電子回路シミュレーションの基礎　ーまとめー

この記事のキーポイント

・電子回路の設計や評価において、ソフトウェアによるシミュレーションが広く利用されている。

・ソフトウェアによるシミュレーションにより、簡単かつ迅速に評価が可能で開発の工数と時間を削減できる。

・Spiceベースにした様々なシミュレータが入手可能。

この記事のキーポイント

・シミュレータベンダーによって無償版を提供しており、ダウンロードして利用可能。

・ICなどを使った回路シミュレーションを行うには、そのデバイスのパラメータ情報を提供するSPICEモデルが必要。

・SPICEモデルは各メーカーがウェブサイトを通じてダウンロード提供していることが多い。

この記事のキーポイント

・SPICEベースのシミュレータはDC解析、AC解析、過渡解析、モンテカルロ、Sパラメータ、フーリエ解析、ノイズ解析などの機能を備えている。

・DC解析、AC解析、過渡解析、モンテカルロは、ほとんどのシミュレータソフトウェアに搭載されている。

この記事のキーポイント

・SPICEベースのシミュレータはDC解析、AC解析、過渡解析、モンテカルロ、Sパラメータ、フーリエ解析、ノイズ解析などの機能を備えている。

・モンテカルロは、シミュレーションや数値計算を乱数を用いて行う手法の総称で、部品のばらつきを考慮する。

・モンテカルロの設定はシミュレータによって異なる。

この記事のキーポイント

・SPICEベースのシミュレータで、解析エラーや結果が安定しない場合は、収束性や安定性の問題が考えられる。

・収束性や安定性はSPICEシミュレータの設定を変更することで回避できる場合がある。

・デバイスモデルに欠陥がある場合は、ユーザーサイドで解決するのは困難である。

この記事のキーポイント

・SPICEモデルの形式には、「デバイスモデル」と「サブサーキットモデル」の2種類がある。

・デバイスモデルは、基本的にトランジスタやダイオードなどの素子のモデル。

・サブサーキットモデルは、基本的にデバイスモデルの組み合わせ。

この記事のキーポイント

・SPICEモデルの形式には、「デバイスモデル」と「サブサーキットモデル」の2種類がある。

・SPICEデバイスモデルでは、モデルの各パラメータ値を設定する。

この記事のキーポイント

・SPICEモデルの形式には、「デバイスモデル」と「サブサーキットモデル」の2種類がある。

・デバイスモデルのパラメータ値を変更することで特性を調整できる。

・デバイスモデルは理論式に基づくので、シミュレーションは式が表せる範囲の結果になる（実際と異なる場合がある）。

この記事のキーポイント

・SPICEモデルの形式には、「デバイスモデル」と「サブサーキットモデル」の2種類がある。

・サブサーキットモデルは、接続情報やデバイスモデルからなる。

・サブサーキットモデルは、理想特性的なデバイスモデルに現実的な特性をもたせたり、特定機能の回路などを構成できる。

この記事のキーポイント

・SPICEモデルの形式には、「デバイスモデル」と「サブサーキットモデル」の2種類がある。

・サブサーキットモデルは、接続情報やデバイスモデルからなる。

・サブサーキットモデルは、理想特性的なデバイスモデルに現実的な特性をもたせたり、特定機能の回路などを構成できる。

この記事のキーポイント

・サブサーキットモデルには、デバイスモデルの複合の他に数式からなるモデルもある。

・デバイスの特性に合わせて数式を調整できるので再現性は高い。

・モデルが複雑なので、シミュレーション時間が長くなったり、収束エラーになりやすい。

この記事のキーポイント

・SPICEモデルには、熱に関するシミュレーションを行うためのサーマルモデル（Thermal Model）がある。

・サーマルモデルとは、熱回路の計算を電気回路上で行うための過渡熱抵抗に相当する電気回路のモデル。

・消費電力Pdを電流Iとして、熱モデルRthに印加することで、ジャンクション温度Tjを電圧としてモニタすることができる。

この記事のキーポイント

・サーマルダイナミックモデルは、サーマルモデルを内蔵し自己発熱により特性が変化するSPICEモデル。

・サーマルダイナミックモデルは、デバイスのサブサーキットモデルにサーマルモデルが付加されたモデルである。

・内蔵されているサーマルモデルでTjを算出し、そのTjをデバイスの電気特性に反映する。