LTSPICEで始める回路シミュレーション

初心者入門ガイド 回路シュミレーションの必要性から、実際に自分のPCでシミュレーションを実施するまでをサポートします。

著作権について

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回路シミュレーションとは？

電子回路の動作を実際に抵抗とかトランジスタを使わなくても確かめられる！

ブレッドボードで回路評価

PC上で回路評価可能！

各素子の特性を数式で表し、回路方程式を立て、解いてくれる！

電子回路ではオームの法則V=IRやコンデンサのQ=CV等、回路特性を数式で表すことができます。

能動素子のトランジスタやダイオードも、等価回路を用いて数式で表せます。

このように数式を使えば、回路の動作を紐解くことができます。

ただし、一般的に回路が複雑になればなるほど、微分方程式等が多用され、手計算では難しくなります。

回路シミュレーションはそんな回路方程式をコンピュータの力で解いてくれるのです！

シミュレータの歴史

（開発当初）

回路シミュレータであるSPICE（スパイス）は、1972年米国カリフォルニア大バークレイ校で、ICの設計検証目的で開発されました。

Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis

その後、SPICE2(FORTRAN)、SPICE3(C)と大学で開発が進む。

（黎明期）

大学での開発ということで、ソースコードが公開されていたため、米国のベンチャー企業が、

回路エディタや波形表示機能などをカスタマイズしてSPICEのパッケージ版を販売。

（～現在）

有料ソフト、フリーソフト含め様々なSPICEソフトが公開されています。

各ソフトそれぞれ特色を出してはいますが、根本は“SPICE”を根幹としているため、

どれが一つでも使い方がわかれば、それほどソフトの移行は難しくないと思います。

代表的なSPICE紹介

ngspice （オープンソース）

Spice3ｆ5、Cider1ｂ1、Xspiceをベースに開発されており、最新版をインストールする場合はソースからコンパイルする必要あり

Qucs （フリーソフト）

Windowsだけではなく、Linuxでも動作する。GUIで直感的な操作が可能。

LTspice （リニアテクノロジー社提供，フリーソフト）

リニアテクノロジー社がフリーソフトとして提供しているSPICEソフト。

Windowsにて動作し、素子点数に制限なく利用可能（本資料ではこれを使用）

HSPICE （シノプシス社提供，有料ソフト）

PSpice （Cadece社提供，有料ソフト）

どちらも有料ソフトであり、業界で標準的に使用されているSPICEソフト

ＬＴｓｐｉｃｅの紹介

無料で使用でき、比較的情報が流通しているLTspiceを用いて、

回路シミュレーションの方法について説明します。

LTspiceの生い立ち

1991年にリニアテクノロジーが「SwitcherCAD」として開発がスタートし、

2008年に「LtspiceⅣ」に改名されました。

もともとの目的は

「リニアテクノロジーの半導体デバイスを使った回路設計を

円滑に進めていただくこと」 とのことです。

その為、リニアテクノロジーのICがたくさんモデルとして収められていたりします。

入手及びインストール（1/2）

LINEAR TECNOLOGYのサイトよりソフトをダウンロードします。 http://www.linear-tech.co.jp/designtools/software/

入手及びインストール（2/2）

32bit版と64bit版を選択することができます。

インストール先選べますが、基本はそのままでOKです。

インストール完了です。

NOTE 標準のインストール先 C:¥Program Files¥LTC¥LTspiceXVII

初期設定（1/3）

起動直後の画面です。以前のバージョンを使用していた方からするとちょっと違和感あるかもです。

新規回路図作成 ファイルを開く コントロールパネル

初期設定（2/3）

「コントロールパネル」→「Netlist Options」

ここにチェックをすることでμ（マイクロ）を文字化けしないように”u”(アルファベットのユーで代替することができます。

初期設定（3/3）

Item Red Green Blue Trace V(1) 255 0 0 Trace V(2) 0 192 0 Trace V(3) 0 128 255 Trace V(4) 192 0 255 Trace V(5) 0 238 238 Trace V(6) 192 64 0 Trace V(7) 238 238 0 Trace V(8) 32 32 192 Trace V(9) 255 192 32 Trace V(10) 0 128 64 Trace V(11) 160 128 225 Trace V(12) 128 64 0

Axis 0 0 0 Inactive Axis 0 0 0

Grid 0 0 0 Background 255 255 255

Item Red Green Blue Wires 0 125 0

Junctions 0 125 0 Componet body 192 0 0

Graphc Flag 192 0 0 Comment Fill-in 255 255 192 Component Text 0 0 0

Flag Text 0 0 0 SPICE Directive

Text 0 0 0

Comment Text 0 0 192 Unconnected Pin 0 125 0 Highlight Color 255 0 0

Grid 192 0 0 Background 255 255 255

グラフと回路図の表示色を変更します。 配色例は「ねがてぃぶろぐ」さんで 紹介しているものを採用しました。 http://gomisai.blog75.fc2.com/blog-entry-451.html

簡単なシミュレーション手順（1/6）

Ctrl R

ショートカットキーで素子を回転

素子上で右クリック →素子地設定

抵抗、コンデンサ、GNDを配置したら、 各素子上で右クリックし、素子値を設定します。

R1 ＝ 10k C1 ＝ 10u

簡単なシミュレーション手順（2/6）

「Voltage」を選択

電源を回路図に置きます

電源を配置したら、右クリックし、 電圧を設定します。 [Advanced]ボタンを押して 詳細設定画面を開いてください。

簡単なシミュレーション手順（3/6）

矩形波をだすモードにします

初期電圧 今回は「0」

ON電圧 今回は「5」

今回は「0」

ON時間 今回は「500m」

合計時間 今回は「1000m」

Von

Vini

Tperiod

Tdelay

Trise

Ton

Tfall

＜矩形波の設定箇所＞

簡単なシミュレーション手順（4/6）

各素子を接続します

□をクリックして、ドラッグで線が引けます

簡単なシミュレーション手順（5/6）

ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ時間 今回は「2000m」

計算の刻み幅 今回は「1m」

簡単なシミュレーション手順（6/6）

Runで実行

測定したい部分をクリック

オシロスコープを回路に当てるかのように、 回路上の電圧を測定することができます。

最後に

以上、回路シミュレーションから、実際に自分のPCにLTspiceをインストールし、

簡単なシミュレーションを実施してみたました。

導入と触りだけであったため、実務での使い方等は別資料で説明させていただきます。

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【Web】 http://kataen.com

更新履歴

2017/04/16 初版