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/

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

ii

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.

iii

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] Atau http://agadhiza.awardspace.com

iv

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.id mailto: [email protected] Hotline: (0274) 6611036

v

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 vi

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 vii

9.1.

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

9.1.1. 9.2.

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

9.2.1. 9.3.

Solusi Studi Kasus-6 ..........................................................................................97

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

9.7.1. 9.8.


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

9.6.1. 9.7.


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

9.5.1. 9.6.


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

9.4.1. 9.5.


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

9.3.1. 9.4.



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. 2.2.

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

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

2.2.4.


2.3.

Eksperimen II-3 .......................................................................................................120 viii

2.3.1.


Eksperimen III : Sumber Tegangan Dependen & Analisa Transien ......................................126 3.1.

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

3.1.1. 3.2.

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

3.2.1. 3.3.

Tugas Eksperimen III-1....................................................................................128 Tugas Eksperimen III-2....................................................................................131

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

3.3.1.

Tugas Eksperimen III-3....................................................................................133

Eksperimen IV : Analisa Rangkaian RL dan RC ...................................................................134 4.1.

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

4.1.1. 4.2.

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

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. 5.2.

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

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 ix

Tutorial PSpice 1: Pendahuluan

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, komponenkomponen 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 1

Tutorial PSpice 1: Pendahuluan 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 2


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. 2. 3.

Pernyataan Data: deskripsi komponen dan koneksi antar komponen Pernyataan Kontrol: memberitahukan SPICE tipe analisa yang akan dilakukan pada rangkaian 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 PERNYATAAN . . PERNYATAAN PERNYATAAN .END

JUDUL ELEMEN-ELEMEN PERINTAH (KONTROL) KELUARAN

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 3


Editor Schematic

Editor ASCII

nama.sch

nama.cir

buat ne tlist

simulasi

nama.cir

nama.inc

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 terinstal 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 4

Tutorial PSpice 1: Pendahuluan Berkas lain yang digunakan PSpice adalah berkas LIB. Di dalam berkas ini detil dari bagianbagian 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 seharihari, “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 5

Tutorial PSpice 1: Pendahuluan Tabel 1.1. Prefiks dalam PSPice Angka Prefiks Keterangan 12 10 T atau t Tera 9 10 G atau g Giga 106 MEG atau meg Mega 103 K atau k Kilo -3 10 M atau m Mili 10-6 U atau u Mikro 10-9 N atau n Nano -12 10 P atau p Piko -15 10 F atau f Femto Contoh penulisan angka: 656,000 -0.0000135 8,460,000

6.56E5 -1.35E-5 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 Elemen rangkaian Pertama 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 6

Tutorial PSpice 1: Pendahuluan Tabel 1.2. Simbol-simbol Elemen Rangkaian dan Sumber-sumber (lanjutan) Huruf Pertama L M Q R S T V W

1.10.1.

Elemen rangkaian dan sumber Induktor Transistor MOS field-effect Transistor Bipolar junction Resistor Saklar terkendali tegangan Jalur transmisi Sumber tegangan bebas Saklar terkendali arus

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+ Va 4 opsional vs qe VWX 23 vwx 14 Vdep 15

1.10.2.

titik- tipe 2 DC qc 14 23 27

dc DC DC

nilai 16.0V 24m 18k -1.8E4 0V

komentar ; "V" setelah "16.0" ; ; ; ;

"QE" titik+ & "qc" titik"dc" tdk harus ditulis sama spt atas-nya sumber-V sebagai Ammeter

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 7

Tutorial PSpice 1: Pendahuluan 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 Rabc Rabc rshnt Rbig

1.10.3.

titik+ 31 0 12 19

titik0 31 15 41

nilai 14k 14k 99m 10MEG

komentar ; laporan arus dari 31 ke 0 ; laporan arus dari 0 ke 31 ; 0.099 ohm resistor ; 10 meg-ohm resistor

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 Icap ix I12 I12

titik+ 11 79 43 29

titik0 24 29 43

tipe nilai komentar DC 35m ; 35mA mengalir dari 11 ke 0 1.7 ; "DC" tdk harus ditulis DC 1.5E-4 ; dc -150uA ; sama spt atasnya

1.11. Contoh Rangkaian-1

halaman 8

Tutorial PSpice 1: Pendahuluan an

Gambar mbar 1.2. Contoh Rangkaian-1 Perhatikan Gambar 1.2, rangkaian an-1 yang berkas rangkaiannya ditunjukkan sebagai bagai berikut: Contoh_Rangkaian_1 (psp01_01 p01_01.cir) Vs 1 0 DC 20.0V V ; perhatikan penempatan titik ik Ra 1 2 5.0k Rb 2 0 4.0k Rc 3 0 1.0k Is 3 2 DC 2.0mA A ; perhatikan penempatan titik ik .END Hasil analisa atau keluaran sebagai gai berikut: **** 10/11/07 21:15:42 *********** ***** Evaluation PSpice (Nov 1999) ************** ** ******** Contoh_Rangkaian_1 (psp01_01.cir) .cir) **** CIRCUIT DESCRIPTION ****************************************************************************** ************************************************* ******** Vs Ra Rb Rc Is .END

1 1 2 3 3

0 2 0 0 2

DC

20.0V 5.0k 4.0k 1.0k 2.0mA

DC

; perhatikan penempatan titik

; perhatikan penempatan titik

**** 10/11/07 21:15:42 *********** ***** Evaluation PSpice (Nov 1999) ************** ******** Contoh_Rangkaian_1 (psp01_01.cir) .cir) ****

SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION OLUTION

TEMPERATURE =

27.000 DEG C

****************************************************************************** ************************************************* ******** NODE (

VOLTAGE 1)

NODE

20.0000

(

VOLTAGE LTAGE 2)

1 13.3330

NODE (

VOLTAGE 3)

NODE

VOLTAGE GE

-2.0000

VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT Vs

-1.333E-03

TOTAL POWER DISSIPATION

2.67E 2.67E-02

WATTS

halaman 9

Tutorial PSpice 1: Pendahuluan 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) .PRINT DC V(1,2) .PRINT DC V(3,2)

1.12.2.

; ; ;

cetak tegangan titik 1,2 dan 3 cetak tegangan pada Ra cetak tegangan pada Is

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 10

Tutorial PSpice 1: Pendahuluan 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) .PRINT DC I(Rb) I(Rc)

1.12.3.

; cetak arus dari + ke – pada Ra ; cetak arus pada Rb dan Rc

Kombinasi Perintah PRINT

.PRINT DC V(1,2) I(Ra) .PRINT DC V(2,0) I(Rb) .PRINT DC V(3,0) I(Rc)

; tegangan dan arus untuk Ra ; V(2,0) sama seperti V(2) ; V(3,0) sama seperti V(3)

Modifikasi untuk rangkaian-1 menggunakan perintah .PRINT: Contoh Vs 1 Ra 1 Rb 2 Rc 3 Is 3 .DC Vs .PRINT .PRINT .PRINT .END

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

Hasil analisa sebagai berikut: Contoh Vs 1 Ra 1 Rb 2 Rc 3 Is 3 .DC Vs .PRINT .PRINT .PRINT

Rangkaian 1 (psp01_02.cir) 0 DC 20.0V ; perhatikan penempatan titik 2 5.0k 0 4.0k 0 1.0k 2 DC 2.0mA ; perhatikan penempatan titik 20 20 1 ; mengaktifkan perintah .print DC V(1,2) I(Ra) DC V(2) I(Rb) 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 **** DC TRANSFER CURVES TEMPERATURE = 27.000 DEG C halaman 11


Vs

V(2)

I(Rb) Rb)

2.000E+01 1.333E+01 3.333E 333E-03

<== data untuk Rb

Contoh Rangkaian 1 **** DC TRANSFER CURVES S TEMPERATURE = 27.000 DEG C Vs

V(3)

I(Rc)

2.000E+01 -2.000E+00 -2.000E-03

<== data untuk Rc

JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME .13


Gambar mbar 1.3. Contoh Rangkaian-2 Rangkaian yang ditunjukkan pada ada gambar 1.3 akan disimulasikan dengan PSpice untuk menghitung dan menampilkan semua tegangan dan arus pada titik 1 hinggaa 5 serta daya pada semua sumber tegangan Vs, s, Vx dan Vy. Tutorial 1 Contoh Rangkaian kaian 2 (psp01_03.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

halaman 12

Tutorial PSpice 1: Pendahuluan 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 Is 0 R1 1 R2 2 R3 2 R4 4 Vx 3 Vy 5 .end

0 4 2 5 3 0 0 4

DC 20V DC 50mA 500 800 1k 200 DC 0V DC 0V

**** 02/12/04 12:38:27 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) ************** Tutorial 1 Contoh Rangkaian 2 ****

SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION

TEMPERATURE =

27.000 DEG C

****************************************************************************** NODE

VOLTAGE

NODE

(

1)

20.0000

(

5)

10.5000

(

VOLTAGE 2)

NODE

12.5000

(

VOLTAGE 3)

0.0000

NODE (

VOLTAGE 4)

10.5000

VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT Vs Vx Vy

-1.500E-02 1.250E-02 2.500E-03


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 13

Tutorial PSpice 1: Pendahuluan Vx 3 0 Vy 5 4 .DC Vs .PRINT .end

DC 0V DC 0V 10V 30V 10V DC V(4) I(Vx) I(Vy)

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 2.000E+01 3.000E+01

9.500E+00 1.050E+01 1.150E+01

7.500E-03 1.250E-02 1.750E-02

-2.500E-03 2.500E-03 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 5.000E+00 2.000E+01 3.000E+01 5.000E+00 2.000E+01 3.000E+01 5.000E+00 2.000E+01 3.000E+01

V(4) 9.000E+00 1.050E+01 1.150E+01 1.750E+01 1.900E+01 2.000E+01 2.600E+01 2.750E+01 2.850E+01

I(Vx) 5.000E-03 1.250E-02 1.750E-02 7.500E-03 1.500E-02 2.000E-02 1.000E-02 1.750E-02 2.250E-02

I(Vy) -5.000E-03 2.500E-03 7.500E-03 -1.250E-02 -5.000E-03 3.000E-12 -2.000E-02 -1.250E-02 -7.500E-03

halaman 14


**** 02/12/04 12:51:42 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) ************** Tutorial 1 Contoh Rangkaian 2a ****

DC TRANSFER CURVES

TEMPERATURE =

27.000 DEG C

****************************************************************************** I(VY) Vs (*)----------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

halaman 15



Gambar mbar 1.4. Contoh Rangkaian 3 Rangkaian yang ditunjukkan pada ada Gambar 1.4 akan disimulasikan dengan PSpice untuk menghitung dan menginformasikan kan (a) semua tegangan titik, (b) arus dan disipasi pasi daya pada sumber tegangan Va dan Vb sertaa (c) arus yang melalui masing-masing masing resistor! r! TUTORIAL 1 CONTOH RANGKAIAN KAIAN 3 (psp01_04.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 220 220 1 .PRINT DC V(1) V(2) V(3) 3) V(4) .PRINT DC I(R1) I(R2) I(R3) I(R4) I(R5) .END Potongan hasil analisa sebagai berikut: erikut: **** 02/18/04 15:47:00 *********** ***** Evaluation PSpice (Nov 1999) ************** ******** Tutorial 1 Contoh Rangkaian 3 (psp01_04.cir) ****

DC TRANSFER CURVES

TEMPERATURE =

27.000 DEG C

****************************************************************************** ************************************************* ******** Va 2.200E+02

V(1)

V(2) )

V(3)

-2.200E+02

-2.843E+01 843E+01

-1.938E+01

V(4) 1.100E+02

**** 02/18/04 15:47:00 *********** ***** Evaluation PSpice (Nov 1999) ************** ********

halaman 16


Tutorial 1 Contoh Rangkaian 3 ****

DC TRANSFER CURVES

TEMPERATURE =

27.000 DEG C

****************************************************************************** Va 2.200E+02

I(r1)

I(r2)

I(r3)

I(r4)

I(r5)

-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) ************** Tutorial 1 Contoh Rangkaian 3 ****

DC TRANSFER CURVES

TEMPERATURE =

27.000 DEG C

****************************************************************************** Va 1.000E+02 1.200E+02 1.500E+02

V(1)

V(2)

V(3)

V(4)

-1.000E+02 -1.200E+02 -1.500E+02

-5.539E+00 -9.355E+00 -1.508E+01

-9.186E-01 -3.996E+00 -8.612E+00

1.100E+02 1.100E+02 1.100E+02

**** 02/18/04 15:51:42 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) ************** Tutorial 1 Contoh Rangkaian 3 ****

DC TRANSFER CURVES

TEMPERATURE =

27.000 DEG C

****************************************************************************** Va 1.000E+02 1.200E+02 1.500E+02

I(r1)

I(r2)

I(r3)

I(r4)

I(r5)

-4.723E-03 -5.532E-03 -6.746E-03

-4.620E-03 -5.359E-03 -6.467E-03

-1.026E-04 -1.732E-04 -2.792E-04

-4.437E-03 -4.560E-03 -4.744E-03

-1.837E-04 -7.992E-04 -1.722E-03

Ulangi untuk Va = 100V, 120V dan 150V: TUTORIAL 1 CONTOH RANGKAIAN 3B (psp01_04b.cir) halaman 17

