出力電圧範囲は電源電圧に依存します。広い電圧範囲を得るためには、広い電源電圧を確保することとレールtoレールOPアンプを用いることが簡単です。
しかし、前者は回路全体の電源構成の、後者は選択するOPアンプのコストや性能といった制約を受けます。

そういった場合は、逆に入力信号や出力信号を何らかの方法で加工するとよい場合があります。今回は、入力信号を抵抗分圧して同相入力電圧範囲を満たすことを考えました。

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○単電源OPアンプのGND付近での非線形性とバイアス
単電源OPアンプのGND付近での非線形性とバイアスのエントリでは、単電源OPアンプの入出力特性が動作電圧範囲内でもフラットではないため、入力信号をちょっと高い電圧と分圧することによって、OPアンプの入力端子にかかる電圧をOPアンプの特性がよくなる点で使うという話を書きました。

○単電源OPアンプで負の信号を扱う
バイアスをかける方法をもう一歩踏み込むと、マイナスの電圧の信号を単電源で扱えるようにするレベルシフトの手法に至ります。
絶版ですが、OPアンプ活用100の実践ノウハウのP38-40に『16 単電源動作では完全0V出力にならない…レベル・シフトを使うのが利口』という項目があります。

レベルシフトなどというと大げさですが、やっていることはバイアスと一緒で、ただの抵抗分圧です。


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fig.1: レベルシフト回路

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fig.2: 横軸が入力電圧、緑が出力電圧、青が非反転入力端子の電圧


グラフは横軸が入力電圧で、緑のラインが出力電圧です。回路全体の挙動としては、±2Vの信号が2.5±2Vの信号に変換されています。青が非反転入力端子の電圧です。抵抗分圧されているため、OPアンプの入力端子にかかる電圧は正の電圧になることが分かります。

○そのほかの応用
上手にバイアスをかければ、単電源OPアンプでも負電圧の信号を扱えることが分かりました。
コツは、OPアンプの非反転入力端子にかかる電圧が同相入力電圧範囲に収まるようにするということです。
バーチャルショートが成り立っていれば、反転入力端子も非反転入力端子とほぼ同電位になります。

このコツさえ押さえれば、応用として単電源で両電源用のOPアンプを使うことも出来るでしょう。

○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。


tag: LTspice OPアンプ レベルシフト 

さ~てvvvv今日は何の日でしょう~vvvv

知るか

みどりの窓口

新幹線の切符を買うためにみどりの窓口へ行ったときの会話。
「×××まで、禁煙席で。」
と言ったときの反応の違いについて。

行きの窓口は、熟練のお姉さん。
「新大阪まで、禁煙席で。」

「窓側と通路側は・・・」
 「通路側で。」
「今からだと、○○時△△分になりますが・・・」
 「じゃあそれで。」

帰りの窓口は、新人らしきお兄さん。後ろに先輩らしき人も。
「品川まで、禁煙席で。」

「品川・・・・えぇっと・・・はい。・・・自由席に乗られますか?」
 「指定席の禁煙で。」
「指定席・・・はい。ええっと。全席禁煙なんですがよろしいでしょうか?」
 「はい。」
「何時の電車に乗られますか?」
 「今からすぐのに。」
「ええっと・・・今すぐだと、○○時△△分のと次の○○時□□分のがありますが。」
 「△△分ので。」
「座席のほうが・・・えぇ・・・三人がけの・・・いえ、二人が」
 「通路側で」

どんなことでも熟練した技と言うのは、感心させられます。
わたしも成熟した人間になりたいです。

LTspiceのグラフの横軸を変更する

直流動作点解析を用いれば、抵抗値を横軸にとったグラフや温度を横軸にとったグラフを書くことが出来ます。
一方で、それ以外のものを横軸にとりたいと考えることもあります。
今回は、過渡解析や直流解析において時間やスイープさせる直流電源以外のものを横軸とする方法を書きます。
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○noritanさんの2SD2531モデル
noritanさんが2SD2531のシミュレーション・モデルを作るのエントリで2SD2531のSPICEモデル作成を行っています。
そのなかで、LTspiceのグラフの横軸に関して以下のように書いておられます。

参考文献では、 IB を変化させたときの IC の値を横軸に、 hFE すなわち IC/IB の値を縦軸にとっていたのですが、LTspiceの波形表示には、横軸の変数を任意に指定する方法が見つかりませんでした。


つまり、以下に示すfig.1のような、ベース電流をスイープさせた直流解析シミュレーションをした際に、fig.2に示したデータシートからの引用のようなコレクタ電流を横軸にとったグラフを書きたいという話です。
fig.3に示すように、LTspiceでも書くことが出来ます。


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fig.1: ベース電流をスイープさせた直流解析

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fig.2: コレクタ電流を横軸にとったグラフ

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fig.3: LTspieで書いたhFE-IC曲線


このように実は結構簡単に出来ますが、LTspiceのインターフェースがぶっきらぼうなおかげであまり知られていないようです。

○横軸の変更の仕方
noritanさんの回路の例で少し丁寧に解説します。

まず、fig.1のような回路でシミュレーションをRunするとベース電流Ibを横軸としたfig.4のようなグラフが表示されます。


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fig.4: ベース電流Ibを横軸に持つグラフ


この横軸付近にマウスのカーソルを持ってくると、カーソルが灰色の定規のような形に変化するのでそこでクリックします。(右クリックではなく、普通の左クリックです。)

すると、fig.5のような「Horizontal Axis」ダイアログがでます。


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fig.5: Horizontal Axisダイアログ


ここで、fig.6のように「Quantity Plotted:」欄に横軸にとりたい値を入力します。ここでは、Q1のコレクタ電流なのでIc(Q1)と入力しました。


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fig.6: Quantity Plottedの設定


OKを押すと、fig.7のようなグラフが表示されます。


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fig.7: 横軸が変更されたが、表示範囲がおかしいグラフ

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fig.8: Axis Limitsの設定


横軸の範囲が正しく表示されないので、ふたたび「Horizontal Axis」ダイアログを表示させて「Axis Limits」の「Left:」と「Right:」を設定します。今回は10mAと10Aにして完了です。

○リサジュー曲線
これだけではちょっと寂しいので、応用の一例として、LTspiceでリサジュー曲線(リサージュ曲線)を描いてみました。
グラフの色がいつもと違うのは、この方がオシロスコープぽいかと思ったからで、深い意味はありません。


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fig.9: 正弦波2つの過渡解析

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fig.10: リサジュー曲線


○ヒステリシス
他の応用としてはヒステリシス特性の確認があります。シュミットトリガの記号の由来となっているアレです。
過渡解析でシュミットトリガ・インバータやヒステリシスコンパレータのシミュレーションをすれば、入力電圧を横軸にとることによってヒステリシス特性を表示することが出来ます。

このシミュレーションはベルが鳴るさんが標準 CMOS ロジックのトランジスターモデルの記事の中(一番下)で行っています。わたしもこの記事で横軸が変更できることを知りました。

○付録
このエントリで使用したリサジュー曲線の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。

tag: LTspice トランジスタ 

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