2.2 Load-Line Analysis

-


 1. Pendahuluan[kembali]

Analisis garis muatan (load line analysis) adalah teknik yang digunakan dalam elektronika untuk memahami karakteristik operasional suatu rangkaian elektronik yang diberi beban. Rangkaian elektronik sering kali terdiri dari sumber daya (misalnya sumber tegangan atau arus) dan beban (seperti resistor, dioda, atau transistor). Load line analysis membantu dalam menentukan titik kerja (operating point) dari komponen aktif.

Dioda adalah komponen semikonduktor dengan dua terminal,  anoda  dan katoda, yang biasa digunakan untuk mengatur  arus  dalam satu arah (dari anoda ke katoda) dan memblokir arus dalam arah yang berlawanan. Dioda merupakan salah satu komponen dasar  elektronika dan memiliki banyak aplikasi dalam rangkaian mulai dari  penyearah  hingga pengatur tegangan, serta berbagai aplikasi dalam elektronika daya, pemrosesan sinyal, komunikasi dan banyak aplikasi lainnya.

Tujuan utama analisis garis muatan adalah untuk menemukan titik operasi atau titik kerja optimal di mana rangkaian bekerja secara efisien dan sesuai dengan kebutuhan desain. Dalam analisis ini, digambarkan hubungan antara tegangan dan arus di dalam rangkaian, serta batas-batas yang diberikan oleh karakteristik komponen yang digunakan.

 2. Tujuan[kembali]

  • Mengetahui apa itu analisis garis beban dioda
  • Mengetahui persamaan-persamaan yang berhubungan dengan analisis garis beban
  • Mengetahui dan mampu membuat bentuk rangkaian analisis garis beban dioda

 3. Alat dan Bahan[kembali]

Alat :

a. Voltmeter

Voltmeter merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengukur besar tegangan yang mengalir pada suatu rangkaian dengan cara dihubungkan secara paralel dengan sebuah sumber tegangan atau komponen rangkaian.

b. Amperemeter

Amperemeter merupakan alat ukur listrik yang berfungsi untuk mengukur arus listrik dalam suatu rangkaian. Amperemeter dipasang secara seri dalam rangkaian sehingga seluruh arus yang mengalir melewati amperemter.


Bahan :
a. Dioda

Dioda adalah komponen elektronik yang memiliki dua terminal yaitu anoda dan katoda. Dioda berfungsi untuk mengalirkan arus listrik ke satu arah dan memblokir arus listrik dari arah sebaliknya. 

b. Baterai




Baterai berfungsi sebagai sumber penyedia energi listrik. Baterai menyimpan energi kimia dan dapat mengubahnya menjadi energi listrik yang dapat digunakan untuk menghidupkan perangkat elektronik atau sistem lainnya dalam rangkaian.

c. Resistor


Resistor adalah komponen elektronik yang digunakan dalam rangkaian untuk mengatur aliran arus listrik dan menurunkan tegangan. Fungsi utama resistor adalah menghasilkan resistansi, yaitu hambatan terhadap aliran arus listrik. Nilai resistansi pada resistor dapat dilihat dari gelang warna yang ada pada resistor.

Berikut tabel warna untuk menentukan nilai resistansi resistor:


d. Ground

Ground merupakan referensi titik nol atau titik referensi tegangan. Ground berfungsi untuk menjaga rangkaian dengan memberikan jalur untuk arus yang berlebih atau bocor kembali ke bumi.

 4. Dasar Teori[kembali]

Rangkaian pada Gambar (a) dan (b) akan digunakan untuk menjelaskan analisis rangkaian dioda menggunakan karakteristik sebenarnya. Pada bagian berikutnya, kita akan mengganti karakteristik tersebut dengan model pendekatan untuk dioda dan membandingkan solusi. Memecahkan rangkaian pada Gambar (a) dan (b) adalah tentang menemukan tingkat arus dan tegangan yang akan memenuhi karakteristik dioda maupun parameter jaringan yang dipilih pada saat yang sama.


Gambar (a) menunjukkan rangkaian sederhana yang menggunakan dioda, sementara gambar (b) menampilkan karakteristiknya. Dari gambar tersebut, terlihat bahwa sumber daya, seperti baterai, menyebabkan arus mengalir melalui rangkaian secara searah jarum jam. Akibatnya, polaritas yang melintasi dioda akan sesuai dengan yang ditunjukkan di Kuadran Pertama (VD dan ID positif) dari Gambar (b), yang menunjukkan daerah bias maju.

Beban yang diterapkan pada rangkaian biasanya akan memengaruhi daerah operasi dan kinerja perangkat elektronik. Ketika analisis dilakukan dalam bentuk grafik, sebuah garis dapat menggambarkan karakteristik diode yang mencerminkan pengaruh dari beban.

Drawing the load line and finding the point of operation

Untuk menentukan analisa garis beban, dapat digunakan ketentuan hukum kirrchoff searah jarum jam yang menghasilkan :

atau
(2.1)

Persamaan (2.1), yang merupakan hubungan antara VD (tegangan diode) dan ID (arus diode), sesuai dengan sumbu diode pada Gambar (b). Hal ini memungkinkan plot Persamaan (2.1) pada kurva karakteristik yang sama seperti yang ditunjukkan pada Gambar (b). Titik perpotongan garis beban dengan karakteristik dapat dengan mudah ditentukan dengan memanfaatkan fakta bahwa di mana saja ID = 0 A pada sumbu horizontal, dan di mana saja VD = 0 V pada sumbu vertikal.

