tutorial pspice (ugm punya)

e-book gratis!

Simulasi Elektronik Menggunakan PSpice

Oleh Agfianto Eko Putra

(http://agfi.staff.ugm.ac.id)

eBook ini dapat diunduh di http://www.kelas-mikrokontrol.com/

ii

2007 © Copyright Notice: This electronic book is proprietary and protected by Indonesian, and international copyright laws and treaties. Disclaimer: The author, editors, publisher,and distributor of this electronic book have worked hard to provide you with high quality and accurate information. However, we are not responsible for any damages arising out of or in connection with the use of this intellectual property. We do not make any guarantees on the income as a result of using the tips, strategies, concepts and principles contained herein. All products, names and trademarks or registered trademarks belong to the respective owners. Sanksi Pelanggaran Pasal 44 UU No. 7/1987 tentang Perubahan atas UU No. 6/1982 tentang Hak Cipta:

1. Barangsiapa dengan sengaja dan tanpa hak mengumumkan atau memperbanyak suatu ciptaan atau memberi izin untuk itu, dipidana dengan pidana penjara paling banyak 7 (tujuh) tahun dan/atau denda paling banyak Rp. 100.000.000,- (seratus juta Rupiah).

2. Barangsiapa dengan sengaja menyiarkan, memamerkan, mengedarkan, atau menjual kepada umum suatu ciptaan atau barang hasil pelanggaran Hak Cipta sebagaimana dimaksud dalam ayat (1), dipidana dengan pidana penjara paling lama 5 (lima) tahun dan/atau denda paling banyak Rp. 50.000.000,- (lima puluh juta Rupiah).

2007 © Agfianto Eko Putra ISBN: Printed in Yogyakarta, Indonesia

iii

Mohon Perhatian

Karena buku elektronik ini dibagikan secara gratis 100% oleh Agfianto Eko Putra melalui website http://www.kelas-mikrokontrol.com/, maka dengan hormat, Anda dimohon untuk melakukan beberapa hal supaya niat baik dari penerbitan buku ini bisa tercapai:

• Apabila Anda mengutip buku ini, mohon cantumkan sumbernya selalu, yaitu Simulasi Elektronik menggunakan PSpice oleh Agfianto Eko Putra atau penulisan dengan format daftar pustaka sebagai berikut:

o Putra, A.E., 2007, Simulasi Elektronika menggunakan Pspice,ebook

• Anda diperkenankan untuk mendistribusikan ebook ini kepada siapa saja sesuai dengan ketentuan di bawah ini, atau jika Anda memiliki website, silahkan arahkan pengunjung Anda untuk mendownload langsung dari website saya, Anda tidak perlu menyimpan ebook ini dalam server Anda, linknya sebagai berikut:

o http://agfi.staff.ugm.ac.id/index.php?page=ebooksimel• Tuliskan komentar dan testimoni, bagaimana ebook ini telah membantu

Anda dalam mempelajari elektronika baik sebagai hobi atau untuk kebutuhan kuliah maupun untuk bahan kuliah. Kirimkan komentar Anda melalui [email protected]. Terima kasih.

Selain itu, dimohon agar Anda untuk tidak:

• Mengambil bagian per bagian dan mengakuinya sebagai tulisan Anda sendiri. Mohon selalu mencantumkan sumbernya dengan jelas.

• Mencetak buku ini dan mendistribusikannya untuk mengambil keuntungan.

• Membuat produk-produk derivatif dan mendistribusikannya untuk mengambil keuntungan.

• Memasukkan buku ini ke dalam satu paket untuk didistribusikan sebagai hadiah atau bonus dari produk intelektual tertentu.

iv

Tentang Penulis

Agfianto Eko Putra adalah seorang staf pengajar dan peneliti pada Program Studi Elektronika dan Instrumentasi (ELINS), Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Yogyakarta (informasi lebih lanjut di http://mipa.ugmac.id).

Beliau juga salah satu pimpinan CV. Agadhiza, Yogyakarta (informasi lebih lanjut di http://agadhiza.awardspace.com)yang bergerak dalam perdagangan umum, konsultan dan jasa

pelatihan (training) dalam bidang elektronika dan instrumentasi.

Selain itu beliau adalah seorang penulis beberapa buku elektronika yang diantaranya merupakan Best Seller (Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55: Teori dan Aplikasi, PLC: Konsep, Pemrograman dan Aplikasi, Teknik Antarmuka Komputer: Teori dan Aplikasi, dll). Informasi dari masing-masing buku bisa Anda dapatkan di http://agfi.staff.ugm.ac.id.

Selain sebagai staf pengajar, beliau juga pernah menjabat sebagai Staf Ahli di UPT Pusat Komputer (sekarang PPTIK) UGM (http://www.ugm.ac.id) serta Asisten Direktur Bagian Elektronika dan Instrumentasi di CITS PAU, UGM (sekarang PLTI, UGM).

Saat ini beliau aktif mengajar di Program Studi Elektronika dan Instrumentasi (ELINS), mengembangkan hobi dalam bidang elektronika seperti Mikrokontroler, Antarmuka dan PLC serta melakukan penelitian intensif dalam bidang Embedded System atau Home Networking (based on Microcontroller and FPGA), PSD (Pemrosesan Sinyal Digital), Multimedia, e-Learning, LabVIEW dan Matlab serta menulis buku-buku elektronika lainnya (Assembly, Robotika, dll).

Kunjungi website-nya di http://agfi.staff.ugm.ac.id untuk biodata lebih lanjut atau kontak email: [email protected] http://agadhiza.awardspace.com

v

Kata Pengantar

Segala puja dan puji hanya saya haturkan kepada Alloh aza wa jalla yang telah memberikan karunia-Nya, sehingga penulisan ebook ini dapat diselesaikan dengan baik.

Ebook ini merupakan hasil dari kumpulan handout yang telah penulis berikan selama memberikan kuliah Simulasi Elektronika di Program Studi ELINS (silahkan kunjungi website kami di http://elins.fmipa.ugm.ac.id untuk informasi lebih lanjut). Selain itu juga buku ini dilengkapi dengan bahan-bahan eksperimen yang bisa digunakan untuk praktikum yang menyertai kuliah atau sekedar untuk bahan belajar/praktek secara otodidak. Dengan kata lain buku atau ebook ini merupakan bahan siap pakai untuk belajar sendiri maupun bahan kuliah Simulasi Elektronika, silahkan digunakan untuk adopsi bahan kuliah Anda, informasi atau keterangan lebih lanjut silahkan hubungi hotline (0274) 6611036.

Harapannya, ebook gratis 100% ini bisa memberikan sumbangan dalam khasanah pustaka elektronika di Indonesia, selain itu:

• Sebagai ungkapan syukur atas keberlimpahan penulis selama hidup di alam semesta ciptaan Alloh SWT. Semoga bisa membawa manfaat bagi Anda para pembaca.

• Sebagai ungkapan syukur penulis telah berhasil menerbitkan 6 judul buku (beberapa diantaranya merupakan best seller), yang dalam proses penyelesaian ebook gratis ini juga sedang menyelesaikan judul-judul lainya (informasi selengkapnya dapat dilihat di http://agfi.staff.ugm.ac.id);

• Dapat digunakan untuk belajar elektronika secara otodidak maupun sebagai acuan bahan kuliah dan praktikum, sebagaimana telah dilakukan di Program Studi Elektronika dan Instrumentasi (ELINS), Fak. MIPA, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, Indonesia.

Seperti ungkapan ”tiada gading tak retak”, saran, kritik dan koreksi yang

membangun mohon dapat disampaikan ke penulis di [email protected]. Terima kasih!

17 Oktober 2007 (6 Syawal 1428H) Agfianto Eko Putra http://agfi.staff.ugm.ac.idmailto: [email protected]: (0274) 6611036

vi

DAFTAR ISI Kata Pengantar ........................................................................................................................... v

Tutorial PSpice 1 : Pendahuluan ................................................................................................ 1

1.1. Apakah Spice Atau Pspice Itu? ................................................................................... 1

1.2. Mengapa Menggunakan Pspice? ................................................................................. 1

1.3. Bagaimana PSpice Bekerja? ........................................................................................ 1

1.4. Netlist Atau Skematik? ................................................................................................ 2

1.5. Mensimulasikan Rangkaian Anda ............................................................................... 2

1.6. Topologi Dan Analisa Rangkaian ............................................................................... 3

1.7. Tipe Berkas Yang Digunakan & Dihasilkan Pspice ................................................... 3

1.8. Beberapa Fakta Dan Aturan Dalam Pspice ................................................................. 5

1.9. Penggunaan Huruf Besar Dan Kecil Untuk Satuan ..................................................... 5

1.10. Komponen-Komponen Yang Sering Digunakan ..................................................... 6

1.10.1. Sumber Tegangan Bebas Ideal ......................................................................... 7

1.10.2. Resistor ............................................................................................................. 7

1.10.3. Sumber Arus Bebas Ideal ................................................................................. 8

1.11. Contoh Rangkaian-1 ................................................................................................ 8

1.12. Menggunakan Perintah Print Pada PSice............................................................... 10

1.12.1. Mencetak Tegangan DC ................................................................................. 10

1.12.2. Mencetak Arus DC ......................................................................................... 10

1.12.3. Kombinasi Perintah PRINT ............................................................................ 11

1.13. Contoh Rangkaian-2 .............................................................................................. 12

1.14. Contoh Rangkaian-3 .............................................................................................. 16

1.15. Pemodelan Komponen ........................................................................................... 19

Tutorial PSpice 2: Sumber Dependen Sederhana .................................................................... 22

2.1. Voltage-Controlled Voltage Source (VCVS) ........................................................... 22

2.2. Voltage-Controlled Current Source (VCCS) ........................................................... 23

2.3. Current-Controlled Voltage Source (CCVS) ........................................................... 23

2.4. Current-Controlled Current Source (CCCS) ............................................................ 24

2.5. Contoh 2-1: Menghitung Rangkaian Ekivalen Thevenin .......................................... 25

2.6. Contoh 2-2: Menghitung Tegangan Dan Resistansi Thevenin ................................. 26

2.7. Contoh 2-3: Menghitung Tegangan Dan Resistansi Thevenin ................................. 28

2.8. Contoh 2-4: Rangkaian Ekivalen Thevenin .............................................................. 29

2.9. Contoh 2-5: Plot Vout Dan Vin ................................................................................ 31

Tutorial PSpice 3: Membuat Sub-rangkaian ............................................................................ 33

3.1. Sub-Rangkaian Sederhana Dalam PSpice ................................................................. 33

3.2. Pengkodean Sebuah Subrangkaian ............................................................................ 33

vii

3.3. Menyertakan Suatu Sub-Rangkaian .......................................................................... 34

3.4. Contoh Kasus-1: Penguat Operasional (Opamp) ...................................................... 36

3.5. Contoh Kasus-2: Penguat Operasional (Opamp) ...................................................... 38

Tutorial PSpice 4: Gerbang-gerbang Digital Dasar ................................................................. 41

4.1. Rangkaian Gerbang Ekivalen .................................................................................... 41

4.2. Gerbang NAND ......................................................................................................... 42

4.3. Percobaan Dengan Gerbang NAND .......................................................................... 43

4.4. Percobaan Dengan Gerbang Lain .............................................................................. 45

4.5. Percobaan Dengan Gerbang 3-Masukan ................................................................... 48

Tutorial PSpice 5: Analisa Transien ........................................................................................ 51

5.1. lilitan-Lilitan (Induktor) Linear Dalam PSpice ......................................................... 51

5.2. Kapasitor-Kapasitor Linear Dalam PSpice ............................................................... 51

5.3. Analisa Transien Menggunakan PSpice .................................................................... 52

5.3.1. Cara Penggunaan Perintah .TRAN .................................................................... 52

5.3.2. Cara Penggunaan Perintah .PROBE .................................................................. 53

5.4. Contoh Analisa Transien ........................................................................................... 54

Tutorial PSpice 6 : Analisa AC Steady-state dalam PSpice ................................................... 61

6.1. Sumber Tegangan Dan Arus AC ............................................................................... 61

6.2. Penggunaan Perintah “.PRINT AC” ......................................................................... 62

6.3. Contoh Rangkaian Analisa Transien AC .................................................................. 63

6.4. Ringkasan Analisa Rangkaian Phasor AC Dengan PSpice ....................................... 65

Tutorial PSpice 7 : Analisa Tanggap Frekuensi ....................................................................... 66

7.1. Menentukan Sumber-Sumber AC ............................................................................. 66

7.1.1. Penggunaan “.PROBE” ...................................................................................... 66

7.1.2. Penggunaan “.PRINT AC”................................................................................. 66

7.2. Contoh Rangkaian Analisa Tanggap Frekuensi ........................................................ 66

7.3. Studi Kasus: Penapis Lolos-Rendah Sallen-Key ....................................................... 70

7.3.1. Rangkaian Penapis Lolos-Rendah ..................................................................... 70

7.3.2. Perancangan Penapis Lolos-Rendah .................................................................. 71

7.3.3. Berkas PSpice-nya ............................................................................................. 72

7.3.4. Percobaan/Eksperimen ....................................................................................... 72

Tutorial PSpice 8 : Sumber-sumber Khusus dalam PSpice ..................................................... 75

8.1. Sumber Pulsa (Pulse) ................................................................................................. 75

8.2. Sumber Sinusoidal (SIN) ........................................................................................... 77

8.3. Sumber Piece Wise Linear (PWL) ............................................................................ 79

8.4. Sumber Tabel (TABLE) ............................................................................................ 81

Tutorial PSpice 9 : Studi kasus sumber-sumber khusus ......................................................... 88

viii

9.1. Studi Kasus-1 ............................................................................................................ 88

9.1.1. Solusi Studi Kasus-1 .......................................................................................... 88

9.2. Studi Kasus-2 ............................................................................................................ 91


9.3. Studi Kasus-3 ............................................................................................................ 93


9.4. Studi Kasus-4 ............................................................................................................ 94


9.5. Studi Kasus-5 ............................................................................................................ 95


9.6. Studi Kasus-6 ............................................................................................................ 96


9.7. Studi Kasus-7 ............................................................................................................ 98


9.8. Studi Kasus-8 .......................................................................................................... 100

9.8.1. Solusi Studi Kasus-8 ........................................................................................ 100

RINGKASAN PERINTAH PSPICE ..................................................................................... 102

DEVICES ........................................................................................................................... 102

CONTROLLED SOURCES .............................................................................................. 103

INPUT SOURCES ............................................................................................................. 104

ANALOG BEHAVIORAL MODELING ......................................................................... 104

STATEMENTS .................................................................................................................. 105

Eksperimen I : ........................................................................................................................ 107

1.1. Struktur Program ..................................................................................................... 107

1.2. Komponen-Komponen PSpice Yang Digunakan .................................................... 107

1.3. Aturan-Aturan Dasar PSpice ................................................................................... 108

1.4. Eksperimen I.1 ......................................................................................................... 109

1.5. Tugas Eksperimen I.1 .............................................................................................. 114

Eksperimen II : Analisa DC Rangkaian Sederhana ............................................................... 116

2.1. Eksperimen II-1 ....................................................................................................... 116

2.1.1. Tugas Eksperimen II-1 ..................................................................................... 117

2.2. Eksperimen II-2 ....................................................................................................... 117

2.2.1. Program #1: Perhitungan Tegangan Rangkaian Terbuka ................................ 117

2.2.2. Program #2: Perhitungan Arus Rangkaian Hubung-singkat ............................ 118

2.2.3. Program #3: Resistansi Ekivalen ..................................................................... 119


2.3. Eksperimen II-3 ....................................................................................................... 120

ix


Eksperimen III : Sumber Tegangan Dependen & Analisa Transien ...................................... 126

3.1. Eksperimen III-1 ...................................................................................................... 126

3.1.1. Tugas Eksperimen III-1.................................................................................... 128

3.2. Eksperimen III-2 ...................................................................................................... 128


3.3. Eksperimen III-3 ...................................................................................................... 131


Eksperimen IV : Analisa Rangkaian RL dan RC ................................................................... 134

4.1. Eksperimen IV-1 ..................................................................................................... 134

4.1.1. Tugas Eksperimen IV-1 ................................................................................... 136

4.2. Eksperimen IV-2 ..................................................................................................... 136

4.2.1. Tugas Eksperimen IV-2 ................................................................................... 136

Eksperimen V : Gelombang Disearahkan dan Disipasi Daya ................................................ 138

5.1. Eksperimen V-1 ....................................................................................................... 138

5.1.1. Tugas Eksperimen V-1 ..................................................................................... 140

5.2. Eksperimen V-2 ....................................................................................................... 140

5.2.1. Tugas Eksperimen V-2 ..................................................................................... 142

Eksperimen VI : Magnitude (phase) vs Frekuensi ................................................................. 143

6.1. Eksperimen VI-1 ..................................................................................................... 143

6.1.1. Tugas Eksperimen VI-1 ................................................................................... 145

6.2. Eksperimen VI-2 ..................................................................................................... 146

6.3. Tugas: Dinamika Rangkaian RC ............................................................................. 148

6.4. Tugas: Tanggap Dinamika Rangkaian RLC ........................................................... 149

Eksperimen VII : Menggambar Rangkaian dan Analisa DC ................................................. 151

7.1. Eksperimen VII-1 .................................................................................................... 151

7.2. Eksperimen VII-2 .................................................................................................... 156

Eksperimen VIII : Analisa AC dari Rangkaian Skematik ..................................................... 160

8.1. Eksperimen VIII-1 ................................................................................................... 160

8.2. Tugas: Tanggap Frekuensi Penapis RC ................................................................... 163

Eksperimen IX : Studi Kasus I ............................................................................................... 164

9.1. Eksperimen IX-1: Karakteristik Dioda .................................................................... 164

9.2. Eksperimen IX-2: Karakteristik Dioda .................................................................... 165

9.3. Eksperimen IX-3: Karakteristik Transformator ...................................................... 166

Eksperimen X : Studi Kasus II ............................................................................................... 167

10.1. Eksperimen X-1: Penguat Non-Inversi ................................................................ 167

10.2. Eksperimen X-2: Penguat Inversi ........................................................................ 168

Tutorial PSpice 1: Pendahuluan

halaman 1

Tutorial PSpice 1 : Pendahuluan 1.1. Apakah Spice Atau Pspice Itu?

SPICE adalah program yang mampu mensimulasikan rangkaian elektronika melalui komputer. Anda bisa melihat bentuk gelombang dari tegangan atau arus pada rangkaian Anda. SPICE menghitung tegangan dan arus versus waktu (Analisa Transien) atau versus frekuensi (Analisa AC). Banyak program SPICE juga bisa digunakan untuk analisa DC, sensitivitas, derau maupun distorsi.

Kepanjangan SPICE adalah Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis. Para peneliti di Uiversitas Kalifornia, Berkeley telah mengembangkan program komputer ini sejak pertengahan tahun 70-an. Apa yang mendorong pengembangan program SPICE ini? Hadirnya berbagai macam IC (Integrated Circuit) menuntut suatu metode untuk menguji dan mencoba rancangan rangkaian sebelum proses fabrikasi.

Saat ini, SPICE tersedia dari berbagai macam perusahaan yang kemudian menambahkan fasilitas untuk menggambar rangkaian serta kemampuan untuk plot grafik hasil analisis. Simulator dan aplikasi SPICE telah berkembang unuk berbagai macam rangkaian analog dan digital, piranti microwave dan sistem mekatronika.

1.2. Mengapa Menggunakan Pspice?

SPICE merupakan alat yang bagus untuk belajar elektronika. Anda bisa meningkatkan pemahaman suatu rangkaian seiring dengan percobaan da simulasi menggunakan SPICE. Lakukan eksperimen! Ubah rangkaian dan lihatlah apa yang terjadi! Ubahlah nilai resistor, nilai kapasitor dan lain sebagainya serta perhatikan efek pada rangkaian sekejap mata.

Idealnya, kita perlu membuat dan menguji rangkaian elektronika sesungguhnya da memahami perilakunya. Bagaimanapun juga, Anda membutuhkan breadboard, komponen-komponen dan waktu untuk merangkai rangkaian tersebut. Rangkaian sesungguhnya adakalanya membutuhkan peralatan yang mahal mulai dari suplai daya, generator sinyal dan osiloskop. Selain itu tidak selalu mudah merangkai semua rangkaian elektronika yang Anda temukan menggunakan breadboard.

Anda bisa menghabiskan waktu berjam-jam untuk membuat rangkaian elektronika yang sesungguhnya dan hanya untuk mendapatkan suatu konsep sederhana dari rangkaian tersebut, sedangka menggunakan SPICE Anda bisa melakukannya dalam hitungan menit. SPICE bisa Anda anggap sebagai breadboard “virtual”. Walaupun Anda hanya memiliki waktu yang pendek, Anda bisa mendapatkan prinsip-prinsip dan aplikasi dari beberapa rangkaian elektronika.

1.3. Bagaimana PSpice Bekerja?

Pada dasarnya, SPICE bekerja dengan cara sebagai berikut:


halaman 2

1. Tentukan sebuah rangkaian dalam berkas teks (ekstensi “.CIR”) yang dinamakan netlist atau menggunakan simbol-simbol grafik melalui pembuatan skematik (rangkaian yang digambar);

2. Jalankan simulasi. SPICE membaca netlist dan kemudian melakukan analisa yang diminta: AC, DC atau Respon transien. Hasilnya disimpan dalam sebuah berkas keluaran teks (ekstensi “.OUT”);

3. Perhatikan hasil simulasi pada berkas teks keluaran (ekstensi “.OUT”) menggunakan editor teks. Banyak program SPICE yang sudah menyediakan tampilan grafik untuk plot data-data yang tersimpan pada berkas data biner.

1.4. Netlist Atau Skematik?

Muncul pertanyaan, apakah rangkaian yang akan disimulasikan dengan SPICE harus dibuat menggunakan teks berupa netlist atau digambar menggunakan skematik. Jawabannya disarankan menggunakan editor teks, mengapa? Walaupun menggambar rangkaian menggunakan schematic capture memiliki beberapa kelebihan, tetapi masing-masing vendor SPICE memiliki antarmuka skematik dan format berkas yang berbeda-beda. Hal ini bisa menyebabkan kebingungan, jika Anda menggunakan berbagai macam versi SPICE untuk sebuah rangkaian. Selain itu, banyak karakterisik komponen tidak nampak melalui skematik (selain itu, schematic capture selalu membuat berkas netlist sebelum menjalankan simulasi, jadi ya sama saja dong…)

Deskripsi netlist dari sebuah rangkaian adalah sederhana dan kosisten untuk tiap-tiap vendor SPICE dengan beberapa variasi. Seluruh properti komponen dan rangkaian jelas terlihat. Mempelajari netlist itu mudah dan melakukan perubahan bisa dilakukan secara cepat. Anda bisa membuat sebuah netlist dengan menggambar rangkaian yang bersangkutan di atas kertas dan menerapkan beberapa aturan sederhana. Selain itu, beberapa buku SPICE (masih kebanyakan dalam bahasa Inggris) sangat menyarankan penggunaan netlist, walaupun selanjutnya Anda memutuskan untuk menggunakan program schematic capture.

1.5. Mensimulasikan Rangkaian Anda

Mensimulasikan dan menguji rangkaian Anda bisa dilakukan dengan mudah:

1. Gambarkan atau tuliskan rangkaian Anda, jangan lupa memberikan nomor pada masing-masing titik;

2. Berikan label pada masing-masing komponen dan nilainya; 3. Buatlah sebuah berkas teks (netlist) yang berisikan semua komponen dan hubungan

antar titik koneksi; 4. Tentukan tipe analisis yang akan dilakukan (AC, Transien, DC, derau dan lain-lain)

dan sertakan pernyataan-pernyataan yang terkait; 5. Jalankan simulasi dan perhatikan hasilnya. 6. Anda bisa mendapatkan koleksi rangkaian SPICE dari internet, gunakan koleksi

rangkaian yang Anda peroleh tersebut untuk membuat rangkaian yang Anda inginkan dengan cara merubah sebagian komponen maupun nilai-nilainya.


halaman 3

1.6. Topologi Dan Analisa Rangkaian

Penjelasan lebih detil diberikan sepanjang buku ini, bagian ini menjelaskan secara singkat tentang topologi dan analisa rangkaian. Berkas masukan SPICE, dinamakan berkas sumber, mengandung tiga bagian:

1. Pernyataan Data: deskripsi komponen dan koneksi antar komponen 2. Pernyataan Kontrol: memberitahukan SPICE tipe analisa yang akan dilakukan pada

rangkaian 3. Pernyataan Keluaran: menentukan keluaran yang akan dicetak maupun dibuat

grafiknya.

Walaupun pernyataan-pernyataan tersebut dapat dituliskan dalam urutan bebas, tetap disarankan untuk menuliskan dengan urutan seperti disebutkan di atas. Dua pernyataan lain yang dibutuhkan adalah: Pernyataan untuk Judul dan Pernyataan akhir. Pernyataan judul diletakkan pada awal baris dan bisa mengandung informasi apa saja, sedangkan pernyataan akhir (end) selalu dalam pernayataan .END, pernyataan ini harus diakhiri dengan ENTER! Selain itu, Anda bisa menyisipkan komentar dengan memberikan awalan asterisk (*) di awal baris (baris dengan awalan * akan diabaikan oleh SPICE). Perhatikan contoh berikut:

PERNYATAAN JUDUL PERNYATAAN ELEMEN-ELEMEN ..PERNYATAAN PERINTAH (KONTROL) PERNYATAAN KELUARAN .END <CR>

Contoh penulisan rangkaian diberikan pada pasal-pasal maupun tutorial-tutorial berikutnya pada buku ini. Selain menuliskan rangkaian, Anda juga bisa menggambar rangkaian, caranya sangat mudah sehingga Anda bisa mencoba sendiri.

1.7. Tipe Berkas Yang Digunakan & Dihasilkan Pspice

Sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 1.1 berkas masukan dasar untuk PSPice adalah berkas ASCII atau yang lebih dikenal dengan nama berkas teks dan memiliki ekstensi *.CIR. Pada awalnya, berkas CIR ini dibuat secara manual, seperti menulis sebuah program, yang merupakan penyajian sebuah rangkaian. Untuk saat ini telah digunakan cara yang lebih baik yaitu menggambar rangkaian elektronika-nya secara langsung menggunakan perangkat lunak Schematic Capture yang kemudian secara otomatis bisa dihasilkan berkas CIR serta berkas-berkas pendukung lainnya. Sebagai catatan penting: jangan sekali-kali membuat berkas CIR secara manual menggunakan prosesor kata (word processor) seperti MS Word, Open Office dan lain sebagainya kecuali disimpan sebagai berkas teks biasa (ASCII). Sebaiknya Anda menggunakan Notepad, TextEdit atau yang lain semacam itu.


halaman 4

EditorSchematic

EditorASCII

nama.sch nama.cir

nama.cir

buatnetlist

nama.inc

simulasi

nama.out nama.dat

Gambar 1.1. Berkas-berkas yang digunakan oleh PSpice

Keluaran yang dihasilkan oleh Pspice juga merupakan berkas teks (ASCII) dengan ekstensi *.OUT. Perhatikan Gambar 1, misalnya, jika Anda membuat data rangkaian dalam Pspice dengan nama “rangkaian.cir”, maka akan dihasilkan berkas keluaran “rangkaian.out”. Berkas keluaran ini akan tetap dihasilkan walaupun terjadi kegagalan maupun kesalahan, penyebab kegagalan atau keterangan kesalahan bisa dibaca pada berkas OUT, dengan demikian, berkas keluaran ini-lah yang harus Anda lihat pertama kali saat melacak kesalahan atau kegagalan rangkaian. Gunakan TextEdit atau Notepad untuk membuka berkas OUT ini. Jika tidak terjadi kegagalan maupun kesalahan, hasil simulasi analisa DC disimpan dalam berkas OUT ini. Jika Anda menjalankan simulasi analisa transien, terlalu banyak data yang disimpan dalam berkas OUT, sehinngga Anda perlu menambahkan sebuah peritah khusus pada berkas CIR yang memberitahu Pspice untuk menyimpan data dalam berkas DAT, perhatikan Gambar 1.1.

Berkas DAT yang disebutkan sebelumnya merupakan berkas biner (bukan ASCII), aplikasi MicroSim PROBE digunakan untuk membaca berkas tersebut. Secara default, PROBE ter-instal bersamaan dengan instalasi Pspice. Jika diinginkan, Anda bisa merubah default penyimpanan ke format ASCII, namun ini tidak disarankan, karena akan membutuhkan ruang hard disk lebih banyak (jika tersimpan dalam format ASCII). Nanti akan dibicarkan tentang bagaimana mengaktifkan PROBE dan membuat berkas DAT. Bersama dengan berkas DAT terdapat berkas PRB yang berisi informasi inisialisasi untuk program PROBE.

Metode lain yang digunakan para pengguna PSpice yang mahir adalah menggunakan berkas INC (include). Berkas ini digunakan untuk menyimpan sub-rangkaian yang sering digunakan dan belum dimasukkan kedalam pustaka. Untuk penggunaan-nya sangat mudah, cukup disebutkan dalam berkas CIR yang kita buat.


halaman 5

Berkas lain yang digunakan PSpice adalah berkas LIB. Di dalam berkas ini detil dari bagian-bagian yang kompleks disimpan. Jika digunakan program untuk menggambar rangkaian (schematic capture), yang menjadi satu dengan program PSpice-nya, ada beberapa tambahan berkas yang lain, yaitu berkas skema rangkaian (*.SCH), berkas alias (*.ALS) dan berkas koneksi jaringan (*.NET).

1.8. Beberapa Fakta Dan Aturan Dalam Pspice

• PSpice tidak membedakan huruf BESAR maupun kecil; • Semua nama-nama elemen harus unik (berbeda satu dengan lainnya); • Baris pertama berkas data (*.CIR) merupakan judul; • Ada satu titik yang harus diberi label ‘0’ (nol) � GND; • Tiap-tiap titik (node) harus memiliki, minimal, dua titik elemen; • Baris terakhir harus dituliskan � .END • Semua baris yang tidak kosong (kecuali baris judul) kolom 1-nya harus berupa suatu

karakter: o Tanda ‘*’ (bintang) � komentar; o Tanda ‘+’ (plus) � lanjutan baris sebelumnya; o Tanda ‘.’ (titik) � instruksi khusus PSpice; o Huruf � sebagai komponen/elemen (R, C dan lain2);

• Gunakan spasi untuk memisahkan parameter atau field;• Gunakan tanda ‘;’ � memisahkan data dengan komentar.

1.9. Penggunaan Huruf Besar Dan Kecil Untuk Satuan

PSpice merupakan program komputer yang sering digunakan oleh para ilmuwan dan insiyur (teknisi). Dengan demikian, PSpice dirancang dengan kemampuan untuk mengenali berbagai macam unit ukuran (metrik). Namun sayang, PSPice tidak mengenal huruf-huruf Yunani serta tidak membedakan huruf besar maupun kecil. Dengan demikian penggunaan dan pemahaman umum standar ukuran perlu diluruskan dalam PSPice. Misalnya, dalam sehari-hari, “M” digunakan untuk menyatakan “mega” (106) dan “m” digunakan untuk menyatakan “mili” (10-3). Tentu saja hal ini menjadi membingungkan dalam PSPice karena tidak mengenal perbedaan antara huruf besar dan kecil. Dengan demikian, dalam PSPice, faktor 106 dinyatakan dengan “MEG” atau “meg”, sedangkan untuk faktor 10-3 digunakan “M” atau “m”. sedangkan untuk faktor 10-6 digunakan (trik mesin tik dan ketiadaan dukungan huruf Yunani) “U” atau “u” (mirip dengan mu atau µ). Pada tabel 1.1 ditunjukkan secara lengkap prefiks yang digunakan dalam PSPice.


halaman 6

Tabel 1.1. Prefiks dalam PSPice

Angka Prefiks Keterangan 1012 T atau t Tera 109 G atau g Giga 106 MEG atau meg Mega 103 K atau k Kilo 10-3 M atau m Mili 10-6 U atau u Mikro 10-9 N atau n Nano 10-12 P atau p Piko 10-15 F atau f Femto

Contoh penulisan angka:

656,000 � 6.56E5 -0.0000135 � -1.35E-5

8,460,000 � 8.46E6

1.10. Komponen-Komponen Yang Sering Digunakan

Pada tabel 1.2 ditunjukkan daftar simbol dan komponen yang bisa digunakan dalam PSPice. Pada pasal-pasal berikutnya akan dijelaskan tentang komponen-komponen yang seringa digunakan dalam PSPice.

Tabel 1.2. Simbol-simbol Elemen Rangkaian dan Sumber-sumber

Huruf Pertama

Elemen rangkaian dan sumber

B Transistor Field-effect MES GaAs C Kapasitor D Dioda E Voltage-controlled voltage source F Current-conrolled current source G Voltage-controlled current source H Current-controlled voltage source I Independent current source J Transistor Junction field-effect K Induktor mutual (transformer)


halaman 7

Tabel 1.2. Simbol-simbol Elemen Rangkaian dan Sumber-sumber (lanjutan)

Huruf Pertama

Elemen rangkaian dan sumber

L Induktor M Transistor MOS field-effect Q Transistor Bipolar junction R Resistor S Saklar terkendali tegangan T Jalur transmisi V Sumber tegangan bebas W Saklar terkendali arus

1.10.1. Sumber Tegangan Bebas Ideal

Sumber tegangan bebas ideal atau Ideal Independent Voltage Source diawali dengan sumber tegangan bebas DC yang merupakan sumber tegangan default. Huruf pertama dari komponen sumber tegangan independen ideal adalah “V”. Ini merupakan huruf yang harus diletakkan pada kolom 1 baris yang terkait pada bagian yang menggunakan komponen ini. Nama-nya diikuti dengan letak titik positif (positive node), letak titik negatif (negative node)dan tag opsional: “DC” diikuti dengan nilai sumber tegangannya (perhatikan contoh-cotnoh yang akan ditunjukkan setelah alinea ini). Tag “DC” (atau “dc”) sifatnya opsional karena sumber tegangan default-nya memang DC. Jika sumber tegangan yang digunakan bukan DC, misalnya AC untuk rangkaian AC atau sumber tegangan yang menghasilkan pulsa dan lain sebagainya, maka tipe sumber perlu disebutkan secara eksplisit, jika tidak dituliskan akan dianggap sebagai sumber tegangan DC.

Salah satu penggunaan sumber tegangan independen yang menarik adalah ammeter. Kita bisa memberdayakan laporan yang dibuat PSPice yang selalu melaporan arus yang masuk ke terminal positif sumber tegangan. Jika kita tidak membutuhkan sebuah sumber tegangan pada suatu pencabangan yang akan diukur berapa arusnya, maka dengan mudah nilai tegangan kita buat 0 volt dan pada laporan PSpice akan tetap diberikan informasi berapa arus yang melalui sumber tegangan tersebut.

