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検証済みSPICEネットリストと例題回路集

以下はSPICE 2g6で事前検証済みのネットリストで、必要に応じて簡単な説明付き。(ネットリストについての詳細は第2章「電気回路のコンピュータシミュレーション」を参照。)

ここにあるネットリストは自由に「コピー」「ペースト」して、自身のSPICEソースファイルで解析・改変にお使いください。ここでの目的は二つ:SPICEネットリスト設計の実例で構文理解を深めること、そしてシンプルな回路解析においてSPICEネットリストがいかにシンプルかつコンパクトになり得るかを示すことです。

すべての出力リストは「トリミング」されており、余分な情報を除いて最も簡潔なSPICE出力を提示しています。これは主に文書のスペース節約のためです。実際にシミュレーションを実行すると、出力がここで示したものと完全に同じようには見えないでしょう。典型的なSPICE出力には、作業に必ずしも関係ないヘッダーやサマリー情報が大量に含まれます。

例:複数電源DC抵抗ネットワーク回路、パート1

検証済みSPICEネットリストと例題回路集

.dcカードと.print/.plotカードなしでは、このネットリストの出力はノード1,2,3の電圧(ノード0基準)のみ表示されます。

ネットリスト:

Multiple dc sources
v1 1 0 dc 24
v2 3 0 dc 15
r1 1 2 10k
r2 2 3 8.1k
r3 2 0 4.7k
.end

出力:

node voltage node voltage node voltage
( 1) 24.0000 ( 2) 9.7470 ( 3) 15.0000

voltage source currents
name current
v1 -1.425E-03
v2 -6.485E-04

total power dissipation 4.39E-02 watts

例:複数電源DC抵抗ネットワーク回路、パート2

検証済みSPICEネットリストと例題回路集

.dc解析カードを追加し、電源V1を24Vから24Vへ1ステップ(つまり定常24V)で指定すると、.printカードで任意の2点間電圧を出力できる。

興味深いことに、.dc解析オプションを呼び出すと、各ノードのデフォルト電圧出力(グラウンド基準)が消えるため、.printカードで明示的に指定しないと見えなくなる。

ネットリスト:

Multiple dc sources
v1 1 0
v2 3 0 15
r1 1 2 10k
r2 2 3 8.1k
r3 2 0 4.7k
.dc v1 24 24 1
.print dc v(1) v(2) v(3) v(1,2) v(2,3)
.end

出力:

v1 v(1) v(2) v(3) v(1,2) v(2,3)
2.400E+01 2.400E+01 9.747E+00 1.500E+01 1.425E+01 -5.253E+00

例:RC時定数回路

検証済みSPICEネットリストと例題回路集

DC解析では、リアクティブコンポーネント(CやL)の初期条件を指定する必要がある(コンデンサは電圧、インダクタは電流)。これは各コンデンサカードの最後のデータフィールド(ic=0) で提供される。

DC解析を行うには、.tran(「過渡」)解析オプションを指定し、最初のデータフィールドで時間刻み(秒)、2番目で総解析時間(秒)、"uic" で「初期条件を使用」を指示する。

ネットリスト:

RC time delay circuit
v1 1 0 dc 10
c1 1 2 47u ic=0
c2 1 2 22u ic=0
r1 2 0 3.3k
.tran .05 1 uic
.print tran v(1,2)
.end

出力:

time v(1,2)
0.000E+00 7.701E-06
5.000E-02 1.967E+00
1.000E-01 3.551E+00
1.500E-01 4.824E+00
2.000E-01 5.844E+00
2.500E-01 6.664E+00
3.000E-01 7.322E+00
3.500E-01 7.851E+00
4.000E-01 8.274E+00
4.500E-01 8.615E+00
5.000E-01 8.888E+00
5.500E-01 9.107E+00
6.000E-01 9.283E+00
6.500E-01 9.425E+00
7.000E-01 9.538E+00
7.500E-01 9.629E+00
8.000E-01 9.702E+00
8.500E-01 9.761E+00
9.000E-01 9.808E+00
9.500E-01 9.846E+00
1.000E+00 9.877E+00

シンプルなAC正弦波電圧回路のプロットと解析

検証済みSPICEネットリストと例題回路集

この演習では、.plot 機能で正弦波電圧源の瞬時値をプロットする正しいセットアップ(過渡解析として)を示す。フーリエ解析も、適切な時間範囲で .tran 過渡解析オプションを指定する必要がある。

このデッキの時間範囲では、フーリエ解析の精度はかなり低い。基本周波数のサイクル数を多く過渡解析すれば、フーリエ解析はより精密になる。これはSPICEの癖ではなく、波形の基本原理である。