Jika kita mengatur VD = 0 V dalam Persamaan (2.1) dan menyelesaikannya untuk ID, kita akan mendapatkan nilai ID pada sumbu vertikal. Dengan demikian, ketika VD = 0 V, Persamaan (2.1) disederhanakan menjadi 


dan
(2.2)

Jika kita mengatur arus diode (ID) menjadi nol (0 A) dalam Persamaan (2.1) dan mencari nilai tegangan diode (VD), kita akan mendapatkan besar tegangan diode pada sumbu horizontal. Dengan kata lain, saat ID = 0 A, Persamaan (2.1) akan menjadi

dan
(2.3)


Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar (c), sebuah garis lurus yang digambar antara dua titik akan menentukan garis muatan (load line) seperti yang digambarkan dalam Gambar (c) juga. Saat Anda mengubah level resistansi R (beban), titik perpotongan pada sumbu vertikal akan berubah. Akibatnya, akan terjadi perubahan pada kemiringan garis muatan dan titik perpotongan antara garis muatan dan karakteristik perangkat. Solusi yang diperoleh pada perpotongan kedua kurva tersebut sama dengan yang akan diperoleh melalui solusi matematis dari

dan

 5. Percobaan[kembali]

    a) Prosedur[kembali]

  • Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus
  • Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
  • Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
  • Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh 
  • Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja

    b) Rangkaian simulasi [kembali]

a) Tampilan rangkaian dioda sederhana


2.11 Rangkaian dioda sederhana

Prinsip Kerja: Pada sebuah rangkaian dioda terdapat beban yang memberikan pengaruh terhadap daerah kerja operasi dioda yang mana digambarkan sebagai karakteristik dioda. Rangkaian seri dioda dipasangkan beberapa beban listrik yang dihubungkan ke satu sumber daya melalui sebuah rangkaian. Perhitungan besaran rangkaian adalah dengan cara pemasangan amperemeter secara seri dan voltmeter secara paralel.

b) Tampilan rangkaian dioda dengan besaran pada komponennya


2.12 Rangkaian dioda example 2.1

Prinsip Kerja: Baterai 10V dipasang seri dengan dioda dan juga resistor 500 ohm, pengukuran arus menggunakan dc amperemeter secara seri diperoleh nilai 18,9 mA, tegangan dioda diukur menggunakan dc voltmeter dan diperoleh nilai 0,53V, serta nilai tegangan pada resistor adalah 9,46V.


2.13 Rangkaian example 2.2

Prinsip Kerja: Baterai 10V dipasang seri dengan dua buah resistor senilai 42,16 ohm dan senilai 500 ohm. Pengukuran arus menggunakan dc amperemeter secara seri diperoleh nilai 18,4 mA, serta tegangan resistor 500 ohm diukur menggunakan dc voltmeter dan diperoleh nilai 9,22V.

    c) Video Simulasi [kembali]

o 

Rangkaian 2.1


Rangkaian 2.3

Rangkaian 2.5

 6. Download File[kembali]

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

4.19 Practical Applications

-
Gambar
[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar Teori 5. Percobaan    a) Prosedur    b) Rangkaian simulasi    c) Video Simulasi 6. Download File   1. Pendahuluan [kembali] Seperti yang telah kita bahas pada Bab 2 mengenai dioda, memberikan penjelasan mendalam tentang berbagai aplikasi dari Transistor Bipolar Junction (BJT) akan menjadi tugas yang sangat kompleks. Namun, dalam konteks ini, beberapa contoh aplikasi dipilih untuk menggambarkan bagaimana karakteristik BJT digunakan dalam berbagai fungsi. Ketika kita mengamati jaringan yang kompleks, seringkali kita akan menemukan transistor yang digunakan dengan ketiga terminalnya tidak terhubung dalam jaringan—terutama terminal kolektor. Dalam situasi seperti ini, kemungkinan besar transistor tersebut digunakan sebagai dioda daripada sebagai transistor. Ada beberapa alasan penggunaan seperti ini, termasuk fakta ...
Baca selengkapnya

Detektor non-inverting dengan Vref = 0

-
Gambar
[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar Teori 5. Percobaan    a) Prosedur    b) Rangkaian simulasi    c) Video Simulasi 6. Download File   1. Pendahuluan [kembali] Dalam dunia elektronika, khususnya rancangan sirkuit, kita sering dihadapkan dengan sinyal yang perlu dimanipulasi. Salah satu cara manipulasi sinyal adalah dengan menggunakan detektor. Detektor non inverting adalah jenis detektor yang memiliki fungsi untuk memproses sinyal input tanpa membalikkan fasenya. Secara sederhana, detektor non inverting akan menghasilkan sinyal output yang identik dengan sinyal input namun bisa saja mengalami perubahan amplitudo (penguatan) atau penambahan level tegangan (offset). Detektor non inverting banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti: Penguat sinyal lemah Penjumlah sinyal Penyesuaian level tegangan Antarmuka antara sinyal level rendah dengan lev...
Baca selengkapnya