付録A. OP アンプ内部回路の subckt 化について [目的] 実験で使用したLM741 の内部回路を subckt 化して使用する。 [手順と結果] LTspice には、 sample として、 LM741 の内部回路 がある。 この内部回路は、 LM741.pdf[1] を参照している。 参考サイト： [1]http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm741.pdf サンプル回路の変更 する。 右の回路の様に、 変更する。 変更後、ファイルを 保存する。 つぎに、 シンボルを作成する。 シンボルファイルが、 保存してあるフォルダを示す。 Fig.1 sample の回路 Fig.2 変更後の回路 Fig.3 シンボルフォルダの位置
新しくシンボルを作成することもできるが、 ここでは、シンボル：opamp2.asy ファイル を回路と同じフォルダにコピーする。 コピーしたシンボルファイルをダブルクリックで 開く。 変更する前に、内容を確認する。
メニュー中のEdit の Attributes の Edit Attributes を 選択する。
つぎに、
シンボルに設定されているPin 名を確認する。 メニューのView 中の Pin Table を選択する。
Pin Table で表示される名前と、回路上の名前と一致 しなければいけない。
Pin Oder については、重要でありません。
Fig.4 opamp2 のシンボル
Fig.5 Edit Attributtes 選択
Fig.6 変更前の Attributes
Fig.7 PinTable メニュー
Edit Attributes を選択して、 右図の様に、内容を変更する。 Attributes を変更すると、シンボルが以下に 変更されます。 ここで、部品名を表示させるために、 Vaue 欄に、ファイル名と同じ名前 を入力する。 入力前の<Value>が、右の表示に変更されます。 完成したシンボルを、subcircuit のファイル名 と同じ名前にして、同じフォルダに保存する。 つぎに、動作確認する。 新規回路を開く、はじめに、作成したシンボルと同じフォルダにファイルを保存する。 部品アイコン をクリックして、 部品選択ウインドを開く。 Top Directroy の右側の矢印 から現在のフォルダが 選択できる。 Fig.9 変更後のシンボル Fig.10 変更後の Attributes Fig.11 Value 変更後 Fig.12 部品選択ウインド
シンボルと同じフォルダに保存して いるならば、シンボルが下の欄に 表示されます。 LM741sub を選択し配置する。 右の様な非反転増幅回路を作成する。 階層化ができている場合は、 Op アンプをダブルクリックすると、 下の階層の回路が表示できます。 Tab ラベル名が、 *** Instance: X1 として回路が表示されます。 解析を実行する。 解析終了後に、出力端子と 入力端子をクリックすると、 右のグラフが表示されます。 計算ができていることが確認できます。 OP アンプの内部回路の参考文献として、 以下の本を示す。 家村・村田 著、 “入門 オペアンプ”, オーム社 部分回路について詳細説明がある ので参考にすると良い。 Fig.13 テスト回路 Fig.14 表示された subckt Fig.15 解析結果のグラフ
付録B. TTL 回路の Subcircuit について [目的] TTL 回路を階層化(sub circuit 化)して、上位階層で使用する。 [手順と実行結果] 参考文献の回路を参考にして、 右の回路[Ref. 0]を作成する。 トランジスタ、ダイオードは、 Default のモデルを使用する。 完成後に、ファイルを保存する。 下位階層のファイル名と同じ 名前のシンボルファイルを作成する。 ゼロから、シンボルを作成することもできるが ここでは、すでにあるシンボルを変更する。 LTspice では、Digital 回路用のシンボルが存在するので、 シンボルホルダからinv.asy ファイルを、 内部回路(下位階層回路)と同じフォルダにコピーする。 最終的に、右の図の様なシンボルに変更する。 コピーしたinv.asy ファイルの設定を確認する。 Fig.1 下位階層の回路 Fig.2 シンボルファイルの位置 Fig.3 完成したシンボル
Edit の Attributes 中の Edit Attributes を選択して内容を確認する。
つぎに、コピーした直後のPin table ウインドを示す。 このウインドから、com 端子が存在することが確認できる。
変更内容について、以下に示す。 まず、
Edit の Attributes 中の Edit Attributes を選択して、 中身を空白にする。 必要ならば、 Discription 欄にモデル名前などを記入する。 Fig.6 変更前 Attributes 内容 Fig.4 変更前の inv.asy Fig.5 Attributes を確認する
Fig.7 変更まえ Pin Table
Fig.8 変更後 Attributes 内容 お
メニューアイコンの (はさみ)を選択して、com 端子を削除する。 つぎに、Vcc 端子を追加する。Edit の Add Pin/Port を選択する。 Properties ウインドが開くので Label 名を入力する。 名前は、subcircuit(下位階層の回路)で使用している名前と同じにすること！ OK ボタンをクリックして、適当な位置に配置する。 すでに、配置された端子の変更する場合には、 端子上で右クリックするとproperties ウインドが開きます 端子と三角との配線は、線を引く。 部品や端子の移動には、 アイコンをクリックすると可能になる。 最後に、ピン名とNetlist 番号(Order)を確認する。 Fig.9 ピン追加メニュー Fig.10 追加ウインド Fig.11 描画ウインド
