GERBANG LOGIKA DASAR

1)        Pengertian gerbang Logika

Gerbang Logika adalah rangkaian dengan satu atau lebih dari satu sinyal asukan tetapi hanya menghasilkan satu sinyal berupa tegangan tinggi atau tegangan rendah. Gerbang-gerbang logika merupakan dasar untuk membangun rangkaian elektronika digital. Suatu gerbang logika mempunyai satu terminal keluaran dan satu atau lebih terminal masukan. Keluaran dan masukan gerbang logika ini dinyatakan dalam kondisi HIGH (1) atau LOW (0). Dalam suatu sistem TTL level HIGH diwakili dengan tegangan 5V, sedangkan level LOW diwakili dengan tegangan 0V.

Melalui penggunaan gerbang-gerbang logika, maka kita dapat merancang suatu sistem digital yang akan mengevaluasi level masukan dan menghasilkan respon keluaran yang spesifik berdasar rancangan rangkaian logika. Ada tujuh gerbang  logika yaitu AND, OR, INVERTER, NAND, NOR, exclusive-OR (XOR), dan exclusive-NOR (XNOR).

2)        Gerbang Logika And

Gerbang and merupakan salah satu gerbang dasar yang memiliki dua buah saluran keluaran (output). Suatu gerbang AND akan menghasilkan sebuah keluaran biner tergantung dari kondisi masukan dan fungsinya. Gerbang AND mempunyai dua atau lebih dari dua sinyal masukan tetapi hanya satu sinyal keluaran. Gerbang AND mempunyai sifat bila sinyal keluaran ingin tinggi (1) maka semua sinyal masukan harus dalam keadaan tinggi (1). Gerbang AND 2 masukan dapat dianalogikan sebagai 2 saklar seri untuk menghidupkan lampu, sebagaimana Gambar 1.1.a, dimana lampu akan menyala bila saklar S_A dan saklar S_B sama-sama ditutup.

Secara skematik, gerbang AND diperlihatkan dalam gambar 1.1.b

(a)

Y = A . B

(b)

Gambar 1.1 Analogi dan simbol Gerbang AND

Tabel 1.1 kebenaran Gerbang AND 2 masukan :

Masukan		Keluaran
A	B	Y (And)
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Perhatikan tabel kebenaran tersebut bahwa L1 = 1 hanya apabila kondisi A dan B = 1. Total kombinasi yang memungkinkan adalah 2^N, dimana N merupakan jumlah input , dalam hal ini maka N = 2, sehingga 2² = 4.

3)        Gerbang Logika OR

Gerbang OR merupakan salah satu gerbang logika dasar yang memiliki dua buah saluran keluaran masukan atau lebih dan sebuah saluran keluaran. Suatu gerbang logika OR akan menghasilkan sebuah keluaran logika 1 apabila salah satu atau semua saluran masukannya mendapatkan nilai logika 1. Gerbang OR mempunyai sifat bila salah satu dari sinyal masukan tinggi (1), maka sinyal keluaran akan menjadi tinggi (1) juga

.

Simbol dan Analogi :

Gerbang OR 2 masukan dapat dianalogikan sebagai 2 saklar paralel untuk menghidupkan lampu, sebagaimana Gambar 1.2.a, dimana lampu akan menyala bila salah satu saklar S_A atau saklar S_B ditutup.

(a)

Y = A + B

b)

Gambar 1.2 Analogi dan simbol Gerbang OR

Tabel kebenaran Gerbang OR :

Masukan		Keluaran
A	B	Y (OR)
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

Perhatikan tabel kebenaran tersebut bahwa L1 = 0  hanya apabila kondisi A dan B = 0. Total kombinasi yang memungkinkan adalah 2^N, dimana N merupakan jumlah input , dalam hal ini maka N = 2, sehingga 2² = 4.

4)        Gerbang Logika Not

Gerbang NOT juga sering disebut dengan gerbang inverter. Gerbang ini merupakan gerbang logika yang paling mudah diingat. Gerbang NOT memiliki satu buah saluran masukan dan satu buah saluran keluaran. Gerbang NOT akan selalu menghasilkan nilai logika yang berlawanan dengan kondisi logika pada saluran masukannya. Bila pada saluran masukannya mendapatkan nilai logika 1, maka pada saluran keluarannya akan dihasilkan nilai logika 0, dan sebaliknya. Gambar 3.1 menunjukkan rangkaian diskrit gerbang NOT yang dibangun menggunakan sebuah transistor dan dua buah resistor.

Gambar 3.1 rangkaian diskrit gerbang NOT

Gerbang inverter (NOT) merupakan suatu rangkaian logika yang berfungsi sebagai "pembalik", jika masukan berlogika 1, maka keluaran akan berlogika 0, demikian sebaliknya.