ネットリスト:

v1 1 0 sin(0 15 60 0 0)
rload 1 0 10k
* より良いフーリエ精度のためにtranカードを以下に変更
* .tran 1m 30m .01m および .optionsカードを含める:
* .options itl5=30000
.tran 1m 30m
.plot tran v(1)
.four 60 v(1)
.end

出力:

time v(1)
-2.000E+01 -1.000E+01 0.000E+00 1.000E+01 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
0.000E+00 0.000E+00 . . * . .
1.000E-03 5.487E+00 . . . * . .
2.000E-03 1.025E+01 . . . * .
3.000E-03 1.350E+01 . . . . * .
4.000E-03 1.488E+01 . . . . *.
5.000E-03 1.425E+01 . . . . * .
6.000E-03 1.150E+01 . . . . * .
7.000E-03 7.184E+00 . . . * . .
8.000E-03 1.879E+00 . . . * . .
9.000E-03 -3.714E+00 . . * . . .
1.000E-02 -8.762E+00 . . * . . .
1.100E-02 -1.265E+01 . * . . . .
1.200E-02 -1.466E+01 . * . . . .
1.300E-02 -1.465E+01 . * . . . .
1.400E-02 -1.265E+01 . * . . . .
1.500E-02 -8.769E+00 . . * . . .
1.600E-02 -3.709E+00 . . * . . .
1.700E-02 1.876E+00 . . . * . .
1.800E-02 7.191E+00 . . . * . .
1.900E-02 1.149E+01 . . . . * .
2.000E-02 1.425E+01 . . . . * .
2.100E-02 1.489E+01 . . . . *.
2.200E-02 1.349E+01 . . . . * .
2.300E-02 1.026E+01 . . . * .
2.400E-02 5.491E+00 . . . * . .
2.500E-02 1.553E-03 . . * . .
2.600E-02 -5.514E+00 . . * . . .
2.700E-02 -1.022E+01 . * . . .
2.800E-02 -1.349E+01 . * . . . .
2.900E-02 -1.495E+01 . * . . . .
3.000E-02 -1.427E+01 . * . . . .
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
fourier components of transient response v(1)
dc component = -1.885E-03
harmonic frequency fourier normalized phase normalized
no (hz) component component (deg) phase (deg)
1 6.000E+01 1.494E+01 1.000000 -71.998 0.000
2 1.200E+02 1.886E-02 0.001262 -50.162 21.836
3 1.800E+02 1.346E-03 0.000090 102.674 174.671
4 2.400E+02 1.799E-02 0.001204 -10.866 61.132
5 3.000E+02 3.604E-03 0.000241 160.923 232.921
6 3.600E+02 5.642E-03 0.000378 -176.247 -104.250
7 4.200E+02 2.095E-03 0.000140 122.661 194.658
8 4.800E+02 4.574E-03 0.000306 -143.754 -71.757
9 5.400E+02 4.896E-03 0.000328 -129.418 -57.420
total harmonic distortion = 0.186350 percent

例:シンプルなAC抵抗-コンデンサ回路

検証済みSPICEネットリストと例題回路集

.ac カードは60Hzから60Hz、単一ポイントでのAC解析ポイントを指定。もちろんこのカードは、周波数範囲をステップで解析するマルチ周波数解析でより有用。.print カードはノード1-2間のAC電圧とノード2-グラウンド間のAC電圧を出力。

ネットリスト:

Demo of a simple AC circuit
v1 1 0 ac 12 sin
r1 1 2 30
c1 2 0 100u
.ac lin 1 60 60
.print ac v(1,2) v(2)
.end

出力:

freq v(1,2) v(2)
6.000E+01 8.990E+00 7.949E+00

例:ローパスフィルタ回路

検証済みSPICEネットリストと例題回路集

このローパスフィルタはACを遮断しDCをRload抵抗に通す。整流回路からのリップル抑制に使われる典型的なフィルタだが、共振周波数を持つため技術的にはバンドパスフィルタ。それでもDCを通し、AC-DC整流で生じる高周波高調波を遮断するのにうまく機能する。性能はAC源を500Hzから15kHzでスイープして測定。必要なら .print を .plot で置き換え/補完してノード4のAC電圧をグラフィカルに表示可能。

ネットリスト:

Lowpass filter
v1 2 1 ac 24 sin
v2 1 0 dc 24
rload 4 0 1k
l1 2 3 100m
l2 3 4 250m
c1 3 0 100u
.ac lin 30 500 15k
.print ac v(4)
.plot ac v(4)
.end

