teori dan aplikasi umpan balik tegangan dan arus
Post on 06-Jul-2018
237 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
8/17/2019 Teori Dan Aplikasi Umpan Balik Tegangan Dan Arus
1/14
ELEKTRONIKA ANALOG IIUJIAN TEGAH SEMESTER
“TEORI DAN APLIKASI UMPAN BALIK TEGANGAN & ARUS”
Oleh :
Nama : Rizki Oki TomyNomor Mahasiswa : 1550224102
Fakultas TeknkPen!!kan Teknk Elekt"#nkaUn$e"stas Ne%e" #%'aka"ta
()*+
-
8/17/2019 Teori Dan Aplikasi Umpan Balik Tegangan Dan Arus
2/14
UM!AN "A#I$
U,-an .alk !ala, sste, -en%uat a!alah ,ekans,e -en%e,.alan se.a%an sn'al
#ut-ut ke te",nal n-ut/ Be"!asa"kan -#la"tas sn'al 'an% !ke,.alkan0 ,aka u,-an
.alk te".a% ,en1a! ( 1ens 'atu u,-an .alk -#st2 !an u,-an .alk ne%at2/ Pa!au,-an .alk ne%at2 ,e,lk 2akt#" -en%uatan 'an% le.h ke3l teta- ,e,-e".ak
.e.e"a-a -a"a,ete" -en%uat lann'a 4!en%an ,ekans,e -en1u,lahan atau
-en%u"an%an5/ Se!an%kan -a!a u,-an .alk -#st2 .asan'a !se.ut !en%an #slat#"/6ens71ens u,-an .alk te"se.ut ,saln'a0 UB te%an%an7se"0 UB a"us7se"0 UB a"us
-a"alel0 !an UB te%an%an7-a"alelSe3a"a u,u,0 ske,a !asa" se.uah sste, -en%uat u,-an .alk atau 2ee! .a3k !a-at
!lhat -a!a %a,.a" ! .a8ah n/
6ka sn'al 'an% ,asuk se.elu, k#,-a"at#" !se.ut se.a%a Xs0 -e".e!aan sn'al anta"a
sn'al 'an% ,asuk se.elu, k#,-a"at#" !an sn'al te"u,-an .alk ke ,asukan !se.ut
se.a%a Xd 4sn'al selsh50 sn'al u,-an .alk !se.ut se.a%a Xf 0 !an sn'al kelua"an
!se.ut se.a%a Xo0 ,aka hu.un%an !a" kee,-at sn'al te"se.ut !n'atakan se.a%a
.e"kut/ Xd= Xi= Xs . Xf 94*5
D,ana : Xf = β . Xo 94(5 Xo= A . Xi 945
Den%an ,ensu.sttuskan -e"sa,aan * 'atu Xd= Xi= Xs . Xf !su.sttuskan !en%an
Xf = β . Xo 0 !!a-at -en%uatan !a" u,-an .alk se.esa":
AB= X
O
X S= A1+ β A 94;5
D 4!esenst2tas5 atau -e".e!aan .alk anta"a -en%uat !en%an u,-an .alk !!e2nskan:
D=1+ AB 94B ? I,-e!ans ,asukan u,-an .alk>#B ? I,-e!ans kelua"an u,-an .alk
Untuk ,en%htun% -en%uatan u,-an .alkn'a !%unakan "u,us:
-
8/17/2019 Teori Dan Aplikasi Umpan Balik Tegangan Dan Arus
3/14
AV =20log| AB|
| A| 94@5
6ka AB A0 ,aka u,-an .alk !katakan -#st2 atau regenerative sehn%%a sn'al
#ut-ut se2asa !en%an sn'al n-utn'a/ Se!an%kan 1ka ABC A0 ,aka u,-an .alk!katakan ne%at2 atau degenerative sehn%%a sn'al #ut-ut ,en%ala, -e".e!aan su!ut
2asa !en%an sn'al n-utn'a/ Be"!asa"kan k#n2%u"as -en%uat !en%an u,-an .alkn'a0
!kenal a!a e,-at ,a3a, k#n2%u"as u,-an .alk: series input-series output 4SISO50
series-input parallel output 4SIPO50 parallel input-series output 4PISO50 !an parallel
input-parallel output 4PIPO5/Pa!a u,-an .alk ne%at2:
a/ Te"1a! -enu"unan -a!a -en%uatan te%an%ann'a 4-e"sa,aan ;5
./ I,-e!ans n-ut 'an% le.h tn%% 4sehn%%a ,en%u"an% e2ek -e,.e.anan su,.e" sn'al53/ Tan%%a-an 2"ekuens 'an% le.h .ak 4!en%an .an!8!th !kalkan -en%uatan t#tal 'an%
selalu k#nstan5!/ Pen%uatan 'an% le.h sta.l 4le.h ke.al te"ha!a- -en%a"uh -e"u.ahan ekste"nal5/
Se!an%kan -a!a u,-an .alk -#st2a/ Pen%uat akan 3en!e"un% ,en%ala, #slas/ Itu se.a.n'a ke.an'akan u,-an .alk
-#st2 !%unakan se.a%a #slat#" ./ Pa!a .e.e"a-a sste,0 u,-an .alk -#st2 n t!ak !n%nkan ke.e"a!aann'a/
#nt#hn'a -a!a sste, a,-l2e" 'an% ku"an% !k#nt"#l !en%an .ak0 1ka se.uah
loudspeaker !-asan% .e"ha!a-an lan%sun% !en%an microphone0 se"n%kal te"!en%a"
n#se !en%an 2"ekuens te"tentu/
Be"!asa"kan nla "elat2 !a" R !an R#0 ,akan -en%uat !asa" !a-at !klas2kaskan,en1a! e,-at ,a3a,0 'atu :*/ Pen%uat Te%an%an0 'akn A$ ? $# $s0 se3a"a !eal -en%uat n ,e,-un'a R ?
