Re: LTSPICE AC注入による解析 - inara1

2013/12/30 (Mon) 19:23

AC解析の回路図をこちらでシミュレーションしてみましたが、なぜか特性がkurin
さんのと若干違いました。v(o)/v(i)の最低値が-12dBでなく、-10dBくらいになり
ました。回路図に見落としがあったのかもしれません。回路図ファイル（拡張子が
asc）はテキスト形式で書かれているので、それをNotePadなどのテキストエディタ
で開いて、その内容をコピーして、この掲示板にペーストしてもらえますか？そう
すれば、こちらで全く同じ回路図ファイルでシミュレーションできます。

AC解析と正弦波を入れたときの違いは、線形素子だけを使っていて、なおかつ定常
状態で比較しているのなら、ないはずです。しかし、LT-spiceでLaplace変換を
使ったときの過渡解析には無視できない誤差があります（この掲示板でもその例が
あります）。

Laplace変換はAC解析でも過渡解析でも使っているから、誤差があっても結果は同
じではないかと思われるかもしれませんが、AC解析の場合は、周波数特性を求める
ときに、Laplace変換の式をそのまま使える（変数のsをj*ωに置き換えれば伝達関
数になる）のに対して、過渡応答をシミュレーションするときは、数値計算で
Laplace逆変換しているので、そこに誤差が入り込んでいるのかもしれません。

LT-spiceのLaplace変換の式でs+0.00001としているのは、sのままだとエラーが出
るためだと思いますが、s+0.00001としているために誤差が大きくなっているのか
もしれません。こちらには、数式処理ソフト（Maple）があるので、sのままのとき
と、s+0.00001とした場合の、Laplace逆変換後の式を求めてみました（添付図）。
逆変換後の式は、1msくらいで安定するので、その時間までのグラフを描いてみま
したが、どちらもほとんど同じでした。

Laplace逆変換の式（過渡応答）が分かっているので、逆変換後の式を使って（V=
逆変換跡の式　とする）過渡解析してみてはいかがでしょうか。その結果と
Laplece=で記述した場合で違いがあれば、それが原因だと思います。

Re: LTSPICE AC注入による解析 - kurin

2013/12/30 (Mon) 21:52

inara1さん　返信ありがとうございます。

逆laplace式を添付ファイルのように打ち込みましたが、
missing　gain　errorになりシミュレーションできなかったのですが原因は何で
しょうか？

ファイルの内容をメモ帳で開きました。以下にコピーします。
Version 4
SHEET 1 2160 680
WIRE 1200 -832 1120 -832
WIRE 1312 -832 1280 -832
WIRE 1376 -832 1312 -832
WIRE 1408 -832 1376 -832
WIRE 1120 -752 1120 -832
WIRE 1072 -736 928 -736
WIRE 1072 -688 1024 -688
WIRE 704 -640 704 -688
WIRE 1024 -640 1024 -688
WIRE 1024 -624 1024 -640
WIRE 1024 -528 1024 -544
WIRE 1024 -512 1024 -528
WIRE 1056 -512 1024 -512
FLAG 1312 -688 0
FLAG 1408 -752 0
FLAG 1376 -832 vo
FLAG 928 -656 0
FLAG 1024 -432 0
FLAG 1120 -672 0
FLAG 1024 -528 a
FLAG 1024 -640 b
SYMBOL e 1120 -768 R0
WINDOW 3 -6 152 Left 2
SYMATTR Value laplace=1*(kp + ki/t/(s+0.00001))*(1/(1+T1*s))
SYMATTR InstName E1
SYMBOL cap 1296 -832 R0
SYMATTR InstName C1
SYMATTR Value 2200u
SYMBOL res 1296 -784 R0
SYMATTR InstName R1
SYMATTR Value 10m
SYMBOL ind 1184 -816 R270
WINDOW 0 32 56 VTop 2
WINDOW 3 5 56 VBottom 2
SYMATTR InstName L1
SYMATTR Value 10u
SYMBOL res 1392 -848 R0
SYMATTR InstName R2
SYMATTR Value 3
SYMBOL voltage 928 -752 R0
WINDOW 123 0 0 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR InstName V1
SYMATTR Value 2.5
SYMBOL bv 1024 -528 R0
SYMATTR InstName B1
SYMATTR Value V=1/10*v(vo)
SYMBOL voltage 1024 -528 M180
WINDOW 0 -32 56 VBottom 2
WINDOW 3 -136 189 VBottom 2
WINDOW 123 58 22 VBottom 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR InstName V2
SYMATTR Value SINE(0 1 {Freq})
TEXT 1272 -560 Left 2 !.param kp=3 t=1/200000 ki=0.01 t1=16u
TEXT -416 -928 Left 2 !;.param Freq=100 ; iterate to 0dB gain or use the .
step statement below\n.step dec param freq 900 1000 100\n;.save V(a) V(b)
I(L1)\n;.options plotwinsize=0 numdgt=15
TEXT -408 -728 Left 2 !.measure Aavg avg V(a)\n.measure Bavg avg
V(b)\n.measure Are avg (V(a)-Aavg)*cos(360*time*Freq)\n.measure Aim avg
-(V(a)-Aavg)*sin(360*time*Freq)\n.measure Bre avg
(V(b)-Bavg)*cos(360*time*Freq)\n.measure Bim avg
-(V(b)-Bavg)*sin(360*time*Freq)\n.measure GainMag param
20*log10(hypot(Are,Aim) / hypot(Bre,Bim))\n.measure GainPhi param
mod(atan2(Aim, Are) - atan2(Bim, Bre)+180,360)-180
TEXT 344 -784 Left 2 !.param t0=50m
TEXT 328 -736 Left 2 !.tran 0 {t0+1000/freq} {t0}

