LTspiceでビヘイビア電源ほか

以下のLTspiceの基本素子を簡単に列挙しました。

  • 電圧制御電圧源(E)
  • 電圧制御電流源(G)
  • 電圧源を電流計として使う
  • 電流制御電流源(F)
  • 電流制御電圧源(H)
  • ビヘイビア電源(BV,BI)
  • 電圧制御抵抗(VCR)
  • 電圧制御スイッチ(SW)


今回書いたサンプルは、きわめて基本的な使用方法ですが、中村 利男(NAKAMURA Toshio)さんのフリーソフトで楽々エンジニアリングの中にあるBehavioral Model の使い方には、より詳しい使い方が解説されています。


電圧制御電圧源(E)


電圧制御電圧源は、回路上の2点間の電圧に比例した電圧を発生する電源です。
周波数特性等のない理想的なOPアンプと考えることもできます。


001_20101109233349.png
fig.1: 電圧制御電圧源

002_20101109233348.png
fig.2: V1の2倍の電圧を発生


素子の上での右クリックから立ち上がったダイアログのvalueの欄に増幅率を指定します。



電圧制御電流源(G)


電圧制御電流源は、電圧制御電圧源と良く似た電源で、入力された電圧に比例した電流を出力する電流源です。


003_20101109233348.png
fig.3: 電圧制御電流源

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fig.4: V1の2倍の電流を出力


素子の上での右クリックから立ち上がったダイアログのvalueの欄に増幅率を指定します。



電圧源を電流計として使う


LTspiceでは、素子に流れる電流を表示することができます。しかし、ブリッジ回路のように理想的には短絡している部分の電流値を測りたいと考える場面もあります。
そういった場合は、0Vの電圧源を挿入して電流形の代用とします。


005_20101109233347.png

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fig.5-6: ホイートストンブリッジの検流計




電流制御電流源(F)


名称からある程度想像できると思いますが、ある点に流れる電流に比例する電流を流す電流源です。
電流の検出には、前述の電圧源を電流計として利用する方法を用います。


007_20101109233414.png
fig.7: 電流制御電流源

008_20101109233414.png
fig.8: I1の2倍の電流を出力


素子の上での右クリックから立ち上がったダイアログのSpiceLineに電流検出用の電圧源の名称を、valueの欄に増幅率を指定します。



電流制御電圧源(H)


もはや説明の必要も無いでしょう。
電流値に比例した電圧を出力する電圧源です。


009_20101109233413.png
fig.9: 電流制御電圧源

010_20101109233413.png
fig.10: I1の2倍の電圧出力




ビヘイビア電源(BV,BI)


これまで触れた電(圧|流)制御電(圧|流)源は、ひとつの入力に対して、単純に比例する出力を得るものでした。
これに対してビヘイビア電(圧|流)源は、複数の入力に対して、複雑な関係となる出力を得ることが出来ます。

使い方はV=F(...)となっているところに直接数式を打ち込みます。
数式の中で使える関数や演算子はLTspiceのHelp TopicsからB. Arbitrary behavioral voltage or current sources.の欄を参照してください。


011_20101109233413.png
fig.11: ビヘービア電圧源で作った絶対値回路

012_20101109233413.png
fig.12: V(in)の絶対値を出力


電圧制御抵抗(VCR)


電圧によって電圧や電流を制御できるならば、抵抗値が変化する素子が合ってもいいと考えるのは自然な流れだと思います。
LTspiceでは比較的簡単に実現できます。LTspiceで電圧制御抵抗(VCR)をどうぞ。

応用例としてはLTspiceで自己発熱するサーミスタなど。

電圧制御スイッチ(SW)


入力に対して非線形に抵抗値が変化する、電圧制御スイッチもあります。


013_20101109233913.png

014_20101109233913.png
fig.13-14: スイッチ


SPICE Directiveをつかってモデルを指定する必要があります。
このとき指定できるパラメータには、ON抵抗やOFF抵抗、また、制御入力のしきい値などがあります。制御入力はヒステリシスを持たせることもでき、指定方法はLTspiceでデジタル回路 その1のしきい値の書式と同じです。



ねがてぃぶろぐの付録


本ブログでは、LTspiceを用いてシミュレーションを行った場合、できる限り読者の方々が自分のPCで再現ができるように、回路図ファイルとプロットファイルを公開するようにしています。

例えばLTspiceクイック・スタートでは、エントリの最後の方に付録としてrelax-osc_asc.txt(回路図ファイル)とrelax-osc_plt.txt(プロットファイル,どの信号をグラフ上に表示するかを指定するファイル)へのリンクを設けています。

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。


上記のとおり、relax-osc_asc.txtからrelax-osc.ascへ名前を変更します。
LTspiceが既にインストールしてあれば、アイコンの形がテキスト形式のものからNPNトランジスタの形へ変化し、ダブルクリックからLTspiceで開けるようになります。
LTspiceのインストールをしていない方はLTspiceのインストールと初期設定を参考にインストールしてください。


001_20101116055220.png
fig.1: _asc.txt → .asc


同様にrelax-osc_plt.txtからrelax-osc.pltへ名前を変更します。こちらは、テキスト形式のアイコンから、未登録ファイルのアイコンへ変わるはずです。

関連エントリ




参考URL




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