Selamat Datang Dalam Tutorial Ini 1

Petunjuk Dalam mengikuti tutorial jarak jauh ini, pertanyakanlah apakah yang disampaikan pada setiap langkah presenmtasi telah sesuai dengan pendapat anda sendiri. Mungkin saja anda berpendapat lain; diskusikanlah dengan teman karena layanan tutorial ini belum dapat disajikan secara interaktif. 2

Tutorial kali ini tentang “Analisis Rangkaian Listrik di Kawasan Waktu” disajikan oleh Sudaryatno Sudirham melalui 3

Modul 6 Model Piranti Aktif (Sumber Bebas, Sumber Tak-bebas) 4

1. Teori Singkat Sumber Bebas Sumber bebas adalah sumber yang tidak tergantung dari peubah sinyal di bagian lain dari rangkaian. Sumber sinyal dapat dimodelkan dengan dua macam elemen, yaitu: sumber tegangan atau sumber arus. Sumber-sumber ini dapat membangkitkan sinyal yang konstan ataupun bervariasi terhadap waktu, yang akan menjadi masukan pada suatu rangkaian. Mereka sering disebut sebagai fungsi penggerak atau forcing function atau driving function yang mengharuskan rangkaian memberikan tanggapan. Sumber Tegangan Bebas Ideal. Karakteristik i-v sumber tegangan ideal adalah sebagai berikut: v = v s i = sesuai kebutuhan Karakteristik ini menyatakan bahwa sumber tegangan ideal membangkitkan tegangan tertentu v s pada terminalnya dan akan memberikan arus berapa saja yang diperlukan oleh rangkaian yang terhubung padanya, tanpa membuat tegangan v s berubah.

6 Sumber Arus Bebas Ideal. Karakteristik i-v sumber arus ideal adalah: i = i s v = sesuai kebutuhan Sumber arus bebas ideal memberikan arus tertentu pada rangkaian yang terhubung padanya, pada tegangan berapa saja yang diperlukan oleh rangkaian, tanpa membuat arus i s berubah Sumber Tak-Bebas (Dependent Sources) Sumber tak-bebas tidak mewakili piranti tertentu melainkan menjadi model karakteristik suatu piranti. Sumber tak-bebas adalah elemen aktif yang kita gunakan dalam kombinasi dengan elemen lain untuk memodelkan piranti aktif seperti misalnya transistor ataupun OP AMP. Keluaran sumber tak-bebas dikendalikan oleh (tergantung dari) tegangan atau arus di bagian lain dari rangkaian. Sumber tak-bebas yang akan kita pelajari adalah sumber tak- bebas linier, baik itu sumber tegangan maupun sumber arus. Karena ada dua macam besaran yang dikendalikan, yaitu tegangan ataupun arus, dan ada dua macam besaran pengendali yang juga berupa arus ataupun tegangan, maka kita mengenal empat macam sumber tak-bebas, yaitu:

7 a). Sumber tegangan dikendalikan oleh arus: current-controled voltage source (CCVS). b). Sumber tegangan dikendalikan oleh tegangan: voltage-controled voltage source (VCVS). c). Sumber arus dikendalikan oleh arus : current-controled current source (CCCS). d). Sumber arus dikendalikan oleh tegangan : voltage-controled current source (VCCS). Simbol sumber tak bebas terlihat pada gambar berikut ini +_+_ i1i1 ri 1 CCVS : bi1bi1 i1i1 CCCS : +_+_ m v 1 + v 1 _ VCVS : g v 1 + v 1 _ VCCS : Masing-masing sumber tak-bebas mempunyai parameter tunggal yang disebut gain. Apabila besaran keluaran sejenis dengan besaran pengendali, seperti pada VCVS dan CCCS, parameter ini tidak berdimensi yang masing-masing disebut voltage gain dan current gain. Pada CCVS parameter ini berdimensi ohm dan disebut transresistance (kependekan dari transfer resistance). Pada VCCS parameter ini berdimensi siemens, disebut transconductance.

8 2. Soal, Solusi, dan Penjelasan 2.1. Sebuah pencatu daya dimodelkan sebagai sumber tegangan bebas 60 V dan resistansi seri R i sebesar 0,5 . Pada pembebanan 20 A, berapakah daya yang diberikan sumber dan yang diserap R i ? Berapakah daya yang diterima oleh beban dan pada tegangan berapakah daya diterima. Solusi 60V R i = 0,5W A Daya yang diberikan sumber: Daya yang diserap R i : Sumber memberikan daya 1200 W, diserap R i 200 W; ini berarti daya yang diterima beban adalah: Daya beban telah diperoleh dan arusnya diketahui, maka tegangan beban adalah:

Sebuah piranti pencatu daya dimodelkan sebagai sumber arus praktis yang terdiri dari sumber arus bebas 2 A dengan resistor paralel R p = 100 . Pada waktu dibebani, arus yang melalui R p adalah 0,2 A. Pada tegangan berapakah sumber arus bekerja ? Berapakah daya yang diberikan oleh sumber arus ? Berapakah daya yang diserap oleh R p ? Berapakah daya yang diterima beban ? Berapa arus beban ? Solusi 2 A R p = 100W 0,2A Tegangan pada R p adalah Sumber arus harus bekerja pada tegangan karena tegangan inilah yang diminta oleh R p dan juga oleh beban yang lain. Daya yang diberikan sumber: Daya yang diserap R p : Karena sumber memberikan daya 40 W, diserap R p 4 W, maka beban menerima daya Arus beban adalah

Sebuah piranti aktif dimodelkan sebagai CCCS dengan arus keluaran I o = 10I f dimana I f adalah arus pengendali. Piranti ini dibebani resistor 300 . Jika I f = 100 mA, berapakah daya yang diserap beban dan pada tegangan berapakah beban menyerap daya ? IfIf CCCS : Solusi Untuk maka Daya yang diserap beban: Tegangan beban:

Sebuah piranti aktif dimodelkan sebagai VCVS dengan tegangan keluaran V o = 100V f dimana V f adalah tegangan pengendali. Piranti ini dibebani resistor 50 . Jika V f = 2 V, berapakah daya yang diserap beban dan berapakah arus beban ? +_+_ + V f _ VCVS : Untuk maka Tegangan pada beban adalah: Daya yang diserap beban adalah: Arus beban: Solusi

Sebuah piranti aktif dimodelkan sebagai VCCS dengan arus keluaran I o = 2V f dimana V f adalah tegangan pengendali. Piranti ini dibebani resistor 50 . Jika V f = 2 V, berapakah daya yang diserap beban dan pada tegangan berapakah beban menyerap daya ? + V f _ VCCS : Solusi Untuk. Daya yang diserap beban: Tegangan beban:

Sebuah piranti aktif dimodelkan sebagai CCVS dengan tegangan keluaran V o = 100I f dimana I f adalah arus pengendali. Piranti ini dibebani resistor 300 . Jika I f = 2 A, berapakah daya yang diserap beban dan berapakah arus beban ? +_+_ IfIf CCVS : Daya yang diserap beban: Arus beban: Solusi

Tutorial Model Piranti Pasif (Induktansi Bersama, Transformator) Sudaryatno Sudirham 14