Perhatikan contoh penulisan sumber tegangan bebas berikut ini:

*nama titik+ titik- tipe nilai komentar Va 4 2 DC 16.0V ; "V" setelah "16.0" opsional vs qe qc dc 24m ; "QE" titik+ & "qc" titik- VWX 23 14 18k ; "dc" tdk harus ditulis vwx 14 23 DC -1.8E4 ; sama spt atas-nya Vdep 15 27 DC 0V ; sumber-V sebagai Ammeter

1.10.2. Resistor

Walaupun PSpice bisa menggunakan model resistor bergantung-suhu yang canggih, kita awali dengan sebuah resistor yang sederhana, resistor dengan nilai-konstan. Huruf pertama


halaman 8

dari model resistor adalah “R” diikuti dengan nama model resistor, titik positif, titik negatif dan nilai dalam satuan ohm (atau kelipatan ohm). Nilai resistansi biasanya positif, nilai negatif digunakan untuk model sumber energi. Nilai nol akan menghasilkan kesalahan.

Resistor bukan merupakan komponen aktif, sehingga polaritas koneksi tidak ada efeknya pada nilai tegangan dan arus yang dilaporkan. Arus yang melalui sebuah resistor dilaporkan mengalir dari titik kiri ke titik kanan pada berkas CIR. Dengan demikian pernyataan .PRINT dan PROBE dapat melaporkan nilai arus yang negatif, tergantung dari susunan resistor yang dituliskan dalam berkas rangkaian (*.CIR). Jika anda menginginkan nilai resistor yang positif, maka baliklah penulisan titik positif dan negatifnya dan lakukan analisa-ulang.

Perhatikan contoh penulisan model resistor berikut ini:

*nama titik+ titik- nilai komentar Rabc 31 0 14k ; laporan arus dari 31 ke 0 Rabc 0 31 14k ; laporan arus dari 0 ke 31 rshnt 12 15 99m ; 0.099 ohm resistor Rbig 19 41 10MEG ; 10 meg-ohm resistor

1.10.3. Sumber Arus Bebas Ideal

Untuk sumber arus bebas ideal atau Ideal Independent Current Source, nama model-nya adalah “I”. Sebagaimana pada sumber tegangan bebas, default-nya adalah sumber arus DC. Karena sumber arus merupakan komponen atau elemen yang aktif, penting untuk memperhatikan bagaimana dihubungkan dalam rangkaian. Arus mengalir dari titik+ ke titik-, ingatlah bahwa titik+ pada sumber arus bisa memiliki tegangan negatif berkaitan dengan titik-, hal ini berdasarkan fakta bahwa eksternal rangkaian terhadap sumber arus menyatakan tegangannya.

Perhatikan contoh penulisan model sumber arus bebas berikut ini:

*nama titik+ titik- tipe nilai komentar Icap 11 0 DC 35m ; 35mA mengalir dari 11 ke 0 ix 79 24 1.7 ; "DC" tdk harus ditulis I12 43 29 DC 1.5E-4 ; I12 29 43 dc -150uA ; sama spt atasnya

1.11. Contoh Rangkaian-1


Gambar

Perhatikan Gambar 1.2, rangkaian

Contoh_Rangkaian_1 (psp01_01Vs 1 0 DC 20.0VRa 1 2 5.0kRb 2 0 4.0kRc 3 0 1.0kIs 3 2 DC 2.0mA.END

Hasil analisa atau keluaran sebagai berikut:

**** 10/11/07 21:15:42 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **

Contoh_Rangkaian_1 (psp01_01.cir)**** CIRCUIT DESCRIPTION

******************************************************************************

Vs 1 0 DC 20.0V ; perhatikan penempatan titikRa 1 2 5.0k Rb 2 0 4.0k Rc 3 0 1.0k Is 3 2 DC 2.0mA ; perhatikan penempatan titik.END

**** 10/11/07 21:15:42 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

Contoh_Rangkaian_1 (psp01_01.cir)

**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

******************************************************************************

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 20.0000 ( 2) 1

VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT

Vs -1.333E-03

TOTAL POWER DISSIPATION 2.67E

an

mbar 1.2. Contoh Rangkaian-1

an-1 yang berkas rangkaiannya ditunjukkan sebagai berikut:

p01_01.cir) V ; perhatikan penempatan titik

A ; perhatikan penempatan titik

gai berikut:

***** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

.cir)

*************************************************

; perhatikan penempatan titik

; perhatikan penempatan titik


.cir)

OLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

*************************************************

LTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

13.3330 ( 3) -2.0000

2.67E-02 WATTS

halaman 9

bagai berikut:

ik

ik

********

********

********

C

********

GE


halaman 10

JOB CONCLUDED

TOTAL JOB TIME .09

Dari hasil laporan terlihat bahwa tegangan pada titik 1 adalah 20 V (ini merupakan titik+ dari sumber tegangan), pada titik 2 sebesar 13,3V (arus sebagian masuk ke Ra dan Rb) dan pada titik 3 sebesar -2V (merupakan titik+ dari sumber arus).

1.12. Menggunakan Perintah Print Pada PSice

Perintah yang berguna lainnya adalah .PRINT. Perintah ini memiliki banyak kegunaan, tetapi saat ini akan dibicarakan penggunaannya untuk mencetak tegangan dan arus DC. Perintah .PRINT dapat diulang-ulang sesering mungkin dalam analisa.

Bagaimanapun juga, harus diingat bahwa perintah .PRINT dirancang untuk bekerja dalam sweep DC atau AC. Ini merupakan metode untuk memvariasi suatu parameter dalam suatu jangkauan nilai tertentu, sehingga kita bisa mendapatkan sekumpulan nilai hasil analisa. Seringkali kita tidak memerlukan sweep pada suatu parameter, sehingga nilai awal dan akhir pada jangkauan dibuat sama. Perhatikan sintaks untuk perintah sweep DC berikut (tipe linear):

.DC variable_sweep nilai_awal nilai_akhir kenaikan

Pada contoh, kita pilih sumber tegangan dan diatur jangkauan variabel sweep-nya sedemikian hingga tidak dapat dijalankan untuk lebih dari satu nilai:

.DC Vs 20.0 20.0 1.0

Karena nilai awal sama dengan nilai akhir, maka analisa hanya dijalankan sekali, yaitu untuk Vs pada 20V. Ingatlah, satu-satunya kita tuliskan pernyataan sweep adalah untuk mengaktifkan perintah .PRINT. Perintah .PRINT tidak akan bekerja kecuali ada sweep.

1.12.1. Mencetak Tegangan DC

Sebagai tambahan, untuk mencetak tegangan suatu titik ketik huruf “V” diikuti dengan nomor titik dalam tanda kuruang, Anda bisa mencetak tegangan pada sepasang titik, misalnya V(m,n) digunakan untuk mencetak tegangan dari titik m ke n.

.PRINT DC V(1) V(2) V(3) ; cetak tegangan titik 1,2 dan 3

.PRINT DC V(1,2) ; cetak tegangan pada Ra

.PRINT DC V(3,2) ; cetak tegangan pada Is

1.12.2. Mencetak Arus DC

Untuk mencetak arus, ketik huruf “I” dengan nama elemen-nya berada dalam tanda kurung. Arus yang dilaporka yaitu yang mengalir melalui elemen dari daftar titik yang berada pada sebelah kiri berkas CIR, melalui elemen dan keluar melalui daftar titik di sebelah kanan


halaman 11

berkas CIR. Jika Anda ingin mengubah tanda pada arus pada resistor yang dilaporkan, tukar dua titik untuk resistor yag bersangkutan tersebut.

.PRINT DC I(Ra) ; cetak arus dari + ke – pada Ra

.PRINT DC I(Rb) I(Rc) ; cetak arus pada Rb dan Rc

1.12.3. Kombinasi Perintah PRINT

.PRINT DC V(1,2) I(Ra) ; tegangan dan arus untuk Ra

.PRINT DC V(2,0) I(Rb) ; V(2,0) sama seperti V(2)

.PRINT DC V(3,0) I(Rc) ; V(3,0) sama seperti V(3)

Modifikasi untuk rangkaian-1 menggunakan perintah .PRINT:

Contoh Rangkaian 1 (psp01_02.cir) Vs 1 0 DC 20.0V ; perhatikan penempatan titik Ra 1 2 5.0k Rb 2 0 4.0k Rc 3 0 1.0k Is 3 2 DC 2.0mA ; perhatikan penempatan titik .DC Vs 20 20 1 ; mengaktifkan perintah .print .PRINT DC V(1,2) I(Ra) .PRINT DC V(2) I(Rb) .PRINT DC V(3) I(Rc) .END

Hasil analisa sebagai berikut: Contoh Rangkaian 1 (psp01_02.cir) Vs 1 0 DC 20.0V ; perhatikan penempatan titik Ra 1 2 5.0k Rb 2 0 4.0k Rc 3 0 1.0k Is 3 2 DC 2.0mA ; perhatikan penempatan titik .DC Vs 20 20 1 ; mengaktifkan perintah .print .PRINT DC V(1,2) I(Ra) .PRINT DC V(2) I(Rb) .PRINT DC V(3) I(Rc)

Contoh Rangkaian 1

**** DC TRANSFER CURVES TEMPERATURE = 27.000 DEG C

Vs V(1,2) I(Ra)

2.000E+01 6.667E+00 1.333E-03 <== data untuk Ra

Contoh Rangkaian 1



Vs V(2) I(Rb)

2.000E+01 1.333E+01 3.333E

Contoh Rangkaian 1


Vs V(3)

2.000E+01 -2.000E+00 -

JOB CONCLUDED

TOTAL JOB TIME .13

1.13. Contoh Rangkaian-

Gambar

Rangkaian yang ditunjukkan pada gambarmenghitung dan menampilkan semua tegangan dan arus pada titik 1 hingga 5 serta dayapada semua sumber tegangan Vs, Vx dan Vy.

Tutorial 1 Contoh Rangkaian 2Vs 1 0 DC 20V Is 0 4 DC 50mA R1 1 2 500 R2 2 5 800 R3 2 3 1k R4 4 0 200 Vx 3 0 DC 0V

an

Rb)

333E-03 <== data untuk Rb

S TEMPERATURE = 27.000 DEG C

I(Rc)

2.000E-03 <== data untuk Rc

2

mbar 1.3. Contoh Rangkaian-2

ada gambar 1.3 akan disimulasikan dengan PSpice untuksemua tegangan dan arus pada titik 1 hingga 5 serta dayas, Vx dan Vy.

kaian 2 (psp01_03.cir)

halaman 12

PSpice untuka 5 serta daya


halaman 13

Vy 5 4 DC 0V .end

Hasil analisa sebagai berikut: **** 02/12/04 12:38:27 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

Tutorial 1 Contoh Rangkaian 2 (psp01_03.cir)

**** CIRCUIT DESCRIPTION

******************************************************************************

Vs 1 0 DC 20V Is 0 4 DC 50mA R1 1 2 500 R2 2 5 800 R3 2 3 1k R4 4 0 200 Vx 3 0 DC 0V Vy 5 4 DC 0V .end


Tutorial 1 Contoh Rangkaian 2

**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

******************************************************************************


( 1) 20.0000 ( 2) 12.5000 ( 3) 0.0000 ( 4) 10.5000

( 5) 10.5000


Vs -1.500E-02 Vx 1.250E-02 Vy 2.500E-03

TOTAL POWER DISSIPATION 3.00E-01 WATTS

JOB CONCLUDED

TOTAL JOB TIME .05

Masih menggunakan gambar contoh rangkaian 2, akan disimulasikan dan dicetak tegangan pada titik 4, arus IR2 dan IR1 untuk Vs = 10 V, 20V dan 30V. Tutorial 1 Contoh Rangkaian 2a (psp01_03a.cir) Vs 1 0 DC 20V Is 0 4 DC 50mA R1 1 2 500 R2 2 5 800 R3 2 3 1k R4 4 0 200


halaman 14

Vx 3 0 DC 0V Vy 5 4 DC 0V .DC Vs 10V 30V 10V .PRINT DC V(4) I(Vx) I(Vy) .end

Hasil analisa sebagai berikut (beberapa baris dipotong/dihilangkan): **** DC TRANSFER CURVES TEMPERATURE = 27.000 DEG C *************************************************************************

Vs V(4) I(Vx) I(Vy)

1.000E+01 9.500E+00 7.500E-03 -2.500E-03 2.000E+01 1.050E+01 1.250E-02 2.500E-03 3.000E+01 1.150E+01 1.750E-02 7.500E-03

JOB CONCLUDED

TOTAL JOB TIME 0.00 Masih menggunakan gambar contoh rangkaian 2, akan disimulasikan dan dicetak tegangan pada titik 4, arus IR2 dan IR3 untuk Vs = 5 V, 20V dan 30V untuk tiap-tiap Is = 50 mA, 100mA dan 150mA. Dan plot grafik IR2.

Tutorial 1 Contoh Rangkaian 2b (psp01_03b.cir) Vs 1 0 DC 20V Is 0 4 DC 50mA R1 1 2 500 R2 2 5 800 R3 2 3 1k R4 4 0 200 Vx 3 0 DC 0V Vy 5 4 DC 0V .DC Vs LIST 5V 20V 30V Is 50mA 150mA 50mA .PRINT DC V(4) I(Vx) I(Vy) .PLOT DC I(VY) .PROBE .end

Hasil analisa sebagai berikut (beberapa baris dipotong/dihilangkan): **** DC TRANSFER CURVES TEMPERATURE = 27.000 DEG C

******************************************************************************

Vs V(4) I(Vx) I(Vy)

5.000E+00 9.000E+00 5.000E-03 -5.000E-03 2.000E+01 1.050E+01 1.250E-02 2.500E-03 3.000E+01 1.150E+01 1.750E-02 7.500E-03 5.000E+00 1.750E+01 7.500E-03 -1.250E-02 2.000E+01 1.900E+01 1.500E-02 -5.000E-03 3.000E+01 2.000E+01 2.000E-02 3.000E-12 5.000E+00 2.600E+01 1.000E-02 -2.000E-02 2.000E+01 2.750E+01 1.750E-02 -1.250E-02 3.000E+01 2.850E+01 2.250E-02 -7.500E-03


halaman 15


Tutorial 1 Contoh Rangkaian 2a


******************************************************************************

Vs I(VY) (*)---------- -2.0000E-02 -1.0000E-02 0.0000E+00 1.0000E-02 2.0000E-02

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _5.000E+00 -5.000E-03 . . * . . . 2.000E+01 2.500E-03 . . . * . . 3.000E+01 7.500E-03 . . . * . . 5.000E+00 -1.250E-02 . * . . . . 2.000E+01 -5.000E-03 . . * . . . 3.000E+01 3.000E-12 . . * . . 5.000E+00 -2.000E-02 * . . . . 2.000E+01 -1.250E-02 . * . . . . 3.000E+01 -7.500E-03 . . * . . .

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

JOB CONCLUDED

TOTAL JOB TIME .01

Gambar 3. Hasil plot arus vs. tegangan rangkaian-2


1.14. Contoh Rangkaian-

Gambar

Rangkaian yang ditunjukkan pada Gambarmenghitung dan menginformasikan (a) semua tegangan titik, (b) arus dan disipasi daya padasumber tegangan Va dan Vb serta (c) arus yang melalui masing

TUTORIAL 1 CONTOH RANGKAIAN 3VA 0 1 220V VB 4 0 110V R1 1 2 20K R2 2 3 1K R3 2 0 54K R4 3 4 25K R5 3 0 5K .DC VA 220 220 1 .PRINT DC V(1) V(2) V(3) V(4).PRINT DC I(R1) I(R2) I(R3) I(R4).END

Potongan hasil analisa sebagai berikut:




******************************************************************************

Va V(1) V(2) V(3) V(4)

2.200E+02 -2.200E+02 -2.843E+01

**** 02/18/04 15:47:00 *********** Evaluation PSpice

an

3

mbar 1.4. Contoh Rangkaian 3

ada Gambar 1.4 akan disimulasikan dengan PSpice untukkan (a) semua tegangan titik, (b) arus dan disipasi daya padaa (c) arus yang melalui masing-masing resistor!

KAIAN 3 (psp01_04.cir)

3) V(4)I(R3) I(R4) I(R5)

erikut:


3 (psp01_04.cir)

TEMPERATURE = 27.000 DEG C

*************************************************

) V(3) V(4)

843E+01 -1.938E+01 1.100E+02


halaman 16

PSpice untukpasi daya padar!

********

C

********

********


halaman 17



******************************************************************************

Va I(r1) I(r2) I(r3) I(r4) I(r5)

2.200E+02 -9.578E-03 -9.052E-03 -5.266E-04 -5.175E-03 -3.876E-03

Ulangi untuk Va = 100V, 120V dan 150V TUTORIAL 1 CONTOH RANGKAIAN 3A (psp01_04a.cir) VA 0 1 220V VB 4 0 110V R1 1 2 20K R2 2 3 1K R3 2 0 54K R4 3 4 25K R5 3 0 5K .DC VA LIST 100V 120V 150V .PRINT DC V(1) V(2) V(3) V(4) .PRINT DC I(R1) I(R2) I(R3) I(R4) I(R5) .END

Potongan hasil analisa sebagai berikut: **** 02/18/04 15:51:42 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************



******************************************************************************

Va V(1) V(2) V(3) V(4)

1.000E+02 -1.000E+02 -5.539E+00 -9.186E-01 1.100E+02 1.200E+02 -1.200E+02 -9.355E+00 -3.996E+00 1.100E+02 1.500E+02 -1.500E+02 -1.508E+01 -8.612E+00 1.100E+02




******************************************************************************

Va I(r1) I(r2) I(r3) I(r4) I(r5)

1.000E+02 -4.723E-03 -4.620E-03 -1.026E-04 -4.437E-03 -1.837E-04 1.200E+02 -5.532E-03 -5.359E-03 -1.732E-04 -4.560E-03 -7.992E-04 1.500E+02 -6.746E-03 -6.467E-03 -2.792E-04 -4.744E-03 -1.722E-03

Ulangi untuk Va = 100V, 120V dan 150V: TUTORIAL 1 CONTOH RANGKAIAN 3B (psp01_04b.cir)


halaman 18

VA 0 1 220V VB 4 0 110V R1 1 2 20K R2 2 3 1K R3 2 0 54K R4 3 4 25K R5 3 0 5K .DC VA LIST 100V 120V 150V .PRINT DC V(1) V(2) V(3) V(4) .PRINT DC I(R1) I(R2) I(R3) I(R4) I(R5) .END

Potongan hasil analisa sebagai berikut: **** 02/18/04 15:57:46 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) ******** Tutorial 1 Contoh Rangkaian 3 **** DC TRANSFER CURVES TEMPERATURE = 27.000 DEG C

************************************************************************ Va V(1) V(2) V(3) V(4) 1.000E+02 -1.000E+02 -9.232E+00 -4.864E+00 8.000E+01 1.200E+02 -1.200E+02 -1.305E+01 -7.942E+00 8.000E+01 1.500E+02 -1.500E+02 -1.877E+01 -1.256E+01 8.000E+01 1.000E+02 -1.000E+02 -5.539E+00 -9.186E-01 1.100E+02 1.200E+02 -1.200E+02 -9.355E+00 -3.996E+00 1.100E+02 1.500E+02 -1.500E+02 -1.508E+01 -8.612E+00 1.100E+02 1.000E+02 -1.000E+02 -1.846E+00 3.027E+00 1.400E+02 1.200E+02 -1.200E+02 -5.662E+00 -5.015E-02 1.400E+02 1.500E+02 -1.500E+02 -1.139E+01 -4.666E+00 1.400E+02

**** 02/18/04 15:57:46 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) ******** Tutorial 1 Contoh Rangkaian 3 **** DC TRANSFER CURVES TEMPERATURE = 27.000 DEG C

************************************************************************ Va I(r1) I(r2) I(r3) I(r4) I(r5) 1.000E+02 -4.538E-03 -4.367E-03 -1.710E-04 -3.395E-03 -9.729E-04 1.200E+02 -5.348E-03 -5.106E-03 -2.416E-04 -3.518E-03 -1.588E-03 1.500E+02 -6.561E-03 -6.214E-03 -3.476E-04 -3.702E-03 -2.512E-03 1.000E+02 -4.723E-03 -4.620E-03 -1.026E-04 -4.437E-03 -1.837E-04 1.200E+02 -5.532E-03 -5.359E-03 -1.732E-04 -4.560E-03 -7.992E-04 1.500E+02 -6.746E-03 -6.467E-03 -2.792E-04 -4.744E-03 -1.722E-03 1.000E+02 -4.908E-03 -4.873E-03 -3.419E-05 -5.479E-03 6.054E-04 1.200E+02 -5.717E-03 -5.612E-03 -1.049E-04 -5.602E-03 -1.003E-05 1.500E+02 -6.931E-03 -6.720E-03 -2.109E-04 -5.787E-03 -9.332E-04

Ulangi untuk Vb = 80V, 110V dan 140V: TUTORIAL 1 CONTOH RANGKAIAN 3B (psp01_04b.cir) VA 0 1 220V VB 4 0 110V R1 1 2 20K R2 2 3 1K R3 2 0 54K R4 3 4 25K R5 3 0 5K .DC VB LIST 30V 80V 140V


halaman 19

.PRINT DC V(1) V(2) V(3) V(4)

.PRINT DC I(R1) I(R2) I(R3) I(R4) I(R5)

.END

Potongan hasil analisa sebagai berikut: **** 10/11/07 21:38:29 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) ********* TUTORIAL 1 CONTOH RANGKAIAN 3B (psp01_04b.cir) **** DC TRANSFER CURVES TEMPERATURE = 27.000 DEG C

*************************************************************************

VB V(1) V(2) V(3) V(4)

3.000E+01 -2.200E+02 -3.828E+01 -2.990E+01 3.000E+01 8.000E+01 -2.200E+02 -3.213E+01 -2.333E+01 8.000E+01 1.400E+02 -2.200E+02 -2.474E+01 -1.544E+01 1.400E+02

**** 10/11/07 21:38:29 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) ******** TUTORIAL 1 CONTOH RANGKAIAN 3B (psp01_04b.cir) **** DC TRANSFER CURVES TEMPERATURE = 27.000 DEG C

************************************************************************

VB I(R1) I(R2) I(R3) I(R4) I(R5)

3.000E+01 -9.086E-03 -8.377E-03 -7.089E-04 -2.396E-03 -5.981E-03 8.000E+01 -9.394E-03 -8.799E-03 -5.949E-04 -4.133E-03 -4.666E-03 1.400E+02 -9.763E-03 -9.305E-03 -4.582E-04 -6.217E-03 -3.087E-03

1.15. Pemodelan Komponen Pemodelan diperlukan jika parameter-parameter komponen/elemen ikut andil dalam simulasi, misalnya, nilai resistor yang bergantung pada suhu kerja dan lain-lain; Cara penulisan pemodelan dalam PSpice sebagai berikut:

.MODEL MNAMA TIPE (P1=A1 P2=A2 P3=A3 … PN=AN) MNAMA merupakan nama model yang harus diawali dengan sebuah huruf, walaupun tidak harus, tetapi disarankan menggunakan huruf dari elemen atau komponen yang bersangkutan (misalnya R, L, C dan seterusnya); P1, P2, … merupakan parameter-parameter elemen (perhatikan tabel parameter R) dan A1, A2, … merupakan nilai-nilai dari parameter yang bersangkutan, perhatikan Tabel 1.3.

Tabel 1.3. Parameter R

Nama Keterangan Unit Default R Pengali resistansi 1

TC1 Koefisien suhu linear °C-1 0TC2 Koefisien suhu kuadratik °C-2 0TCE Koefisien suhu eksponensial % °C 0


TIPE merupakan tipe dari elemen yang akan dimodelkan dan harus diisi dengan tipe yangsesuai dan benar, perhatikan table

Tabel

Nama tipeRES CAP

DIND NPN PNP NJF PJF

NMOS PMOS

GASFET VSWITCH ISWITCH

CORE

Contoh: .MODEL RMOD RES (R=1.1 TCE=0.001).MODEL RLOAD RES (R=1 TC1=0.02 TC2=0.005).MODEL CPASS CAP (C=1 VC1=0.01 VC2=0.002 TC1=0.02 TC2=0.005).MODEL LFILTER IND (L=1 IL1=0.1 IL2=0.002.MODEL DNOM D (IS=1E.MODEL QOUT NPN (BF=50 IS=1E

Contoh kasus dengan rangkaian pada contoh 2

an

men yang akan dimodelkan dan harus diisi dengan tipe yangble 1.4.

el 1.4. Nama-nama Tipe elemen

Elemen/komponen Resistor

Kapasitor Dioda

Induktor/Lilitan Transistor NPN bipolar junction Transistor PNP bipolar junction

FET N-channel junction FET P-channel junction

MOSFET N-channel MOSFET P-channel

MOSFET GaAs N-channel Saklar terkendali tegangan

Saklar terkendali arus Transformer (Inti magnet non-linear)

1.1 TCE=0.001)1 TC1=0.02 TC2=0.005)1 VC1=0.01 VC2=0.002 TC1=0.02 TC2=0.005)1 IL1=0.1 IL2=0.002 TC1=0.02 TC2=0.005)=1E-6) =50 IS=1E-9)

pada contoh 2:

halaman 20

ngan tipe yang

TC2=0.005)C2=0.005)


halaman 21

Menggunakan contoh rangkaian 2 (disini digambarkan kembali), sekarang nilai R1 dan R2 naik +5% serta R3 dan R4 turun +10%. Solusi dengan PSpice sebagai berikut: Tutorial 1 Contoh Rangkaian 2 Kasus Pemodelan (psp01_05.cir) Vs 1 0 DC 20V Is 0 4 DC 50mA R1 1 2 RMOD1 500 ; resistansi 500 ohm dengan model RMOD1 R2 2 5 RMOD1 800 ; resistansi 800 ohm dengan model RMOD2 .MODEL RMOD1 RES (R=1.05) ; model untuk R1 dan R2 R3 2 3 RMOD2 1k ; resistansi 1 kohm dengan model RMOD2 R4 4 0 RMOD2 200 ; resistansi 200 ohm dnegan model RMOD2 .MODEL RMOD2 RES (R=0.9) ; model untuk R3 dan R4 Vx 3 0 DC 0V Vy 5 4 DC 0V .end

Potongan hasil analisa sebagai berikut: **** 02/19/04 12:12:36 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) *********** Tutorial 1 Contoh Rangkaian 2 Kasus Pemodelan **** Resistor MODEL PARAMETERS

*************************************************************************** RMOD1 RMOD2

R 1.05 .9

**** 02/19/04 12:12:36 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) *********** Tutorial 1 Contoh Rangkaian 2 Kasus Pemodelan (psp01_05.cir) **** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

************************************************************************** NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 20.0000 ( 2) 11.7410 ( 3) 0.0000 ( 4) 9.4836 ( 5) 9.4836


Vs -1.573E-02 Vx 1.305E-02 Vy 2.687E-03


--- selesai tutorial 1 ---

Tutorial PSpice 2: Sumber Dependen Sederhana

Tutorial PSpiceSumber Dependen SederhanaEmpat sumber dependen yang akan dibahas pada bagian ini merupakan pengali sederhanasuatu tegangan atau arus yang terkendali. Dimungkinkan untuk memodelkan sumberdependen yang merupakan fungsi nondan/atau arus, namun untuk saat ini akan dibahas sumber dependen linear dasar yangsederhana.

2.1. Voltage-Controlled Voltage Source (V

Gambar 2.1. Simbol VCVS (

Sumber tegangan dengan tegangan terkontrol, sebagaimana simbolnya ditunjukkan padaGambar 2.1 dan penulisan dalam PSpice dinyatakan dengan “sumber tegangan yang dikendalikanmemiliki terminal ‘n+’ dan ‘n-‘penguatan (gain). Vx adalah tegangan pengendali yang memiliki dua‘nc-‘. Cara dan contoh penulisan

ENama n+ n- nc+ Ebar 17 8 42 efix 3 1 11 efix 3 1 0 efix 1 3 11 efix 1 3 0 Ellen 12 0 20

den Sederhana

e 2: nden Sederhanaakan dibahas pada bagian ini merupakan pengali sederhanang terkendali. Dimungkinkan untuk memodelkan sumbergsi non-linear yang lebih kompleks mengendalikan teganganaat ini akan dibahas sumber dependen linear dasar yang

Voltage Source (VCVS)

bol VCVS (Voltage-Controlled Voltage Source)

ngan terkontrol, sebagaimana simbolnya ditunjukkan padaam PSpice dinyatakan dengan “E” atau “e

alikan oleh tegangan lain. Sumber tegangan dependendengan besarnya tegangan adalah αVx dengan

angan pengendali yang memiliki dua terminal yaitu ‘VCVS dalam PSpice sebagai berikut:

nc- penguatan 18 24.0 ; penguatannya 240 20.0 11 -20.0 ; sama seperti atasnya0 -20.0 ; sama seperti atasnya11 20.0 ; sama seperti atasnya41 16.0

halaman 22

gali sederhanadelkan sumberlikan tegangan

ear dasar yang

unjukkan padae”, merupakan

dependen ini ngan α adalah yaitu ‘nc+’ dan

asnyaasnyaasnya


2.2. Voltage-Controlled Current Source (V

Gambar 2.2. Simbol VCCS (

Sumber arus terkontrol, yang simbolnya ditunjukkan pada gambar 2.2PSpice dinyatakan dengan “G” adengan arus. Arusnya sama dengan‘n+’ ke ‘n-‘. Konstanta γ disebut sebagai(kebalikan ohm). Misalnya, jikatranskonduktans-nya sebesar 0.25 siemens, maka arus yang dihasilkan1.5 ampere. Cara dan contoh penulisan

GNama n+ n- NC+ Glab 23 17 8 G1 12 9 1 Grad 19 40 6 Grad 19 40 99 Grad 40 19 99

2.3. Current-Controlled Voltage Source (C

Gambar 2.3. Simbol CCVS (

Sumber tegangan terkontrol CCVS, yang simbolnya ditunjukkan padapenulisan dalam PSpice dinyatakan dengan “berbanding terhadap arus ix yang mengali

den Sederhana

Current Source (VCCS)

bol VCCS (Voltage-Controlled Current Source)

mbolnya ditunjukkan pada gambar 2.2 dan penulisan dalamatau “g”, merupakan sumber tegangan yang dikendalikan

ngan γ dikalikan dengan Vx yang mengalir melalui terminalt sebagai transkonduktans dan memiliki dimensiika tegangan pengendali Vx besarnya 6.0 volt dan25 siemens, maka arus yang dihasilkan adalah 0.25 x 6.0 =nulisan VCCS dalam PSpice sebagai berikut:

NC transkonduktans 3 2.5 0 4E-2

99 0.65 6 -0.65 ; sama seperti atasnya6 0.65 ; dan lain-lain...

d Voltage Source (CCVS)

bol CCVS (Current-Controlled Voltage Source)

CVS, yang simbolnya ditunjukkan pada Gambar 2.3 danan dengan “H” atau “h”, menghasilkan suatu tegangan yangg mengalir pada cabang rangkaian lainnya. H

halaman 23

enulisan dalamg dikendalikanelalui terminal

mensi Siemens 6.0 volt dan

ah 0.25 x 6.0 =

snya

mbar 2.3 dantegangan yangasilnya berupa


suatu tegangan yang besarnya adalahArus pengontrol Ix diperoleh dari sumber tegangan yang besarnya arus digunakan sebagaipengendali, bisa merupakan sumber tegangan independen babukan. Cara dan contoh penulisan

HNama n+ n- Vmonitor Hvx 20 12 Vhx Vhx 80 76 DC

Hab 10 0 V20 V20 15 5 DC

HAL 20 99 Vuse Vuse 3 5 DC

2.4. Current-Controlled Current Source (C

Gambar 2.4. Simbol CCCS (

Sumber arus terkendali arus CCCS, yang simbolnya ditunjukkan padapenulisan dalam PSpice dinyatakan dengan “proporsional dengan arus pengontrolpenulisannya mirip dengan sumber arus terkendali tegangansumber tegangan yang dihubungkan secara serial dengan elemen pengontrolpengontrol yang masuk ke terminal positif (+) digunakan sebagai sebuah ammetercontoh penulisan CCCS dalam PSpice

FNama n- n+ VmonitorFtrn 81 19 Vctl Vclt 23 12 DC Fcur 63 48 Vx Vx 33 71 DC F3 2 0 V1 V1 3 1 DC

den Sederhana

dalah ρIx dengan ρ merupakan transresistans (dalam ohm)ri sumber tegangan yang besarnya arus digunakan sebagai

mber tegangan independen baik sebagai ammeter maupunn CCVS dalam PSpice sebagai berikut:

transresistans 50.0 0V ; mengontrol Hvx

75.0 0V ; mengontrol Hab

10.0 20V ; sumber tegangan sebenarnya

d Current Source (CCCS)

bol CCCS (Current-Controlled Current Source)

CCS, yang simbolnya ditunjukkan pada Gambar 2.4 danakan dengan “F” atau “f”, menghasilkan suatu arus yanggontrol Ix dengan penguatan β (tanpa dimensi).mber arus terkendali tegangan, kita harus menggunakangkan secara serial dengan elemen pengontrol,nal positif (+) digunakan sebagai sebuah ammeterpice sebagai berikut:

tor Gain 50.0 0V ; mengontrol Ftrn20.0 0V ; mengontrol Fcur15.0 0V ; mengontrol F3

halaman 24

s (dalam ohm).unakan sebagaimeter maupun

narnya

mbar 2.4 danatu arus yang

mensi). Aturan menggunakan

, sehingga arusmeter. Cara dan


2.5. Contoh 2-1: Menghitung Rangkaian Ekivalen Thevenin

PSpice dapat digunakan untuk menentukan Resistansi Thevenin dan tegangan rangkaianterbuka pada suatu rangkaian sbeberapa sumber dependen (tidak bisa disederhanakan

Digunakan fungsi transfer (Transfer Functionsumber tegangan atau arus dan hasil beda tegangan atau arus cabangperintah PSpice: .tf, hasilnya berupa perbandingan fungsi transfer, resistansi masukanpada sumber serta resistansi masukan padapada pasangan terminal yang ditinjaukeluarannya merupakan Resistansi Thevenin!sebagai berikut:

perintah varabel_keluaran sumber.TF V(4)

Untuk rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 2.5,Thevenin pada titik 1 dan 0, dengan beban R10 (1 megaohm), untuk mewakili rangkaianterbuka sehingga dipilih nilai resistansi yang cukup

Gambar 2.

