SPICEモデルの現実とのズレの例 その1

回路シミュレータの計算結果が信頼できるものであるかは、シミュレーションに使うモデルが正確であるかに大きく依存します。
しかし、シミュレーションモデルの正確さを評価することはとても難しいです。この問題に対して、明確な回答は無いのですが、せめてもの自衛手段として明らかにおかしい例を知っておく、ということで、今回はLM358のモデルを使った例を紹介しておきます。

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○同じ素子のモデルでも作成者により結果が異なる

LTspiceをはじめとする各種SPICEは、回路の挙動を計算で求める回路シミュレーターです。その実際のところは、ある瞬間瞬間の回路の各点の電流や電圧を順々に(ある意味力技で)計算しているに過ぎません。つまり、全く未知の部品で構成された回路の挙動を知ることはでないことになります。それにもかかわらず、私たちが、どういった挙動を示すのかぜんぜん見当もつかない回路のシミュレーションをやってくれるのは、各メーカーや能力のある趣味の方々が現実に近いモデルを用意してくれているからです。

当然のことですが、こうやって作られたSPICEモデルは現実の素子を完全に再現できるわけではありません。また、作成者によって挙動が違う場合もあります。一例としてHelmutSさんのスケマティックが回路シミュレーション part 3で紹介されていました。


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fig.1

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fig.2


赤のラインで示されたSTMicroelctronicsのモデルのほうが青のラインで示されたNational Semiconductorのモデルよりも応答速度がよい、一方で、オーバーシュートとアンダーシュートが見られることがわかります。
どちらのモデルがより現実に近いのかは、実際のLM358の挙動を確かめないと分かりません。
必要なファイルは、LTspice User GroupのFiles > Lib > LM358からダウンロードできます。ただし、ログインが必要です。

○全く考慮されていないパラメータ

上のものは、ステップ応答の違いという、モデルの厳密性の例でしたが、もっと根本的なモデル製作の段階で考慮されていないパラメーターも存在します。以下はLM358で構成した非反転増幅回路に1kHzの正弦波を入力し、 LTspiceで素子の発熱を見るの方法を用いてLM358の消費電力を求めたものです。


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fig.3

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fig.4


なんと!消費電力が負になっています!!!常識的に考えてこれはおかしいですね。


tag: LTspice LM358 

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