Dasar Dasar Elektronika

  • View
    211

  • Download
    13

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Dasar-dasar Decibel (dB), Redaman, Gain = amplification, Attenuation, Rangkaian tertala (Tuned circuits), Rangkaian Resonansi Seri, Paralel, Equivalen, Teori Fourier, HARMONISA, Hubungan rise-time dan Bandwidth, Filter (LPF (Low Pass Filter), HPF (High Pass Filter), Band Pass Filter (BPF), SAW filter))

Transcript

  • Bab 4: Dasar-dasar

    Elektronika

    Review

  • Lingkup diskusi

    Gain, Attenuation, and Decibels

    Rangkaian tertala (Tuned circuits)

    Filter

    Teori Fourier

  • Gain, attenuation, dan Decibel

    Gain = penguatan, atau dikatakan sebagai

    perbandingan output dan input dimana

    output lebih besar daripada input.

    Attenuation = redaman, dikatakan sebagai

    perbandingan output dan input dimana

    output lebih kecil daripada input.

    Decibel (dB): satuan ukuran yang dipakai

    untuk menyatakan Gain dan Attenuation.

  • Gain = amplification

    in

    outv

    V

    V

    input

    outputA

    in

    outp

    P

    P

    input

    outputA

    Amplifier

    Vin Vout

    Input signal output signal

    in

    out

    V

    VgainA

    Vin=1mV 5mV 15mV Vout=60mV

    A1= 5 A2= 3 A3= 4

    AT= A1 x A2 x A3 = 5 x 3 x 4 = 60

  • Contoh soal

    000.251030

    107506

    3

    in

    outv

    V

    VA

    1. What is the voltage gain of an amplifier that produces an output of

    750 mV for a 30 V input?

    2. The power output of an amplifier is 6 watts (W). The power gain is 80.

    What is the input power?

    mWWP

    A

    PPtherefore

    P

    PA

    in

    p

    outin

    in

    outp

    75075.080

    6

  • Contoh soal

    WP

    PAPthereforeP

    PA

    AAAA

    out

    inpout

    in

    outp

    p

    8.6)1040(170

    1701725

    3

    321

    3. Three cascaded amplifiers have power gain of 5, 2, and 17.

    The input power is 40 mW. What is the output power?

    4. A two stage amplifier has an input power of 25 W and an output

    power of 1.5 mW. One stage has a gain of 3. What is the gain of

    the second stage?

    203/60360,3

    601025

    105.1

    221

    21

    6

    3

    AandAthenAif

    AAA

    P

    PA

    p

    in

    outp

  • Attenuation = redaman

    21

    2

    RR

    RVV inout

    in

    out

    V

    V

    input

    outputAnattenuatio

    Vin

    R1=200

    R2=100 3333.0300

    100

    21

    2

    RR

    RA

    Loss

    stage

    Loss

    circuit

    Loss

    component

    Vin Vout

    A1=0,2 A2=0,9 A3=0,06

    AT= A1 x A2 x A3 = 0.2 X 0.9 x 0.06 = 0.0108

    Vout = AT Vin= 0.0324 = 32.4 mV

  • Redaman

    Vin

    R1=750

    R2=250A2 = 4

    Vout = Vin25,0

    1000

    250

    1)4(25,0)250750(

    250

    1

    211

    A

    AAAA T

    Loss

    stage

    Loss

    stage

    Vin = 1.5 VVout = 6.75 V0.15V 1.5V 0.45V

    A1= 0.1 A2= 10 A3= 0.3 A4= 15

    AT = A1 A2 A3 A4 = (0.1)(10)(0.3)(15) = 4.5

  • Contoh soal

    045.0470,10

    4701

    21

    21 A

    RR

    RA

    A voltage divider like that shown in Fig. 2-5 has values of R1 = 10 k and

    R2 = 470 .

    a. What is the attenuation?

    b. What amplifier gain would you need to offset the loss for an overall

    gain of 1 ?

    AT = A1A2

    where A1 is attenuation and A2 is the amplifier gain

    3.22045.0

    1045.01 22 AA

    Note:

    To find the gain that will offset the loss for unity gain, just take

    the reciprocal of attenuation: A2 = 1/A1

  • Contoh soalAn amplifier has a gain of 45,000, which is too much for the application. With an input voltage of 20 V, what attenuation factor is needed to keep the output voltage from exceeding 100 mV?

    Let A1 = amplifier gain = 45,000; A2 = attenuation factor; AT = total gain.

    1111.0000,45

    000,5

    000,51020

    10100

    1

    221

    6

    3

    A

    AAthereforeAAA

    V

    VA

    TT

    in

    outT

  • Decibel (dB)

    )3(log10

    )2(log20

    )1(log20

    in

    out

    in

    out

    in

    out

    P

    PdB

    I

    IdB

    V

    VdB

    Formula (1) untuk menyatakan penguatan (gain) atau

    redaman (attenuation) tegangan dari suatu rangkaian.

    Formula (2) untuk penguatan atau redaman arus

    Formula (3) untuk penguatan atau redaman daya

    It is common for electronic circuits

    and systems to have extremely

    high gains or attenuations, often

    in excess of 1 million.

    Dengan mengubah angka di atas

    menjadi decibel (dB) akan

    membuatnya terkesan menjadi

    lebih kecil dan mudah digunakan.

  • Contoh

    4.64)22.3(2067.1666log20003.0

    5log20dB

    a. An amplifier has an input of 3 mV and an output of 5 V. What is

    the gain in decibels?

    b. A filter has a power input of 50 mW and an output of 2 mW.

    What is the gain or attenuation?