Penulisan rangkaian yang ditunjukkan pada gambar 2.5 sebagai berikut:

den Sederhana

itung Rangkaian Ekivalen Thevenin

menentukan Resistansi Thevenin dan tegangan rangkaiansehingga hal ini cocok untuk rangkaian kompleks denganak bisa disederhanakan).

sfer Function) untuk menghitung perbandingan antara suatuan hasil beda tegangan atau arus cabangberupa perbandingan fungsi transfer, resistansi masukan

masukan pada pasangan terminal yang ditinjau.ditinjau merupakan Tegangan Thevenin dan resistansi

nsi Thevenin! Cara penulisan fungsi transfer dalam PSpice

keluaran sumber_masukan Vs

kkan pada Gambar 2.5, akan dicari Rangkaian Ekivalenengan beban R10 (1 megaohm), untuk mewakili rangkaianistansi yang cukup besar yang bisa ditemukan di pasaran.

ar 2.5. Rangkaian untuk Contoh 2-1

ukkan pada gambar 2.5 sebagai berikut:

halaman 25

n

gan rangkaianmpleks dengan

n antara suatumenggunakan

tansi masukannjau. Tegangan

dan resistansir dalam PSpice

kaian Ekivalenakili rangkaiandi pasaran.


halaman 26

Contoh Rangkaian Ekivalen Thevenin (psp02_01.cir) Vs 2 5 DC 100V Vc 2 3 DC 0V ; mengontrol Fx Fx 6 7 Vc 4.0 ; penguatan = 4 * n+ n- NC+ NC penguatan Ex 2 1 5 4 3.0 ; penguatan = 3 R1 3 4 5.0 R2 4 7 5.0 R3 5 4 4.0 R4 7 0 4.8 R5 5 6 1.0 R10 1 0 1MEG ; seakan-akan ujung terbuka... .TF V(1,0) Vs ; analisa transfer function .END

hasilnya… **** 02/25/04 15:19:42 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) ********** Contoh Rangkaian Ekivalen Thevenin (psp02_01.cir) **** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

************************************************************************** NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 180.0000 ( 2) -60.0010 ( 3) -60.0010 ( 4) -80.0010 ( 5) -160.0000 ( 6) -176.0000 ( 7)-864.0E-06

VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT Vs -4.000E+00 Vc 4.000E+00

TOTAL POWER DISSIPATION 4.00E+02 WATTS

**** SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS

V(1,0)/Vs = 1.800E+00 � FUNGSI TRANSFER

INPUT RESISTANCE AT Vs = 2.500E+01

OUTPUT RESISTANCE AT V(1,0) = 5.000E+00 � RESISTANSI THEVENIN

2.6. Contoh 2-2: Menghitung Tegangan Dan Resistansi Thevenin Sebuah rangkaian DC ditunjukkan pada gambar 2.6. Gunakan PSpice untuk menghitung:

a. Penguatan tegangan Av = V(2,4)/Vin; b. Resistansi masukan Rin = Vin/Iin; c. Resistansi Thevenin (keluaran) Rout = Rth antara titik 2 dan 4; dan d. Tegangan Thevenin Vth antara titik 2 dan 4


halaman 27

Gambar 2.6. Rangkaian untuk Contoh 2-2 Tegangan keluaran V(2,4) terletak antara titik 2 dan 4. Perintah .TF digunakan untuk menghitung dan menampilkan penguatan DC, resistansi masukan dan resistansi keluaran. Sumber tegangan Vx yang ditunjukkan pada gambar 2.6 berlaku sebagai ammeter (karena diberi nilai 0V). Analisa Thevenin 2 (psp02_02.cir) Vin 1 0 DC 10V ; sumber tegangan 10V DC IS 4 3 DC 2A ; sumber arus 2A DC VX 4 5 DC 0V ; mengukur arus yang melalui R5 R1 1 2 5 R2 2 3 10 R3 2 0 20 R4 3 4 40 R5 5 0 10 .TF V(2,4) VIN .END

hasilnya… **** 02/25/04 15:49:02 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) ********** Analisa Thevenin 2 (psp02_02.cir) **** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

**************************************************************************

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE ( 1) 10.0000 ( 2) 12.5000 ( 3) 23.7500 ( 4) -11.2500 ( 5) -11.2500

VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT Vin 5.000E-01 VX -1.125E+00 TOTAL POWER DISSIPATION -5.00E+00 WATTS


V(2,4)/Vin = 6.250E-01 � JAWABAN (A) SEBAGAI Av

INPUT RESISTANCE AT Vin = 2.000E+01 � JAWABAN (B) SEBAGAI Rin


halaman 28

OUTPUT RESISTANCE AT V(2,4) = 1.094E+01 � JAWABAN (c) SEBAGAI Rth

Dengan demikian Tegangan Thevenin Vth = Av Vin = 0.625 x 10 = 6.25V

2.7. Contoh 2-3: Menghitung Tegangan Dan Resistansi Thevenin Sebuah rangkaian penguat ditunjukkan pada gambar 2.7. Hitungla:

a. Penguatan teganganAv = V(5)/Vin; b. Resistansi masukan, Rin; c. Resistansi masukan, Rout; dan d. Tegangan Thevenin antara titik 4 dan 0.

Gambar 2.7. Rangkaian untuk Contoh 2-3 dan 2-5 Penulisan rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 2.7 dalam PSpice sebagai berikut: Analisa Thevenin 3 (psp02_03.cir) Vin 1 0 DC 1V ; tegangan masukan DC 1V R1 1 2 1k R2 2 0 20k RP 2 6 1.5k RE 3 0 250 F1 4 3 Vx 40 ; Sumber arus terkendali arus R0 4 3 100k RL 4 5 2k Vx 6 3 DC 0V ; mengukur arus yang melalui RP Vy 5 0 DC 0V ; mengukur arus yang melalui RL .TF V(4) Vin ; analisa TF .END

hasilnya… **** 02/25/04 16:16:57 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) ********** Analisa Thevenin 3 (psp02_03.cir)


halaman 29

**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C **************************************************************************

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE ( 1) 1.0000 ( 2) .8797 ( 3) .7653 ( 4) -5.9695 ( 5) 0.0000 ( 6) .7653

VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT Vin -1.203E-04 Vx 7.630E-05 Vy -2.985E-03



V(4)/Vin = -5.969E+00 � JAWABAN (A) SEBAGAI Av

INPUT RESISTANCE AT Vin = 8.313E+03 � JAWABAN (B) SEBAGAI Rin

OUTPUT RESISTANCE AT V(4) = 1.992E+03 � JAWABAN (C) SEBAGAI Rout

Dengan demikian Tegangan Thevenin Vth = Av Vin = -6.696 x 1 = -5.696V

2.8. Contoh 2-4: Rangkaian Ekivalen Thevenin Sebuah rangkaian DC, sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2.8, akan disimulasikan. Hitunglah semua tegangan titik dan arus-arus percabangan serta Rangkaian Ekivalen Thevenin antara titik 2 dan 5

Gambar 2.8. Rangkaian untuk Contoh 2-4 Kita dapat menggunakan perintah .DC untuk menghitung semua tegangan dan arus serta dengan perintah .PRINT untuk menampilkan hasilnya (dari analisa DC). Perintah .TF digunakan untuk menghitung dan menampilkan tegangan dan resistansi ekivalen Thevenin berikut dengan tegangan dan arus titik yang melalui semua sumber tegangan independen. Penulisan rangkaian dalam PSpice sebagai berikut:


halaman 30

Contoh 2-4 (psp02_04.cir) Vs 1 0 DC 100V ; sumber tegangan 100V DC Is 0 3 DC 5A ; sumber arus 5A DC R1 1 2 10 R2 2 5 20 R3 3 0 50 R4 3 4 40 Vx 5 3 0V ; mengukur arus yg melalui R2 E1 4 0 1 0 0.5 ; voltage-controlled voltage source F1 0 2 Vs 0.5 ; Current-controlled current source G1 4 3 1 0 0.1 ; voltage-controlled current source H1 1 3 Vx 2 ; Current-controlled voltage source .DC Vs 100V 100V 5V ; hanya satu nilai DC sweeep .PRINT DC I(R1) I(R2) I(R3) I(R4) ; arus-arus cabang .PRINT DC V(1) V(2) V(3) V(4) V(5) ; tegangan-tegangan titik .TF V(2,5) Vs ; analisa TF .end

Hasil dari DC sweep… **** 02/26/04 16:58:30 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) *********** Contoh 2-4 (psp02_04.cir) **** DC TRANSFER CURVES TEMPERATURE = 27.000 DEG C

*************************************************************************** Vs I(R1) I(R2) I(R3) I(R4) 1.000E+02 -7.804E+00 4.336E+00 1.827E+00 1.033E+00

Vs V(1) V(2) V(3) V(4) V(5) 1.000E+02 1.000E+02 1.780E+02 9.133E+01 5.000E+01 9.133E+01

Hasil small-bias… **** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C ***************************************************************************

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE ( 1) 100.0000 ( 2) 178.0400 ( 3) 91.3280 ( 4) 50.0000 ( 5) 91.3280

VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT Vs 2.428E+01 Vx 4.336E+00 TOTAL POWER DISSIPATION -2.43E+03 WATTS

Hasil dari perintah .TF atau ekivalen Thevenin…


V(2,5)/Vs = 4.982E-01 INPUT RESISTANCE AT Vs = -7.169E+00 OUTPUT RESISTANCE AT V(2,5) = 5.240E+00


halaman 31

2.9. Contoh 2-5: Plot Vout Dan Vin Menggunakan rangkaian penguat yang ditunjukkan pada gambar 2.7, hitunglah dan gambarkan plot Vout versus Vin. Tegangan masukan bervariasi dari 0 hingga 1V dengan kenaikan 0.5V. Resistansi RE berubah ±25%. Contoh 2-5 (psp02_05.cir) Vin 1 0 DC 1V ; tegangan masukan DC 1V R1 1 2 1k R2 2 0 20k RP 2 6 1.5k RE 3 0 RMOD 250 ; Resistansi dengan model RMOD .MODEL RMOD RES (R=1.0) F1 4 3 Vx 40 ; Sumber arus terkendali arus R0 4 3 100k RL 4 5 2k Vx 6 3 DC 0V ; mengukur arus yang melalui RP Vy 5 0 DC 0V ; mengukur arus yang melalui RL .DC Vin 0 1.5 0.5 RES RMOD(R) LIST 0.75 1.0 1.25 .PRINT DC V(1) V(4) ; membuat tabel tegangan .PLOT DC V(0,4) ; grafik ASCII pada hasil .PROBE .END

Hasil tabel… **** DC TRANSFER CURVES TEMPERATURE = 27.000 DEG C ***************************************************************************

Vin V(1) V(4) 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 5.000E-01 5.000E-01 -3.736E+00 1.000E+00 1.000E+00 -7.471E+00 1.500E+00 1.500E+00 -1.121E+01

0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 5.000E-01 5.000E-01 -2.985E+00 1.000E+00 1.000E+00 -5.969E+00 1.500E+00 1.500E+00 -8.954E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 5.000E-01 5.000E-01 -2.485E+00 1.000E+00 1.000E+00 -4.970E+00 1.500E+00 1.500E+00 -7.456E+00

Hasil grafik ASCII… **** DC TRANSFER CURVES TEMPERATURE = 27.000 DEG C ******************************************************************************

Vin V(0,4) (*)---------- 0.0000E+00 5.0000E+00 1.0000E+01 1.5000E+01 2.0000E+01

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _0.000E+00 0.000E+00 * . . . . 5.000E-01 3.736E+00 . * . . . . 1.000E+00 7.471E+00 . . * . . . 1.500E+00 1.121E+01 . . . * . .


halaman 32

0.000E+00 0.000E+00 * . . . . 5.000E-01 2.985E+00 . * . . . . 1.000E+00 5.969E+00 . . * . . . 1.500E+00 8.954E+00 . . * . . . 0.000E+00 0.000E+00 * . . . . 5.000E-01 2.485E+00 . * . . . . 1.000E+00 4.970E+00 . * . . . 1.500E+00 7.456E+00 . . * . . .

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Plot grafisnya ditunjukkan pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9. Hasil simulasi


Tutorial PSpice 3: Membuat Subrangkaian

Tutorial PSpiceMembuat Sub-3.1. Sub-Rangkaian Sederhana Dalam P

Konsep PSpice yang sangat bergunadigunakan pada rangkaian-rangkaian lain, tanpa harus menulis ulang (mirip denganprosedur-nya PASCAL atau subrutinsub-rangkaian atau subcircuit antara lain

1. Menghemat penulisan pernyataan;2. Menyederhanakan rangkaian3. Sekumpulan subrangkaian yang sering digunakan

dapat dipanggil melalui PSpice

3.2. Pengkodean Sebuah Subrangkaian

Tiap-tiap sub-rangkaian yang akan digunakanpada subrangkaian terdapat dua terminal atau titik yang nantinya akan dihubungkan denganrangkaian di luar sub-rangkaian.sebanyak mungkin sepanjang dibutuhkan. Kita juga bmasuk sub-rangkaian yang membolehkanyang bersangkutan. Baris awal harus

.SUBCKT nama daftar_titik

G

Perhatikan rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 3.1, tuntuk koneksi eksternal. Penulisan subdalam berkas terpisah yang nantinyarangkaiannya sebagai berikut (perhatikan akhiran

rangkaian

e 3: -rangkaian

derhana Dalam PSpice

rguna terlihat pada penggunaan sub-rangkaian yang bisagkaian lain, tanpa harus menulis ulang (mirip denganrutin-nya BASIC). Beberapa hal yang menarik dari fasilitastara lain:

ernyataan;aian � mudah dibaca, mudah dimodifikasi n yang sering digunakan � dimasukkan dalam berkas yangSpice

h Subrangkaian

an digunakan harus memiliki nama yang unik dan mterminal atau titik yang nantinya akan dihubungkan denganSebuah sub-rangkaian bisa memiliki koneksi titik eksternal

dibutuhkan. Kita juga bisa melewatkan parameter keluarmbolehkan perilaku dan tanggap khusus dari subarus diawali dengan pernyataan berikut:

BCKT nama daftar_titik

Gambar 3.1. Suatu rangkaian

njukkan pada Gambar 3.1, titik-titik 5, 12 dan 18 digunakansan sub-rangkaian bisa di dalam program utama maupun

antinya disertakan dalam program utama. Derhatikan akhiran .ENDS, menggunakan ‘S’):

halaman 33

aian yang bisa(mirip dengank dari fasilitas

m berkas yang

k dan minimal ungkan dengan

titik eksternalameter keluarsub-rangkaian

n 18 digunakantama maupunDeklarasi sub-


* nama daftar_titik.SUBCKT contoh_1 5 Iw 10 12 DC 10ARa 5 12 5.0 Rb 5 13 4.0 Rc 12 13 2.0 Rd 5 18 8.0 Re 13 18 3.0 Rf 10 13 1.0 Rg 10 18 6.0 .ENDS

3.3. Menyertakan Suatu Sub

Untuk menggunakan sub-rangkaian gunakan huruf awal ‘komponen/elemen kemudian diikuti dengan daftar terminal dan nama subersangkutan:

.Xnama daftar_titik

Gambar 3.2

Perhatikan rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 3.2.dimasukkan dalam program utama

Contoh penggunaan subrangkaian no.1* nama daftar_titik.SUBCKT Contoh_1 5 Iw 10 12 DC 10ARa 5 12 2.0 Rb 5 13 5.0 Rc 12 13 2.0

rangkaian

tar_titik12 18

A

u Sub-Rangkaian

aian gunakan huruf awal ‘.x’ yang diikuti dengan namaikuti dengan daftar terminal dan nama su-brangkaian yang

ftar_titik nama_subrangkaian

ar 3.2. Penggunaan sub-rangkaian

njukkan pada Gambar 3.2. PSpice-nya, jika subma sebagai berikut:

angkaian no.1 (psp03_01.cir) ftar_titik12 18

A

halaman 34

dengan namarangkaian yang

sub-rangkaian


halaman 35

Rd 5 18 8.0 Re 13 18 3.0 Rf 10 13 1.0 Rg 10 18 6.0 .ENDS Vs 1 0 DC 50V Ra 1 2 1.0 ; berbeda dengan Ra diatas Rb 3 4 3.0 ; berbeda dengan Rb diatas Rc 7 0 25.0 ; berbeda dengan Rc diatas Rd 6 0 45.0 ; berbeda dengan Rd diatas * daftar_term nama_sub_rangkaian X1 2 7 3 Contoh_1 X2 4 6 5 Contoh_1 .END

Nama-nama titik dan elemen bersifat lokal bagi suatu sub-rangkaian. Jika diperhatikan rangkaian pada gambar 3.2, terlihat penggunaan nama-nama resistor yang sama dengan rangkaian utama (Ra, Rb dan seterusnya). PSpice akan memberikan nama yang unik pada masing-masing elemen dalam sub-rangkaian sesuai dengan deklarasi sub-rangkaian dalam rangkaian utama. Misalnya sub-rangkaian diberi nama X1, maka PSpice akan memberikan nama X1.Ra, X1.Rb dan seterusnya, sehingga PSpice tetap menjaga agar nama elemen dan titik tetap unik. Hasilnya sebagai berikut: **** 10/12/07 08:35:24 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) *********** Contoh penggunaan subrangkaian no.1 (psp03_01.cir) **** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

***************************************************************************


( 1) 50.0000 ( 2) 47.2110 ( 3) 34.3490 ( 4) 31.9190 ( 5) 22.1730 ( 6) 36.4570 ( 7) 49.4640 (X1.10) 26.9140 (X1.13) 35.6740 (X2.10) 13.9800 (X2.13) 22.6150


Vs -2.789E+00


Jika sub-rangkaian disimpan dalam sebuah berkas dengan nama “sub.lib” maka dalam PSpice dituliskan sebagai berikut:

Contoh penggunaan subrangkaian no.1 (psp03_02.cir) .LIB SUB.LIB Vs 1 0 DC 50V Ra 1 2 1.0 ; berbeda dengan Ra diatas Rb 3 4 3.0 ; berbeda dengan Rb diatas Rc 7 0 25.0 ; berbeda dengan Rc diatas Rd 6 0 45.0 ; berbeda dengan Rd diatas * daftar_term nama_sub_rangkaian


X1 2 7 3 Contoh_1X2 4 6 5 Contoh_1.END

Hasilnya sama seperti sebelumnya.lainnya tanpa batas, asalkan jangan terjadi efek sirkularmemanggil subrangkaian B, maka subdemikian seterusnya.

3.4. Contoh Kasus-1: Penguat Operasional (Opamp)

Gambar 3.3

Sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 3.3, smemiliki resistansi masukan Ri (gain) A yang tak berhingga serta nilai resistansinilai-nilai ‘tipikal’ untuk sebuah pernguat operasional praktis, A =Ro = 50 Ω. Sebagaimana diketahui, PSpice tidak bisa menerima angka taktidak dapat diisi nol. Selain itu jBagian penting dari opamp ini adalah VC

.SUBCKT OpAm p_in n_in com outEx int com p_in n_in 1e5Ri p_in n_in 500k Ro int out 50.0 .ENDS

Rangkaian yang menggunakan subrangkaian opamp inigambar 3.4, merupakan rangkaia

rangkaian

ntoh_1ntoh_1

ya. Sebuah sub-rangkaian bisa menggunakan subjangan terjadi efek sirkular, yaitu jika sub

ka sub-rangkaian B tidak boleh memanggil sub

nguat Operasional (Opamp)

. Sebuah Penguat Operasional (opamp)

Gambar 3.3, sebuah penguat operasional (opamp)input resistance) dan penguatan kalang-terbuka (

ta nilai resistansi keluaran-nya adalah nol. Akan digunakanpernguat operasional praktis, A = 100.000, Ri = 500 k

tidak bisa menerima angka tak-berhingga dan resistansijuga digunakan label-label titik berupa teks (bukan angka).

dalah VCVS yang diberi nama x:

com out_in 1e5

subrangkaian opamp ini, sebagaimana ditunjukkan padaan penguat inversi sederhana.

halaman 36

sub-rangkaian b-rangkaian A

ub-rangkaian A

(opamp) ideal uka (open-loop kan digunakani = 500 kΩ dan

dan resistansi(bukan angka).

unjukkan pada


Gambar 3.4

Rangkaian yang menggunakan subrangkaian OpAmp.SUBCKT OpAmp p_in n_in com outEx int com p_in Ri p_in n_in 500k Ro int out 50.0 .ENDS Vg 1 0 DC Rg 1 2 5k Rf 2 3 50k RL 3 0 20k X1 0 2 0 .END

hasilnya… **** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG CNODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE( 1) .0500 ( 2) 5.017E

VOLTAGE SOURCE CURRENTSNAME CURRENT Vg -9.999E-06

TOTAL POWER DISSIPATION 5.00E

Jika menggunakan opamp ideal, penguatan kalang10 (Rf/Rg), sehingga keluaran tegangan seharusnya0.4999V. Selain itu, opamp ideal akan mengnya, diperoleh sekitar 5 mikrosesungguhnya.

rangkaian

4. Rangkaian penguat inversi sederhana

akan subrangkaian OpAmp (psp03_03.cir)n com outn_in 1e5

50mV

3 OpAmp

SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG CAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGEE-06 ( 3) -.4999 (X1.int) -.5017

S

N 5.00E-07 WATTS

penguatan kalang-tertutup-nya (closed loop gaintegangan seharusnya -0.5V. Hasil yang diperoleh adalahal akan meng-hasilkan tegangan nol pada masukan inversikro-volt sehingga mirip dengan model opamp yang

halaman 37

_03.cir)

DEG C

17

gain) adalah -roleh adalah -asukan inversi-

opamp yang


halaman 38

3.5. Contoh Kasus-2: Penguat Operasional (Opamp)

Gambar 3.5. Sub-rangkaian opamp Perhatikan rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 3.5 yang merupakan subrangkaian penguat operasional yang akan digunakan untuk rangkaian utama yang ditunjukkan pada gambar 3.6. Dituliskan dalam format PSpice sebagai berikut: * MODEL MAKRO PENGUAT OPERASIONAL KUTUB-TUNGGAL * koneksi: masukan non-iversi * | masukan inversi * | | keluaran * | | |.SUBCKT OPAMP1 1 2 6 * IMPEDANSI MASUKAN RIN 1 2 10MEG * PENGUATAN DC (100K) DAN KUTUB 1 (100HZ) EP1 3 0 1 2 100K RP1 3 4 1K CP1 4 0 1.5915UF * RESISTANSI DAN PENYANGGA KELUARAN EOUT 5 0 4 0 1 ROUT 5 6 10 .ENDS

Gambar 3.5. Rangkaian utama menggunakan opamp Rangkaian utama dalam PSpice sebagai berikut:


halaman 39

AMP2.CIR – OPAMP KASKADE *VS 1 0 AC 1 SIN(0 1 10KHZ) *R1 1 2 5K R2 2 3 10K XOP1 0 2 3 OPAMP1 R3 4 0 10K R4 4 5 10K XOP2 3 4 5 OPAMP1 ** MODEL MAKRO PENGUAT OPERASIONAL KUTUB-TUNGGAL * koneksi: masukan non-iversi * | masukan inversi * | | keluaran * | | |.SUBCKT OPAMP1 1 2 6 * IMPEDANSI MASUKAN RIN 1 2 10MEG * PENGUATAN DC (100K) DAN KUTUB 1 (100HZ) EP1 3 0 1 2 100K RP1 3 4 1K CP1 4 0 1.5915UF * RESISTANSI DAN PENYANGGA KELUARAN EOUT 5 0 4 0 1 ROUT 5 6 10 .ENDS ** ANALISIS .TRAN 0.01MS 0.2MS * LIHAT HASILNYA .PLOT TRAN V(1) V(5) .END

hasilnya… **** 03/05/04 08:14:44 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) ************** AMP2.CIR OPAMP KASKADE **** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

******************************************************************************

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE ( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000 ( 3) 0.0000 ( 4) 0.0000 ( 5) 0.0000 (XOP1.3) 0.0000 (XOP1.4) 0.0000 (XOP1.5) 0.0000 (XOP2.3) 0.0000 (XOP2.4) 0.0000 (XOP2.5) 0.0000

VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT VS 0.000E+00



halaman 40

LEGEND:

*: V(1) +: V(5)

TIME V(1) (*)---------- -1.0000E+00 -5.0000E-01 0.0000E+00 5.0000E-01 1.0000E+00 (+)---------- -4.0000E+00 -2.0000E+00 0.0000E+00 2.0000E+00 4.0000E+00

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _0.000E+00 0.000E+00 . . X . . 1.000E-05 5.835E-01 . + . . . * . 2.000E-05 9.469E-01 .+ . . . *. 3.000E-05 9.445E-01 .+ . . . *. 4.000E-05 5.849E-01 . + . . . * . 5.000E-05 2.006E-04 . . X . . 6.000E-05 -5.853E-01 . * . . . + . 7.000E-05 -9.444E-01 .* . . . +. 8.000E-05 -9.467E-01 .* . . . +. 9.000E-05 -5.839E-01 . * . . . + . 1.000E-04 2.467E-04 . . X . . 1.100E-04 5.835E-01 . + . . . * . 1.200E-04 9.469E-01 .+ . . . *. 1.300E-04 9.445E-01 .+ . . . *. 1.400E-04 5.849E-01 . + . . . * . 1.500E-04 2.009E-04 . . X . . 1.600E-04 -5.853E-01 . * . . . + . 1.700E-04 -9.444E-01 .* . . . +. 1.800E-04 -9.467E-01 .* . . . +. 1.900E-04 -5.839E-01 . * . . . + . 2.000E-04 2.513E-11 . . X . .

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Hasil menggunakan PSpice student edition menggunakan fasilitas plot grafik:

Gambar 3.6. Plot hasil simulasi contoh-2


Tutorial PSpice 4 : Gerbang-gerbang Digital Dasar

Tutorial PSpiceGerbang-gerbang Digital Dasar4.1. Rangkaian Gerbang Ekivalen

Anda akan mensimulasikan suatu rangkaian yang membutuhkan beberapa gerbang digital,tetapi Anda tidak memiliki simulator dengan fasilitas modedan digital). Apa yang akan Anda lakukan?sederhana dari fungsi logika yang bersangkutan. Untuk melakukan hal ini, kita gunakanimplementasi transistor NMOS sebagai gerbang logik, karena transistor insebagai saklar terkendali olehmenggunakan saklar PSpice, smasukan-nya adalah HIGH. Perhatikan beberapa rangkaian ekivalen gerbang digital yangditunjukkan pada Gambar 4.1. Dengan menempatkan saklar-saklar tersebut secara seri maupun paralel, akan diperolehberbagai macam fungsi logik, perhatikan ketentuan berikut:

Fungsi AND – Saklar diseri OR – Saklar diparalel

Gambar 4.1. Berbagai macam rangkaian ekivalen gerbang

ang Digital Dasar

e 4: ang Digital Dasarg Ekivalen

tu rangkaian yang membutuhkan beberapa gerbang digital,ator dengan fasilitas mode-campuran (mixed modea lakukan? Salah satu solusi adalah dengan membuat versi

ang bersangkutan. Untuk melakukan hal ini, kita gunakansebagai gerbang logik, karena transistor ini bh tegangan. Selain menggunakan transistor, kita akansama seperti transistor, saklar akan ON saat teganganhatikan beberapa rangkaian ekivalen gerbang digital yang

aklar tersebut secara seri maupun paralel, akan diperolehrhatikan ketentuan berikut:

Keluaran INVERSI – Resistor pull-up NON-INVERSI – Resistor pull-down

erbagai macam rangkaian ekivalen gerbang

Halaman 41

gerbang digital,mode – analog membuat versi, kita gunakanbisa digunakan or, kita akansaat teganganng digital yang

akan diperoleh


4.2. Gerbang NAND Untuk gerbang NAND, jika kedua masukan bernilai HIGH, maka keluaranatau dengan kata lain merupakan inversi dari keluaran gerbang AND.dengan persamaan Boolean:

Rangkaiannya ditunjukkan pada gambar 4.2

Gambar 4.2

Saklar S1 dan S2 yang dihubungkan secarasedangkan RL berfungsi sebagai resistor pulldidefinisikan gerbang NAND sebagai subputus), agar dapat dengan mudah digunakan dalam

S1 dan S2 merupakan saklar-skalar yang terkendaliunik ini membolehkan Anda menentukan resistansi ON dan OFF serta tegangan kontrol yangterkait, sedangkan saklar yang bersangkutan ditentukan melalui dpiranti itu sendiri dan modelnya:

S1 3 5 1 0 SW... .MODEL SW VSWITCH(VON=2.6 VOFF=2.4 RON=10 ROFF=1MEG)

ang Digital Dasar

a masukan bernilai HIGH, maka keluaran-nyakan inversi dari keluaran gerbang AND. Dapat dinyatakan

gambar 4.2

.2. Rangkaian ekivalen gerbang NAND

ungkan secara serial membentuk fungsi gerbang AND,ai resistor pull-up yang akan menginversi keluaran. Akanbagai sub-rangkaian (yang ada di dalam kotak garis putush digunakan dalam rangkaian utama.

alar yang terkendali oleh tegangan. Komponen PSpice yangnentukan resistansi ON dan OFF serta tegangan kontrol yang

bersangkutan ditentukan melalui dua pernyataan, yaitu

W

WITCH(VON=2.6 VOFF=2.4 RON=10 ROFF=1MEG)

Halaman 42

a menjadi LOW pat dinyatakan

gerbang AND,keluaran. Akanak garis putus-

en PSpice yangan kontrol yangnyataan, yaitu

OFF=1MEG)


Halaman 43

Definisikan bentuk R(3,5) sebagai resistansi antara titik saklar 3 dan 5 (perhatikan gambar 4.2). Jika V(1,0) ≥ 2.6V, maka R(3,5) = 10 Ω, akan tetapi jika V(1,0) ≤ 2.4V, maka R(3,5) = 1 MΩ. Antara tegangan ON dan OFF (atau 2.4V ≤ V(1,0) ≤ 2.6V), maka resistor akan bervariasi terus menerus antara Ron dan Roff (menggunakan Ron dan Roff, Anda bisa meng-OFF-kan saklar jika tegangannya HIGH, kebalikannya). Sedangkan deklarasi gerbang NAND selengkapnya (perhatikan gambar 4.2) sebagai berikut: .SUBCKT NAND 1 2 3 4 * TERMINALS A B OUT VCC RL 3 4 500 S1 3 5 1 0 SW S2 5 0 2 0 SW .ENDS

4.3. Percobaan Dengan Gerbang NAND Lakukan simulasi program pada rangkaian berikut, VA dan VB bersama-sama membentuk pencacah 2 bit yang menghasilkan keluaran 00, 01, 10 dan 11. Catu daya Vcc=+5V digunakan untuk memberikan tegangan pada gerbang logika yang bersangkutan. Gunakan perintah PULSE untuk memberikan stimulan digital dengan format sebagai berikut:

PULSE({v1} {v2} {td} {t} {tf} {pw} {per}) Keterangan perhatikan pulsa yang ditunjukkan pada gambar 4.3.

Gambar 4.3. Sebuah Pulsa Plot masukan V(1), V(2) dan V(3). Apakah V(3) menjadi LOW saat V(1) dan V(2) = HIGH?


Halaman 44

LOGIC_SW1.CIR – GERBANG LOGIKA DASAR MENGGUNAKAN SAKLAR-SAKLAR *VCC 10 0 5V ** MASUKAN A DAN B, PENCACAH BINER 0 S/D 3 (2 BIT) VA 1 0 PULSE(5V 0V 0NS 10NS 10NS 90NS 200NS) VB 2 0 PULSE(5V 0V 0NS 10NS 10NS 190NS 400NS) *XNAND1 1 2 3 10 NAND ** SUBRANGKAIAN GERBANG LOGIKA ************************************* *.SUBCKT NAND 1 2 3 4 * TERMINALS A B OUT VCC RL 3 4 500 S1 3 5 1 0 SW S2 5 0 2 0 SW .ENDS *.SUBCKT AND 1 2 3 4 * TERMINALS A B OUT VCC S1 4 5 1 0 SW S2 5 3 2 0 SW RL 3 0 500 .ENDS *.SUBCKT NOR 1 2 3 4 * TERMINALS A B OUT VCC RL 3 4 500 S1 3 0 1 0 SW S2 3 0 2 0 SW .ENDS *.SUBCKT NOT 1 3 4 * TERMINALS A OUT VCC RL 3 4 500 S1 3 0 1 0 SW .ENDS *.MODEL SW VSWITCH(VON=2.6 VOFF=2.4 RON=10 ROFF=1MEG) ** ANALYSIS ************************************************** .TRAN 5NS 400NS ** VIEW RESULTS .PRINT TRAN V(1) V(2) V(3) .PROBE .END


Halaman 45

Gambar 4.4. Hasil simulasi gerbang ekivalen NAND Hasilnya sebagaimana ditunjukkan pada gambar 4.4. Perhatikan waktu bangkit (rise time)dan waktu jatuh (fall time) dari V(1) dan V(2) dan jika betul-betul diperhatikan, akan nampak bahwa tegangan keluaran V(3) secara cepat berubah saat tegangan-tegangan masukan melewati 2.5V � sesuai dengan deklarasi sebagai tingkat ambang gerbang logik kita.

4.4. Percobaan Dengan Gerbang Lain Anda bisa mencoba gerbang-gerbang logika dasar lainnya yang telah didefinisikan dalam logic_sw1.cir, antara lain NAND, AND, NOR dan NOT. Caranya? Dengan mengganti baris...

XNAND1 1 2 3 10 NAND dengan gerbang lain yang diinginkan, misalnya NOR, sehingga menjadi...

XNOR1 1 2 3 10 NOR dan seterusnya... perhatikan potongan program logic_sw2.cir berikut ini: LOGIC_SW2.CIR - GERBANG LOGIKA DASAR MENGGUNAKAN SAKLAR-SAKLAR *VCC 10 0 5V ** MASUKAN A DAN B, PENCACAH BINER 0 S/D 3 (2 BIT) VA 1 0 PULSE(5V 0V 0NS 10NS 10NS 90NS 200NS) VB 2 0 PULSE(5V 0V 0NS 10NS 10NS 190NS 400NS) *XNOR1 1 2 3 10 NOR *...dst


Halaman 46

Apakah dengan gerbang NOR diperoleh hasil V(3) adalah LOW saat V(1) dan V(2) dalam kondisi VA dan VB HIGH?

