Analisis Rangkaian Listrik di Kawasan Waktu Model Piranti

Analisis Rangkaian Listrik di Kawasan Waktu Model Piranti

Isi Pelajaran #3 Model Piranti Pasif Resistor, Kapasitor, Induktor Induktansi Bersama Transformator Model Piranti Aktif Sumber Bebas Sumber Tak-Bebas

Piranti pasif menyerap daya aktif memberi daya

Model Piranti Pasif Perilaku suatu piranti dinyatakan oleh karakteristik i-v yang dimilikinya, yaitu hubungan antara arus yang melalui piranti dengan tegangan yang ada di antara terminalnya. tegangan diukur antara dua ujung piranti i linier + piranti arus melewati piranti tidak linier v

Model Piranti Pasif Resistor i batas daerah linier nyata model R v Simbol: Kurva i terhadap v tidak linier benar namun ada bagian yang sangat mendekati linier, sehingga dapat dianggap linier. Di bagian inilah kita bekerja.

Model Piranti Pasif CONTOH: Resistor : V A W p. R v. R i. R t [detik] Bentuk gelombang arus sama dengan bentuk gelombang tegangan

Model Piranti Pasif Kapasitor i. C C C simbol 1 dv. C/dt Konstanta proporsionalitas Kapasitansi

Model Piranti Pasif CONTOH: Kapasitor : 200 v. C V m. A 100 W i. C 0 -100 0 0. 01 0. 02 p. C 0. 03 0. 04 0. 05 t [detik] -200 Bentuk gelombang arus sama dengan bentuk gelombang tegangan namun i. C muncul lebih dulu dari v. C. Arus 90 o mendahului tegangan

Model Piranti Pasif Induktor L simbol di. L dt 1/L 1 v. L Konstanta proporsionalitas Induktansi

Model Piranti Pasif CONTOH: Induktor : L = 2, 5 H V m. A W v. L = 200 sin 400 t Volt i. L p. L t [detik] Bentuk gelombang arus sama dengan bentuk gelombang tegangan namun i. L muncul lebih belakang dari v. L. Arus 90 o di belakang tegangan

Model Piranti Pasif Resistor Kapasitor Induktor konstanta proporsionalitas Secara Fisik resistivitas L: panjang konduktor A: luas penampang konstanta dielektrik A: luas penampang elektroda d: jarak elektroda konstanta N: jumlah lilitan

Model Piranti Pasif Induktansi Bersama i 1 v 1 i 2 v 2 Terdapat kopling magnetik antar kedua kumparan yang dinyatakan dengan: M Jika medium magnet linier : k 12 = k 21 = k. M Tanda tergantung dari apakah fluksi magnet yang ditimbulkan oleh kedua kumparan saling membantu atau saling berlawanan

Model Piranti Pasif 1 i 1 i 2 1 2 i 2 Konvensi Titik Arus i yang masuk ke ujung yang bertanda titik di salah satu kumparan, membangkitkan tegangan berpolaritas positif pada ujung kumparan lain yang juga bertanda titik. Besarnya tegangan yang terbangkit adalah M di/dt. 2 substraktif aditif i 1 v 1 i 2 v 2

Model Piranti Pasif Transformator Ideal i 1 i 2 v 1 v 2 Kopling sempurna k 1 = k 2 = k 12 = k 21 = k. M Susut daya nol

Model Piranti Pasif CONTOH: + v 1 _ + v 2 50 _ N 1/N 2 = 0, 1 v 1 = 120 sin 400 t V

Model Piranti Pasif Saklar i i simbol v v saklar terbuka i = 0 , v = sembarang saklar tertutup v = 0 , i = sembarang

Model Piranti Aktif Sumber Tegangan Bebas Ideal v = vs (tertentu) dan i i = sesuai kebutuhan + Vo v Karakteristik i - v sumber tegangan konstan Vo i Simbol sumber tegangan konstan vs + _ i Simbol sumber tegangan bervariasi terhadap waktu

Model Piranti Aktif Sumber Arus Bebas Ideal i = is (tertentu) dan v = sesuai kebutuhan i i Is Is , i s v Karakteristik sumber arus ideal v + Simbol sumber arus ideal

Model Piranti Aktif CONTOH: + 40 V beban Sumber Tegangan 5 A beban Sumber Arus vbeban = vsumber = 40 V ibeban = isumber = 5 A pbeban= 100 W i = 2, 5 A pbeban= 100 W v = 20 V pbeban= 200 W i = 5 A pbeban= 200 W v = 40 A Tegangan sumber tetap, arus sumber berubah sesuai pembebanan Arus sumber tetap, tegangan sumber berubah sesuai pembebanan

Model Piranti Aktif Sumber Praktis i vs +_ Rs + v i is ip v Rp + Sumber tegangan praktis terdiri dari sumber ideal vs dan resistansi seri Rs sedangkan tegangan keluarannya adalah v. Sumber arus praktis terdiri dari sumber ideal is dan resistansi paralel Rp sedangkan tegangan keluarannya adalah v. vs tertentu, akan tetapi tegangan keluarannya adalah v = vs i. R is tertentu, akan tetapi arus keluarannya adalah i = is i p

Model Piranti Aktif Sumber Tak-Bebas (Dependent Sources) CCVS VCVS i 1 + _ r i 1 Sumber tegangan dikendalikan oleh arus CCCS i 1 Sumber arus dikendalikan oleh arus + _ v 1 Sumber tegangan dikendalikan oleh tegangan VCCS i 1 + v 1 _ g v 1 Sumber arus dikendalikan oleh tegangan

Model Piranti Aktif Contoh: Rangkaian dengan sumber tak bebas tanpa umpan balik is io vs = 24 V + 60 + + 500 i v s o 20

Model Piranti Aktif Sumber tak bebas digunakan untuk memodelkan Penguat Operasional (OP AMP) +VCC vo 8 +VCC : catu daya positif VCC : catu daya negatif 7 Top 1 6 5 v. P = tegangan masukan non-inversi; v. N = tegangan masukan inversi; vo = tegangan keluaran; + 2 3 4 v. N v. P VCC Model Sumber Tak Bebas OP AMP + i. P Ro v. P + v. N + Ri i. N + catu daya positif masukan non-inversi io (v. P v. N ) Diagram rangkaian + vo + keluaran masukan inversi catu daya negatif

Model Piranti Aktif OP AMP Ideal Diagram rangkaian yang disederhanakan: masukan non-inversi masukan inversi vp vn ip + vo keluaran in Jika Op. Amp dianggap ideal maka terdapat relasi yang mudah pada sisi masukan

Model Piranti Aktif Contoh: Rangkaian Penyangga (buffer) i. P vs + v. N + io vo R i. N

Model Piranti Aktif Contoh: Rangkaian Penguat Non-Inversi

Model Piranti Aktif CONTOH: v. B = ? 2 k 5 V + + i. B = ? p. B = ? vo i. B 2 k + v. B 1 k RB =1 k Rangkaian dengan OP AMP yang lain akan kita pelajari dalam bab tentang rangkaian pemroses sinyal

Courseware Analisis Rangkaian Listrik Di Kawasan Waktu Model Piranti Sudaryatno Sudirham