JEMBATAN WIEN

Jembatan Wien bukan hanya untuk pemakaian sebagai jembatan arus bolak-balik guna mengukur frekuensi, tetapi juga untuk berbagai rangkaian bermanfaat lainnya. Sebagai contoh:

1. sebuah jembatan Wien kita temukan di dalam alat penganalisa distorsi harmonik (harmonic distortion Analyzer), di mana dia digunakan sebagai saringan pencatat (notch filter) yang membedakan terhadap satu frekuensi tertentu.

2. Pemakaian jembatan Wien juga terdapat di dalam osilator audio dan frekuensi tinggi (high frequency, HF) sebagai elemen pengukur frekuensi (frequency determining element).

Namun dalam bab ini, jembatan Wien dibahas dalam bentuk

dasarnya yang direncanakan untuk mengukur frekuensi.

Jembatan Wien memiliki sebuah kombinasi seri RC dalam satu lengan dan sebuah kombinasi paralel RC dalam lengan di sebelahnya. ( Lihat Gambar )

Impedansi lengan 1 adalah Z1 = R1 – j/wC1Admitansi lengan 3 adalah Y3 = 1/R3 +jwC3

Dengan menggunakan persamaan dasar untuk kesetimbangan jembatan dan memasukkan nilai-nilai yang tepat diperoleh:

R2 = ( R1 - ( j/wC1 ) ) R4 ( 1/R3 + jwC3 )

Dengan menguraikan bentuk ini diperoleh :

R2 = R1R4/R3 + ( JwC3R1R4 ) - jR4/wC1R3 + R4C3/C1

Dengan menyamakan bagian-bagian nyata diperoleh :

R2 = R1R4/R3 + R4C3/C1

yang berubah menjadi :

R2/R4 = R1/R3 + C3/C1

Dengan menyamakan bagian-bagian khayal diperoleh 

wC3R1R3 = R4/wC1R1

di mana w = 2pf, dan penyelesaian bagi f diperoleh 

f  = 1 / 2p ( C1C3R1R3 )^1/2

Jika kita memenuhi persamaan :

R2/R4 = R1/R3 = C3/C1

Menghidupkan (mengeksitasi) jembatan dengan suatu frekuensi yang diberikan oleh persamaan

f  = 1 / 2p ( C1C3R1R3 )^1/2

Maka jembatan tersebut akan setimbang.

Dalam kebanyakan rangkaian jembatan Wien, komponen-komponen dipilih sedemikian sehingga R1 = R3 dan C1 = C3. Ini menyederhanakan persamaan kesetimbangan menjadi R1/R4 = 2 dan persamaan frekwensinya menjadi

  f = 1/ 2pRC

 Yang merupakan pernyataan umum bagi frekuensi jembatan Wien.

Dengan menetapkan bahwa sekarang R2 = 2R4, jembatan dapat digunakan sebagai alat pengukur frekuensi yang disetimbangkan oleh satu pengontrol tunggal. Pengontrol ini dapat dikalibrasi langsung dalam frekuensi.

Karena sensitivitas frekuensinya, jembatan Wien mungkin sulit dibuat setimbang (kecuali bentuk gelombang tegangan yang dimasukkan adalah sinus murni). Karena jembatan tidak setimbang untuk setiap harmonik yang terdapat di dalam tegangan yang dimasukkan, harmonik-harmonik ini kadang-kadang akan menghasilkan suatu tegangan keluar yang menutupi titik setimbang yang benar.