出力:

freq v(4)
5.000E+02 1.935E-01
1.000E+03 3.275E-02
1.500E+03 1.057E-02
2.000E+03 4.614E-03
2.500E+03 2.402E-03
3.000E+03 1.403E-03
3.500E+03 8.884E-04
4.000E+03 5.973E-04
4.500E+03 4.206E-04
5.000E+03 3.072E-04
5.500E+03 2.311E-04
6.000E+03 1.782E-04
6.500E+03 1.403E-04
7.000E+03 1.124E-04
7.500E+03 9.141E-05
8.000E+03 7.536E-05
8.500E+03 6.285E-05
9.000E+03 5.296E-05
9.500E+03 4.504E-05
1.000E+04 3.863E-05
1.050E+04 3.337E-05
1.100E+04 2.903E-05
1.150E+04 2.541E-05
1.200E+04 2.237E-05
1.250E+04 1.979E-05
1.300E+04 1.760E-05
1.350E+04 1.571E-05
1.400E+04 1.409E-05
1.450E+04 1.268E-05
1.500E+04 1.146E-05
freq v(4)
1.000E-06 1.000E-04 1.000E-02 1.000E+00 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
5.000E+02 1.935E-01 . . . * .
1.000E+03 3.275E-02 . . . * .
1.500E+03 1.057E-02 . . * .
2.000E+03 4.614E-03 . . * . .
2.500E+03 2.402E-03 . . * . .
3.000E+03 1.403E-03 . . * . .
3.500E+03 8.884E-04 . . * . .
4.000E+03 5.973E-04 . . * . .
4.500E+03 4.206E-04 . . * . .
5.000E+03 3.072E-04 . . * . .
5.500E+03 2.311E-04 . . * . .
6.000E+03 1.782E-04 . . * . .
6.500E+03 1.403E-04 . .* . .
7.000E+03 1.124E-04 . * . .
7.500E+03 9.141E-05 . * . .
8.000E+03 7.536E-05 . *. . .
8.500E+03 6.285E-05 . *. . .
9.000E+03 5.296E-05 . * . . .
9.500E+03 4.504E-05 . * . . .
1.000E+04 3.863E-05 . * . . .
1.050E+04 3.337E-05 . * . . .
1.100E+04 2.903E-05 . * . . .
1.150E+04 2.541E-05 . * . . .
1.200E+04 2.237E-05 . * . . .
1.250E+04 1.979E-05 . * . . .
1.300E+04 1.760E-05 . * . . .
1.350E+04 1.571E-05 . * . . .
1.400E+04 1.409E-05 . * . . .
1.450E+04 1.268E-05 . * . . .
1.500E+04 1.146E-05 . * . . .
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

例:複数電源ACネットワーク回路

検証済みSPICEネットリストと例題回路集

SPICEの癖の一つ:電圧源とインダクタのみで構成されるループを扱えない。したがって V1-L1-L2-V2-V1 の「ループ」は不可。

回避策として、そのループのどこかに 低 抵抗抵抗を挿入して分断する。 thus、Rbogus をノード3-4間(1ピコオーム)に置き、V2 をノード4-0間に配置。上図が元設計、下図がRbogus挿入後のエラー回避版。

検証済みSPICEネットリストと例題回路集

ネットリスト:

Multiple ac source
v1 1 0 ac 55 0 sin
v2 4 0 ac 43 25 sin
l1 1 2 450m
c1 2 0 330u
l2 2 3 150m
rbogus 3 4 1e-12
.ac lin 1 30 30
.print ac v(2)
.end

出力:

freq v(2)
3.000E+01 1.413E+02

例:AC位相シフトデモンストレーション回路

検証済みSPICEネットリストと例題回路集

各レッグの電流は、各シャント抵抗(1Ωなので1A=1V)の電圧降下で示され、.print カードの v(1,2) と v(1,3) で出力。各レッグの電流位相は、各シャント抵抗の電圧降下位相で示され、vp(1,2) と vp(1,3) で出力。

ネットリスト:

phase shift
v1 1 0 ac 4 sin
rshunt1 1 2 1
rshunt2 1 3 1
l1 2 0 1
r1 3 0 6.3k
.ac lin 1 1000 1000
.print ac v(1,2) v(1,3) vp(1,2) vp(1,3)
.end

出力:

freq v(1,2) v(1,3) vp(1,2) vp(1,3)
1.000E+03 6.366E-04 6.349E-04 -9.000E+01 0.000E+00

例:トランス回路

検証済みSPICEネットリストと例題回路集

SPICEはトランスを相互結合インダクタの組み合わせとして理解する。したがって、SPICEでトランスをシミュレートするには、一次・二次巻線を別々のインダクタとして指定し、結合定数を指定する "k" カードでリンクする。

理想トランスシミュレーションでは結合定数は1(ユニティ)だが、SPICEはこの値を扱えないため、0.999のような値を使う。すべての巻線インダクタペアはそれぞれの k カードで結合する必要がある。2巻線トランスなら単一の k カードで十分。

3巻線トランスなら3つの k カード(L1-L2、L2-L3、L1-L3)が必要。L1/L2 インダクタンス比100:1で10:1の降圧変圧比。120V入力でL2から12V出力。L1/L3 比100:25(4:1)で2:1降圧、120V入力でL3から60V出力。

