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2010年2月 6日 (土)

LCメータキットを作る(理論編(2))

 LCメータ理論編(2)として、回路シミュレーションしてみることにします。
回路シミュレータはSIMetrixを使いました。これは評価版でも結構大きな回路
がシミュレーションできるので、便利です。計算もSpice系にしては早くて、作図
やモデルの入力も簡単で使いやすいのでお勧めです。CQ出版から評価版の
解説本付きパッケージが販売されていますが、登録は必要ですが、開発元か
ら無料でダウンロードも可能です。デバイスモデルもICメーカがWEB公開して
いるものがあらかじめ入っているのも使いやすい。今回のLM311も最初から登
録されています。

 発振回路部だけを、描くと下記になります。所々基もとの図面に無い抵抗が
入ってますが、部品に含まれる寄生抵抗を見込みで少し入れてあります。
これはフランクリン発振回路といわれるものとのこと。
ほぼ共振周波数で発振し、共振回路からは正弦波が得られ、コンパレータから
矩形波が得られます。

Sim_cir
 トランジェント解析で波形を見ます。普通このような自励発振回路は、シミュレ
ーションで発振させるのは一工夫必要なことがありますが、あっさり動きました。
それだけ安定した回路だと思います。(実機で不安定なのはシミュレーションで
も大体不安定です。)
 Cref,Lrefに適当な半端な値を入れ、Cstdで求まるか見てみます。
 Cref=975pF  Lref=47.25uH   Cstd=10nF とします。Cstdと動作周波数で、
CrefとLrefが求まるでしょうか?
 周波数は、波形から周波数を求める測定モードがあるのでそれを使います。

Sim_cir_2

トランジェント解析から得られた結果は、
F1=221.05925kHz    F2=742.99968kHz

これより、Cstd=10nFをいれて計算しますと、
Cref=971.165pF  Lref=47.2466uH となりました。Cref:-0.4% Lref:-0.007%の誤差
です。この値は周囲の寄生成分の値を変えると若干変わりますので製作時の
参考にします。
まあ十分な気がします。

 とりあえず、これで様子はわかったので組み立てることにします。
こだわりとして、発振回路周辺だけは抵抗を金属皮膜抵抗や低ロス
コンデンサにしておきたいので、ケースを含め買出しに行こうかと思
います。基準インダクタもちょっと変えたいし。

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