Tutorial PSpice 1: Pendahuluan VA 0 1 VB 4 0 R1 1 2 R2 2 3 R3 2 0 R4 3 4 R5 3 0 .DC VA .PRINT .PRINT .END

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

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 18

Tutorial PSpice 1: Pendahuluan .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 3.000E+01 8.000E+01 1.400E+02

V(1)

V(2)

V(3)

-2.200E+02 -2.200E+02 -2.200E+02

-3.828E+01 -3.213E+01 -2.474E+01

-2.990E+01 -2.333E+01 -1.544E+01

V(4) 3.000E+01 8.000E+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 3.000E+01 8.000E+01 1.400E+02

I(R1)

I(R2)

I(R3)

I(R4)

I(R5)

-9.086E-03 -9.394E-03 -9.763E-03

-8.377E-03 -8.799E-03 -9.305E-03

-7.089E-04 -5.949E-04 -4.582E-04

-2.396E-03 -4.133E-03 -6.217E-03

-5.981E-03 -4.666E-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 0 -2 TC2 Koefisien suhu kuadratik °C 0 TCE Koefisien suhu eksponensial % °C 0

halaman 19

Tutorial PSpice 1: Pendahuluan an TIPE merupakan tipe dari elemen men yang akan dimodelkan dan harus diisi dengan ngan tipe yang sesuai dan benar, perhatikan table ble 1.4. Tabel el 1.4. Nama-nama Tipe elemen Nama tipe Elemen/komponen RES Resistor CAP Kapasitor D Dioda IND Induktor/Lilitan NPN Transistor NPN bipolar junction PNP Transistor PNP bipolar junction NJF FET N-channel junction PJF FET P-channel junction NMOS MOSFET N-channel PMOS MOSFET P-channel GASFET MOSFET GaAs N-channel VSWITCH Saklar terkendali tegangan ISWITCH Saklar terkendali arus CORE Transformer (Inti magnet non-linear) Contoh: .MODEL .MODEL .MODEL .MODEL .MODEL .MODEL

RMOD RLOAD CPASS LFILTER DNOM QOUT

RES RES CAP IND D NPN

(R=1.1 1.1 TCE=0.001) (R=1 1 TC1=0.02 TC2=0.005) (C=1 1 VC1=0.01 VC2=0.002 TC1=0.02 TC2=0.005) (L=1 1 IL1=0.1 IL2=0.002 TC1=0.02 TC2=0.005) C2=0.005) (IS=1E =1E-6) (BF=50 =50 IS=1E IS=1E-9)

Contoh kasus dengan rangkaian pada contoh 2 2:

halaman 20


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 VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT Vs Vx Vy

-1.573E-02 1.305E-02 2.687E-03


3.15E-01

WATTS

--- selesai tutorial 1 ---

halaman 21

Tutorial PSpice 2: Sumber Dependen den Sederhana

Tutorial PSpicee 2: Sumber Dependen nden Sederhana Empat sumber dependen yang akan dibahas pada bagian ini merupakan pengali gali sederhana suatu tegangan atau arus yang ng terkendali. Dimungkinkan untuk memodelkan delkan sumber dependen yang merupakan fungsi gsi non non-linear yang lebih kompleks mengendalikan likan tegangan dan/atau arus, namun untuk saat aat ini akan dibahas sumber dependen linear ear dasar yang sederhana.

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

Gambar 2.1. Simbol bol VCVS ((Voltage-Controlled Voltage Source) Sumber tegangan dengan tegangan ngan terkontrol, sebagaimana simbolnya ditunjukkan unjukkan pada Gambar 2.1 dan penulisan dalam am PSpice dinyatakan dengan ““E” atau “e e”, merupakan sumber tegangan yang dikendalikan alikan oleh tegangan lain. Sumber tegangan dependen ini memiliki terminal ‘n+’ dan ‘n-‘ dengan besarnya tegangan adalah αVx dengan ngan α adalah penguatan (gain). Vx adalah tegangan angan pengendali yang memiliki dua terminal yaitu ‘nc+’ ‘ dan ‘nc-‘. Cara dan contoh penulisan VCVS dalam PSpice sebagai berikut: ENama Ebar efix efix efix efix Ellen

n+ 17 3 3 1 1 12

n8 1 1 3 3 0

nc+ 42 11 0 11 0 20

nc18 0 11 0 11 41

penguatan 24.0 ; penguatannya 20.0 -20.0 ; sama seperti -20.0 ; sama seperti 20.0 ; sama seperti 16.0

24 atasnya asnya atasnya asnya atasnya asnya

halaman 22


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

Gambar 2.2. Simbol bol VCCS ((Voltage-Controlled Current Source) Sumber arus terkontrol, yang simbolnya mbolnya ditunjukkan pada gambar 2.2 dan penulisan enulisan dalam PSpice dinyatakan dengan “G” aatau “g”, merupakan sumber tegangan yangg dikendalikan dengan arus. Arusnya sama dengan ngan γ dikalikan dengan Vx yang mengalir melalui elalui terminal ‘n+’ ke ‘n-‘. Konstanta γ disebutt sebagai transkonduktans dan memiliki dimensi mensi Siemens (kebalikan ohm). Misalnya, jika ika tegangan pengendali Vx besarnya 6.0 volt dan transkonduktans-nya sebesar 0.25 25 siemens, maka arus yang dihasilkan adalah ah 0.25 x 6.0 = 1.5 ampere. Cara dan contoh penulisan nulisan VCCS dalam PSpice sebagai berikut: GNama Glab G1 Grad Grad Grad

n+ 23 12 19 19 40

n17 9 40 40 19

NC+ 8 1 6 99 99

NC 3 0 99 6 6

transkonduktans 2.5 4E-2 0.65 -0.65 ; sama seperti atasnya snya 0.65 ; dan lain-lain...

2.3. Current-Controlled d Voltage Source (C (CCVS)

Gambar 2.3. Simbol bol CCVS ((Current-Controlled Voltage Source) Sumber tegangan terkontrol CCVS, CVS, yang simbolnya ditunjukkan pada Gambar mbar 2.3 dan penulisan dalam PSpice dinyatakan an dengan ““H” atau “h”, menghasilkan suatu tegangan yang berbanding terhadap arus ix yangg mengali mengalir pada cabang rangkaian lainnya. Hasilnya berupa halaman 23

Tutorial PSpice 2: Sumber Dependen den Sederhana suatu tegangan yang besarnya adalah dalah ρIx dengan ρ merupakan transresistanss (dalam ohm). ohm) Arus pengontrol Ix diperoleh dari ri sumber tegangan yang besarnya arus digunakan unakan sebagai pengendali, bisa merupakan sumber mber tegangan independen baik ba sebagai ammeter meter maupun bukan. Cara dan contoh penulisan n CCVS dalam PSpice sebagai berikut: HNama n+ n- Vmonitor Hvx 20 12 Vhx Vhx 80 76 DC

transresistans 50.0 0V ; mengontrol Hvx

Hab V20

75.0 0V

10 15

0 5

HAL 20 Vuse 3

99 5

V20 DC Vuse DC

10.0 20V

; mengontrol Hab ; sumber tegangan sebenarnya narnya

2.4. Current-Controlled d Current Source (C (CCCS)

Gambar 2.4. Simbol bol CCCS ((Current-Controlled Current Source) Sumber arus terkendali arus CCCS, CCS, yang simbolnya ditunjukkan pada Gambar mbar 2.4 dan penulisan dalam PSpice dinyatakan akan dengan ““F” atau “f”, menghasilkan suatu atu arus yang proporsional dengan arus pengontrol gontrol Ix dengan penguatan β (tanpa dimensi). mensi). Aturan penulisannya mirip dengan sumber mber arus terkendali tegangan, tegangan kita harus menggunakan sumber tegangan yang dihubungkan gkan secara serial dengan elemen pengontrol, pengontrol, sehingga arus pengontrol yang masuk ke terminal nal positif (+) digunakan sebagai sebuah ammeter meter. Cara dan contoh penulisan CCCS dalam PSpice pice sebagai berikut: FNama Ftrn Vclt Fcur Vx F3 V1

n81 23 63 33 2 3

n+ 19 12 48 71 0 1

Vmonitor tor Vctl DC Vx DC V1 DC

Gain 50.0 0V ; mengontrol Ftrn 20.0 0V ; mengontrol Fcur 15.0 0V ; mengontrol F3

halaman 24


2.5. Contoh 2-1: Menghitung itung Rangkaian Ekivalen Thevenin n PSpice dapat digunakan untuk menentukan Resistansi Thevenin dan tegangan gan rangkaian terbuka pada suatu rangkaian sehingga s hal ini cocok untuk rangkaian kompleks mpleks dengan beberapa sumber dependen (tidak ak bisa disederhanakan disederhanakan). Digunakan fungsi transfer (Transfer sfer Function) Function untuk menghitung perbandingan n antara suatu sumber tegangan atau arus dan an hasil beda tegangan atau arus cabang menggunakan perintah PSpice: .tf, hasilnya berupa perbandingan fungsi transfer, resistansi tansi masukan pada sumber serta resistansi masukan pada pasangan terminal yang ditinjau. njau. Tegangan pada pasangan terminal yang ditinjau merupakan Tegangan Thevenin dan resistansi keluarannya merupakan Resistansi nsi Thevenin! Cara penulisan fungsi transferr dalam PSpice sebagai berikut: perintah varabel_keluaran keluaran sumber sumber_masukan .TF V(4) Vs Untuk rangkaian yang ditunjukkan kkan pada Gambar 2.5, akan dicari Rangkaian kaian Ekivalen Thevenin pada titik 1 dan 0, dengan engan beban R10 (1 megaohm), untuk mewakili akili rangkaian terbuka sehingga dipilih nilai resistansi istansi yang cukup besar yang bisa ditemukan di pasaran.

Gambar ar 2. 2.5. Rangkaian untuk Contoh 2-1 Penulisan rangkaian yang ditunjukkan ukkan pada gambar 2.5 sebagai berikut:

halaman 25

Tutorial PSpice 2: Sumber Dependen Sederhana 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

INPUT RESISTANCE AT Vs =

FUNGSI TRANSFER 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. b. c. d.

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

halaman 26

Tutorial PSpice 2: Sumber Dependen Sederhana

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 ( (

1) 5)

VOLTAGE 10.0000 -11.2500

(

NODE VOLTAGE 2) 12.5000

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

-5.00E+00

NODE VOLTAGE ( 3) 23.7500

(

NODE VOLTAGE 4) -11.2500

WATTS

SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS V(2,4)/Vin =

6.250E-01

INPUT RESISTANCE AT Vin =

JAWABAN (A) SEBAGAI Av 2.000E+01

JAWABAN (B) SEBAGAI Rin

halaman 27


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. b. c. d.

Penguatan teganganAv = V(5)/Vin; Resistansi masukan, Rin; Resistansi masukan, Rout; dan 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 28

Tutorial PSpice 2: Sumber Dependen Sederhana **** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C ************************************************************************** ( (

NODE VOLTAGE 1) 1.0000 5) 0.0000

( (

NODE VOLTAGE 2) .8797 6) .7653

NODE (

3)

VOLTAGE .7653

(

NODE VOLTAGE 4) -5.9695

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

1.20E-04

WATTS

SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS V(4)/Vin = -5.969E+00 INPUT RESISTANCE AT Vin =

JAWABAN (A) SEBAGAI Av 8.313E+03

OUTPUT RESISTANCE AT V(4) =

1.992E+03

JAWABAN (B) SEBAGAI Rin 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 29

Tutorial PSpice 2: Sumber Dependen Sederhana 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 1) 100.0000 5) 91.3280

(


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

NODE (

-2.43E+03

3)

VOLTAGE 91.3280

(


WATTS

Hasil dari perintah .TF atau ekivalen Thevenin… ****

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

halaman 30


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 5.000E-01 1.000E+00 1.500E+00 0.000E+00 5.000E-01 1.000E+00 1.500E+00

0.000E+00 5.000E-01 1.000E+00 1.500E+00 0.000E+00 5.000E-01 1.000E+00 1.500E+00

0.000E+00 -2.985E+00 -5.969E+00 -8.954E+00 0.000E+00 -2.485E+00 -4.970E+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 31

Tutorial PSpice 2: Sumber Dependen Sederhana 0.000E+00 5.000E-01 1.000E+00 1.500E+00 0.000E+00 5.000E-01 1.000E+00 1.500E+00

0.000E+00 2.985E+00 5.969E+00 8.954E+00 0.000E+00 2.485E+00 4.970E+00 7.456E+00

* . . * . . . * . . * * . . * . . * . . * - - - - - - - - - - - - -

. . . . . . . . . . . . . . . . - - - - - - - - - - - - -

. . . . . . . . -

Plot grafisnya ditunjukkan pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9. Hasil simulasi --- selesai tutorial 2 ---

halaman 32

Tutorial PSpice 3: Membuat Subrangkaian rangkaian

Tutorial PSpicee 3: Membuat Sub--rangkaian 3.1. Sub-Rangkaian Sederhana derhana Dalam PSpice P Konsep PSpice yang sangat berguna rguna terlihat pada penggunaan sub-rangkaian aian yang bisa digunakan pada rangkaian-rangkaian gkaian lain, tanpa harus menulis ulang (mirip dengan prosedur-nya PASCAL atau subrutin rutin-nya BASIC). Beberapa hal yang menarikk dari fasilitas sub-rangkaian atau subcircuit antara tara lain: lain 1. Menghemat penulisan pernyataan; ernyataan; 2. Menyederhanakan rangkaian aian mudah dibaca, mudah dimodifikasi 3. Sekumpulan subrangkaian n yang sering digunakan dimasukkan dalam m berkas yang dapat dipanggil melalui PSpice Spice

