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LTspiceでボード線図を描く方法|周波数特性の見方を初心者向けに解説

オペアンプ

これまでに、時間変化の波形(Transient解析)を確認してきました。

次は、
周波数による変化(ボード線図)を見てみましょう。

この記事では、
LTspiceでボード線図を描く方法と、
その見方を初心者向けにわかりやすく解説します。

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ボード線図とは

ボード線図とは、
周波数に対する回路の特性を表したグラフです。

回路がどの周波数を通し、
どの周波数を減衰させるかを確認できます。

ボード線図の構成

ゲイン(上のグラフ)

電圧の大きさ(ゲイン)を表します。

位相(下のグラフ)

信号の位相のずれを表します。

ゲインは通常、dB(デシベル)で表示されます。
0dBは入力と同じ大きさ、-20dBは約1/10の大きさを意味します。

AC解析の設定方法

「Simulate → Configure Analysis」から、
AC解析を選択します。

Type:Decade
Points/Decade:100
Start Frequency:10Hz
Stop Frequency:100kHz

AC解析では、電源に「AC = 1」を設定する必要があります。

ボード線図の表示方法

シミュレーションを実行後、
出力ノードをクリックすると、
ボード線図が表示されます。

RCローパスフィルタの例

RC回路を使って、
周波数特性を確認してみましょう。

パラメータ
・R1 = 1kΩ
・C1 = 1μF

低周波では信号がそのまま通り、
高周波では減衰する様子が確認できます。

0dBは入力と同じ大きさ、-20dBは約1/10の大きさを意味します。
位相は周波数によって変化し、信号の遅れを表します。

カットオフ周波数とは

信号が減衰し始める周波数のことを、
カットオフ周波数と呼びます。

fc = 1 / (2πRC)

カットオフ周波数に関する記事はこちら

よくあるミス

AC設定していない

AC解析が設定されていない場合、
ボード線図は表示されません。

電源にAC設定がない

電源にAC振幅(AC amplitude)を設定する必要があります。

スケールが見にくい

周波数範囲が適切でないと、
特性が見えにくくなります。

次にやること

次はローパスフィルタの動作を、
ボード線図で詳しく確認してみましょう。

 → ローパスフィルタとは?:https://saigusalife.com/op-amp/low-pass-filter/
   Sallen-Keyフィルタとは?:https://saigusalife.com/op-amp/sallen-key-filter/

まとめ

・ボード線図は周波数特性を表す
・ゲインと位相で構成される
・AC解析で表示できる

フィルタ回路の理解に欠かせないため、
必ず押さえておきましょう。

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・ローパスフィルタとは?:https://saigusalife.com/op-amp/low-pass-filter/

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