回路の素101 042 電流-電圧変換反転アンプ型

電流出力型のセンサなどからの電流出力を電圧に変換する

回路の素101 042 電流-電圧変換反転アンプ型

回路図作成

基本的な構成

出力電圧 $V_{out}$ は下記になる

$V_{out} = - R i_{in} [V]$

出力のカットオフ周波数は、

$fc = \frac{1}{2 \pi C R}$

今回の回路の場合は、1uA -> 1V に変換で、カットオフは 70.83kHz

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、応答を見る

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

from PyLTSpice import RawRead

fname = 'PrimaryCircuit4-042.raw'
LTR = RawRead(fname)

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

x     = LTR.get_trace('time').get_time_axis(0)

tmp1  = LTR.get_trace('I(I1)').get_wave(0)
ax1.plot(x * 1000, tmp1 * -1e6, label='Iin')
tmp1  = LTR.get_trace('V(vout)').get_wave(0)
ax2.plot(x * 1000, tmp1, label='Vout')

ax1.legend(); ax1.grid()
ax1.set_xlabel('[ms]'); ax1.set_ylabel('[uA]')

ax2.legend(); ax2.grid()
ax2.set_xlabel('[ms]'); ax2.set_ylabel('[V]')

fig.tight_layout()

fig.savefig('PrimaryCircuit4-042_Graph1.png')

1uAが入力され、1Vが出力されている

周波数特性

I1 に AC 1の設定がついているので、シミュレーションモードをacにすれば良い

from PyLTSpice import SimCommander

fname = 'PrimaryCircuit4-042'
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 1k 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)

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')

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

fig.tight_layout()

fig.savefig('PrimaryCircuit4-042_Graph2.png')