BAB 2 RANGKAIAN PENYESUAI IMPEDANSI Oleh : M. Ramdhani

Transkripsi

1 BAB 2 RANGKAIAN PENYESUAI IMPEDANSI Oleh : M. Ramdhani

2 Ruang Lingkup Materi : Impedance Matching Circuit (IMC) bentuk L Impedance Matching Circuit (IMC) bentuk T atau Π Impedance Matching Circuit (IMC) multi elemen ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 2

3 Fungsi : Digunakan untuk menghasilkan impedansi yang tampak sama dari impedansi beban maupun impedansi sumber agar terjadi transfer daya maksimum. Penyesuai impedansi ini hanya dapat diaplikasikan pada rangkaian dengan sumber ac ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 3

4 Konsep Rangkaian Penyesuai Impedansi (Impedance Matching Circuit/IMC) Transfer Daya Maksimum Daya akan sampai ke Z L dengan maksimum jika Z S = Z L * atau Z L = Z S * Dimana : Z S = R S + jx S dan Z L = Z S *= R S - jx S ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 4

5 Konsep Rangkaian Penyesuai Impedansi (Impedance Matching Circuit/IMC) Bagaimana jika Z S Z L *? Maka tidak akan terjadi transfer daya maksimum, sehingga diperlukan rangkaian penyesuai impedansi (Impedance Matching Circuit = IMC). ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 5

6 IMPEDANCE MATCHING CIRCUIT bentuk L ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 6

7 Penyesuai impedansi ini merupakan bentuk penyesuai yang paling sederhana Merupakan dasar dari penyesuai impedansi bentuk T dan bentuk ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 7

8 1. Impedansi hanya komponen resistif Jika RL > RS, maka IMC L kanan Bersifat Low Pass Filter (LPF) Bersifat High Pass Filter (HPF) ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 8

9 Jika RL < RS, maka IMC L kiri Bersifat Low Pass Filter (LPF) Bersifat High Pass Filter (HPF) ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 9

10 R = R Q + 1 Q = R R 1 Q = Q = Q Q = X R Q = R X ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 10

11 Contoh Soal : Rancang suatu IMC bentuk L yang menyepadankan RS = 100Ω dan RL = 1KΩ pada f = 100MHz, dengan sifat meloloskan sinyal DC ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 11

12 Jawaban : Karena RL > RS dan meloloskan sinyal DC, maka IMC bersifat LPF bentuk L kanan Q = R 1 = 1000 R = 3 Q = Q = Q Q = X =Q R =3x100=300 X = ωl L = X ω = X 2πf = 300 2π100M = 477nH Q = R X X = R = 1000 Q 3 X = 1 ωc C = 1 = 1 ωx = 4,8pF 2πfX = = 333,33 1 2π100M333,33 ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 12

13 2. Impedansi Bilangan Kompleks Terdapat 2 prinsip dasar yaitu absorpsi dan resonansi Dasar perhitungan masih menggunakan sumber atau beban bilangan riil (resistif saja). ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 13

14 2.a Metode Absorpsi Jika RL > RS IMC L kanan tentukan sifat filter IMC konversi ZL seri ke paralel Jika RL < RS IMC L kiri tentukan sifat filter IMC konversi ZS seri ke paralel Tentukan Q total dengan menggunakan RL dan RS Gunakan Q total untuk mencari reaktansi totalnya Hitung nilai reaktansi sebenarnya pada masing-masing reaktansi total ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 14

15 Contoh Soal : Rancanglah sebuah IMC dengan metoda absorpsi untuk menyepadankan ZS=10-j10 dengan ZL=20+j200 pada frekuensi kerja 2 MHz dengan bentuk IMC tipe L bersifat HPF! ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 15

16 Jawaban : RL > RS (20 Ohm > 10 Ohm) IMC L kanan HPF ubah ZL seri ke paralel Q = X = 200 R 20 = 10 R = R 1 + Q = = 2020 Q = R X X = R = 2020 Q 10 = 202 ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 16

17 Jawaban : Q = R 1 = 2020 R 10 1 = 14,2 Q = R X X = R = 2020 Q 14,2 = 142,25 X = X. 202 X = 142,25 X = 481,48 L = 481,48 = 38,32 μh 2π. 2M Q = X X R = Q. R = 14,2.10 = 142 X = 10 + X = 142 X = 132 C 1 = = 602,9 pf 2π. 2M. 132 ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 17

18 2.b Metode Resonansi Hilangkan komponen imajiner saat terjadi resonansi : f = Jika RL > RS gunakan L kanan, ubah impedansi beban dari seri menjadi paralel Jika RL < RS gunakan L kiri, ubah impedansi sumber dari seri menjadi paralel Gunakan sifat filter IMC Hitung nilai Q total dengan menggunakan RL dan RS Hitung masing-masing nilai reaktansi dengan menggunakan Q total Hitung komponen reaktansi induktif dan kapasitif nya Gabungkan nilai reaktansi hasil resonansi dengan parallel IMC nya ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 18

19 Contoh Soal : Rancanglah suatu IMC yang dapat memblok sinyal DC antara bebansumber rangkaian dibawah ini, pada frekuensi operasi 75 MHz. Gunakan metode resonansi. ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 19

20 IMPEDANCE MATCHING CIRCUIT bentuk T dan Π ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 20

21 Digunakan untuk memperoleh Q yang tinggi (Bandwidth yang sempit) Merupakan penggabungan dari IMC L kiri dan IMC L kanan Bentuk T Bentuk Π ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 21

22 Bentuk T bersifat LPF Bentuk T bersifat HPF Bentuk Π bersifat LPF Bentuk Π bersifat HPF ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 22

23 Bentuk T R v (R virtual ) ditentukan harus lebih besar dari Rs maupun Rl dan dihitung berdasarkan Q yang diinginkan. Q R v -1 R R kecil = Pilih yg kecil [R s, R l ] kecil Xc 1 dan Xp 1 menyepadankan R s dengan R v ; Xc 2 dan Xp 2 menyepadankan R v dengan R l Xp 1 dan Xp 2 dapat digabungkan menjadi satu komponen. ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 23

24 Bentuk Π R v (R virtual ) ditentukan harus lebih kecil dari R s maupun R l dan dihitung berdasarkan Q yang diinginkan. Q R -1 besar R besar = Pilih yg besar [R s, R l ] R v Xc 1 dan Xp 1 menyepadankan R s dengan R v Xc 2 dan Xp 2 menyepadankan R v dengan R l Xc 1 dan Xc 2 dapat digabungkan menjadi satu komponen. ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 24

25 Contoh Soal : Rancanglah 4 kemungkinan konfigurasi IMC bentuk T untuk menyepadankan R S =10Ω dan R L =50Ω dengan Q=10. Rancanglah 4 kemungkinan konfigurasi IMC bentuk π yang menyepadankan R S =100Ω, R L =1000Ω, dengan faktor kualitas Q = 15. ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 25

26 PENYESUAI IMPEDANSI MULTI ELEMEN (Q RENDAH) ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 26

27 Bila ingin memperlebar Bandwidth Dilakukan dengan cara mengkaskadekan beberapa buah IMC L-section. Contoh : L kanan tiga tingkat (R S > R L ) RS Rv 1 Rv1 Rv2 Rv Rbesar Q -1-1 Rv2 RL Rkecil Rv ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 27 27