Ø   Simbol dan Analogi :

Gerbang NOT dapat dianalogikan sebagai sebuah saklar yang dihubungkan dengan relay normaly closed (NC) untuk menghidupkan lampu, sebagaimana Gambar 1.3.a, dimana jika saklar  S_A terbuka (logika 0), maka relay (S) dalam kondisi tertutup sehingga lampu menyala (logika 1), sedangkan bila saklar terbuka (logika 0), maka relay dalam kondisi terbuka sehingga lampu padam (logika 0).

Secara skematik, gerbang NOT diperlihatkan dalam gambar 1.3.b

(a)

Y = A (not)

(b)

Gambar 1.3 Analogi dan simbol Gerbang NOT

Tabel kebenaran Gerbang OR:

Masukan	Keluaran
A	A (NOT)
0	1
1	0

5)        Gerbng Logika Nand

Gerbang NAND mempunyai dua atau lebih dari dua sinyal masukan tetapi hanya satu sinyal keluaran. Gerbang NAND mempunyai sifat bila sinyal keluaran ingin rendah (0) maka semua sinyal masukan harus dalam keadaan tinggi (1). Gerbang NAND juga disebut juga Universal Gate karena kombinasi dari rangkaian gerbang NAND dapat digunakan untuk memenuhi semua fungsi dasar gerbang logika yang lain.

Simbol :

                           

      

Gambar 1.4 Simbol gerbang Nand

Tabel kebenaran Gerbang NAND:

Masukan		Keluaran
A	B	YAND	YNAND
0	0	0	1
0	1	0	1
1	0	0	1
1	1	1	0

6)        Gerbang Logika Nor

Gerbang NOR mempunyai dua atau lebih dari dua sinyal masukan tetapi hanya satu sinyal keluaran. Gerbang NOR mempunyai sifat bila sinyal keluaran ingin tinggi (1) maka semua sinyal masukan harus dalam keadaan rendah (0). Jadi gerbang NOR hanya mengenal sinyal masukan yang semua bitnya bernilai nol.

Simbol :

                                 

Gambar 1.5 simbol gerbang nor

Tabel kebenaran Gerbang NOR:

Masukan		Keluaran
A	B	YOR	YNOR
0	0	0	1
0	1	1	0
1	0	1	0
1	1	1	0

7)        Gerbang Logika XOR

Gerbang XOR disebut juga gerbang EXCLUSIVE OR dikarenakan hanya mengenali sinyal yang memiliki bit 1 (tinggi) dalam jumlah ganjil untuk menghasilkan sinyal keluaran bernilai tinggi (1).

Simbol :

  

Gambar 1.6 simbol gerbang xor

Tabel kebenaran Gerbang XOR:

Masukan		Keluaran
A	B	YOR	YXOR
0	0	0	0
0	1	1	1
1	0	1	1
1	1	1	0

8)        Gerbang Logika XNOR

Gerbang XNOR disebut juga gerbang Not-EXCLUSIVE-OR. Gerbang XNOR mempunyai sifat bila sinyal keluaran ingin benilai tinggi (1) maka sinyal masukannya harus benilai genap (kedua nilai masukan harus rendah keduanya atau tinggi keduanya).

Simbol :

                          

  Gambar 1.7 simbol gerbang Xnor

Tabel kebenaran Gerbang XNOR:

Masukan		Keluaran
A	B	YXOR	YXNOR
0	0	0	1
0	1	1	0
1	0	1	0
1	1	0	1

Multiplexer dan Demultiplexer

   Multiplexer atau biasa disingkat dengan Mux adalah suatu rangkaian yang mempunyai input/masukan dua atau lebih dan hanya mempunyai satu output/ keluaran (jumlah input dapat bergantung dari jumlah keluarannya), didalam multiplexer terdapat suatu pemilih, untuk memilih masukannya, maka dapat disimpulkan bahwa multiplexer merupakan rangkaian elektronika (dalam dunia Elektronika) yang dapat dipilih inputnya untuk meneruskan data/sinyal kedalam outputnya.

Sebagai contoh adalah gambar ini :

Multiplexer

Multiplexer dari gambar diatas bisa diumpamakan sebuah saklar yang akan memindah-mindah jalur untuk memilih inputnya, dan jika diaplikasikan kedalam gerbang logika, multiplexer dapat diimplementasikan sebagai berikut :

Multiplexer Dengan Gerbang Logika

Dengan menggunakan gerbang logika and, not, dan or, secara sederhana multiplexer dapat diimplementasikan sebagai rangkaian pemilih input. Apabila pemilih berlogika 1 maka I1 akan menjadi input dari multiplexer tetapi bila pemilih berlogika 0 maka Io yang akan menjadi input dan meneruskan data ke Outputnya. Rangkaian multiplexer dapat menggunakan lebih dari 2 input dimana input dapat berjumlah 2ⁿ.

