回路の素101 045 電圧リミッタダイオード2個使用

入力された信号の正負、両方の電圧を制限する
IC電源の保護回路に使われる

回路の素101 045 電圧リミッタダイオード2個使用

回路図作成

基本的な構成

正側は、 $V_{cc} + V_F$
負側は、 $GND - V_F$
で制限できる
負側に、GNDの代わりに負電源をつなげば $-V_{cc} - V_F$ で制限できる

今回のダイオードでは、 $V_F = 0.5V$ ほど

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

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

fname = 'PrimaryCircuit5-045.raw'
LTR = RawRead(fname)
x     = LTR.get_trace('time').get_time_axis(0)

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

tmp1  = LTR.get_trace('I(D1)').get_wave(0)
ax2.plot(x * 1000, tmp1 * 1e6, label='I(D1)')
tmp1  = LTR.get_trace('I(D2)').get_wave(0)
ax2.plot(x * 1000, tmp1 * 1e6, label='I(D2)')

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

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

fig.tight_layout()

fig.savefig('PrimaryCircuit5-045_Graph1.png')

電圧が 3.5Vを上回ったり、-0.5Vを下回ると、ダイオードに電流が流れて、出力電圧に制限がかかっている

改良された回路

ダイオードを、2個逆向きでGNDに接続する

$V_F = 0.5V$ で、±0.5Vで出力を制限できる

応答性確認

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

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 = 'PrimaryCircuit5-045-2.raw'
LTR = RawRead(fname)
x     = LTR.get_trace('time').get_time_axis(0)

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

tmp1  = LTR.get_trace('I(D1)').get_wave(0)
ax2.plot(x * 1000, tmp1 * 1e6, label='I(D1)')
tmp1  = LTR.get_trace('I(D2)').get_wave(0)
ax2.plot(x * 1000, tmp1 * 1e6, label='I(D2)')

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

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

fig.tight_layout()

fig.savefig('PrimaryCircuit5-045_Graph2.png')