Gambar 4.5. Hasil simulasi rangkaian gerbang NOR Hasil simulasi ditunjukkan pada Gambar 4.5, perhatikan adanya spike di sekitar 200ns yaitu adanya peralihan logika (tingkat ambang 2.5V)! Bagaimana dengan gerbang AND? Perhatikan potongan program logic_sw3.cir berikut ini dan perhatikan hasil simulasinya pada Gambar 4.6. LOGIC_SW3.CIR - GERBANG LOGIKA DASAR MENGGUNAKAN SAKLAR-SAKLAR *VCC 10 0 5V ** MASUKAN A DAN B, PENCACAH BINER 0 S/D 3 (2 BIT) VA 1 0 PULSE(5V 0V 0NS 10NS 10NS 90NS 200NS) VB 2 0 PULSE(5V 0V 0NS 10NS 10NS 190NS 400NS) *XAND1 1 2 3 10 AND *… DST


Gambar 4.

Bagaimana dengan XOR?

Menggunakan persamaan Boolean tersebut, bisakah AndaUntuk bantuan, perhatikan potongan programgerbang yang ditunjukkan pada Gambar 4.7. Sedangkan hasil simulasinya ditunjukkan padaGambar 4.8. LOGIC_SW4.CIR - GERBANG LOGIKA DASAR MENGGUN*VCC 10 0 5V ** MASUKAN A DAN B, PENCACAH BINER 0 S/D 3 (2 BIT)VA 1 0 PULSE(5V 0V 0NS 10NS 10NS 90NS 200NS)VB 2 0 PULSE(5V 0V 0NS 10NS 10NS 190NS 400NS)*X1 1 2 103 10 NANDX2 1 103 104 10 NANDX3 103 2 105 10 NANDX4 104 105 3 10 NAND*… dst

ang Digital Dasar

r 4.6. Hasil simulasi rangkaian AND

ean tersebut, bisakah Anda menuliskan-nya dalam PSpice?ngan program logic_sw4.cir berikut ini danGambar 4.7. Sedangkan hasil simulasinya ditunjukkan pada

G LOGIKA DASAR MENGGUNAKAN SAKLAR

CACAH BINER 0 S/D 3 (2 BIT)V 0V 0NS 10NS 10NS 90NS 200NS)V 0V 0NS 10NS 10NS 190NS 400NS)

Halaman 47

dalam PSpice?dan rangkaian

unjukkan pada

LAR-SAKLAR


Halaman 48

Gambar 4.7. Rangkaian XOR

Gambar 4.8. Hasil simulasi rangkaian XOR

4.5. Percobaan Dengan Gerbang 3-Masukan Sekarang, bagaimana jika rangkaian membutuhkan gerbang dengan 3 masukan? Cukup Anda gambar rangkaian gerbang yang bersangkutan dengan 3 masukan, beri label pada masing-masing titik dan tuliskan PSpice-nya. Deklarasi penggunaan gerbang 3-masukan, misalnya NAND, sebagai berikut...

XNAND1 1 2 3 4 10 NAND3 sedangkan deklarasi subrangkaian adalah... .SUBCKT NAND3 1 2 3 4 5 * TERMINALS A B C OUT VCC

.

. (tuliskan rangkaian disini)

..ENDS

dengan titik 1, 2 dan 3 sebagai masukan, titik 4 sebagai keluaran dan titik 5 sebagai Vcc. Untuk melakukan simulasi, ingat untuk menambahkan sebuah tegangan masukan, misalnya


Halaman 49

Vc, sehingga akan membentuk deret pencacah 000, 001, 010, 011 hingga 111 menggunakan VA, VB dan VC):

VC 3 0 PULSE(5V 0V 0NS 10NS 10NS 390NS 800NS) Kemudian waktu simulasi diperpanjang hingga 800ns...

.TRAN 5NS 800NS Perhatikan program logic_sw5.cir berikut: LOGIC_SW5.CIR - GERBANG LOGIKA DASAR MENGGUNAKAN SAKLAR-SAKLAR *VCC 10 0 5V ** MASUKAN A DAN B, PENCACAH BINER 0 S/D 3 (2 BIT) VA 1 0 PULSE(5V 0V 0NS 10NS 10NS 90NS 200NS) VB 2 0 PULSE(5V 0V 0NS 10NS 10NS 190NS 400NS) VC 3 0 PULSE(5V 0V 0NS 10NS 10NS 390NS 800NS) *XNANDS 1 2 3 4 10 NAND3 ** SUBRANGKAIAN GERBANG LOGIKA ***************************** *.SUBCKT NAND 1 2 3 4 * TERMINALS A B OUT VCC RL 3 4 500 S1 3 5 1 0 SW S2 5 0 2 0 SW .ENDS *.SUBCKT AND 1 2 3 4 * TERMINALS A B OUT VCC S1 4 5 1 0 SW S2 5 3 2 0 SW RL 3 0 500 .ENDS *.SUBCKT NOR 1 2 3 4 * TERMINALS A B OUT VCC RL 3 4 500 S1 3 0 1 0 SW S2 3 0 2 0 SW .ENDS *.SUBCKT NOT 1 3 4 * TERMINALS A OUT VCC RL 3 4 500 S1 3 0 1 0 SW .ENDS


Halaman 50

*.SUBCKT NAND3 1 2 3 4 5 * TERMINALS A B C OUT VCC RL 5 4 500 S1 4 6 1 0 SW S2 6 7 2 0 SW S3 7 0 3 0 SW .ENDS **.MODEL SW VSWITCH(VON=2.6 VOFF=2.4 RON=10 ROFF=1MEG) ** ANALYSIS ************************************************** .TRAN 5NS 800NS ** VIEW RESULTS .PRINT TRAN V(1) V(2) V(3) .PROBE .END

sehingga diperoleh hasil simulasi sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 4.9.

Gambar 4.9. Hasil simulasi rangkaian NAND 3 masukan

-- selesai tutorial 4 --

Tutorial PSpice 5 : Analisa Transien

Tutorial PSpice 5Analisa Transien5.1. lilitan-Lilitan (Induktor) Linear Dalam PS

Komponen lain adalah lilitan atau yang lebih dikenal dengan namaimbol L. Walaupun bisa diakses secara nondulu. Induktor menyimpan energi di dalam medan magnetnya, dengan demikian kita bisamenentukan arus awal dalam simulasi. Walaupun kita bisa memasang induktor dalamrangkaian DC untuk simulasi, tetapi hal ini akan tidak banyak berarti,bertingkah sebagai hubung-singkat pada analisa DC. Sedangkan pada analisa atau rangkaianAC, induktor berperilaku seperti impedansi imajiner. Dengan demikian kita tidak perlumenentukan arus awal induktor pada analisa DC, sedangkan pamenentukan arus awalnya.

G

Pada gambar 5.1 ditunjukkan simbol dari induktor dengan terminal 1 dan 2, dengan arusawal 2.5 A dan nilai induktanis 50 mH. Dalam PSpice kita tuliskan dengan sintaks ataucontoh berikut:

Lnama titik_pertama titik_kedua

Lag 1 2 50m IC=2.5

Perlu diperhatikan bahwa arus awalkedua (2) dari induktor. Jika Anda menginginkan arus mengalir berkebalikan (dari 2 ke 1),maka baliklah penulisan titik_didepan angka arus awal.

5.2. Kapasitor-Kapasitor Linear Dalam PS

Kapasitor juga dapat digunakan untuk menyimpan energi. Karena dapat digunakan untukmenyimpan energi, PSpice menyediakan suatu cara untuk menentukan tegangan awal yangdikenakan pada kapasitor. Ini sangat berguna untuk simulas

en

e 5:ienuktor) Linear Dalam PSpice

au yang lebih dikenal dengan nama induktor,s secara non-linear, tetapi sementara dibahas yang linear

i dalam medan magnetnya, dengan demikian kita bisasimulasi. Walaupun kita bisa memasang induktor dalam

tapi hal ini akan tidak banyak berarti, karena induktor akankat pada analisa DC. Sedangkan pada analisa atau rangkaianrti impedansi imajiner. Dengan demikian kita tidak perlur pada analisa DC, sedangkan pada analisa AC, kita perlu

Gambar 5.1. Simbol induktor

mbol dari induktor dengan terminal 1 dan 2, dengan aruss 50 mH. Dalam PSpice kita tuliskan dengan sintaks atau

ma titik_kedua nilai

IC=2.5

awal yang mengalir dari terminal pertama (1) ke terminalda menginginkan arus mengalir berkebalikan (dari 2 ke 1),pertama dan titik_kedua-nya atau berilah tanda minus

or Linear Dalam PSpice

untuk menyimpan energi. Karena dapat digunakan untukyediakan suatu cara untuk menentukan tegangan awal yangangat berguna untuk simulasi perilaku transien rangkaian

Halaman 51

, dengan namaas yang linear

kian kita bisanduktor dalam

induktor akanatau rangkaianta tidak perluAC, kita perlu

2, dengan arusn sintaks atau

1) ke terminaln (dari 2 ke 1),

tanda minus

gunakan untukngan awal yangsien rangkaian


yang mengandung kapasitor. Pada gambar 5.2 ditunjukkan simbol kapasitor denganterminal 4 dan 5, tegangan awal 20V dan

G

Penulisannya dalam PSpice mengikuti

Cnama titik_pertama titik_kedua nilai

Cfb 4 5 50u IC=20

Artinya, didefinisikan kapasitor 50sedemikian hingga sisi positif ditempatkan padapada titik_kedua. Untuk membalik polaritas tegangan awal dapat dilakukan denganmembalik penulisan terminal positif dan negatifnya atau memberikan tanda minus ditegangan awal.

5.3. Analisa Transien Menggunakan PS

Salah satu aspek penting dalam analisa rangkaian adalah mempelajari tanggap alami danstep suatu rangkaian serta bagaimana tanggapan rangkaian terhadap sumber yangbervariasi terhadap waktu (time-.TRAN dan .PROBE:

5.3.1. Cara Penggunaan Perintah .TRAN

TRAN adalah perintah yang digunakan untuk melakukan analisa transien dalamPSpice., penggunaannya melibatkan 4 (empat) parameter sebagai berikut:

.TRAN prt_stp t_max prt_dly max_stp

.TRAN 20us 20ms 8ms

Arti masing-masing parameter sebagai berikut• prt_stp (print step

atau penyimpananvariabel-variabel sistem akan disimpandilakukan (waktuberbeda dari itu).

en

Pada gambar 5.2 ditunjukkan simbol kapasitor dengan20V dan besarnya kapasitans adalah 50 μF.

Gambar 5.2. Simbol kapasitor

gikuti aturan atau contoh berikut:

ma titik_kedua nilai

C=20

or 50 μF. Perhatikan, bahwa polaritas tegangan awaltempatkan pada titik_pertama dan sisi negatif ditempatkan

mbalik polaritas tegangan awal dapat dilakukan dengansitif dan negatifnya atau memberikan tanda minus di

Menggunakan PSpice

m analisa rangkaian adalah mempelajari tanggap alami danagaimana tanggapan rangkaian terhadap sumber yang-varying). Untuk melakukan hal ini, bisa digunakan perintah

Perintah .TRAN

gunakan untuk melakukan analisa transien dalamkan 4 (empat) parameter sebagai berikut:

max prt_dly max_stp

ms 8ms 10us UIC

ebagai berikut:step) digunakan untuk menentukan langkah

an atau pencetakan data, karena diisi dengansistem akan disimpan setiap 20 μdetik selama simulasilangkah yang sesungguhnya digunakan oleh PSpice bisa

Halaman 52

asitor dengan

egangan awalif ditempatkankukan denganminus di depan

gap alami dansumber yang

nakan perintah

dalam simulasi

h pencuplikan gan 20u maka elama simulasieh PSpice bisa


Halaman 53

• t_max (final time) merupakan akhir waktu simulasi, dalam hal ini 20 milidetik (karena diisi dengan 20ms). Karena simulasi PSpice dimulai saat t=0, maka waktu simulasi atau span waktunya dalah 20 milidetik.

• prt_dly (print delay), merupakan waktu tunda pencetakan, karena diisi dengan 8ms, artinya akan diabaikan data pada 8 milidetik yang pertama dari sepanjang waktu simulasi, atau dengan kata lain hanya akan disimpan data simulasi 12 milidetik terakhir (dari total 20 milidetik). Kebanyakan nilai parameter ini diisi dengan nol atau tidak digunakan.

• max_stp (max step), merupakan ukuran langkah waktu maksimum yang boleh dilakukan oleh PSpice, hal ini dilakukan karena PSpice secara otomatis mengatur dan mengubah ukuran langkah waktu selama simulasi dan dapat menaikkan ukuran langkah lebih besar dari yang diinginkan untuk menampilkan data. Dalam hal ini, jika variabel berubah dengan cepat, PSpice akan memendekkan ukuran langkah-nya, sedangkan jika variabel berubah dengan lambat, PSpice akan memanjangkan ukuran langkah-nya. Penggunaan parameter ini bersifat opsional. Parameter terakhir adalah UIC yang merupakan kepanjangan dari Use Initial Condition. Kecuali Anda menuliskan parameter ini, PSpice akan mengabaikan semua kondisi awal yang telah ditetapkan saat mendefinisikan komponen.

Sekarang kita perhatikan contoh lain:

.TRAN 10ns 500us artinya, PSpice akan menyimpan data tiap selang 10 nanodetik selama simulasi mulai dari t=0 hingga waktu akhir 500 μdetik. Tidak dituliskan tundaan pencetakan sehingga pengguna memberikan kontrol sepenuhnya terhadap ukuran langkah kalkulasi kepada PSpice. Selain itu, PSpice akan melakukan perhitungan kondisi awal dirinya sendiri untuk komponen induktor maupun kapasitor yang ada serta mengabaikan kondisi awal yang dituliskan pengguna.

.TRAN 50m 2.5 0 10m UIC artinya, PSpice akan menyimpan data tiap selang waktu 50 milidetik mulai dari nol hingga 2.5 detik. Karena tundaan pencetakan tidak digunakan sedangkan kita akan menentukan ukuran langkah maksimum, maka tundaan pencetakan diisi dengan 0 (nol) dan ukuran langkah maksimum-nya adalah 10 milidetik. Dalam hal ini PSpice akan menggunakan kondisi awal yang telah dituliskan untuk tiap-tiap komponen induktor dan/atau kapasitor yang ada. Tanda ‘s’ yang menyatakan detik juga boleh tidak dituliskan.

5.3.2. Cara Penggunaan Perintah .PROBE Selain menentukan parameter-parameter waktu untuk solusi transien pada suatu rangkaian, perlu juga ditentukan bagaimana data-data akan disimpan. Hal ini bisa dengan mudah dilakukan dengan menuliskan suatu baris dalam berkas .CIR yang mengandung instruksi .PROBE. Ini akan mememerintahkan PSpice untuk membuat sebuah berkas data dan menyimpan data-data hasil perhitungan. Jika kita membuat berkas rangkaian dengan nama


RANGKAIAN.CIR yang mengandung pernyataanPSpice akan membuat sebuah berkas dengan namasebuah berkas data biner (anda tidak dapat membaca isinya dengan editor teks).

Secara default, .PROBE akan disimpan, termasuk semua variabel yang ada di dalam subkasus, hal ini bisa menyebabkan penyimpanan data yang besar sekali.mensimulasikan suatu rangkaian kompleks yang besar dengan berbagai macam komponenserta menyimpan data dengansepanjang waktu simulasi yang sangat panjang, Anda dapat dengan mudah membuat berkasDAT dalam ukuran GigaByte! Untuk menghindari hal ini,yang perlu disimpan. Jika pernyataan .PROBE ditulis tanpa parameter, maka semuanya akandisimpan, misalnya:

.PROBE akan menyebabkan PSpice menyimpan segalanya dalam berkas DAT

.PROBE V(5,23) I(Rx) I(L4)

artinya, PSpice hanya akan menyimpan tegangan antara titik 5 dan 23, arusresistor Rx dan arus yang melalui induktor L4, semuanya dalam format biner, tidak ada datalain yang disimpan.

5.4. Contoh Analisa Transien

Gambar 5.3.

Untuk contoh analisa transien digunakan rangkaian sebagaimana ditunjukkan pada Gambar5.3, sedangkan program PSpice-n

Tanggap Natural rangkaian RLC paralelRp 0 1 1.0 Lp 1 0 8mH IC=20ACp 1 0 10mF IC=0V.TRAN 500us 100ms 0s 500us UIC.PROBE .END

en

ng pernyataan .TRAN dan sebuah pernyataanberkas dengan nama RANGKAIAN.DAT yang merupakan

tidak dapat membaca isinya dengan editor teks).

menyebabkan semua variabel-variabel rangkaian akaniabel yang ada di dalam sub-rangkaian. Dalam beberapa

bkan penyimpanan data yang besar sekali.n kompleks yang besar dengan berbagai macam komponen

frekuensi yang tinggi (dalam selang waktu yang pendek)angat panjang, Anda dapat dengan mudah membuat berkasntuk menghindari hal ini, Anda bisa menentukan nilaiataan .PROBE ditulis tanpa parameter, maka semuanya akan

yimpan segalanya dalam berkas DAT-nya.

Rx) I(L4)

nyimpan tegangan antara titik 5 dan 23, arusi induktor L4, semuanya dalam format biner, tidak ada data

nsien

Rangkaian untuk contoh analisa transien

igunakan rangkaian sebagaimana ditunjukkan pada Gambarnya sebagai berikut:

ian RLC paralel (psp05_01.cir)

20A0V00us UIC

Halaman 54

.PROBE, maka ng merupakanks).

angkaian akanalam beberapaali. Jika Anda am komponenyang pendek)

embuat berkasukan nilai-nilai emuanya akan

s yang melalui tidak ada data

n pada Gambar


Halaman 55

Pada contoh ini, induktor 8 milihenry, Lp, memiliki arus awal sebesar 20 A yang mengalir melalui titik 1 ke titik 0. Kapasitor 10 milifarad, Cp, memiliki tegangan awal 0 V. Langkah pencetakan dan ukuran step maksimum diatur 500 μdetik dan waktu akhir simulasi 100 mdetik. Tidak diperlukan tundaan pencetakan dan PSpice diperintahkan untuk mengguna-kan kondisi awal yang telah ditetapkan pada masing-masing komponen (dengan pernyataan UIC). Hasilnya tidak terlihat pada berkas .OUT. Agar diperoleh informasi yang berarti (mudah dibaca) tentang tanggap transien rangkaian, diperlukan program lain yang terintegrasi dengan PSpice. Program ini namanya PROBE. Program PROBE ini akan secara otomatis membuka berkas DAT yang baru saja dibuat. Jalankan PSpice Design Manager (gambar 5.4) kemudian Run PSpice (gambar 5.5).

Gambar 5.4 Tanda panah untuk tombol Run PSpice


Halaman 56

Gambar 5.5. Tanda panah untuk menampilkan Plot Grafik Setelah selesai dilakukan simulasi atau kalkulasi, dengan adanya pernyataan .PROBE pada berkas rangkaian, maka tombol PROBE akan aktif (perhatikan gambar panah pada gambar 5.5 sebagai tombol View Simulation Result), klik pada tombol tersebut, sehingga akan ditampilkan jendela plot sebagaimana ditunjukkan pada gambar 5.6.


Halaman 57

Gambar 5.6. Tampilan plot grafik hasil simulasi

Gambar 5.7. Menambahkan trace pada plot grafik (tanda panah)


Halaman 58

Langkah selanjutnya adalah menambahkan trace pada plot tersebut dengan menu Trace �Add Trace, tambahkan trace V(1) (perhatikan Gambar 5.7), sehingga dihasilkan grafik sebagaimana ditunjukkan pada gambar 5.8, grafik ini merupakan grafik perubahan tegangan pada titik 1 (perhatikan rangkaian pada gambar 5.3), tegangan pada masing-masing komponen (R, L dan C).

Gambar 5.8. Plot grafik V(1) versus waktu Jika kemudian trace yang ditampilkan adalah I(Lp), maka akan diperoleh grafik sebagai-mana ditunjukkan pada gambar 5.9, yang merupakan plot perubahan arus yang melalui induktor Lp.

Gambar 5.9. Plot grafik I(Lp) versus waktu Untuk melihat bagaimana perubahan arus yang mengalir pada kapasitor, maka trace yang harus ditampilkan adalah I(Cp), sebagaimana ditunjukkan pada gambar 5.10. Sedangkan pada gambar 5.11 ditunjukkan grafik perubahan arus yang melalui resistor Rp.


Halaman 59

Gambar 5.10. Plot grafik I(Cp) versus waktu

Gambar 5.11. Plot grafik I(Rp) versus waktu Apa jadinya, jika semua perubahan arus yang melalui semua komponen kita tampilkan, sehingga bisa dilakukan perbandingan secara langsung, perhatikan gambar 5.11. Yang bertanda segitiga (Δ) merupakan plot arus yang melalui resistor Rp, tanda plus (+) merupakan plot arus yang melalui induktor Lp dan tanda lingkaran (ο) merupakan plot arus yang melalui kapasitor Cp. Terlihat bahwa arus yang melalui resistor berawal dari 0A kemudian naik dan turun akhirnya menuju atau mendekati 0A seiring dengan waktu. Demikian juga dengan arus yang melalui induktor, diawali dengan arus 20A dan arus yang melalui kapasitor, diawali dengan arus -20A, semuanya menuju 0A seiring dengan waktu. Nilai-nilai arus awal tersebut, sejak awal sudah ditentukan saat deklarasi komponen.


Halaman 60

Gambar 5.12. Plot grafik I(Rp), I(Cp) dan I(Lp) versus waktu


Tutorial PSpice 6 : Analisa AC Steady-state dalam PSpice

Halaman 61

Tutorial PSpice 6 : Analisa AC Steady-state dalam PSpice Selain bisa melakukan analisa DC dan transien (Tutorial 5), PSpice dapat digunakan untuk memecahkan masalah fasor kondisi-stabil (steady-state phasor). Untuk melihat hasil analisa ini dalam berkas keluaran PSpice, maka digunakan perintah .PRINT dalam bentuk lain. Dan sebagaimana diketahui, untuk mengetahui hasil analisa DC digunakan perintah .PRINT DC dan sebelumnya diaktifkan dulu dengan perintah .DC. Serupa dengan hal ini, agar perintah analisa AC dapat dilaporkan gunakan perintah .PRINT AC untuk menampilkan arus dan tegangan fasor dan harus diaktifkan dulu dengan perintah .AC.

6.1. Sumber Tegangan Dan Arus AC Sintaks untuk sumber AC mirip dengan sumber DC yang telah dibahas pada tutorial sebelumnya (Tutorial 5). Sumber AC dianggap sebagai gelombang cosinus dengan sudut fase tertentu. Frekuensinya harus ditentukan menggunakan perintah .AC yang terpisah yang mendefinisikan frekuensi untuk semua sumber dalam rangkaian. Informasi unik yang harus dituliskan untuk tiap-tiap sumber adalah: nama (yang diawali dengan V atau I), angka-angka titik, nilai besaran sumber dan sudut fasenya, perhatikan beberapa contoh berikut: *nama titik tipe nilai fase (derajat) Vac 4 1 AC 120V 30 Vba 2 5 AC 240 ; sudut fasenya 0 derajat Ix 3 6 AC 10.0A -45 ; sudut fasenya -45 derajat Isv 12 9 AC 25mA ; 25 mA pada 0 derajat Perhatikan, penulisan tipe (AC) harus dilakukan karena jika tidak, akan dianggap sebagai sumber DC (nilai default). Jika sudut fase tidak dituliskan akan dianggap sebagai 0 derajat (satuannya adalah derajat bukan radian!). Polaritas sumber tegangan AC dtentukan sedemikian rupa hingga tegangan berupa fungsi cosinus ωt saat t=0. Dengan demikian titik yang dituliskan di sebelah kiri merupakan titik positif dan di kanannya merupakan titik negatif. Hal in juga berlaku untuk sumber arus AC. Arus positif mengalir dari titik kiri, melalui sumber dan meninggalkan sumber lewat titik kanan. Ada hal-hal yang perlu diperhatikan. SIN merupakan salah satu tipe sumber yang bisa digunakan (selain EXP, PULSE, PWL dan SFFM) untuk analisa transien. Jangan sekali-kali menggunakan SIN untuk analisa AC kondisi stabil (phasor) begitu juga untuk sapuan atau sweep frekuensi. Tipe SIN merupakan fungsi berbasis-waktu untuk analisa berbasis-waktu, sedangkan tipe AC digunakan untuk pemodelan berbasis frekuensi. Karena analisa phasor menggunakan model berbasis frekuensi, maka selalu gunakan tipe AC sebagaimana akan dijelaskan berikut.


Halaman 62

6.2. Penggunaan Perintah “.PRINT AC” Sebelum perintah .PRINT AC bisa bekerja, harus diaktifkan terlebih dulu dengan perintah .AC. Perintah ini digunakan untuk membuat sapuan berbagai macam frekuensi pada sebuah rangkaian, dengan kata lain mencari tanggap frekuensi suatu rangkaian (akan dibahas pada tutorial yang lain). Cara penulisan perintah .AC sebagai berikut:

.AC tipe #titik start stop Terdapat tiga macam tipe jangkauan sapuan frekuensi, yaitu LIN, DEC dan OCT.

LIN Linear Sweep (Sapuan Linear): Frekuensi disapu secara linear dari frekuensi awal (start) hingga frekuensi akhir (stop) dan #titik menentu-kan total jumlah titik dalam sapuan tersebut. Frekuensi berikutnya dihitung dengan cara menambahkan suatu konstanta dari frekuensi sebelumnya. LIN digunakan jika jangkauan frekuensi-nya sempit;

.AC LIN #titik start stop .AC LIN 101 2k 4k ; 101 titik dari 2 kHz hingga 4 kHz .AC LIN 11 800 1000 ; 11 titik dari 800 Hz hingga 1 kHz

OCT Sweep by Octave (Sapuan oktaf): Frekuensi disapu secara logaritmik

dalam tiap jangkauan oktaf (dua kali atau dobel) dan #titik merupakan jumlah titik per oktaf. Frekuensi berikutnya dihitung dengan cara mengalikan frekuensi sebelumnya dengan suatu konstanta yang lebih besar dari satu. OCT digunakan jika jangkauan frekuensi-nya lebar;

.AC OCT #titik start stop .AC OCT 20 440Hz 1.76kHz ; 20 titik/oktaf pada 2 oktaf

; (440Hz dan 880Hz) .AC OCT 40 110Hz 880Hz ; 40 titik/oktaf pada 3 oktaf

; (110Hz, 220Hz dan 440Hz) DEC Sweep by Decade (Sapuan dekade): Frekuensi disapu secara logaritmik

dalam jangkauan dekade (sepuluh kali) dan #titik merupakan jumlah titik per dekade. DEC digunakan jika jangkauan frekuensinya sangat lebar;

.AC DEC #titik start stop .AC DEC 50 1kHz 100kHz ; 50 titik per dekade pada 2 dekade

; (1kHz dan 10 kHz) .AC DEC 25 100k 100MEG ; 25 titik per dekade pada 3 dekade ; (100k, 1MEG dan 10MEG) Untuk saat ini kita hanya menggunakan sebuah frekuensi tunggal, sehingga tipe apa yang dipilih tidak jadi masalah. Kita akan gunakan tipe LIN untuk frekuensi tunggal kita. Contoh pernyataan perintah .AC ditunjukkan berikut:


Halaman 63

.AC LIN 1 60Hz 60Hz ; <== seperti ini yg diinginkan

.AC LIN 11 100 200 ; <== sapuan linear

.AC DEC 20 1Hz 10kHz ; <== sapuan logaritmik Pernyataan pertama akan melakukan sebuah analisa tunggal menggunakan frekuensi 60Hz (satuan ‘Hz’ bersifat opsional). Pernyataan kedua akan melakukan sapuan frekuensi menggunakan frekuensi 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 dan 200Hz (yang ini belum digunakan saat ini). Pernyataan ketiga akan melakukan sapuan secara logaritmik 20 titik per dekade (persepuluh) dari 1Hz hingga 10kHz, artinya 20 titik dari 1Hz hingga 10Hz, 20 titik dari 11Hz hingga 100Hz, 20 titik dari 101Hz hingga 1000Hz dan 20 titik dari 1001Hz hingga 10kHz (ada empat dekade), hal ini berguna untuk mempelajari tanggap frekuensi rangkaian. Mencetak atau menampilkan komponen-komponen nilai fasor (yang berupa bilangan kompleks) memerlukan beberapa pilihan, terdapat empat ekspresi untuk menyatakn hal ini, yaitu, besaran, fase (sudut), bagian nyata dan bagian imajiner. Misalnya, untuk mencetak besar-nya tegangan antara titik 2 dan 3 dituliskan “VM(2,3)”. Sudut fase untuk tegangan yang sama dituliskan dengan “VP(2,3)” dan dalam satuan derajat. Jika kita inginkan mencetak besarnya arus yang melalui Rload, maka dituliskan “IM(Rload)”. Bagian nyata dari tegangan di titik 7 dituliskan dengan “VR(7)” dan bagian imajinernya dituliskan dengan “VI(R7)”. Dan sebagaimana pernyataan .PRINT DC, tidak ada batasan berapa kali Anda menggunakan .PRINT AC. Perhatikan beberapa contoh berikut: .PRINT AC VM(30,9) VP(30,9) ; besaran dan sudut fase tegangan .PRINT AC IR(Rx) II(Rx) ; bag real dan imaj. arus pada Rx .PRINT AC VM(17) VP(17) VR(17) VI(17) ; untuk titik 17 semuanya

6.3. Contoh Rangkaian Analisa Transien AC Akan dilakukan analisa rangkaian sebagaimana ditunjukkan pada gambar 6.1 pada frekuensi 60 Hz, sedangkan berkas PSpice-nya sebagai berikut: Rangkaian AC 60 Hz (psp06_01.cir) Vs 1 0 AC 120V 0 Rg 1 2 0.5 Lg 2 3 3.183mH Rm 3 4 16.0 Lm 4 0 31.83mH Cx 3 0 132.8uF .AC LIN 1 60 60 .PRINT AC VM(3) VP(3) IM(Rm) IP(Rm) IM(Cx) IP(Cx) .END

Tutorial PSpice 6 : Analisa AC Steady

Gambar 6.1. Contoh rangkaian untuk analisa transien AC

Pada listing berkas PSpice, perntahtunggal 60 Hz. Perintah .PRINT ACtegangan pada titik 3, besarnya dan sudut fase arus yang melalui resistordan sudut fase arus yang melalui kapasitor

**** 03/16/04 08:38:21 *******Rangkaian AC 60 Hz **** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

******************************************************************************NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000 ( 3) 0.0000 ( 4) 0.0000

VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT Vs 0.000E+00


**** 03/16/04 08:38:21 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************Rangkaian AC 60 Hz **** AC ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C

******************************************************************************FREQ VM(3) VP(3) IM(Rm) IP(Rm) IM(Cx) 6.000E+01 1.203E+02 -3.335E+00 6.014E+00

FREQ IP(Cx) 6.000E+01 8.667E+01

JOB CONCLUDED

TOTAL JOB TIME .03

Perhatikan, bahwa solusi tegangan di laporan pertama pada masing(nol). Ini merupakan laporan bagian DCtidak ada eksitasi DC. Sedangkan pada bagian kedua laporan terlihat bahwatitik 3 adalah 120.3 /_ -3.332° volt dan arus yang melalui kapasitor Cx adalah 6.014 /_ 88.67

ady-state dalam PSpice

ontoh rangkaian untuk analisa transien AC

tah .AC digunakan untuk mengatur analisa untuk frekuensiT AC digunakan untuk melaporkan besarnya dan sudut fasedan sudut fase arus yang melalui resistor Rm si kapasitor Cx. Hasilnya simulasi sebagai berikut:


OLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C*************************************************LTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE0.0000 ( 3) 0.0000 ( 4) 0.0000

0.00E+00 WATTS


TEMPERATURE = 27.000 DEG C*************************************************3) IM(Rm) IP(Rm) IM(Cx) 335E+00 6.014E+00 -4.020E+01 6.022E+00

.03

gan di laporan pertama pada masing-masing titik adalah 0gian DC-nya dan tentu saja nilainya adalah 0 (nol)

n pada bagian kedua laporan terlihat bahwa tolt dan arus yang melalui kapasitor Cx adalah 6.014 /_ 88.67

Halaman 64

untuk frekuensidan sudut faseserta besarnya

kut:

********

C********GE0000

********

C********

00

g titik adalah 00 (nol), artinya tegangan pada6.014 /_ 88.67°


Halaman 65

ampere. Sesuai dengan teori, arus yang melalui kapasitor mendahului tegangan-nya sebesar 90°.

6.4. Ringkasan Analisa Rangkaian Phasor AC Dengan PSpice

• Gunakan AC sebagai tipe semua sumber independen; • Tentukan sudut fase sumber jika bukan 0°; • Harus ada perintah .AC untuk menentukan frekuensi yang akan digunakan untuk

seluruh sumber; • Gunakan perintah .PRINT AC untuk menentukan tegangan dan arus yang mana

yang akan dicetak pada laporan (berkas keluaran); • M sebagai indikasi magnitude atau besaran, P sebagai indikasi sudut fase (phase

angle), R sebagai indikasi bagian real dan I sebagai indikasi bagian imaginer.


Tutorial PSpice 7 : Analisa Tanggap Frekuensi

Halaman 66

Tutorial PSpice 7 : Analisa Tanggap Frekuensi Analisa ini digunakan untuk mempelajari tanggap frekuensi berbagai macam rangkaian.

7.1. Menentukan Sumber-Sumber AC Sebagaimana telah dijelaskan pada tutorial sebelumnya (Tutorial 6), akan digunakan sumber AC lagi. Perhatikan kembali bagaimana menggunakan sumber AC pada tutorial sebelumnya.

7.1.1. Penggunaan “.PROBE” Pada tutorial sebelumnya kita menggunakan perintah .PROBE, karena kemampuannya menyimpan banyak data dan membuat plot grafiknya. Kita menghadapi situasi yang sama kali ini. Perbedaan utama terletak pada variabel bebas yang digunakan PROBE dalam perintah analisa .TRAN adalah waktu, sedangkan variabel bebas yang akan digunakan kali ini untuk analisa tanggap frekuensi adalah frekuensi. Selain itu, saat PROBE menyimpan data dalam analisa transien (.TRAN), variabel-variabel tak-bebas merupakan tegangan dan arus, sedangkan dalam analisa tanggap frekuensi, variabel-variabel tak-bebasnya dalah komponen real dan imajiner dari tegangan dan arus phasor.