ネットリスト:

transformer
v1 1 0 ac 120 sin
rbogus0 1 6 1e-3
l1 6 0 100
l2 2 4 1
l3 3 5 25
k1 l1 l2 0.999
k2 l2 l3 0.999
k3 l1 l3 0.999
r1 2 4 1000
r2 3 5 1000
rbogus1 5 0 1e10
rbogus2 4 0 1e10
.ac lin 1 60 60
.print ac v(1,0) v(2,0) v(3,0)
.end

出力:

freq v(1) v(2) v(3)
6.000E+01 1.200E+02 1.199E+01 5.993E+01

この例では、Rbogus0 はV1/L1 の電源/インダクタループを分断する極低抵抗。Rbogus1 と Rbogus2 は各分離回路にグラウンドへのDCパスを提供する超高抵抗。これらのグラウンド参照がないとSPICEはエラーを出す!また、一次回路の片側が直接グラウンドされていることにも注意。

例:全波ブリッジ整流回路

検証済みSPICEネットリストと例題回路集

ダイオードは、SPICEのすべての半導体コンポーネントと同様、動作詳細を知るためにモデル化が必要。幸いSPICEにはいくつかの汎用モデルが付属し、ダイオードが最も基本。.model カードで単に "d" を mod1 の汎用ダイオードモデルとして指定しているだけ。

ここでは波形をプロットするため、AC源のすべてのパラメータを単一カードに指定し、.tran オプションですべての値を出力/プロットする。

ネットリスト:

fullwave bridge rectifier
v1 1 0 sin(0 15 60 0 0)
rload 1 0 10k
d1 1 2 mod1
d2 0 2 mod1
d3 3 1 mod1
d4 3 0 mod1
.model mod1 d
.tran .5m 25m
.plot tran v(1,0) v(2,3)
.end

出力:

legend: *: v(1) +: v(2,3)
time v(1) (*)--------- -2.000E+01 -1.000E+01 0.000E+00 1.000E+01 2.000E+01
(+)--------- -5.000E+00 0.000E+00 5.000E+00 1.000E+01 1.500E+01
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
0.000E+00 0.000E+00 . + * . .
5.000E-04 2.806E+00 . . + . * . .
1.000E-03 5.483E+00 . . + * . .
1.500E-03 7.929E+00 . . . + * . .
2.000E-03 1.013E+01 . . . +* .
2.500E-03 1.198E+01 . . . . * + .
3.000E-03 1.338E+01 . . . . * + .
3.500E-03 1.435E+01 . . . . * +.
4.000E-03 1.476E+01 . . . . * +
4.500E-03 1.470E+01 . . . . * +
5.000E-03 1.406E+01 . . . . * + .
5.500E-03 1.299E+01 . . . . * + .
6.000E-03 1.139E+01 . . . . *+ .
6.500E-03 9.455E+00 . . . + *. .
7.000E-03 7.113E+00 . . . + * . .
7.500E-03 4.591E+00 . . +. * . .
8.000E-03 1.841E+00 . . + . * . .
8.500E-03 -9.177E-01 . . + *. . .
9.000E-03 -3.689E+00 . . *+ . . .
9.500E-03 -6.380E+00 . . * . + . .
1.000E-02 -8.784E+00 . . * . + . .
1.050E-02 -1.075E+01 . *. . .+ .
1.100E-02 -1.255E+01 . * . . . + .
1.150E-02 -1.372E+01 . * . . . + .
1.200E-02 -1.460E+01 . * . . . +
1.250E-02 -1.476E+01 .* . . . +
1.300E-02 -1.460E+01 . * . . . +
1.350E-02 -1.373E+01 . * . . . + .
1.400E-02 -1.254E+01 . * . . . + .
1.450E-02 -1.077E+01 . *. . .+ .
1.500E-02 -8.726E+00 . . * . + . .
1.550E-02 -6.293E+00 . . * . + . .
1.600E-02 -3.684E+00 . . x . . .
1.650E-02 -9.361E-01 . . + *. . .
1.700E-02 1.875E+00 . . + . * . .
1.750E-02 4.552E+00 . . +. * . .
1.800E-02 7.170E+00 . . . + * . .
1.850E-02 9.401E+00 . . . + *. .
1.900E-02 1.146E+01 . . . . *+ .
1.950E-02 1.293E+01 . . . . * + .
2.000E-02 1.414E+01 . . . . * +.
2.050E-02 1.464E+01 . . . . * +
2.100E-02 1.483E+01 . . . . * +
2.150E-02 1.430E+01 . . . . * +.
2.200E-02 1.344E+01 . . . . * + .
2.250E-02 1.195E+01 . . . . *+ .
2.300E-02 1.016E+01 . . . +* .
2.350E-02 7.917E+00 . . . + * . .
2.400E-02 5.460E+00 . . + * . .
2.450E-02 2.809E+00 . . + . * . .
2.500E-02 -8.297E-04 . + * . .
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

