Rekabentuk Berbantu Komputer DEE2213/DAE21503
description
Transcript of 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