FFTに関して

質問

LTspiceにおけるFFT解析について質問があります。

波形が正弦波になっているかを確認したいのですが、目視では微妙な波形崩れが分かりません。
そこで、FFT解析で確認しようと思いました。

波形をFFT解析すると以下の画像の様になったのですが、なにを見れば良いかがわかりません。

一応、一番大きな山の頂点をカーソル2　二番目に大きな山の頂点をカーソル1にして、差を出しました。

これをどう読み取ればいいか教えてください。

回答宜しくお願いします。

回答No.3

xpopo · ベストアンサー

＞波形をFFT解析すると以下の画像の様になったのですが、なにを見れば良いかがわかりません。
＞一応、一番大きな山の頂点をカーソル2　二番目に大きな山の頂点をカーソル1にして、差を出しました。
＞これをどう読み取ればいいか教えてください。

カーソルの読み取りのウィンドウにカーソル１とカーソル２の比（ratio）がRatio(Cursol2/Cursol1)という表示の下にある数値　-　○△dB　が基本波に対する高調波の成分の比になりますので、この高調波ひずみχ(%)は次の式で計算できます。

　　　　χ　＝100×10＾（－（○△）/20）％　　（１）

たとえば、Ratio(Cursol2/Cursol1)が-53dBだったら式（１）を使って

　　　　χ　＝　100×10＾（-53／20）
　　　　　　＝　0.224　%

という風に計算できます。

参考＞この場合は2番目に大きな山の成分までしか計算出来ませんがもっと多くの高調波成分（N個の）を含めてtotalの高調波ひずみを求める方法があります。

　それは　.FOUR　オプションを使うことで実現できます。手順としては

１）まず回路図ペインに　.op SPICE directive を使って
.FOUR f0 N -1 V(node)
を回路図に書きます。f0は基本波（シミュレーションで使っている信号源の周波数）を、Nは計算したい高調波の数を、-1はトランジェント解析の全計算データを使う場合に指定します。最後のV(node)は解析したい回路ポイント（ノード）の名前です。たとえば解析したいポイント（ノード）がn003だったら、V(n003）と入力します。
　具体例として　f0が1kHz、計算する高調波の数を７次まで、トランジェント解析の全計算データを使う、解析したい回路ポイント（ノード）はn008の場合は

　　 .FOUR 1k 7 -1 V(n008)

と書きます。

２）回路図ペインに　シミュレータオプションコマンドで

　　.OPTIONS plotwinsize=0

を置きます。これは波形ウィンドウのデータを圧縮しないようにする命令です。.FOUR　オプションはシミュレーション結果の波形ウィンドウのデータを使って演算しますのでデータ圧縮されると計算精度が落ちてしまうのでデータ圧縮しないようにこのコマンドを使います。

３）トランジェント解析を走らせます。

４）トランジェント解析で得られた波形ウィンドウの上にマウスカーソルを移動して右クリックしてサブメニューウィンドウを表示します。
　そして一番下のメニューの　view　にマウスカーソルを合わせると現れるサブメニューから　SPICE Error Log を左クリックします。

５）THDの計算結果のウィンドウが現れますので　そのウィンドウ
から　Total Harmonic Distortion:　の表示の右側にtotalの高調波ひずみの計算結果が表示されてますのでそれを読み取ります。

お礼

丁寧な回答ありがとうございました。

回答No.5

DCI4

★回答とアドバイス

FFTは　DFT　であり有限の数列を離散フーリエ変換　したものです

アナログのスペアナじゃないんです

あなたの質問には窓関数が書いてない

よってすべての回答はいんちきですよ・・・おわかりですか？

サイドローブのデーターは意味をなさない

メインの信号は意味ある

これが正式回答となります

・・・・・・・おわり・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

★アドバイス

いんちきな概念はすてて　基本をおさえてください

検索キーワード；窓関数　打ち切り誤差

http://www.ic.is.tohoku.ac.jp/~swk/lecture/yaruodsp/win.html

・・・・・・・・・・おわり・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

回答No.4

xpopo

回答NO.3です。

NO.3の補足です。FFT解析結果の縦軸がｄBではなくてリニア値の場合のひずみ　χ　の計算は

　χ　＝　100×（カーソル２の値／カーソル１の値）

で計算します。

回答No.2

178-tall

ディスプレーに入れる前に経由している処理過程は？

添付図そのものが「大ボケ」ですけど、FFT 解析結果をアナログ変換したあと、ディジタル域での (繰り返し？) 高調波成分を減衰させず、そのままスペクトル観測しているような感じを受けますが…。

回答No.1

Tann3

フーリエ解析とは、周波数成分の分布を見ることになります。

　一番高いピークが「正弦波」の基本振動数で、その他のピークは「高調波」成分です。
　基本振動数の高さ（縦軸方向の読み）に対し、その他の高調波の高さの比を計算して、高調波成分がどの程度の比率で冗重されているのかが分かります。縦軸の単位が「デシベル(dB）」の場合には、対数になっていますので注意が必要です。
（ピーク値の「差」ではなく、「比」を求めてください）

　高調波成分の比率が少ないほど、純粋な正弦波ということになります。

補足

回答ありがとうございました。

縦軸をdBからVにして、横軸が周波数の対数グラフです。

基本振動数の高さを二番目に高い高周波の高さで割った値ということでしょうか？

度々申し訳ありませんが宜しくお願いします。