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KiCAD に秋月電子の LCD ディスプレイ AQM1602Y を追加しました [Simulation]

 KiCAD のライブラリに秋月電子の LCD ディスプレイ AQM1602Y を追加しました。

ネットをググっていたら、AQM1602Y のライブラリを提供されている方がありました。
有り難く使わせていただく事とし、シンボルとフットプリントのライブラリに追加させていただきました。
〔シンボルの追加〕
シンボル エディタでファイル → ライブラリーの追加 を選び追加します。
1-Sym.jpg
〔フットプリントの追加〕
フットプリント エディタでファイル → ライブラリーの追加 を選び追加します。
2-footp.jpg
追加するテーブルはプロジェクトを選びました。
3-glovbal.jpg
フットプリントが追加されています。
4-footp.jpg
〔回路図エディタで回路図に追加〕
回路図エディタを開き、シンボルを配置で、シンボルを選びます。
5-sche.jpg
配置した結果です。無事に回路図に追加されています。
6-sche.jpg

ライブラリが合っているかは、後で確認しておく事が必要ですが、これで K3NG キーヤー V3 で使う部品は全部を回路図に載せる事が出来ました。
あとは配線です。
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PCB Part Library が TLP598GA のライブラリを作ってくれた [Simulation]

 PCB Part Library に無かった TLP598GA のライブラリ作成をお願いしていたら、作ってくれました。

昨日、リクエストを出していたら、今朝、このようなメールが来ました。
2-req.jpg
で、リンクされたサイトに行くと
1-web.jpg
ダウンロードできるようになっています。
ダウンロードするとライブラリに追加され
3-tlp.jpg
回路図エディタで使えました。
4-eschema.jpg
日曜に頼んだのに、こんなに早くできるなんて吃驚です。
それも無料です。
すごいなぁ。
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PCB Part Library の Library Loader をインストールし、部品を回路図とフットプリントに追加しました [Simulation]

 こちらを参考にして PCB Part Library の Library Loader をインストールし、部品を回路図とフットプリントに追加しました。

前回、KiCAD をインストールして、Arduino Mega のプロジェクトを設定しました

今回はそこで使う 7chシンクタイプDMOSトランジスタアレイ TBD62003APG をライブラリに追加します。

ここからは絵が多いので分割します。

続きを読む


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KiCAD を kicad-5.1.5_3 にアップデートしました [Simulation]

 インストールしてからまだ実際に使い始めていないのですが、KiCAD を 5.1.5_3 にアップデートしました。

リリースの案内によると
This release contains several critical bug fixes so please consider upgrading as soon as possible.
との事ですので、アップデートする事に越した事はありません。
〔インストール〕
1-install.jpg
インストール完了して
2-KiCAD about.jpg
バージョンを確認
〔テンプレート〕
テンプレートから新規のプロジェクトを始めます。
12-template.jpg
Arduino Mega を選びました。
3-Arduino-template.jpg
〔各種ツール〕
ここから各種ツールを動かしてテンプレートがどう見えるかを確認していきます。
回路図エディタです。
13-schematic-editor.jpg
シンボルエディターを起動すると、確認画面が出て、
4-Gloval-Symbol-Library.jpg
シンボルエディターが起動します。
5-Symbol-editor.jpg
レイアウトエディターを起動すると、フットプリントライブラリーのテーブル編集のダイアログが出て
6-Gloval-footprint.jpg
レイアウトエディターが起動します。
7-Layout-editor.jpg
フットプリントエディターも起動してみます。
8-Footprint-editor.jpg
PCB 計算機もあります。
9-PCB-calculator.jpg
ページレイアウトエディターもあります。これで複数枚の回路図も作れそうです。
10-Page-layout-editor.jpg
〔これから〕
ヘルプを見て今後の進め方を確認すると
11-flow.jpg
① 回路図に使う部品(コンポーネント)を追加し、回路図を作っていきます
② 部品が無い時は、ライブラリエディターで部品を追加し、フットプリントと紐付けします
③ レイアウトエディターで配置、配線をします
④ ガーバーデータを作って、確認し、発注
大まかに言うとこのような流れになります。
これは KiCAD でも、Eagle でも同じです。
今回は自動配線もトライしてみようと思います。
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LTspice XVII で VN4002、MBDC、ideal(E 級アンプ)の動作波形を比較してみました [Simulation]

