Selamat Belajar Open Course

Analisis Rangkaian Listrik Di Kawasan Waktu - Course #2 Oleh: Sudaryatno Sudirham

Isi Kuliah #2 Model Piranti Aktif Model Piranti Pasif Bab 4 Bab 5:

Memahami bahwa dalam analisis rangkaian listrik piranti dinyatakan sebagai elemen rangkaian yang merupakan model linier dari piranti; Mampu memformulasikan karakteristik arus-tegangan piranti / elemen pasif : resistor, kapasitor, induktor, transformator, saklar. Tujuan:

menyerap daya memberi daya pasif aktifPiranti

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. i v linier tidak linier piranti +  tegangan diukur antara dua ujung piranti arus melewati piranti Model Piranti Pasif

Resistor Simbol: R i v nyata model batas daerah linier

Resistor : CONTOH: Model Piranti Pasif t [detik] VAWVAW vRvR iRiR pRpR

Model Piranti Pasif Kapasitor C simbol iCiC C dv C /dt 1 Kapasitansi

Kapasitor : CONTOH: Model Piranti Pasif

Induktor 1/L vLvL 1 di L dt simbol L Konstanta proporsionalitas Induktansi

V mA W pLpL vLvL iLiL t [detik] L = 2,5 H v L = 200sin400t Volt Indu k tor : CONTOH: Model Piranti Pasif v L muncul lebih dulu dari i L

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

i1i1 i2i2 v1v1 v2v2 k 12 = k 21 = k M medium magnet linier : Induktansi Bersama Model Piranti Pasif

substraktif 11 i1i1 i2i2 22 aditif 11 i1i1 i2i2 2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. i1i1 i2i2 v1v1 v2v2 i1i1 i2i2 v1v1 v2v2 Model Piranti Pasif

Transformator Ideal i1i1 i2i2 v1v1 v2v2 Kopling sempurna k 1 = k 2 = k 12 = k 21 = k M Susut daya nol Model Piranti Pasif

i1i1 i2i2 + v 1 _ + v 2 _ 50  N1/N2 = 0,1 v 1 = 120sin400t V CONTOH: Model Piranti Pasif

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

Memahami bahwa dalam analisis rangkaian listrik piranti dinyatakan sebagai elemen rangkaian yang merupakan model linier dari piranti; Mampu memformulasikan karakteristik arus-tegangan piranti / elemen aktif : sumber tegangan bebas, sumber arus bebas, sumber praktis, sumber tak bebas VCVS, CCVS, VCCS, CCCS, Op Amp. Tujuan:

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

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

++ 40V beban 5A beban v beban = v sumber = 40 V p beban = 100 W  v = 20 V Tegangan sumber tetap, arus sumber berubah sesuai pembebanan Sumber Tegangan p beban = 100 W  i = 2,5 A p beban = 200 W  i = 5 A Sumber Arus i beban = i sumber = 5 A Arus sumber tetap, tegangan sumber berubah sesuai pembebanan p beban = 200 W  v = 40 A CONTOH: Model Piranti Aktif

i RsRs +v+v vsvs _ + Sumber tegangan praktis terdiri dari sumber ideal v s dan resistansi seri R s sedangkan tegangan keluarannya adalah v. v s tertentu, akan tetapi tegangan keluarannya adalah v = v s  iR v+v+ RpRp isis i ipip Sumber arus praktis terdiri dari sumber ideal i s dan resistansi paralel R p sedangkan tegangan keluarannya adalah v. i s tertentu, akan tetapi arus keluarannya adalah i = i s  i p Sumber Praktis Model Piranti Aktif

+_+_ i1i1 r i 1 CCVS +_+_  v1 v1 + v 1 _ VCVS  i1 i1 i1i1 CCCS g v 1 + v 1 _ VCCS Sumber Tak-Bebas (Dependent Sources) Model Piranti Aktif

++ isis 20  v s = 24 V500 i s ++ +vo+vo ioio 60  Contoh: Rangkaian dengan sumber tak bebas tanpa umpan balik

Sumber tak bebas digunakan untuk memodelkan Penguat Operasional (OP AMP) ++ catu daya positif catu daya negatif keluaran masukan non-inversi masukan inversi  + v N v P  V CC +V CC v o Top +V CC : catu daya positif  V CC : catu daya negatif v P = tegangan masukan non-inversi; v N = tegangan masukan inversi; v o = tegangan keluaran; Model Piranti Aktif ++ RiRi RoRo + v o iPiP iNiN v P + v N + +  ioio  (v P  v N ) Model Sumber Tak Bebas OP AMP

Model Piranti Aktif OP AMP Ideal ++ keluaran masukan non-inversi masukan inversi vovo vpvp vnvn ipip inin Jika OP Amp dianggap ideal maka terdapat relasi yang mudah pada sisi masukan

++ ++ iPiP iNiN vPvP vsvs vNvN R vo vo ioio Contoh: Rangkaian Penyangga (buffer) Model Piranti Aktif, Rangkaian Dengan OP AMP

Contoh: Rangkaian Penguat Non-Inversi ++ ++ iPiP iNiN vPvP vsvs vNvN R1R1 R2R2 vo vo umpan balik Model Piranti Aktif, Rangkaian Dengan OP AMP

++ ++ 2k  iBiB 5V 2k  1k  +vB+vB R B =1k  vovo v B = ? i B = ? p B = ? CONTOH: Rangkaian dengan OP AMP yang lain akan kita pelajari dalam bab tentang rangkaian pemroses sinyal Model Piranti Aktif, Rangkaian Dengan OP AMP

Courseware Analisis Rangkaian Listrik Di Kawasan Waktu (1) Sudaryatno Sudirham