7.1.2. Penggunaan “.PRINT AC” Normalnya, kita tidak akan menggunakan perintah .PRINT AC saat melakukan analisa tanggap frekuensi, karena dengan PROBE sudah dapat diperoleh informasi dan interpretasi secara grafis dari data-data yang ada. Bagaimanapun juga, perintah .PRINT AC dapat digunakan untuk menyimpan data-data tegangan dan/atau arus dalam bentuk tabel dalam berkas .OUT-nya dan dapat dibaca serta copy and paste dengan program apapun. Dengan perintah .PROBE Andapun bisa melakukan hal yang serupa, asalkan tuliskan parameter /CSDF setelah perintah .PROBE.

7.2. Contoh Rangkaian Analisa Tanggap Frekuensi Pada gambar 7.1 ditunjukkan sebuah rangkaian yang akan digunakan sebagai contoh analisa tanggap frekuensi. Rangkaian ini merupakan rangkaian penapis lolos-rendah orde satu. Karena akan dicari penguatan penapis ini, maka sebaiknya tegangan masukan nilai-nya 1 volt, sehingga tegangan keluarannya sekaligus merupakan nilai penguatannya. Anda jangan khawatir, karena grafik pada PROBE bisa dituliskan dalam bentuk perhitungan aritmetik, seperti pembagian tegangan masukan dengan keluaran dan lain sebagainya. Kode berkas PSpice untuk rangkaian pada gambar 7.1 sebagai berikut (analisa untuk 20 titik mulai dari 100 Hz hingga 100 kHz dengan sapuan dekade):


Penapis RC Lolos-rendah Orde PertamaVin 1 0 AC 1.0V Rf 1 2 1.59 Cf 2 0 100u .AC DEC 20 100Hz 100kHz.PROBE .END

Gambar 7.1. Contoh rangkaia untuk analisa tanggap frekuensi (lolos

Setelah dilakukan simulasi, seperti pada tutorialtegangan keluaran V(2), sebagaimana

Gambar 7.2

Cara lain untuk menggambarkan penguatan adalah dalam satuan dB atau deciBell dan caraini umum digunakan. Gunakan fungsisebagaimana hasilnya ditunjukkan pada gambar 7.3.

ap Frekuensi

h Orde Pertama (psp07_01.cir)

z

gkaia untuk analisa tanggap frekuensi (lolos-rendah)

rti pada tutorial-tutorial sebelumnya, tampilkan grafik untukmana hasilnya ditunjukkan pada gambar 7.2.

7.2. Plot grafik V(2) versus Frekuensi

n penguatan adalah dalam satuan dB atau deciBell dan caran fungsi dB() untuk menggambar plot grafik penguatan,an pada gambar 7.3.

Halaman 67

endah)

an grafik untuk

ciBell dan carafik penguatan,


Halaman 68

Gambar 7.3. Plot grafik V(2) versus Frekuensi dalam dB Perhatikan bahwa penguatan -3 dB terletak pada frekuensi sekitar 1 kHz (frekuensi ini dinamakan sebagai frekuensi cutoff) dan kemiringannya sekitar 20 dB/dekade. Berikutnya akan digambarkan pergeseran fase dari rangkaian penapis lolos-rendah ini. Gunakan titik “VP(2)” untuk memplot grafiknya, sebagaimana hasilnya ditunjukkan pada gambar 7.4.

Gambar 7.4. Plot grafik VP(2) versus Frekuensi Rangkaian untuk contoh berikutnya ditunjukkan pada gambar 7.5. Rangkaian ini merupakan rangkaian penapis lolos-tinggi orde kedua. Berkas PSpice-nya dituliskan sebagai berikut:


Penapis lolos-tinggi orde keduaVin 1 0 AC 10V Rf 1 2 4.0 CF 2 3 2.0uF Lf 3 0 127uH .AC DEC 20 100Hz 1MEG .PROBE .END

Gambar 7.5. Rangkaian contoh analisa tanggap frekuensi (lolos

Kali ini tidak digunakan tegangan masukan sebesar 1 volt, melainkan 10 volt. Dengandemikian agar diperoleh nilai penguatan, tegangan keluarantegangan masukan (V(1)) dan kita hitung dalam satuan dB, sebagaimana hasilnyaditunjukkan pada gambar 7.6.

Gambar 7.6. Plot grafik V(3)/V(1) versus Frekuensi dalam dB

Perhatikan bahwa penguatan di bawah frekuensi resonansi 10 kHz miring ke atas dengankemiringan 40 dB/dekade. Saat memplot pergeseran fase penapis ini, kita hanya perlumenentukan sudut fase tegangan keluaran, karena tegangan masukan sudah ditentukan

ap Frekuensi

rde kedua (psp07_02.cir)

an contoh analisa tanggap frekuensi (lolos-tinggi)

gan masukan sebesar 1 volt, melainkan 10 volt. Denganpenguatan, tegangan keluaran (V(3)) harus dibagi dengann kita hitung dalam satuan dB, sebagaimana hasilnya

t grafik V(3)/V(1) versus Frekuensi dalam dB

i bawah frekuensi resonansi 10 kHz miring ke atas dengant memplot pergeseran fase penapis ini, kita hanya perluan keluaran, karena tegangan masukan sudah ditentukan

Halaman 69

ggi)

0 volt. Dengandibagi dengan

mana hasilnya

ke atas dengana hanya perlu

dah ditentukan


Halaman 70

untuk 0 derajat. Gunakan fungsi VP(3) untuk menampilkannya, sebagaimana hasilnya ditunjukkan pada gambar 7.7.

Gambar 7.7. Plot VP(3) versus Frekuensi

7.3. Studi Kasus: Penapis Lolos-Rendah Sallen-Key

7.3.1. Rangkaian Penapis Lolos-Rendah Misalkan saja Anda memiliki kasus interferensi sinyal yang cukup besar dan menggangu dan Anda ingin menghilangkannya. Untuk mendapatkan penguatan yang cukup besar, Anda bisa mengkaskade (seri) beberapa penapis RC. Sayangnya, impedansi satu bagian RC mempengaruhi bagian lainnya. Artinya, “dengkul” atau transisi antara pita lolos dan stop tidak begitu tajam. Sebuah lekukan yang tajam akan membantu Anda dalam mengurangi sinyal interferensi tanpa mempengaruhi sinyal aslinya. Dalam kondisi seperti ini, penapis aktif Sallen-Key merupakan alternatifnya. Rangkaian ini (sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 7.8) mengimplementasi-kan penapis 2-kutub. Mengkaskadekan beberapa bagian dapat digunakan untuk memperoleh pelemahan sinyal yang cukup curam yaitu dengan lekukan yang cukup tajam!


Gambar 7.8

7.3.2. Perancangan Penapis Lolos

Walaupun terdapat berbagai macam jenis penapis dan berbagai macam caraimplementasinya (penjelasan detil lihat catatan kaki ataupenapis lolos-rendah dengan penyederhanaan R1=R2 dan tingkat penguatan penguatoperasional-nya adalah unitas (penapis Butterworth 2-kutub hanya memerlukan beberapa langkah:

1. Tentukan frekuensi cutoff rangkaian, fo (Hz)Misalnya, pilih fo=10 kHz untuk mengurangi sinyal derau pada 50 kHz danmeloloskan sinyal yang diinginkan dibawah 5 kHz.

2. Pilih nilai kapasitor C2 yang cocok antara 100 pF hingga 0.1 uFAndaikan anda punya banyak kapasitor 1000 pF,nilai C2.

3. Nilai C1 = 2 x C2 Dengan nilai C2 = 1000 pF maka diperoleh C1 = 2000 pF.

4. Hitunglah R1 = R2 = 0.707/(2 .R1 = R2 = 0.707/(2 . π . 10kHz . 1000pF) = 11.2 k ohm

1 Penjelasan detil tentang penapis aktifAgfianto Eko Putra dan diterbitkan oleh CV. Gava Mediaterdekat di kota Anda.

ap Frekuensi

8. Rangkaian penapis aktif Lolos-rendah

apis Lolos-Rendah1

macam jenis penapis dan berbagai macam caraetil lihat catatan kaki atau footnote), berikut inipenyederhanaan R1=R2 dan tingkat penguatan penguat(unity, RB=hubung-singkat dan RA=terbuka). Perancangannya memerlukan beberapa langkah:

ngkaian, fo (Hz)kHz untuk mengurangi sinyal derau pada 50 kHz daniinginkan dibawah 5 kHz.

ocok antara 100 pF hingga 0.1 uFnyak kapasitor 1000 pF, maka gunakan kapasitor ini untuk

F maka diperoleh C1 = 2000 pF.

. π . fo . C2) 0kHz . 1000pF) = 11.2 k ohm

tif ada di buku “Penapis Aktif Elektronika: Teori dan Praktekoleh CV. Gava Media – Yogyakarta. Dapatkan segera di toko

Halaman 71

macam carakut ini adalah

uatan penguat. Perancangan

50 kHz dan

asitor ini untuk

n Praktek”, karya di toko-toko buku


Halaman 72

7.3.3. Berkas PSpice-nya OPSALKEY1.CIR - OPAMP SALLEN-KEY LOW-PASS FILTER * 2ND-ORDER BUTTERWORTH *VS 1 0 AC 1 *R1 1 2 11.2K R2 2 3 11.2K C1 2 5 2000PF C2 3 0 1000PF ** UNITY GAIN AMPLIFIER, RA=OPEN, RB=SHORT RA 4 0 100MEG RB 4 5 1 XOP 3 4 5 OPAMP1 ** SINGLE RC FILTER FOR COMPARISON R10 1 10 15.9K C10 10 0 1000PF ** OPAMP MACRO MODEL, SINGLE-POLE * connections: non-inverting input * | inverting input * | | output * | | |.SUBCKT OPAMP1 1 2 6 * INPUT IMPEDANCE RIN 1 2 10MEG * DC GAIN (100K) AND POLE 1 (100HZ) * GBWP = 10MHz EGAIN 3 0 1 2 100K RP1 3 4 1K CP1 4 0 1.5915UF * OUTPUT BUFFER AND RESISTANCE EBUFFER 5 0 4 0 1 ROUT 5 6 10 .ENDS ** ANALYSIS .AC DEC 10 100 1MEG * VIEW RESULTS .PROBE .END

7.3.4. Percobaan/Eksperimen Sesuai dengan berkas PSpice, analisa AC dilakukan dari frekuensi 100 Hz hingga 1 MHz dengan 10 titik atau 10 data tiap dekadenya (100 Hz – 1 kHz, 1kHz – 10 kHz dan seterusnya).


Halaman 73

Perhatikan tanggap frekuensi pada keluaran (V(5)), sebagaimana ditunjukkan pada gambar 7.9. Untuk mendapatkan plot grafik yang baik, sehingga bisa melihat pelemahan (atenuasi) di sekitar 10 kHz, ubahlah sumbu X dan Y dalam bentuk logaritmik. Berapa kemiringan kurva seiring dengan kenaikan frekuensi dengan faktor 10 (dekade)? Perhatikan hasil grafik yang ditunjukkan pada gambar 7.9. Anda bisa mengganti plot V(5) dengan fungsi perbandingan tegangan keluaran dan tegangan masukan atau V(5)/V(1) dalam satuan dB dengan mengetikkan fungsi dB(V(5)/V(1)) pada add trace dan sumbu Y tetap dalam tipe linear, sebagaimana hasilnya ditunjukkan pada gambar 7.10. Terlihat pada gambar 7.10, bahwa frekuensi cutoff yang berkaitan dengan penguatan -3 dB terletak pada frekuensi sekitar 10 kHz.

Gambar 7.9. Plot grafik V(5) versus Frekuensi


Halaman 74

Gambar 7.10. Plot grafik V(5)/V(1) versus Frekuensi (dalam dB)

Catatan Simulasi Untuk membuat penguat dengan penguatan unitas pada XOP1, rangkaian membutuhkan RB = hubung-sngkat dan RA = rangkaian terbuka. Untuk tujuan ini, nilai RA kita buat sekecil-kecilnya, misalnya 10 ohm dan nilai RB sebesar-besarnya, misalnya 100 mega ohm.


Tutorial PSpice 8 : Sumber-sumber Khusus dalam PSpice

Tutorial PSpiceSumber-sumber Khusus dalam PSpiceSampai tutorial yang ke-7, hanya dibicarakan tentang tipeyaitu sumber tegangan dan arus DC dan AC serta 4 (empat) macam sumber arus maupunsumber tegangan terkendali. Kaliyang dapat digunakan/dikenali d

8.1. Sumber Pulsa (Pulse)

Tipe sumber ini bisa berupa sumber tegangan maupun arus. Banyak digunakan sestimulus untuk simulasi tanggap transien rangkaian. Sebaiknya jangan digunakan dalamanalisa tanggap frekuensi karena model diasumsikan berada dalamdomain). Penulisan sumber pulsa diawalidengan nama mengikuti huruf Vdengan daftar titik, kemudian diikuti dengan kata kunciparameter. Daftar parameter bisa dipipulsa tegangan ditunjukkan pada gambar 8.1.

Gambar 8.1

Parameter-parameter untuk tipe pulsa (harus ditulis dengan urutan berikutperhatikan Gambar 8.1) adalah:

• V1 adalah nilai saat pulsa dianggapsesuai kebutuhan. Untuk‘volt’;

• V2 adalah nilai saat pulsa sepenuhnyaV1 dan V2 tidak boleh sama);

• Td adalah waktu tundaantetapi tidak boleh negatif;

• Tr adalah waktu bangkit (sama dengan nol, tetapi nilai nol pada waktu bangkit bisa menyebabkan masalah

er Khusus dalam PSpice

e 8 :er Khusus dalam PSpice

ya dibicarakan tentang tipe-tipe sumber yang paling dasar,s DC dan AC serta 4 (empat) macam sumber arus maupunli ini akan dibahas tentang sumber-sumber khusus lainnyaalam Pspice, yaitu sumber pulsa, sinusoidal, PWL dan tabel.

se)

umber tegangan maupun arus. Banyak digunakan sep transien rangkaian. Sebaiknya jangan digunakan dalamna model diasumsikan berada dalam ranahlsa diawali, seperti layaknya sumber independen lainnya,V (untuk tegangan) atau I (untuk arus), kemudian diikutiiikuti dengan kata kunci PULSE yang diikuti dengan daftar

bisa dipisahkan dengan spasi maupun koma.a gambar 8.1.

1. Ilustrasi tipe sumber pulsa tegangan

pe pulsa (harus ditulis dengan urutan berikut

a dianggap OFF atau bukan ON, nilai ini bisa nol atau negatifk sumber arus terpulsa, satuannya adalah ‘ampere’ bukan

a sepenuhnya ON, ini juga bisa bernilai nol atau negatif (nilaima);an awal, default satuannya adalah detik, nilainya bisa nolf;(rise time) pulsa (dalam detik), PSpice membolehkan nilai ini

nilai nol pada waktu bangkit bisa menyebabkan masalah

Halaman 75

Spiceg paling dasar,r arus maupunkhusus lainnya

PWL dan tabel.

nakan sebagai unakan dalamh waktu (time enden lainnya,mudian diikutidengan daftar. Ilustrasi tipe

rikut dan juga

ol atau negatifampere’ bukan

au negatif (nilai

ainya bisa nol

olehkan nilai iniabkan masalah


konvergensi dalam beberapa simulasi analisa transien, artinya ada alasan yangsangat tepat untuk penulisan bukan nol pada

• Tf adalah waktu jatuh (fnilainya nol, perhatikan keterangan pada

• Tw adalah lebar pulsa (detik) selama pulsa ON;• Period adalah total waktu pulsa dalam detik. Pulsa akan mengulang jika waktu

simulasi melampaui periode pulsa.

Sebagai contoh, perhatikan rangkaian dan pulsa yang ditunjukkan pada gambar 8.2.

Gambar 8.2. Contoh rangkaian dan sebuah pulsa tegangan

Berkas rangkaian PSpice-nya sebagai berikut:

Tanggap transien penapis Lolos* V1 V2 Td TrVs 1 0 PULSE(0V 10V 0s 100ms 100ms 900ms 2s)Rs 1 2 10k Cs 2 0 100uF IC=0V .TRAN 5ms 3s 0s 5ms UIC.PROBE .END

Keterangan: V1 diset nol dan 10 volt untuksimulasi (3 detik) lebih besar dari periode pulsa (2 detik), sehingga diperoleh hasilsebagaimana ditunjukkan pada gambar 8.3 untuk plot V(1) sebagai masukan dan V(2)sebagai keluaran.


erapa simulasi analisa transien, artinya ada alasan yangisan bukan nol pada parameter ini; fall down) pulsa (dalam detik), PSpice juga membolehkaneterangan pada Tr;

etik) selama pulsa ON;ktu pulsa dalam detik. Pulsa akan mengulang jika waktuode pulsa.

kaian dan pulsa yang ditunjukkan pada gambar 8.2.

ntoh rangkaian dan sebuah pulsa tegangan

agai berikut:

is Lolos-rendah (psp08_01.cir)Tr Tf Tw Per. 100ms 100ms 900ms 2s)

C

uk V2, sedangkan Tw sebesar 900 md (0.9 detik)dari periode pulsa (2 detik), sehingga diperoleh hasilgambar 8.3 untuk plot V(1) sebagai masukan dan V(2)

Halaman 76

a alasan yang

membolehkan

ang jika waktu

ar 8.2.

detik). Waktu diperoleh hasilukan dan V(2)


Halaman 77

Dari gambar 8.3 terlihat bahwa, sesuai dengan deklarasi pulsa sebagai masukan di V(1), maka keluarannya (V(2)) berupa gelombang ‘gergaji’ yang sesuai dengan karakteristik kapasitor Cs.

Gambar 8.3. Hasil simulasi rangkaian pada Gambar 8.2.

8.2. Sumber Sinusoidal (SIN) Tipe sumber sinusoidal (SIN) sebenarnya merupakan bentuk sinus teredam dengan parameter waktu tunda, pergeseran fase dan offset DC. Biasanya, hanya dibutuhkan sebuah gelombang sinus sederhana untuk pemodelan sumber AC dalam simulasi analisa transien. Berikut ini dijelaskan 6 (enam) parameter lengkap yang dituliskan saat mendeklarasikan sumber sinusoidal. Dua parameter yang pertama dapat dengan mudah diubah dalam satuan ampere untuk menghasilkan sumber arus. Jangan gunakan tipe sumber ini untuk analisa fasor (phasor analysis) maupun sapuan frekuensi (frequency sweep):

• Vo adalah nilai offset DC, harus diset nol, jika diinginkan sumber sinusoidal murni; • Va adalah amplitudo sinus tak teredam, yaitu nilai puncak yang diukur dari nol jika

offset DC tidak ada (nol); • Fr adalah frekuensi sinusoidal dalam Hz; • Td adalah waktu tunda dalam detik, set ke nol untuk sinusoidal normal; • Df merupakan faktor redaman dalam detik-1, atur ke nol untuk sinusoidal normal; • θ adalah fase dalam derajat, atur ke 90 jika diinginkan gelombang cosinus.

Menggunakan berkas PSpice berikut akan dihasilkan bentuk gelombang sebagaimana ditunjukkan pada gambar 8.4 yang merupakan sebuah gelombang sinusoidal teredam dengan nilai-nilai parameter: Vo = 2V, Va = 5V, Fr = 2 Hz, Td = 200 md, Df = 2 detik-1 dan θ = 30°.


Halaman 78

Contoh sumber sinusoidal (psp08_01.cir) * Vo Va Fr Td Df theta Vs 1 0 SIN(2V 5V 2Hz 200ms 2Hz 30d) RS 1 0 1MEG .TRAN 1ms 2s 0s 1ms UIC .PROBE .END

Gambar 8.4. Sumber sinusoidal (teredam) PSpice menggunakan parameter-parameter tersebut dalam persamaan berikut:

��

��

� ��

Sumber sinusoidal dapat digunakan untuk simulasi tanggap transien sebuah sistem daya pada contoh rangkaian yang ditunjukkan pada gambar 8.5. Anggap saja rangkaian pada gambar 8.5 tersebut diawali dengan sebuah gelombang cosinus saat t=0. Tidak ada energi yang tersimpan di dalam kapasitor. Berkas PSpice untuk rangkaian dan keperluan ini sebagai berikut: Tanggap transien terhadap sinusoidal (psp08_03.cir) * Vo Va Fr Td Df Vs 1 0 SIN(0V 170V 60Hz 0s 0Hz 90d) RS 1 2 2k Cs 2 0 1uF IC=0V .TRAN 100us 50ms 0s 100us UIC .PROBE .END


Gambar 8.5. R

Penggunaan normal pada tipe sumber ini dengan cara mengaturKarena gelombang cosinus dibutuhkan, maka fase diatur ke 90 derajat. Jika diinginkangelombang sinus, maka tiga parameter terakhir harus diset nol, sehinggdituliskan. Hasil grafik plot V(1) sebagai masukan dan V(2) sebagai keluaran ditunjukkanpada gambar 8.6.

Gambar 8.6

8.3. Sumber Piece Wise

Sumber PWL merupakan suatu fungsi yang dapat digunakan untuk membuat suatu bentukgelombang yang terdiri dari garis lurus yang digambar dengan interpolasi antara dua titikyang dideklarasikan. Karena Anda bisa menuliskan banyak titik sesuai kebutuhan, makaAnda bisa membuat gelombang yang sangat kompleks. Tipe sumber ini dapat berupasumber tegangan (diawali dengan

Cara penulisan tipe sumber ini sangat fleksibel dan hanya memiliki beberapa parameter.Parameter yang harus dituliskan adalah dua titiktegangan (atau arus). Pasangan titik ini bisa dituliskan sebanyakwaktu harus dituliskan secara naik (


Rangkaian untuk simulasi tanggap transien

sumber ini dengan cara mengatur Vo, Td danutuhkan, maka fase diatur ke 90 derajat. Jika diinginkanrameter terakhir harus diset nol, sehingga b) sebagai masukan dan V(2) sebagai keluaran ditunjukkan

6. Plot grafik V(1) dan V(2) versus waktu

Linear (PWL)

fungsi yang dapat digunakan untuk membuat suatu bentukris lurus yang digambar dengan interpolasi antara dua titiknda bisa menuliskan banyak titik sesuai kebutuhan, maka

g yang sangat kompleks. Tipe sumber ini dapat berupan V) maupun sumber arus (diawali dengan I).

sangat fleksibel dan hanya memiliki beberapa parameter.adalah dua titik dalam dua koordinat: waktu dan besarnya

n titik ini bisa dituliskan sebanyak-banyaknya, tetaik (ascending) dan interval waktu tidak perlu harus tetap

Halaman 79

an Df-nya nol. Jika diinginkanbisa tidak usahan ditunjukkan

t suatu bentukntara dua titik

butuhan, makadapat berupa

pa parameter.u dan besarnyaya, tetapi nilai rlu harus tetap


(bisa berubah-ubah). Dua parameter opsional adalah ‘DC’ dan AC’.AC untuk sumber ini meragukan, karena digunakan untuk analisa transiensembarang akan diabaikan. Bagaimanapun juga, jika Anda ingin mengubah tipe analisis danmenggunakan sebuah sumber AC, maka parameter AC merupakan satudigunakan. Perhatikan contoh berikut:

Vnama +n –n dc=10Vx 12 24 DC 10V AC 1V PWL(1ms 12V 3ms 15V 8ms 4V)

Pada contoh di atas, parameter AC akan diabaikan dalam analisa transien.(sebesar 10V) akan dipasangkan dengan waktu t = 0 detik untuk membuat titik datapertama. Anda dapat menjalankan sapuan ACmerupakan sumber AC 1V sederhana dengan frekuensi yang dideklarasikan.yang berbeda dengan tujuan yang sama sebagai berikut:

Vnama +n –n tVx 12 24 PWL(0ms 10V 1ms 12V 3ms 15V 8ms 4V)

Pada penulisan yang kedua, kita hapuskan parameter AC dan mengganti parameter DCdengan menuliskan titik awal dalam daftarsangat fleksibel, Anda bisa meparameter dan pasangan kurung bisa tidak dituliskan, berikut ini dituliskan tiga macam caradengan hasil yang sama: Vx 12 24 PWL 0ms,10V 1ms,12V 3ms,15V 8ms,4V;Vx 12 24 PWL(0ms,10V,1ms,12V,3ms,15V,8msVx 12 24 PWL(0ms,10V 1ms,12V 3ms,15V 8ms,4V)

Jika jangka waktu analisa transien melebihi nilai dari titik waktu terakhir yang dituliskandalam PWL, maka sumber berperilaku sebagai sumber DC dengan nilai tegangan terakhiryang dijumpai hingga akhir simulasi. Dan siklussumber pulsa. Sebagai contoh, perhatikan rangkaian yang ditunjukkan pada gambsumber PWL untuk analisa.

Gambar 8.7. Contoh rangkaian untuk analisa dengan PWL


meter opsional adalah ‘DC’ dan AC’. Penggunaan parameteran, karena digunakan untuk analisa transienaimanapun juga, jika Anda ingin mengubah tipe analisis danAC, maka parameter AC merupakan satu-satunya yang bisaerikut:

ac=1 titik_2 titik_3 titik_4V AC 1V PWL(1ms 12V 3ms 15V 8ms 4V)

r AC akan diabaikan dalam analisa transien.an dengan waktu t = 0 detik untuk membuat titik dataan sapuan AC (AC sweep) dengan sumber ini dan sumber inirhana dengan frekuensi yang dideklarasikan. Cng sama sebagai berikut:

itik_1 titik_2 titik_3 titik_4ms 10V 1ms 12V 3ms 15V 8ms 4V)

ta hapuskan parameter AC dan mengganti parameter DClam daftar PWL. Secara umum cara penulisan dalam PSpicenggunakan koma, spasi atau tabulasi untuk memisahkan

g bisa tidak dituliskan, berikut ini dituliskan tiga macam cara

ms,12V 3ms,15V 8ms,4V;ms,12V,3ms,15V,8ms,4V) ms,12V 3ms,15V 8ms,4V)

ien melebihi nilai dari titik waktu terakhir yang dituliskanerilaku sebagai sumber DC dengan nilai tegangan terakhir

mulasi. Dan siklus tidak akan diulang sebagaimana p

gkaian yang ditunjukkan pada gambar 8.7, akan digunakan

ontoh rangkaian untuk analisa dengan PWL

Halaman 80

aan parametern dan nilai AC pe analisis danunya yang bisa

tik_4s 4V)

Parameter DC buat titik datadan sumber iniCara penulisan

parameter DCn dalam PSpicek memisahkanga macam cara

yang dituliskanangan terakhirgaimana pada

kan digunakan


Halaman 81

Contoh PWL (psp08_04.cir) Vs 1 0 PWL(0s,5V 1s,8V 2s,10V 3s,2v) RS 1 2 1.0k Cs 2 0 1mF IC=0V .TRAN 1ms 5s 0s 1ms UIC .PROBE .END

Hasil grafik V(1) sebagai masukan dan V(2) sebagai keluaran terhadap waktu ditunjukkan pada gambar 8.8, garis lurus yang patah-patah merupakan sumber PWL kita, sedangkan garis kurva lainnya merupakan keluaran V(2).

Gambar 8.8. Plot grafik V(1) dan V(2) versus waktu

8.4. Sumber Tabel (TABLE)

Sumber ini dapat digunakan untuk metode pemodelan yang paling fleksibel dan ampuh dalam PSpice. Sumber ini merupakan sumber dependen karena keluarannya bergantung pada tegangan atau arus yang dituliskan dalam suatu tabel data. Pengacuan suatu titik data dalam tabel dapat dikerjakan dari persamaan masukan. Interpolasi linear digunakan saat nilai persamaan masukan di antara dua nilai tabel. Perhatikan grafik yang ditunjukkan pada gambar 8.9. Hanya dua titik yang diperlukan dalam grafik di gambar 8.9 tersebut, yaitu (-1mV,-10V) dan (1mV, 10V). Sembarang nilai antara -1 mV dan +1 mV saling bergantung secara interpolasi linear dengan grafik tersebut. Misalnya, nilai tegangan masukan 500 μV akan menghasilkan tegangan keluaran sebesar 5V. Jika suatu nilai masukan berada di luar jangkauan yang telah didefinisikan, maka akan menghasilkan keluaran berupa nilai terdekat, artinya tegangan masukan 2 mV akan tetap menghasilkan tegangan keluaran 10 V.


Gambar 8.9

Jika kita amati grafik ini, terlihat bahwa perbandingan antara tegangan keluaran danmasukan sebesar 104 (10.000).104 antara -1 mV hingga +1 mV dari tegangan masukan. Kita dapat menggunakannya untukmendefinisikan sebuah penguat operasional dengan penguatan kalangyang mengalami kondisi saturasiberkas PSpice:

Enama +n –nEtab 2 0 TABLE {V(1)}=(

dengan tegangan pada titik 1 sebagai masukan.kemudian diikuti tegangan masukantitik (-1mV,-10V) dan (1mV,1V)urutan (masukan,keluaran). Karena interpolasi linear digupasangan data tersebut harus ditulis sedemikian rupa hingga nilaiurutan naik (ascending). Sekarang akan didefinisikan sebuah submemanfaatkan sumber tabel inisebagaimana ditunjukkan pada gambar 8.10.


mbar 8.9. Ilustrasi sumber tabel

hat bahwa perbandingan antara tegangan keluaran danDengan demikian, grafik ini menyatakan suatu penguatandari tegangan masukan. Kita dapat menggunakannya untukoperasional dengan penguatan kalang-terbuka sebesar 10pada tegangan 10 volt. Berikut ini cara penulisannya dalam

masukan in out in out{V(1)}=(-1mV,-10V) (1mV,10V)

bagai masukan. Penulisan TABLE harus diikuti dengan spasi,ukan (V(1)) yang dinyatakan dengan tabel yang berisi duaV,1V), masing-masing pasangan tersebut ditulis denganena interpolasi linear digunakan antar pasangan data, makaditulis sedemikian rupa hingga nilai-nilai masukan dalam

sebuah sub-rangkaian penguat operasional dengani, resistansi masukan 500 kΩ dan resistansi keluaran 50

gambar 8.10.

Halaman 82

keluaran danatu penguatanakannya untukka sebesar 104

lisannya dalam

i dengan spasi,yang berisi duaditulis dengan

gan data, makamasukan dalam

ional dengankeluaran 50 Ω,


Gambar 8.10

Berkas sub-rangkaian PSpice-nya sebagai berikut:

.SUBCKT OpAmpSat non inv out comRi non inv 500k Ro int out 50.0 Et int com TABLE {V(non,inv)}=(.ENDS

Berkaitan dengan efek saturasi atau jenuh dengan menggunakan paradigmarangkaian ini akan berperilaku seperti sebuah penguat operasional dengan +Vcc dannya berturut-turut sebesar +10V dan

Sekarang akan dicoba untuk mensimulasiditunjukkan pada gambar 8.11. A

Gambar 8.11. Rangkaian penguat inversi (

Berkas PSpice-nya secara lengkap:

Contoh saturasi pada OpAmp.SUBCKT OpAmpSat non inv out comRi non inv 500k Ro int out 50.0


10. Sub Rangkaian penguat operasional

a sebagai berikut:

nv out com

n,inv)}=(-1mV,-10V) (1mV,10V)

atau jenuh dengan menggunakan paradigma Teperti sebuah penguat operasional dengan +Vcc dandan -10V.

mensimulasikan sebuah rangkaian penguat inversiAkan digunakan sumber SIN untuk melihat efek saturasinya

ngkaian penguat inversi (inverting amplifier)

p:

pAmp (psp08_05.cir) nv out com

Halaman 83

TABLE ini, sub-+Vcc dan –Vcc-

t inversi yang k saturasinya.


Halaman 84

Et int com TABLE {V(non,inv)}=(-1mV,-10V) (1mV,10V) .ENDS Vs 1 0 SIN(0V 1.5V 10Hz); last 3 params = 0 Rg 1 2 5k Rf 2 3 50k RL 3 0 10k Xp 0 2 3 0 OpAmpSat; must include above subckt def. .TRAN 100us 200ms 0s 100us .PROBE .END

Grafik tegangan masukan dan keluaran (V(1) dan V(3)) ditunjukkan pada gambar 8.12. Karena penguatan opamp-nya sebesar 10, maka ketika tegangan masukan-nya 1.5 volt, keluarannya menjadi 15 volt dan akan mengalami saturasi (tetap 10 volt) karena +Vcc dan –Vcc diset ke +10V dan -10V.

Gambar 8.12. Plot grafik V(1) dan V(3) versus waktu Contoh yang lebih canggih dalam penggunaan sumber ini ditunjukkan pada gambar 8.13. Gambar 8.13 merupakan pendekatan penyajian karakteristik V-I pada komponen dioda. Kita dapat membuat sebuah model dioda dengan sumber tabel ini, dengan masukannya berupa arus yang melalui dioda yang bersangkutan. Untuk melakukan hal ini, kita bisa gunakan sumber tegangan DC dengan nilai nol sebagai pengukur arus, perhatikan gambar rangkaian (Gambar 8.15) yang menggunakan model dioda yang ditunjukkan pada gambar 8.14.


Gambar 8.13. Ilustrasi penggunaan sumber tabel

Berkas PSpice untuk subrangkaian:

.SUBCKT My_diode anode cathodeVx anode int DC 0V; use this to measure currentEd int cathode TABLE {I(Vx)}=(+ (0A,0V) (125mA,100mV) (250mA,150mV) (500m+ (1.5A,250mV) (3.5A,300mV).ENDS

Sekarang kita uji subrangkaian dioda kita dengan rangkaian penyearah setengah gelombangyang ditunjukkan pada gambar 8.15.


strasi penggunaan sumber tabel secara detil

Gambar 8.14. Model dioda

an:

cathodee this to measure currentI(Vx)}=(-2uA,-5V) (-1uA,-1mV) ) (250mA,150mV) (500mA,200mV) 00mV)

ioda kita dengan rangkaian penyearah setengah gelombang.15.

Halaman 85

gah gelombang


Gambar 8.15. P

Berkas PSpice-nya dengan mode

Simulasi perilaku dioda.SUBCKT My_diode anode cathodeVx anode int DC 0V; use this to measure currentEd int cathode TABLE {I(Vx)}=(+ (0A,0V) (125mA,100mV) (250mA,150mV) (500mA,200mV)+ (1.5A,250mV) (3.5A,300.ENDS Vs 1 0 SIN(0V 6V 10Hz)Rl 2 0 5.0 Xd 1 2 My_diode; must include above SUBCKT.TRAN 100us 200ms 0s 100us.PROBE .END

Hasil grafik antara masukan V(1) dan keluaran V(2) ditunjukkan pada gambar 8.16. Bedategangan antara V(1) dan V(2) tersebut selama setengah siklus positif V(1) merupakantegangan maju yang melalui dioda. Karena tegangan negatif terbesar yang dinyatakan damodel hanya -5 volt, maka terdapat suatumencapai 5 volt. Jika Anda tidak menginginkan efekdengan menuliskan nilai negatif sebesar mungkin pada pasangan data yang pertama.