 LTspice XVII で VN4002、MBDC、ideal(E 級アンプ)の動作波形を比較してみました。

波形はトランジェント解析で定常状態に入ってからの数サイクルを取得しています。
前出の本「RF 電力増幅器の基礎と設計法」から電圧スイッチング型のE級動作条件の定義は次のようになります。
「スイッチがターンオンする瞬間にスイッチの電圧がゼロ(ZVS条件)であり、かつスイッチ電圧の傾きがゼロ(ZVDS条件)であること」となっています。また、その時の波形が同書 P.71 に出ています。それと比較してみます。
〔VN4002〕
E_Class_amp_VN4002-tran0R2m.jpg
スイッチ電圧が 0V の期間に上昇しており、切り替わりでグリッチがあります。
全体的に前出の本に出てくる理想回路での波形に近いですが、上記のように合っていない部分もあります。一部、シミュレーションのネットリストを作るときに正しくないところがあるのかもしれません。
でも、電圧スイッチング型のE級動作条件は満たしていそうです。
〔MBDC〕
E_Class_amp_MBDC-tran0R01m-3MOSFET-cur.jpg
こちらは直列共振回路がなく、コンデンサだけで LPF に入っています。
そのためか、C1に流れる電流が正弦波になっていません。でも、LPF の出力で見るとフィルターされ、正弦波になっています。スイッチ電圧が 0V の期間は安定しています。
ただ、ZVS 条件は満たしていません。
〔ideal〕
E_Class_amp_ideal-tran0R01m-cur.jpg
本の計算式で定数を計算したのですが、間違っているようです。
スイッチング動作と直列共振回路の動作が合っていません。
もう一度、定数を計算しなおしてシミュレーションしないとだめですね。

定常状態で DC 電源の電流を見る事は出来るので、出力の電圧・電流積から電力を計算できれば効率を算出できるのですが、SPICE に慣れていないので、調べてからやってみるつもりです。
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LTspice XVII で VN4002 PA 回路をシミュレーションしてみました [Simulation]

 JL1VNQ OM が頒布されている VN4002 の PA 回路もシミュレーションしてみました。

こちらの方が典型的な E 級アンプの回路になっています。
ちょっと違うのは出力共振回路にバイファイラ巻きのトランスが入り、インピーダンスを上げて後段の LPF に繋げています。

こちらが RF OUT、ゲート入力、ドレイン電圧、ドレイン電流の波形です。
E_Class_amp_VN4002-tran0R2m.jpg
その時のスペクトラム
E_Class_amp_VN4002-tran0R2m-fft-2MOSFET.jpg
かなりスプリアスが抑え込まれています。

なお、このシミュレーションは VN4002 の PA 段だけを取り出し、周辺回路は簡素化してシミュレーションしています。なので現実の VN4002 の動作とどの程度あっているかは分かりません。
この結果と現実のスプリアスがどうなっているかは関連性がありませんので、ご注意ください。
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LTspice XVII で KD1JV OM の MBDC PA 回路をシミュレーションしてみました [Simulation]

 LTspice XVII で KD1JV OM の MBDC PA 回路をシミュレーションしてみました。

PA 回路は BS170 3本パラになっていますが、まず1本で試して、3本での効果を試してみました。
回路的には基準のE級回路が直列同調回路になっているのに対し、2段のローパス・フィルターになっています。E級の動作的特徴であるZVSはこれから確認してみます。フィルターの定数は80mバンドでシミュレーションしています。
〔1MOSFET〕
立ち上がり
E_Class_amp_MBDC-tran0R01m.jpg
定常状態
E_Class_amp_MBDC-tran0R2m.jpg
FFT
E_Class_amp_MBDC-tran0R2m-fft-2.jpg
〔3MOSFET〕
立ち上がり
E_Class_amp_MBDC-tran0R01m-3MOSFET.jpg
定常状態
E_Class_amp_MBDC-tran0R2m-1m-3MOSFET.jpg
FFT
E_Class_amp_MBDC-tran0R2m-fft-3MOSFET.jpg
何故か3石パラの方が高調波成分の比率が減っています。
LTspiceでTHDの算出ができるか調べて、出来るなら出してみようと思います。
あと0dBが何を基準にしているのかも確認してみようと思います。
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LTspice XVII に BS170 のモデルを組み込んでみた [Simulation]

 LTspice IV の時に BS170 のモデルを追加していましたが、LTspice XVII にも組み込んでみました。

LTspice IV の時と同様に、パラメータファイル BS170PLP.prm、シンボルファイル BS170PLP.asy を %HOMEPATH%\Documents\LTspiceXVII\lib\ の下で \sub と \sym のフォルダにコピーします。
① Spice モデルをコピーする
・BS170PLP.prm (パラメータファイル)
・BS170PLP.asy (シンボルファイル)
これをそれぞれ先ほどのフォルダにコピーします。

