Modul 1
RANGKAIAN SETARA THEVENIN DAN RANGKAIAN AC Nama : Muhammad Ilham NIM
: 10211078
E-mail :
[email protected] Shift/Minggu : III/2 Asisten : Widyo Jatmoko (10208038) : Derina Adriani (10209043) Tanggal Praktikum : 3 Oktober 2012 Tanggal Pengumpulan : 10 oktober 2012
Abstrak Dalam pengukuran tegangan dan arus melalui teori dan eksperimen menghasilkan hasil yang berbeda. Suatu rangkaian dapat disederhanakan menjadi rangkaian Thevenin untuk memudahkan dalam perhitungan. Tapis berfungsi sebagai pengolah sinyal berdasarkan besar frekuensi sinyal tersebut.
Kata Kunci : Rangkaian Thevenin , Low Pass Filter , High Pass Filter , Band Pass Filter , Notch Filter
1. Tujuan a. Menentukan frekuensi kerja tapis dari eksperimen yang dilakukan dan membandingkannya dengan teori b. Menyusun rangkaian tapis low pass filter dan high pass filter dan keluarannya (output)
2. Teori Dasar
Gambar 1. Rangkaian Pembagi tegangan Untuk mencari tegangan thevenin, sama dengan mencari tegangan yang ada di R3 ETH = VTH =
RANGKAIAN SETARA THEVENIN Adalah rangkaian yang terdiri dari sebuah sumber tegangan dari sebuah tahanan yang terhubung secara seri
Vs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (1) RTH =
∗
+
R2 . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .(2)
TAPIS ( FILTER ) Bentuk umum dari pengolahan sinyal yaitu perubahan sinyal masukan menjadi frekuensi keluaran yang sebanding dengan harga komponen yang digunakan . pengolahan sinyal ini menggunakan tapis Rangkaian tapis digunakan untuk menahan frekuensi tertentu dan meloloskan sebagian frekuensi tertentu., bergantung pada jenis tapisnya a. Low Pass Filter ( Tapis Lolos Rendah) Rangkaian ini disebut rangkaian pengintegral (integrator) . Pada frekuensi rendah , tegangan keluaran sama dengan tegangan masukan, namun pada frekuensi tinggi isyarat keluaran diperkecil. Hambatan R dan reaktansi kapasitor C membentuk pembagi tegangan kompleks .
Gambar 2. Tapis Lolos Rendah Perbandingan antara tegangan keluaran kompleks Vo(ω) dan tegangan masukan kompleks Vi(ω) disebut fungsi alih G(ω) G(ω) =
( ) ( )
=
. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . (3)
b. High Pass Filter ( Tapis Lolos Tinggi ) Rangkaian ini merupakan rangkaian yang berfungsi sebagai diferensiator.
Gambar 3. Tapis Lolos Tinggi Perbandingan antara tegangan keluaran kompleks Vo(ω) dan tegangan masukan kompleks Vi(ω) disebut fungsi alih G(ω) G(ω) =
( ) ( )
=
. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . (4)
c. Band Pass Filter ( Tapis Lolos Tengah ) Rangkaian ini dapat diperoleh dengan menggabungkan rangkaian tapis lolos rendah dan tinggi secara seri . frekuensi tapis lolos tengah merupakan irisan frekuensi potong dari kedua filter tersebut d. Notch Filter ( Tapis Lolos Pita ) Rangkaian ini dapat diperoleh dengan menggabungkan rangkaian tapis lolos rendah dan tinggi secara paralel. Frekuensi tapis lolos pita merupakan gabungan frekuensi potong dari kedua filter tersebut.
3.
Data
Resistor Capasitor
Teori 570 ± 5% 100 nF
eksperimen 554 Ω 101.52 nF
Tabel 1 Percobaan 1 Pengukuran Arus Searah Sumber Tegangan R1( Ω) R2 (Ω) Arus di R2 (A) (V) Teori Multimeter Teori Multimeter Teori Multimeter Teori Multimeter 5 5,19 680±5% 678 570±5% 554 4 X 10 1.2 X 10-4 3
5
5,19
680±5%
678
4.7 X 106 ± 5%
4.84 X 106
1.0 X 10-6
8 X 10-5
5
5,19
570±5%
554
4.7 X 106 ± 5%
4.84 X 106
1.0 X 10-6
8 X 10-5
Tabel 2 Percobaan 2 Pengukuran Arus Searah Sumber Tegangan R1( Ω) R2 (Ω) Arus di R2 (A) (V) Teori Multimeter Teori Multimeter Teori Multimeter Teori Multimeter 5 5,19 680±5% 678 570±5% 554 4 X 10 2,304 3
5
5,19
680±5%
678
4.7 X 106 ± 5%
4.84 X 106
1.0 X 10-6
5,19
5
5,19
570±5%
554
4.7 X 106 ± 5%
4.84 X 106
1.0 X 10-6
5,19
Tabel 3 Percobaan 3 rangkaian setara Thevenin Sumber Tegangan R1( Ω) R2 (Ω) R3(Ω) (V) Teori Multimeter Teori Multimeter Teori Multimeter Teori Multimeter 5 5,19 680±5% 678 570±5% 554 4.7 X 4.84 X 106 6 10 ± 5% 5
5,19
680±5%
678
4.7 X 106 ± 5%
