TINA基本操作チュートリアルSpiceの３つの基本解析～「DC解析、過渡解析、AC解析」

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TINA操作チュートリアル

回路作製手順

DC解析～ダイオード特性の実測

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DC解析～ダイオード特性の実測

過渡解析～CR一次フィルタ回路

AC解析 ～CR一次フィルタ回路＊ このチュートリアルでSpiceの３つの基本解析～

「DC解析、過渡解析、AC解析」 の操作の概要を知る事ができます。

例１） LEDに「かかる電圧」と「流れる電流」を知る

左図のような電流計を備えた回路を

作製します。

[file] – [new] を選択し、新しいプロジェクトを作製します。

[Switchesタブ]-[switch]

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＊ GNDシンボルは、0電位を明示的に決定するために必ず必要です。

[Basicタブ]-[ground]直流電源：

[sourcesタブ]-[voltage source]

[Metersタブ]-[Ampere Meter]

[Optoelectronic タブ]-[LED]

回路の作成 パーツボックスからを必要なパーツをクリックする。

マウスにパーツが追随するので、任意の場所に配置する。

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なお、配置した後はドラッグによりパーツの移動が可能です。

利用したいパーツは、タブ名を参照して探してください。

パーツの選び方 基本的にはパーツボックスから選択を行いますが、画面右上のプルダウンメニューからの選択も可能です。

選択された状態で、エンターキーを押下することにより、ツールボックスから

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押下することにより、ツールボックスから選択されたのと同じ意味になります。

パーツの値の決定 向きについて：パーツを右クリックし、

[Rotate Left]または[Rotate Right]によりパーツの向きの変更が可能です。

（それぞれ CTRL+r,lでも可能）

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（それぞれ CTRL+r,lでも可能）

同様にパーツを右クリックした後に、[Properties]を選択。

（またはダブルクリック）

任意の値を設定します。

（今回は電源：５V

スイッチのホットキーは[A]とします。）

配線１

パーツが配置完了した後、パーツのpin部分をクリックすると、アイコンが配線モードに変わり、配線を行えます。

パーツpin部分をクリックした後、配線

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パーツpin部分をクリックした後、配線先のピンをクリックすることで配線が完了します。

ツールバーの[wire]ボタンをクリックすることで、パーツpin以外の箇所から配線を開始することもできます。

ヒント：慣れるまではゆっくりとカーソルを動かして確実に配線をおこなうことをお勧めします。

配線２ 不要な配線の削除方法：

配線をクリックすると、色が変化します。

この状態で[Del]キーを押すことにより、配線の削除が行えます。

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配線の移動方法：

配線が選択された状態でドラッグすることにより、配線の移動が可能です。

この際、基本的に接続情報は維持されます。

配線の途中では、軌跡をたどってもどることにより、修正することができます。

配線３ 左図Aのように配線が交差しているだけの場合、それらは電気的には接続していません。

接続させたい場合は、編集メニューの「結合子」を選択し、手の形になったカーソル（図B）で交差部分をクリックし

A B

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カーソル（図B）で交差部分をクリックします。

注：編集メニューの「結合子」で配置した結合子（黒丸）は、もう一度「結合子」を選択しクリックすることで消去することができます。注）配線時に自動的に配置された結合子は消去できない場合があります。

C

配線４

図Aのような結合子と接続している部品を、部品だけを選択してドラッグすると図Bのように結合子が配線に付随してこない場合があります。

C

A B

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その際は図Cのように部品を結合子を含めてドラッグで囲み選択してから移動します。

注：上記の方法がうまくいかず、結合子がずれたり、消えてしまった場合は、一度その周辺の配線を削除してから、もう一一度その周辺の配線を削除してから、もう一一度その周辺の配線を削除してから、もう一一度その周辺の配線を削除してから、もう一度配線をし直すことをお勧めします。度配線をし直すことをお勧めします。度配線をし直すことをお勧めします。度配線をし直すことをお勧めします。