!an R# ? )(/ Pen%uat A"us0 'akn A ? # s0 se3a"a !eal -en%uat n ,e,-un'a R ? ) !an
R# ? / Pen%uat T"ansk#n!uktans0 'akn G, ? # $s0 se3a"a !eal -en%uat n
,e,-un'a R ? !an R# ? ;/ Pen%uat T"ans"esstans0 'akn R, ? $# s0 se3a"a !eal -en%uat n ,e,-un'a
R ? ) !an R# ? )
-
8/17/2019 Teori Dan Aplikasi Umpan Balik Tegangan Dan Arus
4/14
Penguat umpan balik terdiri dari 4 jenis, yaitu:
Persamaan yang digunakan
sumber teangan
beban padategangan
v
v
Xs
Xo A
s
vf === )
→ Penguat tegangan
sumber arus
beban padategangan
i
v
Xs
Xo R s
Mf === )
→ Penguat trans resistans
a% Penguat Umpan Balik Tegangan Seri
Penguat umpan balik tegangan seri merupakan jenis penguat dimana tegangan
outputnya dijadikan input umpan balik dan umpan balik dengan input dihubung seri
!b " Blok diagram umpan balik tegangan seri
Prinsip umpan balik dari gambar diatas adalah bah#a yang diumpan balikan
adalah tegangan output $umpan balik terhubung paralel% &mpan balik ke input berupa
tegangan $jaringan umpan balik terhubung seri dengan tegangan masukan 'in%
(ifat dari tipe umpan balik tegangan seri adalah)
*/ *mpedansi input besar $karena umpan balik dihubung seri dengan penguat%(/ *mpedansi output kecil $karena umpan balik paralel dengan keluaran penguatan%
-
8/17/2019 Teori Dan Aplikasi Umpan Balik Tegangan Dan Arus
5/14
• Rangkaian umpan balik tegangan seri)
!b + Rangkaian penguat umpan balik tegangan seri
Rangkaian di atas merupakan rangkaian pembagi tegangan, omon .mitor $.%
atau omon /olo#er $/% 0arena tegangan yang ada pada R. adalah bagian dari
tegangan input $'i 1 'be 2 'e%, dan tegangan ini sekaligus juga merupakan tegangan
keluaran 'o, maka 'f 1 'o, tegangan keluaran $'o% 3adi 4 1 'f5'o 1 " persamaan
yang digunakan adalah) Avf 1 Av5$" 2 4 Av% &ntuk mencari penguatan dengan umpan
balik, dicari dulu penguatan tanpa umpan balik Av, yang di dapat dengan menggangap
jaringan umpan balik tidak ada
!b 6 Rangkaian ekivalen gambar +
Persamaan)
Av =Vo
Vi
Av=( hfc.ib. ℜ )(ib.hic )
=hfc . ℜ
hic
Avf = Av
1+ βAv=
hfc. ℜhic
1+ hfc. ℜhic
Avf = (hfc.ℜ )
hic+(hfc. ℜ) 0arena)
7fc 1 hfe 2"
7ie 1 hic ,maka persamaan dapat ditulis menjadi)
Avf =(hfe+1 ) ℜ
hie +(hfe+1) ℜ
• Rangakaian umpan balik tegangan seri pada 3/.8
-
8/17/2019 Teori Dan Aplikasi Umpan Balik Tegangan Dan Arus
6/14
!b 9 Rangakaian umban balik tegangan seri pada 3/.8 Vin=Vgs+ Vs;Vs=0 ; sedangVf =Vs
β=Vf
Vo=
Vs
Vo=1
!ambar : Rangkaian ekivalen gambar 9
0arena teganga umpan balik pada R( dihilangakan; yang semula 'in 1 's 2 'gs,
menjadi 'in 1 'gs $paralel%
Av = Vo
Vin=
gm.Vgs(rds/¿ RS)Vin
=gm(rds /¿ RS)
Avf = Av
1− β Av=
gm(rds/¿ RS)1
+ gm(rds/¿ RS)
Avf = 1
1