Penggunaan model dioda dalam rangkaian

dioda:

a (psp08_06.cir) cathode

e this to measure currentI(Vx)}=(-2uA,-5V) (-1uA,-1mV) ) (250mA,150mV) (500mA,200mV)00mV)

include above SUBCKT00us

1) dan keluaran V(2) ditunjukkan pada gambar 8.16. Bedatersebut selama setengah siklus positif V(1) merupakan

da. Karena tegangan negatif terbesar yang dinyatakan dardapat suatu breakdown Zener saat tegangan balik diodak menginginkan efek breakdown dioda Zener, maka cukupsebesar mungkin pada pasangan data yang pertama.

Halaman 86

bar 8.16. Beda1) merupakanyatakan dalam an balik diodar, maka cukup

ertama.


Halaman 87

Gambar 8.16. Plot grafik V(1) dan V(2) versus waktu Perlu diingat, model dioda yang digunakan PSpice sebenarnya lebih canggih daripada yang kita definisikan, tetapi tentunya dengan melibatkan sumber-daya yang lebih banyak. Walaupun dua contoh sumber TABLE ini belum yang jenis sumber arus, Anda tetap dapat membuatnya dengan mudah dengan mengganti huruf “E” dengan “G” sebelum nama komponen sumber dan nilai-nilai keluaran pada pasangan data menjadi berbentuk arus (bukan tegangan lagi).


Tutorial PSpice 9 : Studi kasus sumber-sumber khusus

Halaman 88

Tutorial PSpice 9 : Studi kasus sumber-sumber khusus 9.1. Studi Kasus-1 Sebuah masukan pulsa, sebagaimana ditunjukkan pada gambar 9.1.b, diumpankan ke rangkaian RLC (gambar 9.1.a). Gunakan PSpice untuk menghitung dan menggambar grafik tanggap transien dari 0 hingga 400 udetik dengan kenaikan 1 udetik. Tegangan kapasitor V(3) dan arus yang melalui R1, I(R1), yang akan digambar grafiknya. Nama rangkaiannya psp09_01.cir (atau psp09_01s.sch untuk gambar skemanya).

Gambar 9.1. Rangkaian untuk Studi Kasus – 1

9.1.1. Solusi Studi Kasus-1 Anda bisa menyelesaikan kasus ini dengan menggambar langsung rangkaian menggunakan PSpice Schematic Editor, sebagaimana ditunjukkan pada gambar 9.2. Gunakan Voltage/Level Marker (V) pada titik 3 untuk menggambar V(3) dan Current Marker (I) pada titik 7 untuk menggambar I(R1), arus yang melalui R1.

Tutorial PSpice 9 : Studi kasus sumber

Sumber tegangan Vin berupa Kemudian jangan lupa untuk mengedit isi parameterdan diisi dengan nilai-nilai sesuai gambar pulsa yang diinginkan (ggambar 9.1.c), sebagaimana ditunjukkan pada gambar 9.3.

Gambar 9.2. Solusi dengan skematik

Gambar 9.3. Pengisian parameter pada

Jika anda ingin menggunakan editor teks biasa, maka ketiklah program PSpice berikut

Rangkaian Tutorial 9 Contoh 1Vin 7 0 pulse (-220V 220V 0 1ns 1ns 100us 200us)R1 7 5 2 L1 5 3 50uH C1 3 0 10uF .tran 1us 400us ; p.probe i(R1) v(3) ; p.end

Kemudian lakukan simulasi, dari editor rangkaian bisa dilakukan dengan cara menekantombol F11, tetapi sebelumnya, lakukan pengaturan analisa transien sebagaimanaditunjukkan pada gambar 9.4.

mber-sumber khusus

VPULSE (bisa diperoleh dengan Get Partengedit isi parameter VPULSE (lakukan dengan kliki gambar pulsa yang diinginkan (gambar 9.1.b dan mengikutinjukkan pada gambar 9.3.

mbar 9.2. Solusi dengan skematik

.3. Pengisian parameter pada VPULSE

itor teks biasa, maka ketiklah program PSpice berikut

ontoh 1 (psp09_01.cir) 20V 0 1ns 1ns 100us 200us)

perintah untuk analisa transienplot grafik i pada R1 dan v pada titik 3

ri editor rangkaian bisa dilakukan dengan cara menekannya, lakukan pengaturan analisa transien sebagaimana

Halaman 89

atau Ctrl+G). gan klik-ganda)

dan mengikuti

berikut ini:

nda titik 3

cara menekansebagaimana


Halaman 90

Pengisian parameter analisa transien dilakukan dengan memilih menu Analysis � Setup... kemudian dipilih Transient Analysis, sehingga ditampilkan jendela sebagaimana ditunjukkan pada gambar 9.4. Pengisian tersebut didasarkan pada permintaan atau kebutuhan.

Gambar 9.4. Pengisian parameter analisa transien Hasil simulasi sebagaimana ditunjukkan pada gambar 9.5

Gambar 9.5. Hasil simulasi studi kasus – 1


9.2. Studi Kasus-2 Tiga rangkaian RLC dengan R=2 ohm, 1 ohm dan 8 ohm ditunjukkan pada gambar 9.6.a.Masukannya berupa teganganGunakan PSpice untuk menghitung dan menggambar tanggap transien dari 0 hingga 400udetik dengan kenaikan 1 udetik.keluaran, V(3), V(6) dan V(9) yang harus digpsp09_02.cir (atau psp09_02s.sch

Gambar 9.6. Rangkaian untuk studi kasus

9.2.1. Solusi Studi Kasus

Untuk gambar rangkaian menggunakan9.7. Untuk masing-masing sumber tegangan V1, V2 dan V3 harus diisi parameteryang terkait, sebagaimana ditunjukkan pada gambar 9.8 (sesuai dengan soal studi kasus

Gambar 9.7. Solusi dengan skematik

mber-sumber khusus

ohm, 1 ohm dan 8 ohm ditunjukkan pada gambar 9.6.a.undak, sebagaimana ditunjukkan pada gambar 9.6.b.

ung dan menggambar tanggap transien dari 0 hingga 400k. Tegangan masing-masing kapasitor merupakan teganganang harus digambar grafiknya. Nama rangkaiannya adalagch untuk gambar skemanya).

9.6. Rangkaian untuk studi kasus – 2

-2

gunakan PSpice Schematic Editor ditunjukkan pada gambarer tegangan V1, V2 dan V3 harus diisi parameterukkan pada gambar 9.8 (sesuai dengan soal studi kasus

mbar 9.7. Solusi dengan skematik

Halaman 91

gambar 9.6.a.gambar 9.6.b.i 0 hingga 400akan teganganaiannya adalag

n pada gambareter-parameter tudi kasus-2).


Masing-masing titik 3, 6 dan 9 diberi Voltagakan langsung tergambar. Sedangkan untuk program PSpiceberikut, hasil simulasi ditunjukkan pada gambar 9.9.

Rangkaian Tutorial 9 Contoh 2VI1 1 0 PWL (0 0 1ns 1v 1ms 1v)VI2 4 0 PWL (0 0 1ns 1v 1ms 1v)VI3 7 0 PWL (0 0 1ns 1v 1ms 1v)R1 1 2 2 L1 2 3 50uH C1 3 0 10uF R2 4 5 1 L2 5 6 50uH C2 6 0 10uF R3 7 8 8 L3 8 9 50uH C3 9 0 10uF .tran 1us 400us .probe v(3) v(6) v(9) .end

Gambar 9.8. Pengisian parameter VPWL untuk V1, V2 dan V3

mber-sumber khusus

diberi Voltage/Level Marker, sehingga ketika disimulasikandangkan untuk program PSpice-nya ditunjukkan sebagain pada gambar 9.9.

ontoh 2 (psp08_02.cir) v 1ms 1v) ; step 1 voltv 1ms 1v) ; step 1 voltv 1ms 1v) ; step 1 volt

gisian parameter VPWL untuk V1, V2 dan V3

Halaman 92

a disimulasikanukkan sebagai

ttt


Halaman 93

Gambar 9.9. Hasil simulasi studi kasus-2

9.3. Studi Kasus-3 Ulangi studi kasus-1, hanyasaja masukannya sekarang berupa gelombang sinusoidal dengan bentuk atau persamaan vin = 10 sin (2π x 5000t).

9.3.1. Solusi Studi Kasus-3 Dari program PSpice untuk studi kasus-1 kita modifikasi jenis sumber tegangannya, menyesuaikan dengan gelombang sinusoidal yang diinginkan, ingatlah bahwa bentuk tegangan sinusoidal dituliskan sebagai:

� � � ��

dengan kata lain, sumber tegangan yang diinginkan memiliki amplitudo 10 volt dan frekuensi 5000 Hz atau 5kHz. Sehingga program PSpice-nya (nama program psp09_01a.cir)sebagai berikut: Rangkaian Tutorial 9 Contoh 1 Modifikasi (psp09_01a.cir) Vin 7 0 SIN (0 10 5kHz) R1 7 5 2 L1 5 3 50uH C1 3 0 10uF .tran 1us 500us ; perintah untuk analisa transien .probe i(R1) v(3) ; plot grafik i pada R1 dan v pada titik 3 .end

Hasil simulasi-nya ditunjukkan pada gambar 9.10.


Halaman 94

Gambar 9.10. Hasil simulasi studi kasus-3

9.4. Studi Kasus-4 Untuk rangkaian yang ditunjukkan pada gambar 9.11.a, hitung dan gambar grafiknya dengan PSpice untuk melihat tanggap transien dari 0 hingga 1 mdetik dengan kenaikan 5 udetik. Tegangan keluaran pada resistor R2 dan tegangan masukannya sebagaimana ditunjukkan pada gambar 9.11.b. Digunakan model untuk komponen R, L dan C: • Parameter model untuk resistor adalah R=1, TC1=0.02 dan TC2=0.005. • Sedangkan untuk kapasitor adalah C=1, VC1=0.01, VC2=0.002, TC1=0.02 dan TC2=0.005. • Serta untuk induktor adalah L=1, IL1=0.1, IL2=0.002, TC1=0.02 dan TC2=0.005. • Suhu kerjanya 50°C.

Gambar 9.11. Rangkaian untuk studi kasus – 4

9.4.1. Solusi Studi Kasus-4 Solusi paling mudah untuk kasus pemodelan komponen adalah dengan cara membuat program atau berkas PSpice-nya sebagai berikut (nama program psp09_03.cir):


Halaman 95

Rangkaian Tutorial 9 Contoh 3 (psp09_03.cir) Vs 1 0 PWL (0 0 10ns 10v 2ms 10v) ; tegangan tangga untuk pulsa PWM R1 1 2 RMOD 6ohm ; resistansi dengan model RMOD L1 2 3 LMOD 1.5mH ic=3A ; arus awal 3A dan modelnya LMOD C1 3 0 CMOD 2.5uF ic=4V ; tegangan awal 4V dan modelnya CMOD R2 3 0 RMOD 2ohm .temp 50 ; suhu kerja 50 derajat celcius * pernyataan model untuk resistor, induktor dan kapasitor .model RMOD RES (R=1 TC1=0.02 TC2=0.005) .model CMOD CAP (C=1 VC1=0.01 VC2=0.002 TC1=0.02 TC2=0.005) .model LMOD IND (L=1 IL1=0.1 IL2=0.002 TC1=0.02 TC2=0.005) .tran 5us 1ms UIC .probe v(3) v(1) .end

Hasil simulasi ditunjukkan pada gambar 9.12.

Gambar 9.12. Hasil simulasi untuk studi kasus – 4

9.5. Studi Kasus-5 Ulangi studi kasus – 5, dengan anggapan tegangan yang melalui kapasitor diatur menggunakan perintah .IC daripada IC dan UIC tidak dituliskan.

9.5.1. Solusi Studi Kasus-5 Untuk mengatur tegangan yang melalui kapasitor menggunakan perintah .IC, maka tambahkan perintah berikut pada program PSpice-nya:

.IC V(3)=4V ; titik 3 diatur ke 4 volt dan perintah UIC pada pernyataan .TRAN dihilangkan (nama program psp09_03a.cir). Menggunakan PSpice Student Edition, programnya sebagai berikut:


Halaman 96

Rangkaian Tutorial 9 Contoh 3 (psp09_03a.cir) Vs 1 0 PWL (0 0 10ns 10v 2ms 10v) ; tegangan tangga untuk pulsa PWM R1 1 2 RMOD 6ohm ; resistansi dengan model RMOD L1 2 3 LMOD 1.5mH ; modelnya LMOD C1 3 0 CMOD 2.5uF ; modelnya CMOD R2 3 0 RMOD 2ohm .temp 50 ; suhu kerja 50 derajat celcius * pernyataan model untuk resistor, induktor dan kapasitor .model RMOD RES (R=1 TC1=0.02 TC2=0.005) .model CMOD CAP (C=1 VC1=0.01 VC2=0.002 TC1=0.02 TC2=0.005) .model LMOD IND (L=1 IL1=0.1 IL2=0.002 TC1=0.02 TC2=0.005) .IC v(3)=4V ; titik 3 diatur ke 4 volt .tran 5us 1ms .probe v(3) v(1) .end

Hasil simulasi yang ditunjukkan pada gambar 9.13 berbeda dengan hasil simulasi sebelumnya (gambar 9.13), hal ini dikarenakan tegangan kapasitor di atur ke 4 volt (pada awalnya).


9.6. Studi Kasus-6 Sebuah rangkaian dengan saklar terkendali-tegangan ditunjukkan pada gambar 9.14. Jika tegangan masukannya adalah Vs = 200 sin (2π x 2000t), gambarkan grafik tegangan pada titik 3 dan arus yang melalui resistor beban RL untuk durasi 0 hingga 1 mdetik dengan kenaikan 5 udetik. Parameter model untuk saklar adalah RON=5m, ROFF=10e+9, VON=25m dan VOFF=0.0.


Halaman 97


9.6.1. Solusi Studi Kasus-6 Sumber tegangan Vx=0V disisipkan untuk memonitor arus keluaran, program PSpice selengkapnya (nama program psp09_04.cir) sebagai berikut: Rangkaian Tutorial 9 Contoh 4 (psp09_04.cir) Vs 1 0 SIN (0 200v 1kHz) ; tegangan sinusoidal dengan puncak 200v Rs 1 2 100ohm R1 2 0 100kohm E1 3 0 2 0 0.1 ; saklar terkendali tegangan dengan penguatan 0.1 Rl 4 5 2ohm Vx 5 0 DC 0V ; mengukur arus beban S1 3 4 3 0 SMOD ; saklar tekendali tegangan dengan model SMOD .model SMOD VSWITCH (RON=5M ROFF=10E+9 VON=25M VOFF=0.0) .tran 5us 1ms .probe v(3) i(vx) .end

Hasil simulasi ditunjukkan pada gambar 9.15.


Halaman 98


9.7. Studi Kasus-7 Rangkaian RLC sebagaimana ditunjukkan pada gambar 9.16.a akan dilakukan analisa transien DC dengan cara membuka dan menutup saklar S1 dengan diagram pewaktuan yang ditunjukkan pada gambar 9.16.b. Gunakan PSpice untuk menghitung dan menggambar grafik arus yang melalui induktor iL dan tegangan pada kapasitor vc dari 0 hingga 20 mdetik dengan kenaikan 5 udetik. Parameter model untuk saklar adalah RON=0.01, ROFF=10e+5, VOFF=0.1V dan VOFF=0V.



Halaman 99

9.7.1. Solusi Studi Kasus-7 Untuk pembukaan dan penutupan saklar sesuai dengan gambar 9.16.b yang dibutuhkan adalah sebuah sumber tegangan Vg (lihat gambar 9.16.a) sebagai sumber tegangan pulsa (PULSE) yang dideklarasikan sebagai berikut:

Vg 8 0 PULSE (0V 10V 5ms 1us 1us 5ms 10.01ms) dan saklar S1-nya merupakan saklar yang bergantung pada tegangan Vg dan model SMOD: S1 3 0 8 0 SMOD ; saklar tegangan dengan model SMOD .model SMOD VSWITCH (RON=0.01 ROFF=10e+5 VON=0.1v VOFF=0v) program selengkapnya, dengan nama psp09_05.cir, ditunjukkan sebagai berikut: Rangkaian Tutorial 9 Contoh 5 (psp09_05.cir) Vs 1 0 DC 200V ; sumber tegangan 100V DC Vg 8 0 PULSE (0V 10V 5ms 1us 1us 5ms 10.01ms) Rg 8 0 10meg ; resistansi tinggi untuk kontinyuitas R1 1 2 4.7k R2 2 0 1.5k R3 2 3 2.5k R4 4 0 5k R5 4 5 1k R6 5 6 150 R7 6 0 5k Vx 7 4 DC 0v ; mengukur arus yang melalui L1 C1 6 0 0.1uF ic=10v ; kapasitor dengan tegangan awal L1 3 7 5H ic=4mA ; induktor dengan arus awal F1 0 5 Vx 0.5 ; sumber arus terkendali-arus S1 3 0 8 0 SMOD ; saklar tegangan dengan model SMOD .model SMOD VSWITCH (RON=0.01 ROFF=10e+5 VON=0.1v VOFF=0v) .tran 5us 20ms uic .probe v(6) i(vx) .end

hasil simulasi ditunjukkan pada gambar 9.17. Karena rangkaian memiliki dua elemen penyimpan energi, maka karakteristik-nya merupakan sistem orde kedua.


Halaman 100


9.8. Studi Kasus-8 Sebuah rangkaian yang dilengkapi dengan sebuah saklar terkendali arus ditunjukkan pada gambar 9.18. Menggunakan PSpice, lakukan penggambaran grafik tegangan kapasitor dan arus induktor untuk durasi 0 hingga 160 udetik dan kenaikan 1 udetik. Parameter model untuk saklar adalah RON=1e+6, ROFF=0.001, ION=1mA dan IOFF=0.


9.8.1. Solusi Studi Kasus-8 Tegangan sumber Vx=0V disisipkan untuk memonitor arus pengontrol, program selengkapnya (dengan nama psp09_06.cir) sebagai berikut: Rangkaian Tutorial 9 Contoh 6 (psp09_06.cir) C1 1 0 40uF ic=200v ; kapasitor dengan tegangan awal 200v Vx 2 1 DC 0v ; sumber tegangan 'dummy' untuk mengukur arus W1 2 3 vx SMOD ; saklar terkendali-arus dengan model SMOD .model SMOD ISWITCH (RON=1e+6 ROFF=0.001 ION=1mA IOFF=0) L1 3 0 50uH .tran 1us 160us uic


Halaman 101

.probe v(1) i(w1)

.end

Hasil simulasi ditunjukkan pada gambar 9.19. Saklar W1 bertingkah seperti dioda dan hanya membolehkan arus positif saja yang lewat. Tegangan awal kapasitor-lah yang menggerakkan sumber.

Gambar 9.19. Hasil simulasi untuk studi kasus - 8


Ringkasan Perintah PSpice

Halaman 102

RINGKASAN PERINTAH PSPICE DEVICES C device - Capacitor. C{name} {+node} {-node} [{model}] {value} [IC={initial}] Examples: CLOAD 15 0 20pF CFDBK 3 33 CMOD 10pF IC=1.5v D device - Diode. D{name} {+node} {-node} {model} [area] Examples: DCLAMP 14 0 DMOD

I device - Current Source. I{name} {+node} {-node} [[DC] {value}] [AC {mag} [{phase}]] Examples: IBIAS 13 0 2.3mA IAC 2 3 AC .001 IPULSE 1 0 PULSE(-1mA 1mA 2ns 2ns 2ns 50ns 100ns) I3 26 77 AC 1 SIN(.002 .002 1.5MEG) J device - Junction FET. J{name} {d} {g} {s} {model} [{area]} Examples: JIN 100 1 0 JFAST K device - Inductor Coupling. K{name} L{name} { L{name} }* {coupling} Examples: KTUNED L3OUT L4IN .8 KXFR1 LPRIM LSEC .99 L device - Inductor. L{name} {+node} {-node} [model] {value} [IC={initial}] Examples: LLOAD 15 0 20mH L2 1 2 .2e-6 LSENSE 5 12 2uH IC=2mA M device - MOSFET. M{name} {d} {g} {s} {sub} {mdl} [L={value}] [W={value}] + [AD={value}] [AS={value}] + [PD={value}] [PS={value}] + [NRD={value}] [NRS={value}]

Examples: M1 14 2 13 0 PNOM L=25u W=12u M13 15 3 0 0 PSTRONG


Halaman 103

Q device - Bipolar Transistor. Q{name} {c} {b} {e} [{subs}] {model} [{area}] Examples: Q1 14 2 13 PNPNOM Q13 15 3 0 1 NPNSTRONG 1.5 R device - Resistor. R{name} {+node} {-node} [{model}] {value} Examples: RLOAD 15 0 2k S device - Voltage-Controlled Switch. S{name} {+node} {-node} {+control} {-control} {model} Examples: S12 13 17 2 0 SMOD T device - Transmission Line. T{name} {A+} {A-} {B+} {B-} Z0={value} [TD={val} | F={val}[NL={val}]] Examples: T1 1 2 3 4 Z0=220 TD=115ns T2 1 2 3 4 Z0=50 F=5MEG NL=0.5 V device - Voltage Source. V{name} {+node} {-node} [[DC] {value}] [AC {mag} [{phase}]] Examples: VBIAS 13 0 2.3mV VAC 2 3 AC .001 VPULSE 1 0 PULSE(-1mV 1mV 2ns 2ns 2ns 50ns 100ns) V3 26 77 AC 1 SIN(.002 .002 1.5MEG) X device - Subcircuit Call. X{name} [{node}]* {subcircuit name} Examples: X12 100 101 200 201 DIFFAMP

CONTROLLED SOURCES E device - Voltage Controlled Voltage Source VCVS. E{name} {+node} {-node} {+cntrl} {-cntrl} {gain} E{name} {+node} {-node} POLY({value}) {{+cntrl} {-cntrl}}* {{coeff}}* Examples: EBUFF 1 2 10 11 1.0 EAMP 13 0 POLY(1) 26 0 500 F device - Current Controlled Current Source CCCS. F{name} {+node} {-node} {vsource name} {gain} Examples: FSENSE 1 2 VSENSE 10.0 G device - Voltage Controlled Current Source VCCS. G{name} {+node} {-node} {+control} {-control} {gain} Examples: GBUFF 1 2 10 11 1.0


Halaman 104

H device - Current Controlled Voltage Source CCVS. H{name} {+node} {-node} {vsource name} {gain} H{name} {+node} {-node} POLY({value}) { {vsource name} }* {{coeff}}* Examples: HSENSE 1 2 VSENSE 10.0 HAMP 13 0 POLY(1) VIN 500

INPUT SOURCES

EXPONENTIAL EXP( {v1} {v2} {trise_delay} {tau_rise} {tfall_delay} {tau_fall) ) PULSE PULSE( {v1} {v2} {tdelay} {trise} {tfall} {width} {period} ) PIECE WISE LINEAR PWL( {time1} {v1} {time2} {v2} ... {time3} {v3} ) SINGLE FREQUENCY FM SFFM( {voffset} {vpeak} {fcarrier} {mod_index} {fsignal} ) SINE WAVE SIN( {voffset} {vpeak} {freq} {tdelay} {damp_factor} {phase} )

ANALOG BEHAVIORAL MODELING VALUE E|G{name} {+node} {-node} VALUE {expression} Examples: GMULT 1 0 VALUE = { V(3)*V(5,6)*100 } ERES 1 3 VALUE = { I(VSENSE)*10K } TABLE E|G{name} {+node} {-node} TABLE {expression} = (invalue, outvalue)* Examples: ECOMP 3 0 TABLE {V(1,2)} = (-1MV 0V) (1MV, 10V) LAPLACE E|G{name} {+node} {-node} LAPLACE {expression} {s expression} Examples: ELOPASS 4 0 LAPLACE {V(1)} {10 / (s/6800 + 1)} FREQ E|G{name} {+node} {-node} FREQ {expression} (freq, gain, phase)* Examples: EAMP 5 0 FREQ {V(1)} (1KZ, 10DB, 0DEG) (10KHZ, 0DB, -90DEG) POLY E|G{name} {+node} {-node} POLY(dim) {inputs X} {coeff k0,k1,...} [IC=value] Examples: EAMP 3 0 POLY(1) (2,0) 0 500 EMULT2 3 0 POLY(2) (1,0) (2,0) 0 0 0 0 1 ESUM3 6 0 POLY(3) (3,0) (4,0) (5,0) 0 1.2 0.5 1.2 COEFFICIENTS POLY(1) y = k0 + k1·X1 + k2·X1·X1 + k3·X1·X1·X1 + ... POLY(2) y = k0 + k1·X1 + k2·X2 + + k3·X1·X1 + k4·X2·X1 + k5·X2·X2 + + k6·X1·X1·X1 + k7·X2·X1·X1 + k8·X2·X2·X1 + + k9·X2·X2·X2 + ... POLY(3) y = k0 + k1·X1 + k2·X2 + k3·X3 + + k4·X1·X1 + k5·X2·X1 + k6·X3·X1 + + k7·X2·X2 + k8·X2·X3 + k9·X3·X3 + ...


Halaman 105

STATEMENTS AC - AC Analysis. .AC [LIN][OCT][DEC] {points} {start} {end} Examples: .AC LIN 101 10Hz 200Hz .AC DEC 20 1MEG 100MEG .DC - DC Analysis. .DC [LIN] {varname} {start} {end} {incr} .DC [OCT][DEC] {varname} {start} {end} {points} Examples: .DC VIN -.25 .25 .05 .DC LIN I2 5mA -2mA 0.1mA VCE 10V 15V 1V .FOUR - Fourier Analysis. .FOUR {freq} {output var}* Examples: .FOUR 10KHz v(5) v(6,7) .IC - Initial Transient Conditions. .IC { {vnode} = {value} }* Examples: .IC V(2)=3.4 V(102)=0 .MODEL – Device Model. .MODEL {name} {type} Typename Devname Devtype CAP Cxxx capacitor IND Lxxx inductor RES Rxxx resistor D Dxxx diode NPN Qxxx NPN bipolar PNP Qxxx PNP bipolar NJF Jxxx N-channel JFET PJF Jxxx P-channel JFET NMOS Mxxx N-channel MOSFET PMOS Mxxx P-channel MOSFET VSWITCH Sxxx voltage controlled switch

Examples: .MODEL RMAX RES (R=1.5 TC=.02 TC2=.005) .MODEL QDRIV NPN (IS=1e-7 BF=30) .NODESET – Initial bias point guess. .NODESET { {node}={value} }* Examples: .NODESET V(2)=3.4 V(3)=-1V .NOISE - Noise Analysis. .NOISE {output variable} {name} [{print interval}] Examples: .NOISE V(5) VIN


Halaman 106

.PLOT – Plot Output. .PLOT [DC][AC][NOISE][TRAN] [ [{output variable}*] Examples: .PLOT DC V(3) V(2,3) V(R1) I(VIN) .PLOT AC VM(2) VP(2) VG(2) .PRINT – Print Output. .PRINT [DC][AC][NOISE][TRAN] [{output variable}*] Examples: .PRINT DC V(3) V(2,3) V(R1) IB(Q13) .PRINT AC VM(2) VP(2) VG(5) II(7) .PROBE – Save simulation output PSPICE COMMAND. .PROBE [output variable]* Examples: .PROBE .PROBE V(3) VM(2) I(VIN) .SENS - Sensitivity Analysis. .SENS {output variable}* Examples: .SENS V(9) V(4,3) I(VCC) .SUBCKT - Subcircuit Definition. .SUBCKT {name} [{node}*] Examples: .SUBCKT OPAMP 1 2 101 102 .TEMP – Temperature Analysis. .TEMP {value}* Examples: .TEMP 0 27 125 .TF – DC Transfer Function. .TF {output variable} {input source name} Examples: .TF V(5) VIN

.TRAN - Transient Analysis. .TRAN {print step value} {final time} [{no print time} [{step ceiling value}]] [UIC] Examples: .TRAN 5NS 100NS

-- selesai ringkasan --

Eksperimen I : Simulasi Rangkaian Sederhana

Halaman 107

Eksperimen I : Simulasi Rangkaian Sederhana 1.1. Struktur Program Program PSpice sebenarnya merupakan rangkaian data dan perintah-perintah. Anda harus menulis progran PSpice dalam format umum sebagai berikut:

Judul Deklarasi data Kontrol Keluaran Pernyataan <end>

Keterangan:

1. Judul: bisa berupa sembarang kata/kalimat sesuai pilihan Anda; 2. Deklarasi data: merupakan deklarasi komponen-komponen yang digunakan

dalam rangkaian dan bagaimana hubungan antara satu komponen dengan komponen lainnya dalam rangkaian;

3. Kontrol: merupakan perintah analisa (simulasi) yang harus dikerjakan pada rangkaian, misalnya “.op”, “.tran”, “.dc” dan lain sebagainya;

4. Keluaran: pernyataan yang dituliskan disini digunakan untuk memerin-tahkan PSpice agar memberikan informasi tentang rangkaian. Anda bisa memperoleh informasi tegangan dan arus DC pada rangkaian dengan perintah “.print dc V(x) I(R1)”, selain itu bisa juga diminta untuk menampilkan plot grafik dengan perintah “.probe”;

5. Pernyataan <end>: merupakan pernyataan sederhana “.end” sebagai akhir program/data PSpice yang bersangkutan..

Tidak setiap program PSpice mengandung kelima macam deklarasi tersebut, contohnya untuk rangkaian kita, tidak memiliki Kontrol.

1.2. Komponen-Komponen PSpice Yang Digunakan Berikut ini daftar komponen-komponen linear yang digunakan selama praktikum, beberapa komponen lain akan dijelaskan lebih lanjut pada modul yang terkait.


Halaman 108

Sumber Tegangan dan Arus

Deskripsi sumber Deskripsi perintah Sumber tegangan DC independen Vnama titik+ titik- nilai Sumber arus DC independen Inama In titik Out titik nilai Voltage Controlled Voltage Source DC (sumber tegangan dependen)

Enama titik+ titik-titik_kontrol+ titik_kontrol- penguatan

Sumber tegangan sinusoidal bergantung waktu (time dependent)

Vnama titik+ titik- SIN ofset amplitudo frekuensi

Sumber tegangan kotak atau gergaji bergantung waktu

Vnama titik+ titik- PULSE initpeak+ delay rise_time fall_time lebar periode

Sumber tegangan phasor sinusoidal AC Vnama titik+ titik- AC besaranfase (dalam derajat)

Komponen-komponen pasif

Deskripsi komponen Deskripsi perintah Resistor Rnama titik+ titik- nilaiKapasitor Cnama titik+ titik- nilai Induktor Lnama titik+ titik- nilai

1.3. Aturan-Aturan Dasar PSpice • Nama berkas, program harus disimpan dengan ekstensi “.cir”, jika program Anda

berhasil disimulasikan, maka PSpice akan membuat berkas keluaran dengan nama yang sama tetapi dengan ekstensi “.out” (lihat contoh pada halaman sebelumnya). Jika keluaran grafik dibuat oleh PSpice, maka akan dihasilkan berkas grafik dengan nama yang sama dengan ekstensi “.dat”, berkan inilah yang digunakan oleh Probe untuk menampilkan plot grafik;

• Urutan perintah/pernyataan, baris pertama dari program harus berupa baris judul.Baris yang terakhir harus diakhiri dengan pernyataan “.end”. Badan program merupakan “roti sandwich” di antara kedua baris tersebut (pertama dan terakhir), artinya disarankan untuk mengikuti urutan yang telah dijelaskan sebelumnya, tetapi Anda bisa merubah urutan tersebut, kecuali pernyataan “.param” (akan dijelaskan pada Modul 2);

• Komentar, PSpice membolehkan Anda menuliskan komentar di dalam program. Setiap komentar harus diawali dengan tanda titik-koma (“;”), misalnya:

Vs 1 0 10 ; Ini merupakan deklarasi tegangan

• Lanjutan baris, jika ada pernyataan-pernyataan yang tidak cukup dituliskan dalam satu

baris, maka Anda bisa meneruskan menuliskannya pada baris berikutnya dengan menambahkan tanda plus “+” di kolom pertama baris yang lanjutan, misalnya, deklarasi suatu resistor 10k dengan cara:

Rabcdefghijklmnopqrstuvwxyz 1 0 + 10k

Eksperimen I : Simulasi Rangkaian

• Huruf besar/kecil, PSpice tidak membedakan huruf besar dan kecil, sehingga (misalnya)pernyataan Rkeluaran dengan

• Karakter, spasi, tabulasi dan koma diperlakukan sama dalam PSpice, misalnya:

Vin 1,0,10 Vin 1 0 10Vin 1 0

• Nilai dan unit, unit default adalah volt, ampere, ohm, farad, henry dan seterusnya. Nilai

nilai dapat diberikan dalam format desimal (misalnya 0.001) atau dalam eksponensial(misalnya 1e-3) atau menggunakan singkatan standar (misalnya 1m). Standar singkatanlainnya sebagai beikut:

pico � pnano � nmikro � umili � m

• Tanda, sebagaimana juga akan diterangkan pada Modul 2, PSpice menggunakan aturantanda pasif. Dengan demikian, tegangan yang melalui suatu komponen didefinisikansebagai tegangan antara titik pertama dengan titik kedua yang dituliskan. Arus yangmelalui suatu komponen ditetapkan positif jika mengalir dari titik pertama dan keluardari titik kedua yang dituliskan.

• Nama titik, anda boleh menamai titik dengan sembarang string sesuka Anda, tapi adatitik yang harus diberi nama atau label ‘

• Beda tegangan, V(titik1,titik2)Tidak boleh ada titik yang mengambangminimal ke dua komponen.

1.4. Eksperimen I.1 Perhatikan rangkaian sederhanalabel angka yang digunakan untuk

n Sederhana

ak membedakan huruf besar dan kecil, sehingga (misalnya)n rKELUARAN adalah sama; koma diperlakukan sama dalam PSpice, misalnya:

sama dengan sama dengan 10 (dengan tab)

dalah volt, ampere, ohm, farad, henry dan seterusnya. Nilaiformat desimal (misalnya 0.001) atau dalam eksponensial

unakan singkatan standar (misalnya 1m). Standar singkatan

kilo � kmega � meg (bukan M) giga � g

an diterangkan pada Modul 2, PSpice menggunakan aturanan, tegangan yang melalui suatu komponen didefinisikanik pertama dengan titik kedua yang dituliskan. Arus yangtetapkan positif jika mengalir dari titik pertama dan keluaran.amai titik dengan sembarang string sesuka Anda, tapi adaatau label ‘0’ yaitu titik ground;2) adalah singkatan dari V(titik1) – V(titik2);gambang, setiap titik dalam rangkaian harus dihubungkan

yang ditunjukkan pada Gambar E1.1, perhatikanuk memberi nama titik-titik (nodes) rangkaian.