3.2. Pengkodean Sebuah h Subrangkaian Tiap-tiap sub-rangkaian yang akan an digunakan harus memiliki nama yang unikk dan minimal m pada subrangkaian terdapat dua terminal atau titik yang nantinya akan dihubungkan ungkan dengan rangkaian di luar sub-rangkaian. Sebuah sub-rangkaian bisa memiliki koneksi titik eksternal bisa melewatkan parameter ameter keluar sebanyak mungkin sepanjang dibutuhkan. Kita juga b masuk sub-rangkaian yang membolehkan mbolehkan perilaku dan tanggap khusus dari sub sub-rangkaian yang bersangkutan. Baris awal harus arus diawali dengan pernyataan berikut: .SUBCKT BCKT nama daftar_titik

G Gambar 3.1. Suatu rangkaian Perhatikan rangkaian yang ditunjukkan njukkan pada Gambar 3.1, ttitik-titik 5, 12 dan n 18 digunakan untuk koneksi eksternal. Penulisan san sub-rangkaian sub bisa di dalam program utama tama maupun dalam berkas terpisah yang nantinya antinya disertakan dalam program utama. Deklarasi D subrangkaiannya sebagai berikut (perhatikan erhatikan akhiran .ENDS, menggunakan ‘S’): halaman 33


* nama daftar_titik tar_titik .SUBCKT contoh_1 5 12 18 Iw 10 12 DC 10A A Ra 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 u Sub-Rangkaian Sub Untuk menggunakan sub-rangkaian aian gunakan huruf awal ‘.x’ ‘ yang diikuti dengan nama komponen/elemen kemudian diikuti ikuti dengan daftar terminal dan nama su su-brangkaian rangkaian yang bersangkutan: .Xnama daftar_titik ftar_titik nama_subrangkaian

Gambar ar 3.2 3.2. Penggunaan sub-rangkaian Perhatikan rangkaian yang ditunjukkan njukkan pada Gambar 3.2. PSpice-nya, jika sub sub-rangkaian dimasukkan dalam program utama ma sebagai berikut: Contoh penggunaan subrangkaian angkaian no.1 (psp03_01.cir) * nama daftar_titik ftar_titik .SUBCKT Contoh_1 5 12 18 Iw 10 12 DC 10A A Ra 5 12 2.0 Rb 5 13 5.0 Rc 12 13 2.0

halaman 34

Tutorial PSpice 3: Membuat Subrangkaian 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 Ra 1 2 1.0 Rb 3 4 3.0 Rc 7 0 25.0 Rd 6 0 45.0 * daftar_term X1 2 7 3 X2 4 6 5 .END

50V ; berbeda dengan Ra ; berbeda dengan Rb ; berbeda dengan Rc ; berbeda dengan Rd nama_sub_rangkaian Contoh_1 Contoh_1

diatas diatas diatas diatas

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 *************************************************************************** NODE ( 1) ( 5) (X1.13)

VOLTAGE

NODE

50.0000 22.1730 35.6740

VOLTAGE

( 2) ( 6) (X2.10)

47.2110 36.4570 13.9800

NODE ( 3) ( 7) (X2.13)

VOLTAGE 34.3490 49.4640 22.6150

NODE ( 4) (X1.10)

VOLTAGE 31.9190 26.9140

VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT Vs

-2.789E+00


1.39E+02

WATTS

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

halaman 35

Tutorial PSpice 3: Membuat Subrangkaian rangkaian X1 X2 .END

2 4

7 6

3 5

Contoh_1 ntoh_1 Contoh_1 ntoh_1

Hasilnya sama seperti sebelumnya. ya. Sebuah sub-rangkaian bisa menggunakan sub-rangkaian sub lainnya tanpa batas, asalkan jangan terjadi efek sirkular sirkular, yaitu jika sub b-rangkaian A memanggil subrangkaian B, maka ka sub sub-rangkaian B tidak boleh memanggil sub ub-rangkaian A demikian seterusnya.

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

Gambar 3.3. Sebuah Penguat Operasional (opamp) Sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 3.3, sebuah s penguat operasional (opamp) ideal memiliki resistansi masukan Ri (input resistance) dan penguatan kalang-terbuka uka ((open-loop gain) A yang tak berhingga serta ta nilai resistansi keluaran-nya adalah nol. Akan kan digunakan nilai-nilai ‘tipikal’ untuk sebuah pernguat operasional praktis, A = 100.000, Rii = 500 kkΩ dan Ro = 50 Ω. Sebagaimana diketahui, PSpice tidak bisa menerima angka tak-berhingga tak dan resistansi tidak dapat diisi nol. Selain itu juga j digunakan label-label titik berupa teks (bukan angka). Bagian penting dari opamp ini adalah dalah VC VCVS yang diberi nama x: .SUBCKT OpAm p_in n_in com out Ex int com p_in n_in _in 1e5 Ri p_in n_in 500k Ro int out 50.0 .ENDS Rangkaian yang menggunakan subrangkaian opamp ini, ini sebagaimana ditunjukkan unjukkan pada gambar 3.4, merupakan rangkaiaan penguat inversi sederhana.

halaman 36


Gambar 3.4 4. Rangkaian penguat inversi sederhana Rangkaian yang menggunakan akan subrangkaian OpAmp (psp03_03.cir) _03.cir) .SUBCKT OpAmp p_in n_in n com out Ex int com p_in n_in 1e5 Ri p_in n_in 500k Ro int out 50.0 .ENDS 50mV Vg 1 0 DC Rg 1 2 5k Rf 2 3 50k RL 3 0 20k 3 OpAmp X1 0 2 0 .END hasilnya… **** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE AGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE ( 1) .0500 ( 2) 5.017E E-06 ( 3) -.4999 (X1.int) -.5017 17 VOLTAGE SOURCE CURRENTS S NAME CURRENT Vg -9.999E-06 TOTAL POWER DISSIPATION N 5.00E 5.00E-07 WATTS Jika menggunakan opamp ideal, penguatan kalang kalang-tertutup-nya (closed loop gain gain) adalah 10 (Rf/Rg), sehingga keluaran tegangan seharusnya -0.5V. Hasil yang diperoleh roleh adalah 0.4999V. Selain itu, opamp ideal al akan meng-hasilkan meng tegangan nol pada masukan asukan inversiinversi nya, diperoleh sekitar 5 mikro kro-volt sehingga mirip dengan model opamp yang sesungguhnya.

halaman 37

Tutorial PSpice 3: Membuat Subrangkaian

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 38

Tutorial PSpice 3: Membuat Subrangkaian 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 TOTAL POWER DISSIPATION

0.00E+00

WATTS

halaman 39

Tutorial PSpice 3: Membuat Subrangkaian LEGEND: *: V(1) +: V(5) TIME V(1) (*)----------1.0000E+00 (+)----------4.0000E+00 _ _ _ 0.000E+00 0.000E+00 . 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 . 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 . 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 . 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 . - - -

-5.0000E-01 0.0000E+00 5.0000E-01 1.0000E+00 -2.0000E+00 0.0000E+00 2.0000E+00 4.0000E+00 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ . X . . + . . . * . . . . *. . . . *. + . . . * . . X . . * . . . + . . . . +. . . . +. * . . . + . . X . . + . . . * . . . . *. . . . *. + . . . * . . X . . * . . . + . . . . +. . . . +. * . . . + . . X . . - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Hasil menggunakan PSpice student edition menggunakan fasilitas plot grafik:

Gambar 3.6. Plot hasil simulasi contoh-2 --- selesai tutorial 3 ---

halaman 40

Tutorial PSpice 4 : Gerbang-gerbang ang Digital Dasar

Tutorial PSpicee 4: Gerbang-gerbang ang Digital Dasar 4.1. Rangkaian Gerbang g Ekivalen Anda akan mensimulasikan suatu tu rangkaian yang membutuhkan beberapa gerbang digital, tetapi Anda tidak memiliki simulator ator dengan fasilitas mode mode-campuran (mixed mode – analog dan digital). Apa yang akan Andaa lakukan? Salah satu solusi adalah dengan membuat versi sederhana dari fungsi logika yang ang bersangkutan. Untuk melakukan hal ini,, kita gunakan implementasi transistor NMOS sebagai gerbang logik, karena transistor ini in bisa b digunakan sebagai saklar terkendali oleh h tegangan. Selain menggunakan transistor, or, kita akan menggunakan saklar PSpice, sama s seperti transistor, saklar akan ON saat tegangan masukan-nya adalah HIGH. Perhatikan hatikan beberapa rangkaian ekivalen gerbang ng digital yang ditunjukkan pada Gambar 4.1. aklar tersebut secara seri maupun paralel, akan diperoleh Dengan menempatkan saklar-saklar berbagai macam fungsi logik, perhatikan rhatikan ketentuan berikut: Fungsi AND – Saklar diseri OR – Saklar diparalel

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

erbagai macam rangkaian ekivalen gerbang Gambar 4.1. Berbagai

Halaman 41


4.2. Gerbang NAND Untuk gerbang NAND, jika keduaa masukan bernilai HIGH, maka keluaran keluaran-nyaa menjadi LOW atau dengan kata lain merupakan kan inversi dari keluaran gerbang AND. Dapat pat dinyatakan dengan persamaan Boolean:

Rangkaiannya ditunjukkan pada gambar 4.2

Gambar 4.2 .2. Rangkaian ekivalen gerbang NAND Saklar S1 dan S2 yang dihubungkan ungkan secara serial membentuk fungsi gerbang AND, sedangkan RL berfungsi sebagai ai resistor pull pull-up yang akan menginversi keluaran. Akan didefinisikan gerbang NAND sebagai bagai sub-rangkaian sub (yang ada di dalam kotak ak garis putusputus putus), agar dapat dengan mudah h digunakan dalam rangkaian utama. S1 dan S2 merupakan saklar-skalar alar yang terkendali oleh tegangan. Komponen en PSpice yang unik ini membolehkan Anda menentukan nentukan resistansi ON dan OFF serta tegangan an kontrol yang terkait, sedangkan saklar yang bersangkutan ditentukan melalui d dua pernyataan, nyataan, yaitu piranti itu sendiri dan modelnya: S1 ... .MODEL

3 5 1 0 SW W SW

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

Halaman 42

Tutorial PSpice 4 : Gerbang-gerbang Digital Dasar 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 43

Tutorial PSpice 4 : Gerbang-gerbang Digital Dasar 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 44

Tutorial PSpice 4 : Gerbang-gerbang Digital Dasar

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 45

Tutorial PSpice 4 : Gerbang-gerbang Digital Dasar 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

Halaman 46


Gambarr 4. 4.6. Hasil simulasi rangkaian AND Bagaimana dengan XOR?

Menggunakan persamaan Boolean ean tersebut, bisakah Anda menuliskan-nya dalam PSpice? Untuk bantuan, perhatikan potongan ngan program logic_sw4.cir berikut ini dan rangkaian gerbang yang ditunjukkan pada Gambar 4.7. Sedangkan hasil simulasinya ditunjukkan unjukkan pada Gambar 4.8. LOGIC_SW4.CIR - GERBANG G LOGIKA DASAR MENGGUN MENGGUNAKAN SAKLAR LAR-SAKLAR * VCC 10 0 5V * * MASUKAN A DAN B, PENCACAH CACAH BINER 0 S/D 3 (2 BIT) VA 1 0 PULSE(5V V 0V 0NS 10NS 10NS 90NS 200NS) VB 2 0 PULSE(5V V 0V 0NS 10NS 10NS 190NS 400NS) * X1 1 2 103 10 NAND X2 1 103 104 10 NAND X3 103 2 105 10 NAND X4 104 105 3 10 NAND * … dst

Halaman 47

Tutorial PSpice 4 : Gerbang-gerbang Digital Dasar

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 48

Tutorial PSpice 4 : Gerbang-gerbang Digital Dasar 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 49

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

Halaman 50

Tutorial PSpice 5 : Analisa Transien en

Tutorial PSpicee 5 5: Analisa Transien ien 5.1. lilitan-Lilitan (Induktor) uktor) Linear Dalam PSpice PS Komponen lain adalah lilitan atau au yang lebih dikenal dengan nama induktor,, dengan nama imbol L. Walaupun bisa diaksess secara non-linear, non tetapi sementara dibahas as yang linear dulu. Induktor menyimpan energi dii dalam medan magnetnya, dengan demikian kian kita bisa menentukan arus awal dalam simulasi. Walaupun kita bisa memasang induktor nduktor dalam rangkaian DC untuk simulasi, tetapi tapi hal ini akan tidak banyak berarti, karena induktor akan bertingkah sebagai hubung-singkat kat pada analisa DC. Sedangkan pada analisa atau rangkaian AC, induktor berperilaku seperti rti impedansi imajiner. Dengan demikian kita ta tidak perlu menentukan arus awal induktorr pada analisa DC, sedangkan pada pa analisa AC, kita perlu menentukan arus awalnya.