gm( rds RS )+1
&% Penguat Umpan Balik Tegangan Paralel (Shunt)
Penguat umpan balik tegangan paralel $shunt% merupakan merupakan jenis penguat
dimana tegangan keluarannya dijadikan masukan umpan balik dan antara umpan balik
dengan masukan disusun secara paralel
!b
-
8/17/2019 Teori Dan Aplikasi Umpan Balik Tegangan Dan Arus
7/14
&% >ang diumpan balikan adalah arus $if%, sehingga 4 1 ?f5?o menjadi if5'o dengan satuan
mho $kebaliakan dari ohm%
0arena bentuk umum persamaanya adalah) Avf = Av/1+ β Av= β . Av maka tanpa satuan agar dapat ditambah dengan konstanta
" $penyebut merupakan bilangan tanpa satuan% Av disini menjadi bersatuan ohm;
mejelma menjadiVi¿
dengan notasi RM, sehingga persamaan umum menjadi)
RMf = RM
1+ β RM &ntuk mencari Avf yang sama dengan 'o5's, tinggal mengalikan RMf dengan "5Rs
0arena Rmf =Vo / Is dan Vs= Is . Rs , maka Avf = Rmf / Rs
β= if
Vo
if =Vo – Vin
RB
karena 'in @ 'o, maka untuk memudahkan analisa
=iberlakukan 'in sehingga if 'o 5 RB sehingga )
β= if
Vo(
Vo
RB) .(
1
Vo)
1
RB
RM =Vo/ is=hfe.ib( RB /¿ R! )
is
; "ib
is
= RS.RB
( RS . RB )+( RS .h ie )+( RB . h ie)ib /is=( RS /¿ RB)/(( RS /¿ RB)+hie)
RM =hfe . ( RB /¿ R! )( RS /¿ RB)
{( RS/¿ RB)+ hie }
ontoh aplikasi rangkaian umpan balik tegangan paralel $shunt% seperti diba#ah)
!ambar C Rangkaian umpan balik tegangan paralel $shunt%
-
8/17/2019 Teori Dan Aplikasi Umpan Balik Tegangan Dan Arus
8/14
!ambar D Rangkaian ekivalen gambar C
0arena hendaknya yang dicari adalahVo
is , sumber tegangan 's dengan tahanan
dalam R( $Rangakaian 8hevenin% diganti dengan rangkaian Eorton =emikian juga,
karena 'in dipandang , maka rangkaian pengganti di atas dianalisis menjadi sebagai
berikut)
RMf = RM
1+ β . RM =
h fe( RB /¿ R! )( RS/¿ RB)( RS/¿ RB)+h ie
1+h fe( RB/¿ R! )( RS /¿ RB)
RB( RS /¿ RB)+h ie Avf dapat dihitung dengan Rmf5R(, sehingga diperoleh)
RM# = h fe( RB/¿ R! )( RS/¿ RB) RB
RB( RS /¿ RB)+h ie+ h fe( RB/¿ R! )( RS/¿ RB)
RM# = hfe. RB. ( RB /¿ R! ) ( RS /¿ RB )
RB( RS /¿ RB)+hie.RB+hfe( RB/¿ R! )( RS/¿ RB)
'% Penguat Umpan Balik Arus Seri
Pen%uat u,-an .alk a"us se" ,e"u-akan 1ens -en%uat !,ana a"us kelua"ann'a
!1a!kan ,asukan u,-an .alk !an anta"a u,-an .alk !en%an ,asukan !susun se3a"a se"/
Ga,.a" ;/ Bl#k !a%"a, -en%uat u,-an .alk a"us se" 4se"7se"5
Da" %a,.a" ! atas !a-at !lhat .ah8a 'an% !u,-an .alakan a!alah a"us kelua"an
#/ Oleh 1a"n%an u,-an .alk sn'al !.e"kan ,asukan se3a"a se" sehn%%a s t!ak sa,a
!en%an 0 !en%an !e,kan 'an% !u,-an .alkan a!alah te%an%an/
-
8/17/2019 Teori Dan Aplikasi Umpan Balik Tegangan Dan Arus
9/14
Ak.atn'a: .ak "esstans ,asukan ,au-un kelua"an !en%an a!an'a u,-an .alk ,en1a!