4.84 X 106
570 ± 5%
554
5
5,19
570±5%
554
680 ± 5%
678
4.7 X 106 ± 5%
4.84 X 106
RTH (Ω) Teori 1249 4.7 X 10-6 1249
VTH (V)
Multimeter Teori 1233 4.99 6 2.28 4.85 X 10
Multimeter 5,19 2,344
1232
5,19
4.99
Percobaan 4 Tapis Tabel 4 Low Pass Filter No
f (Hz)
VIN (V)
VOUT (V)
VOUT /Vin
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
20 40 60 80 100 200 400 600 800 1000 2000
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,275
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0,55
12
4000
0,5
0,15
0,3
13
6000
0,5
0,1
0,2
14
8000
0,5
0,04
0,08
15
10000
0,5
0,065
0,13
16
20000
0,5
0,03
0,06
17
40000
0,5
0,015
0,03
18
60000
0,5
0,011
0,022
19
80000
0,5
0,008
0,016
20
100000
0,5
0,0065
0,013
21 22 23 24
200000 400000 600000 800000
0,5 0,5 0,5 0,5
0,003 0,0015 0,001 0,0005
0,006 0,003 0,002 0,001
25
1000000
0,5
0,00025
0,0005
G(w)(dB) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -5,19274621 10,45757491 13,97940009 21,93820026 17,72113295 24,43697499 30,45757491 33,15154638 35,91760035 37,72113295 -44,4369749 -50,4575741 -53,9794000 -60 66,02059991
Tabel 5 High Pass Filter No
f (Hz)
VIN (V)
VOUT (V)
VOUT /Vin
G(w)(dB)
1
20
0,5
0,005
0,01
2
40
0,5
0,015
0,03
3
60
0,5
0,02
0,04
4
80
0,5
0,03
0,06
5
100
0,5
0,075
0,15
6
200
0,5
0,2
0,4
7
400
0,5
0,26
0,52
8
600
0,5
0,3
0,6
9
800
0,5
0,42
0,84
10
1000
0,5
0,48
0,96
11
2000
0,5
0,48
0,96
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
4000 6000 8000 10000 20000 40000 60000 80000 100000 200000 400000 600000 800000 1000000
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
-40 30,45757491 27,95880017 24,43697499 16,47817482 7,958800173 5,679933127 4,436974992 1,514414279 0,354575339 0,354575339 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
4. Pengolahan Data
Frekuensi potong :
Teori, F(p) =
=
( ,
eksperimen, F(p) =
)
=
= 2,7936 X 10-6
∗
( ,
)
∗
,
= 2,8312 X 10-6
Grafik Tanggapan Fasa (LPF) 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0
Grafik Tanggapan Fasa 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
Grafik Tanggapan Fasa (HPF) 1,2 1 0,8 0,6 0,4
Grafik Tanggapan Fasa (HPF)
0,2 0
0
0
0
0
-0,354575339
-5,679933127
-24,43697499
-40
0
Grafik Tanggapan Fasa (LPF) 1000000
600000
200000
80000
40000
10000
6000
2000
800
400
-10
100
60
20
0
-20 -30 Grafik Bode Plot (LPF) -40 -50 -60 -70
Grafik Bode Plot (HPF) 600000
200000
80000
40000
6000
2000
800
400
10000
-10
100
60
-5
20
0
-15 -20 -25
Grafik Bode Plot (HPF)
-30 -35 -40 -45
5. Analisis
Di dalam melakukan percobaan , adanya perbedaan nilai yang tidak begitu besar antara I dan V yang ada pada teori dan nilai yang didapat saat percobaan. Begitupun saat menghitung nilai ETH dan RTH untuk nilai teori, terjadi perbedaan yang tidak begitu besar atau bisa dikatakan hampir serupa dengan nilai ETH dan RTH yang didapatkan pada eksperimen. Hal ini dijumpai saat menghitung nilai
frekuensi potong f(P) teori dan eksperimen, terjadi perbedaan yang sangat kecil. Perbedaan tersebut diakibatkan nilai yang didapatkan saat melakukan eksperimen sedikit berbeda dari apa yang diharapakan (teori), namun hasil yang diberikan bisa dikatakan sama. Grafik tanggapan fasa yang diberikan oleh LPF dan HPF dalam eksperimen bila dibandingkan dengan referensi , bisa dikatakan sama atau bentuknya serupa. Hal tersebut pun diberikan oleh hasil grafik bode plot LPF dan HPF.
6. Kesimpulan Hasil nilai yang diberikan oleh teori dan eksperimen memperlihatkan sedikit perbedaan diakibatkan adanya elemen lain yang tidak bisa diperhitungkan
Tapis Lolos Rendah meloloskan sinyal berfrekuensi rendah dan memperkecil keluaran sinyal berfrekuensi tinggi. Tapis Lolos Tinggi meloloskan sinyal berfrekuensi
tinggi. Kedua filter tersebut membuat besar frekuensi yang masuk berbanding terbalik dengan frekuensi keluarannya.
7. Referensi [1] Malvino, Albert and David J. Bates. Electronic Principles.McGraw-Hill. [2]http://www.electronicstutorials.ws/filter/fil ter_2.html