Gambar E1.1

Halaman 109

gga (misalnya)

nya:

terusnya. Nilai-m eksponensialndar singkatan

unakan aturann didefinisikan

kan. Arus yangma dan keluar

Anda, tapi ada

s dihubungkan

kan juga label-


Halaman 110

Misalkan, akan dihitung tegangan pada titik 2 (terhadap titik GND, titik #0 atau tegangan pada resistor R2) dan arus yang melalui rangkaian tersebut. Secara teoritis, bisa dihitung: Rtotal = R1 + R2 = 2k + 3k = 5kohm I = V/Rtotal = 5/5k = 1 mA, sehingga V2 = I * R2 = 1 mA * 3k = 3 volt Tuliskan sebuah program PSpice mengikuti rangkaian Gambar E1.1 sebagai berikut:

Eksperimen 1 Tugas 1 Vs 1 0 5 R1 1 2 2k R2 2 0 3k

Langkah-langkah memulai simulasi dengan PSpice Student Edition: 1. Aktikan program PSpice Design Manager dari PSpice Student Edition Versi 9.1 dengan

memilih menu Start � Program Files � PSpice Student � PSpice Design Manager,sehingga akan ditampilkan jendela sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E1.2;

2. Kemudian klik pada tombol Run Text Editor atau untuk mengaktifkan teks editor (biasanya akan dimunculkan Notepad), kemudian ketik rangkaian tersebut dan simpan dengan nama apa saja yang diakhiri dengan ekstensi CIR.Catatan: Untuk menyimpan secara benar, agar dihasilkan berkas dengan ekstensi CIR,dengan Notepad pilih menu File � Save as kemudian pada Save as type pilih All files dan ketik <nama_berkas>.cir pada File name, lalu klik Save.

Gambar E1.2


Halaman 111

Keterangan: • Program-program PSpice perlu diketik menggunakan sebuah editor teks (apa saja); • Baris pertama dari program merupakan baris untuk menuliskan judul (title),

sedangkan baris terakhir merupakan pernyataan akhir (.end). Kedua baris ini perlu dituliskan agar program PSpice apa saja bisa menjalankannya dengan benar;

• Baris kedua pada contoh merupakan deklarasi sumber tegangan DC. Secara umum, Anda bisa mendeklarasikan suatu sumber tegangan DC dengan cara menuliskan menggunakan aturan atau sintaks sebagai berikut:

Vnama titik(+) titik(-) nilai

nama dapat berupa sembarang string yang Anda pilih sendiri. titik(+) dan titik(-) masing-masing digunakan untuk menentukan dimana Anda menyambung kutub positif (+) dan kutub negatif (-) pada rangkaian, isinya berupa label titik (node). PSpice perlu mengetahui bentuk rangkaian secara lengkap, dengan demikian kita harus memberikan label pada masing-masing titik pada rangkaian kita sebagai rujukan. Tidak peduli bagaimana cara Anda memberikan label pada tiap-tiap titik tersebut, tetapi ada satu titik yang harus diberi label ‘0’, yaitu sebagai rujukan pentanahan atau ground;

• Karena Vs terletak antara titik 1 dan 0 pada rangkaian ini (dengan terminal/kutub (+) pada titik 1), maka kita berikan nilai ‘1’ pada titik(+) dan ‘0’ pada titik(-) dan karena merupakan sumber tegangan 5 volt, maka kita berikan nilai 5 pada nilai;

• Kedua resistor dideklarasikan pada baris kedua dan ketiga, secara umum pendeklarasian resistor menggunakan sintaks sebagai berikut:

Rnama titik(+) titik(-) nilai

R1 merupakan resistor 2 kOhm yang ditempatkan antara titik 1 dan 2. Dalam program titik 1 bisa ditempatkan secara acak (sembarang) dalam hal ini kita letakkan pada titik(+), walaupun, sebagaimana diketahui, bahwa resistor tidak memiliki polaritas, PSpice tetap mewajibkan kita untuk mendeklarasikan terminal positif dan negatif-nya (lebih lanjut akan dibahas kemudian), sedangkan R2 merupakan resistor 3 kOhm yang ditempatkan antara titik 2 dan 0;

3. Lakukan simulasi program (setelah berkas anda simpan dengan ekstensi .cir tentunya)

dengan cara: klik tombol Run PSpice pada PSpice Design Manager, sehingga akan dimunculkan tampilan sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E1.3;


Halaman 112

Gambar E1.3

Buka berkas dengan memilih menu File � Open, kemudian pada Files of type pilihlah berkas rangkaian atau Circuit Files dengan ekstensi *.cir dan lakukan pemilihan berkas yang sudah Anda ketik tadi.

Tampilkan isi program dengan tombol View Circuit File atau (lihat tanda panah pada Gambar E1.4), sehingga akan ditampilkan contoh tampilan sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E1.4;

Dilanjutkan dengan menjalankan simulasi dengan mengklik tombol Run atau , sehingga pada sub-jendela bagian kiri-bawah akan ditampilkan log proses simulasi, sebagaimana contohnya ditunjukkan pada Gambar E1.5.


Halaman 113

Gambar E1.4

Gambar E1.5

Jika masih ada kesalahan, lakukan perbaikan terlebih dahulu kemudian di-Run lagi, hingga tidak ada kesalahan sama sekali. Untuk melihat hasil simulasi, maka klik tombol

View Output File atau , sehingga akan ditampilkan (misalnya, beberapa baris dipotong):

1: **** 09/13/07 15:55:33 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) ************** 2: 3: Eksperimen 1 Tugas 1 4: 5: 6: **** CIRCUIT DESCRIPTION 7: 8: 9: ****************************************************************************** 10:


Halaman 114

11: NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE 12: 13: 14: ( 1) 5.0000 ( 2) 3.0000 15: 16: 17: 18: 19: VOLTAGE SOURCE CURRENTS 20: NAME CURRENT 21: 22: Vs -1.000E-03 23: 24: TOTAL POWER DISSIPATION 5.00E-03 WATTS 25: 26: 27: 28: JOB CONCLUDED 29: 30: TOTAL JOB TIME 0.00

Berkas keluaran (output file) berisikan banyak informasi, tetapi untuk saat ini hanya beberapa informasi saja yang kita butuhkan (sesuai dengan tujuan simulasi), yaitu tegangan titik dan arus rangkaian. Nilai-nilai pada titik-titik tegangan dalam satuan volt. Sebagaimana hitungan teoritis, pada baris 14 jelas terlihat bahwa tegangan pada titik 1 sebesar 5 volt dan pada titik 2 sebesar 3 volt, sedangkan arus yang melalui rangkaian (baris 22) sebesar 1 x 10-3 A atau 1 mA. Tanda arusnya negatif karena PSpice menggunakan aturan tanda pasif.

1.5. Tugas Eksperimen I.1 1. Buatlah rangkaian/program Pspice megikuti rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar

E1.1 kemudian Lengkapi tabel berikut:

Vs (volt) R1 (kohm) R2 (kohm) V(2) (volt) I (mA) 5 1 5

10 2 4 5 3 3

20 4 2 15 5 1

2. Carilah arus yang melalui resistor R1, R2, R3 dan R4 serta tegangan pada masing-masing resistor pada rangkaian berikut ini:

Eksperimen I : Simulasi Rangkaiann Sederhana

-- selesai eksperimen 1 --

Halaman 115

Eksperimen II : Analisa DC Rangkaian Sederhana

Eksperimen IIAnalisa DC Rangkaian Sederhana2.1. Eksperimen II-1 Menggunakan hitungan secara teoritis dantitik dan arus pada tiap-tiap cabang dari rangkaian

Solusi program PSpice: Eksperimen 2 Contoh 1 Vs 1 0 10 ;R1 1 2 1.5k ;R2a 2 0 6k ;R2b 2 0 6k ;R2c 2 0 3k ;.dc Vs list 10 ; a.print dc V(1,0) V(2,0).end

Keterangan:

• Sumber tegangan 10V diberi labeldiberi label 1 dan 0. Resistor 1.5 kdan 2, selain itu terdapat tiga resistor lain,masing-masing diberi labeltitik 2 dan 0;

• Pernyataan “.dc Vs lrangkaian dengan sumber tegangan yang di

aian Sederhana

:ngkaian Sederhana

eoritis dan secara PSpice, carilah tegangan pada tiapang dari rangkaian Gambar E2.1 berikut:

Gambar E2.1

sumber tegangan 10 Vresistor 1.5 kohmresistor 6 kohmresistor 6 kohmresistor 3 kohmanalisa DC (Vs=10V)) I(R1) I(R2a) I(R2b) I(R2c)

beri label Vs, terminal positif dan negatifnya masingstor 1.5 kOhm diberi label R1 dan ditempatkan antara titikat tiga resistor lain, 2 resistor 6 kOhm dan 3 kObel R2a, R2b dan R2c ditempatkan secara paralel antara

list 10” digunakan agar PSpice melakukan analisa DCr tegangan yang di-set sebesar 10V;

Halaman 116

da tiap-tiap

masing-masing n antara titik 13 kOhm yang paralel antara

an analisa DC


• Kita bisa memperoleh informasi besarnya tegangan untuk semua titik dengan caralangsung meminta PSpice untuk menuliskannya dalam laporan keluaran (Misalnya, dengan perintah “tegangan titik 1 terhadap titik 0 pada berkas keluarannya;

• Kita bisa memperoleh informasi besarnya arus pada masinghal ini yang melalui ke-4PSpice untuk menulisk“.print dc I(R1) Imenuliskan besarnya arus yang melalui kediingat bahwa PSpice menggunakan aturan tanda pasif, sehingga karepositif R1 diberi label 1 dan terminal negatifnya dengan label 0, maka PSpice akanmenganggap arah positif dari

• Dalam hal ini kita hanya perlu menuliskan satu perintah “mendapatkan informasi ya

2.1.1. Tugas Eksperimen I

Ulangi dengan menggunakan rangkaian yang sama (E2.1) dengan menambahkan 1dengan nilai 4k. Sumber tegangan diganti menjadi 15V dan

2.2. Eksperimen II-2 Carilah rangkaian ekivalen Thevenin dan Norton pada bagian kiri terminal A dan B darirangkaian yang ditunjukkan padarangkaian terbuka (Voc), arusThevenin (Rth) pada bagian kiri A dan B:

2.2.1. Program #1: Perhitungan Tegangan Rangkaian Terbuka

• Dengan terminal A dan B yang terbuka, maka tidak ad2.5 kOhm tersebut. Dengan demikian, kedua resistor tersebut bisa kita hilangkansementara, sehingga terbentuklah rangkaian sebagaimana yang ditunjukkan padaGambar E2.2.b;

aian Sederhana

formasi besarnya tegangan untuk semua titik dengan carae untuk menuliskannya dalam laporan keluaran (ntah “.print dc V(1,0)”, PSpice akan

titik 0 pada berkas keluarannya;formasi besarnya arus pada masing-masing cabang, dalamresistor, dengan cara yang sama, yaitu meminta langsung

kannya pada laporan keluaran. Misalnya, perintahI(R2a) I(R2b) I(R2c)” akan mengakibatkan PSpiceus yang melalui ke-4 komponen resistor tersebut. Perluenggunakan aturan tanda pasif, sehingga karedan terminal negatifnya dengan label 0, maka PSpice akandari I(R1) adalah dari titik 1 ke 2;

ya perlu menuliskan satu perintah “.printyang diinginkan;

II-1

ngkaian yang sama (sebagaimana ditunjukkan padaresistor yang paralel (R2d) terhadap R2a,n diganti menjadi 15V dan R1 diubah menjadi 2k.

venin dan Norton pada bagian kiri terminal A dan B darida Gambar E2.2.a. Dengan kata lain, tentukan

rangkaian hubung singkat (Isc) dan resistansi ekivalenA dan B:

Gambar E2.2.a

tungan Tegangan Rangkaian Terbuka

ng terbuka, maka tidak ada arus yang melalui kedua resistorn demikian, kedua resistor tersebut bisa kita hilangkanntuklah rangkaian sebagaimana yang ditunjukkan pada

Halaman 117

ik dengan caraan (output file). n menuliskan

cabang, dalamminta langsungnya, perintahibatkan PSpiceersebut. Perluarena terminal ka PSpice akan

t” saja untuk

n pada Gambar R2b dan R2c i 2k.

A dan B dariukan tegangan stansi ekivalen

uka

kedua resistorkita hilangkan

unjukkan pada


• Tegangan rangkaian terbukadan 0 (perhatikan Gambar E2.dengan meminta PSpice untuk melakukan analisa DC dengan Vs diset ke 10V danmeminta untuk menuliskan informasi tegan

• Program PSpice-nya:

Eksperimen 2 Contoh 2bVs 1 0 10 R12 1 2 5k R20 2 0 5k .dc Vs list 10 .print dc V(2,0) .end

2.2.2. Program #2: Perhitungan Arus Rangkaian Hubung

• Dengan terminal A dan B dihubungditunjukkan pada Gambar E2.

aian Sederhana

Gambar E2.2.b

a tersebut sebenarnya merupakan tegangan antara titik 22.2.b). Cara untuk mendapatkan informasi tegangan ini yaituntuk melakukan analisa DC dengan Vs diset ke 10V dannformasi tegangan tersebut pada laporan keluaran:

.print DC V(2,0)

2b

;cari V2-V0=Voc

tungan Arus Rangkaian Hubung-singkat

dihubung-singkat, rangkaian menjadi sebagaimana yang.2.c.

Gambar E2.2.c

Halaman 118

antara titik 2angan ini yaitu

et ke 10V danuaran:

ngkat

gaimana yang


• Arus hubung-singkat Isc merupakan arus yang mengalir dari titik 3 ke titik 0 (perhatikanGambar E2.2.c). Kita bisa memperoleh besdengan Vs diset 10V dan mencetak arus yang mentersebut:

.print dc I(R30)


Eksperimen 2 Contoh 2cVs 1 0 10 R12 1 2 5k R20 2 0 5k R23 2 3 2.5k R30 3 0 2.5k .dc Vs list 10 .print dc I(R30) ;cetak Isc.end

2.2.3. Program #3: Resistansi Ekivalen

• Resistansi ekivalen bagian kiri terminal A dan B dapat dihitung dengan cara: (1) Sumbertegangan diganti dengan hubungmengalir dari terminal B ke terminal A.

• Kemudian dilakukan perhitunganGambar E2.2.d). Resistansi ekivalen

Rth


aian Sederhana

upakan arus yang mengalir dari titik 3 ke titik 0 (perhatikanemperoleh besarnya arus ini dengan melakukan analisa DCencetak arus yang mengalir pada kedua resistor 2.5 kO

t dc I(R30) ;cetak Isc

2c

etak Isc

tansi Ekivalen

Gambar E2.2.d

ri terminal A dan B dapat dihitung dengan cara: (1) Sumberubung-singkat dan (2) menyisipkan sumber arus 1A yangerminal A.ngan tegangan jatuh yang dihasilkan, V(A) – V(B) (perhatikankivalen-nya adalah:

)()()()( BVAV1

BVAVh −=−=

Halaman 119

k 0 (perhatikankan analisa DCstor 2.5 kOhm

ra: (1) Sumberarus 1A yang

(B) (perhatikan


Eksperimen 2 Contoh 2dR20p 2 0 5k R20q 2 0 5k R23 2 3 2.5k Ix 4 3 1 ; R40 4 0 2.5k .dc Ix list 1 ; a.print dc V(3,4) ; R.end


Carilah rangkaian ekivalen Thevenin dan Norton pada bagian terminal A dan B darirangkaian pada Gambar E2.2.e.

2.3. Eksperimen II-3 Tentukan nilai RL sedemikian hingga daya yang melalui komponen tersebut adalahmaksimum pada rangkaian yang ditunjukkan pada

aian Sederhana

2d

sumber arus 1A dari 4 -> 3

analisa DC dengan Ix=1A Rth=V(3,4)!!

II-2

evenin dan Norton pada bagian terminal A dan B dari

Gambar E2.2.e

hingga daya yang melalui komponen tersebut adalahditunjukkan pada Gambar E2.3.

Halaman 120

A dan B dari

rsebut adalah


Solusi program PSPice: Eksperimen 2 Contoh 3 Vs 1 0 10 R12 1 2 4k RL 2 0 {R} ; R dibuat variabel.param R=1 ; berikan nilai R awal sembarang.dc param R=1k 10k 100.probe ; b.end

• Untuk menentukan berapakah nilaimaksimum, kita harus membuat nilmenuliskan {variabel} pada isian

RL 2 0 {R} ; R dibuat variabel

• Selain itu, harus dituliskan juga perintah:

dengan x merupakan sembarang bilangan, mengapa hal ini dilakukan tidak pentinguntuk tujuan kita, tetapi PSPice membutuhkannya! Pada kasus iniR, sehingga perintahnya:

• Pernyataan:

.dc

digunakan agar PSPice melakukan analisa DC secara kontinyuminta agar PSPice melakukankenaikan 100 ohm. Dengan kata lain, Pspice akan menjalankan analisa DC pada nilai1k, 1.1k, 1.2k, ..., 10k. Bentuk umum dari perintah

aian Sederhana

Gambar E2.3

t variabelnilai R awal sembarang; analisa DC dengan memvariasi R

buat berkas data untuk plot grafik

kah nilai RL agar daya yang melewati komponen tersebutbuat nilai RL variatif (variabel). Hal ini bisa dilakukan denganada isian nilai komponen RL:

0 {R} ; R dibuat variabel

ga perintah:

.param variabel=x

barang bilangan, mengapa hal ini dilakukan tidak pentingPice membutuhkannya! Pada kasus ini variabel

.param R=1

dc param R=1k 10k 100

kukan analisa DC secara kontinyu (DC sweep analysisan sweep antara nilai 1 kOhm hingga 10

kata lain, Pspice akan menjalankan analisa DC pada nilaik umum dari perintah DC sweep adalah:

Halaman 121

asi Rafik

onen tersebutakukan dengan

tidak pentingbel digunakan

analysis). Kita kOhm dengan pada nilai-nilai


.dc param variabel nilai_awal nilai_akhir kenaikan

• Pernyataan “.probe” digunakan agar PSpice membuat sebuah berkas data (“yang berisikan informasi tegangan, arus dan lainanalisa DC sweep. Berkas ini yang digunakan oleh

• Lakukan simulasi seperti biasanya, jika

jalankan program Probe dengan mengklik tombolsehingga akan ditampilkan jendeladitunjukkan pada Gambar E2.

• Grafik pada Probe seharusnya memiliki variabel R pada sumbu horisontalmenggambar atau memplot “trace... sehingga ditampilkan kotak dialog sebagaimana ditunjukkan pada

aian Sederhana

bel nilai_awal nilai_akhir kenaikan

nakan agar PSpice membuat sebuah berkas data (“angan, arus dan lain-lain hasil perhitungan selama dilakukanyang digunakan oleh Probe.sanya, jika sudah tidak ada kesalahan (berhasil dengan baik)

ngan mengklik tombol View Simulation Resultsendela Probe (grafik atau plot masih kosong).4;

ya memiliki variabel R pada sumbu horisontal-“Daya_R vs R” dengan cara memilih menukotak dialog sebagaimana ditunjukkan pada G

Gambar E2.4

Halaman 122

ikan

data (“.dat”) ama dilakukan

l dengan baik),

ults atau , ) sebagaimana

nya. Anda bisa Trace � Add

Gambar E2.5;


Kemudian pada isian Trace Expressionatau V1(RL) * I(RL) yarus(RL)) untuk suatu nilai grafiknya sebagaimana ditunjukkan pada

• Selanjutnya tampilkan kursor pada plot dengan cara memilih menu

Display... atau tombol ,dan tampilan posisi kursor sebagaimana ditunjukkan pada

aian Sederhana

Gambar E2.5

Expression ketiklah persamaan/rumus: V(2,0) * I(RL)yaitu sebagai rumus daya atau power (= tkomponen RL, sehingga pada plot akan ditampilkan hasiljukkan pada Gambar E2.6;

Gambar E2.6

r pada plot dengan cara memilih menu Trace

sehingga tampilan grafik sekarang dilengkapi dengan kursorebagaimana ditunjukkan pada Gambar E2.7:

Halaman 123

0) * I(RL)egangan(RL) x ampilkan hasil

e � Cursor �

dengan kursor


Halaman 124

Gambar E2.7 • Untuk mencari nilai maksimum pada grafik, bisa kita gunakan bantuan dengan cara

memilih menu Cursor � Max atau klik tombol (Cursor Max), sehingga tampilan grafik berubah menjadi (perhatikan angka-angka pada A1, berapa nilai RL dan daya-nya?), perhatikan Gambar E2.8:

Gambar E2.8 • Anda juga bisa membuat agar sumbu horisontal dalam skala logaritmik, caranya dengan

mengklik tombol (Log X Axis), sehingga grafik berubah menjadi sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E2.29:


Halaman 125

Gambar E2.29 • Bisa juga dibuat yang vertikal dalam skala logaritmik, caranya dengan mengklik tombol

atau Log Y Axis, sehingga grafik berubah menjadi sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E2.30:

Gambar E2.30

2.3.1. Tugas Eksperimen II-3 Ulangi mencari nilai RL sedemikian hingga daya yang melalui RL maksimum dengan tegangan sumber 20 volt dan resistor 4k menjadi 10k.


Eksperimen III : Sumber Tegangan Dependen dan Analisa Transien

Eksperimen IISumber Tegangan DependenTransien Perhatikan sumber tegangan dependenditunjukkan pada Gambar E3.1tegangan Vxy.

Secara umum, sebuah VCVS dituliskan

Enama titik+ titik

Misalnya, jika terminal + dan – ptitik kontrol) dan terminal + dandan perbandingan Vab/Vxy sebesar 3, maka dapat dituliskan:

3.1. Eksperimen III-1 Buat grafik “Vout vs Vin” rangkaian yang ditunjukkan padabervariasi antara 0 hingga 10V. Solusi program PSpice:

Eksperimen 3 Tugas 1Vs a 0 {Vin}.param Vin=1 R1 a 1 5k Rf 1 out 25k Rin 1 0 5Meg Ro out 4 100 Evcvs1 4 0 0 1 200k.dc param Vin 0 10 .1.probe .end

n Dependen dan Analisa Transien

I :ngan Dependen & Analisa

penden jenis Voltage Controlled Voltage Source1. Dalam hal ini, tegangan Vab bergantung pada besar

Gambar E3.1

liskan dengan cara sebagai berikut:

k- titik_kontrol+ titik_kontrol-

pada Vxy terhubungkan pada titik-titik x dan y (sebagai titik– pada Vab terhubungkan pada titik a dan b berturut

sar 3, maka dapat dituliskan:

Econtoh A B X Y 3

gkaian yang ditunjukkan pada Gambar E3.2

s 1

0k ; Sumber dependen 0 .1

Halaman 126

nalisa

ce (VCVS) yang ng pada besar

- gain

y (sebagai titik-berturut-turut

2, dengan Vin


Keterangan:

• Rangkaian pada Gambar E3.operasional (OpAmp);

• Karena akan dibuat grafik “Vout vs Vin”, maka Vs harus dibuat jenis variabel(bervariasi), dengan demikian kita gunakan parameter0V hingga 10V dengan kenaikan 0.1V;

• Selain itu jangan lupa untuk menuliskan VCVSditempatkan antara titik 4 dan 0 (dengan terminal positif di 4) dan dikontrol dengantegangan [V(0) – V(1)]. Tegangan yang dihasilkan 200k=kontrol atau V(4,0) = 200.000 V(0,1);

• Setelah program dituliskan dan disimulasikan, gambarkan grafik yang diminta yaitu“Vout vs Vin” (perhatikantersebut?


Gambar E3.2

r E3.2 mirip dengan konfigurasi inversi sebuah penguat

afik “Vout vs Vin”, maka Vs harus dibuat jenis variabelmikian kita gunakan parameter {Vin} yang bervar

naikan 0.1V;a untuk menuliskan VCVS-nya dalam program. VCVS4 dan 0 (dengan terminal positif di 4) dan dikontrol dengan

Tegangan yang dihasilkan 200k=200.000 kali dari tegangan.000 V(0,1);an dan disimulasikan, gambarkan grafik yang diminta yaitun Gambar E3.3). Apa yang bisa Anda simpulkan dari grafik

Halaman 127

buah penguat

jenis variabelrvariasi antara

rogram. VCVSkontrol dengan

dari tegangan

g diminta yaitukan dari grafik



Lakukan analisa rangkaian seperti sebelumnya menggunakanpada Gambar E3.3. Buatlah gradengan kenaikan 0.1V) dan apa yang bisa disimpulkan dari grafikVCVS1=200000)!

3.2. Eksperimen III-2 Buat grafik Vout(t) dan Vs(t) dsin(2πt) dari rangkaian yang ditunjukkan padamiliFarad)..


Gambar E3.3

III-1

rti sebelumnya menggunakan rangkaian yang ditunjukkanafik “VRL vs Vin” (bervariasi Vin-nya dari 1V hingga 10Va yang bisa disimpulkan dari grafik tersebut

Gambar E3.3

dengan Vs(t) merupakan fungsi waktu dengan persamaanunjukkan pada Gambar E3.4 (kapasitor dalam satuan mF =

Halaman 128

ng ditunjukkan1V hingga 10Vut (penguatan

an persamaanm satuan mF =


Solusi program PSpice:

Eksperimen 3 Tugas 2Vs a 0 sin 0 1 1C1 a 1 1m Rin 1 0 5Meg Rf 1 out 1k Rout 4 out 10 Egain 4 0 0 1 200k.tran 2s 2s .probe .end

Keterangan:

• Pada berkas rangkaian PSpice kita gunakan sumber tegangan sinusoidal dengan labelVs. Secara umum sumber tegangan sinusoidal dituliskan dengan cara sebagaiberikut:

Vnama titik+ titik

Dengan frekuensi yang dberkas PSpice tersebut, s‘0’, tanpa memiliki offset1 Hertz (2π rad/detik);


Gambar E3.4

s 21 1 ; Vs(t)=sin(2pi*t)

; 1 milliFarad

k; analisa transien (t=0s to t=2s)

Spice kita gunakan sumber tegangan sinusoidal dengan labelber tegangan sinusoidal dituliskan dengan cara sebagai

k- SIN dc-offset amplitudo frekuensi

dinyatakan dalam Hertz, bukan dalam radian/detik! Dalamumber tegangan sinusoidal ditempatkan antara titik ‘DC (=0), amplitudo-nya 1V (sinusiodal 1V) dan freku

Halaman 129

t=2s)

al dengan labelcara sebagai

kuensi

n/detik! Dalamara titik ‘a’ dan n frekuensinya


Halaman 130

• Terdapat sebuah kapasitor sebesar 1 miliFarad yang diletakkan antara titik ‘a’ dan ‘1’;

• Selain itu, diperkenalkan perintah ‘.tran’, yang digunakan untuk melakukan analisa transien rangkaian. Penulisan secara umum dari perintah ini sebagai berikut:

.tran tstop tstop

dengan tstop adalah akhir waktu analisa transien. Dalam program kita, analisa transien dilakukan hingga waktu 2 detik (dari 0 detik);

• Setelah program dituliskan dan disimulasikan, gambarkan grafik yang diminta yaitu Vout(t) dan Vs(t), perhatikan Gambar E3.5. Apa yang bisa Anda simpulkan dari grafik tersebut?

Gambar E3.5

• Jika Anda menghendaki, maka Vs(t) dapat dibuat sebagai sumber tegangan gelombang kotak, dalam hal ini Anda harus menggunakan sumber tegangan lainnya yang dinamakan PULSE, cara penulisannya:

Vnama titik+ titik- PULSE nilai_awal nilai_akhir tundaan �

rise_time fall_time lebar *periode

Dengan: nilai_awal : tegangan awal pulsa nilai_akhir : tegangan akhir pulsa tundaan : tundaan awal pulsa dari gelombang kotak rise_time : berapa waktu yang dibutuhkan dari nilai_awal ke nilai_ahir fall_time : berapa waktu yang dibutuhkan dari nilai_akhir ke nilai_awal lebar : berapa lama gelombang tetap pada nilai_akhir-nya *periode : periode dari gelombang, parameter ini harus disertakan jika bentuk gelombangnya berulang (periodik);


Halaman 131

Misalnya, diinginkan membuat sumber tegangan gelombang kotak dengan frekuensi 1 kHz (periodenya 1 milidetik), berosilasi antara +3V dan -3V, maka dapat dituliskan perintah PSpice-nya: Vs titik+ titik- PULSE -3 3 0s 1us 1us .5ms 1ms Jika diperhatikan, kita tidak boleh menuliskan 0us untuk rise_time maupun fall_time. Hal ini disebabkan secara kenyataannya tidak mungkin membuat gelombang kotak yang melompat dari satu nilai ke nilai lain secara langsung, pasti ada tundaannya, atau dengan kata lain, tidak mungkin membuat gelombang kotak yang memiliki nilai ganda pada saat yang bersamaan. Agar diperoleh gelombang kotak yang cukup ideal, maka bisa kita tuliskan nilai-nilai tersebut dengan angka-angka yang sangat kecil (dalam hal ini dipilih 1 mikrodetik).

3.2.1. Tugas Eksperimen III-2 a. Lakukan analisa transien (dalam hal ini grafik Vout(t) dan Vs(t)) dengan rangkaian pada

Gambar E3.4 dengan sumber tegangan sinusoidal 2V dengan frekuensi 5 Hz, bagaimana hasil dan kesimpulannya;

b. Lakukan analisa transien (dalam hal ini grafik Vout(t) dan Vs(t)) dengan rangkaian pada Gambar E3.4 dengan sumber tegangan gelombang kotak 5 Hz dan Vpp = 5V (simetris), bagaimana hasil dan kesimpulannya?

3.3. Eksperimen III-3 Buatlah grafik Vout(t) dan V1(t) untuk rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar E3.6. Penguat operasional digunakan yang populer yaitu uA741, Vin merupakan tegangan sinusoidal 1V dengan frekuensi 10Hz. Solusi program PSpice:

Eksperimen 3 Tugas 3 Vin 1 0 sin 0 1 10k R12 1 2 1k Rf 2 out 5k Vplus 4 0 10 Vminus 5 0 -10 Xopamp 0 2 4 5 out UA741 .lib eval.lib .tran .2ms .2ms .probe .end


Keterangan:

• Dalam program PSpice ini kita gunakan komponen opamppada berkas pustaka eEdition);

• Untuk tujuan kita, kita bisa(dari total 7 terminal jika kita masukkan dua terminal offset DCpenulisan untuk uA741 ini sebagai berikut:

Xopamp terminal+ terminal.lib eval.lib

dengan v++ dan v—sebagai terminal catu daya (positif dan negatif berturutBaris kedua digunakan untuk memberitahukan PSpice berkas apa yang terdapatpiranti opamp yang bersangkutan;

• Setelah program dituliskan dan disimulasikan, gambaVout(t) dan V1(t), perhatikantersebut?


Gambar E3.6

ni kita gunakan komponen opamp uA741, yang tersimpanval.lib (sudah termasuk dalam instalasi PSpice Student

bisa memandang uA741 sebagai piranti dengan 5 terminala kita masukkan dua terminal offset DC-nya).ni sebagai berikut:

terminal- v++ v-- keluaran UA741

gai terminal catu daya (positif dan negatif berturutuntuk memberitahukan PSpice berkas apa yang terdapatangkutan;an dan disimulasikan, gambarkan grafik yang diminta yaituikan Gambar E3.7. Apa yang bisa Anda simpulkan dari grafik

Halaman 132

ang tersimpanSpice Student

gan 5 terminalSecara umum

41

berturut-turut). yang terdapat

g diminta yaitulkan dari grafik


Halaman 133

Gambar E3.7

3.3.1. Tugas Eksperimen III-3 Ulangi pembuatan grafik Vou(t) dan V1(t) dari rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar E3.5, jika resistor 1k diganti dengan 3k dan resistor 5k diganti 12k. Sedangan sumber tegangan menjadi sinusoidal 2V dengan frekuensi 20kHz. Bagaimana hasil dan kesimpulan Anda?

-- selesai modul 3 --

Eksperimen IV : Analisa Rangkaian RL dan RC

Eksperimen IVAnalisa Rangkaian RL4.1. Eksperimen IV-1 Tentukan tegangan V2(t) denganpositif 5V dengan frekuensi 1kHz pada rangkaian yang ditunjukkan pada

Solusi program PSpice: Eksperimen 4 Tugas 1 Vs 1 0 pulse 0 5 0 1u 1u .5ms 1ms ; gelombang kotak positif 5VR12 1 2 1k R23 2 3 10k ; resistansi induktorL30 3 0 0.5 ; induktor 0.5 henry.tran 5ms 5ms .probe .end

Keterangan:

• Sumber tegangan gelombang kotak 5V caraeksperimen terdahulu, hanya saja karena yang diminta adalah gelombang positif 5V,maka nilai_awal kita isi dengan 0V (bukan

Vs 1 0 pulse 0 5 0

• Jika program berhasil Anda simulasikan, lakukan pembuatan grafik V(1) dan V(2)pada grafik yang sama dan bandingkan keduanyaditunjukkan pada Gambar E4.

n RL dan RC

V :kaian RL dan RC

an Vs(t) merupakan sumber tegangan gelombang kotakz pada rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar E4.

Gambar E4.1

1u .5ms 1ms ; gelombang kotak positif 5V

tansi induktortor 0.5 henry

mbang kotak 5V cara pendeklarasiannya sama sepertianya saja karena yang diminta adalah gelombang positif 5V,engan 0V (bukan -5V) dan nilai_akhir kita isi dengan 5V:

pulse 0 5 0 1u 1u .5ms 1ms

nda simulasikan, lakukan pembuatan grafik V(1) dan V(2)an bandingkan keduanya, sebagaimana contoh tampilannyar E4.2;

Halaman 134

ombang kotakbar E4.1.

positif 5V

sama sepertibang positif 5V,dengan 5V:

V(1) dan V(2)oh tampilannya


Halaman 135

Gambar E4.2

• Anda dapat dengan mudah menghitung konstanta waktu rangkaian, yaitu dengan memperhatikan perilaku transien V(2) selama pulsa yang pertama (t=0+), V(2) mencapai puncak 5V kemudian mengalami peluruhan, untuk itu pada grafik tambahkan persamaan (trace) 5*exp(-1) dan perhatikan hasilnya pada Gambar E4.3;

Gambar E4.3

• Anda dapat menandai dan memberi label koordinat pada suatu titik pada grafik (perhatikan contoh pada Gambar E4.3). Caranya: pertama kali tampilkan kursor grafik (ingat eksperimen yang terdahulu), kemudian posisikan kursor pada titik yang

dikehendaki dan klik tombol Mark Label atau ;



Masih menggunakan rangkaian yang ditunjukkan padajika Vs(t) merupakan gelombang kotak negatifkonstanta waktu rangkaian tersebut?