.e"ta,.ah .esa"/
#nt#h a-lkas "an%kaan u,-an .alk a"us se" se-e"t !.a8ah:
Ran%kaan -en%uat u,-an .alk a"us se"
R E -a!a "an%kaan ! atas ,e"u-akan -en%u,-an .alk ka"ena !le8at te"kat l##-
,asukan !an l##- kelua"an/
Untuk ,e,u!ahkan !ala, ,en%analsa "an%kaan !atas0 ,aka
a/ R * !an R ( !%unakan se.a%a -"aska-
./ n se.a%a ka-ast#" .l#3kn% a%a" lst"k D !a" 33 t!ak ,asuk ke su,.e"
atau .e.an/3/ #ut !%unakan se.a%a ka-ast#" bypass/
Pa!a "an%kaan -en%uat 'an% !"an3an% se,-u"na 4 perfect design50 ,aka
"an%kaan -"aska- tak .e"-en%a"uh -a!a sn'al 'an% !tn1au sehn%%a R * 0R (
!an #ut !a-at !a.akan/
-
8/17/2019 Teori Dan Aplikasi Umpan Balik Tegangan Dan Arus
10/14
Ga,.a" +/ Ran%kaan ek$alen-en%%ant -en%uat u,-an .alk a"us se"
U,-an .alk H ? # ? 2 # J !en%an satuan #h, 45
A$2 ?
AV
1+ β Av ,en1a! G,2 ?$M
1+ β $M
Ka"ena H .e"satuan #h,0 -e"htun%an -en%uatan a%a" ,en!a-atakan .lan%an tan-a satuan
a!alah #s 'akn -en%uatan t"an!uktans 4GM5
Bentuk u,u, A$2 ? AV
1+ β Av ,en1a! G,2 ? $M
1+ β $M
A$2 !a-at !3a" !en%an ,en%alkan GM2 !en%an RL ,en%n%at A$ ? # J se!an% GM ?
#s # ? #/RL
H ?Vf
io ? ( hfeib+ib ) ℜ
hfeib
?( hfe+1 ) ib . ℜ
hfe ib
h2e * J h2e ,aka H ? RE
R#2 ? R# /1+ β $m1+ β $m
J G, ? L, GM J RL )
-
8/17/2019 Teori Dan Aplikasi Umpan Balik Tegangan Dan Arus
11/14
GM ? # s ?hfe ib
ib (hie+ℜ) ? hfe
(hie+ℜ)
Bentuk GM2 ? $M
1+ β $M
GM2 ?
hfe
hie+ℜ
{1+ℜ . hfe
hie+ℜ }
? hfe{ (hie+ℜ )+ ( ℜ .hfe )}
A$2 ? GM2 / RL
?hfe. R!
{ (hie+ℜ )+ (ℜ .hfe )} ? hfc. R!
{hie+ℜ (1+hfe ) }
A$2 ?hfe. R!
