RANGKAIAN RC SERI
Rangkaian RC (Resistor-Kapasitor), atau sering dikenal dengan istilah RC filter atau RC network, adalah rangkaian listrik yang tersusun dari resistor dan kapasitor. Rangkaian RC orde satu (first order) tersusun dari satu resistor dan satu kapasitor yang merupakan rangkaian RC paling sederhana. Rangkaian RC dapat digunakan untuk menyaring (filter) sinyal dengan cara menahan (block) frekuensi sinyal tertentu dan meneruskan (pass) sinyal yang lainnya. Ada 4 macam filter RC, di antaranya: high-pass filter, low-pass filter, band-pass filter, dan band-stop filter. NATURAB RESPONSEB rangkaian hanya terdiri dari satu kapasitor bermuatan dan satu resistor, kapasitor tersebut akan melepaskan energy yang disimpannya melalui resistor. Beda potensial di kapasitor, yang tergantung pada waktu, dapat dihitung menggunakan hukum arus Kirchhoff, yang menyatakan bahwa arus yang melewati kapasitor harus sama dengan arus yang melewati resistor. Hasilnya berupa persamaan diferensial linear.
Dengan menyelesaikan persamaan tersebut untuk V, dihasilkan persamaan eksponensial berupa:
dimana V0 beda potensial kapasitor saat Waktu yang dibutuhkan agar voltase menjadi constant dengan persamaan: dinamakan RC time constant
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Persamaan rangkaian menurut hukum Kirchoff II (kvl) adalah : Vi = Vr + Vc, atau
Vi = Ri +
1
C
idt …..............................(1)
A. Membandingkan fasa tegangan di tiap elemen terhadap arus i yang mengalir di rangkaian di dapat : VR (tegangan di R) sefasa dengan i. VC (tegangan di kapasitor) tertinggal 90˚ dengan i, sedang Vi (tegangan sumber) tertinggal sebesar θ dari arus i yang keluar dari sumber, dimana 0˚ < θ < 90˚.Besar sudut θ ditentukan ole oleh h perbandingan reaktansi terhadap resistansinya. Beda fasa antara VC dengan arus i, atau antara Vi dengan i, dapat dihitung dengan membandingkan beda fasa antara VC dengan VR atau antara Vi dan VR (mengapa?)
B. Rangkaian diferensiator. Perhatikan kondisi dimana VC >> VR. Persamaan. Vi = R . j +
1
C
idt atau Vi = VR + VC
praktis hanya ditentukan oleh tegangan kapasitor, Vi = VC. Besar arus i. Vi =
1
idt atau dVi = C
i C
dt
i=C.
dVi dt
Jika tegangan keluaran diambil dari terminal resistor R (Vo = VR), maka besar tegangan Vo = R . i = RC .
keluaran adalah : dVi dt
Konfigurasi rangkaian seperti ini disebut rangkaian diferensiator, karena tegangan keluaran Vo merupakan diferensiasi (turunan) dari tegangan masukan Vi. Semacam persyaratan agar rangkaian berlaku sebagai sebuah diferensiator. Yaitu kondisi dimana VC >> VR (VC >>
VR), adalah Impedansi C juga harus
lebih besar dari R, Analisis menunjukkan Impedansi C, akan besar pada :
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
atau wRC << 1. Bila didefinisikan Frekuensi Wo =
1
RC
(atau Jo =
1
RC 2
, maka
Impedansi C besar akan terjadi pada frekuensi dengan rentang lebih kecil / rendah dari Wo; ketidaksamaan wRC << 1 memperlihatkan hal ini. W Wo
<< 1
…………………………………..(2)
W << Wo
Rangkaian Filter lolos frekuensi tinggi. Dari persamaan satunya,
Vi =
VR + VC .
