Microsoft PowerPoint - TINA090220_tut.ppt [\214\335

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
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。
2
例1) LEDに「かかる電圧」と「流れる電流」を知る
[Switchesタブ]-[switch]
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。
* 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。
[Metersタブ]-[Ampere Meter]
[Optoelectronic タブ]-[LED]
[Basicタブ]-[ground]
直流電源:
[sourcesタブ]-[voltage source]
3
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。
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。
4
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
選択されたのと同じ意味になります。
5
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)
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。)
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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
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。
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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。
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。
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配線3
A
B
C
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
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。
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配線4
A
B
C
D
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。
その際は図Cのように部品を結合子を含めて
C
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
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
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、Delキーで削除してください。
キーで削除してください。
んで選択し、
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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
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。
11
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。
12
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
[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。
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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。
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。
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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。
回路に図のように抵抗(500Ω)と電圧計を
(500Ω
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。
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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。
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。
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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。
*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。
[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。
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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
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
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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。
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。
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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。
メニュー>解析から[Select
>
[Select Control Object]を
Object]
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)
20
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。
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)
21
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。
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。
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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。
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。
23
オシロスコープによる過渡解析
1)
2)
5)
4)
3)
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。
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
24
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、
[data]タブの中の、中央のボタン
を押してください
25
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。
この波形は、
メタファイルとしての
出力も可能です。
[file]-[export]
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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。
左は
正弦波、三角波、
方型波の例
27
出力波形選択
5に設定
波形選択ボタン
[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
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。
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波形観測
Time/Divを10mに変更
Volts/div :
チャンネルout1,2共に5
波形の出力
前項と同様に、メ
ニューから
Analysis/Transient
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。
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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。
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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