{hie+ℜ (1+hfe ) }
R#2 ? R# /1+ β $m1+ β $m
atau ka"ena R# ? !en%an !e,kan R#2 ? RL R#2 ? R
d. Penguat Umpan Balik Arus Paralel
Pen%uat u,-an .alk a"us -a"alel ,e"u-akan 1ens -en%uat !,ana a"us kelua"ann'a
!1a!kan ,asukan u,-an .alk !an anta"a u,-an .alk !en%an ,asukan !susun
se3a"a -a"alel/
Bl#k !a%"a, -en%uat u,-an .alk a"us -a"alel 4 shunt 5
Da" %a,.a" ! atas te"lhat .ah8a 'an% !u,-an .alkan a!alah a"us kelua"an #/
Se,enta"a 1a"n%an u,-an .alk -a!a .a%an ,asukan !hu.un% -a"alel !en%an .a%an
,asukan -en%uat0 ,aka u,-an .alkn'a .e"u-a a"us/
Pen%a"uh u,-an .alk te"ha!a- "esstans ,asukan !an "esstans kelua"an -en%uat
.ah8a "esstans ,asukan ,en1a! le.h ke3l0 se!an% "esstans kelua"an ,e,.esa"/
Pen%uat u,-an .alk a"us -a"alel ,e,lk "an%kaan se-e"t .e"kut:
-
8/17/2019 Teori Dan Aplikasi Umpan Balik Tegangan Dan Arus
12/14
Ran%kaan -en%uat u,-an .alk a"us -a"alel 4 shunt 5
Ran%kaan ek$alen -en%uat u,-an .alk a"us -a"alel 4 shunt 5
H ? 2 # ,en1a! H ? 2 #
A$2 ? A$ 4* H A$5 ,en1a! A2 ? A 4* H A5
A$2 ? # s ? # / R# s / RS J ,en1a! A$2 ? A2 / R# RS
A ? # s ? 43( .(5 / 4.( 3*5 / 43* .*5 / 4.* s5
an% !a-at !u"aakan ,en1a! 3(.( ? h2e( se!an% 3*.* ? h2e
.(3* ? R3* R3* he QRB* RE( 4h2e( *5
.*s ? "s 4RB* Re(5 Q"s 4RB* RE(5 he*
H ? 2 #
H ? RE( 4RB* RE(5
Besa"anT-e U,-an BalkTe%/ Se" A"us Se" A"us Pa"alel Te%/ Pa"alel
-
8/17/2019 Teori Dan Aplikasi Umpan Balik Tegangan Dan Arus
13/14
s & 2 Te%an%an Te%an%an A"us A"us# Te%an%an A"us A"us Te%an%anI,-/ Masuk Nak Nak Tu"un Tu"unI,-/ Kelua"an Tu"un Nak Nak Tu"unH ? 2# $2$# $2$ 2# 2$#
A ? # A$ ? $#$ GM ? #$ AI ? #n RM ? $#$D ? * H A * H A$ * H GM * H AI * H RMA2 A$2 ?
Av
1+ β Av
G,2 ?
$M
1+ β$M
A2 ?
AI
1+ βAI
R,2 ?
RM
1+ βRM >2 > 4* H A$5 > 4* H GM5 Zi
1+ β AI Zi
1+ β RM >#2 Zo
1+ β Av># 4* H GM5 ># 4* H AI5 Zo
1+ β RM
H * RE RE(R*/RE( *RB
U,-an .alk !ala, -en%uat .e"a"t -en%e,.alan se.a%an sn'al #ut-ut ke n-ut/
Dala, u,-an .alk ne%at- te"!a-at kate%#"sas 1ens UB 'an% !!asa"kan atas 1ens
.esa"an sn'al #ut-ut 'an% !a,.l 4te%an%an atau a"us5 !an 3a"a -en%e,.alann'a
4se3a"a se" atau -a"alel5/ Den%an ,el.atkan se,ua k#,.nas 'an% ,un%kn0 ,aka
!a-at !-e"#leh e,-at 1ens UB0 'atu: UB te%an%an7se"0 UB te%an%an7-a"alel0 UB
a"us7se"0 !an UB a"us7-a"alel/ Mesk-un !en%an ,ene"a-kan UB 4ne%at-5 suatu
-en%uat akan ,enu"un -en%uatann'a0 teta- keuntun%an 'an% !-e"#leh san%at .e"a"t0
,saln'a -en%uatan ,en1a! sta.l0 ,-e!ans n-ut !an #ut-ut te"k#nt"#l0 !st#"s
.e"ku"an%0 .an!8!th ta,.ah le.a"
A()ikasi Ra*+kaia* UM!AN "A#I$
Dala, "an%kaan elekt"#nk te"uta,a -a!a sste, -en%atu"an0 u,-an .alk ne%at2
,e,e%an% -e"an 'an% -entn%/ Pa!a sste, -en%atu"an0 selalu a!a ,asukan 4input 50 kelua"an
4output 50 -"#ses se"ta u,-an .alk/ Msaln'a a!alah sste, -en%atu" suhu "uan%an !en%an
air-conditioner 4A5/ Dala, sste, n se.a%a n-ut a!alah suhu "uan%an 'an% n%n !3a-a/
Lalu -"#sesn'a a!alah !en%an .eke"1an'a k#,-"es#" A 'an% ,en!n%nkan "uan%an/
Se.a%a u,-an .alk a!alah suhu "uan%an saat n 'an% !u,-an ke sste, ,elalu se.uah
sens#" te,-e"atu"/ Sens#" ! sn !a-at !sa,akan se.a%a n!"a .a% sste, -en!n%n/ 6ka
-
8/17/2019 Teori Dan Aplikasi Umpan Balik Tegangan Dan Arus
14/14
top related