G Gambar 5.1. Simbol induktor Pada gambar 5.1 ditunjukkan simbol mbol dari induktor dengan terminal 1 dan 2, dengan arus awal 2.5 A dan nilai induktaniss 50 mH. Dalam PSpice kita tuliskan dengan n sintaks atau contoh berikut: Lnama titik_pertama ma titik_kedua nilai Lag

1

2

50m IC=2.5

Perlu diperhatikan bahwa arus awal yang mengalir dari terminal pertama (1) 1) ke terminal kedua (2) dari induktor. Jika Anda da menginginkan arus mengalir berkebalikan n (dari 2 ke 1), maka baliklah penulisan titik_pertama dan titik_kedua-nya atau berilah tanda minus didepan angka arus awal.

5.2. Kapasitor-Kapasitor or Linear Dalam PS PSpice Kapasitor juga dapat digunakan untuk menyimpan energi. Karena dapat digunakan gunakan untuk menyimpan energi, PSpice menyediakan yediakan suatu cara untuk menentukan tegangan ngan awal yang dikenakan pada kapasitor. Ini sangat angat berguna untuk simulas simulasi perilaku transien sien rangkaian Halaman 51

Tutorial PSpice 5 : Analisa Transien en yang mengandung kapasitor. Pada gambar 5.2 ditunjukkan simbol kapasitor asitor dengan terminal 4 dan 5, tegangan awal 20V dan besarnya kapasitans adalah 50 μF.

G Gambar 5.2. Simbol kapasitor Penulisannya dalam PSpice mengikuti gikuti aturan atau contoh berikut: Cnama titik_pertama ma titik_kedua nilai Cfb

4

5

50u

IC=20 C=20

Artinya, didefinisikan kapasitor or 50 μF. Perhatikan, bahwa polaritas tegangan egangan awal sedemikian hingga sisi positif ditempatkan tempatkan pada titik_pertama dan sisi negatif if ditempatkan pada titik_kedua. Untuk membalik mbalik polaritas tegangan awal dapat dilakukan kukan dengan membalik penulisan terminal positif sitif dan negatifnya atau memberikan tanda minus di depan tegangan awal.

5.3. Analisa Transien Menggunakan PSpice PS Salah satu aspek penting dalam m analisa rangkaian adalah mempelajari tanggap gap alami dan step suatu rangkaian serta bagaimana agaimana tanggapan rangkaian terhadap sumber yang bervariasi terhadap waktu (time--varying). Untuk melakukan hal ini, bisa digunakan nakan perintah .TRAN dan .PROBE:

5.3.1. Cara Penggunaan Perintah .TRAN TRAN adalah perintah yang digunakan gunakan untuk melakukan analisa transien dalam simulasi PSpice., penggunaannya melibatkan kan 4 (empat) parameter sebagai berikut: .TRAN

prt_stp t_max max prt_dly max_stp

.TRAN

20us

20ms ms

8ms

10us

UIC

Arti masing-masing parameter sebagai ebagai berikut: berikut • prt_stp (print step) step digunakan untuk menentukan langkah h pencuplikan atau penyimpanan an atau pencetakan data, karena diisi dengan gan 20u maka variabel-variabel sistem akan disimpan setiap 20 μdetik selama elama simulasi dilakukan (waktu langkah yang sesungguhnya digunakan oleh eh PSpice bisa berbeda dari itu).

Halaman 52

Tutorial PSpice 5 : Analisa Transien • •

•

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

Halaman 53

Tutorial PSpice 5 : Analisa Transien en RANGKAIAN.CIR yang mengandung ng pernyataan .TRAN dan sebuah pernyataan .PROBE, maka PSpice akan membuat sebuah berkas dengan nama RANGKAIAN.DAT yang ng merupakan sebuah berkas data biner (anda tidak dapat membaca isinya dengan editor teks). ks). Secara default, .PROBE akan menyebabkan semua variabel-variabel rangkaian angkaian akan iabel yang ada di dalam sub-rangkaian. sub Dalam alam beberapa disimpan, termasuk semua variabel kasus, hal ini bisa menyebabkan bkan penyimpanan data yang besar sekali. ali. Jika Anda mensimulasikan suatu rangkaian n kompleks yang besar dengan berbagai macam am komponen serta menyimpan data dengan frekuensi yang tinggi (dalam selang waktu yang pendek) sepanjang waktu simulasi yang sangat angat panjang, Anda dapat dengan mudah membuat embuat berkas DAT dalam ukuran GigaByte! Untuk ntuk menghindari hal ini, Anda bisa menentukan ukan nilai-nilai nilai yang perlu disimpan. Jika pernyataan ataan .PROBE ditulis tanpa parameter, maka semuanya emuanya akan disimpan, misalnya: .PROBE yimpan segalanya dalam berkas DAT DAT-nya. akan menyebabkan PSpice menyimpan .PROBE V(5,23) I(Rx) Rx) I(L4) artinya, PSpice hanya akan menyimpan nyimpan tegangan antara titik 5 dan 23, aruss yang melalui resistor Rx dan arus yang melaluii induktor L4, semuanya dalam format biner, tidak ada data lain yang disimpan.

5.4. Contoh Analisa Transien nsien

Gambar 5.3. Rangkaian untuk contoh analisa transien Untuk contoh analisa transien digunakan igunakan rangkaian sebagaimana ditunjukkan n pada Gambar 5.3, sedangkan program PSpice-n nya sebagai berikut: Tanggap Natural rangkaian ian RLC paralel (psp05_01.cir) Rp 0 1 1.0 Lp 1 0 8mH IC=20A 20A Cp 1 0 10mF IC=0V 0V .TRAN 500us 100ms 0s 500us 00us UIC .PROBE .END

Halaman 54

Tutorial PSpice 5 : Analisa Transien 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 menggunakan 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 55

Tutorial PSpice 5 : Analisa Transien

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 56


Gambar 5.6. Tampilan plot grafik hasil simulasi

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

Halaman 57


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 58


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 59


Gambar 5.12. Plot grafik I(Rp), I(Cp) dan I(Lp) versus waktu -- selesai tutorial 5 --

Halaman 60

Tutorial PSpice 6 : Analisa AC Steady-state dalam PSpice

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 Vac 4 1 Vba 2 5 Ix 3 6 Isv 12 9

tipe AC AC AC AC

nilai 120V 240 10.0A 25mA

fase (derajat) 30 ; sudut fasenya 0 derajat -45 ; sudut fasenya -45 derajat ; 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 61

Tutorial PSpice 6 : Analisa AC Steady-state dalam PSpice

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 menentukan 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 ; ; .AC OCT 40 110Hz 880Hz ; ; DEC

20 titik/oktaf pada 2 oktaf (440Hz dan 880Hz) 40 titik/oktaf pada 3 oktaf (110Hz, 220Hz dan 440Hz)

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 ; ; .AC DEC 25 100k 100MEG ; ;

50 titik per dekade pada 2 dekade (1kHz dan 10 kHz) 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 62

Tutorial PSpice 6 : Analisa AC Steady-state dalam PSpice .AC LIN .AC LIN .AC DEC

1 11 20

60Hz 100 1Hz

60Hz ; <== seperti ini yg diinginkan 200 ; <== sapuan linear 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 Vs 1 0 Rg 1 2 Lg 2 3 Rm 3 4 Lm 4 0 Cx 3 0 .AC LIN 1 .PRINT AC .END

AC 60 Hz (psp06_01.cir) AC 120V 0 0.5 3.183mH 16.0 31.83mH 132.8uF 60 60 VM(3) VP(3) IM(Rm) IP(Rm) IM(Cx) IP(Cx)

Halaman 63

Tutorial PSpice 6 : Analisa AC Steady ady-state dalam PSpice

Gambar 6.1. Contoh ontoh rangkaian untuk analisa transien AC Pada listing berkas PSpice, perntah tah .AC digunakan untuk mengatur analisa untuk frekuensi tunggal 60 Hz. Perintah .PRINT T AC digunakan untuk melaporkan besarnya dan sudut fase tegangan pada titik 3, besarnya dan sudut fase arus yang melalui resistor Rm serta s besarnya dan sudut fase arus yang melaluii kapasitor Cx. Hasilnya simulasi sebagai berikut: kut: **** 03/16/04 08:38:21 ******* ***** Evaluation PSpice (Nov 1999) ************** ******** Rangkaian AC 60 Hz **** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION OLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C ****************************************************************************** ************************************************* ******** NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE LTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE GE ( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000 ( 3) 0.0000 ( 4) 0.0000 0000 VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT Vs 0.000E+00 TOTAL POWER DISSIPATION

0.00E+00

WATTS

**** 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) 3) IM(Rm) IP(Rm) IM(Cx) 6.000E+01 1.203E+02 -3.335E+00 335E+00 6.014E+00 -4.020E+01 6.022E+00 00 FREQ IP(Cx) 6.000E+01 8.667E+01 JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME

.03

Perhatikan, bahwa solusi tegangan gan di laporan pertama pada masing-masing masing g titik adalah 0 (nol). Ini merupakan laporan bagian gian DC DC-nya dan tentu saja nilainya adalah 0 (nol), (nol) artinya tidak ada eksitasi DC. Sedangkan n pada bagian kedua laporan terlihat bahwa tegangan t pada titik 3 adalah 120.3 /_ -3.332° volt olt dan arus yang melalui kapasitor Cx adalah 6.014 /_ 88.67 88.67°

Halaman 64

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

-- selesai tutorial 6 --

Halaman 65

Tutorial PSpice 7 : Analisa Tanggap Frekuensi

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):

Halaman 66

Tutorial PSpice 7 : Analisa Tanggap ap Frekuensi Penapis RC Lolos-rendah h Orde Pertama (psp07_01.cir) Vin 1 0 AC 1.0V Rf 1 2 1.59 Cf 2 0 100u .AC DEC 20 100Hz 100kHz z .PROBE .END

Gambar 7.1. Contoh rangkaia gkaia untuk analisa tanggap frekuensi (lolos-rendah) (lolos endah) Setelah dilakukan simulasi, seperti rti pada tutorial-tutorial tutorial sebelumnya, tampilkan an grafik untuk tegangan keluaran V(2), sebagaimana mana hasilnya ditunjukkan pada gambar 7.2.

Gambar 7.2 7.2. Plot grafik V(2) versus Frekuensi Cara lain untuk menggambarkan n penguatan adalah dalam satuan dB atau deciBell ciBell dan cara ini umum digunakan. Gunakan n fungsi dB() untuk menggambar plot grafik fik penguatan, sebagaimana hasilnya ditunjukkan an pada gambar 7.3.

Halaman 67


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:

Halaman 68

Tutorial PSpice 7 : Analisa Tanggap ap Frekuensi Penapis lolos-tinggi orde rde kedua (psp07_02.cir) Vin 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 an contoh analisa tanggap frekuensi (lolos (lolos-tinggi) ggi) Kali ini tidak digunakan tegangan gan masukan sebesar 1 volt, melainkan 10 0 volt. Dengan demikian agar diperoleh nilai penguatan, tegangan keluaran (V(3)) harus dibagi dengan tegangan masukan (V(1)) dan n kita hitung dalam satuan dB, sebagaimana mana hasilnya ditunjukkan pada gambar 7.6.

Gambar 7.6. Plott grafik V(3)/V(1) versus Frekuensi dalam dB Perhatikan bahwa penguatan dii bawah frekuensi resonansi 10 kHz miring ke atas dengan kemiringan 40 dB/dekade. Saatt memplot pergeseran fase penapis ini, kitaa hanya perlu menentukan sudut fase tegangan an keluaran, karena tegangan masukan sudah dah ditentukan

Halaman 69

Tutorial PSpice 7 : Analisa Tanggap Frekuensi 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!

Halaman 70

Tutorial PSpice 7 : Analisa Tanggap ap Frekuensi

Gambar 7.8 8. Rangkaian penapis aktif Lolos-rendah 1 7.3.2. Perancangan Penapis apis Lolos-Rendah Lolos

Walaupun terdapat berbagai macam jenis penapis dan berbagai macam cara implementasinya (penjelasan detil etil lihat catatan kaki atau footnote), berikut kut ini adalah penapis lolos-rendah dengan penyederhanaan R1=R2 dan tingkat penguatan uatan penguat operasional-nya adalah unitas ((unity, RB=hubung-singkat dan RA=terbuka).. Perancangan penapis Butterworth 2-kutub hanya nya memerlukan beberapa langkah: 1. Tentukan frekuensi cutoff rangkaian, ngkaian, fo (Hz) Misalnya, pilih fo=10 kHz untuk mengurangi sinyal derau pada 50 kHz dan meloloskan sinyal yang diinginkan iinginkan dibawah 5 kHz. 2. Pilih nilai kapasitor C2 yang cocok ocok antara 100 pF hingga 0.1 uF Andaikan anda punya banyak nyak kapasitor 1000 pF, maka gunakan kapasitor asitor ini untuk nilai C2. 3. Nilai C1 = 2 x C2 Dengan nilai C2 = 1000 pFF maka diperoleh C1 = 2000 pF. 4. Hitunglah R1 = R2 = 0.707/(2 . π . fo . C2) R1 = R2 = 0.707/(2 . π . 10kHz 0kHz . 1000pF) = 11.2 k ohm

1

Penjelasan detil tentang penapis aktif tif ada di buku “Penapis Aktif Elektronika: Teori dan n Praktek”, Praktek karya Agfianto Eko Putra dan diterbitkan oleh CV. Gava Media – Yogyakarta. Dapatkan segera di toko-toko toko buku terdekat di kota Anda.

