ELEKTRONIKABab 1. PengantarDR. JUSAK

ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA

Mengingat KembaliSegitiga Ohm ()

2

𝑉(𝑉𝑜𝑙𝑡) = 𝐼 × 𝑅

𝐼(𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒) =𝑉

𝑅

𝑅(𝑂ℎ𝑚) =𝑉

𝐼

ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA

Ilustrasi

3

ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA

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 lagi21 tahun, 9 bulan, 2 hari, 6 jam, 23 menit, 42 detik (pasti).

4

5

Hal di atas menggambarkan beberapa tingkat pendekatan : pendekatanideal, pendekatan kedua, pendekatan ketiga, dan jawaban pasti.

Pendekatan idealKadang-kadang disebut sebagai pendekatan pertama, dalam rangkaianelektronika rangkaian dengan pendekatan ideal merupakan pendekatanpaling sederhana dari suatu rangkaian.

Contoh, Sepotong kabel adalah sebuah konduktor diasumsikan memiliki hambatannol. Asumsi semacam ini cukup untuk digunakan sehari-hari untukmenjelaskan kerja rangkaian elektronika.

6

Tetapi asumsi di atas tidak dapat kita gunakan bila kabel tersebut dialirisinyal dengan frekuensi tinggi. Bila kabel digunakan untuk menyalurkansinyal dengan frekuensi tinggi, maka harus diperhitungkan munculnya efekinduktansi 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 sebesar4,82𝐾.

Sebagai panduan, kita dapat mengidealkan sepotong kabel pada frekuensidibawah 1𝑀𝐻𝑧. Panjang kabel juga harus diperhitungkan.

7

Pendekatan KeduaPendekatan kedua menambahkan satu atau lebih komponen terhadappendekatan ideal.

Contoh :Pendekatan ideal sebuah baterai yang memiliki sumber tegangan 1,5𝑉. Pendekatan kedua adalah sumber tegangan 1,5𝑉 dan juga memilikihambatan 1. Hambatan serial ini disebut sebagai hambatan dalam atauhambatan sumber.

Apabila hambatan beban lebih kecil dari 10, maka tegangan beban akanlebih kecil dari 1,5𝑉, karena tegangan jatuh yang terjadi di hambatansumber.

8

Pendekatan Ketiga

Pendekatan ketiga memasukkan komponen yang lain pada rangkaianekuivalen piranti elektronik. Dan pada pendekatan yang lebih tinggimungkin dilakukan dengan lebih banyak penambahan komponen dalamrangkaian ekuivalen piranti elektronik.

9

ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA

Sumber Tegangan (1)Pendekatan ideal

Sebuah sumber tegangan searah ideal menghasilkan tegangan beban yang konstan. Artinya sumber tegangan tersebut mempunyai hambatan dalamnol.

10

V1

10 V RL

1 Ohm 10.000 V+

-

ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA

Sumber Tegangan (2)Pendekatan kedua

Sumber tegangan ideal merupakan piranti teoritis yang tidak pernahada. Karena saat hambatan beban mendekati nol, arus beban akanmendekati tak hingga. Pendekatan kedua dari sumber tegangansearah memperhitungkan faktor hambatan dalam.

11

ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA

Sumber Tegangan (3)Gambar di bawah ini adalah sebuah sumber tegangan denganhambatan dalam (𝑅𝑠) yang terpasang seri dengan sumber tegangan.

12

V1

10 V RL

1 Ohm 5.000 V+

-

RS

1 Ohm

ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA

Wilayah Kaku (stiff region)Wilayah kaku adalah area di mana nilai dari tegangan yang dihasilkanoleh sebuah sumber tegangan tidak lagi dipengaruhi oleh besarnyanilai hambatan dalam. Atau dengan kata lain, hambatan dalam (𝑅𝑠) jauh lebih kecil dibandingkan nilai dari hambatan beban (𝑅𝐿).

13

ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA

Sumber Tegangan KakuSumber tegangan kaku apabila hambatan sumber dapat diabaikan, yaitu apabila hambatan sumber nilainya 100 kali lebih kecil darihambatan beban.

Sumber tegangan kaku :𝑅𝑠 < 0,01𝑅𝐿

Hal ini memberikan pengetahuan kepada kita bahwa sumbertegangan akan bekerja dengan baik bila hambatan beban yang terpasang minimal 100 kali hambatan sumber, yaitu:

𝑅𝐿(min) = 100𝑅𝑠.

14

ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA

Contoh 1Misalkan sebuah tegangan AC memiliki hambatan sumber sebesar50Ω, berapa nilai minimal dari hambatan beban agar tercapaikondisi sebagai sumber tegangan kaku?

15

ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA

Sumber ArusSumber tegangan searah (DC) menghasilkan tegangan beban yang konstan untuk berbagai hambatan beban, tetapi

Sumber arus searah (DC) menghasilkan arus beban yang konstanuntuk berbagai hambatan sumber.

Perhatikan contoh pada gambar di bawah ini:

16

ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA

Sumber Arus (2)Pada rangkaian di bawah dengan nilai hambatan sumber sebesar1M, didapatkan arus beban sebesar:

𝐼𝐿 =𝑉𝑠

𝑅𝑠+𝑅𝐿

Bila hambatan beban adalah 1, maka

𝐼𝐿 =10

1𝑀+1= 10𝜇𝐴

17

V1

10 V

RS

1MOhm

RL

1 Ohm 10.000u A

+

-

ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA

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

18

ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA

Sumber Arus KakuApabila hambatan sumber dari sumber arus besarnya minimal 100 kali besar hambatan beban.

Sumber arus kaku : 𝑅𝑆 > 100𝑅𝐿.

Nilai batas atas (kondisi terjelek) terjadi apabila 𝑅𝑆 = 100𝑅𝐿.

Karena itu nilai dari hambatan beban dapat dicari:

𝑅𝐿(max) = 0,01𝑅𝑠.

19

ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA

Contoh 2Sebuah sumber tegangan DC memiliki hambatan sumber sebesar5k, berapa nilai maksimum dari hambatan beban agar tercapaikondisi sebagai sumber arus kaku?

20

ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA

Jadi ….. dapat disimpulkan:

Kuantitas Sumber Tegangan Sumber Arus

𝑅𝑠 Rendah Tinggi

𝑅𝐿 Lebih besar dari 100𝑅𝑠 Lebih kecil dari 0,01𝑅𝑠

𝑉𝐿 Konstan Tergantung pada 𝑅𝐿

𝐼𝐿 Tergantung pada 𝑅𝐿 Konstan

21

ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA

Contoh 3Sebuah sumber arus 1mA memiliki hambatan sumber sebesar10M, tentukan range nilai dari hambatan beban agar sumber arustersebut dapat dikatakan sebagai sumber arus kaku!

22