LTspiceでダイオードのDC解析をしてみよう

Spiceとの出会い

大学のとき、授業を適当に聞いていたら、スパイスという言葉が聞こえてきました。

回路の授業なのに、料理で使うコショウやシナモンのことを話し出したのかな、おかしいなと思っていたら、後から回路シミュレータのことだと分かりました。

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当時は、Excelなんて無い時代でした。
シミュレーション結果は、上に示すように、アスタリスクをプロットすることで表現していました。

そもそも回路が全く分からないので、spiceの動作も解りませんでしたが、手順書通りに操作するとそれらしき結果が表示されたので、それをレポート用紙に貼り付けることで、かろうじて単位をもらいました。

今、考えると、先生もよく解ってなかったかもしれません。

HSPICE、PSpice、LTspice

会社に入ってからは、HSPICEやPSpiceを使う機会を得ました。
HSPICEはLSI業界の標準PSpiceは回路設計業界標準などと言われています。

僕は、主としてバイアス点の計算に使いました。
本気になって使うときには、自分でモデリングしたデバイスを用いてAC解析や過渡解析をしたこともありました。

これらの商用spiceに対し、LTspiceは無料で使うことができます。また、回路規模が無制限なところも魅力です。個人利用では、LTspice一択です。

回路設計では、手で慎重に計算したつもりでも、うっかりミスはあるものです。
小規模の回路であっても、実物を作る前にはいずれかのspiceを用いて、少なくともバイアス点をシミュレーションしておくことをお勧めします。

LTSpiceのダウンロード

LTSpiceはこちらからダウンロードできます。

また、マニュアルはこちらからダウンロードできるようです。(僕は、適当に使っていたら使えたので、マニュアルはダウンロードしていません)

LTspiceでダイオードのDC解析をしてみよう

LTspiceをインストールしたら、ダイオードのDC解析をしてみましょう。おそらく、これが最も簡単な解析だと思います。

まず、新しい回路図を準備します。
・File → New Schematic

回路図に、電圧源、ダイオード、グラウンドを配置します。ちなみに、グラウンドは基準電圧になるので、これが無いと解析できません。
・Edit → Component → voltage → 適当な場所でクリックして配置
・Edit → Component → diode → 適当な場所でクリックして配置
・下三角のGround → 適当な場所でクリックして配置

素子間を配線します。
・鉛筆マークのWire → 端子(小さい□)同士を配線する

電圧源の電圧値に数値を与えないとエラーになるので、適当な電圧を与えます。
・電圧源の「V」を右クリックして0にする

シミュレーション条件を与えます。ここではDC(直流)とします。
・Simulate → Edit Simulation Cmd → DC sweepタブ

シミュレーション条件

シミュレーション条件

・Name of 1st source to sweepは電圧源の名前(普通はV1)です
・Type of sweepは、Linear(線形)としましょう
・Start valueとStop Valueはそれぞれー0.7 [V]と0.7 [V]にしてみます
・Incrementは刻み幅です。0.01 [V](10 [mV])としました

シミュレーション結果

シミュレーション結果

Viewメニューの直下にある、人間が走っているようなアイコンをクリックしてシミュレーションします。
すると、回路図の上にグラフ領域が現れます。

回路図において、マウスをダイオードのD1辺りに近づけるとクランプ型の電流系のようなアイコンに変わるのでクリックするとグラフ領域に電流-電圧特性が示されます。

順方向に電圧を加えると600mVあたりから電流が流れ始め、700mVで約6mAになることがわかります。また、逆方向に電圧を加えた場合には、電流はほとんど流れません。

ここまでできた方はおめでとうございます。
あとは、回路を複雑にしたり、解析の種類をAC(交流)やTransient(過渡)にして使います。

まとめ

LTSpiceでダイオードの直流解析をしてみました。
小規模な回路から始め、徐々に複雑な回路をシミュレートされてはいかがでしょうか?

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