Rizky Firmansyah (2110953027): Maret 2022

15.7 PSpice Windows

DAFTAR ISI

  1. Tujuan
  2. Komponen
  3. Dasar Teori
  4. Prinsip Kerja

- Untuk menganalisis rangkaian op-amp dengan pspice windows.
- Untuk melihat bentuk gelombang rangkaian op-amp dengan pspice.

2. Komponen [Kembali]

Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Secara umum transistor dapat digolongkan menjadi dua keluarga besar yaitu Transistor Bipolar dan Transistor Efek Medan.

Baterai

Baterai merupakan suatu komponen elektronika yang digunakan sebagai sumber tegangan pada rangkaian.

Resistor

Merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm:

Cara menghitung nilai resistor

Tabel warna

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 10⁵
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 10⁵ = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

Ground

Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika. Cara pemasangan grounding dapat menggunakan sebuah elektroda khusus untuk pembumian yang ditanam di bawah tanah. Contoh pemasangan grounding atau pentanahan.

Op-Amp

Penguat operasional atau yang biasa disebut op-amp merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan sambatan arus searah yang memiliki bati (faktor penguatan ) sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran.

Pin1 & Pin5 (Offset N1 & N2): Pin ini digunakan untuk mengatur tegangan offset jika perlu
Pin2 (IN-): Pin Inverting dari Op-amp
Pin3 (IN +): Pin Non-Inverting dari Op-amp
Pin4 (Vcc-): Pin ini terhubung ke ground jika tidak rel negatif
Pin6 (Output): output daya pin Op-amp
Pin7 (Vcc +): Pin ini terhubung ke + ve rail dari supply tegangan
Pin8 (NC): Tidak ada koneksi

Simbol Op-amp 741

3. Dasar Teori [Kembali]

Regulator tegangan dapat menggunakan penguat operasional (Op-Amp). Regulator tegangan dengan Op-Amp merupakan pengembangan dari regulator dengan dioda zener dan transistor. Tujuan penggunaan Op-Am pada suatu regulator tegangan untuk mendapatkan kestabilan tegangan output pada saat rangkaian regulator tegangan diberikan beban dan pada saat tanpa beban. Hal ini karena Op-Amp pada regulator tegangan berfungsi untuk mengendalikan tegangan bias transistor berdasarkan tegangan referensi dari dioda zener dan tegangan output pada saat diberikan beban.

Meninjau Prinsip kerja sebuah operasional Amplifier (Op-Amp) adalah membandingkan nilai kedua input (input inverting dan input non-inverting), apabila kedua input bernilai sama maka output Op-amp tidak ada (nol) dan apabila terdapat perbedaan nilai input keduanya maka output Op-amp akan memberikan tegangan output. Operasional amplifier (Op-Amp) dibuat dari penguat diferensial dengan 2 input.

3.1 Program 15.1 - Summing Op-Amp

Sebuah Op-Amp penjumlahan yang menggunakan IC 741 ditunjukkan pada gambar. Tiga input tegangan DC dijumlahkan dengan output tegangan DC yang dihasilkan sebagai berikut

3.2 Program 15.2 - Voltmeter DC Op-Amp

Sebuah voltmeter dc yang dibangun menggunakan Op-Amp A741 disediakan oleh skema gambar. Dari materi yang disajikan dalam bagian fungsi transfer dari sirkuit.

Pengaturan skala penuh voltmeter ini(untuk skala penuh Io pada 1mA adalah

V1(skala penuh) = (10km)(1mA) = 10V

Dengan demikian,input 10V akan menghasilkan arus meter sebesar 1mA defleksi skala penuh meteran. Setiap masukan kurang dari 10V akan menghasilkan defleksi meter yang lebih kecil secara proposional.

3.3 Program 15.3 - Low-Pass Active Filter

Gambar menunjukkan skema filter aktiv low-pass. Rangkaian filter orde pertama ini melewatkan frekuensi dari dc hingga frekuensi cut off yang ditentukan oleh resistor R1 dan kapasitor C1 menggunakan

3.1 Program 15.4 - High Pass Active Filter

Gambar menunjukkan skema filter aktiv high-pass. Filter urutan pertama in sirkuit melewati frekuensi di atas frekuensi cut off yang ditentukan oleh resistor R1 dan kapasitor C1 menggunakan

3.1 Program 15.5 - Second Order High Pass Active Filter

Gambar menunjukkan skema filter aktif high-pass high second. In sirkuit filterb orde kedua melewati frekuensi di atas frekuensi cut off yang ditentukan oleh resistor R1 dan kapasitor C1 menggunakan

3.1 Program 15.6 - Bandpass Active Filter

Gambar menunjukkan rangkaian filter aktif bandpass. Menggunakan nilai-nilai. Contoh, frekuensi band pass adalah

Problem

1. Simulasikan rangkaian berikut menggunakan pspice window!

Solusi :

Jika analisis dilakukan dengan menggunakan PSPICE, maka langkah pertama adalah menggambar rangkaian tersebut menggunakan editor yang tersedia pada simulator ini. Untuk menempatkan piranti/komponen (part) pada layar editor, pilih menu Draw diteruskan dengan Get New Part, selanjutnya pilih part yang diinginkan, dalam hal ini kita akan memilih sebuah sumber tegangan DC, referensi potensial nol (ground), dan tiga buah resistor. Pada bagian Part Browser Advance, seperti pada gambar 2 di bawah ini, terdapat part antara lain sumber tegangan menggunakan notasi VDC, referensi potensial nol menggunakan notasi GROUND_EARTH dan resistor dengan notasi r.

