【電気系初心者の方必見】回路シミュレータ”LTspice” の始め方

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LTspiceをご存知ですか?

アナログ・デバイセズ社が提供している無料の回路シミュレータです。

※もともとはリニアテクノロジー社(Linear Technology Corporation)が提供していたためイニシャルを取って”LTspice”となっています。2017年にリニアテクノロジーはアナログ・デバイセズに買収されました。

このLTspiceを使って回路設計を簡単に楽しんで貰えたら嬉しいです。

  • LTspiceの魅力
    1. 机上の計算が可視化出来る!
    2. 電気の本当の動きが見えて来る!
    3. 色んな部品を試すことが出来る!
  • インストール方法
    1. Mac編
    2. Windows編
    3. 試しに使ってみる

【LTspiceの魅力】

机上の計算が可視化出来る! 回路シミュレータの面白さ!

オームの法則やキルヒホッフの法則など電気系のことが好きな人は良く覚えていると思いますが、数式を使った計算はなんとなく想像が出来ると思いますが、では実際電気はどのように流れているのか波形で見たくはありませんか?

学校や会社でオシロスコープを使うことが出来る環境の人は測ることができますが、その様な環境にない人は中々イメージを掴みにくいです。

そこで、シミュレータで計算を可視化して簡単に原理を見てみましょう!

今まで教科書でしか勉強していない人にとってはそれだけでとても楽しいはず!

電気の本当の動きが見えて来る! 回路シミュレータの凄さ!

教科書にある電気の計算は一定の電圧を安定してかけた場合の説明がほとんどだと思います。しかし実際に電気は刻々と流れているものです。そのため、電気をかけ始めた瞬間やモータなどの負荷がかかった瞬間に微妙な変化がおきます。そのms・nsオーダーの変化を見ることができます。これは高速通信を行う信号線などではとても重要な要素になってきます。

時間軸以外にも、例えば5Vの電圧をとある回路にかけたとしてもその出力が5Vとは限りません。そこにはコンデンサやインダクタなど様々な特性を持った電子部品が存在します。それらは周波数に応じて変化したり特定の電流を流したりすることがあります。この様な微妙ですが大事な変化を見ることが出来るのもシミュレータの凄さです。

回路設計は奥が深く、他にもノイズや発熱などLTspiceでは見れない要素もありますが、このシミュレータで手計算では見れない部分をかなり発見することができます!

色んな部品を試すことが出来る! LTspiceの使い勝手の良さ!

LTspiceにはもともとたくさんの部品モデルが含まれています。簡単な波形確認なら既存の部品を組み合わせるだけで多くの回路を再現することが出来ると思います。

さらに、有名電子部品メーカのspiceモデル(電気特性を数値化したモデル)をダウンロードすることで東芝やローム、パナソニックなど様々なメーカの部品を使うことができます

抵抗やコンデンサといったシンプルな部品なら汎用品で代用しても大きな違いはありませんが、ICに関してはかなりの特性差があります。ぜひ必要なspiceモデルを選定してよりリアルな回路シミュレーションをしてみてください!

spiceモデルが公開されていない部品もものによっては部品メーカに問い合わせると作成して公開してくれることも!(経験談)

無料で使える! 始めやすい!

これはそのままですね笑。ここまでのクオリティなのに無料でいいんですか?ってぐらいです。

正直クオリティに関しては、以前所属していた大手家電メーカでも事前の確認などはLTspiceを利用していたほど信頼があります。

ソフトウェアが流行っている昨今ですが、ハードウェアは必要不可欠です。しかしハードウェアの設計、実験にはお金がかかります。。。無料のシミュレータでトライを繰り返し、本当の組み立てはなるべく回数を減らしましょう!

インストール方法

Mac編

LTspiceのダウンロードページから

「Mac OS X 10.7+用ダウンロード」を選択、ダウンロードします。

ダウンロードしたらLTspiceのファイルをApplicationにドラッグでインストール

あとは起動するだけです。

「Start a new, blank Schematic」新規作成のボタンをクリック

この画面までいけばシミュレータの準備は終わりです。

ここから部品を配置して、回路シミュレーションを行います。

Macはインストールが非常に簡単な手順となっていて間違えようがないですね。

しかし操作画面がシンプルすぎて少し使いにくい様に感じます。

ほとんどのコマンドが右クリックで開く形になっていて探すのが一手間だったりします。

このあと紹介するWindows版はその辺が使いやすいのです。

Windows編

LTspiceのダウンロードページから

「Windows 7,8 and 10用ダウンロード」を選択、ダウンロードします。

ダウンロードした「LTspiceXVⅡ.exe」をクリック

こちらのインストール画面が表示されます。

規約に問題がなければ①「Accept」をクリックし、

②「Install Now」をクリックしたらインストールが開始されます。

インストールが完了したらデスクトップにLTspiceのショートカットが表示されます。

こちらの画面が表示されたら準備完了です。

Winndows版もインストールは簡単ですね。

この画面の違いは何故だか分かりませんが、Windows版の方が使いやすいです。

試しに使ってみる 

Windows版で簡単な使い方を少し紹介します。

まず左上にある新規作成コマンドをクリック。回路設計を行うページを開きます。

次に部品を選択配置していきます。

今回は入力となる電源電圧を選択します。

Voltageのアイコンをダブルクリックしたら直流電圧とシリーズ抵抗の値を入れる表示がでます。

今回はsin波を作りたいので①「Advance」をクリック

②で「SINE」を選択する。他にもパルス波などを選択することもできます。

③波形の詳細を決めます。オフセット電圧=0、振幅=5V、周波数=1kHzとしました。

電源を配置したあとは、ツールバーから①抵抗を選択配置。抵抗のアイコンをクリックし②抵抗値を入力します。

次に③ GNDを選択配置。

最後に全ての部品を④接続線で繋ぎます。

これで5Vのsin波の電圧が掛かった抵抗の回路ができました。

最後に実行をクリック。

回路の下に波形を表示する枠が発生。

波形を確認した位置にカーソルを持っていきクリックするとその位置(対 GND)の電圧波形が表示される。今回はR1とV1の接続線をクリックしました。

1kHzのsin波がきれいに表示されました。

まとめ

電気の勉強、回路設計の検討としてLTspice回路シミュレータをうまく活用してみてください!

自由度が高く学生から技術者まで幅広く対応しています。

MacでもWindowsでもどちらでも使えますが、Windowsの方がツールバーが表示されていて使いやすいです。

今後もLTspiceを使った回路解説などを書いていきますのでぜひ続けてご覧ください。

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