例:共通ベースBJTトランジスタ増幅回路

検証済みSPICEネットリストと例題回路集

この解析では入力電圧(Vin)を0から5ボルトまで0.1ボルト刻みでスイープし、トランジスタのコレクタ-エミッタ間電圧 v(2,3) を出力。トランジスタ(Q1)は順方向β=50のNPN。

ネットリスト:

Common-base BJT amplifier
vsupply 1 0 dc 24
vin 0 4 dc
rc 1 2 800
re 3 4 100
q1 2 0 3 mod1
.model mod1 npn bf=50
.dc vin 0 5 0.1
.print dc v(2,3)
.plot dc v(2,3)
.end

出力:

vin v(2,3)
0.000E+00 2.400E+01
1.000E-01 2.410E+01
2.000E-01 2.420E+01
3.000E-01 2.430E+01
4.000E-01 2.440E+01
5.000E-01 2.450E+01
6.000E-01 2.460E+01
7.000E-01 2.466E+01
8.000E-01 2.439E+01
9.000E-01 2.383E+01
1.000E+00 2.317E+01
1.100E+00 2.246E+01
1.200E+00 2.174E+01
1.300E+00 2.101E+01
1.400E+00 2.026E+01
1.500E+00 1.951E+01
1.600E+00 1.876E+01
1.700E+00 1.800E+01
1.800E+00 1.724E+01
1.900E+00 1.648E+01
2.000E+00 1.572E+01
2.100E+00 1.495E+01
2.200E+00 1.418E+01
2.300E+00 1.342E+01
2.400E+00 1.265E+01
2.500E+00 1.188E+01
2.600E+00 1.110E+01
2.700E+00 1.033E+01
2.800E+00 9.560E+00
2.900E+00 8.787E+00
3.000E+00 8.014E+00
3.100E+00 7.240E+00
3.200E+00 6.465E+00
3.300E+00 5.691E+00
3.400E+00 4.915E+00
3.500E+00 4.140E+00
3.600E+00 3.364E+00
3.700E+00 2.588E+00
3.800E+00 1.811E+00
3.900E+00 1.034E+00
4.000E+00 2.587E-01
4.100E+00 9.744E-02
4.200E+00 7.815E-02
4.300E+00 6.806E-02
4.400E+00 6.141E-02
4.500E+00 5.657E-02
4.600E+00 5.281E-02
4.700E+00 4.981E-02
4.800E+00 4.734E-02
4.900E+00 4.525E-02
5.000E+00 4.346E-02
vin v(2,3)
0.000E+00 1.000E+01 2.000E+01 3.000E+01 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
0.000E+00 2.400E+01 . . . * .
1.000E-01 2.410E+01 . . . * .
2.000E-01 2.420E+01 . . . * .
3.000E-01 2.430E+01 . . . * .
4.000E-01 2.440E+01 . . . * .
5.000E-01 2.450E+01 . . . * .
6.000E-01 2.460E+01 . . . * .
7.000E-01 2.466E+01 . . . * .
8.000E-01 2.439E+01 . . . * .
9.000E-01 2.383E+01 . . . * .
1.000E+00 2.317E+01 . . . * .
1.100E+00 2.246E+01 . . . * .
1.200E+00 2.174E+01 . . . * .
1.300E+00 2.101E+01 . . .* .
1.400E+00 2.026E+01 . . * .
1.500E+00 1.951E+01 . . *. .
1.600E+00 1.876E+01 . . * . .
1.700E+00 1.800E+01 . . * . .
1.800E+00 1.724E+01 . . * . .
1.900E+00 1.648E+01 . . * . .
2.000E+00 1.572E+01 . . * . .
2.100E+00 1.495E+01 . . * . .
2.200E+00 1.418E+01 . . * . .
2.300E+00 1.342E+01 . . * . .
2.400E+00 1.265E+01 . . * . .
2.500E+00 1.188E+01 . . * . .
2.600E+00 1.110E+01 . . * . .
2.700E+00 1.033E+01 . * . . .
2.800E+00 9.560E+00 . *. . .
2.900E+00 8.787E+00 . * . . .
3.000E+00 8.014E+00 . * . . .
3.100E+00 7.240E+00 . * . . .
3.200E+00 6.465E+00 . * . . .
3.300E+00 5.691E+00 . * . . .
3.400E+00 4.915E+00 . * . . .
3.500E+00 4.140E+00 . * . . .
3.600E+00 3.364E+00 . * . . .
3.700E+00 2.588E+00 . * . . .
3.800E+00 1.811E+00 . * . . .
3.900E+00 1.034E+00 .* . . .
4.000E+00 2.587E-01 * . . .
4.100E+00 9.744E-02 * . . .
4.200E+00 7.815E-02 * . . .
4.300E+00 6.806E-02 * . . .
4.400E+00 6.141E-02 * . . .
4.500E+00 5.657E-02 * . . .
4.600E+00 5.281E-02 * . . .
4.700E+00 4.981E-02 * . . .
4.800E+00 4.734E-02 * . . .
4.900E+00 4.525E-02 * . . .
5.000E+00 4.346E-02 * . . .
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