Re: LTSPICE AC注入による解析 - inara1

2013/12/31 (Tue) 06:39

AC解析の結果が一致しました。不一致の原因は電圧源V1とV2のパラメータの間違い
でした。

missing　gain　errorの原因は、電圧制御電圧源E1の記述に時間を入れたことです
（うっかりしていました）。時間変数timeが使えるのはビヘイビア電源だけでし
た。E1をビヘイビア電圧源B2に変えて、入力信号をラベル名で指定すれば大丈夫の
はずです（後でやってみます）。

Re: LTSPICE AC注入による解析 - kurin

2014/01/03 (Fri) 01:15

inara1さんがmapleで算出した時間関数を
BVで実行しました。

AC解析波形、正弦波注入波形、逆laplaceによる時間関数で正弦波注入波形のどれ
も結果は異なっていました。

添付ファイルのように今度は補償回路をAMPにしました。AC解析の波形と正弦波注
入による波形は一致しました。つまり正弦波注入がAC解析と等しいことを証明でき
たのですが、laplaceがどうも
使えなさそうです。
このlaplaceでAC解析は使えそうですが時間解析はなんだか怪しい感じです。どう
いう場合にokかNG
か良くわかりません。

laplaceを時間解析で使う場合はいちいち逆laplaceをしてつかわないとまずいので
すかね？

AC解析と時間解析はいつもsetでつかうので、不便さを感じます。

何か良い方法はないですかね？

Re: LTSPICE AC注入による解析 - kurin

2014/01/08 (Wed) 23:13

webサイトにLTSPICEでlaplaceを使う際の注意点がありました。http://homepage1.
nifty.com/ntoshio/rakuen/spice/behavioral/index.htm

どうも関数の解が０に近いほど大きな誤差を生むようです。
laplace関数をampに置き換える方法が私ができる方法かな？

Re: LTSPICE AC注入による解析 - inara1

2014/01/09 (Thu) 19:09

そのサイトはよく見ています。

ラプラス変換の式に1/sが含まれると、DC利得が無限大になりますが、そういう伝
達関数が出てくるのは、理想オペアンプを使った場合などに限られると思います。

オペアンプを使った回路でDC利得が非常に大きくなるのは、積分回路くらいしかな
いとと思いますが
1*(kp + ki/t/(s+0.00001))*(1/(1+T1*s))
というのは、どのような回路でしょうか。

Re: LTSPICE AC注入による解析 - kurin

2014/01/11 (Sat) 00:31

PI,PIDの関数をopampで作っています。
すいません。inara1さんの関数では回路を作っていません。

やはり時間解析でlaplace関数を使う（1/sを含む）と誤差が大きくなるので、時間
関数やampしかないですよね？

mapleはS関数を時間関数に変えれるのですか？
また、Z関数⇔S関数⇔時間関数などの変換かのうでしょうか？

Re: LTSPICE AC注入による解析 - inara1

2014/01/11 (Sat) 07:10

Maximaというフリーの数式処理ソフトがあります。添付図はそれで逆ラプラス変換
した結果です。

ここ（http://www.cymric.jp/maxima/maxima-winxp.html）にダウンロード方法が
書いてあります。日本語の解説書もあるようですので、使ってみてはいかがでしょ
うか。

Re: LTSPICE AC注入による解析 - kurin

2014/01/11 (Sat) 23:52

返信ありがとうございます。

マキシマというsoftがあるんですね。
ダウンロードしました。色々と使ってみます。