はじめに
こんにちは！rosequartzsです。
この記事は、WINC(早稲田大学コンピュータ研究会)Advent Calendar 2022 22日目の記事として書きました。(少し遅刻しました、、、、申し訳ないです)
今回は、LTspiceという回路シミュレータを用いて、２次ローパスフィルタの回路のシミュレーションを行い、周波数特性を表すグラフを作成しました。なお、この記事ではWindows10におけるLTspiceの使用方法を示しています。
２次ローパスフィルタの図
まず、今回作成した２次ローパスフィルタを以下の図に示します。
LTspiceの使い方について
【回路の作成方法】
ここでは回路の作成の手順について操作について簡単に紹介します。私はLTspiceに関してはまだまだ初心者ですが、感想としては細かいコマンドについては習うより慣れるほうが早いと思ったのでぜひ手を動かしながら覚えていってください。
- [Edit]>>Component…ここから回路素子を選べます。
- 図1の通りに素子を配置します。
- 回路素子を配置し終えた後、それぞれの回路素子を右クリックすると素子定数を設定できます。今回は以下のように設定しました。
・V1
DC value[V]: -15
・V2
DC value[V]: 15
・V3
Functions: none
DC Value:0
AC Amplitude:1 - [Simulate]>>Edit Simulation Cmd…シミュレーションの実行前に以下のように設定しました。
Type of sweep: Decade
Number of points per decade: 100
Start frequency: 1
Stop frequency: 100k - 4.のように設定した後に、「.ac dec 100 1 100k」の表記が出てくるので作成した回路図中に配置します。
- [Simulate]>>Run…シミュレーションを実行します。
【グラフの作成方法】
1.[Simulate]>>Runを押すと何も書かれていないグラフが出てくるので、グラフ内を右クリックして「Add Traces」→「V(com)」と選択し、何かしらのグラフを表示させます。
2. グラフ内を右クリックして「Add Plot Pane」を選択し、グラフの表示を一段→二段に変更します。
3. 新たに表示された空のグラフ（上段）を右クリックして、「Add Traces」→「V(com)」と選択してOKします。
4. 上段のグラフの右側の縦軸にカーソルをあわせると黄色い定規のようなものが出てくるのでそのままの位置で右クリックから「Don't Plot Phase」を選択して、位相の軸を消します。ここで出てくる設定画面では、グラフの最大値や最小値、そしてメモリの幅も設定できます。
5. 下段のグラフの左の縦軸でも同様に右クリックから「Don’t Plot Magnitude」を選択してゲインの軸を消します。
6. ここで、ゲイン―周波数特性及び位相―周波数特性のグラフがそれぞれ表示されていることが確認できます。
7.(optional)グラフの右クリックから「View」→「Grid」を追加すると点線のメモリが表示されます。
以上より、出力されたゲイン―周波数特性及び位相―周波数特性のグラフを図に示します。
さいごに
LTspiceを用いると回路のシミュレーションが容易にできることがわかりました。回路を作成するツールは複数ありますが、他のツールは導線が細かいプロット上に表示されているのにもかかわらず接続しにくい場合があるのに対してLTspiceは導線を引くのがとても楽な印象でした。次回は、MATLABで２次ローパスフィルタの周波数特性のグラフを出力することにも挑戦したいと思います。ただ、まだまだ初心者なので不備などありましたらぜひ教えていただけますと幸いです。