i
Panduan Singkat
“Desain Skematik Analog Menggunakan LTSPICE”
Di Susun Oleh :
Dr. Robby Kurniawan Harahap
PUSAT STUDI MIKROELEKTRONIKA DAN PENGOLAHAN CITRA
UNIVERSITAS GUNADARMA
2019
ii
Kata Pengantar
Dengan memuji dan mengucap syukur kepada Allah SWT, yang telah memberikan karunia kekuatan dan kesabaran kepada Penulis untuk menyelesaikan salah satu seri pembuatan naskah tutorial yaitu Panduan singkat “Desain Skematik Analog Menggunakan LTSPICE. Naskah tutorial ini merupakan bahan ajar untuk mahasiswa teknik elektro. Naskah ini berisi tentang tutorial menggunakan perangkat lunak berbasis opensource LTSPICE untuk mendesain skematik analog yang terdiri dari terdiri dari 6 bab dengan materi:
1. Pendahuluan 2. Apa itu LTSPICE 3. Pengaturan Awal 4. Menggambar Skematik
5. Metode-Metode Analisis Rangkaian 6. Latihan Skematik
Semoga bahan aja ini dapat bermanfaat untuk semua kalangan secara umum dan secara khusus kepasda setiap mahasiswa diharapkan dapat menguasai dan mengoprasikan perangkat lunak LTSPICE untuk desain chip. Bahan ajar juga diharapkan dapat dimanfaatkan mahasiswa yang mengambil matakuliah Rangkaian Elektronika, Teknologi Semikonduktor dan Sistem Fabrikasi & Devais Mikroelektronika.
Jakarta, 25 Februari 2019
Pusat Studi Mikroelektronika Dan Pengolahan Citra Universitas Gunadarma
iii
Daftar Isi
Kata Pengantar ... ii
Daftar Isi ... iii
Bab 1. Pendahuluan ... 1
Bab 2. Apa Itu LTSPICE ... 2
2.1. Instalasi ... 3
2.1. Apa yang dapat dilakukan di LTSPICE ... 4
2.2. Tampilan LTSPICE ... 5
Bab 3. Pengaturan Awal ... 7
Bab 4. Menggambar Skematik ... 11
Bab 5. Metode-metode Analisis ... 19
Bab 6. Latihan Soal……….27
1
Bab 1. Pendahuluan
Perangkat lunak desain elektronika atau yang dikenal dengan Electronic Design Automation (EDA) digunakan sebagai alat bantu otomatisasi menggunakan komputer untuk mendesain sirkuit elektronik. Umumnya desain elektronik yang dimaksud adalah desain sirkuit untuk komponen elektronik seperti IC atau CHIP. Perangkat desain EDA yang ada saat ini sangat banyak. Ditinjau dari sifat perangkat lunak dapat dikategorikan menjadi perangkat lunak berbayar (Payware) dan perangkat lunak (Freeware). Di Universitas Gunadarma tersedia perangkat lunak Payware untuk desain Chip yaitu Mentor Graphics. Kendala yang dihadapi oleh mahasiswa penggunaan perangkat lunak payware yang berlisensi dan hanya dapat digunakan di laboratorium universitas. Maka dengan menggunakan perangkat lunak freeware dapat menjadi solusi atas masalah tersebut.
Dengan perangkat lunak freeware mahasiswa dapat melakukan instalasi pada perangkat komputer atau laptop masing-masing. Karena perangkat lunak freeware pada dasarnya berlisensi umum atau public yang disebut dengan GNU. Diantara banyaknnya perangkat lunak freeware EDA salah satunya adalah LTSPICE. LSTPICE ditinjau dari sisi fitur mendekati fitur-fitur yang ada pada Mentor Graphics.
Gambar 1.1 Logo LTSPICE dari Linear Technology
2
Bab 2. Apa Itu LTSPICE
Seperti pembahasan singkat pada bab pendahluan, LTSPICE merupakan perangkat lunak freeware EDA untuk mendesain sirkuit elektronika. Lebih tepatnya disebut dengan Simulator EDA., karena selain melakukan desain sirkuit perangkat lunak ini dapat melakukan simulasi. Istilah freeware pada LTSPICE dikenal dengan free distribute di bawah lisensi. LTSPICE sendiri merupakan singkatan dari Linear Technology Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis
LTSPICE dirancang untuk mendesain sirkuit analog berbasiskan komponen analog seperti komponen aktif dioda, transistor, IC maupun komponen pasif seperti Resistor, Kapasitor, dan inductor. Sirkuit analog seperti operational amplifier (OP-Amp) dan lain-lain. Kelebihan LTSPICE yaitu tidak terbatasnya jumlah komponen yang dipakai dan tidak terbatas titik (node) pada rangkaian dan library yang lengkap dari produk linear technology. Selain itu dalam hal simulasi LTSPICE memiliki kecepatan simulasi yang baik diantara perangkat lunak sejenis. Diantaranya kecepatan simulasi terdiri dari steady state detection, turn on transient, step response, dan efficiency / power computation.