Penempatan part dilakukan dengan memilih terlebih dahulu part yang diinginkan misalnya VDC pada Part Browser Advanced, selanjutnya pilih Place diikuti dengan mengarahkan part pada tempat yang diinginkan pada editor rangkaian diakhiri dengan menekan tombol kiri mouse. Untuk membatalkan pilihan lakukan dengan menekan tombol kanan mouse. Selanjutnya lakukan penempatan komponen lainnya (resistor dan Ground) pada layar editor sehingga diperoleh tampilan seperti berikut ini

Agar sesuai dengan layout yang diinginkan, atur posisi part dengan melakukan operasi drag and drop serta operasi rotate terhadap komponen yang telah dipilih. Operasi rotate dilakukan dengan cara klik kiri pada part hingga berwarna merah diteruskan dengan Ctrl-r. Selanjutnya ubah nilai dari part dengan cara klik ganda pada nilai part, diteruskan dengan mengubah nilainya sesuai keinginan. Jika langkah-langkah tersebut dilakukan dengan benar, akan dihasilkan tampilan seperti pada gambar 4 berikut ini.

Selanjutnya pasang kabel untuk menghubungkan komponen yang satu dengan lainnya sesuai rancangan dengan memilih Draw Wire, klik kiri pada mouse untuk memulai menggambar kabel dan akhiri dengan klik kanan tombol mouse. Jika semua langkah dilakukan dengan benar, akan diperoleh tampilan layar editor seperti pada gambar.

Ingat, untuk setiap gambar rangkaian elektronika yang akan dianalisis menggunakan PSPICE harus menyertakan titik referensi nol (ground). Setelah rangkaian selesai digambar, simpanlah terlebih dahulu ke dalam file dengan suatu nama.

Analisis DC dapat dilakukan dengan menekan tombol display tegangan dan arus diteruskan dengan menekan tombol Simulate. Tombol display tegangan digunakan untuk menampilkan nilai tegangan DC pada setiap titik yang ada pada rangkaian, sementara tombol display arus berfungsi menampilkan nilai arus DC pada setiap simpul yang ada.

Jika tombol display tegangan dan arus diaktifkan (dilakukan dengan klik kiri pada tombol-tombol tersebut) dan tombol Simulate ditekan, makan akan muncul tampilan seperti pada gambar dibawah, sebagai hasil dari pengukuran arus dan tegangan pada simpul-simpul rangkaian yang dianalisis.

2. Analisis DC sweep pada soal nomor 1!

Dari gambar di atas, notasi untuk variabel tegangan dinyatakan dalam notasi V_V1 (tegangan sumber), V(R1:1) tegangan ujung awal R1, V(R1:2) tegangan ujung akhir R2 sama dengan tegangan pada ujung awal R2 dan R3 terhadap referensi tegangan nol (ground). Sedangkan notasi variabel arus dinyatakan dalam I(R1) arus yang melewati resistor R1, I(R2) arus yang melewati R2, dan I(R3) arus yang melewati R3. Untuk memperoleh hasil analisis DC Sweep dari rangkaian pada gambar 8, tempatkan Voltage/Level Marker pada titik tegangan yang akan digunakan sebagai variabel dependen (sumbu vertikal/ordinat/Y-axis).

Sebelum simulasi dijalankan, lakukan terlebih dahulu pengaturan parameter DC Sweep dengan memilih: Setup Analysis—>klik Enabled pada DC Sweep—>pilih DC Sweep-–>pilih Voltage Source pada Swept Var. Type—>pilih Linear pada Sweep Type—>isi Name dengan V1—>isi Start Value dengan 0—>isi End Value dengan 10—>isi Increment dengan 0.01—>akhiri dengan menekan OK dan Close. Setup Analysis untuk DC Sweep yang diperlukan ditunjukkan pada gambar berikut ini

Sekarang jalankan simulasi dengan menekan tombol Simulate. Jika seluruh proses dijalani dengan benar maka pada layar akan tampil plot variabel V(R1:2) sesuai yang dipilih dengan Voltage Marker pada gambar 9, terhadap variabel sumber tegangan V_V1.

Example

Soal Ganda

1) Berdasarkan Gambar Rangkaian Diatas ,Tentukan Nilai dari Ic!

A. 1,99 mA C. 4,99 mA

B. 3,7 mA D. 6,99 mA

Jawaban : A

IE= IC+IB

IC= IE- IB

IC= 2mA-10 μA

IC= 2mA-0,01mA

IC= 1,99 mA (A)

2) Tentukan nilai VCC!

A. 12,446 V C. 13,346 V

B. 12,346 V D. 14,346 V

Jawaban : D

Vcc-Ic(5,4KΩ)-3,6 V=0

Vcc=Ic (5,4KΩ)+3,6 V

Vcc= (1,99mA)(5,4KΩ)+3,6 V

Vcc= 10,746 V + 3,6 V

Vcc= 14,346 V

4. Prinsip Kerja[Kembali]

Sumber arus Ac dihubungkanke non-inverting dan yang input bagian inverting digroundkan agar tidak ada arus yang terbuang. Kemudian pada tegangan yang positif dihubungkan dengan baterai DC. Pada bagian output dihubungkan dengan osiloskop dan pada input A osiloskop dihubungkan dengan signal generator untuk membangkitkan sinyal pada rangkaian.

5. Percobaan [Kembali]

Gambar Rangkaian 1