Halaman 71


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 72


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 73


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 sekecilkecilnya, misalnya 10 ohm dan nilai RB sebesar-besarnya, misalnya 100 mega ohm. -- selesai tutorial 7 --

Halaman 74

Tutorial PSpice 8 : Sumber-sumber er Khusus dalam PSpice

Tutorial PSpicee 8 : Sumber-sumber er Khusus dalam PSpice Spice Sampai tutorial yang ke-7, hanya ya dibicarakan tentang tipe-tipe tipe sumber yangg paling dasar, yaitu sumber tegangan dan aruss DC dan AC serta 4 (empat) macam sumberr arus maupun sumber tegangan terkendali. Kalili ini akan dibahas tentang sumber-sumber khusus lainnya yang dapat digunakan/dikenali dalam Pspice, yaitu sumber pulsa, sinusoidal, PWL dan tabel.

8.1. Sumber Pulsa (Pulse) se) Tipe sumber ini bisa berupa sumber umber tegangan maupun arus. Banyak digunakan nakan sebagai se stimulus untuk simulasi tanggap p transien rangkaian. Sebaiknya jangan digunakan unakan dalam analisa tanggap frekuensi karena na model diasumsikan berada dalam ranah h waktu (time domain). Penulisan sumber pulsa lsa diawali, diawali seperti layaknya sumber independen enden lainnya, dengan nama mengikuti huruf V (untuk tegangan) atau I (untuk arus), kemudian mudian diikuti dengan daftar titik, kemudian diikuti iikuti dengan kata kunci PULSE yang diikuti dengan daftar parameter. Daftar parameter bisa dipi dipisahkan dengan spasi maupun koma.. Ilustrasi tipe pulsa tegangan ditunjukkan padaa gambar 8.1.

Gambar 8.1 1. Ilustrasi tipe sumber pulsa tegangan Parameter-parameter untuk tipe pe pulsa (harus ditulis dengan urutan berikut rikut dan juga perhatikan Gambar 8.1) adalah: • • • •

V1 adalah nilai saat pulsaa dianggap OFF atau bukan ON, nilai ini bisa nol ol atau negatif sesuai kebutuhan. Untukk sumber arus terpulsa, satuannya adalah ‘ampere’ ampere’ bukan ‘volt’; V2 adalah nilai saat pulsaa sepenuhnya ON, ini juga bisa bernilai nol atau au negatif (nilai V1 dan V2 tidak boleh sama); ma); Td adalah waktu tundaan an awal, default satuannya adalah detik, nilainya ainya bisa nol tetapi tidak boleh negatif; f; Tr adalah waktu bangkit (rise ( time) pulsa (dalam detik), PSpice membolehkan olehkan nilai ini sama dengan nol, tetapi nilai nol pada waktu bangkit bisa menyebabkan abkan masalah

Halaman 75


• • •

konvergensi dalam beberapa erapa simulasi analisa transien, artinya adaa alasan yang sangat tepat untuk penulisan isan bukan nol pada parameter ini; Tf adalah waktu jatuh (ffall down) pulsa (dalam detik), PSpice juga membolehkan nilainya nol, perhatikan keterangan eterangan pada Tr; Tw adalah lebar pulsa (detik) etik) selama pulsa ON; Period adalah total waktu ktu pulsa dalam detik. Pulsa akan mengulang ang jika waktu simulasi melampaui periode ode pulsa.

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

Gambar 8.2. Contoh ntoh rangkaian dan sebuah pulsa tegangan Berkas rangkaian PSpice-nya sebagai agai berikut: Tanggap transien penapis is Lolos Lolos-rendah (psp08_01.cir) * V1 V2 Td Tr Tf Tw Per. Vs 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 C .PROBE .END Keterangan: V1 diset nol dan 10 volt untuk uk V2, sedangkan Tw sebesar 900 md (0.9 detik) detik). Waktu simulasi (3 detik) lebih besar dari periode pulsa (2 detik), sehingga diperoleh hasil sebagaimana ditunjukkan pada gambar 8.3 untuk plot V(1) sebagai masukan ukan dan V(2) sebagai keluaran.

Halaman 76

Tutorial PSpice 8 : Sumber-sumber Khusus dalam PSpice

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 77

Tutorial PSpice 8 : Sumber-sumber Khusus dalam PSpice 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

Halaman 78


Gambar 8.5. Rangkaian R untuk simulasi tanggap transien Penggunaan normal pada tipe sumber ini dengan cara mengatur Vo, Td dan an Df-nya nol. Karena gelombang cosinus dibutuhkan, utuhkan, maka fase diatur ke 90 derajat. Jika diinginkan gelombang sinus, maka tiga parameter rameter terakhir harus diset nol, sehingg sehingga bisa b tidak usah dituliskan. Hasil grafik plot V(1)) sebagai masukan dan V(2) sebagai keluaran an ditunjukkan pada gambar 8.6.

Gambar 8.6 6. Plot grafik V(1) dan V(2) versus waktu

8.3. Sumber Piece Wise Linear (PWL) Sumber PWL merupakan suatu fungsi yang dapat digunakan untuk membuatt suatu bentuk gelombang yang terdiri dari garis ris lurus yang digambar dengan interpolasi antara ntara dua titik yang dideklarasikan. Karena Anda nda bisa menuliskan banyak titik sesuai kebutuhan, butuhan, maka Anda bisa membuat gelombangg yang sangat kompleks. Tipe sumber ini dapat berupa sumber tegangan (diawali dengan n V) maupun sumber arus (diawali dengan I). Cara penulisan tipe sumber ini sangat fleksibel dan hanya memiliki beberapa pa parameter. Parameter yang harus dituliskan adalah dua titik dalam dua koordinat: waktu u dan besarnya tegangan (atau arus). Pasangan n titik ini bisa dituliskan sebanyak-banyaknya, sebanyak ya, tet tetapi nilai waktu harus dituliskan secara naik aik (ascending) ( dan interval waktu tidak perlu rlu harus tetap

Halaman 79

Tutorial PSpice 8 : Sumber-sumber er Khusus dalam PSpice (bisa berubah-ubah). Dua parameter meter opsional adalah ‘DC’ dan AC’. Penggunaan aan parameter AC untuk sumber ini meragukan, an, karena digunakan untuk analisa transien n dan nilai AC sembarang akan diabaikan. Bagaimanapun aimanapun juga, jika Anda ingin mengubah tipe pe analisis dan menggunakan sebuah sumber AC, maka parameter AC merupakan satu-satunya satu unya yang bisa digunakan. Perhatikan contoh berikut: erikut: Vnama +n –n dc=10 ac=1 titik_2 titik_3 titik_4 tik_4 Vx 12 24 DC 10V V AC 1V PWL(1ms 12V 3ms 15V 8ms s 4V) Pada contoh di atas, parameterr AC akan diabaikan dalam analisa transien. Parameter DC (sebesar 10V) akan dipasangkan an dengan waktu t = 0 detik untuk membuat buat titik data pertama. Anda dapat menjalankan an sapuan AC (AC sweep) dengan sumber ini dan sumber ini merupakan sumber AC 1V sederhana rhana dengan frekuensi yang dideklarasikan. Cara C penulisan yang berbeda dengan tujuan yang ng sama sebagai berikut: Vnama +n –n titik_1 titik_2 titik_3 titik_4 Vx 12 24 PWL(0ms ms 10V 1ms 12V 3ms 15V 8ms 4V) Pada penulisan yang kedua, kita ta hapuskan parameter AC dan mengganti parameter DC dengan menuliskan titik awal dalam lam daftar PWL. Secara umum cara penulisan n dalam PSpice sangat fleksibel, Anda bisa menggunakan koma, spasi atau tabulasi untukk memisahkan parameter dan pasangan kurungg bisa tidak dituliskan, berikut ini dituliskan tiga ga macam cara dengan hasil yang sama: Vx 12 24 PWL 0ms,10V 1ms,12V ms,12V 3ms,15V 8ms,4V; Vx 12 24 PWL(0ms,10V,1ms,12V,3ms,15V,8ms ms,12V,3ms,15V,8ms,4V) Vx 12 24 PWL(0ms,10V 1ms,12V ms,12V 3ms,15V 8ms,4V) Jika jangka waktu analisa transien ien melebihi nilai dari titik waktu terakhir yang dituliskan dalam PWL, maka sumber berperilaku erilaku sebagai sumber DC dengan nilai tegangan angan terakhir yang dijumpai hingga akhir simulasi. mulasi. Dan siklus tidak akan diulang sebagaimana gaimana p pada sumber pulsa. Sebagai contoh, perhatikan rangkaian gkaian yang ditunjukkan pada gamb gambar 8.7, akan kan digunakan sumber PWL untuk analisa.

ontoh rangkaian untuk analisa dengan PWL Gambar 8.7. Contoh Halaman 80


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.

Halaman 81


Gambar mbar 8.9 8.9. Ilustrasi sumber tabel Jika kita amati grafik ini, terlihat hat bahwa perbandingan antara tegangan keluaran dan masukan sebesar 104 (10.000). Dengan demikian, grafik ini menyatakan suatu atu penguatan 4 10 antara -1 mV hingga +1 mV dari tegangan masukan. Kita dapat menggunakannya akannya untuk mendefinisikan sebuah penguat operasional dengan penguatan kalang kalang-terbuka ka sebesar 104 yang mengalami kondisi saturasi pada tegangan 10 volt. Berikut ini cara penulisannya lisannya dalam berkas PSpice: Enama +n –n masukan in out in out Etab 2 0 TABLE {V(1)}=(-1mV,-10V) {V(1)}=( (1mV,10V) dengan tegangan pada titik 1 sebagai bagai masukan. Penulisan TABLE harus diikutii dengan spasi, kemudian diikuti tegangan masukan ukan (V(1)) yang dinyatakan dengan tabel yang berisi dua titik (-1mV,-10V) dan (1mV,1V) V,1V), masing-masing pasangan tersebut ditulis dengan urutan (masukan,keluaran). Karena ena interpolasi linear digu digunakan antar pasangan gan data, maka pasangan data tersebut harus ditulis sedemikian rupa hingga nilai-nilai nilai masukan dalam urutan naik (ascending). Sekarang akan didefinisikan sebuah sub sub-rangkaian penguat operasional ional dengan memanfaatkan sumber tabel inii, resistansi masukan 500 kΩ dan resistansi keluaran 50 Ω, sebagaimana ditunjukkan pada gambar 8.10.

Halaman 82


Gambar 8.10 10. Sub Rangkaian penguat operasional Berkas sub-rangkaian PSpice-nyaa sebagai berikut: .SUBCKT OpAmpSat non inv nv out com Ri non inv 500k Ro int out 50.0 Et int com TABLE {V(non,inv)}=( n,inv)}=(-1mV,-10V) (1mV,10V) .ENDS Berkaitan dengan efek saturasi atau jenuh dengan menggunakan paradigma TABLE T ini, subrangkaian ini akan berperilaku seperti eperti sebuah penguat operasional dengan +Vcc dan –Vccnya berturut-turut sebesar +10V dan -10V. Sekarang akan dicoba untuk mensimulasikan mensimulasi sebuah rangkaian penguatt inversi yang ditunjukkan pada gambar 8.11. A Akan digunakan sumber SIN untuk melihat efekk saturasinya. saturasinya

Gambar 8.11. Rangkaian ngkaian penguat inversi ((inverting amplifier) Berkas PSpice-nya secara lengkap: p: Contoh saturasi pada OpAmp pAmp (psp08_05.cir) .SUBCKT OpAmpSat non inv nv out com Ri non inv 500k Ro int out 50.0

Halaman 83

Tutorial PSpice 8 : Sumber-sumber Khusus dalam PSpice 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.

Halaman 84


Gambar 8.13. Ilustrasi strasi penggunaan sumber tabel secara detil

Gambar 8.14. Model dioda Berkas PSpice untuk subrangkaian: an: .SUBCKT My_diode anode cathode Vx anode int DC 0V; use e this to measure current Ed int cathode TABLE {I(Vx)}=( I(Vx)}=(-2uA,-5V) (-1uA,-1mV) + (0A,0V) (125mA,100mV) ) (250mA,150mV) (500m (500mA,200mV) + (1.5A,250mV) (3.5A,300mV) 00mV) .ENDS Sekarang kita uji subrangkaian dioda ioda kita dengan rangkaian penyearah setengah gah gelombang yang ditunjukkan pada gambar 8.15. .15.

Halaman 85


Gambar 8.15. Penggunaan P model dioda dalam rangkaian Berkas PSpice-nya dengan mode dioda: Simulasi perilaku dioda a (psp08_06.cir) .SUBCKT My_diode anode cathode Vx anode int DC 0V; use e this to measure current Ed int cathode TABLE {I(Vx)}=( I(Vx)}=(-2uA,-5V) (-1uA,-1mV) + (0A,0V) (125mA,100mV) ) (250mA,150mV) (500mA,200mV) + (1.5A,250mV) (3.5A,300 00mV) .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 00us .PROBE .END Hasil grafik antara masukan V(1) 1) dan keluaran V(2) ditunjukkan pada gambar bar 8.16. Beda tegangan antara V(1) dan V(2) tersebut selama setengah siklus positif V(1) 1) merupakan tegangan maju yang melalui dioda. da. Karena tegangan negatif terbesar yang dinyatakan yatakan da dalam model hanya -5 volt, maka terdapat rdapat suatu breakdown Zener saat tegangan an balik dioda mencapai 5 volt. Jika Anda tidakk menginginkan efek breakdown dioda Zener, r, maka cukup dengan menuliskan nilai negatif sebesar mungkin pada pasangan data yang pertama. ertama.

