PSpiceとLTspiceのFFT機能を比較してみる

LTspice

前にLTspiceのFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)機能を使ってみました。

FFTはPSpiceにもついているので、LTspiceの結果と比較してみました。

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解析用の波形

FFTで解析する波形は同じものを使用します。

1kHzと3kHzと5kHzのサイン波を足し合わせた、以下の式をエクセルを使ってデータを作成しました。
sin(2 * π * f) + sin(2 * π * 3f) + sin(2 * π * 5f) (f=1kHz)

つまり、1kHzと3kHzと5kHzのサイン波を足し合わせた波形です。それぞれの周波数のサイン波の振幅は同じです。

これを任意波形生成機能を使って、電圧源から出力させます。

任意波形生成については、以下の記事も参考にしてください。

解析用の波形を10周期分(10ms)出力させた、LTspiceとPSpiceでの波形です。

LTspice
PSpice

これらの波形でFFTを実施してみます。

FFT結果

それではFFTの結果です。まずはそれぞれのSPICEが出力した結果をそのまま表示させてみます。

LTspice
PSpice

まずx軸ですが、LTspiceがlogで表示されているのに対し、PSpiceはリニア表示でした。これは設定で変更できますが。

あと、LTspiceが10MHz以上まで結果を表示させていますが、PSpiceは440kHzでした。

ちなみに、元の波形データは10usステップでエクセルで作成していますが、FFT結果の最大周波数はどうやって決めているのだろうか???ステップ時間は関係ないのであろうか???

あと、y軸は、LTspiceがdb表示なのに対し、PSpiceはVになっていました。

次に、100Hzから100kHzまでの領域を拡大してみます。

LTspice
PSpice

元の波形は同じ振幅の1kHzと3kHzと5kHzのサイン波を足し合わせているので、予想通り、1kHzと3kHzと5kHzの位置に同じ強度のピークが出ました。

低周波ほどピークの幅が広いなと思っていましたが、これはx軸がlogだからなんですね。リニア表示だと同じ幅でした。

それと、PSpiceの方が波形がきれいです。元の波形はエクセルで作成したノイズの無い波形なので、PSpiceの結果の方が期待値に近いのですが、LTspiceはなぜあんなにノイズみたいなピークがでるのであろうか???

まとめ

LTspiceとPSpiceでFFTをやってみました。

私の期待値はPSpiceの結果でしたが、LTspiceがなぜあんな結果になるのか不思議です。

PSpiceの波形はきれいですが、データ数が少ないような気もします。

PSpiceもLTspiceもいろいろ設定があるので、いろいろ試してみた方が良さそうです。

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こちらの本でもFFTについて記載がありました(ページ数は多くないですが)。

興味ある方はご参考に。

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