Besar perbandingan sinyal keluaran terhadap sinyal masukan dapat dihitung :
Vo
Vi
R
=
R
1
=
1
1
JwC
1
JwRC
=
1 Wo 1 J W
……………………..(3)
Frekuensi Wo disebut sebagai frekuensi Cut-off yaitu batas frekuensi dimana rangkaian tidak mampu menerima/ meneruskan sinyal (meredam). Pada frekuensi W = frekuensi Cut-off, amplitudo tegangan keluaran adalah 0,707 dari tegangan masukan. Vo Vi
1
=
Dari
PR =
2
Vo
= 0,707 dapat di turunkan besar daya yang di disipasikan di R adalah:
Vi
Vo R
= 0,707
2
Vi / 2 =
2
R
=
Vi
2
2 R
=
1 2
Pmax ……………………..(4) ……………………..(4)
Pmax adalah daya disipasi terbesar di R yang terjadi pada saat Frekuensi tinggi, W >> Wo (Vo = Vi). Dengan perkataan lain, rangkaian hanya meneruskan sinyal pada frekuensi kerja yang lebih tinggi dari
1
RC
, W >> Wo. Jadi rangkaian, selain
berfungsi sebagai diferensiator juga merupakan suatu high pass Filter (HPF) atau rangkaian filter lolos frekuensi tinggi sederhana.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
1
C. Dari persamaan Vi = R . i =
C
idt atau Vi = VR + VC, bila keluaran diambil dari
kapasitor, VC = Vo; untuk VR >> VC, maka Vi = VR Vi = R . i atau i =
Vi R
.
Diperoleh hubungan Vo = Vc terhadap masukan Vi sebagai berikut : Vo =
1
C
idt =
1
RC R C
Vi.dt
Rangkaian dengan persyaratan ini dikenal sebagai rangkaian Integrator. Dalam bentuk Fasor, hubungan diatas dapat dituliskan sebagai berikut :
VR >> VC
R >>
fo =
1 1wc
1
atau
wRC >> 1; bila Wo = w Wo
Dari persamaan
Vi =
>> 1
VR >> VC
maka
RC 2
atau
atau
R . I >> 1
RC R C
1
JwC
I
atau
w >> Wo.
VR + VC , bila terjadi kondisi dimana
Vo =
VC dapat
dituliskan :
1
Vo Vi
=
JwC R
1
=
1
=
JwCR 1 JwCR
1 1 J
JwC
w
Wo
Untuk W >> Wo, akan diperoleh membentuk sebuah rangkaian
Vo Vi
=1, dengan persyaratan ini, rangkaian
Low Pass Filter (LPF – Filter lolos Frekuensi
rendah).
antara fasor tegangan terhadap fasor arus. Dari hubungan tegangan dengan arus,
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
L : fasa Dalam arus bolak balik gelombang sinus, impedansi didefenisikan sebagai 0
perbandingan tegangan mendahului 90 terhadap fasa arus 0
C : fasa tegangan tertunda (tertinggal, delay) 90 terhadap fasa arus
Perbandingan tegangan terhadap arus pada R disebut resistansi, sedang pada L dan C disebut reaktansi. Bila di gambar, resistansi ternyata tidak ‘sebidang” dengan reaktansi; perbedaan ini diungkapkan dengan sebuah operator j yang besarnya = , untuk menunjukkan perputaran sudut terhadap besaran semula sebesar 0
90 searah dengan perputaran jarum jam dinyatakan dengan – j dan berlawanan arah +j
Rangkaian RC (Resistor-Kapasitor), atau sering dikenal dengan istilah RC filter atau RC network, adalah rangkaian listrik yang tersusun dari resistor dan kapasitor. Rangkaian RC orde satu (first order) tersusun dari satu resistor dan satu kapasitor yang merupakan rangkaian RC paling sederhana. Rangkaian RC dapat digunakan untuk menyaring (filter) sinyal dengan cara menahan (block) frekuensi sinyal tertentu dan meneruskan (pass) sinyal yang lainnya. Ada 4 macam filter RC, di antaranya: high-pass filter, low-pass filter, bandpass filter, dan band-stop filter.