Halaman 86


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). -- selesai tutorial 8 --

Halaman 87

Tutorial PSpice 9 : Studi kasus sumber-sumber khusus

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.

Halaman 88

Tutorial PSpice 9 : Studi kasus sumber mber-sumber khusus Sumber tegangan Vin berupa VPULSE (bisa diperoleh dengan Get Part atau Ctrl+G). Kemudian jangan lupa untuk mengedit engedit isi parameter VPULSE (lakukan dengan gan klik klik-ganda) dan diisi dengan nilai-nilai sesuaii gambar pulsa yang diinginkan (gambar (g 9.1.b dan mengikuti gambar 9.1.c), sebagaimana ditunjukkan njukkan pada gambar 9.3.

Gambar mbar 9.2. Solusi dengan skematik

Gambar 9.3. .3. Pengisian parameter pada VPULSE Jika anda ingin menggunakan editor itor teks biasa, maka ketiklah program PSpice berikut ini: Rangkaian Tutorial 9 Contoh ontoh 1 (psp09_01.cir) Vin 7 0 pulse (-220V 220V 20V 0 1ns 1ns 100us 200us) R1 7 5 2 L1 5 3 50uH C1 3 0 10uF .tran 1us 400us ; perintah p untuk analisa transien n .probe i(R1) v(3) ; p plot grafik i pada R1 dan v pada da titik 3 .end Kemudian lakukan simulasi, dari ri editor rangkaian bisa dilakukan dengan cara menekan tombol F11, tetapi sebelumnya, nya, lakukan pengaturan analisa transien sebagaimana ditunjukkan pada gambar 9.4. Halaman 89


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

Halaman 90

Tutorial PSpice 9 : Studi kasus sumber mber-sumber khusus

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 tegangan undak, sebagaimana ditunjukkan pada gambar 9.6.b. Gunakan PSpice untuk menghitung ung dan menggambar tanggap transien darii 0 hingga 400 udetik dengan kenaikan 1 udetik. k. Tegangan masing-masing kapasitor merupakan akan tegangan keluaran, V(3), V(6) dan V(9) yang ang harus dig digambar grafiknya. Nama rangkaiannya aiannya adalag psp09_02.cir (atau psp09_02s.sch ch untuk gambar skemanya).

Gambar 9.6. Rangkaian untuk studi kasus – 2

9.2.1. Solusi Studi Kasus-2 Untuk gambar rangkaian menggunakan gunakan PSpice Schematic Editor ditunjukkan n pada gambar 9.7. Untuk masing-masing sumber er tegangan V1, V2 dan V3 harus diisi parameter eter-parameter yang terkait, sebagaimana ditunjukkan ukkan pada gambar 9.8 (sesuai dengan soal studi tudi kasus kasus-2).

Gambar mbar 9.7. Solusi dengan skematik

Halaman 91

Tutorial PSpice 9 : Studi kasus sumber mber-sumber khusus Masing-masing titik 3, 6 dan 9 diberi Voltag Voltage/Level Marker, sehingga ketikaa disimulasikan akan langsung tergambar. Sedangkan dangkan untuk program PSpice-nya PSpice ditunjukkan ukkan sebagai berikut, hasil simulasi ditunjukkan n pada gambar 9.9. Rangkaian Tutorial 9 Contoh ontoh VI1 1 0 PWL (0 0 1ns 1v v 1ms VI2 4 0 PWL (0 0 1ns 1v v 1ms VI3 7 0 PWL (0 0 1ns 1v v 1ms 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

2 (psp08_02.cir) 1v) ; step 1 volt t 1v) ; step 1 volt t 1v) ; step 1 volt t

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

Halaman 92


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 93


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.


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 94

Tutorial PSpice 9 : Studi kasus sumber-sumber khusus Rangkaian Tutorial 9 Contoh 3 (psp09_03.cir) ; tegangan tangga untuk pulsa Vs 1 0 PWL (0 0 10ns 10v 2ms 10v) 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 95


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 96



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 97



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 98


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 99



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 100

Tutorial PSpice 9 : Studi kasus sumber-sumber khusus .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 -- selesai tutorial 9 --

Halaman 101

Ringkasan Perintah PSpice

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} Examples: DCLAMP 14 0 DMOD

[area]

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} + [AD={value}] + [PD={value}] + [NRD={value}] Examples: M1 14 2 M13 15 3

13 0

{s} {sub} {mdl} [AS={value}] [PS={value}] [NRS={value}]

[L={value}]

[W={value}]

0 PNOM L=25u W=12u 0 PSTRONG

Halaman 102


Q device - Bipolar Q{name} {c} Examples: Q1 14 2 Q13 15 3

Transistor. {b} {e} [{subs}] {model} [{area}] 13 PNPNOM 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 E{name} {+node} E{name} {+node} Examples: EBUFF 1 EAMP 13

Controlled Voltage Source VCVS. {-node} {+cntrl} {-cntrl} {gain} {-node} POLY({value}) {{+cntrl} {-cntrl}}* {{coeff}}* 2 0

10 11 1.0 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 103

Ringkasan Perintah PSpice H device - Current H{name} {+node} H{name} {+node} Examples: HSENSE 1 HAMP 13

Controlled Voltage Source CCVS. {-node} {vsource name} {gain} {-node} POLY({value}) { {vsource name} }* {{coeff}}* 2 0

VSENSE 10.0 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 104


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 CAP Cxxx IND Lxxx RES Rxxx D Dxxx NPN Qxxx PNP Qxxx NJF Jxxx PJF Jxxx NMOS Mxxx PMOS Mxxx VSWITCH Sxxx

Devtype capacitor inductor resistor diode NPN bipolar PNP bipolar N-channel JFET P-channel JFET N-channel MOSFET P-channel MOSFET 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 105

Ringkasan Perintah PSpice .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 --

Halaman 106

Eksperimen I : Simulasi Rangkaian Sederhana

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 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 : 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 107

Eksperimen I : Simulasi Rangkaian Sederhana Sumber Tegangan dan Arus Deskripsi sumber Deskripsi perintah Vnama titik+ titik- nilai Sumber tegangan DC independen Inama In titik Out titik nilai Sumber arus DC independen Voltage Controlled Voltage Source DC Enama titik+ titiktitik_kontrol+ titik_kontrol(sumber tegangan dependen) penguatan Sumber tegangan sinusoidal Vnama titik+ titik- SIN ofset amplitudo frekuensi bergantung waktu (time dependent) Sumber tegangan kotak atau gergaji Vnama titik+ titik- PULSE init peak+ delay rise_time bergantung waktu fall_time lebar periode Sumber tegangan phasor sinusoidal AC Vnama titik+ titik- AC besaran fase (dalam derajat) Komponen-komponen pasif Deskripsi komponen Resistor Kapasitor Induktor

Deskripsi perintah Rnama titik+ titik- nilai Cnama titik+ titik- nilai 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 + 10k

1

0

Halaman 108

Eksperimen I : Simulasi Rangkaian n Sederhana

• •

Huruf besar/kecil, PSpice tidak ak membedakan huruf besar dan kecil, sehingga gga (misalnya) pernyataan Rkeluaran dengan n rKELUARAN adalah sama; Karakter, spasi, tabulasi dan koma diperlakukan sama dalam PSpice, misalnya: nya: Vin 1,0,10 Vin 1 0 10 Vin 1 0

•

10

sama dengan sama dengan (dengan tab)

Nilai dan unit, unit default adalah dalah volt, ampere, ohm, farad, henry dan seterusnya. terusnya. NilaiNilai nilai dapat diberikan dalam format desimal (misalnya 0.001) atau dalam m eksponensial (misalnya 1e-3) atau menggunakan unakan singkatan standar (misalnya 1m). Standar ndar singkatan lainnya sebagai beikut: pico p nano n mikro u mili m

kilo k mega meg (bukan M) giga g

•

Tanda, sebagaimana juga akan an diterangkan pada Modul 2, PSpice menggunakan unakan aturan tanda pasif. Dengan demikian, an, tegangan yang melalui suatu komponen n didefinisikan sebagai tegangan antara titik ik pertama dengan titik kedua yang dituliskan. kan. Arus yang melalui suatu komponen ditetapkan tetapkan positif jika mengalir dari titik pertama ma dan keluar dari titik kedua yang dituliskan. an. • Nama titik, anda boleh menamai amai titik dengan sembarang string sesuka Anda, tapi ada titik yang harus diberi nama atau label ‘‘0’ yaitu titik ground; • Beda tegangan, V(titik1,titik2) 2) adalah singkatan dari V(titik1) – V(titik2); Tidak boleh ada titik yang mengambang gambang, setiap titik dalam rangkaian haruss dihubungkan minimal ke dua komponen.

1.4. Eksperimen I.1 kan juga labelPerhatikan rangkaian sederhana yang ditunjukkan pada Gambar E1.1, perhatikan label angka yang digunakan untuk uk memberi nama titik-titik (nodes) rangkaian.

Gambar E1.1

Halaman 109


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 I = V/Rtotal V2 = I * R2

= 2k + 3k = 5/5k = 1 mA * 3k

= 5kohm = 1 mA, sehingga = 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 .cir pada File name, lalu klik Save.

Gambar E1.2

Halaman 110


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 111


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 112


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 dipotong):

, sehingga akan ditampilkan (misalnya, beberapa baris

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 113

Eksperimen I : Simulasi Rangkaian Sederhana 11: 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

NODE

VOLTAGE

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) 5 10 5 20 15

R1 (kohm) 1 2 3 4 5

R2 (kohm) 5 4 3 2 1

V(2) (volt)

I (mA)

2. Carilah arus yang melalui resistor R1, R2, R3 dan R4 serta tegangan pada masing-masing resistor pada rangkaian berikut ini:

Halaman 114

Eksperimen I : Simulasi Rangkaian n Sederhana

-- selesai eksperimen 1 --

Halaman 115

Eksperimen II : Analisa DC Rangkaian aian Sederhana

Eksperimen II : Analisa DC Rangkaian ngkaian Sederhana 2.1. Eksperimen II-1 Menggunakan hitungan secara teoritis eoritis dan secara PSpice, carilah tegangan pada da tiap tiap-tiap titik dan arus pada tiap-tiap cabang ang dari rangkaian Gambar E2.1 berikut:

Gambar E2.1 Solusi program PSpice: Eksperimen 2 Contoh 1 Vs 1 0 10 ; sumber tegangan 10 V R1 1 2 1.5k ; resistor 1.5 kohm R2a 2 0 6k ; resistor 6 kohm R2b 2 0 6k ; resistor 6 kohm R2c 2 0 3k ; resistor 3 kohm .dc Vs list 10 ; analisa a DC (Vs=10V) .print dc V(1,0) V(2,0) ) I(R1) I(R2a) I(R2b) I(R2c) .end Keterangan: •

•

Sumber tegangan 10V diberi beri label Vs, terminal positif dan negatifnya masing masing-masing diberi label 1 dan 0. Resistor stor 1.5 kkOhm diberi label R1 dan ditempatkan n antara titik 1 dan 2, selain itu terdapat at tiga resistor lain, 2 resistor 6 kOhm dan 3 kO kOhm yang masing-masing diberi label bel R2a, R2b dan R2c ditempatkan secara paralel antara titik 2 dan 0; Pernyataan “.dc Vs list l 10” digunakan agar PSpice melakukan an analisa DC rangkaian dengan sumberr tegangan yang di-set di sebesar 10V;

Halaman 116

Eksperimen II : Analisa DC Rangkaian aian Sederhana •

•

•

Kita bisa memperoleh informasi formasi besarnya tegangan untuk semua titik ik dengan cara langsung meminta PSpicee untuk menuliskannya dalam laporan keluaran an ((output file). Misalnya, dengan perintah ntah ““.print dc V(1,0)”, PSpice akan n menuliskan tegangan titik 1 terhadap titik 0 pada berkas keluarannya; Kita bisa memperoleh informasi formasi besarnya arus pada masing-masing masing cabang, dalam hal ini yang melalui ke-4 resistor, dengan cara yang sama, yaitu meminta minta langsung PSpice untuk menuliskkannya pada laporan keluaran. Misalnya, nya, perintah “.print dc I(R1) I(R2a) I I(R2b) I(R2c)” akan mengakibatkan ibatkan PSpice menuliskan besarnya arus us yang melalui ke-4 ke komponen resistor tersebut. ersebut. Perlu diingat bahwa PSpice menggunakan enggunakan aturan tanda pasif, sehingga kare arena terminal positif R1 diberi label 1 dan terminal negatifnya dengan label 0, maka ka PSpice akan menganggap arah positif dari I(R1) adalah dari titik 1 ke 2; Dalam hal ini kita hanya ya perlu menuliskan satu perintah “.print “ t” saja untuk mendapatkan informasi yang ya diinginkan;

2.1.1. Tugas Eksperimen II-1 I Ulangi dengan menggunakan rangkaian ngkaian yang sama ((sebagaimana ditunjukkan n pada Gambar E2.1) dengan menambahkan 1 resistor yang paralel (R2d) terhadap R2a, R2b dan R2c dengan nilai 4k. Sumber tegangan n diganti menjadi 15V dan R1 diubah menjadii 2k.