    Note that when the circuit has gain, the decibel figure is positive. If the gain is less than 1, which means that there is an attenuation, the decibel figure is negative.

    98.13)398.1(1004.0log1050

    2log10dB

  • Loss

    stage

    A1=15dB A2= - 20dB A3= 35dB

    AT = A1 + A2 + A3AT = 15 20 + 35 = 30 dB

    gain or redaman total:

    Antilog:

    NydanN

    dBanti

    P

    P

    maka

    P

    PdBdan

    P

    PdB

    y

    dB

    in

    out

    in

    out

    in

    out

    10

    10

    log1010

    1010

    log

    log10

    log10

  • Ratio (daya/tegangan)dB gain or attenuation

    power voltage

    0.000001 - 60 - 120

    0.00001 - 50 - 100

    0.0001 - 40 - 80

    0.001 - 30 - 60

    0.01 - 20 - 40

    0.1 - 10 - 20

    0.5 - 3 - 6

    1 0 0

    2 3 6

    10 10 20

    100 20 40

    1000 30 60

    10000 40 80

    100000 50 100

    1000000 60 120

  • Contoh soal1. A power amplifier with a 40 dB gain has an output power of 100 W.

    What is the input power?

    2. A power amplifier has a gain of 60 dB. If the input voltage is 50 V,

    what is the output voltage?

    mWP

    PP

    P

    antiP

    P

    P

    P

    P

    PdB

    P

    PdB

    outin

    in

    out

    in

    out

    in

    out

    in

    out

    in

    out

    10000,10

    100

    000,1010

    4loglog10

    40

    log10

    log10

    4

    mVVVV

    V

    V

    V

    V

    V

    VdB

    V

    VdB

    outinout

    in

    out

    in

    out

    in

    out

    in

    out

    50)105(10001000

    100010log3

    log20

    log20

    6

    3

  • dBm dan dB

    dBm adalah ratio logaritmik dengan acuan 1 mW untuk daya

    dB adalah ratio logaritmik dengan acuan 1 Volt untuk tegangan

    V

    VdBdan

    mW

    PdBm xx

    1log20

    1log10

    Contoh:

    1. Nyatakan 20 dBm dalam watt.

    2. Nyatakan 40 dB dalam volt.

    Daya = 100 mW

    Tegangan = 100 V

    Loss

    stage

    A1= 30dB A2= - 10dB A3= 3dB

    1mW ???

    Contoh lagi:

  • Bagaimana komponen L, C, dan R, digunakan dalam rangkaian

    elektronika komunikasi (di-operasikan pada frekuensi tinggi)

    Tuned circuits (rangkaian tertala)

    R

    fLQ

    R

    X

    RI

    XIQ LL

    2

    2

    2

    4522)1040)(1018(28.6

    2

    66

    L

    L

    X

    fLX

    Inductor L pada frekuensi tinggi

    Contoh:

    Reactansi induktif dari sebuah coil (lilitan) 40 H pada 18 MHz adalah

    LfCdan

    CfL

    2222 4

    1

    4

    1

  • 2.796)10100)(102(28.6

    1

    2

    1

    126C

    C

    X

    CfX

    Capacitor C pada frekuensi tinggi

    CC fXCdan

    CXf

    2

    1

    2

    1

    Contoh:

    Capasitive-Reactance dari sebuah kapasitor 100 pF pada 2

    MHz adalah:

  • Resistor R pada frekuensi tinggi

    Resistansi dari semua konduktor kawat, apakah itu

    kawat inductor, kapasitor, atau resistor bervariasi

    nilainya tergantung frekuensi-kerjanya.

    Semakin tinggi frekuensi kerjanya, semakin

    rendah faktor qualitas Q

  • Rangkaian Resonansi Seri

    22 )( CL XXRZ

    LCfmaka

    fCfL

    fCXdanfLX

    XX

    r

    CL

    CL

    2

    1

    2

    12

    2

    12Saat XL sama dengan

    XC, dikatakan sebagai

    keadaan RESONANSI

  • Pada frekuensi yang

    sangat rendah,

    reaktansi kapasitif

    jauh lebih besar

    daripada reaktansi

    induktif; karena itu

    arus di dalam

    rangkaian sangatlah

    kecil karena tingginya

    impedansi.

    Pada saat itu, karena rangkaian lebih bersifat kapasitif, maka arus

    mendahului tegangan hampir 900. Saat frekuensi semakin tinggi, XCmenurun dan XL makin besar. Saat nilai reaktansi keduanya mendekati

    satu sama lain, maka arus makin besar. Pada saat XC = XL , keduanya

    saling menghilangkan dan impedansi rangkaian menjadi sebesar nilai

    resistansinya, arus menjadi maksimum. Saat frekuensi terus makin

    tinggi, XL menjadi lebih besar daripada XC, rangkaian menjadi lebih

    induktif. Impedansi rangkaian makin besar dan arus makin kecil, dst.

  • Daerah frekuensi

    sempit dimana arus

    pada rangkaian

    adalah yang

    terbesar disebut

    bandwidth. Daerah

    ini diperlihatkan

    pada gambar di

    samping.

    Batas atas dan bawah dari bandwidth ditentukan oleh dua frekuensi cutoff yang

    diberi label f1 dan f2. Kedua frekuensi cutoff ini terjadi ketika besar arus adalah

    70,7% dari arus maksimum. Level arus di dua titik dimana besarnya 70,7% tadi

    disebut sebagai half-power points.

    12

    222 5.0)707.0(

    ffBW

    RIRIRIP peak

    Q

    fBW

    R

    XQ r

    T

    L

  • Contoh soal

    What is the