2.2 Load Line Analysis
1. Tujuan [kembali]
Mengetahui apa yang dimaksud dengan garis beban pada dioda
Mengetahui cara menghitung tegangan dan arus yang melewati garis beban pada dioda
Mengetahui cara menggambarkan garis beban pada dioda dan menunjukkan penggunaannya
2. Alat dan Bahan [kembali]
A. Alat
Voltmeter
Voltmeter DC merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika.
Amperemeter
Amperemeter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur nilai arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian listrik. Amperemeter dipasang secara seri terhadap besaran rangkaian yang ingin diukur.
B. Bahan
Dioda
Dioda adalah komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan berfungsi untuk mengalirkan arus listrik ke satu arah dan menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.
Baterai
Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik.
Resistor
Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik.
Ground
Ground berfungsi sebagai alat untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus pada rangkaian.
3. Dasar Teori [kembali]
Bentuk konfigurasi dioda yang paling sederhana digunakan untuk menggambarkan analisis rangkaian dioda dengan menggunakan karakteristik yang sebenarnya. Bentuk konfigurasi ini ditunjukkan oleh rangkaian pada gambar 2.1.
Pada gambar 2.1 penyelesaian yang dicari adalah parameter arus dan tegangan pada karakteristik dioda secara bersamaan. Langkah selanjutnya adalah mengganti karakteristik tersebut dengan beberapa model perkiraan pada dioda serta membandingkan solusinya. Karakteristik tersebut ditempatkan pada sumbu yang sama dengan garis lurus atau garis beban. Analisis yang dilakukan disebut “analisis garis beban”. Dari perpotongan kedua kurva akan dapat ditentukan solusi untuk menentukan parameter arus dan tegangan untuk jaringan.
Untuk meninjau detail garis beban, dapat kita lihat bahwa efek dari "tekanan" yang ditetapkan oleh suplai dc dari rangkaian gambar 2.1 adalah menciptakan arus konvensional searah panah pada gambar yang pada faktanya memiliki arah yang sama dengan panah simbol dioda keadaan “aktif” yang menghantarkan arus tingkat tinggi. Setelah arah arus diatur, kutub tegangan melintasi dioda dan resistor dapat ditumpangkan. Polaritas VD dan arah ID dengan jelas menunjukkan bahwa dioda sebenarnya dalam keadaan bias maju yang menghasilkan tegangan sekitar 0,7V dan arus sekitar 10mA.
Gambar 2.2
Persimpangan garis beban dapat ditentukan dengan menerapkan hukum tegangan Kirchhof searah jarum jam,
Persimpangan garis beban dapat dengan mudah ditentukan apabila salah satunya hanya menggunakan ketentuan bahwa di mana saja pada ID sumbu horizontal = 0 A dan di mana saja pada sumbu vertikal VD = 0 V. Jika nilai VD = 0 V pada persamaan (2.1), maka akan diperoleh besarnya ID pada sumbu vertikal menjadi:
dan jika ID = 0 A, maka diperoleh nilai VD menjadi:
Seperti pada gambar 2.2, garis lurus yang ditarik di antara dua titik akan menentukan garis beban. Sehingga tercipta garis beban yang ditentukan oleh jaringan dan kurva karakteristik yang ditentukan oleh alat. Jika ditarik garis ke sumbu horizontal, dapat ditentukan tegangan dioda VDQ, sedangkan garis horizontal dari titik persimpangan ke sumbu vertikal akan memberikan nilai IDQ. Titik operasi disebut titik tenang (disingkat "Q-point") untuk mencerminkan kualitas "diam, tidak bergerak" seperti yang didefinisikan oleh jaringan dc.
Sehingga solusi yang diperoleh di persimpangan kedua kurva adalah:
Kurva untuk dioda memiliki karakteristik nonlinier. Analisis garis beban yang dijelaskan di atas memberikan solusi dengan upaya minimum tentang mengapa nilai solusi untuk VDQ dan IDQ diperoleh.
4. Percobaan [kembali]
A. Prosedur Percobaan
Siapkan komponen rangkaian yang dibutuhkan
Rangkai komponen menjadi sebuah rangkaian
Lakukan simulasi rangkaian pada proteus
Analisis rangkaian yang telah dibuat
B. Rangkaian Simulasi
Gambar Rangkaian
Gambar Rangkaian 1
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.
Gambar Rangkaian 2
Prinsip Kerja: Baterai 10V dipasang seri dengan dioda dan juga resistor 500 ohm, pengukuran arus menggunakan dc amperemeter secara seri diperoleh harga 18.9 mA, tegangan dioda diukur menggunakan dc voltmeter dan diperoleh nilai 0.53V, serta nilai tegangan pada resistor adalah 9.46V.
