回路シミュレータ：DC・AC・過渡解析

回路シミュレータは SPICE サブセットのネットリストを修正節点解析で解きます。DC 動作点、DC スイープ、ボード線図付きの小信号 AC 応答、または過渡解析に対応し、さらに図面とネットリストを双方向に変換する回路図キャンバスを備えます。ページは開いた時点で V(out) = 7.5 V を示す分圧回路を表示します。

更新 2026-10-016 个来源约 5 分钟读完

回路シミュレータの機能

部品セットは抵抗、コンデンサ、インダクタ、独立電源と制御電源、ダイオード、BJT、MOSFET、理想オペアンプをカバーし、読み出しでは節点電圧と素子ごとの枝電流・電力が得られます。フィルタと制御の設計は Engineering Lab、信号スペクトルは Science Lab の担当です。

使い方

プリセットを選ぶか、ネットリストを貼り付けます。18 個のプリセットが分圧回路、ステップ、ダイオード、オペアンプ段、ブリッジをカバーします。ネットリストは R/C/L/V/I/E/G/H/F/D/Q/M/X 素子と .op / .dc / .ac / .tran / .ic / .model ディレクティブ、* コメントを受け付けます。接尾辞：k、meg、m、u、n、p、f（M = ミリ、1MEG = 1 メガオーム）。
解析タブを選びます。動作点、DC スイープ、AC 応答、過渡、回路図のいずれかです。結果は入力に応じて更新されます。
タブのフィールドを入力します。DC スイープは電源と開始/停止/ステップを設定します。AC 応答は dec/oct/lin、ポイント数、f の開始/停止と任意の出力・参照プローブを設定します。過渡は t 停止、最大ステップ、積分器、LTE ステップ制御、UIC、Energy を設定します。
結果を読みます。動作点は節点/枝の表を出力します。DC スイープと過渡は指定したプローブをグラフ化します。AC 応答は振幅と位相を描き、−3 dB の角を表示します。過渡はステップ数を追加します。
必要なら自分で描きます。回路図で部品を配置し、2 回のクリックで配線してネットに名前を付け、Canvas → netlist を押します。netlist → canvas で図面が再構築されます。結果はカードとして公開したり、レポートに追加したり、送信したりできます。

計算例

以下の数値はすべてツールから読み取ったものです。

設定	読み出し
抵抗分圧プリセット：10 V、1 kΩ / 3 kΩ、動作点	V(in) 10V、V(out) 7.5V、I(V1) -0.0025A、P(V1) -0.025W、P(R2) 0.0187W
反転増幅器プリセット：1 V、Rin 1 kΩ、Rf 10 kΩ、動作点	V(out) -10V、I(Rf) 0.001A、P(Rf) 0.01W、P(X1) -0.01W
RC ローパス：1 kΩ、159.1549 nF、AC 応答、dec 40、10 Hz–1 MHz	−3 dB 角 ≈ 1.0001kHz、その位相 -45°
RC ステップ：1 kΩ、1 µF、0→5 V パルス、最大ステップ 20 µs、5 ms	ステップ 250、棄却 0、h ∈ [2.00e-5, 2.00e-5] s、Newton 反復 251
`.ic VC(C1)=1` 付き無損失 LC、台形法 vs 後退オイラー法	エネルギードリフト -0.0000% 対 -86.4529%

分圧回路は 1 回の反復で残差ゼロで解け、両方の抵抗に 0.0025A が流れます。反転段は理想オペアンプの仮想短絡を示し、節点 m は 0V、入力電流は 1 V / 1 kΩ = 0.001A、X1 は -0.01W を報告します。過渡の行では τ = RC = 1 ms で、保存エネルギーを保つのは台形法の LC 実行だけです。

制限

教育規模、明示的な失敗。: 最大 120 節点、400 素子、400 未知数、60,000 過渡ステップまでです。それを超えると静かに劣化せず E_TOO_LARGE を返します。デバイスは一次モデル（1N4148 / 1N4007 / 1N5817 / LED ダイオード、簡略化 BJT、二乗則 MOSFET）で、直列抵抗、降伏、温度スイープ、ノイズ、歪み、モンテカルロ、スイッチ、トランスはありません。Newton 解が失敗すると到達した残差とともに E_NO_CONVERGE を返し、最後の反復を答えとして渡すことはありません。
DC 解を持たない回路もあります。: 純容量帰還、容量分圧、コンデンサ経由でしか到達できない節点には DC 動作点がありません。値をでっち上げる代わりに .ic 初期条件付きの uic を案内します。
やらないこと。: フィルタ設計、制御器の調整、伝達関数の導出、FFT の実行、電力単位の変換は行いません。これらは Engineering Lab、Science Lab、電力変換ツールの仕事です。本番用 SPICE でもありません。一次段の確認には使えますが、シリコン設計の承認には使えません。

電源の電流が負になる理由

電流列は SPICE の枝規約に従います。枝電流は素子の + 端子に流れ込みます。したがって電力を供給する電源は負になり、分圧回路は I(V1) = -0.0025A と P(V1) = -0.025W を、反転オペアンプは I(X1) = 0.001A と P(X1) = -0.01W を示します。電力列は受動規約を保ち、正は吸収、負は供給です。抵抗は正になり、符号付きの列は釣り合います。負は向きでありソルバーの欠陥ではありません。教科書と比較する前に符号を反転しないでください。

活用場面

4 つの解析を学ぶ

プリセットを読み込み、1 つの部品を変え、読み出しの動きを見ます。分圧回路は KCL の計算を、RC ステップは τ = RC と曲線の関係を、LC ペアは 2 つの積分器間の数値減衰を、ダイオードスイープは pn 接合が抵抗として振る舞わなくなる場所を示します。

実験前に段を確認する

直列 RLC プリセットは f₀ = 5.0329kHz、ζ = 0.3162、Q = 1.581、オーバーシュート 35.09% を示し、過渡プロットはその参照にどれだけ忠実に追従するかを示します。Sallen–Key ローパスは角と減衰を示し、整流器は平滑コンデンサがリップルに与える影響を示します。

データを引き継ぐ

動作点の表と AC・過渡の波形は、表と系列として送信できます。波形はスペクトルのために Science Lab へ、係数は伝達関数と制御器のために Engineering Lab へ、電力値は電力変換ツールへ送ります。

参考文献

C.-W. Ho、A. E. Ruehli、P. A. Brennan、The Modified Nodal Approach to Network Analysis、IEEE Transactions on Circuits and Systems — 節点解析に追加された枝電流。 ieeexplore.ieee.org （访问日期：2026-10-01）
Wikipedia、SPICE — ネットリスト構文と工学接尾辞（M = ミリ、MEG = メガを含む）。 en.wikipedia.org （访问日期：2026-10-01）
Wikipedia、Operational amplifier — 理想オペアンプの前提と仮想短絡。 en.wikipedia.org （访问日期：2026-10-01）
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Wikipedia、Trapezoidal rule (differential equations) — 台形法の A 安定性。 en.wikipedia.org （访问日期：2026-10-01）
Wikipedia、Backward Euler method — L 安定性と振動系の数値減衰。 en.wikipedia.org （访问日期：2026-10-01）