Post on 05-Apr-2018
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
1/38
1
RANGKAIAN RESONATORdan TRANFORMATOR
IMPEDANSI
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
2/38
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
3/38
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
4/38
4
Respon Resonator Praktis
Frekuensi(Hz)
Penguatan( dB )
0
-3
Insertion Loss
Ripple
Ultim
ate
attenu
ation
Stop Bandf3 fc f2f1
Stop
Band
f4
- 60
Pass Bandwidth
Bandwidth ( - 60dB)
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
5/38
5
Beberapa definisi yang perlu
diketahui:
Resonansi : kondisi dimana komponen reaktansidari suatu impendansi berharga nol pada frekuensitertentu.
Bandwidth / lebar pita : Perbedaan antara frekuensiatas dan frekuensi bawah (f2 f1), respon
amplitudonya -3 dB dibawah respon passband. Jadiyang diloloskan hanya diantara f1 dan f2, diluar
frekuensi tersebut diredam secara signifikan.
Faktor kualitas (Q) : parameter untuk mengukur
tingkat selektivitas rangkaian.= BdBW
fcQ 312 ff
fc
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
6/38
6
Beberapa definisi yang perlu
diketahui:
Faktor bentuk ( Shape Factor = SF ) : PerbandinganBW 60dB (redaman besar)terhadap BW 3 dB(redamankecil ) pada rangkaian resonator (seberapamiring terhadap ideal).
Ultimate Attenuation :Redaman minimum akhir yangdiinginkan/dikehendaki rangkaian resonansi diluarpassband.
Ripple / Riak :Ukuran dari kerataan passbandrangkaian resonansi yang dinyatakan dalam dB.
=dBBW
dBBW
SF 360
12
34
ff
ff
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
7/38
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
8/38
8
Analisis Rangkaian
Resonansi RC paralel LResonansi RL paralel C
Resonansi RLC seri
Konversi rangkaian paralel kerangkaian seri
Konversi rangkaian seri ke
rangkaian parallel
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
9/38
9
1.1 Rangkaian resonator
paralel ( Loss less
components)
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
10/38
10
Rangkaian LC parallel dapat
dimodelkan sebagai ideal
band pass filter, dimana :
Induktor ideal
Kapasitor ideal Beban dibuka / open
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
11/38
11
Rangkaian Paralel single-pole BPF
Vo
C
Rs
L
Switch
Vs
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
12/38
12
Respon Vo/Vs Jika menggunakan C kecil
dan L Besar :
- 3
0
f1 f2fr
Frek( Hz)
Rs dan L (switch ke kanan )
6 dB/octav
Rs&C
(switch ke
kiri)
V0/ Vs (dB)20.Log
Penguatan
(dB
)
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
13/38
13
Respon Vo/ Vs jika C diperbesar & L
diperkecil
f1 f2
Gab :Rs,L,C
Rs&LRs&C
V0/V
s(dB)20.Log
-3
Penguatan
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
14/38
14
Rangkaian resonator jika Vs short
Saat rangkaian resonansi
Xc = XL = X Paralel
Sehingga
Dan nilai
Xparalel
Rparalel
ff
fr
dBBw
fcQ =
==
123
fC2
1 fL2
LCfr
2
1=
frCRsfrC
Rs
frL
Rs
Xparalel
Rparalel
Q
2212 ====
XLXCRs
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
15/38
15
Beban Rl (< ~ ) ,L dan C ideal
Sehingga
RLRsRLRsRlRsRp
+
== //
frCRpfrL
Rp
Xp
RpQ
22
===
RLLC
Vs
(fr)
RpLC
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
16/38
16
Respon Rangkaian Resonator
-60
-50
-30
- 40
Q = 200
Q = 100
Q= 10
Q = 5
Peng
uatan
(dB)
Frekuensi (F/Fr)1
0
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
17/38
17
1. 2. Resonator dengan L
dan C mempunyai rugi-rugi/komponen Losses
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
18/38
18
Pengertian dan Model L dan C dengan rugi-
rugi :
L
L Ideal
Menyimpan seluruh energidalam Medan Magnet
L praktis dengan rugi-rugi
Ada energi yang dibuang / dilepasberupa panas di resistor
C Ideal
Menyimpan seluruh energi dalamMedan Listrik
C praktis dengan rugi-rugi
Ada sebagian energi yangdilepasberupa panas di resistor
C RC
LR
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
19/38
19
Akibat dari komponen Losses / ada rugi-rugi
komponen : Q tidak mungkin lebih besar dari Q untuk
Lossless komponen
Respon resonator mengalami redaman
pada frekuensi resonansi Frekuensi resonansi sedikit tergeser
dengan adanya Losses / rugi
Pergeseran fasa pada filter tidak akan nol
di frekuensi resonansi