② BS170PLP.asy の編集
パラメータファイルのパスが記述されていますので、それを自分の環境に合わせて修正します。

③ モデルの確認
LTspice で DC Sweep のシミュレーションを実行し、特性を描いています。
BS170-DC.jpg
今度は簡単なアンプ回路で周波数特性を描いてみます。
BS170-amp.jpg

LTspice IV の時の記事はこちらです。
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KiCAD 5.1.2 をインストールしてみました [Simulation]

 無線用 PC に入っていた古い KiCAD 4.0.1 を 5.1.2 にアップデートしました。

世の中の趨勢が Eagle から KiCAD に向かっているし、ライブラリも入手できるようになってきたのでプリント基板 CAD を KiCAD に変更する事とし、アップデートしてみました。
KiCAD-512.jpg
これからしばらくは基板 CAD の復習です。
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HeyWhatsThat Path Profiler を使ってみました [Simulation]

 先のアイボールで面白いサイトを教えていただきました。

地図で2点間を指定すると電波伝搬をシミュレーションしてくれます。
ピークを挟んで3点を指定すると、山岳反射もシミュレーションしてくれます。
Path.jpg
なかなか面白く、山岳移動では事前のシミュレーションができて便利です。
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SimSmith で 0mH(メートル高)オフセンター給電ダイポールのマッチング(T マッチ) [Simulation]

 今度は T マッチ回路でマッチングを見てみました。

これが結果です。
9-OM-T.jpg
その時の SWR です。
10-OM-T-SWR.jpg
これだとマッチングが取れています。
以前に作った T 型のアンテナ・チューナーの回路定数を見てみると、ポリバリコンが 10~270pF、コイルが T68 #2 に 9T、20T、34T でした。この巻き数でコイルのインダクタンスを計算すると、2.778μH、13.715μH、39.635μH になります。
この値を使って、SimSmith で計算しなおしてみると、コイルを 20T で選んだ時に次のようになりました。
11-OM-T-tuner.jpg
SWR がこんな感じです。
12-OM-T-SWR.jpg
今度、前回の実験では使わなかった自作アンテナ・チューナーでマッチングを試してみようと思います。
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SimSmith で 0mH(メートル高)オフセンター給電ダイポールのマッチング(π マッチ) [Simulation]

 今度は π マッチ回路でマッチングを見てみました。

これが結果です。
7-OM-pi.jpg
その時の SWR です。
8-OM-pi-SWR.jpg
何とか入力側と出力側のコンデンサ、中間のコイルが妥当な値に入りました。
でも、手持ちの自作アンテナ・チューナーは T 型なので、π 型のチューナーを実験しないとダメかなぁ....
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SimSmith で 0mH(メートル高)オフセンター給電ダイポールのマッチングを考える [Simulation]

 前回、0mH(メートル高)オフセンター給電ダイポールの準備をした際、測定したアンテナ・インピーダンスのマッチングを SimSmith を使って考えてみました。

前回の記事はこちら
測定したインピーダンスは、6.081MHz で 160Ω - j 431Ω となりました。
これをリグ側の 50Ωにマッチングさせる事を考えます。
結果はこれです。
5-OM.jpg
アンテナとパラにコイルを入れて、直列にコンデンサを入れています。
で、その時の SWR はこちら。
6-OM.jpg
これでマッチングは取れますが、本当に電波が出るのでしょうか。
いま一つ不安ではあります。
次に、できたらトロイダルコアを使ったカプラーの動きが見えるか、試してみようと思います。

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SimSmith を動かしてみる [Simulation]

 先日、インストールした SimSmith を動かしてみました。

添付されてきた QRP ARCI の記事を見ながら動かしてみましたが、記事の書かれたバージョンがかなり古く、今一つ、使いこなしが良く分かりません。
仕方がないので200頁もある PDF のマニュアルを見てみるしかなさそうです。
〔ダイポール・アンテナと50Ω出力のマッチング例〕
1-72-dipole.jpg
〔1/8波長同軸ケーブル〕
2-1by8-coax.jpg
〔1/4波長同軸ケーブル〕
3-1by4-coax.jpg
〔3エレメントの例〕
4-F-box.jpg
記事の図に書かれた内容を入れただけなので、使いこなしが良く分かりません。
もうちょっとユーザー・マニュアルを見て、使い方を理解したいと思います。

※ QRP ARCI の記事は The QRP Quarterly 2011 Winter, Author Ward Harriman - AE6TY "SimSmith: A New Prograam for the Venerable Smith Chart" です。
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Digi-Key から KiCad シンボルとフットプリントライブラリが公開されている [Simulation]

