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【電気】回路図を読みたい

CPUのデータシートには回路図が度々出てきます。毎回四苦八苦して調べますが、基礎がイマイチなので成長してる実感がありません。今回、基本的なアナログ回路を理解し読めるレベルを目指します。またアナログ回路を作ろうとすると都度部品を買わなきゃならないので回路シミュレータ(LTSpice)を活用したいと思います。また回路図を書く練習にはCAD(BSch3V)を使います。

この記事で解決できること

  • 回路シミュレータLTSpiceのインストール方法と操作方法がわかる。
  • CAD(BSch3V)のインストール方法と操作方法が分かる。

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LTSpiceのインストール

ANALOG DEVICESのページからLTSpiceのダウンロードができます。

デモ回路LTspice スタートアップガイド(日本オリジナル版)LTspice Information Flyer & ShortcutsLTspice Getting Started Guide、などをダウンロード。

インストーラをダブルクリック。「Accept」をクリックし「Install Now」をクリック。

インストールが終わると以下のメッセージが出るので「OK」をクリック。

なんかサンプルをダウンロードしてるみたい。

起動画面。

「File」→「Open」→「C:\Users\<ログインユーザ名>\Documents\LTspiceXVII\examples\Educational\audioamp.asc」を開くとこんな感じ。今の私には難しすぎますね。

BSch3Vのインストール

BSch3V【電気】デジタルテスターによる電池電圧測定、スマホUSB急速充電、USB電流電圧テスター チェッカーの実験という記事を書いたときにインストールしてましたので割愛。

回路図に関する勉強

始める電子回路。非常にわかりやすいです。まずはここを通読します。あと、合点!電子回路超入門 (エレ基礎シリーズ)エレクトロニクスをはじめようという本を読みます。

10のツール

合点!電子回路超入門 (エレ基礎シリーズ)に10のツールを理解して応用せよ、と書かれてました。まずは超ラフにそれぞれをメモりました。

①オームの法則

電圧(V)=抵抗(R)×電流(I)

1.5Vの電池に1Ωの抵抗をつけると1Aの電流が流れる。みたいな話。

②位相

波形のズレのこと。

③複素数

インピーダンスをオームの法則で計算するときに使う。

④対数

dB(デシベル)。増幅率(ゲイン)。信号対雑音比(S/N)。

⑤時定数

信号の立ち上がり(変化)時間。回路が安定するまでの時間。過渡現象。

⑥積分と微分

コイル・コンデンサと電圧・電流の関係。積分回路、微分回路。

⑦群遅延

回路内の遅延時間測定ツールは群遅延で測定結果を表示することが多いらしい(ちんぷんかんぷん)。

⑧特性インピーダンス

ハイスピード電子回路設計で必要。高周波回路のSパラメータ。反射係数円。

⑨フーリエ変換

オシロスコープのFFT測定モード。時間波形と周波数成分の関係。

⑩畳み込み

入力周波数特性(伝達関数)と信号の時間波形の関係。信号処理理論。伝送理論。無線通信理論。

BSch3Vお試し(自己流です)

「ツール」→「パーツ」→「ライブラリ」→「DISCRETE」を選ぶと、電源とか抵抗みたいな基本的な部品が選べるようになる。

BATTERY(電池)、R(抵抗)を配置。

「ツール」→「ワイヤー」でBATTERYのプラス(長い方)から線を引っ張り、抵抗につなぎ、BATTERYのマイナス(短い方)に繋ぐ。「1.5V」とか「1Ω」は配置を調整する。

するとこうなる。

「ツール」→「ワイヤー」でBATTERYのプラス(長い方)から線を引っ張り、抵抗につなぎ、BATTERYのマイナス(短い方)に繋ぐ。「1.5V」とか「1Ω」は配置を調整する。 

「ツール」→「コメント」でこんな文章を入力し「OK」を押す。

できあがり。

LTSpiceお試し(自己流です)

「File」→「New Schematics」をクリック。「Edit」→「Component」をクリックし「voltage」を選択し「OK」を押す。「Edit」→「Component」をクリックし「res」を選択し「OK」を押す。

「voltage」を右クリックして「DC value[V]」に「1.5」を入れて「OK」を押す。

「res」を右クリックして「Resistance[Ω]」に「1」を入れて「OK」を押す。

するとこうなる。

「Edit」→「Draw Wire」をクリックし、こんな感じに配線する。

「Simulate」→「Run」をクリックし「Stop time」を「0.05」にする。(50ms)

「OK」を押すとグランドにつながってないよ的なエラーが発生。

「Edit」→「Place GND」を配置し以下のように接続する。

再び「Run」するとオシロみたいな画面が出てきます。電源と抵抗の間の配線をクリックすると電圧プローブになり緑色の線で1.5000Vを示します。

次に抵抗をクリックすると電流プローブになり青色の線で1.5000Aを示します。

BSch3Vと違って回路を実行できるのが面白いですね。次は交流波形が出るような回路を試してみようと思います。LTSpiceの使い方を調べていたらLTSpiceの使い方 覚え書きLTSpiceで超簡単な回路のシミュレーションをしてみる、というサイトを発見。こういうの大変ありがたいです。

まとめ

なんとなく聞いたことがあるキーワードもありますが、どれも曖昧な理解であることを自覚。しっかり理解しないと次に進めないので頑張ります。

ついでに「C:\Users\<ログインユーザ名>\Documents\LTspiceXVII\examples\Educational\160.asc」を「Run」して取れた波形。超かっちょいい…。いつかこんな回路書けるようになりたいです。

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