2.2. Eksperimen II-2 Carilah rangkaian ekivalen Thevenin venin dan Norton pada bagian kiri terminal A dan B dari rangkaian yang ditunjukkan pada da Gambar E2.2.a. Dengan kata lain, tentukan ukan tegangan rangkaian terbuka (Voc), arus rangkaian hubung singkat (Isc) dan resistansi stansi ekivalen Thevenin (Rth) pada bagian kiri A dan B:

Gambar E2.2.a

2.2.1. Program #1: Perhitungan tungan Tegangan Rangkaian Terbuka uka •

Dengan terminal A dan B yang ng terbuka, maka tidak ad ada arus yang melalui kedua resistor 2.5 kOhm tersebut. Dengan n demikian, kedua resistor tersebut bisa kita hilangkan sementara, sehingga terbentuklah ntuklah rangkaian sebagaimana yang ditunjukkan unjukkan pada Gambar E2.2.b;

Halaman 117


Gambar E2.2.b •

Tegangan rangkaian terbukaa tersebut sebenarnya merupakan tegangan antara titik 2 dan 0 (perhatikan Gambar E2. 2.2.b). Cara untuk mendapatkan informasi tegangan angan ini yaitu dengan meminta PSpice untuk ntuk melakukan analisa DC dengan Vs diset et ke 10V dan meminta untuk menuliskan informasi nformasi tegan tegangan tersebut pada laporan keluaran: uaran: .print DC V(2,0)

•

Program PSpice-nya: Eksperimen 2 Contoh 2b Vs 1 0 10 R12 1 2 5k R20 2 0 5k .dc Vs list 10 .print dc V(2,0) ;cari V2-V0=Voc .end

2.2.2. Program #2: Perhitungan tungan Arus Rangkaian Hubung Hubung-singkat ngkat •

Dengan terminal A dan B dihubung dihubung-singkat, rangkaian menjadi sebagaimana gaimana yang ditunjukkan pada Gambar E2..2.c.

Gambar E2.2.c

Halaman 118


•

Arus hubung-singkat Isc merupakan upakan arus yang mengalir dari titik 3 ke titikk 0 (perhatikan Gambar E2.2.c). Kita bisa memperoleh emperoleh besarnya bes arus ini dengan melakukan kan analisa DC dengan Vs diset 10V dan mencetak encetak arus yang mengalir men pada kedua resistor stor 2.5 kOhm kO tersebut: .print t dc I(R30)

•

;cetak Isc

Program PSpice-nya: Eksperimen 2 Contoh 2c Vs 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 etak Isc .end

2.2.3. Program #3: Resistansi tansi Ekivalen

Gambar E2.2.d • •

Resistansi ekivalen bagian kiri ri terminal A dan B dapat dihitung dengan cara: ra: (1) Sumber tegangan diganti dengan hubung ubung-singkat dan (2) menyisipkan sumber arus 1A yang mengalir dari terminal B ke terminal erminal A. Kemudian dilakukan perhitungan ngan tegangan jatuh yang dihasilkan, V(A) – V(B) (B) (perhatikan Gambar E2.2.d). Resistansi ekivalen kivalen-nya adalah: Rth h=

•

V ( A) V ( B ) = V ( A) V ( B ) 1

Program PSpice-nya:

Halaman 119

Eksperimen II : Analisa DC Rangkaian aian Sederhana Eksperimen 2 Contoh 2d R20p 2 0 5k R20q 2 0 5k R23 2 3 2.5k Ix 4 3 1 ; sumber arus 1A dari 4 -> 3 R40 4 0 2.5k .dc Ix list 1 ; analisa a DC dengan Ix=1A .print dc V(3,4) ; Rth=V(3,4)!! R .end

2.2.4. Tugas Eksperimen II-2 I Carilah rangkaian ekivalen Thevenin evenin dan Norton pada bagian terminal A dan B dari rangkaian pada Gambar E2.2.e.

Gambar E2.2.e

2.3. Eksperimen II-3 rsebut adalah Tentukan nilai RL sedemikian hingga daya yang melalui komponen tersebut maksimum pada rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar E2.3.

Halaman 120


Gambar E2.3 Solusi program PSPice: Eksperimen 2 Contoh 3 Vs 1 0 10 R12 1 2 4k RL 2 0 {R} ; R dibuat t variabel .param R=1 ; berikan nilai R awal sembarang .dc param R=1k 10k 100 ; analisa DC dengan memvariasi asi R .probe ; buat b berkas data untuk plot grafik afik .end •

Untuk menentukan berapakah kah nilai RL agar daya yang melewati komponen onen tersebut maksimum, kita harus membuat buat nilai nil RL variatif (variabel). Hal ini bisa dilakukan akukan dengan menuliskan {variabel} pada ada isian nilai komponen RL: RL

•

2 0 {R}

; R dibuat variabel

Selain itu, harus dituliskan juga ga perintah: .param variabel=x dengan x merupakan sembarang barang bilangan, mengapa hal ini dilakukan tidak penting untuk tujuan kita, tetapi PSPice Pice membutuhkannya! Pada kasus ini variabel bel digunakan R, sehingga perintahnya: .param R=1

•

Pernyataan: .dc dc param R=1k 10k 100 digunakan agar PSPice melakukan kukan analisa DC secara kontinyu (DC sweep analysis analysis). Kita minta agar PSPice melakukan an sweep antara nilai 1 kOhm hingga 10 kOhm dengan kenaikan 100 ohm. Dengan kata lain, Pspice akan menjalankan analisa DC pada nilai nilai-nilai 1k, 1.1k, 1.2k, ..., 10k. Bentukk umum dari perintah DC sweep adalah: Halaman 121


.dc param variabel bel nilai_awal nilai_akhir kenaikan ikan • •

•

Pernyataan “.probe” digunakan nakan agar PSpice membuat sebuah berkas data (“ (“.dat”) yang berisikan informasi tegangan, angan, arus dan lain lain-lain hasil perhitungan selama ama dilakukan analisa DC sweep. Berkas ini yang digunakan oleh Probe. Lakukan simulasi seperti biasanya, sanya, jika sudah tidak ada kesalahan (berhasill dengan baik), baik) jalankan program Probe dengan ngan mengklik tombol View Simulation Results ults atau , sehingga akan ditampilkan jendela endela Probe (grafik atau plot masih kosong)) sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E2..4; Grafik pada Probe seharusnya ya memiliki variabel R pada sumbu horisontal horisontal-nya. Anda bisa menggambar atau memplot “Daya_R “ vs R” dengan cara memilih menu Trace Add trace... sehingga ditampilkan kotak dialog sebagaimana ditunjukkan pada Gambar G E2.5;

Gambar E2.4

Halaman 122


Gambar E2.5 Kemudian pada isian Trace Expression ketiklah persamaan/rumus: V(2,0) 0) * I(RL) atau V1(RL) * I(RL) yaitu y sebagai rumus daya atau power (= tegangan(RL) x arus(RL)) untuk suatu nilai komponen RL, sehingga pada plot akan ditampilkan ampilkan hasil grafiknya sebagaimana ditunjukkan jukkan pada Gambar E2.6;

Gambar E2.6 •

Selanjutnya tampilkan kursorr pada plot dengan cara memilih menu Trace e

Cursor

Display... atau tombol , sehingga tampilan grafik sekarang dilengkapi dengan kursor dan tampilan posisi kursor sebagaimana ebagaimana ditunjukkan pada Gambar E2.7:

Halaman 123

Eksperimen II : Analisa DC Rangkaian Sederhana

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 dayanya?), 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 124

Eksperimen II : Analisa DC Rangkaian Sederhana

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. -- selesai eksperimen 2 --

Halaman 125

Eksperimen III : Sumber Tegangan n Dependen dan Analisa Transien

Eksperimen III : Sumber Tegangan ngan Dependen & Analisa nalisa Transien Perhatikan sumber tegangan dependen penden jenis Voltage Controlled Voltage Source ce (VCVS) yang ditunjukkan pada Gambar E3.1 1. Dalam hal ini, tegangan Vab bergantung ng pada besar tegangan Vxy.

Gambar E3.1 liskan dengan cara sebagai berikut: Secara umum, sebuah VCVS dituliskan Enama titik+ titik k- titik_kontrol+ titik_kontrol- gain Misalnya, jika terminal + dan – pada p Vxy terhubungkan pada titik-titik x dan y (sebagai titik titiktitik kontrol) dan terminal + dan – pada Vab terhubungkan pada titik a dan b berturut-turut berturut dan perbandingan Vab/Vxy sebesar sar 3, maka dapat dituliskan: Econtoh A B X Y 3

3.1. Eksperimen III-1 Buat grafik “Vout vs Vin” rangkaian gkaian yang ditunjukkan pada Gambar E3.2 2, dengan Vin bervariasi antara 0 hingga 10V. Solusi program PSpice: Eksperimen 3 Tugas s 1 Vs 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 0k .dc param Vin 0 10 0 .1 .probe .end

; Sumber dependen

Halaman 126


Gambar E3.2 Keterangan: • • •

•

Rangkaian pada Gambarr E3. E3.2 mirip dengan konfigurasi inversi sebuah buah penguat operasional (OpAmp); Karena akan dibuat grafik afik “Vout vs Vin”, maka Vs harus dibuat jenis variabel (bervariasi), dengan demikian mikian kita gunakan parameter {Vin} yang bervar rvariasi antara 0V hingga 10V dengan kenaikan naikan 0.1V; Selain itu jangan lupaa untuk menuliskan VCVS VCVS-nya dalam program. rogram. VCVS ditempatkan antara titik 4 dan 0 (dengan terminal positif di 4) dan dikontrol kontrol dengan tegangan [V(0) – V(1)]. Tegangan yang dihasilkan 200k=200.000 200k= kali dari tegangan kontrol atau V(4,0) = 200.000 .000 V(0,1); Setelah program dituliskan an dan disimulasikan, gambarkan grafik yangg diminta yaitu “Vout vs Vin” (perhatikan n Gambar E3.3). Apa yang bisa Anda simpulkan kan dari grafik tersebut?

Halaman 127


Gambar E3.3

3.1.1. Tugas Eksperimen III-1 I Lakukan analisa rangkaian seperti rti sebelumnya menggunakan rangkaian yang ng ditunjukkan pada Gambar E3.3. Buatlah graafik “VRL vs Vin” (bervariasi Vin-nya dari 1V hingga 10V dengan kenaikan 0.1V) dan apaa yang bisa disimpulkan dari grafik tersebut ut (penguatan VCVS1=200000)!

Gambar E3.3

3.2. Eksperimen III-2 d Vs(t) merupakan fungsi waktu dengan an persamaan Buat grafik Vout(t) dan Vs(t) dengan sin(2πt) dari rangkaian yang ditunjukkan unjukkan pada Gambar E3.4 (kapasitor dalam m satuan mF = miliFarad)..

Halaman 128


Gambar E3.4 Solusi program PSpice: Eksperimen 3 Tugas s 2 Vs a 0 sin 0 1 1 ; Vs(t)=sin(2pi*t) C1 a 1 1m ; 1 milliFarad Rin 1 0 5Meg Rf 1 out 1k Rout 4 out 10 Egain 4 0 0 1 200k k .tran 2s 2s ; analisa transien (t=0s to t=2s) .probe .end Keterangan: •

Pada berkas rangkaian PSpice Spice kita gunakan sumber tegangan sinusoidal al dengan label Vs. Secara umum sumber ber tegangan sinusoidal dituliskan dengan cara sebagai berikut: Vnama titik+ titik k- SIN dc-offset amplitudo frekuensi kuensi Dengan frekuensi yang dinyatakan d dalam Hertz, bukan dalam radian/detik! n/detik! Dalam berkas PSpice tersebut, sumber tegangan sinusoidal ditempatkan antara ara titik ‘‘a’ dan ‘0’, tanpa memiliki offset DC (=0), amplitudo-nya 1V (sinusiodal 1V) dan n frekuensinya freku 1 Hertz (2π rad/detik);

Halaman 129

Eksperimen III : Sumber Tegangan Dependen dan Analisa Transien • •

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 nilai_akhir tundaan rise_time fall_time lebar *periode

: : : :

tegangan awal pulsa tegangan akhir pulsa tundaan awal pulsa dari gelombang kotak berapa waktu yang dibutuhkan dari nilai_awal ke nilai_ahir : berapa waktu yang dibutuhkan dari nilai_akhir ke nilai_awal : berapa lama gelombang tetap pada nilai_akhir-nya : periode dari gelombang, parameter ini harus disertakan jika bentuk gelombangnya berulang (periodik); Halaman 130

Eksperimen III : Sumber Tegangan Dependen dan Analisa Transien

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 angkaangka 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

Halaman 131


Gambar E3.6 Keterangan: • •

Dalam program PSpice ini ni kita gunakan komponen opamp uA741, yang ang tersimpan pada berkas pustaka eval.lib (sudah termasuk dalam instalasi PSpice Spice Student Edition); Untuk tujuan kita, kita bisa memandang uA741 sebagai piranti dengan gan 5 terminal (dari total 7 terminal jikaa kita masukkan dua terminal offset DC-nya). DC Secara umum penulisan untuk uA741 ini ni sebagai berikut: Xopamp terminal+ terminalterminal v++ v-- keluaran UA741 41 .lib eval.lib

•

dengan v++ dan v—sebagai gai terminal catu daya (positif dan negatif berturut berturut-turut). Baris kedua digunakan untuk memberitahukan PSpice berkas apa yang terdapat piranti opamp yang bersangkutan; angkutan; Setelah program dituliskan an dan disimulasikan, gambarkan gamba grafik yangg diminta yaitu Vout(t) dan V1(t), perhatikan ikan Gambar E3.7. Apa yang bisa Anda simpulkan lkan dari grafik tersebut?