 Digi-Key からのメルマガを見ていたら、KiCad シンボルとフットプリントライブラリが公開されているようです。

ここです。
Digi-KeyのKiCadシンボルおよびフットプリントライブラリとKiCad EDAツールの紹介
で、
・KiCadライブラリと同じオープンソースライセンス
だそうです。
さらに
「当社のライブラリはGitHubで入手できるので、最新のバージョンにリンクすることが可能です。」
と素晴らしい対応です。
これでプリント基板 CAD を Eagle から KiCad に変えようかなと考え始めました。
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SimSmith のインストール [Simulation]

 Groups.io などでスミス・チャートの計算に良く使われている SimSmith をインストールしてみました。

SimSmith は AE6TY / Edward S Harriman, Jr OM が配布しているフリーなスミス・チャート計算ソフトです。
サポートサイトはこちらです。
W0QE OM による解説のビデオもあります。
〔インストール手順〕
① サポートサイトから最新版をダウンロードします。
② ダウンロードしたファイルの中からインストール・ソフトを起動します。
  64bit OS の場合は、windows-x64_16_6.exe を起動します。
③ 起動すると、Windows がいくつか警告を出しますが、続行します。
するとインストールが開始します。
1-install.jpg
Next をクリックして
2-install.jpg
また、Next をクリックして
3-insta.jpg
インストール先を決めて
4-inst.jpg
ファイルの紐付けを決めて
5-inst.jpg
追加のオプションを決めて
6-inst.jpg
インストールが終了。
Finish をクリックすると、SimSmith が起動します。
④ SimSmith が起動すると
7-err.jpg
最後のファイルが読めなかったとダイアログボックスが出て
8-err.jpg
リリースノートの内容が表示され
9-star.jpg
Tell me more later をクリックすると SimSmith のウィンドウが開きます。

インストールができたので、Example を使って一通りの動作を勉強してみるつもりです。
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Autodesk から古いバージョンの Eagle ライセンスを再送してもらえました [Simulation]

 以前、プリント基板を設計するのに Eagle を使いました。

しばらくぶりに昔の設計データを見ようとしたら、その間に PC も入れ替わり、ライセンス・ファイルが行方不明になってしまっていました。
それで、Eagle を買収した Autodesk のサイトから古いライセンス・ファイルを貰えないかを問い合わせたところ、Autodesk から古いバージョンの Eagle ライセンスを再送してもらえました。
最新版に比べるとメジャー・バージョンで2つも古いのですが、個人が使う機能的にはそれでも十分です。
最新版では1ヶ月単位のサブスクリプションもあるので、使いたい時だけ1ヶ月単位でサブスクリプションを購入して使うのも良いかと思います。1ヶ月で¥2,160ですし。
フリーの KiCAD もあるのですが、それぞれ癖もありますし、慣れもあります。1ヶ月のサブスクリプションでもサポートが受けられる点に魅力を感じてしまいます。
フリーな KiCAD ではユーザーグループのサポートしかないですから。
取り敢えず、今回は古いバージョンを動かしてデータを見てみます。
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Analog Devices から LTspice マウスパッドが届いていた [Simulation]

 旅行中に Analog Devices から LTspice マウスパッドが届いていました。

DSC06779.JPG
これから LTspice を使う際に活用できればと思います。
でも、Analog Devices も応募者全員にプレゼントなんて太っ腹ですね。
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LTspice で PWM 信号を作る [Simulation]

 今日、近所の本屋さんを覗いてみると、CQ出版の新しい LTspice 本が出ていました。

パラパラとめくっていると、PWM 信号の作り方が出ています。
なので、買って帰ってきました。
PWM 信号の作り方はビヘイビア電源を使うようです。
これから本を読んで試してみようと思います。
これができたら PWM 信号をアナログ信号へする LPF の特性もシミュレーションしてみるつもりです。


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プリント基板 CAD [Simulation]

 今までプリント基板 CAD には Eagle を使ってきました。

しかし、Eagle が Autodesk に買収されたあたりからトラ技での扱いも減り、最近はフリーの CAD ソフト KiCad に押されています。
では、KiCad を使えばよいかというと、ライブラリの問題が出てきます。
今まで Eagle で作りためたライブラリを KiCad に変換するのは膨大な作業が必要です。
また、海外のサイトにあるライブラリも Eagle 向けに作られたものが多いのも事実です。
今月号のトラ技はプリント基板 CAD である KiCad の特集です。
ライブラリが揃っているなら、一度、使ってみるのも良いかもしれません。
以前に KiCad は試したことがあるので、また試してみようかとトラ技を買ってしまいました。
プリント基板作成は CAD で設計して基板屋さんへ頼むのが楽です。価格も安いですし。
〔今月号のトラ技〕


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