Gambar Rangkaian 3
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 harga 18.4 mA, serta tegangan resistor 500 ohm diukur menggunakan dc voltmeter dan diperoleh nilai 9.22V.
5. Video [kembali]
Video Rangkaian 1
Video Rangkaian 2
6. Example [kembali]
1) Untuk konfigurasi dioda seri pada gambar 2.3a, dengan menggunakan karakteristik dioda pada gambar 2.3b, tentukan:
a. VDQ dan IDQ.
b. VR.
Gambar 2.3
Jawaban:
Garis beban yang dihasilkan tampak pada gambar 2.3. Perpotongan antara garis beban dan kurva karakteristik mendefinisikan titik Q sebagai:
b. VR = E - VD = 10 V - 0.78 V = 9.22 V
2) Ulangi Example 1 dengan menggunakan perkiraan model ekuivalen untuk dioda semikonduktor silikon!
Jawaban:
Karakteristik dari perkiraan rangkaian ekuivalen
untuk dioda juga telah dibuat sketsa pada grafik yang sama. Titik Q yang
dihasilkan adalah:
Sehingga resistansi dc dari titik Q adalah:
3) Ulangi Example 1 dengan menggunakan mode dioda ideal!
Jawaban:
Karakteristik yang ideal sekarang memotong garis beban pada sumbu vertikal. Oleh karena itu, titik Q didefinisikan oleh:
7. Problem [kembali]
1) Pakailah pendekatan kedua untuk memperoleh arus dioda pada gambar di bawah ini!
Jawaban:
Analisa pendekatan kedua mempertimbangkan tegangan jatuh dioda sebesar 0,7V. Pada rangkaian terlihat bahwa dioda dalam keadaan forward bias.
Tegangan pada tahanan: VR = 10V – 0,7V = 9,3V
Jadi, arus dioda:
2) Apa sebenarnya fungsi dari garis beban dioda?
Jawaban:
Garis beban berfungsi untuk mengetahui nilai sebenarnya dari suatu arus dan tegangan dioda pada suatu rangkaian dengan mudah, lalu perpotongan antara garis beban dengan kurva karakteristik disebut Q Point atau titik kerja dioda. Garis beban mencakup setiap kemungkinan titik operasi rangkaian.
3) Apa pengaruh perubahan nilai resistor beban terhadap garis beban pada dioda?
Jawaban:
Perubahan nilai resistor beban (Rl) akan mempengaruhi garis beban pada
dioda. Jika nilai Rl semakin besar, maka titik operasi dioda akan berada
lebih dekat ke sumbu tegangan, sehingga arus yang dapat dilalui dioda
menjadi semakin kecil. Sebaliknya, jika nilai Rl semakin kecil, maka
titik operasi dioda akan berada lebih jauh dari sumbu tegangan, sehingga
arus yang dapat dilalui dioda menjadi semakin besar. Dalam kasus
ekstrem, jika nilai Rl terlalu kecil, maka arus yang melalui dioda dapat
melebihi nilai Imax, sehingga dioda akan rusak. Oleh karena itu,
perubahan nilai resistor beban harus diperhatikan agar garis beban pada
dioda tetap berada dalam batas aman penggunaan dioda.
8. Pilihan Ganda [kembali]
1) Dioda emiter biasanya:
a. Dibiasmajukan
b. Dibiasbalikkan
c. Tidak menghantar
d. Bekerja pada daerah breakdown
Jawab : Dioda emiter biasanya Dibiasmajukan (Jawaban A)
2) Hambatan yang agak rendah pada arah balik disebut:
a. Dioda terhubung singkat
b. Dioda bocor
c. Dioda terhubung buka
d. Dioda permukaan
Jawab : Hambatan yang agak rendah pada arah balik disebut Dioda bocor (Jawaban B)
3) Jika resistor kolektor turun menjadi nol dalam sebuah rangkaian berbias basis, garis beban akan:
a. Horisontal
b. Vertikal
c. Tak berguna
d. Datar
Jawab : Jika resistor kolektor turun menjadi nol dalam sebuah rangkaian berbias basis, garis beban akan Vertikal (Jawaban B)
9. Download File[kembali]
Download File html (download)
Download Rangkaian 1 (download)
Download Rangkaian 2 (download)
Download Rangkaian 3 (download)
Download Video Rangkaian 1 (download)
Download Video Rangkaian 2 (download)
Download Video Rangkaian 3 (download)
Download Data Sheet Dioda 1N4001 (download)
Download Data Sheet Resistor 500 ohm (download)
[menuju awal]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar