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回路の素101 046 電圧リミッタ ツェナー・ダイオード2個使用

回路の素101 046 電圧リミッタ ツェナー・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

回路図作成

  • 基本的な構成

ツェナー・ダイオードのツェナー電圧  V_Z 、順方向電圧  V_F で、
正側は、 V_{L+} = + V_{Z1} + V_{F2}
負側は、 V_{L-} = - V_{Z2} - V_{F1}
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_Z = 5.5V  V_F = 0.7V なので、±6.2Vほどで制限される

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 = 'PrimaryCircuit5-046.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('PrimaryCircuit5-046_Graph1.png')

電圧が ±6.2Vを上回ると、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

別種のツェナー・ダイオードで構成すれば、正側と負側のリミットを別々に設定できる

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