例:自己バイアス共通ソースJFET増幅回路

検証済みSPICEネットリストと例題回路集

ネットリスト:

common source jfet amplifier
vin 1 0 sin(0 1 60 0 0)
vdd 3 0 dc 20
rdrain 3 2 10k
rsource 4 0 1k
j1 2 1 4 mod1
.model mod1 njf
.tran 1m 30m
.plot tran v(2,0) v(1,0)
.end

出力:

legend: *: v(2) +: v(1)
time v(2) (*)--------- 1.400E+01 1.600E+01 1.800E+01 2.000E+01 2.200E+01
(+)--------- -1.000E+00 -5.000E-01 0.000E+00 5.000E-01 1.000E+00
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
0.000E+00 1.708E+01 . . * + . .
1.000E-03 1.609E+01 . .* . + . .
2.000E-03 1.516E+01 . * . . . + .
3.000E-03 1.448E+01 . * . . . + .
4.000E-03 1.419E+01 .* . . . +
5.000E-03 1.432E+01 . * . . . +.
6.000E-03 1.490E+01 . * . . . + .
7.000E-03 1.577E+01 . * . . +. .
8.000E-03 1.676E+01 . . * . + . .
9.000E-03 1.768E+01 . . + *. . .
1.000E-02 1.841E+01 . + . . * . .
1.100E-02 1.890E+01 . + . . * . .
1.200E-02 1.912E+01 .+ . . * . .
1.300E-02 1.912E+01 .+ . . * . .
1.400E-02 1.890E+01 . + . . * . .
1.500E-02 1.842E+01 . + . . * . .
1.600E-02 1.768E+01 . . + *. . .
1.700E-02 1.676E+01 . . * . + . .
1.800E-02 1.577E+01 . * . . +. .
1.900E-02 1.491E+01 . * . . . + .
2.000E-02 1.432E+01 . * . . . +.
2.100E-02 1.419E+01 .* . . . +
2.200E-02 1.449E+01 . * . . . + .
2.300E-02 1.516E+01 . * . . . + .
2.400E-02 1.609E+01 . .* . + . .
2.500E-02 1.708E+01 . . * + . .
2.600E-02 1.796E+01 . . + * . .
2.700E-02 1.861E+01 . + . . * . .
2.800E-02 1.900E+01 . + . . * . .
2.900E-02 1.916E+01 + . . * . .
3.000E-02 1.908E+01 .+ . . * . .
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

例:反転オペアンプ回路

検証済みSPICEネットリストと例題回路集

SPICEで理想オペアンプをシミュレートするには、極めて高いゲインを持つ電圧制御電圧源として差動増幅器を使う。"e" カードで従属電圧源を設定:出力ノード3と0、入力ノード1と0。実際のオペアンプと違い電源不要。電圧ゲインはここでは999,000。入力電圧源(V1) は0から3.5ボルトまで0.05ボルト刻みでスイープ。 ネットリスト:

Inverting opamp
v1 2 0 dc
e 3 0 0 1 999k
r1 3 1 3.29k
r2 1 2 1.18k
.dc v1 0 3.5 0.05
.print dc v(3,0)
.end

出力:

v1 v(3)
0.000E+00 0.000E+00
5.000E-02 -1.394E-01
1.000E-01 -2.788E-01
1.500E-01 -4.182E-01
2.000E-01 -5.576E-01
2.500E-01 -6.970E-01
3.000E-01 -8.364E-01
3.500E-01 -9.758E-01
4.000E-01 -1.115E+00
4.500E-01 -1.255E+00
5.000E-01 -1.394E+00
5.500E-01 -1.533E+00
6.000E-01 -1.673E+00
6.500E-01 -1.812E+00
7.000E-01 -1.952E+00
7.500E-01 -2.091E+00
8.000E-01 -2.231E+00
8.500E-01 -2.370E+00
9.000E-01 -2.509E+00
9.500E-01 -2.649E+00
1.000E+00 -2.788E+00
1.050E+00 -2.928E+00
1.100E+00 -3.067E+00
1.150E+00 -3.206E+00
1.200E+00 -3.346E+00
1.250E+00 -3.485E+00
1.300E+00 -3.625E+00
1.350E+00 -3.764E+00
1.400E+00 -3.903E+00
1.450E+00 -4.043E+00
1.500E+00 -4.182E+00
1.550E+00 -4.322E+00
1.600E+00 -4.461E+00
1.650E+00 -4.600E+00
1.700E+00 -4.740E+00
1.750E+00 -4.879E+00
1.800E+00 -5.019E+00
1.850E+00 -5.158E+00
1.900E+00 -5.297E+00
1.950E+00 -5.437E+00
2.000E+00 -5.576E+00
2.050E+00 -5.716E+00
2.100E+00 -5.855E+00
2.150E+00 -5.994E+00
2.200E+00 -6.134E+00
2.250E+00 -6.273E+00
2.300E+00 -6.413E+00
2.350E+00 -6.552E+00
2.400E+00 -6.692E+00
2.450E+00 -6.831E+00
2.500E+00 -6.970E+00
2.550E+00 -7.110E+00
2.600E+00 -7.249E+00
2.650E+00 -7.389E+00
2.700E+00 -7.528E+00
2.750E+00 -7.667E+00
2.800E+00 -7.807E+00
2.850E+00 -7.946E+00
2.900E+00 -8.086E+00
2.950E+00 -8.225E+00
3.000E+00 -8.364E+00
3.050E+00 -8.504E+00
3.100E+00 -8.643E+00
3.150E+00 -8.783E+00
3.200E+00 -8.922E+00
3.250E+00 -9.061E+00
3.300E+00 -9.201E+00
3.350E+00 -9.340E+00
3.400E+00 -9.480E+00
3.450E+00 -9.619E+00
3.500E+00 -9.758E+00

例:非反転オペアンプ回路

検証済みSPICEネットリストと例題回路集

SPICEの別の癖:従属電圧源 "e" は電圧源V1の負荷と見なされないため、SPICEはV1を開放と解釈し、解析を拒否する。対策はRbogusをV1と並列に接続してDC負荷とすること。V1に直接接続されるためRbogusの抵抗値は回路動作に影響せず、10kΩで問題なし。ここではネットリストと出力をシンプルにするためV1入力電圧のスイープは行わない。

ネットリスト:

noninverting opamp
v1 2 0 dc 5
rbogus 2 0 10k
e 3 0 2 1 999k
r1 3 1 20k
r2 1 0 10k
.end

出力:

node voltage node voltage node voltage
( 1) 5.0000 ( 2) 5.0000 ( 3) 15.0000

例:計装アンプ回路

検証済みSPICEネットリストと例題回路集

ネットリストには(回路図では簡潔さのため省略)各入力電圧源に並列に超高抵抗Rbogus1とRbogus2があり、他のオペアンプ例と同様にV1とV2が開放と見なされないようにしている。

ネットリスト:

Instrumentation amplifier
v1 1 0
rbogus1 1 0 9e12
v2 4 0 dc 5
rbogus2 4 0 9e12
e1 3 0 1 2 999k
e2 6 0 4 5 999k
e3 9 0 8 7 999k
rload 9 0 10k
r1 2 3 10k
rgain 2 5 10k
r2 5 6 10k
r3 3 7 10k
r4 7 9 10k
r5 6 8 10k
r6 8 0 10k
.dc v1 0 10 1
.print dc v(9) v(3,6)
.end

出力:

v1 v(9) v(3,6)
0.000E+00 1.500E+01 -1.500E+01
1.000E+00 1.200E+01 -1.200E+01
2.000E+00 9.000E+00 -9.000E+00
3.000E+00 6.000E+00 -6.000E+00
4.000E+00 3.000E+00 -3.000E+00
5.000E+00 9.955E-11 -9.956E-11
6.000E+00 -3.000E+00 3.000E+00
7.000E+00 -6.000E+00 6.000E+00
8.000E+00 -9.000E+00 9.000E+00
9.000E+00 -1.200E+01 1.200E+01
1.000E+01 -1.500E+01 1.500E+01

例:正弦波入力オペアンプ積分回路

ネットリスト:

Integrator with sinewave input
vin 1 0 sin (0 15 60 0 0)
r1 1 2 10k
c1 2 3 150u ic=0
e 3 0 0 2 999k
.tran 1m 30m uic
.plot tran v(1,0) v(3,0)
.end

