Aplikasi kapasitor 1 Konfigurasi Bridge

182 a. Menyimpan muatan b. Menahan arus DC c. Menruskan arus AC 1 Kapasitor berjajar Beberapa kapasitor dapat dihubungkan paralel gambar ... , kapasitor total lebih besar. C p = C 1 + C 2 + C 3 + ... Ctotal Gambar 5.78. simbol kapasitor berjajar 2 kapasitor berderet seri kapasitor-kapasitor yang berderet, kapasitasnya menjadi kecil. Dari pernyataan tersebut dapat diuraikan dalam persamaan dibawah ini. + ..... Gambar 5.79. simbol kapasitor berderet seri

a. Aplikasi kapasitor

i. pembagi tegangan C1 V1 V C2 V2 C2 V1 = ------------------ x E C1 + C2 183 C1 V2 = ------------------ x E C1 + C2 ii. Penahan Arus DC V Xc Jadi untuk arus DC kapasitor seolah terbuka sehingga arus DC tidak bisa lewat. 3 Dioda a Penyearah Gelombang Penuh

a.1 Konfigurasi Bridge

Untuk meningkatkan dc level yang diperoleh dari input sinusoidal sebanyak 100 kita dapat menggunakan rangkaian penyearah gelombang penuh. Konfigurasi yang sangat terkenal adalah konfigurasi Bridge atau jembatan, dengan menggunakan 4 buah dioda dengan penyearah seperti pada Gambar 5.80 berikut. Gambar 5.80. penyearah setengah gelombang Rangkaian diatas akan menghasilkan output V yang akan digunakan dalam konversi dari ac ke dc yang banyak digunakan dalam rangkaian-rangkaian elektronika. Selama interval t = 0 →T2 mengakibatkan dioda ON, dioda selanjutnya dapat diganti dengan rangkaian ekivalen model idealnya, sehingga outputnya bias diperoleh proses di atas dapat digambarkan seperti gambar di bawah ini. 184 Gambar 5.81. Daerah Dioda Konduksi 0 – T2 Selanjutnya, selama perioda T2 → T polaritas dari input Vi berubah mengakibatkan dioda tidak bekerja OFF, berikut penggambaran prosesnya. Gambar 5.82. Daerah Dioda Non Konduksi T2 – T Sinyal output V0 mempunyai nilai rata-rata selama satu siklus penuh dan dapat dihitung dengan persamaan berikut Berikut adalah gambar input dan output rangkaian penyearah ½ gelombang Gambar 5.83. Sinyal Input dan Output Rangkaian Penyearah ½ Gelombang Selain menggunakan model ideal kita juga dapat menggunakan kedua model lain. 185 4 Penguat Operasional a Dasar-dasar Penguat Operasional Penguat operasional op-amp adalah suatu blok penguat yang mempunyai dua masukan dan satu keluaran. Opamp biasa terdapat di pasaran berupa rangkaian terpadu integrated circuit-IC. Gambar 5.84. Rangkaian dasar penguat operasiaonal Gambar 5.84. menunjukkan sebuah blok opamp yang mempunyai berbagai tipe dalam bentuk IC. Dalam bentuk paket praktis IC seperti tipe 741 hanya berharga beberapa ribu rupiah. Seperti terlihat pada gambar 3.1, opamp memiliki masukan tak membalik v + non-inverting, masukan membalik v - inverting dan keluaran v o . Jika isyarat masukan dihubungkan dengan masukan membalik v-, maka pada daerah frekuensi tengah isyarat keluaran akan “berlawanan fase” berlawanan tanda dengan isyarat masukan. Sebaliknya jika isyarat masukan dihubungkan dengan masukan tak membalik v + , maka isyarat keluaran akan “sefase”. Sebuah opamp biasanya memerlukan catu daya 15 V. Dalam menggambarkan rangkaian hubungan catu daya ini biasanya dihilangkan. Data keadaan ideal opamp dan kinerja IC 741 seperti terlihat pada Tabel 5.6. Idealnya, jika kedua masukan besarnya sama, maka keluarannya akan berharga nol dan tidak tergantung adanya prubahan sumber daya, yaitu di mana A berharga sangat besar dan tidak tergantung besarnya beban luar yang terpasang. Tabel 5.6. Sifat ideal dan data yang sebenarnya dari opamp IC 741. 