株式会社e-skett 電子回路設計 コンサルティング

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門外漢向け回路入門

機械系エンジニアやデジタルエンジニアのための回路設計入門講座です。
リニアテクノロジー社が無料で公開しているLTspiceを使用して、シミュレーションしながら基本的なことを学習していきます。

回路入門

番外編:e-scope 3-in-1活用法2(f特と波形観察)

e-scope 3-in-1活用法その2です。
ここでは前回製作したケーブルを使用し、簡単な回路の特性をe-scopeで測定し、シミュレーション結果と比較してみます。

*ハイカットフィルター

図は抵抗一本とコンデンサ1個で構成したハイカットフィルター(ローパスフィルター)です。

このフィルターは設定周波数よりも高い周波数の信号を減衰させるものです。
この設定周波数のことをカットオフ周波数とよび、詳細は省略しますが、振幅がもとの信号の約70%になる周波数として定義されています。
カットオフ周波数 fc=1/(2*π*R*c) となります。
ここでは抵抗1K、コンデンサ0.47uFなので、fc= 339Hzとなります。
HCFilterCir
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番外編:e-scope 3-in-1活用法(ケーブル製作)

 

回路入門記事は半年以上更新していませんでしたが、今回は番外編としてiPhone用のアプリ、e-scope 3-in-1(Appストアにて販売中)の活用方法に関する記事です。
e-scope 3-in-1はオシロスコープ、FFTアナライザ、信号発生器の3つ機能を持ったアプリです。

iPhone内蔵マイクだけでもいろいろなことができますが、iPhoneに外部信号を入力できるようにすると、さらに活用範囲が広がるので、今回はまず、iPhoneに外部入力できるようにするケーブルを製作します。

*ケーブル製作

iPhoneのヘッドホン端子は下図のように4極になっており、一番下の端子がMic入力兼マイクユニット電源になっています。
e-scope_cir1
外部入力用にケーブルを用意する必要がありますが、今回は入手のしやすさから100円ショップCanDoで販売しているビデオケーブルを流用することにします。
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(4) 抵抗分圧

今回は抵抗分圧です。
まず、前回の回路図を開いてください。この回路図に抵抗を1本追加します。LTspice回路図ウインドウをアクティブにした状態で、Ctrl+Cを押します(F6キーでも可)。するとコピーモードになるので、抵抗R1をクリックします。
縦長の抵抗が出現するので、Ctrl+Rを押して、90度回転させます。その抵抗を下図のように、上側で横に走っている配線ラインに重ねて置きます。
抵抗を置いたあとはコピーモードを抜けるために、マウスの右ボタンをクリックします。この時、抵抗と重なっていた配線ラインは消えます。

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(3) 抵抗と電流

いよいよ、回路図入力をしていきます。
今回使用する部品は電圧源(電池)と抵抗器だけです。念のため電圧、電流、抵抗とは何かを(厳密な定義とは異なりますが)簡単に書くと、

  • 電圧:電気の圧力、電流を流そうとする力で、よく水道の水圧にたとえられます。単位はV(ボルト)
  • 電流:電気の流れる量、水の流れをイメージするとわかりやすいかもしれません。単位はA(アンペア)
  • 抵抗:文字通り、電流の流れを妨げようと抵抗するものです。水道にたとえると、太いパイプは水が流れやすく細いパイプは水が流れにくい、ということです。単位はΩ(オーム)

現在LTspiceの画面は下図のようになっていると思います。

ここでまず、電圧源を置きます。ロジック素子のアイコン(component)をクリックして現れたウインドウの中から、voltageを選択します。
すると電圧源のシンボルが現れるので適当な場所でマウスを左クリックしてシンボルを置きます。連続して電圧源を置ける状態になっていますが、今回使うのは1個だけなので、Escキーを押して、このモードを終了します。
次に抵抗を置きます。今と同様のやり方でres(Resistance)を選択してもよいのですが、抵抗の場合はもっと便利なやりかたがあります。単純にキーボードのRキーをたたくだけです。
後ほど説明しますが、LTspiceには便利なショートカットキーがたくさん定義されています。
次に、GキーをたたいてGNDのシンボルも置いてください。このGNDのシンボルは、各回路図に必ず1個は置くことになっています。

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(2) LTspiceのインストール その2

前回、LTspiceのインストールから起動までを解説しました。
起動すると下図のようなLTspiceのウインドウが表示されていると思います。
LTspice1

ここで新しい回路図を作るために、画面左上の[File]メニューから[New Schematic]を実行します。
([File]メニュー左下の赤いリニアテクノロジー社の赤いロゴアイコンをクリックしてもOK)
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