Rangkaian RC paling sederhana adalah rangkaian seri resistor dan kapasitor. Ketika rangkaian hanya terdiri dari satu kapasitor bermuatan dan satu resistor, kapasitor tersebut akan melepaskan energy yang disimpannya melalui resistor. Beda potensial di kapasitor, yang tergantung pada waktu, dapat dihitung menggunakan hukum arus Kirchhoff, yang menyatakan bahwa arus yang melewati kapasitor harus sama dengan arus yang melewati resistor. Hasilnya berupa persamaan diferensial linear.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Dengan menyelesaikan persamaan tersebut untuk V, dihasilkan persamaan eksponensial berupa dimana V 0 beda potensial kapasitor saat t = 0. Waktu yang constant dengan persamaan: dibutuhkan agar voltase menjadi dinamakan RC time constant
Dengan melihat rangkaian sebagai pembagi tegangan (voltage divider), beda potensial kapasitor adalaH dan beda potensial resistor adalah:
Rangkaian RC paralel kurang menarik jika dibandingkan dengan rangkaian RC seri. Hal ini disebabkan tegangan keluaran V out sama dengan tegangan masukan Vin. Jadi, reangkaian ini tidak berperan sebagai filter kecuali diberi sumber arus.
Selama penalaan frekuensi pada salah satu sisi dari kedua jaringan resonator, maka sisi yang lainnya harus dalam kondisi terhubung singkat.Pada saat kondisi sebagai penghubung tegangan jaringan penyaringpertama menyalurkan tegangan tersebut ke jaringan kedua kedua secarainduktif secarainduktif melalui kopel kopel transformator. transformator.
Dan apabila yang disalurkan adalaharus, maka pada jaringan pertama terjadi pembagian arus sehingga yangdisalurkan ke jaringan kedua hanya sebagian saja.Pada frekuensi rendah dan frekuensi tinggi jaringan resonatormempunyai resistansi semu kecil. Sedangkan pada saat kondisi frekuensiresonansi jaringan resonator mempunyai resistansi semu besar. Olehkarena itu pada keluaran hanya terdapat tegangan dengan satu pitafrekuensi yang cukup kecil. Penyaring selektif memberikan tegangankeluaran dengan amplitudo yang mendekati sama pada daerah frekuensi tengah.
FILTER MEKANIK
,
pada aplikasi pengolahan frekuensi tinggi, sinyalcampuran biasanya terdiri dari
campuran sinyal-sinyal informasi danpembawa serta harmonisa-harmonisa. Untuk itu diperlukan filter yangmenyaring sinyal dengan frekuensi yang dikehendaki. Salah satu sistempenyaringan adalah dengan menerapkan filter mekanik yang didalamnya terdapat
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Gambar 2.42 Blok diagram filter mekanik
Sebagai
perubah
bentuk
sinyal
listrik
ke
dalam
getaran
mekanik
tersebutmenggunakan efek piezoelektrik atau magnetostriktif. Pada piezoelektriksinyal listrik dirubah menjadi getaran mekanik dan pada manetostriktifgetaran mekanik kembali dirubah ke dalam elektromagnet sehinggadihasilkan kembali sinyal listrik. Satu perioda getaran mekanik adalahsepanjang gelombang Sedangkan resonansi tercapai pada setengahpanjang gelombang.
maka panjang bahan resonatoradalah 0,5 mm. Filter mekanik untuk frekuensifrekuensi tinggi, sinyalterukur sangat kecil.Pada filter mekanik ,gelombang listrik bergerak merambat di dalam ruangresonansi yang memiliki kecepatan gerak seperti di udara
bebas,
makadisebut
(High (High Frequency )
dengan
yang masih
gelombang
tercampur,
ruang.
