Spiceコンポーネントを使った回路設計

このチュートリアルのファイル

aop.lib; Band pass filter.scm, Filter.scm; opnon.cir*

チュートリアルで構築するモデルの完成版と、チュートリアルを完了するために必要なすべてのファイルは、デモブラウザ：Tutorial Models > Integration and Collaboration > Designing a circuit with Spice componentsから入手できます。または、以下の場所から入手できます：<installation_directory>/Tutorial Models/Integration and Collaboration/Designing a circuit with Spice components

*opnon.cirは、eCircuit Center http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/opmodel1/opmodel2.htmの許可を得て提供する非反転増幅回路モデルです。ファイルをダウンロードする代わりに、チュートリアルのステップで必要な以下のコードをコピーすることができます。

OPNON.CIR - OPAMP NON-INVERTING AMPLIFIER
*
VS      1       0      AC      1      PWL(0US 0V  0.1US 1V)
*
R1      2       0      10K
R2      2       4      10K
XOP     1 2     4      OPAMP1	
*
* OPAMP MACRO MODEL, SINGLE-POLE 
* connections:      non-inverting input
*                   |   inverting input
*                   |   |   output
*                   |   |   |
.SUBCKT OPAMP1      1   2   6
* INPUT IMPEDANCE
RIN      1      2      10MEG
* DC GAIN (100K) AND POLE 1 (10HZ)
EGAIN    3 0    1 2    100K
RP1      3      4      1K
CP1      4      0      15.915UF
* OUTPUT BUFFER AND RESISTANCE
EBUFFER  5 0    4 0    1
ROUT     5      6      10
.ENDS
*
* ANALYSIS
.TRAN    0.1US  10US
*.AC     DEC     5 1K 10MEG
*
* VIEW RESULTS
.PROBE
.END

Spice回路モデルの概要

このチュートリアルでは、HyperSpiceパレットにあるブロックを使って回路を構成します。

SpiceCustomblockを使ったモデルの作成

SpiceCustomblockとScopeブロックをモデルに追加します。

新しいモデルを作成し、Filter.scmというファイル名で保存します。
パレットブラウザ > Activate > CustomBlocksから、 SpiceCustomBlockを1つダイアグラムにドラッグしてダブルクリックします。
パラメータタブで、SPICEネットリストボタンを選択します。

Spice Netlist Editorが表示されます。
opnon.cirファイルからコードをコピーし、Spice Netlist Editorにペーストします。
OKをクリックします。
Parametersタブから、Selected voltage outputsを定義するためのボタンを選択します。

Select voltage output portsダイアログが開きます。
Available Channelsの一覧から、4をダブルクリックします。
OKをクリックします。

注: 入力したSpiceネットリストにはすでに必要なデータが定義されているため、入力を定義する必要はありません。
パレットブラウザから、Activate > SignalViewersを選択します。
Scopeブロックを1つダイアグラムにドラッグして、SpiceCustomBlockの出力に接続します。

モデルのこの部分の実行とテストの準備が整いました。
実行ツールから、設定（Setup）を選択します。
Simulation Timeタブを選択します。
最終時間に10e-5秒と入力します。
実行をクリックします。
モデル内のScopeブロックをダブルクリックします。プロットは次の図のようになります。

ModelicaモデルからSpiceモデルを作成

HyperSpiceのパレットからコンポーネントを用いて回路を作成します。提供されているModelicaの例に基づいて、モデルを作成します。

デモブラウザから、BandPassFilter.scmを選択します。
Modelicaのブロックから構築されたBPFモデルが表示されます。

Filter.scmモデルから始めて、HyperSpiceパレットのブロックを使用して、Spice版の回路モデルを構築します。


モデルに作成するコンポーネント	Spiceのパレットから挿入するブロック
電圧と電流刺激	Voltage Constant; Voltage Pulse; Voltage SIN
線形コンポーネント	Resistor; Capacitor; Inductor
電圧と電流定数ソース	モデルに必要なブロックを挿入します。
半導体部品	Diode; BJTNPN; BJTPNP; Mos1N; Mos1P; Mos2P; Mos2N; Mos3N; Mos3P
サブ回路	モデルに必要なブロックを挿入します。
ケーブルまたはSパラメータ関数	モデルに必要なブロックを挿入します。

ブロックの定義については、拡張定義を参照してください。

Spiceモデルの完成

モデルにxinstブロックを追加し、Spice .libファイルからブロックを参照します。

パレットブラウザ > Spice > Analog > Basicを選択し、xinstブロックを1つ、現在のダイアグラムにドラッグします。
使用しているテキストエディターで、以下のコードを記述したテキストファイルを作成し、aop.libという名前で保存します。
```
.subckt opampideal 2 1 3
G1 0 3 2 1 100000000
R3 3 0 1
C3 3 0 636e-6
.ENDS
```
注: このチュートリアルの例では、aop.libファイルが.subckt(サブ回路) 記述を通してモデル内の xinst ブロックを参照しています。また、.model記述でブロックを参照することも可能です。

モデル内でxinstブロックをダブルクリックし、以下のように定義します。


パラメータ	入力値
インスタンスモデル名またはsubcktインスタンス名	opampideal
入力ポート番号	2
出力ポート番号	1

残りのパラメーターはデフォルトのままにします。

OKをクリックします。
パレットブラウザ > Spice > Analog > Basicを選択し、includeブロックを現在のダイアグラムにドラッグし、ブロックをダブルクリックします。
includeブロックは、ダイアグラム内に存在する必要がありますが、ダイアグラム内のブロックとの接続は必要ありません。
File name to includeにはaop.libと入力してください。残りのパラメーターはデフォルトのままにします。
オペアンプが3つ必要なので、includeブロックも3つ必要です。現在のincludeブロックを複製するには、それを選択し、Ctrl+Dを2回押してください。
最終モデルは次の図のようになります。

ダイアグラムのシミュレーション

実行ツールから、設定（Setup）を選択します。
Simulation Timeタブを選択します。
最終時間に10秒と入力します。

モデルの準備ができました。
実行をクリックします。
過渡結果を表示するには、モデル内のScopeブロックをダブルクリックします。プロットは次の図のようになります。