4.2. Eksperimen IV-2 Tentukan konstanta waktu (τ) rangkaian RC yang ditunjukkan pada


1. Lakukan simulasi dengan rangkaian yang ditunjukkan padatanggap transien dengan cara memplot grafik Vin vs Vout, sehingga diperoleh grafiksebagaimana ditunjukkan pada

2. Dari grafik tersebut tentukan konstanta waktu (τ) dan nilai akhir tetap DC (state) dengan cara yang ditunjukkan pada

n RL dan RC

IV-1

yang ditunjukkan pada Gambar E4.1, carilah tegangan V2(t)ng kotak negatif 10V dengan frekuensi 1 kHz

ebut?

ngkaian RC yang ditunjukkan pada Gambar E4.

Gambar E4.4

IV-2

ngkaian yang ditunjukkan pada Gambar E4.4 dara memplot grafik Vin vs Vout, sehingga diperoleh grafikda Gambar E4.5;

Gambar E4.5

n konstanta waktu (τ) dan nilai akhir tetap DC (njukkan pada Gambar E4.6.

Halaman 136

tegangan V2(t)1 kHz! Berapa

4.4.

dan gambarkaniperoleh grafik

DC (DC steady


3. Kemudian lengkapi tabel berikut ini

R (ohm)231232

n RL dan RC

Gambar E4.6

rikut ini

hm) C (uF) Konstanta waktu k 2u k 3u k 2u k 1u k 2u k 3u


Halaman 137

Modul V : Gelombang disearahkan dan Disipasi Daya

Halaman 138

Eksperimen V : Gelombang Disearahkan dan Disipasi Daya 5.1. Eksperimen V-1 Tentukan bentuk gelombang yang disearahkan dan tegangan RMS (root mean square – akar rerata kuadrat) untuk gelombang segitiga 1 volt (puncak) dengan frekuensi 1 Hz menggunakan rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar E5.1.

Gambar E5.1

Solusi program PSpice: Eksperimen 5 Tugas 1 Vs 1 0 pulse -1 1 0 .5 .5 1u 1 ;gelombang segitiga Rout 1 0 1 .tran 5 5 ;analisa transien (t=0 hingga t=5) .probe .end

Keterangan:

• Untuk membuat gelombang segitiga secara periodik, maka bisa kita gunakan fungsi PULSE (perhatikan program Pspice-nya). Gelombang tersebut berosilasi antara -1 hingga +1 volt. Tidak ada tundaan awal (initial delay), dengan demi-kian tundaan=0. Selama setengah gelombang gelombang naik dari -1 ke +1 volt dan setengahnya lagi turun dari +1 ke -1 volt. Karena frekuensinya 1 Hz maka periodenya 1 detik, dengan demikian baik rise_time maupun fall_time-nya adalah 0.5 detik:

Vs 1 0 pulse -1 1 0 .5 .5 1u 1

• Setelah rangkaian disimulasikan dengan benar, tayangkan grafiknya dan tambahkan trace dengan persamaan abs(V(1)), hasilnya berupa bentuk gelombang yang disearahkan (nilai absolut) dari gelombang kotak tersbut, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E5.2;


Halaman 139

• Selain itu, Anda bisa menampilkan rata-rata dari sinyal yang disearahkan tersebut, dengan cara menambahkan trace dengan persamaan avg(abs(V(1)),sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E5.3;

• Jika diperhatikan pada Gambar E5.2, terlihat grafik persamaan abs(V(1)) kelihatan aneh. Mestinya ujung grafik bawah menyentuh sumbu horisontal (y=0), tetapi kenyataan-nya tidak, hal ini disebabkan karena masalah pencuplikan data yang kurang pas;

Gambar E5.2

Gambar E5.3

• Untuk menampilkan sinyal RSMS-nya gunakan persamaan rms(V(1)),sebagaimana hasilnya ditunjukkan pada Gambar E5.4;


Halaman 140

Gambar E5.4

• Jika diperhatikan, kedua trace tersebut (avg dan rms pada Gambar E5.4), kelihatan agak aneh di t=0 detik, hal ini disebabkan karena fungsi avg dan rms sebenarnya merupakan rata-rata berjalan (running average) dan RMS berjalan (running rms). Artinya perhitungan dilakukan dari t=0detik dan seterusnya. Diperlukan beberapa saat agar sinyal stabil. Untuk menghindari perilaku ‘aneh’ di waktu-waktu awal, Anda bisa membuat grafik mulai dari waktu yang tidak sama dengan 0 detik (atau dari sinyal mulai stabil) dan seterusnya.

5.1.1. Tugas Eksperimen V-1 Ulangi prosedur ini menggunakan rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar E5.1 untuk gelombang sinusoidal dengan Vpp sebesar 2 volt dan frekuensi 1 Hz. Berikan keterangan yang jelas pada hasilnya!

5.2. Eksperimen V-2 Hitung disipasi daya yang melewati resistor dan kapasitor pada rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar E5.5. Sumber tegangan bekerja pada frekuensi 500 Hz

Gambar E5.5


Halaman 141

Solusi program PSpice: Eksperimen 5 Tugas 2 Vs 1 0 ac 1.41 30 ; sinusoid (Vs=1.41<30) R12 1 2 1k C20 2 0 1uf .ac lin 1 500 500 ; analisa AC pada frekuensi tunggal 500Hz .print ac IM(R12) II(R12) IR(R12) .end

Keterangan:

• Rangkaian tersebut melibatkan penggunaan analisa phasor. Untuk itu kita harus menggunakan sumber tegangan khusus yaitu sumber AC, yang cara penulisan-nya secara umum sebagai berikut:

Vnama titik+ titik- AC magnitude phase(dalam derajat!)

• Untuk kasus kita, sumber AC yang digunakan memiliki amplitudo puncak sebesar

1.41 volt (rms=1V) dan fasenya 30 derajat, sehingga dituliskan:

Vs 1 0 ac 1.41 30

Phasor ini diperlakukan sebagai sinyal 1.41 cos(ωt+30);• Kita juga menuliskan pernyataan:

.ac lin 1 500 500

yang akan membuat PSpice agar melakukan analisa phasor rangkaian dengan frekuensi tunggal 500 Hz, pernyataan ini akan dijelaskan lebih detil pada Modul VI;

• Kita bisa meminta PSpice untuk mencetak Besaran, Bagian Real dan Imajiner sembarang tegangan atau arus pada rangkaian. Dalam program, kita minta agar PSpice menampilkan informasi besarnya arus phasor yang melalui R12 (IM(R12)), begitu juga dengan bagian imajiner (II(R12)) dan real-nya (IR(R12)):

.print ac IM(R12) II(R12) IR(R12)

Berapakah nilai-nilainya (sesuai dengan hasil berkas .out)? • Dengan demikian akan mudah kita menghitung disipasi daya pada resistor dan

kapasitor:

Resistor � RI 221 watt

Kapasitor � CZI2

21 watt


Halaman 142

5.2.1. Tugas Eksperimen V-2 Ulangi prosedur ini menggunakan rangkaian yang ditunjukkan pada gambar E5.5 jika kapasitor 1uF diganti dengan lilitan 1mH.


Eksperimen VI : Magnitude (phase) vs Frekuensi

Halaman 143

Eksperimen VI : Magnitude (phase) vs Frekuensi 6.1. Eksperimen VI-1 Gambarkan grafik “Magnitude vs Frekuensi” untuk perbandingan (Vout/Vin) dalam desibel (dB) dan “Fase vs Frekuensi” dalam derajat untuk rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar E6.1. Variasikanlah frekuensi secara logaritmik dari 1Hz hingga 100kHz.

Gambar E6.1

Solusi program PSpice: Eksperimen 6 Tugas 1 Vs 1 0 ac 1 0 ;(Vs=1<0) R12 1 2 1k L20 2 0 1H .ac dec 40 1 100k ; variasi frekuensi logaritmik .probe .end

Keterangan:

• Untuk rangkaian Gambar E6.1 kita harus menggunakan sumber AC lagi. Untuk penyederhanaan dipilih sumber tegangan AC dengan Vs=1 volt (puncak) dan fasenya = 0 derajat:

Vs 1 0 ac 1 0

• Selain itu kita gunakan lagi analisa AC yang bentuk umum penulisannya adalah:

.ac sweep_type points frekuensi_awal frekuensi_akhir

dengan sweep_type adalah satu diantara lin, dec atau oct dan frekuensi_awal tidak boleh sama dengan 0!

• Jika sweep_type-nya adalah lin, maka kita minta agar PSpice melakukan analisa AC sweep secara linear antara frekuensi_awal hingga frekuensi_akhir,


Halaman 144

points akan menentukan jumlah titik perhitungan (dengan jarak selisih yang sama) yang akan dilakukan oleh PSpice;

• Jika sweep_type-nya adalah dec, maka kita minta agar PSpice melakukan analisa sweep secara logaritmik antara frekuensi_awal hingga frekuensi_akhir, points akan menentukan jumlah titik perhitungan yang akan dilakukan dalam tiap-tiap dekade frekuensi (kelipatan 10);

• Jika sweep_type-nya adalah oct, maka kita minta agar PSpice melakukan analisa sweep secara logaritmik juga, hanyasaja points akan menentukan jumlah titik perhitungan yang akan dilakukan dalam tiap-tiap oktaf frekuensi;

• Dalam program kita minta agar PSpice melakukan analisa AC dikerjakan antara frekuensi 1 Hz hingga 10 kHz, dengan 40 titik kalkulasi antara tiap-tiap dekade frekuensi (maksudnya 40 titik antara 1 hingga 10 Hz, 40 titik lagi antara 10 hingga 100 Hz dan seterusnya hingga 40 titik antara 10 hingga 100 kHz):

.ac dec 40 1 100k

• Lakukan penggambaran grafik dengan menambahkan trace menggunakan

persamaan db(V(2)/V(1)) untuk mendapatkan tanggap besaran (magnitude)rangkaian, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E6.2;

• Selanjutnya, buat plot grafik baru dengan cara memilih menu Plot � Add plot to window sehingga akan ditampilkan plot baru, tambahkan trace pada plot baru tersebut dengan persamaan p(V(2)/V(1)) yang menyatakan tanggap fase rangkaian, sebagaimana gambar kedua plot tersebut ditunjukkan pada Gambar E6.3.

Gambar E6.2 • Dari Gambar E6.3, terlihat bahwa karakteristik rangkaian mirip dengan penapis lolos-

tinggi (high-pass filter), frekuensi cutoff (pada penguatan -3 dB) berkisar pada frekuensi 159.312 Hz (titik -3.0072 dB), sebagaimana bisa kita cari dengan cara mengaktifkan kursor (perhatikan Gambar E6.4) kemudian menggeser kursor ke titik di sekitar -3 dB (lebih tepat lebih baik);


Halaman 145

• Untuk frekuensi cutoff sebesar 159.312 Hz tersebut bisa kita peroleh pergeseran fasenya sebesar 45.120 derajat, dengan cara mengaktifkan kursor pada plot fase dan menggeser kursor ke frekuensi 159.312 Hz (perhatikan Gambar E6.4);

Gambar E6.3

Gambar E6.4

6.1.1. Tugas Eksperimen VI-1 Lakukan pengamatan dan pembahasan atau analisa DC sebagaimana yang telah dilakukan terhadap rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar E6.1, hanya saja lilitan 1 henry diganti dengan kapasitor sebesar 1 uF.


Halaman 146

6.2. Eksperimen VI-2 Anggap saja Anda sudah membuat rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar E6.1 secara fisik, kemudian diperoleh data-data sebagaimana yang ditunjukan pada tabel 6.1.

Tabel 6.1

Frekuensi (Hz)

V2/V1 (dalam dB)

Fase V2/V1 (derajat)

1 -44 89 10 -24.1 85 50 -10.1 70

100 -6.02 60 500 -1.41 20

1000 -0.915 13 10000 -0.44 2 20000 -0.35 1 30000 -0.264 0.5 40000 -0.175 0 50000 -0.175 0 60000 -0.08 0 70000 0 0 80000 0 0

100000 0 0

Gunakan probe untuk membandingkan data eksperimen dengan data teoritis (diperoleh dari tugas sebelumnya):

Eksperimen 6 Tugas 2 Vs 1 0 ac 1 0 ;(Vs=1<0) R12 1 2 1k L20 2 0 1H

Eexp 3 0 Freq {V(1,0)}= ( + 1 -44.0 89 + 10 -24.1 85 + 50 -10.1 70 + 100 -6.02 60 + 500 -1.41 20 + 1k -.915 13 + 10k -.44 2 + 20k -.35 2 + 30k -.264 0.5 + 40k -.175 0 + 50k -.175 0 + 60k -.08 0 + 70k 0 0 + 80k 0 0


Halaman 147

+ 100k 0 0)

R30 3 0 1 .ac dec 40 100 100k ; variasi tegangan logaritmik .probe .end

Keterangan:

• Program PSpice tersebut merupakan replika dari program PSpice sebelumnya, hanya saja lebih panjang, karena ada beberapa pernyataan yang ditambahkan;

• Dalam program tersebut, kita gunakan sebuah sumber tegangan dependen yang dinamakan sebagai sumber tegangan bergantung frekuensi (a frequency dependent voltage source). Cara penulisan secara umum sebaga berikut:

Enama titik+ titik- FREQ (tegangan_kontrol) = (frekuensi, magnitude (dB), fase (drjt)...)

tegangan_kontrol untuk sumber dependen sama dengan tegangan masukan rangkaian kita (V(1,0)). Pada data-data eksperimen di tabel 6.1 kita peroleh magnitude dan fase dari (V2/V1)untuk 15 macam frekuensi yang berbeda. Kita tuliskan dalam program PSpice, data-data tersebut debagai koordinat sumber tegangan dependen (catatan: kita gunakan tanda ‘+’ di kolom pertama pada tiap-tiap baris karena tidak mungkin kita tuliskan dalam satu baris saja);

• Jika rangkaian berhasil disimulasikan dengan baik, Anda bisa membandingkan antara data eksperimen dengan teoritis. Pada jendela probe, tambahkan trace dengan persamaan db(V(2)) dan db(V(3)) untuk menampilkan magnitude-nya. Hasilnya sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E6.6.

Gambar E6.6

Eksperimen VI : Magnitude (phase

Terlihat pada Gambar E6teoritis, artinya ada perbedaan di antara keduanya

• Untuk menampilkan perbandingan faseyang sudah dijelaskan sebelumnya atau bisa Anda buat plot tersendiri)tambahkan trace dengan persamaanGambar E6.7.

6.3. Tugas: Dinamika Rangkaian RC

1. Lakukan simulasi rangkaian yang ditunjukkan padatransiennya (tegangan kapasitor

2. Dari grafik yang diperoleh, tentukan konstanta waktu τ dan nilai akhir DC (state):

a. Anda perlu melakukan estimasiwaktu τ sebagaimana ditunjukkan pada

b. Gunakan dua kursor untuk menentukan nilainya!

se) vs Frekuensi

6.6 tersebut, hasil eksperimen tidak sama dengan dataedaan di antara keduanya

bandingan fase-nya, tambahkan sebuah plot lagi (lihat carasebelumnya atau bisa Anda buat plot tersendiri)persamaan p(V(2)) dan p(V(3)). Hasilnya ditunjukkan pada

Gambar E6.7

angkaian RC

Gambar E6.8 (Vin = 5V)

yang ditunjukkan pada Gambar E6.8 dan temukan tanggapitor Vout, dalam bentuk grafik); tentukan konstanta waktu τ dan nilai akhir DC (

an estimasi slope dari grafik untuk menentukan konstantaditunjukkan pada Gambar E6.9

untuk menentukan nilainya!

Halaman 148

ngan data-data

lagi (lihat caraersendiri) dan unjukkan pada

mukan tanggap

DC (DC steady

kan konstanta


3. Ulangi percobaan ini untuk nilaisebagaimana ditunjukkan pada tabel 6.1. Tentukan hubungan empiris antara konstantawaktu τ dengan nilai R.

6.4. Tugas: Tanggap Dinamika Rangkaian RLC

Gambar E6

1. Lakukan simulasi rangkaian yang ditunjukkan padatransiennya (tegangan kapasitormerupakan gelombang kurang teredam (atau terlalu teredam (overdamped

se) vs Frekuensi

Gambar E6.9

uk nilai-nilai komponen-komponen yang berbedada tabel 6.1. Tentukan hubungan empiris antara konstanta

Tabel 6.1

nilai R konstanta waktu τ 250 500

1000 1250 1500 2000

namika Rangkaian RLC

ar E6.10 (Vin = 5V dan R = 2 ohm)

yang ditunjukkan pada Gambar E6.10 dan temukan tanggapasitor I(t), dalam bentuk grafik). Apakah yang dihasilkanng teredam (underdamped), teredam kritis (critical dampedmped)?

Halaman 149

berbeda-beda tara konstanta

mukan tanggapang dihasilkanritical damped)


2. Dengan cara memvariasikangrafik tanggap transien tersebut (kurang teredam, teredam kritis dan terlalu teredam).

3. Dalam kasus kurang teredam, tentukan nilai konstanta waktu τ dan frekuensi osilasi ω =2πf dari grafik Anda:

a. Grafik yang ditampilkan tersebut memiliki persamaan:

b. Sehingga Anda bisa menemukan nilai τ dan ω dengan mengukur dua puncakberturutan pada grafik (saat sinus samadengan satu) dan melakukanbeberapa perhitungan sederhana;

c. Pengukuran puncak menghasi1/i2 = exp(-(t1-tmenggunakan t2-t

se) vs Frekuensi

nilai R, tentukan nilai-nilai R yang mewakili ketiga kondisibut (kurang teredam, teredam kritis dan terlalu teredam).

m, tentukan nilai konstanta waktu τ dan frekuensi osilasi ω =

pilkan tersebut memiliki persamaan:

sa menemukan nilai τ dan ω dengan mengukur dua puncakgrafik (saat sinus samadengan satu) dan melakukan

ngan sederhana;ak menghasilkan (i1,t1) dan (i2,t2), bentuklah perbandingan

t2)/τ) dan selesaikan terhadap τ dan menemukan ωt1 = T dengan T merupakan perioda.


Halaman 150

ketiga kondisilu teredam).

ensi osilasi ω =

kur dua puncakan melakukan

perbandinganmenemukan ω

Eksperimen VII : Menggambar Rangkaian dengan PSpice

Halaman 151

Eksperimen VII : Menggambar Rangkaian dan Analisa DC 7.1. Eksperimen VII-1 Akan dibuat sebuah rangkaian sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E7.1, yaitu rangkaian yang menggunakan penguat operasional (operational amplifier) uA741.

Gambar E7.1 (LPFilter.sch)

Aktifkan PSpice Design Manager, kemudian ikuti langkah-langkah berikut: 1. Dari menu utama PSpice Design Manager, pilih menu Tool � Schematic atau klik

tombol Activate PSpice Schematic atau sehingga akan ditampilkan jendela editor rangkaian atau skematik sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E7.2;

2. Pilih menu Draw � Get New Part... atau (Ctrl+G) atau mengklik tombol Get New Part

atau untuk memulai memilih komponen dan menempatkannya dalam gambar kita, tampilan pustaka komponen tersebut ditunjukkan pada Gambar E7.3.a.;

3. Selanjutnya pada jendela Part Browser Basic tersebut kita klik tombol Advanced>>,

sehingga akan ditampilkan daftar pustaka komponen dengan informasi yang lebih lengkap (Gambar E7.3.b). Kemudian pada isian Part Name ketikkan ‘uA741’ (karena kita memang akan memasang komponen ini), sehingga muncul tampilan sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E7.4;


Halaman 152

Gambar E7.2

(a) (b)

Gambar E7.3


Halaman 153

Gambar E7.4 4. Klik pada tombol Place & Close sehingga kotak dialog Part Browser Advanced akan

ditutup, kemudian tempatkan komponen ini ke dalam gambar (catatan: gunakan Ctrl+R untuk memutar simbol komponen dan Ctrl+F untuk membalik (flip) simbol komponen), perhatikan contoh tampilan yang ditunjukkan pada Gambar E7.5;

Gambar E7.5 5. Lakukan hal yang serupa (langkah 3 dan 4) untuk 2 (dua) buah komponen VDC, dengan

cara penempatan sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E7.6;


Halaman 154

Gambar E7.6 6. Klik-ganda pada simbol VDC yang diatas (V1 pada Gambar E7.6) sehingga akan

ditampilkan kotak dialog Karakteristik Simbol sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E7.7. Klik pada pilihan DC=0V, kemudian gantilah nilai atau value VDC tersebut ke 10V (perhatikan tanda panah pada Gambar E7.7). Kemudian klik pada pilihan PKGREF=V1 dan gantilah nilai atau value V1 dengan VCC. Kemudian klik pada tombol Save Attr,sehingga pada gambar rangkaian terlihat sumber tegangan 10V DC dengan nama VCC.Ada cara lain yang lebih singkat untuk merubah nilai tegangan atau nama komponen, yaitu dengan cara mengklik-ganda pada nilai atau nama komponen yang bersangkutan, selain itu Anda juga bisa memindah-mindahkan letaknya;

Gambar E7.7 Lakukan hal yang sama untuk VDC yang bawah (V2 pada Gambar E7.6) dengan nilai 10V dan nama VEE;

7. Menggunakan cara yang sama seperti sebelumnya, tempatkan komponen-komponen lain, seperti resistor R1 dan R2 serta kapasitor C1. Jangan lupa untuk mengganti nilai-nya


Halaman 155

masing-masing serta tempatkan komponen sebagaimana susunannya ditunjukkan pada Gambar E7.8;

Gambar E7.8

Selanjutnya kita tempatkan komponen groound atau GND_ANALOG pada gambar kita, dengan susunan sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E7.9;

Gambar E7.9

8. Langkah berikutnya adalah menghubungkan komponen sebagaimana rencana rangkaian yang telah ditunjukkan pada Gambar E7.1. Klik pada menu Draw � Wire (Ctrl+W) atau

klik pada tombol Draw Wire atau , sehingga sekarang kursor berubah bentuk menjadi pensil, klik pada satu ujung dan klik pada ujung komponen yang lainnya, perhatikan Gambar E7.10;


Halaman 156

Gambar E7.10

Kawat penghubung (wire) tidak akan berakhir begitu saja jika Anda tidak mengklik-nya pada ujung komponen, kemampuan ini memberikan keleluasaan pada pengguna untuk membuat berbagai macam bentuk sambungan. Jika saat membuat sambungan muncul titik biru pada kawat, maka artinya terhubungkan, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E7.1 (hasil akhir rangkaian) pada kaki 2 uA741.

9. Jika sudah selesai, simpan gambar rangkaian Anda (nama terserah).

7.2. Eksperimen VII-2 Masih menggunakan rangkaian yang baru saja digambar, akan dilakukan analisa DC, untuk itu lengkapilah gambar rangkaian (Gambar E7.1) menjadi rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar E7.11, yaitu dengan penambahan sumber tegangan VSRC sebagai V3 di sebelah kiri R1.

Gambar E7.11


Halaman 157

1. Klik-ganda pada V3 sehingga akan ditampilkan kotak dialog VSRC, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E7.12. Ubahlah atau isilah parameter DC dengan 0 dan AC dengan 1. Apa yang telah dilakukan di sini adalah membuat sumber tegangan AC 1 volt terbias pada titik DC = 0V;

Gambar E7.12 2. Selanjutnya klik menu Analysis � Setup, sehingga akan ditampilkan kotak dialog

Analysis Setup untuk pengaturan analisa sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E7.13;

Gambar E7.13 3. Karena akan dilakukan analisa DC, maka klik pada tombol DC Sweep... (perhatikan

Gambar E7.13), sehingga ditampilkan kotak dialog DC Sweep sebagaimana ditun-jukkan pada Gambar E7.14;


Halaman 158

Gambar E7.14

• Sumbernya berupa sumber tegangan, sehingga dipilih Voltage Source pada Sweep Var. Type;

• Tipe analisa-nya dipilih Linear pada Sweep Type;• Ubahlah/isilah Name dengan V3, karena nama sumber tegangan yang akan

digunakan adalah V3, jika namanya lain maka ubah dengan nama yang yang sesuai; • Isikan nilai -10 pada Start Value sebagai nilai awal tegangan, +10 pada End Value

sebagai nilai akhir tegangan dan kenaikan tegangan sebesar 0.1 volt diisikan ke Increment. Artinya akan dilakukan analisa DC mulai dari sumber tegangan sebesar -10 volt hingga +10 volt dengan kenaikan 0.1 volt;

• Klik OK.

4. Kembali ke kotak dialog Analysis Setup sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E7.15, pastikan bahwa DC Sweep... dan Bias Point Detail dicentang (diaktifkan). Bias Point Detail membolehkan pengguna untuk memeriksa titik operasi (atau titik DC) rangkaian. Klik Close;

5. Jangan lupa simpan kembali berkas rangkaian Anda. Selanjutnya akan dilakukan analisa DC sesuai dengan parameter-parameter yang telah kita berikan sebelumnya, klik menu Analysis � Simulate, sehingga (seperti biasa) akan ditampilkan kotak grafik atau plot atau probe;


Halaman 159

Gambar E7.15 6. Tambahkan trace V(U1:OUT) sebagai keluaran dari opamp dan V(3:+) yang merupakan

terminal positif dari sumber tegangan ke dalam grafik tersebut, akan terlihat hasilnya sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E7.16. Lakukan pembahasan secukupnya!

Gambar E7.16 Jangan lupa simpan rangkaian Anda karena akan digunakan lagi untuk eksperimen berikutnya! Terima kasih!


Eksperimen VIII : Analisa AC dari Rangkaian Skematik

Halaman 160

Eksperimen VIII : Analisa AC dari Rangkaian Skematik 8.1. Eksperimen VIII-1 Buka kembali rangkaian yang telah dibuat pada praktikum sebelumnya, gambar rangkaian ditampilkan kembali sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E8.1. Sekarang akan dilakukan analisa AC pada rangkaian tersebut.

Gambar E8.1 1. Parameter yang ada pada V3 tetap sama, sehingga tidak perlu diubah-ubah, yang perlu

diubah adalah pada pengaturan analisa-nya, untuk itu klik pada menu Analysis � Setup,non-aktifkan pilihan DC Sweep... (tanda centang dihilangkan);

2. Kemudian klik pada tombol AC Sweep..., sehingga akan ditampilkan kotak dialog

sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E8.2;


Halaman 161

Gambar E8.2

1. Tipe analisa AC kita buat per-dekade, dengan demikian pilih Decade pada AC Sweep Type;

2. Jumlah titik per-dekade adalah 10, sehingga isikan 10 pada Pts/Decade di Sweep Parameters;

3. Awal frekuensinya adalah 10 Hz, sehingga kita isikan 10 pada Start Freq. di Sweep Parameters;

4. Frekuensi akhirnya adalah 100 kHz, sehingga kita isikan 100k pada End Freq. di Sweep Parameters;

3. Kembali ke kotak dialog Analysis Setup dan pastikan bahwa AC Sweep... telah dicentang (perhatikan Gambar E8.3);

Gambar E8.3


Halaman 162

4. Lakukan simulasi hingga ditampilkan plot/grafik dan tambahkan trace DB(V(U1:OUT)) pada grafik sehingga akan ditampilkan grafik sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E8.4.a. Sedangkan untuk pendekatan nilai cutoffnya ditunjukkan pada Gambar E8.4.b;

(a)

(b)

Gambar E8.4

5. Lakukan pembahasan secukupnya terhadap rangkaian dan grafik tersebut!


8.2. Tugas: Tanggap Frekuensi Penapis RC

1. Analisa AC dilakukan dengan mengatur jumlah titik per dekade sebanyak 101 buah,mulai dari frekuensi 0.0001 Hz hingga 1.0 kHz, grafiknya berupa plot tegangan kapasitorversus frekuensi. Plot ini dapat digunakan untuk menentukan tanggap AC (besaran ataumagnitude) pada sembarang frekuensi.

2. Berapa nilai tegangan kapasitor pada frekuensi

3. Dari plot, tentukan nilai frekuensi saat 3 dBdeciBell)!

4. Sekarang gambarkan plot fase

fase pada 0 Hz, 1 Hz dan 3 dB

Rangkaian Skematik

ekuensi Penapis RC

Gambar E8.5

n mengatur jumlah titik per dekade sebanyak 101 buah,Hz hingga 1.0 kHz, grafiknya berupa plot tegangan kapasitorpat digunakan untuk menentukan tanggap AC (besaran atau

frekuensi.

tor pada frekuensi 2.5 Hz, 5 Hz dan 10 Hz?

kuensi saat 3 dB (sesuaikan dulu grafiknya dengan satuan

se-nya (fase vs frekuensi). Tentukan besaran (dalam dB) danB


Halaman 163

yak 101 buah,ngan kapasitor

C (besaran atau

dengan satuan

dalam dB) dan

Eksperimen IX : Studi Kasus I

Eksperimen IXStudi Kasus I 9.1. Eksperimen IX-1: Karakteristik Dioda

1. Lakukan simulasi rangkaian dioda yang ditunjukkan padakarakteristik dioda (V-I);

2. Simulasi ini menggunakan fitur DC sweep, dengan nilai

kenaikan 0.05 volt (lakukan pengaturan melalui

3. Dari grafik tentukan arus yang mengalir melalui dioda saat tegangan0.5V.

X :

Karakteristik Dioda

Gambar E9.1

dioda yang ditunjukkan pada Gambar E9.1 dan tentukan

tur DC sweep, dengan nilai VD dari -1 hinggapengaturan melalui Analysis Setup);

ng mengalir melalui dioda saat tegangan VD=

Halaman 164

dan tentukan

ga 0.8 volt dan

=-0.5V, 0V dan


9.2. Eksperimen IX-2: K

Gambar E9.2 (Vs berupa

1. Simulasikan rangkaian dengan nilai CF diberitanpa kapasitor atau penyearah takuntuk tegangan sumber (Vs)

2. Melalui hasil grafik, ukur tegangan puncak beban dan hitung tegangan beban DC ratarata;

3. Ganti nilai kapasitor 1fF dengan 10uF dan lakukan simulasi lagi. Bagaimana efeknya

dengan tegangan beban? 4. Ukur tegangan ‘agak’ searah VL dan rata

Karakteristik Dioda

a VSIN dengan frekuensi 50 Hz dan amplitudo 30V)

an nilai CF diberi 0fF (mendekati 0 farad untuk melihat efekarah tak-tertapis) dan perhatikan hasil grafik atau plotdan tegangan beban (RL);

gangan puncak beban dan hitung tegangan beban DC rata

ngan 10uF dan lakukan simulasi lagi. Bagaimana efeknya

VL dan rata-ratanya!

Halaman 165

o 30V)

uk melihat efekk atau plot-nya

beban DC rata-

mana efeknya


9.3. Eksperimen IX-3: K

Gambar E9.3 (Vsource berupa

1. Transformator memiliki gulungan primer sebanyak 1000 lilitan (sekunder sebanyak 100 lilitan ((coupling=0.9999);

2. Lakukan simulasi dan perhatikan hasil grafiknya! Dari grafik ukurlah tegangan puncak

Vsource dan Vsec serta cek rasio

Karakteristik Transformator

erupa VSIN dengan frekuensi 30 Hz amplitudo 300 V)

ungan primer sebanyak 1000 lilitan (L1_TURNS=1000n (L2_TURNS=100) serta koefisien kopling sebesar 0.9999

tikan hasil grafiknya! Dari grafik ukurlah tegangan puncakasio-nya. Berapa nilai RMS Vsource dan Vsec?


Halaman 166

300 V)

RNS=1000) dan sebesar 0.9999

gangan puncak?

Eksperimen X : Studi Kasus II

Eksperimen XStudi Kasus I10.1. Eksperimen X-1: Penguat Non

Gambar E10

1. Lakukan simulasi rangkaianBerapakah nilai penguatan rangkaian tersebut

2. Tampilkan nilai-nilai tegangan rangkaian dengan mengklik tombol

Voltage Display atau tegangan pada rangkaian.yang telah dihitung secara teoritis?

3. Lengkapi tabel berikut (Vin=2V

H

X :IPenguat Non-Inversi

10.1 (Vin berupa VSRC sebesar 1 volt)

n penguat inversi yang ditunjukkan pada Gambar E10n rangkaian tersebut (secara teoritis)?

ngan rangkaian dengan mengklik tombol E

pada editor skematik sehingga muncul angkaBerapa rasio Vout/Vin, apakah sesuai dengan peguatanteoritis?

n=2V):

Tabel 10.1

R1 R2 Vout 1k 3k 1k 4k1k 5k 2k 4k 2k 5k2k 6k

Halaman 167

mbar E10.1.

Enable Bias

angka-angka an peguatan

Eksperimen X : Studi Kasus II

10.2. Eksperimen X-2: Penguat Inversi

Gambar E10

1. Lakukan simulasi rangkaian penguat inversi yang ditunjukkan padaBerapakah nilai penguatan rangkaian tersebut (secara teoritis)?

2. Tampilkan nilai-nilai tegangan rangkaian dengan mengklik tombol

Voltage Display atau tegangan pada rangkaian. Berapa rasioyang telah dihitung secara teoritis?

3. Lengkapi tabel berikut (Vin=2V

H

Penguat Inversi

10.2 (Vin berupa VSRC sebesar 1 volt)

n penguat inversi yang ditunjukkan pada Gambar E10n rangkaian tersebut (secara teoritis)?

ngan rangkaian dengan mengklik tombol E

pada editor skematik sehingga muncul angkaBerapa rasio Vout/Vin, apakah sesuai dengan peguatanteoritis?

n=2V):

Tabel 10.2

R1 R2 Vout 1k 3k 1k 4k 1k 5k 2k 4k 2k 5k 2k 6k


Halaman 168

mbar E10.2.

Enable Bias

angka-angka an peguatan

tutorial pspice (ugm punya)

Documents

perubahan atas uu no

7 tujuh tahun danatau

5 lima tahun danatau

lima puluh juta rupiah

indonesia iii mohon

2007 agfianto eko putra

penulis agfianto eko

agfianto eko putra http