LTspiceで、BJTのモデルを利用する方法を解説します。
方法は二通り
半導体各メーカーでは、BJT(バイポーラ・トランジスタ)のSpiceモデルを配布しています。この記事では、Rohm社のBJT製品、2SD1781を例に手順を説明していきます。まず、Rohm社の製品ページに行って、Spiceのモデルをダウンロードしておきます。
2SD1781は、32V/0.8AのNPNトランジスタです。
(2SD1781 Datasheet)
ダウンロードしたSpiceモデルをLTspiceで利用する場合、以下の二通りの方法があります。
(1)standard.bjtにモデルを追加する
(2)Spiceモデルファイルを読み込む
上記の各方法で次の2つのモデルを追加してみます。
・2SD1781K:(1)の方法でモデル
・Q2SD1781K:(2)の方法で追加したモデル
この記事では、この2つの方法で作成したモデルで同じ回路を作成しシミュレーションしてみます。もちろん名前が違うだけなので、結果は同じです。
standard.bjtにモデルを追加する方法
ファイルを開くメニューを選択します。
(Open)
デフォルトでインストールされているstandard.bjtを開きます。
(Open an existing file: standard.bjt)
standard.bjtは、通常下記のディレクトリにあります。
C:\Program Files\LTC\LTspiceIV\lib\cmp
インストール時に、インストールする場所をデフォルトから変更している場合は、読み替える必要があります。なおライブラリ等の保存場所については、記事「LTspice入門：ライブラリやサンプルのディレクトリ」を参考にして下さい。
(standard.bjt)
一方こちらは、ダウンロードしたSpiceモデルの内容です。拡張子は、.libですが通常のテキストエデイィタで開くことができます。
(Q2SD1781K Spice Model)
モデル名、Q2SD1781Kでモデルが定義されています。このモデルをコピーし、standard.bjtの最後にペーストします。
(Paste Q2SD1781 Model and Edit)
基本的に必要な作業は、これで終了ですが、この例では次の変更を加えています。
・モデル名をQ2SD1781Kから2SD1781Kに変更
・コメントの追加
・モデルの最後に以下の説明を追加(LTspice独自機能)
Vceo=32 Icrating=0.8 mfg=Rohm
(2SD1781 Model)
また、オリジナルのモデルは、
.Model Q2SD1781K NPN
+
+
の形式で記述されていますが、見やすい様に元のLTspiceの記述方法と合わせて
.Model Q2SD1781K NPN(…)
の形式に変えています。なおSpiceでは、見た目上、改行したい場合は、+を先頭に記述します。また*以降はコメント扱いになります。
(File→Save)
standard.bjtファイルを保存すれば、準備は完了です。
Spiceのライブラリを読み込む方法
Spiceのライブラリを読み込んで使用する場合は、対応する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については、LTspiceのページに、まとめてありますので、そちらを参照してください。
ここでは、記事「LTspice入門：シンボル作成例〜既存シンボルから作成」で取り上げた方法で、シンボルを作成していきます。まず、ファイルを開くメニューを表示させます。
(Open an existing file)
デフォルトでインストールされているNPNトランジスタのモデルを開きます。モデルファイルと同様に通常は、
C:\Program Files\LTC\LTspiceIV\lib\sym
に、npn.asyがあるので、これを選択します。
(Symbol of npn)
オリジナルを変更しない様に注意してください。まず、Save As…で名前を変えて保存します。
(File→Save As…)
この例では、q2sd1781k.asyとして保存しました。また保存場所は、シミュレーション用の回路を保存するディレクトリにしています。
(Save As: q2sd1781k.asy)
Edit→Attributes→Edit Attributesを選択して、Symbol Attribute Editorを起動します。
(Edit→Attributes→Edit Attributes)
Symbol Attribute Editorの画面です。この例で変更する項目は、Valueです。
(Symbol Attribute Editor)
ValueをNPNから、Q2SD1781Kと変更します。
(Symbol Attribute Editor: Setting for Q2SD1781K)
Valueの値は、Spiceファイルで定義されている
.Model [Model Name]
+
+
の[Model Name]と一致させておく必要があります。この例では、Q2SD1781Kとなります。また上記以外の方法で、シンボルファイルを作る場合は、各端子のNetlist Orderを次の様に設定してください。
Netlist Order=1: コレクタ
Netlist Order=2: ベース
Netlist Order=3: エミッタ
シミュレーションの設定
上記の方法で作成した2つのモデルを用いて、確認用の回路を新規作成してみましょう。
(New Schematic)
まず(1)の方法で作成した2SD1781を回路図中に配置します。Select Component Symbolで、npnを選択します。
(Select Component Symbol)
回路図中に配置します。
(Place npn symbol)
シンボルを右クリックするとメニューが表示されるので、Pick New Transistorを選択します。
(Right Click→Pick New Transistor)
作成したおいた、2SD1781Kを選択します。なお選択メニューで、モデルの最後に追加した、Vceo=32 Icrating=0.8 mfg=Rohmが表示されているのが判ります。これで設定は終了です。
(Select Bipolar Transistor: 2SD1781K)
次に(2)の方法で作成した、Q2SD1781Kを回路図中に配置します。
(Select Component Symbol: q2sd1781k)
回路図中に配置したQ2SD1781Kのシンボルです。
(Place q2sd1781k)
このシンボルに対応するモデルを、.libあるいは.includeコマンドで読み込む設定を記述します。この例では、
.lib 2sd1781k.lib
を記述しています。回路図と同じディレクトリあるいはLTspiceのモデルディレクトリに.libファイルがない場合は、フルパスで指定してください。
(Test Circuit)
上記回路では、2SD1781KとQ2SD1781Kを用いて同じ回路を作成しています。シミュレーションを実行し結果を表示させます。
(Simulation Result)
両者は、名前が違うだけでモデルの中身は同じなので全く結果は同じです。
まとめ
LTspiceでBJTを用いる方法を説明しましたが、最後に2つの方法の特徴をまとめておきます。
(1)standard.bjtにモデルを追加する方法
・手順が簡単
・オリジナルのstandard.bjtに変更が必要
・他の設計者とデータをやりとりする場合は注意が必要
・LTspice独自の方法
(2)Spiceモデルファイルを読み込む方法
・対応するシンボルを用意する手間がある
・本来のSpiceシミュレータの方法
・他の設計者とデータをやりとりしやすい
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