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バッファとヒステリシス その1

デジタルバッファとコンパレータの動作はよく似ています。シュミットトリガ入力でないデジタル非反転バッファに、抵抗を2本追加することによってシュミットトリガバッファにすることが出来ます。
今回は、この回路についてLTspiceでのシミュレーションを行いました。

002_20090320165725.png 004_20090320165725.png


○普通のバッファにヒステリシスをつける
fig.1のようにバッファに抵抗を2本追加することにより、バッファをシュミットトリガバッファにすることが出来ます。


001_20090320165521.png
fig.1: バッファへヒステリシス特性の付加


この回路をLTspiceでシミュレーションしました。fig.4の青のラインを赤のラインと比較すると確かにヒステリシス特性が追加されたことが分かります。


002_20090320165725.png
fig.2: 抵抗付加前後の比較回路
003_20090320165521.png
fig.3: 時間-出力電圧グラフ
004_20090320165725.png
fig.4: 入力電圧-出力電圧グラフ


○シュミットトリガバッファとヒステリシスコンパレータ
標準ロジックICに存在するデジタルバッファの動作は、アナログICであるコンパレータによく似ています。


005_20090320165521.png
fig.5: バッファの中身はコンパレータのようなもの


デジタルICの中身が、しきい値があらかじめ決められているコンパレータであると考えれば、ヒステリシスコンパレータと同じ理屈でシュミットトリガバッファに出来るということにも納得がいくと思います。


006_20090320165521.png
fig.6: ヒステリシスコンパレータとシュミットトリガバッファ


○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 

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ヒステリシスの表示

この記事を見てヒステリシスの描き方が少しわかりました。ありがとうございます。今、ヒステリシスを描きたい別の回路があります。単純化するためにコンパレータの入力の片側に電圧を入れておいて(帰還もさせています)、もう片側に抵抗で分圧して電圧を入れます。その抵抗値を上下に可変すると、コンパレータの出力がオンオフします。ヒステリシスをつけているのでオンするときと、オフするときの抵抗値が変わるはずなのですがうまくいきません。.step コマンドで抵抗値を変えながら計算すると、小さい方から変えるときと、大きい方から変えるときと同じ値になってしまいます。直前の回路の状態が関係していないのではないかと思います。.ic コマンドでコンパレータの出力の配線に初期電圧を入れてやっても同じでした。良い方法などありませんでしょうか。

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Re: ヒステリシスの表示

むらまつさん、こんにちは。
折角なのでこのネタを月曜日の更新分にしようとおもいます。

先に結論だけ書くと、シミュレーションは、『過渡解析で行い、分圧は時間に依存して抵抗値の変わるモデルでおこなう』がよいと思います。
とりあえず、画像とスケマティックだけアップロードしておきます。

http://blog-imgs-26.fc2.com/g/o/m/gomisai/001_20090704014134.png
http://blog-imgs-26.fc2.com/g/o/m/gomisai/002_20090704014134.png
http://blog-imgs-26.fc2.com/g/o/m/gomisai/VCRcomp_asc.txt
http://blog-imgs-26.fc2.com/g/o/m/gomisai/VCRcomp_plt.txt

Re: ヒステリシスの表示

ご返事をありがとうございました。提示して下さったファイルを参考にして設定を修正してみたところ、見事ヒステリシスを表示させることができました。ありがとうございます。
電圧で抵抗を変化させるということも考えたのですが、やり方がわからなかったので助かりました。お教え下さった書き方は自分では簡単に見つけられなかっただろうと思います。書き方の意味はわからないところもありますが、動くことが確認できました。
別の電源で抵抗を変化させるための数値(R)を振るというのはわかります。抵抗のところにR=○○○*V(R)○○○という式があります。抵抗が、PLUSEで振っているRの値をV(R)の位置に入れて計算したような値で変化するのですね。ここが入門者には難しいと思いました。(このように書くとなぜそのような動作になるか理解はできていません)

Re: Re: ヒステリシスの表示

むらまつさん、こんにちは。
エントリにするといいつつ、いまだかけてなくてすみません。

> このように書くとなぜそのような動作になるか理解はできていません
シミュレータと言うのは、あくまで『人間が手計算でも出来ることを、代わりに計算してくれる』と言うだけのものです。LTspiceの優れたところは、回路図入力で(人間側が計算モデルを意識しなくても)計算してくれると言う点です。

なので、『なぜこのような動作になるか』というよりは、『こう書けば、このような動作になるようにプログラムされている』という感じです。

書きました

記事書きました。

LTspiceで電圧制御抵抗(VCR)
http://gomisai.blog75.fc2.com/blog-entry-393.html
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