正弦波発振回路のシミュレート
今、検討しているに示した正弦波発振回路は、二つのブロックで構成されています。一つは前回と前々回示した方形波発振回路と、もう一つは、方形波から高調波を削減し基本波を通過させるローパスフィルタの部分です。
今回は、フィルタの特性をPCによる回路シミュレータ（LTSPICE）で確認します。その後、方形発振回路とフィルタ回路を組み合わせた正弦波発振回路について回路シミュレータでその動作を確認してみます。
回路シミュレータで、各コンポーネントの動作確認
回路シミュレータは、回路図エディタでシミュレートしたい回路図を描き、必要に応じて入力信号をいろいろ変化させ、各測定点の電圧、電流、AC信号の場合は位相などをグラフ表示することができます。
フィルタ回路の部分を、回路図として示します。LTSPICEで回路に100Hzから10kHzの同じレベルの正弦波を加え、出力波形の大きさ（実線）と位相のずれ（点線）を示します。
1ｋHz以降周波数の上昇に伴い、出力が大きく減衰されているのがわかります。
正弦波発振回路全体のシミュレート
方形波発振回路部と上記のローパス・フィルタ部を接続しLTSPICEでシミュレートします。今回は、ナショナルセミコンダクター社のLM358を使用し、ナショナルセミコンダクター社のWebからLM358のSPICEデータをダウンロードして利用しました。
LTSPICEにはリニアテクノロジー社の豊富なデバイスのデータが標準で装備されていますが、他社のデバイスもSPICEのデータがあれば、このように問題なく利用できます。
シミュレータの結果も、方形波が正弦波となって出力されているのが確認できます。また、LTSPICEもFFTの機能をもっていますので、方形波とフィルタ通過後の正弦波をFFTにより周波数分析を行いました。その結果を次に示します。
方形波の周波数分析結果
1kHzの基本周波数のピークの後に,2,3,4と基本周波数の倍数の周波数の大きなスペクトラムが認められます。フィルタ通過後の波形の分析結果
高調波が大きく減衰しているのがわかります。前回のテクトロニクスのオシロスコープでのFFTの分析結果と当たり前ですが同様な結果が得られました。このように、それぞれの回路の役割や、処理の結果が目に見えると仕組みが実感としても納得できる気がします。引き続き、ブレッドボードにより実際の回路の動作確認、回路シミュレータでの内容の検討を合わせて進めていく予定です。
次回は、この発振回路の出力を入力源としてOPアンプの増幅の様子を確認する予定です。
<神崎康宏>