186 Keterangan. Tegangan ofset masukan input offset voltage V io menyatakan seberapa jauh v + dan v - terpisah untuk mendapatkan keluaran 0 volt. Arus offset masukan input offset current menyatakan kemungkinan seberapa berbeda kedua arus masukan. Arus panjar masukan input bias current memberi ukuran besarnya arus basis masukan. Harga CMRR menjamin bahwa output hanya tergantung pada v + - v - , walaupun v + dan v - masing-masing berharga cukup tinggi. Untuk menghindari keluaran yang berosilasi, maka frekuensi harus dibatasi, unity gain frequency, memberi gambaran dari data tanggapan frekuensi. Ini hanya berlaku untuk isyarat-kecil saja karena untuk isyarat yang besar penguat mempunyai keterbatasan nilai. b Penguatan Tak-Membalik Non-Inverting Amplification Opamp dapat dipasang sebagai penguat tak membalik seperti Gambar 5.82-a. Terlihat bahwa masukan diberikan pada v - a b Gambar 5.85. Rangkaian penguat operasional tak membalik Op-amp tersebut berfungsi sebagai dan selanjutnya kita dapat menuliskan untuk penjumlah S dan penguat ujung tunggal A seperti pada gambar 5.82-b. Dari pembagi tegangan kita mempunyai Jadi terlihat bahwa Gambar 85-a adalah salah satu contoh dari penguat balikan yang kita pelajari pada bab sebelumnya, dengan Dengan demikian kita dapat menuliskan penguat lingkar tertutup sebagai 187 Karena A sangat besar maka Kita dapat memperoleh persamaan terakhir dengan cepat dengan menggunakan metode hubung singkat maya vs = vf karena A sangat besar Jadi Kita dapat membuat bentuk khusus penguat tak mambalik secara sederhana seperti diperlihatkan pada Gambar 5.86. Gambar 86. Rangkaian khusus penguat operasional tak membalik dengan metode hubung singkat maya diperoleh Jadi penguat seperti terlihat pada Gambar 86 menghasilkan penguatan + 1. Rangkaian ini sangat menguntungkan karena kita dapat memperoleh suatu penguat dengan hambatan masukan yang sangat tinggi 10-10 12  dengan hambatan keluaran sangat rendah 10 -3 - 10 -1 , yaitu mendekati kondisi ideal. Rangkaian ini disebut rangkaian pengikut follower, suatu bentuk peningkatan dari penguat pengikut emitor. Jadi penguat ini berfungsi sebagai penyangga buffer dengan penguatan = 1. Sebagai gambaran pada Tabel 5.7 diperlihatkan kinerja rangkaian pengikut dan rangkaian pengikut emitor. 188 Tabel 5.7. Kinerja rangkaian pengikut dan rangkaian pengikut emitor Dalam praktek untuk penguat operasional tak-membalik, besarnya frekuansi 3 dB BW penguatan lingkar tertutup G diberikan oleh GxBW = frekuensi penguatan - tunggal Jadi jika kita menggunakan penguat dengan frekuensi penguatan tunggal 1 MHz, kita dapat memperoleh lebar tanggapan frekuensi sebesar 1 MHz. Gambar 5.87. Penguat tak-membalik dengan masukan nol Efek dari Vio tegangan offset masukan pada kondisi panjar penguat, tidak terlalu sulit untuk diperkirakan. Perhatikan penguat tak-membalik dengan masukan nol seperti diperlihatkan pada gambar 3.4. Agar diperoleh keluaran sebesar kira-kira 0 volt, kedua masukan harus berbeda sebesar V io , yaitu Dari pembagi potensial dapat diperoleh dan juga Biasanya untuk amplifier dengan penguatan 100´ mungkin akan memiliki keluaran sebesar 200 mV untuk masukan nol volt. Jika