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
20/38
20
Tingkat rugi-rugi pada L/C dinyatakan
dalam factor kualitas Q
Untuk L/C seri dengan R :
Rseri Rs Xs = 2..f.Ls atau
Q Xs =s
s
R
X
sfC2
1
RsLs
RsCs
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
21/38
21
Kadang Induktor L atau Kapasitor C dengan
rugi-rugi juga dimodelkan sebagai
rangkaian paralel dengan R-nya
Rp
Cp
Rp
Lp
p
p
p
X
RQ =
pppp fCatauXfLX
2
1
2==
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
22/38
22
Konversi dari seri ke paralel ekivalennya, jika Rsdan Xs diketahui maka Xp dan Rp bisa dicari
dimanaJika Q > 10 Rp Q2
( )12 += QRRp
Q
R
X
p
p =
ps QQQ ==
Rs
Rp
Xs
Xp
Seri
Paralel Ekivalen
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
23/38
23
Rangkaian Resonator menggunakan L
dan C dengan rugi-rugi
Vs
R s
L
R Ls
C
R Cs
RL
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
24/38
24
Rangkaian Ekivalen untuk menentukan
Q (Vs short):
Rs L
RLs
C
RCs
RL
Rs Lp RLp Cp RCp RL
Q= p
p
X
R
pfC2
1X
p
= 2fL
patau X
p
=Lp Cp Rp
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
25/38
25
Perbandingan Respon LC untuk 3 kondisi:
0
dB
3dB
Beban + Losses Component
( Praktis)
Beban +Lossless Component
Open circuit +Lossless Compnent(Ideal)
Insertion loss
Penguatan(dB)
Frekuensi (Hz)
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
26/38
26
1.3 TransformatorImpedansi (Menaikkan
Q dengan menaikkan
Rs)
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
27/38
27
TRANSFORMATOR IMPEDANSI
Transformasi Impedansi
dengan kapasitoryangdi-tapped di tengah
Rangkaian ekivalenuntuk mencari Q
Rs = RL transfer
daya maximum
AC
RLL
C2
C1
RS
RsRs'
21
21
TCC
CCC
+
=
+=
2
1C
1RsRs'C
10QL
RS RLCT L
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
28/38
28
TRANSFORMATOR IMPEDANSI
Transformasi
Impedansi denganInduktoryang di-
tapped
Rangkaian
ekivalennya
AC
RS
CRLn2
n1
=
1
2RsRs'
n
n2
RS RLC LT
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
29/38
29
1.4 Rangkaian Resonatorparalel ganda
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
30/38
30
Untuk memperbaiki shape faktor:
a. Hubungan seri dikopling kapasitor
Qa = faktor kualitas rangkaian single resonator
aQ
C
12C = singleawala
QQQ
RS
L LC CAC
C12
RL
Resonator 1 Resonator 2
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
31/38
31
Respon Resonator ganda
aQ0,707
rQ =
Resonator
tunggal[Qa ]
Resonator
ganda[Qr]
0dB
-3
dB
- 60
dB
f1 f1'
fR f2f2'
Penguatan
f
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
32/38
32
b. Hubungan seri dikopling Induktor
Qa = faktor kualitas rangkaian single resonator
LQL a12= singleawala
QQQ
RS
L LC CAC RL
L12
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
33/38
33
Hubungan seri dikopling aktif
12
Q
QtotalQakhir 11
== n
Q1 : faktor
kualitas
resonator
tunggalN : banyaknya
rangkaian
resonator
kaskade
LLL CC C
VIN
+8V
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
34/38
34
1.5 RangkaianResonator seri
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
35/38
35
Resonansi RLC seri
Faktor kualitas Q suatu rangkaian resonansi
seri didefinisikan sebagai rasio antara
tegangan induktif dengan tegangan resistif.
RL
C
V s
RCQ
CL
RL
VVQ
SOSO
SO
SO
R
L
1,1, ====
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
36/38
36
Impendansi seri untuk rangkaian tersebut
dalam Q adalah :
[ ]
221
,1
1
1
1
11
1
QyRZ
yjyQR
QjR
RCR
L
jR
RCR
LjR
CLjRZ
SO
SO
SO
SO
SO
SOSO
SO
+=
=+=
+=
+=
+=
+=
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
37/38
37
Dari rumus tersebut tampak bahwa semakin tinggi Q
dari suatu rangkaian menghasilkan selektivitas yang
baik. Selektivitas biasa dinyatakan dengan
Bandwidth 3 dB.
Qy
Qy
RQyR
1
1
21
3
22
3
22
3
=
=
=+
2
2
2
222
2
2
2
3
22
0
1
SO
SOSO
SO
SO
SO
SO
fQ
f
Q
f
f
Qffff
Qf
f
f
fy
+
=
=
==
y3 = 1/ Q harus positif
pada f2 > fso, dan 1/ Qpositif
7/31/2019 Rangkaian Resonator Nov
38/38
38
pada f1 < fso, dan 1/Q positif
Qf
Qf
Qf
fQ
f
Q
ff
Q
f
Q
f
ffBW
f
Q
f
Q
ff
Q
ffff
Qf
f
f
fy
SOSOSO
SO
SOSO
SO
SOSO
dB
SO
SOSO
SO
SO
SO
SO
=+=
+
++
=
=
+
=
=
==
22
2222
22
0
1
2
2
2
2
123
2
2
1
12
1
2
1
1
3
Dari persamaan ini
tampak bahwa
semakin besar Q,
maka akansemakin sempit
Bandwidth 3 dB.
Untuk rangkaian
seri biasanya Qantara 10 300