回路の素101 006 アンプ:反転アンプ単電源用 交流結合型

回路の素101 006 アンプ:反転アンプ単電源用 交流結合型

交流成分を取り出しながら増幅できる

回路図作成

• 基本的な構成

応答性確認

シミュレーションを tranモード(デフォルト) で実行し、正弦波に対する応答性を確認する

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

from PyLTSpice import SimCommander

fname = 'PrimaryCircuit1-006'
fname_tmp = '_tran'
LTC = SimCommander(fname + '.asc')

run_net_file = fname + fname_tmp + '.net'
LTC.run(run_filename=run_net_file)
LTC.wait_completion()

True

from PyLTSpice import RawRead

fig = plt.figure(figsize=(6, 3))
ax1 = fig.add_subplot(1, 1, 1)

fname = 'PrimaryCircuit1-006'
fname_tmp = '_tran'
LTR = RawRead(fname + fname_tmp + '.raw')
x     = LTR.get_trace('time').get_time_axis(0)
tmp1  = LTR.get_trace('V(vout)').get_wave(0)
ax1.plot(x * 1000, tmp1, label='Vout')

tmp1  = LTR.get_trace('V(vin)').get_wave(0)
ax1.plot(x * 1000, tmp1, label='Vin')

ax1.legend(); ax1.grid()
ax1.set_xlabel('[ms]'); ax1.set_ylabel('V$_{out}$[V]')

fig.tight_layout()

fig.savefig('PrimaryCircuit1-006_Graph1.png')

ゲインは
入力の 0.2Vの振幅が2Vになり、バイアスの2.5Vが加わっている

周波数特性

シミュレーションを acモード で実行し、周波数特性を取得する

from PyLTSpice import SimCommander

fname = 'PrimaryCircuit1-006'
fname_tmp = '_ac'
LTC = SimCommander(fname + '.asc')

line_no = LTC._get_line_starting_with('.tran')
sim_cmd = LTC.netlist[line_no]
LTC.netlist[line_no] = sim_cmd.replace('.tran', ';tran')
line_no = LTC._get_line_starting_with(';ac')
sim_cmd = LTC.netlist[line_no]
LTC.netlist[line_no] = sim_cmd.replace(';ac', '.ac')
print(LTC.netlist[line_no], end='')  # 確認

# 編集したnetlistの情報でバッチ処理を実行する
run_net_file = fname + fname_tmp + '.net'
LTC.run(run_filename=run_net_file)
LTC.wait_completion()

.ac oct 40 1 10Meg

True

from PyLTSpice import RawRead

fig = plt.figure(figsize=(6, 4))
ax1 = fig.add_subplot(2, 1, 1)
ax2 = fig.add_subplot(2, 1, 2, sharex=ax1)

fname = 'PrimaryCircuit1-006'
fname_tmp = '_ac'
LTR = RawRead(fname + fname_tmp + '.raw')

freq  = np.abs(LTR.get_trace('frequency').get_wave(0))
Vout  = LTR.get_trace("V(vout)").get_wave(0)
ax1.plot(freq, 20*np.log10(np.abs(Vout)))
ax2.plot(freq, np.angle(Vout) / np.pi * 180)

ax1.grid()
ax1.set_xlabel("[Hz]"); ax1.set_ylabel("Gain[dB]")
ax1.set_xscale('log')
ax1.set_ylim(15, 22)

ax2.grid()
ax2.set_xlabel("[Hz]"); ax2.set_ylabel("Phase[deg]")
ax2.set_xscale('log')

fig.tight_layout()

fig.savefig('PrimaryCircuit1-006_Graph2.png')

高域のカットオフ周波数(~200Hz)はオペアンプの特性で決まる
低域のカットオフ周波数は、C1とRSで決まり、下記になる

print('fc = %7.1fHz' % (1.0 / (2.0 * 3.14 * 10e3 * 1e-6)))

fc =    15.9Hz

参考文献

この記事は以下の書籍を参考にしましたが、
私の拙い知識で書いておりますので、誤り等ありましたらご指摘ください

回路の素101 (ライブラリ・シリーズ)