シミュレーション回路事例集(2)-A1

◆ノウハウ・ノート「ダイオードの使い方(1)」で使用しているシミュレーション回路集
◆ノウハウ・ノート「ダイオードの使い方(2)」で使用しているシミュレーション回路集

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 また「電子回路設計基礎講座」で使用している「シミュレーション回路事例集(1)」は、こちらダウンロードを参照ください。

ダイオードの使い方(1)- 1.1.2 電源電圧が異なるICを使うときの、ダイオードによる過電圧保護


 IC1が±15V電源で動作し、次段のIC2が5V電源で動作するような回路の場合、」IC2の入力に電源電圧以上の電圧が入力された場合、ICが破壊されたり誤動作することがある。そこで、図(a)のようにダイオードを入れ、IC2に入力する電圧を制限することが必要と成る。

 図(b)は、電源と信号の間にダイオードが入ってる場合の信号をシミュレーショするものです。

図(b)のように、入力信号±15Vp-pの信号が、-0.6V〜+5.6Vに制限されていることが分かる。

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ダイオードの使い方(1)-1.3.1 ダイオードによるリレー制御回路のトランジスタ保護



 図(a)のようなトランジスタのリレー駆動回路において、図(b)のようにトランジスタがOFFになった時、リレーのインダクタにより逆起電力が発生し、トランジスタを破壊することがある。これを防ぐのがダイオードD1の働きです。


 図(c)は、ダイオードの効果をシミュレーションする回路です。図(d)のように、パルス状のノイズが抑えられていることが分かります。


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ダイオードの使い方(1)-1.4.1 ダイオードによるトランジスタ増幅回路のバイアス回路

 図(a)は、トランジスタQ1の電流帰還型バイアス回路とダイオードD1による順方向電圧をバイアス電圧としたトランジスタQ2の増幅回路の出力を比較するものです。図(b)のようにQ1の出力の直流動作点が温度で変動するのに対して、Q2の出力の動作点は変化がすくないことが分かります。

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ダイオードの使い方(1)-1.4.2 ダイオードによるSEPP回路のバイアス回路

 図(a)は、トランジスタSEPP回路でベースバイアスが無い場合、図(b)はダイオードD1及びD2でトランジスタQ3,Q4にベースバイアスを与えた場合のシミュレーション回路です。図(c)のように図(a)の回路では、正弦波の0V付近で大きく歪んでいることが分かります。また回路(b)では、歪なく出力されることが分かります。


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ダイオードの使い方(1)-1.6.1 抵抗とダイオードによるリミッタ回路(振幅制限回路)

ダイオードの順方向電圧を利用してのリミッタ回路としては、過大入力保護などでよく使用される。   
図(a)は約0.6Vで信号の制限がかかり、図(b)の場合は、約±0.6Vで信号のリミッタがかかる。

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ダイオードの使い方(1)-1.6.3 OPアンプとダイオードによるリミッタ回路(振幅制限回路)

 図(a)は、1.6.2の抵抗とダイオードのリミッタであり、図(c)の下側のように、マイナス側の信号がダイオードの順電圧でリミッタされている。
図(b)は、ダイオードD2により、順電圧分上側にレベルシフトしたもので、プラス側の信号のみが出力されている。

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ダイオードの使い方(1)-1.7 OPアンプとダイオードによる理想ダイオード回路

図(a)では、上側の波形が、図(b)は下側の波形のみが出力される、理想的な整流回路となる。

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ダイオードの使い方(1)-1.8 OPアンプとダイオードによる絶対値回路

図(a)は、絶対値回路と言われるもので、理想ダイオードと加算回路により構成されている。つまり、理想両波整流回路とも言えます。
図(b)のように上側は、OP1による理想ダイオードによる負側の整流信号であり、下側は加算された出力信号で絶対値出力となる。

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ダイオードの使い方(1)-2.5.1 抵抗とツエナー・ダイオードによるリミッタ回路(振幅制限回路)

図(a)は正電圧側のリミッタ、図(b)は正負両側のリミッタが必要なとき使用される。図(c)は、図(a)及び図(b)をシミュレーションした結果です。

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ダイオードの使い方(1)-2.5.2 OPアンプ回路でのツエナー・ダイオードによるリミッタ回路(振幅制限回路)

図(a)は、オペンプ回路において、振幅を制限する場合使用される。増幅器としての利得は、抵抗R1及びR2で設定されるが、出力信号は帰還ループに入ったツエナー・ダイオードD1及びD2のツエナー電圧で制限される。

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ダイオードの使い方(2)-1.3 半波整流回路

図(a)は、一般的な商用電源AC100VをトランスでステップダウンしたAC10Vを整流する場合のシミュレーション回路です。
図(b)のように、整流された入力電圧の正側の正弦波のみコンデンサC1に充電されていく状態がわかる。ここでは、1回の正側の整流された電流で、コンデンサC1が充電しきれず、十数回の充電が必要と成っている。

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ダイオードの使い方(2)-1.4 両波整流回路

図(a)は、トランスを使用した両波整流のシミュレーション回路です。トランス二次側に中間タップがあり、上下で位相が逆になっている。図(b)のように、半波整流と比べて2倍の周波数でコンデンサC1に充電されていく状態がわかる。

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ダイオードの使い方(2)-1.5 ブリッジ整流回路

図(a)は、トランスを使用したブリッジ両波整流のシミュレーション回路です。図(b)のように、整流された入力電圧の両側の正弦波でコンデンサC1に充電されていく状態がわかる。

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ダイオードの使い方(2)-1.6 倍電圧整流回路(±電圧出力)

図(a)は、トランスを使用した正負電圧を得るための倍電圧整流のシミュレーション回路です。図(b)のように、整流された入力電圧の正側の正弦波でコンデンサC1で正電圧、負側の正弦波でコンデンサC2に負電圧に充電されていく状態がわかる。

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ダイオードの使い方(2)-1.7 ブリッジ整流(±電圧出力)

図(a)は、トランスを使用した正負電圧を得るための倍電圧整流のシミュレーション回路です。図(b)のように、整流された入力電圧の正側の正弦波でコンデンサC1で正電圧、負側の正弦波でコンデンサC2に負電圧に充電されていく状態がわかる。

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ダイオードの使い方(2)-1.8 2倍電圧整流回路

図(a)は、2倍の電圧を得るため回路でシミュレーション回路です。図(b)のように出力電圧は、2倍の整流電圧になることがわかる。

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