また、短い配線が重なって描画されてしまっまた、短い配線が重なって描画されてしまっまた、短い配線が重なって描画されてしまっまた、短い配線が重なって描画されてしまっているような場合は、その周辺をドラッグで囲ているような場合は、その周辺をドラッグで囲ているような場合は、その周辺をドラッグで囲ているような場合は、その周辺をドラッグで囲んで選択し、んで選択し、んで選択し、んで選択し、Delキーで削除してください。キーで削除してください。キーで削除してください。キーで削除してください。

C D

結線の確認 メニュー>[Analysis]>[ERC]によって結線が確実に行われているか確認することができます。

[Electric Rules Check]ボックスに

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[Electric Rules Check]ボックスにerrorsまたはwarningsが表示された場合は、それクリックします。

すると回路図でのその箇所がハイライトで表示されるので、修正します。

完成図

これまでの作業で左下図の回路図が作成できたことを確認してください。

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とを確認してください。

DC解析ダイード特性のシミュレーション

DC解析を行います。メニュー、Analysis>

DC Analysis>DC Transfer Characteristic…

を選択します。

ダイアログが開くので以下のように設定します。

Start value 0

End value 1.8

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End value 1.8

[OK]をクリックします。＊この設定は0~1.8vを100等分でスキャンする事を意味します。

ダイアグラムウインドウが開き

「ダイオード特性」のグラフが表示されます。

電圧、電流の計測 各ノードの電圧、電流を計測します。

メニュー、Analysis>DC Analysis>

Table of DC resultsを選択します。

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すると、各ノード、及びデバイスの

電圧/電流のテーブルが開かれます。

また、カーソルがテストツールに

変わります。回路図上で任意のノードや

デバイスをクリックすると、その値が

テーブル内で赤く表示されます。

インタラクティブモードによるシミュレーション

TINAのインタラクティブモードは、

教育目的、またはプレゼンテーションに

最適な機能です。

(500Ω

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回路に図のように抵抗(500Ω）と電圧計を

追加します。

インタラクティブモードで

回路を実行します。

[Interactive]-[start]をクリックします。

ボタンでも実行できます。

シミュレーションの結果 実行の結果、左図のようにLEDが点灯し、電流計、電圧計がそれぞれの値を表示していることを確認して下さい。

スイッチをクリック（または、ホットキーのA）するとon/offを切り替えることができます。

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するとon/offを切り替えることができます。

回路のシミュレートを終了したい場合は、

先ほどの[start]が[stop]に変わっているので、それをクリックします。

注：回路のシミュレート中は新しいプロジェクトの作製が不可能になります。

従って、次の項に進む前に、[stop]状態にしてください。

例２）コンデンサの充電～過渡解析回路図作成オシロスコープアイコンを使って

[Meter タブ]- [oscilloscope]

前項を参考に、左図の回路を作成します。（次ページのものでも構いません。）

[Volt generator]の設定は下図のように行います。

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[Basicタブ]- [capasitor]

[sourcesタブ]-[Volt generator]＊デフォルトのUnit stepが選択されてることを確認して

Amplitudeの項を5vとします。これはコンデンサが5ｖまで充電することを意味します。

＊DC Levelは0に設定、次にSignalの項のボタンをクリックし、 Signal Editorを開きます。

回路図作成Voltage pin(out1,out2)を使って

[Metersタブ]- [voltage pin] オシロスコープアイコンを使って描画するのが

煩雑な場合は、

[voltage pin]をかわりに

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[voltage pin]をかわりに使用することもできます。＊過渡解析の観測点の指定は、この様にオシロスコープアイコンとピンの2通りが

有ります。

出力はグランドに対しての電圧

過渡解析

過渡解析を行います。

メニューから、[Analysis]>[Transient]

