ELEKTRONIKA. Bab 1. Pengantar

Transkripsi

1 ELEKTRONIKA Bab 1. Pengantar DR. JUSAK

2 Mengingat Kembali Segitiga Ohm ( ) V(Volt) = I R I(Ampere) = V R R(Ohm) = V I 2

3 Ilustrasi 3

4 Teori Aproksimasi (Pendekatan) Dalam kehidupan sehari-hari kita sering menggunakan pendekatan. Contoh apabila kita ditanya berapa umur Anda, kita akan menjawab 21 (ideal). Atau mungkin kita akan menjawab 21 menuju 22 (pendekatan kedua). Atau mungkin 21 tahun 9 bulan (pendekatan ketiga). Atau lebih teliti lagi 21 tahun, 9 bulan, 2 hari, 6 jam, 23 menit, 42 detik (pasti). 4

5 Hal di atas menggambarkan beberapa tingkat pendekatan : pendekatan ideal, pendekatan kedua, pendekatan ketiga, dan jawaban pasti. Pendekatan ideal Kadang-kadang disebut sebagai pendekatan pertama, dalam rangkaian elektronika rangkaian dengan pendekatan ideal merupakan pendekatan paling sederhana dari suatu rangkaian. Contoh, Sepotong kabel adalah sebuah konduktor diasumsikan memiliki hambatan nol. Asumsi semacam ini cukup untuk digunakan sehari-hari untuk menjelaskan kerja rangkaian elektronika. 5

6 Tetapi asumsi di atas tidak dapat kita gunakan bila kabel tersebut dialiri sinyal dengan frekuensi tinggi. Bila kabel digunakan untuk menyalurkan sinyal dengan frekuensi tinggi, maka harus diperhitungkan munculnya efek induktansi dan kapasitansi di dalam kabel. Misal, kabel AWG22 sepanjang 1 inchi memiliki resistansi 0,016, induktansi 0,24µH dan kapasitansi 3,3pF. Pada frekuensi 10 MHz, reaktansi induktifnya sebesar 15,1 dan reaktansi kapasitif sebesar 4,82K. Sebagai panduan, kita dapat mengidealkan sepotong kabel pada frekuensi dibawah 1MHz. Panjang kabel juga harus diperhitungkan. 6

7 Pendekatan Kedua Pendekatan kedua menambahkan satu atau lebih komponen terhadap pendekatan ideal. Contoh : Pendekatan ideal sebuah baterai yang memiliki sumber tegangan 1,5V. Pendekatan kedua adalah sumber tegangan 1,5V dan juga memiliki hambatan 1. Hambatan serial ini disebut sebagai hambatan dalam atau hambatan sumber. Apabila hambatan beban lebih kecil dari 10, maka tegangan beban akan lebih kecil dari 1,5V, karena tegangan jatuh yang terjadi di hambatan sumber. 7

8 Pendekatan Ketiga Pendekatan ketiga memasukkan komponen yang lain pada rangkaian ekuivalen piranti elektronik. Dan pada pendekatan yang lebih tinggi mungkin dilakukan dengan lebih banyak penambahan komponen dalam rangkaian ekuivalen piranti elektronik. 8

9 9

10 Sumber Tegangan (1) Pendekatan ideal Sebuah sumber tegangan searah ideal menghasilkan tegangan beban yang konstan. Artinya sumber tegangan tersebut mempunyai hambatan dalam nol. V1 10 V RL + 1 Ohm V - 10

11 Sumber Tegangan (2) Pendekatan kedua Sumber tegangan ideal merupakan piranti teoritis yang tidak pernah ada. Karena saat hambatan beban mendekati nol, arus beban akan mendekati tak hingga. Pendekatan kedua dari sumber tegangan searah memperhitungkan faktor hambatan dalam. 11

12 Sumber Tegangan (3) Gambar di bawah ini adalah sebuah sumber tegangan dengan hambatan dalam (R s ) yang terpasang seri dengan sumber tegangan. RS 1 Ohm V1 10 V RL + 1 Ohm V - 12

13 Wilayah Kaku (stiff region) Wilayah kaku adalah area di mana nilai dari tegangan yang dihasilkan oleh sebuah sumber tegangan tidak lagi dipengaruhi oleh besarnya nilai hambatan dalam. Atau dengan kata lain, hambatan dalam (R s ) jauh lebih kecil dibandingkan nilai dari hambatan beban (R L ). 13

14 Sumber Tegangan Kaku Sumber tegangan kaku apabila hambatan sumber dapat diabaikan, yaitu apabila hambatan sumber nilainya 100 kali lebih kecil dari hambatan beban. Sumber tegangan kaku :R s < 0,01R L Hal ini memberikan pengetahuan kepada kita bahwa sumber tegangan akan bekerja dengan baik bila hambatan beban yang terpasang minimal 100 kali hambatan sumber, yaitu: R L(min) = 100R s. 14

15 Contoh 1 Misalkan sebuah tegangan AC memiliki hambatan sumber sebesar 50Ω, berapa nilai minimal dari hambatan beban agar tercapai kondisi sebagai sumber tegangan kaku? 15

16 Sumber Arus Sumber tegangan searah (DC) menghasilkan tegangan beban yang konstan untuk berbagai hambatan beban, tetapi Sumber arus searah (DC) menghasilkan arus beban yang konstan untuk berbagai hambatan sumber. Perhatikan contoh pada gambar di bawah ini: 16

17 Sumber Arus (2) Pada rangkaian di bawah dengan nilai hambatan sumber sebesar 1M, didapatkan arus beban sebesar: RS V s I L = R s +R L Bila hambatan beban adalah 1, maka 10 V 1MOhm V1 RL 1 Ohm u A I L = 10 1M+1 = 10μA 17

18 Sumber Arus (3) Hambatan beban yang kecil tidak terlalu berpengaruh terhadap arus. Tetapi pada saat hambatan beban lebih besar dari 10K, akan terjadi penurunan arus yang berarti. 18

19 Sumber Arus Kaku Apabila hambatan sumber dari sumber arus besarnya minimal 100 kali besar hambatan beban. Sumber arus kaku : R S > 100RL. Nilai batas atas (kondisi terjelek) terjadi apabila R S = 100R L. Karena itu nilai dari hambatan beban dapat dicari: R L(max) = 0,01R s. 19

20 Contoh 2 Sebuah sumber tegangan DC memiliki hambatan sumber sebesar 5k, berapa nilai maksimum dari hambatan beban agar tercapai kondisi sebagai sumber arus kaku? 20

21 Jadi.. dapat disimpulkan: Kuantitas Sumber Tegangan Sumber Arus R s Rendah Tinggi R L Lebih besar dari 100R s Lebih kecil dari 0,01R s V L Konstan Tergantung pada R L I L Tergantung pada R L Konstan 21

22 Contoh 3 Sebuah sumber arus 1mA memiliki hambatan sumber sebesar 10M, tentukan range nilai dari hambatan beban agar sumber arus tersebut dapat dikatakan sebagai sumber arus kaku! 22