TEKNIK ELEKTRO

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. CLAMPERS

2. PSPICE WINDOWS

3. EFFECT OF A LOAD IMPEDANCE (RL)

4. CONTROLLED SOURCES

5. DISCRETE TRANSISTOR VOLTAGE REGULATION

1. CLAMPERS (kembali)

SOAL 1

Gambarlah bentuk gelombang tegangan output v_o pada rangkaian gambar 5.

Gambar 5 Suatu sinyal kotak diinputkan pada rangkaian clamper

SOLUSI

Perhatikan bahwa sinyal inputnya memiliki frekuensi 1000 Hz, sehingga periodenya adalah 1 ms dan interval dari sinyal positif dan negatifnya masing-masing adalah 0.5 ms. Analisa kita mulai pada saat t₁ → t₂ dari sinyal input. Pada kondisi ini, dioda mengalami short circuit sehingga rangkaiannya tampak seperti pada gambar 6.

Gambar 6 Menghitung tegangan output pada saat dioda “on”

Karena dioda menjadi short circuit, maka resistor terangkai paralel dengan sumber tegangan dan tegangannya resistor (tegangan output) sama dengan 5V (v_o = 5V) dalam interval ini. Dengan menggunakan hukum× Kirchoff tegangan pada loop rangkaian pada gambar 6, menghasilkan persamaan

-20 V + V_C– 5 V = 0

tegangan kapasitor dalam interval ini adalah

V_C = 25 V

Jadi, dalam interval ini kapasitor di-charge hingga tegangan 25 V. Untuk selang waktu t₂ → t₃, kondisi rangkaian ditunjukkan pada gambar 7, pada kondisi ini dioda menjadi “off”.

Gambar 7 Menghitung tegangan output saat dioda “off”

Apabila dioda menjadi open circuit, maka sumber tegangan 5 V tidak lagi terhubung paralel dengan resistor. Sehingga tegangan output tidak lagi sama dengan 5 V. Dalam kondisi ini, kapasitor sudah di-charge hingga tegangan 25 V. Kita terapkan hukum× Kirchoff tegangan pada loo terluar dari rangkaian gambar 7, menghasilkan persamaan

+ 10 V + 25 V – v_o = 0

v_o = 35 V

Time constant dari rangkaian discharge kapasitor pada gambar 7 merupakan hasil perkalian antara R dan C

τ = RC = (100 kΩ) (0.1 μF) = 0.01 s = 10 ms

Maka total waktu yang diperlukan hingga proses discharging kapasitor selesai adalah 5τ, dimana nilainya

5τ = 5(10ms) = 50 ms

Karena interval t₂ → t₃ hanya memakan waktu 0.5 ms, maka tegangan kapasitor tidak akan drop terlalu rendah dalam selang waktu 0.5 ms ini. Bentuk gelombang tegangan outputnya disajikan pada gambar 8 disertai juga dengan bentuk tegangan inputnya. Perhatikan bahwa nilai puncak ke puncak (peak to peak) dari sinyal input dan output memiliki nilai yang sama, yaitu 30 V.

Gambar 8 Bentuk gelombang dari tegangan input dan output rangkaian clamper gambar 5

SOAL 2

Ulangi analisa pada contoh soal 1, apabila dioda ideal pada contoh soal 1 diganti dengan dioda silikon yang memiliki tegangan “on” (V_T) sebesar 0.7 V.

SOLUSI

Pada saat dioda “on”, maka rangkaiannya ditunjukkan pada gambar 9. Perhatikan bahwa sekarang dioda diganti dengan sumber tegangan sebesar 0.7 V. Lalu kita gunakan hukum×Kirchoff tegangan (KVL), menghasilkan persamaan

+5 V – 0.7 V – v_o = 0

maka tegangan outputnya adalah

v_o = 5 V – 0.7 V = 4.3 V

Gambar 9 Menghitung tegangan output dan tegangan kapasitor saat dioda “on”

Pada saat dioda “on”, kapasitor mengalami charging hingga tegangan V_C. Kita gunakan KVL pada loop yang kiri, maka kita bisa menghitung besar V_C

- 20V + V_C + 0.7 V – 5 V = 0

V_C = 25 V – 0.7 V = 24.3 V

Untuk periode t₂ → t₃, rangkaiannya tampak seperti gambar 10. Pada kondisi ini dioda mengalami open circuit. Selain itu, pada kondisi ini kapasitor masih menyimpan tegangan setelah pada siklus sebelumnya telah di-charge hingga 24.3 V. Lalu kita gunakan hukum× Kirchoff tegangan (KVL) pada loop terluar dari rangkaian pada gambar 10, menghasilkan persamaan

+10 V + 24.3 V – v_o = 0

v_o = 34.3 V

Gambar 10 Menghitung tegangan output pada saat dioda “off”

Bentuk gelombang tegangan outputnya ditunjukkan pada gambar 11. Perhatikan nilai tegangan peak to peak (puncak ke puncak) dari input dan outputnya memiliki nilai yang sama yaitu 30 V.