Spesifikasi perangkay komputer untuk instalasi adalah sebagai berikut:
• PC / Laptop
– Sistem Operasi Windows 7/8/10 dan macOS 10.9+
– RAM minimum 4GB – Harddisk minimum 1GB
• Software
– LTSPICE Tersedia versi XVII (32 bit atau 64 bit)
LTSPICE dapat diunduh pada tautan https://www.analog.com/en/design- center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html.
3 Gambar 2.1. Halaman unduh LTSPICE
2.1. Instalasi
Setelah mengunduh file LTSPCE, maka langkah melakukan instalasi sebagai berikut:
1. Dialog lisensi. Bagian ini menyatakan kesediaan pengguna mematuhi aturan lisensi. Pilih “Accept” maka button “Install Now” Akan Aktif. Lalu kemudian proses instalasi berjalan.
Gambar 2.3. Halaman unduh LTSPICE
4 2. Setelah proses instalasi berlangsung dengan baik maka dialog akan muncul
menyatakan proses instalasi berjalan sukses.
Gambar 2.3. Halaman unduh LTSPICE 2.1. Apa yang dapat dilakukan di LTSPICE
Fitur utama dapat dikategorikan menjadi dua yaitu 1. Desain Skematik
2. Simulasi
Desain Skematik disebut juga (Schematic Capture) fitur yang disajikan LTSPICE untuk mendesain rangkaian. Komponen elektronika disusun dan diletakkan pada bagian ini.
Gambar 2.4. Desain Skematik
5 Simulasi atau yang disebut dengan waveform viewer merupakan fitur simulasi yang dapat menampilkan hasil baik berupa grafik maupun teks.
Gambar 2.5. Simulasi 2.2. Tampilan LTSPICE
Tampilan LTPICE atau disebut interface dari LTSPICE sangat sederhana dan mudah untuk pahami dan digunakan. Gambar 2.4 adalah tampilan awal dari LTSPICE.
Gambar 2.6. Tampilan Awal
Menubar
Toolbar
6 Detail lebih lengkap mengenai tool bar dan menu bar dapat dilihat pada gambar 2.7. Fitur pada tool bar yang akan sering dipakai yaitu fitur komponen, spice directive, run, dan zoom in-out.
Gambar 2.7. Toolbar dan menuBar
7
Bab 3. Pengaturan Awal
Pengaturan awal diperlukan untuk mengatur kebutuhan dan juga kenyamanan pengguna dalam mendesain. Pengaturan dapat dilakukan dengan menekan tombol “palu”.
Gambar 2.8. Pengaturan Berikut ini beberapa pengaturan yang dapat dilakukan
1. Pengaturan Kecepatan
Gambar 2.9. Pengaturan Kecepatan Simulasi
8 2. Pengaturan grid, untuk menampilkan alat bantu grid.
