Teori Dan Aplikasi Umpan Balik Tegangan Dan Arus

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

()*+


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:


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# ? )


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%


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


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


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%


8/14

!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/


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/


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 )


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:


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


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


14/14

Teori Dan Aplikasi Umpan Balik Tegangan Dan Arus

Documents

Transcript of Teori Dan Aplikasi Umpan Balik Tegangan Dan Arus