Fig.12 Pin Table メニュー
回路名と同じシンボル名で、 回路と同じフォルダ中に保存する。 以上で、 Sub circuit 回路が完成したので 動作確認を実行する。 新規回路図を開いたら、すぐに、 作成したsubcircuit と同じフォルダに、 ファイルを保存する。 このように、実行すると部品選択の ときに、同じフォルダ中に存在する 部品が表示可能になります。 部品選択アイコン をクリック する。このウインドにおいて、 Top Directoey 欄の右の矢印から Subcircuit 化されたシンボルが表示 され選択可能になります。 右の回路を完成させる。 DC 解析を実行する。 計算終了後に、 out 端子をクリックすると 右のグラフが表示される。 階層化した回路を使用して 解析が実行できたことがわかる。 Fig.14 部品選択ウインド Fig.15 テスト回路 Fig.16 実行結果
参考サイト： [0] 74LS04 データシート http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74ls04.pdf [1] サブサーキットの使用法 http://homepage1.nifty.com/ntoshio/rakuen/spice/subckt/ Lowpass フィルター回路を subcircuit 化しています。 [2] ロジック IC 7404 の部品を作る http://picmicom.web.fc2.com/ltspice/7404.html ネットリスト化してsubcircuit にしています。 *ネットリストを利用した階層化について 参考文献[2]を参考にしています。 この参考サイトにあるように、 Netlist の変更が必要になります。 View の Spice Netlist を選択する。
以下のウインドが開き Spice の Netlist が 表示されます。 ファイルとして、 出力もされます。 Fig.18 Netlist の表示 Fig.17 Netlist 表示メニュー
変更内容を示す。 先頭に、.subckt 行を追加 端子の並びは、PinTable 番号 と同じにする。 最後にある行の .backanno を コメント化する。 シンボルと同じフォルダに 保存する。 ここでは、subkct 名と同じ、 7404net.sub で保存した。 シンボルを開いて、Attributes の内容を変更する。 以上の変更で、シンボルが使用できます。 Fig.19 変更後 Netlist Fig.20 変更後シンボル Fig.21 変更後 Attributes
付録C. SN7400 の Subcircuit について [目的] シンボルを自動生成し、階層化した 回路の動作確認する。 [手順と結果] 解析で使用した回路を開く。 つぎに、電源と 入力端子の電源を消去する。 それぞれ端子に入力端子を接続する。 入力端子をina,inb とする。 電源端子をVcc にする。 SPICE 解析命令の消去する。 上記の変更した回路を保存する。 次に、シンボルを自動生成する。 メニューのHierarchy の中の
Open this Sheet’s Symbol を選択する。
確認ウインドが開くので、OK をクリック。 右図の回路が自動生成されます。 回路上で設定した名前と同じ 入力端子と出力端子の ブロックシンボルとなります。 Fig.1 Subckt 化する回路図 Fig.2 Symbol の生成 Fig.3 生成された Symbol
ファイルの新規回路図を開く。 はじめに、 シンボルと同じフォルダに 保存する。 この手順により、シンボル選択 が簡単になります。 メニュー中デバイス選択アイコン を選択する。 シンボルと同じフォルダに移動すると SN7400 のシンボルが選択できます。 右図の様に、シンボルと電源を配置 する。 解析を実行する。 端子Out1 をクリックすると、 右図のグラウが表示されます。 階層化ができている ことが確認できる。 Fig.5 subckt を用いた解析回路 Fig.4 生成された Symbol の選択 Fig.6 実行結果のグラフ
付録D. 階層化による論理回路の構成 [目的] NAND 回路の階層化(subckt)を使用し実験の論理回路を構成して、回路の動作を確認する。 [AND 回路] subckt を用いて、 実験回路を作成する。 端子out1 が NAND 回路 になり、端子out2 が AND 回路であることを、 確認する。 電源V1 を Sweep 解析を実行する。 NAND の出力 V(out1)と AND 回路出力 V(out2)を 同時に表示する。 V(out1)の変化に対して、 V(out2)の変化は、 鋭い立ち上がりを示し、 出力が一定値の 4.3V 程度になる。 Fig.1 階層化を使用した NAND 回路 Fig.2 実行結果のグラフ
[XOR 回路] Subckt を用いて、以下の XOR 回路を作成する。 電源V1 を A 端子に、 電源V4 を B 端子に 接続する。 解析は、A 端子の V1 を Sweep 解析を実行して います。 A1 端子は、NOT 回路の 出力になります。 A2 端子は、NAND 回路 の出力になります。 この様子を入出力特性 のグラフから説明する ことができる。 Fig.3 階層化を用いた XOR 回路 Fig.4 実行結果のグラフ
