Rekabentuk Berbantu Komputer DEE2213/DAE21503

Analisis Arus Terus

1. Analisis Titik Operasi (.OP)

2. Fungsi Pindah Isyarat Kecil (.TF)

3. Sapuan Arus Terus (.DC)4. Sapuan Parametrik Arus

Terus (.PARAM)10 jan 2011

Komponen PSpice

• Komponen lukisan

• Komponen simulasi

Hanya komponen dgn boleh disimulasikan.Pd perpustakaan PSpice

Simulasi (simulation)?

• Meniru kelakuan benda sebenar, keadaan atau proses.

• Kelakuan ini mewakili sebahagian (yg dipilih) ciri atau kelakuan fizikal atau sistem.

Kmp Simulasi vs. Kmp Konvensional

• Sebhg komponen bg tujuan simulasi tidak digambarkan sama spt komponen konvensional (yg terdpt dlm buku2 rujukan)

Simbol Konvensional

Simbol PSpice

VDC

IDC

0

100 Ω

100

Ω

Litar dgn simbol konvensional

Litar dgn simbol PSpice

Analisis Titik Operasi (.OP)

• Juga dikenali sebg analisis titik pincang.

• Tujuan: menentukan keseimbangan (pegun) titik voltan dan arus yang terdapat pada litar

• Mencetak voltan nod, arus dan lesapan kuasa dari kesemua punca voltan, kesemua parameter isyarat kecil dari kawalan punca tidak linear dan peranti separa pengalir.

Nod (node)?

• Nod merupakan titik sambungan atau titik agihan atau titik sepunya jaringan.

5V

R1

100

R2100

0

Nod1 Nod2

Nod3

Keadaan digunakan?

• Tiada perubahan (keadaan tetap) nilai punca voltan / arus atau nilai komponen.

• Utk mencari:–Voltan nod–Arus komponen–Lesapan kuasa komponen

Vol

tan

: pd

sim

pang

sep

unya

/ n

od

Aru

s :

pd p

in k

ompo

nen

Kua

sa :

pd

bada

n ko

mpo

nen

Analisis• Voltan – merupakan voltan nod

(dirujuk ke bumi, di mana V0 = Vbumi = 0V)

• Voltan merentasi komponen: V(R3) = 5.84V - 2.378V = 3.462V

Voltan Nod 1 Voltan Nod 2

• Arus melalui komponen– Terus ambil nilai dr simulasi I(R4) = 2.920 mA

– Kuasa Lesapan– Terus ambil dr nilai simulasi

W(R2) = 109.2 mW

Fungsi Pindah Isyarat Kecil (.TF)

• digunakan untuk mengira: – gandaan isyarat kecil arus terus

(small-signal dc gain), – galangan masukan (input resistance)– galangan keluaran (output resistance)

• Litar Thevenin– VTH ; RTH

• Litar Norton– IN ; RN

17 Jan 2011

Litar Thevenin• Teorem Thévenin menyatakan

bahawa, satu litar linear dua-pangkalan boleh digantikan dengan litar setara yang terdiri daripada punca voltan VTH yang disambung secara sesiri dengan perintang RTH, di mana VTH adalah voltan litar terbuka (open-circuit) pada pangkalan dan RTH adalah masukan atau rintangan setara pada terminal apabila punca tidak bersandar ditutup (dimatikan).

Litar Thevenin

Kaedah KonvensionalM

enca

ri V

TH

Men

cari

RT

H

pg20

Dlm mencari Vth & Rth RL dibukaPd simulasi PSpice RL tidak boleh

dibuang.Utk jadikan RL terbuka nilai RL

besar

Kaedah Konvensional Kaedah PSpice

Nilai Lain : 1T, 100meg

Kaedah PSpice

nod2 sebg positif & nod4 negatif

Paparan hasil

1. Pd Skematik

VTH dikira pd pangkalan rujukan (RL)VTH = 12.5 V – (-11.25V) = 23.75V

VTH

2. Pd Fail Keluaran

SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICSV(R_RL)/V_V1 = 6.250E-01INPUT RESISTANCE AT V_V1 = 2.000E+01OUTPUT RESISTANCE AT V(2,4) = 1.094E+01

