実際の回路のシミュレーション をやってみよう ２．ＰＳｐｉｃｅを使った 実際の回路 エミッタ共通増幅回路 １石～４石トランジスタ回路 ２．１ エミッタ共通増幅回路 • 電源に万能型ＶＳＲＣを用いる。 これまでＡＣ解析のときＶＡＣ，過渡解析のときＶＳＩＮを使っていたが， ＶＳＲＣを使うとこれを切り替える必要がない。 • パスコンは使わない。 動作を安定させるために，通常，電源とグラウンド間にコンデンサ（パスコ ン，デカップリング・コンデンサ）を挿入するが，シミュレータの電源はパスコ ンがなくても理想的な動作をするので不要。 • 回路の接続点に名前を付ける。 ノードの名前をネット・エイリアスと呼ぶ。これを使うと，シミュレーション時 に，ノードが名前で表示されるので便利。 VSRC/SOURCE ネット・エイリアス QC1815/TORAGI １．ネット・エイリアスを付ける ④ 入力の終わりは，右ボタンクリックで End Mode を選択 ② 名前を入力し，「ＯＫ」ボタンを クリックして，配置する ① 「Place」 「Net Alias」 を選択 ③ 別の名前を入力するには，右ボタンを クリックして「Ｅｄｉｔ Properties」を 選択して，名前を変更する ２．ＤＣ解析 ＶＳＲＣのシンボル • ＤＣ • ＡＣ • ＴＲＡＮ ： ＤＣ解析のときに有効 ： ＡＣ解析のとき有効 ： 過渡解析のとき有効 設定する値 DC AC TRAN Vin 0V 10V 正弦波 Vcc 15V 0V 指定しない 正弦波の定義は過渡解析説明 ② 名前を入力し， 「Create」ボタンをクリック 解析条件の設定 ③ 各ＤＣ用パラメータ設定 ① 「PSpice」 「New Simulation Profile」を選択 ④ 「ＯＫ」ボタンを クリック 電圧マーカ設定 ③ 右ボタンクリックから End Modeを選択 ① 「PSpice」「Markers」 「Valtage Level」を選択 ② マーカを設定し トランジスタのコレクタ損失を表示 （演算機能の使用） 変数名を 手入力するかわりに この一覧から選ぶと 入力ミスが少なくなる (V(COLLRCTOR)-V(EMITTER))*IC(Q1) と入力 開始周波数 ： 10k 終了周波数 ： 100Meg Point数／Decade ： 50 AC Sweep/Noise ３．ＡＣ解析 解析条件と信号源を設定 解析結果 周波数を対数的に変化 マーカを設定 ｄＢ Magnitude of Voltageマーカ 電圧ゲイン観測 AC = 1V ３ dB 実際に回路を組んで 実験すると， ゲイン ： １３．３ｄＢ 遮断周波数 : 約3.4MHz 遮断周波数 約 5.5MHz 実験のときこんなこともありうる… 結果が合わない！！ • 実際に回路を組んで実験すると， ゲイン ： １３．３ｄＢ （１３．７９５ｄＢ） 遮断周波数 : 約３．４ＭＨｚ （ ５．５ＭＨｚ ） • 遮断周波数が違いすぎる理由 – ネットワークアナライザに接続する低容量プローブの影響 – コレクタ抵抗と低容量プローブの容量がローパスフィルタを形成 し，高域を減衰させている。 実験の状態とあわせる 回路図を実験状況にあわせる ３ dB 遮断周波数 約 ３．２MHz ４．過渡解析 まず，Ｖｉｎの正弦波を設定 TRAN = sin ( 0V 1V 1kHz 0s 0 0 ) 正弦波 周波数 直流オフセット 位相 ダンピング・ファクタ 遅延時間 ピーク値 Vpeak Vpeak 2×Vpeak 過渡解析の設定 出力の負側がクリップ 信号源の振幅を小さくする この値を0.5V にする（振幅 1V) 解析時間幅を10 m秒に変更 きれいな正弦波に見えるが？ V(INPUT)を削除して， ＦＦＴをクリック Ｘ軸とＹ軸を調整して 信号周波数 高調波ひずみ成分 パルス波の指定 TRAN = pulse(-0.1V 0.1V 0s 0.1u 0.1us 4.9us 10us) 周期 パルス波 遅延時間 初期値 パルス値 立下がり 時間 立上がり 時間 パルス幅 （立上がり 時間を除く） パルス波を増幅してみよう ５．パラメトリック解析 • ＰＡＲＡＭ／ＳＰＥＣＩＡＬを配置して，シンボルをダブルクリック • 「Ｎｅｗ Ｃｏｌｕｍｎ」ボタンをクリックして，Ｉｅ 変数を追加し，代表値 1mAをキーイン。 • 1mAのところを選択状態にして「Ｄｉｓｐｌａｙ」ボタンをクリック Ｉｅを変数として 式で値を指定する。 式は｛｝で囲むこと これも正弦波に戻す 解析条件を指定 遮断周波数 ３．２ＭＨｚ (Ie = １０ ｍＡ） 遮断周波数 ３．２ＭＨｚ （ Ｉｅ ＝ 1 mA) 分かること Ｉｅ を大きくすると周波数特性は改善されるが， Ｉｅ が大きくなった範囲では，改善の度合いが少なくなる。 したがって，Ｉｅ は 数 ｍＡ 程度が適当である。 ５．モンテカルロ解析 誤差を設定 入力は正弦波とする 解析条件を設定 電圧マーカを置く クリップする可能性がある 繰返し回数を１０００回に変更すると Ｒ１，Ｒ２，Ｒｅ，Ｒｃに 金属皮膜抵抗器を使うことを想定して 誤差設定を１％に変更 改善の度合いを比較してみよう
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