gelombang
Pada bergerak
frekuensi
tinggi
sepertirambatan
gelombang air, sehingga bisa dibuat bentuk filter. Jarak antara penghantar-penghantar kecil adalah setengah panjang gelombang.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Pada filterfrekuensi tinggi tidak tertutup kemungkinan terjadi loncatan gelombangseperti pada arah antenna pada resonator. Kurva termodulasi dari fiterfrekuensi tinggi (HF) ditentukan oleh bentuk dari perubah. Daya Pada Rangkaian Arus Bolak-Balik .Pengertian daya adalah perkalian antara tegangan yang diberikan kebeban dengan arus yang mengalir ke beban. dengan sumber tegangan dan arus bolakbalik
Daya dikatakan negatif, ketika arus yangmengalir bernilai negatif artinya arus mengalir dari rangkaian menujusumber tegangan (transfer energi dari rangkaian beban ke sumber Daya dikatakan positif, ketika arus yang mengalir bernilai positif artinya arusmengalir dari sumber tegangan menuju rangkaian (transfer energi darisumber ke rangkaian).
Daya dikatakan negatif, ketika arus yang mengalirbernilai negatif artinya arus mengalir dari rangkaian menuju sumbertegangan (transfer energi dari rangkaian ke sumber).Daya Sesaat dan Daya Rata-Rata Nilai sesaat suatu tegangan atau arus adalah nilai tegangan atau aruspada sebarang waktu peninjauan. Hal ini mengakibatkan munculnya dayasesaat: Pengertian besaran dalam persoalan pemindahanenergi . Daya sesaat adalah daya yang terjadi pada saat hanya waktutertentu ketika sebuah komponen mempunyai nilai tegangan dan arusyang mengalir padanya hanya saat
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Penyaring Lulus Atas (High Pass Filter-HPF)
Gambar 2.28 memperlihatkan sebuah penyaringan RC lulus atas pasif orde 1
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Suatu rangkaian dikatakan beresonasi ketika tegangan (v) dan arus (i)berada dalam satu fasa (sudut fasa = 0). Pada kondisi atau impedansi komplek hanya terdiri dari komponen resistor murni(R). Pada dasarnya konsep resonansi adalah menghilangkan komponenimaginer atau reaktansi induktif (XL) dan reaktansi kapasitif (XC) salingmeniadakan. Gambar 2.33 menunjukkan sebuah rangkaian resonansiyang paling sederhana.
Pada frekuensi yang sangat rendah, sinyal yanglewat akan di-blok oleh kapasitor (C), dan sinyal pada frekuensi yangsangat tinggi akan di-blok oleh induktor (L). Dan pada suatu frekuensitertentu akan didapat kondisi impedansi dari induktor sama besar denganimpedansi kapasitor (saling menghilangkan). Kondisi ini dinamakanrangkaian dalam keadaan beresonansi.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
PERTANYAAN DAN JAWABAN
1.suatu diode zener 5V3 dipasang seri dengan R. Apabila Pz=1W. Tentukan nilai VD untuk V = 4v dan V = 6v
Jawab
a) V= 4 Volt V
dioda dalam keadaan terbuka. Maka nilai VD sama dengan nilai VR yaitu 4 Volt
b) V= 6 Volt V>Vz, VD=Vz 6>5V 3 maka nilai VD sama dengan Vz yaitu 5V3
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
V=I.R 4=0,25 A . R R=4/0,25=16Ohm Iz=VR – VR VR VR =( Iz. R ) + Vz =(0,25 A . 16Ω ) + 5V3 – 4 – 4 + 5V3 = 9V 3
3.Dari soal no. 1, Berapakah nilai R, agar dioda tetap aman? Jawab : VR pada tegangan = 6 Volt P =V . I 1W= 6V . I I =P / V = 1W / 6V = 0.16A V=I.R 6 = 0.16A . R R = 6 / 0.16 = 37.5 ohm Iz = VR Vz / R
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Maka hasil nya 33.3Ω < 37.5Ω
4.Penyearah gelombang penuh diberikan tegangan 12V AC, dan arus 1A, tegangan rippleup = 3,4V, frekuensi ripple fp = 100Hz, dan tegangan cut-in diode Uf = 0,7 V. Hitunglah, faktor daya transformator?
Jawab :
PT = 1,23 · Pd = 1,23 · 12V · 1A = 14,8 W