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 Amplifier Vin Vout Input signal output signal 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 What is the voltage gain of an amplifier that produces an output of 750 mV for a 30mV input? 2. The power output of an amplifier is 6 watts (W). The power gain is 80. What is the input power?

Contoh soal 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 mW and an output power of 1.5 mW. One stage has a gain of 3. What is the gain of the second stage?

Attenuation = redaman Vin R1=200W R2=100W Loss stage circuit component 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 A2 = 4 Vout = Vin Loss stage A1= 0.1 A2= 10 A3= 0.3 A4= 15 R1=750W R2=250W A2 = 4 Vout = Vin Loss stage Vin = 1.5 V Vout = 6.75 V 0.15V 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 A voltage divider like that shown in Fig. 2-5 has values of R1 = 10 kW and R2 = 470 W. 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 Note: To find the gain that will offset the loss for unity gain, just take the reciprocal of attenuation: A2 = 1/A1

Contoh soal An amplifier has a gain of 45,000, which is too much for the application. With an input voltage of 20mV, 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.

Decibel (dB) Formula (1) untuk menyatakan penguatan (gain) atau 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. 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

Contoh 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.

gain or redaman total: Antilog: AT = A1 + A2 + A3 Loss stage A1=15dB A2= - 20dB A3= 35dB AT = A1 + A2 + A3 AT = 15 – 20 + 35 = 30 dB gain or redaman total: Antilog:

Ratio (daya/tegangan) dB gain or attenuation power voltage 0.000001 - 60 - 120 0.00001 - 50 - 100 0.0001 - 40 - 80 0.001 - 30 0.01 - 20 0.1 - 10 0.5 - 3 - 6 1 2 3 6 10 20 100 40 1000 30 60 10000 80 100000 50 1000000 120

Contoh soal 1. 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 50mV, what is the output voltage?

dBm dan dBm dBm adalah ratio logaritmik dengan acuan 1 mW  untuk daya dBm adalah ratio logaritmik dengan acuan 1 mVolt  untuk tegangan Contoh: Nyatakan 20 dBm dalam watt. Nyatakan 40 dBm dalam volt. Daya = 100 mW Tegangan = 100 mV Contoh lagi: Loss stage A1= 30dB A2= - 10dB A3= 3dB 1mW ???

Tuned circuits (rangkaian tertala) Bagaimana komponen L, C, dan R, digunakan dalam rangkaian elektronika komunikasi (di-operasikan pada frekuensi tinggi) Inductor L pada frekuensi tinggi Contoh: Reactansi induktif dari sebuah coil (lilitan) 40 mH pada 18 MHz adalah

Capacitor C pada frekuensi tinggi 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 Saat 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, XC menurun 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.

Contoh soal What is the bandwidth of a resonant circuit with a frequency at 28 MHz and a Q of 70? Formula-2 hasil otak-atik

Rangkaian resonansi seri dengan bermacam respon frekuensi (amati BW dan Q)

Rangkaian resonansi Paralel

Rangkaian Equivalen-nya

Contoh soal

Berikutnya . . . . . Filter

FILTER LPF (Low Pass Filter) menggunakan sebuah induktor HPF (High Pass Filter) menggunakan sebuah kapasitor dan induktor

LPF (Low Pass Filter) menggunakan RC Perhatikan Slope (kemiringan) dari respon frekuensi LPF, semakin curam berarti semakin selektif (semakin baik). Slope ini dinyatakan dalam dB per oktav atau dB per dekade. Oktav adalah kelipatan 2 dari frekuensi Dekade adalah kelipatan 10 dari frekuensi

Pentingnya Slope

Bandstop Filter / notch filter / band reject Filter

High Pass Filter (HPF)

Beberapa konfigurasi HPF

Band Pass Filter (BPF) Sebuah BPF bisa disusun dari LPF yang diseri dengan HPF dimana f1 adalah frekuensi cutoff dari HPF dan f2 adalah frekuensi cutoff dari LPF

Seberapa bagus Filter yang kita perlukan?

SAW filter

Berikutnya lagi . . . . . . Menengok pak FOURIER

Teori Fourier

Mengenal HARMONISA Frek = f Frek = 2f Frek = 3f Frek = 4f

Sinyal Persegi/kotak tersusun dari harmonisa ganjil sinusoidal

Beberapa sinyal dengan frekuensi-2 penyusunnya

Hubungan antara domain waktu dan frekuensi

Aplikasi teori Fourier Kita bisa menghasilkan sinyal sinusoidal murni dari sebuah sinyal persegi dengan cara mem-filter frekuensi fundamental atau harmonisa yang diinginkan.

Aku inginkan frekuensi output = 3f Harmonisa yang mana yang diinginkan keluar pada output BPF??? Kita bisa memilihnya dengan menentukan fr dari BPF kita. Rancang saja BPF kita agar beresonansi pada frekuensi harmonisa yang diharapkan; bisa 3f, 5f, 7f, dsb.

Spektrum frekuensi dari suatu deretan pulsa-pulsa sempit (misalnya deretan data digital / bit “1” dan “0” berkecepatan tinggi)

Hubungan “rise-time” dan Bandwidth

Cita-citaku Aku ingin membuat diriku senang Setelah itu . . . Aku ingin membuat keluargaku senang Aku ingin membuat teman-temanku senang Aku ingin membuat masyarakatku senang Aku ingin membuat negaraku senang Aku ingin membuat Tuhanku senang