出力:

legend: *: v(1) +: v(3)
time v(1) (*)-------- -2.000E+01 -1.000E+01 0.000E+00 1.000E+01
(+)-------- -6.000E-02 -4.000E-02 -2.000E-02 0.000E+00
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
0.000E+00 6.536E-08 . . * + .
1.000E-03 5.516E+00 . . . * +. .
2.000E-03 1.021E+01 . . . + * .
3.000E-03 1.350E+01 . . . + . * .
4.000E-03 1.495E+01 . . + . . *.
5.000E-03 1.418E+01 . . + . . * .
6.000E-03 1.150E+01 . + . . . * .
7.000E-03 7.214E+00 . + . . * . .
8.000E-03 1.867E+00 .+ . . * . .
9.000E-03 -3.709E+00 . + . * . . .
1.000E-02 -8.805E+00 . + . * . . .
1.100E-02 -1.259E+01 . * + . . .
1.200E-02 -1.466E+01 . * . + . . .
1.300E-02 -1.471E+01 . * . +. . .
1.400E-02 -1.259E+01 . * . . + . .
1.500E-02 -8.774E+00 . . * . + . .
1.600E-02 -3.723E+00 . . * . +. .
1.700E-02 1.870E+00 . . . * + .
1.800E-02 7.188E+00 . . . * + . .
1.900E-02 1.154E+01 . . . + . * .
2.000E-02 1.418E+01 . . .+ . * .
2.100E-02 1.490E+01 . . + . . *.
2.200E-02 1.355E+01 . . + . . * .
2.300E-02 1.020E+01 . + . . * .
2.400E-02 5.496E+00 . + . . * . .
2.500E-02 -1.486E-03 .+ . * . .
2.600E-02 -5.489E+00 . + . * . . .
2.700E-02 -1.021E+01 . + * . . .
2.800E-02 -1.355E+01 . * . + . . .
2.900E-02 -1.488E+01 . * . + . . .
3.000E-02 -1.427E+01 . * . .+ . .
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

例:矩形波入力オペアンプ積分回路

検証済みSPICEネットリストと例題回路集

ネットリスト:

Integrator with squarewave input
vin 1 0 pulse (-1 1 0 0 0 10m 20m)
r1 1 2 1k
c1 2 3 150u ic=0
e 3 0 0 2 999k
.tran 1m 50m uic
.plot tran v(1,0) v(3,0)
.end

出力: <(1) +: v(3) time v(1) (*)————-1.000E+00 -5.000E-01 0.000E+00 5.000E-01 1.000E+00 (+)————-1.000E-01 -5.000E-02 0.000E+00 5.000E-02 1.000E-01 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0.000E+00 -1.000E+00 * . + . . 1.000E-03 1.000E+00 . . + . * 2.000E-03 1.000E+00 . . + . . * 3.000E-03 1.000E+00 . . + . . * 4.000E-03 1.000E+00 . . + . . * 5.000E-03 1.000E+00 . . + . . * 6.000E-03 1.000E+00 . . + . . * 7.000E-03 1.000E+00 . . + . . * 8.000E-03 1.000E+00 . .+ . . * 9.000E-03 1.000E+00 . +. . . * 1.000E-02 1.000E+00 . + . . . * 1.100E-02 1.000E+00 . + . . . * 1.200E-02 -1.000E+00 * + . . . . 1.300E-02 -1.000E+00 * + . . . . 1.400E-02 -1.000E+00 * +. . . . 1.500E-02 -1.000E+00 * .+ . . . 1.600E-02 -1.000E+00 * . + . . . 1.700E-02 -1.000E+00 * . + . . . 1.800E-02 -1.000E+00 * . + . . . 1.900E-02 -1.000E+00 * . + . . . 2.000E-02 -1.000E+00 * . + . . . 2.100E-02 1.000E+00 . . + . . * 2.200E-02 1.000E+00 . . + . . * 2.300E-02 1.000E+00 . . + . . * 2.400E-02 1.000E+00 . . + . . * 2.500E-02 1.000E+00 . . + . . * 2.600E-02 1.000E+00 . .+ . . * 2.700E-02 1.000E+00 . +. . . * 2.800E-02 1.000E+00 . + . . . * 2.900E-02 1.000E+00 . + . . . * 3.000E-02 1.000E+00 . + . . . * 3.100E-02 1.000E+00 . + . . . * 3.200E-02 -1.000E+00 * + . . . . 3.300E-02 -1.000E+00 * + . . . . 3.400E-02 -1.000E+00 * + . . . . 3.500E-02 -1.000E+00 * +. . . . 3.600E-02 -1.000E+00 * .+ . . . 3.700E-02 -1.000E+00 * . + . . . 3.800E-02 -1.000E+00 * . + . . . 3.900E-02 -1.000E+00 * . + . . . 4.000E-02 -1.000E+00 * . + . . . 4.100E-02 1.000E+00 . . + . . * 4.200E-02 1.000E+00 . . + . . * 4.300E-02 1.000E+00 . . + . . * 4.400E-02 1.000E+00 . .+ . . * 4.500E-02 1.000E+00 . +. . . * 4.600E-02 1.000E+00 . + . . . * 4.700E-02 1.000E+00 . + . . . * 4.800E-02 1.000E+00 . + . . . * 4.900E-02 1.000E+00 . + . . . * 5.000E-02 1.000E+00 + . . . * - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

産業技術

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