Halaman 132

Eksperimen III : Sumber Tegangan Dependen dan Analisa Transien

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 --

Halaman 133

Eksperimen IV : Analisa Rangkaian n RL dan RC

Eksperimen IV V: Analisa Rangkaian kaian RL dan RC 4.1. Eksperimen IV-1 Tentukan tegangan V2(t) dengan an Vs(t) merupakan sumber tegangan gelombang ombang kotak positif 5V dengan frekuensi 1kHzz pada rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar bar E4.1. E4.

Gambar E4.1 Solusi program PSpice: Eksperimen 4 Tugas 1 Vs 1 0 pulse 0 5 0 1u 1u .5ms 1ms ; gelombang kotak positif 5V R12 1 2 1k R23 2 3 10k ; resistansi tansi induktor L30 3 0 0.5 ; induktor tor 0.5 henry .tran 5ms 5ms .probe .end Keterangan: •

Sumber tegangan gelombang mbang kotak 5V cara pendeklarasiannya sama seperti eksperimen terdahulu, hanya anya saja karena yang diminta adalah gelombang bang positif 5V, maka nilai_awal kita isi dengan engan 0V (bukan -5V) dan nilai_akhir kita isi dengan 5V: Vs 1 0 pulse 0 5 0 1u 1u .5ms 1ms

•

Jika program berhasil Anda nda simulasikan, lakukan pembuatan grafik V(1) dan V(2) pada grafik yang sama dan an bandingkan keduanya keduanya, sebagaimana contoh oh tampilannya ditunjukkan pada Gambarr E4. E4.2;

Halaman 134

Eksperimen IV : Analisa Rangkaian RL dan RC

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

;

Halaman 135


4.1.1. Tugas Eksperimen IV-1 I Masih menggunakan rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar E4.1, carilah tegangan V2(t) jika Vs(t) merupakan gelombang ng kotak negatif 10V dengan frekuensi 1 kHz kHz! Berapa konstanta waktu rangkaian tersebut? ebut?

4.2. Eksperimen IV-2 Tentukan konstanta waktu (τ) rangkaian ngkaian RC yang ditunjukkan pada Gambar E4. 4.4.

Gambar E4.4

4.2.1. Tugas Eksperimen IV-2 I 1. Lakukan simulasi dengan rangkaian ngkaian yang ditunjukkan pada Gambar E4.4 d dan gambarkan tanggap transien dengan cara ara memplot grafik Vin vs Vout, sehingga diperoleh iperoleh grafik sebagaimana ditunjukkan pada da Gambar E4.5;

Gambar E4.5 2. Dari grafik tersebut tentukan n konstanta waktu (τ) dan nilai akhir tetap DC ((DC steady state) dengan cara yang ditunjukkan njukkan pada Gambar E4.6. Halaman 136


Gambar E4.6 3. Kemudian lengkapi tabel berikut rikut ini R (ohm) hm) C (uF) Konstanta waktu 2k 2u 3k 3u 1k 2u 2k 1u 3k 2u 2k 3u -- selesai modul 4 --

Halaman 137

Modul V : Gelombang disearahkan dan Disipasi Daya

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 138

Modul V : Gelombang disearahkan dan Disipasi Daya • •

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 sebagaimana hasilnya ditunjukkan pada Gambar E5.4;

persamaan

rms(V(1)),

Halaman 139


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 140


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

1 2

I 2 R watt

Kapasitor

1 2

I 2 Z C watt

Halaman 141


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. -- selesai modul 5 --

Halaman 142

Eksperimen VI : Magnitude (phase) vs Frekuensi

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 R12 1 2 1k L20 2 0 1H .ac dec 40 1 100k .probe .end

;(Vs=1<0) ; variasi frekuensi logaritmik

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 143


•

• •

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 lolostinggi (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 144

Eksperimen VI : Magnitude (phase) vs Frekuensi •

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 145


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 V2/V1 Fase V2/V1 (Hz) (dalam dB) (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 146

Eksperimen VI : Magnitude (phase) vs Frekuensi + 100k

0

0)

R30 3 0 1 .ac dec 40 100 100k .probe .end

; variasi tegangan logaritmik

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, datadata 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

Halaman 147

Eksperimen VI : Magnitude (phase se) vs Frekuensi Terlihat pada Gambar E6 6.6 tersebut, hasil eksperimen tidak sama dengan ngan data data-data teoritis, artinya ada perbedaan edaan di antara keduanya •

Untuk menampilkan perbandingan bandingan fase fase-nya, tambahkan sebuah plot lagi (lihat cara yang sudah dijelaskan sebelumnya atau bisa Anda buat plot tersendiri) ersendiri) dan tambahkan trace dengan persamaan p(V(2)) dan p(V(3)). Hasilnya ditunjukkan unjukkan pada Gambar E6.7.

Gambar E6.7

6.3. Tugas: Dinamika Rangkaian angkaian RC

Gambar E6.8 (Vin = 5V) 1. Lakukan simulasi rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar E6.8 dan temukan mukan tanggap transiennya (tegangan kapasitor itor Vout, dalam bentuk grafik); 2. Dari grafik yang diperoleh, tentukan konstanta waktu τ dan nilai akhir DC ((DC steady state): an estimasi slope dari grafik untuk menentukan kan konstanta a. Anda perlu melakukan waktu τ sebagaimana ditunjukkan pada Gambar E6.9 b. Gunakan dua kursor untuk menentukan nilainya!

Halaman 148

Eksperimen VI : Magnitude (phase se) vs Frekuensi

Gambar E6.9 3. Ulangi percobaan ini untuk uk nilai-nilai nilai komponen-komponen yang berbeda-beda berbeda sebagaimana ditunjukkan pada da tabel 6.1. Tentukan hubungan empiris antara tara konstanta waktu τ dengan nilai R. Tabel 6.1 nilai R konstanta waktu τ 250 500 1000 1250 1500 2000

6.4. Tugas: Tanggap Dinamika namika Rangkaian RLC

Gambar ar E6 E6.10 (Vin = 5V dan R = 2 ohm) 1. Lakukan simulasi rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar E6.10 dan temukan mukan tanggap transiennya (tegangan kapasitor asitor I(t), dalam bentuk grafik). Apakah yang ang dihasilkan merupakan gelombang kurang ng teredam (underdamped), ( teredam kritis (critical ritical damped) damped atau terlalu teredam (overdamped mped)? Halaman 149

Eksperimen VI : Magnitude (phase se) vs Frekuensi

2. Dengan cara memvariasikan nilai R, tentukan nilai-nilai R yang mewakili ketiga kondisi grafik tanggap transien tersebut but (kurang teredam, teredam kritis dan terlalu lu teredam). 3. Dalam kasus kurang teredam, m, tentukan nilai konstanta waktu τ dan frekuensi ensi osilasi ω = 2πf dari grafik Anda: a. Grafik yang ditampilkan pilkan tersebut memiliki persamaan:

b. Sehingga Anda bisa sa menemukan nilai τ dan ω dengan mengukur kur dua puncak berturutan pada grafik (saat sinus samadengan satu) dan an melakukan beberapa perhitungan ngan sederhana; c. Pengukuran puncak ak menghas menghasilkan (i1,t1) dan (i2,t2), bentuklah perbandingan i1/i2 = exp(-(t1-tt2)/τ) dan selesaikan terhadap τ dan menemukan ω menggunakan t2-tt1 = T dengan T merupakan perioda. -- selesai modul 6 --

Halaman 150

Eksperimen VII : Menggambar Rangkaian dengan PSpice

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 151


Gambar E7.2

(a)

(b) Gambar E7.3

Halaman 152


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 153


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 154

Eksperimen VII : Menggambar Rangkaian dengan PSpice 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 155


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 156

Eksperimen VII : Menggambar Rangkaian dengan PSpice 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 157


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 158


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! -- selesai modul 7 --

Halaman 159

Eksperimen VIII : Analisa AC dari Rangkaian Skematik

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 160


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 161

Eksperimen VIII : Analisa AC dari Rangkaian Skematik 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!

Halaman 162


8.2. Tugas: Tanggap Frekuensi ekuensi Penapis RC

Gambar E8.5 1. Analisa AC dilakukan dengan n mengatur jumlah titik per dekade sebanyak yak 101 buah, mulai dari frekuensi 0.0001 Hz hingga 1.0 kHz, grafiknya berupa plot tegangan ngan kapasitor versus frekuensi. Plot ini dapat pat digunakan untuk menentukan tanggap AC C (besaran atau magnitude) pada sembarang frekuensi. 2. Berapa nilai tegangan kapasitor tor pada frekuensi 2.5 Hz, 5 Hz dan 10 Hz? 3. Dari plot, tentukan nilai frekuensi kuensi saat 3 dB (sesuaikan dulu grafiknya dengan satuan deciBell)! se-nya (fase vs frekuensi). Tentukan besaran (dalam dalam dB) dan 4. Sekarang gambarkan plot fase fase pada 0 Hz, 1 Hz dan 3 dB B -- selesai modul 8 --

Halaman 163

Eksperimen IX : Studi Kasus I

Eksperimen IX X: Studi Kasus I 9.1. Eksperimen IX-1: Karakteristik Dioda

Gambar E9.1 1. Lakukan simulasi rangkaian dioda yang ditunjukkan pada Gambar E9.1 dan tentukan karakteristik dioda (V-I); tur DC sweep, dengan nilai VD dari -1 hingga ga 0.8 volt dan 2. Simulasi ini menggunakan fitur kenaikan 0.05 volt (lakukan pengaturan melalui Analysis Setup); 3. Dari grafik tentukan arus yang ng mengalir melalui dioda saat tegangan VD= =-0.5V, 0V dan 0.5V.

Halaman 164


9.2. Eksperimen IX-2: Karakteristik K Dioda

Gambar E9.2 (Vs berupaa VSIN dengan frekuensi 50 Hz dan amplitudo o 30V) 1. Simulasikan rangkaian dengan an nilai CF diberi 0fF (mendekati 0 farad untuk uk melihat efek tanpa kapasitor atau penyearah arah tak tak-tertapis) dan perhatikan hasil grafikk atau plot plot-nya untuk tegangan sumber (Vs) dan tegangan beban (RL); 2. Melalui hasil grafik, ukur tegangan gangan puncak beban dan hitung tegangan beban DC rata ratarata; ngan 10uF dan lakukan simulasi lagi. Bagaimana mana efeknya 3. Ganti nilai kapasitor 1fF dengan dengan tegangan beban? rata 4. Ukur tegangan ‘agak’ searah VL dan rata-ratanya!

Halaman 165


9.3. Eksperimen IX-3: K Karakteristik Transformator

Gambar E9.3 (Vsource berupa erupa VSIN dengan frekuensi 30 Hz amplitudo 300 V) 1. Transformator memiliki gulungan ungan primer sebanyak 1000 lilitan ((L1_TURNS=1000 RNS=1000) dan sekunder sebanyak 100 lilitan n (L2_TURNS=100) ( serta koefisien kopling sebesar 0.9999 (coupling=0.9999); tikan hasil grafiknya! Dari grafik ukurlah tegangan gangan puncak 2. Lakukan simulasi dan perhatikan Vsource dan Vsec serta cek rasio asio-nya. Berapa nilai RMS Vsource dan Vsec?? -- selesai modul 9 --

Halaman 166

Eksperimen X : Studi Kasus II

Eksperimen X : Studi Kasus II 10.1. Eksperimen X-1: Penguat Non Non-Inversi

Gambar E10 10.1 (Vin berupa VSRC sebesar 1 volt) 1. Lakukan simulasi rangkaian n penguat inversi yang ditunjukkan pada Gambar mbar E10.1. E10 Berapakah nilai penguatan n rangkaian tersebut (secara teoritis)? 2. Tampilkan nilai-nilai tegangan ngan rangkaian dengan mengklik tombol Enable E Bias Voltage Display atau pada editor skematik sehingga muncul angka angka-angka an peguatan tegangan pada rangkaian. Berapa rasio Vout/Vin, apakah sesuai dengan yang telah dihitung secara teoritis? 3. Lengkapi tabel berikut (Vin=2V n=2V): Tabel 10.1 R1 1k 1k 1k 2k 2k 2k

R2 Vout 3k 4k 5k 4k 5k 6k

H Halaman 167

Eksperimen X : Studi Kasus II

10.2. Eksperimen X-2: Penguat Inversi

Gambar E10 10.2 (Vin berupa VSRC sebesar 1 volt) 1. Lakukan simulasi rangkaian n penguat inversi yang ditunjukkan pada Gambar mbar E10.2. E10 Berapakah nilai penguatan n rangkaian tersebut (secara teoritis)? 2. Tampilkan nilai-nilai tegangan ngan rangkaian dengan mengklik tombol Enable E Bias Voltage Display atau pada editor skematik sehingga muncul angka-angka angka tegangan pada rangkaian. Berapa rasio Vout/Vin, apakah sesuai dengan an peguatan yang telah dihitung secara teoritis? 3. Lengkapi tabel berikut (Vin=2V n=2V): Tabel 10.2 R1 1k 1k 1k 2k 2k 2k

R2 Vout 3k 4k 5k 4k 5k 6k

-- selesai eksperimen 10 --

H Halaman 168

Tutorial Pspice (UGM Punya)

Recommend Documents