LTspiceでは、Spiceのサブサーキットモデルを読み込んでシミュレーションを行えます。
Spiceサブサーキットモデルとは？
Spiceサブサーキットモデルとは、単一の素子モデルではなく回路を含んだモデルの事で、一般的に以下のフォーマットで記述されています。
.SUBCKT [Model Name] [Pin1 Pin2 … PinN]
*[Comment]
.ENDS [Model Name]
代表的なものとしては、オペアンプが挙げられますが、MOS FET等も寄生素子の影響をある程度反映する為にサブサーキットモデルで記述されている事が多いので注意が必要です。この記事では、ICメーカーが提供しているSpiceサブサーキットモデルを例に、その利用方法を紹介します。また勿論、Spiceの知識が豊富であれば、自分でSpiceサブサーキットモデルを記述した後、同様の手順でシミュレーションに利用する事も可能です。
Spiceサブサーキットモデルの入手
製品によっては、各メーカーからSpiceサブサーキットモデルが提供されています。ここでは、International Rectifier(Infineon)のNMOS FET製品、IRFML8244を例に作業を進めて行きます。
(IR/Infineon: IRFML8244 Data Sheet)
International Rectifier(Infineon)社の製品ページでは、Spiceサブサーキットモデルが配布されています。
Inter National Rectifier(Infineon):IRFML8244
ダウンロードしたファイルの内容です。テキストファイルですが、拡張子が.spiとなっています。
(Spice Sub-circuit file)
前述のSpiceサブサーキットモデルの書式で記述されている事を確認します。またピンの順番(定義)が重要なので、必ず確認しておきます。
シンボルの作成
Spiceサブサーキットモデルを使用するには、まず対応する回路図シンボルを用意する必要があります。シンボルの作成方法は、記事「シンボル作成例〜既存シンボルから作成」や、記事「シンボル作例〜新規作成」でも、詳しく説明していますので、そちらも参考にしてみて下さい。
ここでは、LTspiceに予めインストールされているNMOS FETのシンボルを利用して、Spiceサブサーキットモデル用のシンボルを準備していきます。
アイコンかメニューから元になるシンボルファイルを開きます。
(File: Open)
ファイルを開くメニューが表示されます。この例では、
C:\Program Files\LTC\LTspiceIV\lib\sym
にある、nmos.asyを選択しています。なおディレクトリのパスは、インストール時の設定により多少変わるかも知れません。
(Open an existing file)
開いたシンボルファイルを別名で保存します。”File”→”Save As…”を選択します。
(File→Save As…)
任意の名前をつけて保存します。この例では、irfml8244.asyとして保存しています。
(Save As)
この例では、NMOS FETのシンボル形状は、元のままにして、必要な設定だけ変更していきます。”Edit”→”Attributes”→”Edit Attributes”を選択します。
(Edit→Attributes→Edit Attributes)
“Symbol Attributes Editor”が起動します。
(Symbol Attributes Editor)
オリジナルの内容を次の様に変更します。
Prefix: X
Value: irfml8244pbf
(Symbol Attributes Editor: Settings)
Valueの値は、Spiceサブサーキットモデルの[Model Name]と合致させておく必要があるので注意して下さい。
次に、ピン・オーダー(ピン順)がシンボルとSpiceサブサーキットモデルの定義が
合致しているか確認します。
(Symbol)
ピンの部分を右クリックすると設定が確認できます。Netlist Orderと、
.SUBCKT [Model Name] [Pin1 Pin2 … PinN]
のPin1…の順番があっている必要があります。サブサーキット定義側はピン名ではなく、記述されている順番である事に注意して下さい。
(Pin/Port Properties)
1番からN番まで全て合致してるか、ピンの数が合っているかを確認します。
以上の作業が終了したら、保存しておきます。
(Save)
以上でSpiceサブサーキットモデルを利用する準備が整いました。
回路図での設定
前項までの作業で準備したシンボルとSpiceサブサーキットモデルを利用してシミュレーションを行ってみましょう。回路図を作成し、シンボルを配置します。
(Select Component Symbol)
テスト回路図例です。
(Test Circuit)
.lib [Spice Sub-circuit File Name]
or
.include [Spice Sub-circuit File Name]
を記述する必要があります。回路図と同じフォルダにSpiceサブサーキットモデルのファイルがある場合は、パスを省略できます。
(Simulation Result)
回路図例のシミュレーション波形です。
まとめ
以上、Spiceサブサーキットモデルの利用法ですが、その手順をまとめると次の様になります。
(1)Spiceサブサーキットモデルの準備
メーカーから入手したり、自分で作成したりして準備しておきます。
(2)対応するシンボルの作成
LTspiceの”Value” = Spiceサブサーキットモデルの[Model Name]
LTspiceの”Netlist Order” = Spiceサブサーキットモデルの[Pin1 … PinN]順
以上がきっちり合致している事が必要です。
(3)シミュレーション回路の設定
Spiceサブサーキットモデルの定義ファイルを、.libあるいは、.includeコマンドで読み込みます。ファイルのパスに注意して下さい。
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