Gambar 2.10. Pengaturan Grid
3. Pengaturan Shortcut, untuk mempermudah dan mempercepat akses dalam desain
Gambar 2.11. Pengaturan Shortcut
9 4. Pengaturan delete otomatis waveform
Gambar 2.10. Pengaturan Shortcut 5. Pengaturan jendela/layar
Gambar 2.10. Pengaturan jendela “side by side”
10 6. Pengaturan warna pada skematik dan simulasi, untuk mempermudah
analisa
Gambar 2.12. Pengaturan Warna simulasi
Gambar 2.12. Pengaturan Warna Skematik
11
Bab 4. Menggambar Skematik
Untuk dapat menggambar skematik dapat mengikuti langkah-langkah pembuatan skematik berikut ini:
1. Tekan tombol “new schematic”
Gambar 4.1. Tombol “New Schematic”
2. Tampilan layar skematik editor beserta grid
Gambar 4.2. Tampilan Layar Skematik Editor
12 3. Menempatkan komponen, tekan tombol komponen
Gambar 4.3. Menempatkan Komponen 4. Daftar komponen-komponen
Gambar 4.4. Daftar Komponen
13 5. Menempatkan komponen pada layar skematik
Gambar 4.5. Penempatan komponen
6. Mengubah posisi, dengan rotate, move, drag dan mirror
Gambar 4.6. Modifikasi Posisi
14 7. Wiring
Gambar 4.7. Wiring 8. Menghapus Wiring dan komponen
Gambar 4.8. Penghapus wiring dan komponen
15 9. Select dan Unselect
Gambar 4.9. Select dan Unselect
10. Memberi Nilai pada komponen Resistor, satuan default Ω
Gambar 4.9. Set Resistor
11. Memberi nilai pada komponen Kapasitor, satuan default F
Gambar 4.10. Set Kapasitor
16 12. Memberi nilai pada komponen Induktor, satuan default H
Gambar 4.11. Set Induktor 13. Memberi nilai pada komponen Dioda
Gambar 4.12. Set Dioda
17 14. Memberi Nilai sumber sinyal, arus, dan tegangan
Gambar 4.13. Set sinyal, arus, dan tegangan 15. Memberi Label
Gambar 4.14. Pelabelan Langsung
Gambar 4.15. Pelabelan Independen
18 16. Satuan Unit
Gambar 4.16. Satuan Unit
19
Bab 5. Metode-metode Analisis
Metode-metode analisis simulasi pada LTSPICE dibagi menjadi dua yaitu metode dasar dan lanjut. Lebih lengkapnya dapat dilihat pada uraian berikut ini:
• Dasar
– DC Operating Point – AC
– Transient – DC Sweep – DC transfer – Noise
• Lanjut
– Parametric – Temperature – Monte Carlo
Berikut ini penjelasan dari masing-masing metode dasar beserta langkah simulasi.
A. Analisis DC
1. Analisis DC, Gambarlah sirkuit berikut ini
20 Gambar 5.1. Command Simulator
2. Pemberian parameter simulasi langsung pada simulation command
Gambar 5.2. DC op Point
3. Pemberian parameyer langsung pada spice directive
Gambar 5.3. DC op Point
21 4. Eksekusi Simulasi
Gambar 5.3. Hasil Simulasi DC 5. Menggunakan Probe
Gambar 5.4. Penggunaan Probe
22 Gambar 5.4. Fungsi Probe
B. Analisis Transien 1. Spice Directive
23 Gambar 5.5. Spice Analisis Transien
2. Hasil Simulasi
Gambar 5.6. Hasil Analisis Transien Rangkaian R menggunakan sinyal Sinus
Gambar 5.7. Hasil Analisis Transien Rangkaian RC menggunakan sinyal Sinus 3. Hasil Simulasi
24 Gambar 5.8. Hasil Analisis Transien Rangkaian R menggunakan sinyal Pulsa
Gambar 5.9. Hasil Analisis Transien Rangkaian RC menggunakan sinyal Pulsa 4. Pengukuran Daya
Gambar 5.9. Pengukuran Daya
25 C. Analisis AC
1. Set spice directive analisis AC
Gambar 5.10. Pengukuran Daya 2. Hasil Simulasi
Gambar 5.10. Hasil Simulasi Analisis AC
26 D. Analisis DC Sweep
1. Set spice directive
Gambar 5.11. Set Spice Directive DC Sweep 2. Hasil Simulasi
Gambar 5.12. Hasil Simulasi Analisis DC Sweep 3. Pengaturan Skala
Gambar 5.12. Pengaturan Skala Simulasi
27
Bab 6. Latihan
1. Gambarlah dan simulasikan rangkaian RLC di bawah ini
Kemudian simulasikan menggunakan analisis DC, AC, dan Transien
28
Referensi
[1] Bruun, E.. CMOS Integrated Circuit Simulation with LTspice. 2017.
[2] Singh, A.K. and Singh, R.,. Electronics Circuits SPICE Simulations with LTspice: A Schematic Based Approach. CreateSpace, 2015
[3] Url : https://www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice- simulator.html, diakses desember 2018
[4] Url : https://learn.sparkfun.com/tutorials/getting-started-with-ltspice/all, diakses desember 2018
[5] Url : http://denethor.wlu.ca/ltspice/, diakses januari 2019
[6] Url:http://ltwiki.org/index.php?title=SPICE_and_LTspice_Courseware_and_Tutori als, diakses januari 2019
[7] Url : https://sscs.ieee.org/images/files/LTSpice_Instructions___links_1.pdf, januari 2019