を選択します。

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ダイアログが開くので以下のように

設定し、[OK]をクリックします。

・Start displayを 0s

・End displayを 5ms

ダイアグラムウインドウが開き、

解析結果が表示されます。

パラメータ・ステッピング

次に部品の定数を変化させて現象を確認するパラメータ・ステッピングをおこないます。今回は抵抗の値をステップします。

> [Select Control Object]

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メニュー>解析から[Select Control Object]を選択します。（またはツールバーの ボタン）

カーソルの形が変化するので、そのカーソルで回路図上の抵抗をクリックします。（次項へ）

パラメータ・ステッピング（2）左上図のダイアログが表示されるので、Resistance[Ohm] の項が、アクティブになっていることを確認し、選択ボタンをクリックします。

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下図ダイアログが表示されるので、以下のように設定します。

・Start value : 800 （ステップの開始値）・End value : 1.2k （ステップの終了値）・Number of cases : 3 （ステップ数）＊上記の設定で、800,1k,1.2k（Ohm）をシミュレートすることになります。

OK ボタンをクリックします。（次項へ）

パラメータ・ステッピング（3）

パラメータ・ステッピングが設定された部品には[＊]が付きます。

17項と同様に過渡解析をおこないます。

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17項と同様に過渡解析をおこないます。すると左図のように、パラメータ・ステッピングがおこなわれた解析結果が表示されます。

カーソルをカーブに近づけると、画面下部に電圧ピン名、パラメータ値などが表示されます。また、ツールバーの ボタンをクリックするとカーブについての一覧表が表示されます。

パラメータ・ステッピング（4）

パラメータ・ステッピングの設定を解除する場合は、左図のダイアログで（21～22

項参照）消去ボタンを押します。

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部品に付いていた[＊]が消え、設定が解除されたことを確認できます。

オシロスコープによる過渡解析 TINAの仮想計測器は、実機さながらの

操作感で、エレクトロニクスの学習などに

非常に有益です。

それでは、オシロスコープで波形を観測します。

[T&M]-[oscilloscope]を選択。

１）２）

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オシロスコープを立ち上げます。

１） シミュレーション形式

Singleの場合、指定した時間シミュレートし、

自動的にストップする

２） 横軸（time）用設定～500us/div

３） 縦軸（volt）用設定～5v /div

（チャンネルosc_ch1,2またはout1,2双方を2vと設定）

４） 見たいチャンネル

（回路図中out1,2ピンを指す）

５） 実行：RUN

中止：Stop

４）

３）

５）

オシロスコープによる過渡解析

実行により、オシロスコープが左図のようなグラフを描くことを確認してください。

続いて、データの出力のため、

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続いて、データの出力のため、

[data]タブの中の、中央のボタン

を押してください

オシロスコープによる過渡解析

左図のような波形が出力されたことを確認してください。

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この波形は、

メタファイルとしての出力も可能です。

[file]-[export]

過渡解析の使用（連続波形）

前項の回路図を使用して、各種連続波形を入力して応答を見て下さい。

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下さい。

左は正弦波、三角波、方型波の例

出力波形選択

[Voltage generator]

のプロパティーを開き、[signal]項目横のボタンを押し、下の画面を

５に設定

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ンを押し、下の画面を開きます。

左図のように出力したい波形（square wave)を選択します。

波形選択ボタン

波形観測

前項と同様に、メニューからAnalysis/Transient

またはオシロスコープ

Time/Divを10mに変更

Volts/div ：

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またはオシロスコープを立ち上げ、波形を観測します。

左図のようになることを確認してください。

Volts/div ：チャンネルout1,2共に５

波形の出力

AC解析 同じ回路で、AC解析を行います。

メニュー>AC Analysis>AC Transfer Characteristic…を選択します。

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します。

開かれたダイアログで、

周波数レンジを確認し[OK]を

クリックします。

ダイアグラムウインドウが開き、

解析結果を表示します。

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