RTH = 1.094E+01 = 1.094 x 101 = 10.94Ω

Litar Thevenin

Litar Norton

• Teorem Norton menyatakan bahawa satu litar linear dua-pangkalan boleh digantikan dengan satu litar setara yang terdiri dari punca arus, IN yang disambungkan selari dengan perintang RN, di mana IN adalah arus litar-pintas yang melalui pangkalan dan RN adalah masukan atau rintangan setara pada pangkalan ketika punca tak bersandar dimatikan (tidak aktif)

Litar Norton

Kaedah Konvensional

Men

cari

IN

ISC = IN

RL dipintaskan

Men

cari

RN

RL dibuka

• Mencari arus litar pintas, I_Norton• Nilai RL dijadikan nilai kecil (cth: 1m,

1u, 1n) utk mewakilkan litar pintas.

Kaedah PSpice

Dapatkan nilai arus pd RL (dgn nilai kecil) dgn analisis .OP

Arus pintas, IN = 77.96mA

• Mencari rintangan Norton, R_Norton• Nilai RL dijadikan nilai besar (cth:

100meg, 1g, 1t) utk mewakilkan litar terbuka.

Dapatkan analisis .TF dgn RL sebg rujukan keluaran.Lihat fail keluaran pd output resistance

OUTPUT RESISTANCE AT V(R_RL) = 1.860E+02

RN = 1.860E+02 = 1.86 X 102 =186

Litar Setara Norton

2 kaedah:IN – dgn RL pintas ; analisis .OPRN – dgn RL terbuka ; analisis .TFDibuat secara berasingan.

Sapuan Arus Terus (.DC)

1. Punca (source) Punca bekalan (VDC/IDC) berubah

2. Parameter Global (Global Parameter)

Pengunaan .PARAM sebg parameter global

Punca Bersandar (Konvensional vs PSpice)

+ V1 -

Gandaan

TempatBersandar

Gandaan

PSpice

Punca VoltanBersandar Voltan

Punca VoltanBersandar Arus

1/25 i1

25

1

i1

PSpice

TempatBersandar

Gandaan

Gandaan

Sambungan secarasesiri & mengikut araharus yg ditetapkan

Punca ArusBersandar Arus

i125x10-3 i1

TempatBersandar

Gandaan

PSpice

Gandaan

Punca ArusBersandar Voltan

+ V1 -

TempatBersandar

Gandaan

PSpice

.dc (Punca Bekalan )Analisis litar arus terus terhadap

perubahan nilai punca bekalan (dc) -> punca voltan / punca arus.

Kelakuan litar dianalisis/lihat secara menyeluruh (kumulatif) berdasarkan cerapan (graf) voltan, arus , kuasa.

Data yg diperoleh dr graf merupakan nilai anggaran yg merujuk kelakuan litar pada julat perubahan nilai punca bekalan

Cth:+ Va -

Nilai V1 berubah dari 0V ke 9V,Lihat perubahan arus pd perintang10Ω

PSpice

Nama punca voltan; V1

Pertambahan kenaikan nilai punca bekalanmenentukan ketepatan graf yg dicerap

Paparan Graf

Nilai I(R2) ketika V1 = 3V adalah 37.340mA

Paksi -X : Perubahan nilai V_V1

Paksi -Y : Perubahan nilai I(R2)

.dc (Parameter Global)

Analisis terhadap perubahan sesuatu parameter untuk menilai kesannya terhadap analisis arus terus.

Penggunaan .PARAM diikuti oleh senarai nama atau pernyataan. <nilai> mestilah pemalar, <pernyataan> dalam kurungan set {} & mesti ditakrifkan.

Cth:

Nilai RL berubah. Dapatkan lesapan kuasa maksimum

+ Va -

PSpice

Dgn menggunakan .PARAM perubahan nilai RL dilakukan secara berturut. Hasil simulasi dipaparkan pd satu cerapan graf.

{kuliah} merupakan pernyataan kuliah sebg pemboleh ubah (variable) dgn nilai 100Ω sekiranya analisis global tidak dilaksanakan.

Lesapan kuasa max. = 88.651W pd ketika RL = 71Ω

Perubahan nilai RL dgn pernyataan kuliah sbg p/ubah(paramater global) menggunakan .PARAM Perubahan nilai kuliah = RL dr 1Ω ~ 100Ω