arus masukan tidak dapat diabaikan seperti diasumsikan di atas, analisis di atas harus dimodifikasi sebagai pembagi tegangan yang terbebani arus masukan IB, dimana 189 Perlu juga dicoba untuk menghubungkan + V ke tanah tidak dengan hubung singkat melainkan dengan hambatan R 1 paralel dengan R 2 . Arus sebesar I B juga mengalir lewat hambatan tersebut, efek dari suku kedua pada persamaan 3.9 dapat dihilangkan. Dengan demikian akan diperoleh . c Penguat Membalik Inverting Amplifier Pada penguat membalik sumber isyarat dihubungkan dengan masukan membalik sedangkan masukan positif ditanahkan seperti terlihat pada Gambar 88. Gambar 5.88. Penguat operasional membalik Pada Gambar 5.88 terlihat bahwa sebagian dari keluaran diumpankan kembali ke masukan melalui R f . Penguat ini termasuk penguat pembalik negatif. Penguatan dari rangkaian ini dapat ditentukan sebagai berikut. Kita berasumsi bahwa arus i tidak melalui masukan, jadi arus i yang lewat R i dan R f . Kita mempunyai dari ketiga persamaan di atas diperoleh ……….. 190 selanjutnya diperoleh Biasanya A berharga sangat besar katakan sebesar 10 5 sehingga V o A berharga sangat kecil dibandingkan dengan V o dan V s . Kita dapatkan penguatan lingkar tertutup ternyata secara sederhana hanya merupakan perbandingan kedua hambatan yang dipasang. Kita dapat menggunakan metode tanah-maya untuk mendapatkan hasil seperti pada persamaan 3.14. Karena masukan positif ditanahkan, maka terminal masukan negatif juga ditanahkan maya walaupun tidak terdapat penghubung lansung ke tanah. Kita memiliki Dan juga Daftar Pustaka Bela G. Liptak. 1982. Instrumentasi Engineers Handbook, Chilton Book Company. Edminister, J.A M. Nahvi. 1996. Schaum Outline Series of Electric Ciscuit, 3rd ed. New York: McGraw Hill. Hyatt W.H J.E. Kemerly. 1988. Rangkaian Listrik 1 dan 2, Alih Bahasa Pantur Silaban, Edisi V. Jakarta: P.T. Erlangga. Kristono.1993. Elektronika Praktis, PT. Pradnya Paramita. Lowenberg, Edwin C. 1983. Theory and Problems Electronic Circuit. Singapore: MacGraw-Hill InternationalBook Company. Louis Nashelsky.1992. Electronics devices and Circuit Theory, Prentice-Hall International, Inc. M.E, Van Valkenburg.1982. Analog Filter Design, Holt-Sounders International Edition. Nur Kholis. 2008. Elektronika dan Robotika Muatan Lokal SMA, edisi pertama. Sears dan Zemansky. 1991. Fisika untuk Universitas II Listrik dan Magnet saduran Soemitro. Jakarta: Binatjipta. 191 Siswoyo. 2008. Teknik Listrik Industri Jilid 1, 2, 3. Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional. Sutanto.1987. Mikroelektronika Sistem Digital dan rangkaian Analog, Penerbit Erlangga. Utomo, Pristiadi. 2008. Konsep Dasar Listrik Dinamis. Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional.

A. Lembar Kerja Kapasitor dan Induktor

B. Alat dan Bahan

1. Modul percobaan kapasitor dan inductor 2. Generator fungsi 3. Osiloskop 4. Catu daya 5. 2 buah Multi meter 6. Kabel penghubung 12 buah 7. Stopwatch

C. Keselamatan dan Kesehatan Kerja

Hati-hati dengan arus dan tegangan 220 volt

D. Langkah Kerja 1. Kapasitansi

a. Buat rangkaian seperti Gambar 5.89, atur suplai tegangan variabel arus sebesar 10 Volt. b. Naikkan posisi saklar, catat tegangan saat proses pengisian charging dalam selang waktu t = 0 detik sampai t = 60 detik ditentukan asisten. Gambar 89