Multiplexer 4 ke 1

Dalam gambar diatas multiplexer 4 masukan ini terdapat dua pemilih input dimana setiap logika pemilih mewakili setiap inputnya, lebih jelasnya dapat dilihat tabel berikut :

Pemilih	Input
00	I0
10	I1
01	I2
11	I3

Sehingga multiplexer 4 masukan ini akan mengeluarkan data ketika pemilih akan memilih data pada masukan yang dituju, sebagai contoh pemilih menunjuk masukan I1 dengan memasukkan logika 10 pada pemilih, sehingga keluaran hanya akan mengikuti data masukannya yaitu masukan I1, apabila I1 berlogika 1 maka keluaran juga berlogika 1 dan juga sebaliknya, walaupun masukan lainnya mencoba untuk memasukkan data tetapi keluaran tidak akan terpangaruh dan hanya akan mematuhi masukan data pada input I1.

Demultiplexer

    Demultiplxer atau dapat disingkat Demux merupakan suatu rangkaian elektronika yang mempunyai output dua atau lebih dan hanya mempunyai satu input (jumlah input dapat bergantung dari jumlah keluarannya), didalam multiplexer terdapat suatu pemilih keluaran/outputnya, jadi demultiplexer merupakan rangkaian yang dapat dipilih outputnya untuk meneruskan data dari inputnya. Berkebalikan dari multiplexer yang dapat dipilih intputnya, demultiplexer ini yang dipilih adalah outputnya. Untuk lebih mudahnya dapat dilihat gambar dibawah ini :

Demultiplexer

Dalam gambar tersebut data dimasukan dari inputnya kemudian pemilih sel akan memilih salah satu output dari Q0 dan Q1 untuk meneruskan datanya. Dan apabila diaplikasikan kedalam gerbang logika, Demultiplexer dapat diimplementasikan sebagai berikut :

Demultiplexer Dengan Gerbang Logika

Dengan menggunakan gerbang logika and dan not, secara sederhana Demultiplexer dapat diimplementasikan sebagai rangkaian pemilih output. Sehingga apabila pemilih berlogika 1 maka I1 akan menjadi output dari demultiplexer, tetapi bila pemilih berlogika 0 maka Io yang akan menjadi input dan meneruskan data ke Outputnya. Sama seperti multiplexer, rangkaian demultiplexer dapat digunakan untuk memilih banyak keluaran(lebih dari dua output dalam output berjumlah 2ⁿ.)

Demultiplexer 4 keluaran ini akan mengeluarkan data yang sesuai ketika pemilih menunjuk keluaran yang dituju, sebagai contoh pemilih menunjuk keluaran F0 dengan memasukkan logika 00 pada pemilih, sehingga keluaran yang akan mengeluarkan data hanyalah output F0, apabila Input berlogika 1 maka keluaran F0 juga berlogika 1 dan juga sebaliknya, walaupun pada masukan/input dimasukkan data tetapi keluaran lain tidak akan mengeluarkan data seperti output F0 dan hanya akan berlogika 0 walaupun input berlogika 1.

   Dalam dunia komunikasi Multiplexer dan Demultiplexer dapat mempermudah memindahkan sinyal satu ke sinyal yang lainnya atau dapat bermanfaat menyalurkan sinyal pada jalur tertentu kedalam tujuan yang telah ditentukan walaupun komunikasi tersebut hanya memiliki jalur tunggal, dan apabila diimplemetasikan kedalam gerbang logika maka hasilnya sebagai berikut :

Penggabungan Multiplexer dengan Demultiplexer

Gambar diatas merupakan implementasi Multiplexer yang digabungkan dengan Demultiplexer sehingga data yang akan masuk dapat memilih input mana yang akan digunakan dan dari data yang telah dimasukan tersebut dapat dipilih keluaran mana yang akan menjadi keluaran dari data masukan.

PENGERTIAN ENCODER DAN DECODER

1.ENCODER
A . Pengertian
Encoder adalah suatu perangkat yang berfungsi untuk mengubah (konfersi) bentuk sinyal decimal menjadi biner.
B. Rangkaian
Encoder  terdiri dari beberapa input line . salah satu dari input-input tersebut diaktifkan
Pada waktu tertentu yang selanjutnya akan menghasilkan kode output N-bit rangkaian encodermerupakan aplikasi dari gerbang or.
Sebuah priority encoder adalah rangkaian encoder yang mempunyai fungsi prioritas, operasi dari rangkaian priority encorder adalah sebagai berikut:
Jika ada dua lebih input bernilai “1” pada saat yang sama, maka input yang mempunyai prioritas tertinggi yang akan diambil.

2.DECORDER
A. Pengertian
Decoder adalah suatu perangkat yang berfungsi untuk mengubah bentuk sinyal biner menjadi decimal.
B.Rangkaian
ada beberapa macam rangkaian decoder yaitu:
-Decoder  3 x 8  (3 input dan 8 output line)
-Decoder  4 x 16
-Decoder  BCD  to Decimal (4 bit input dan 8 output line)
-Decoder  BCD  to 7 Segment (4 bit input dan 8 output line)
khusus untuk BCD to 7 segment mempunyai prinsip kerja yang berbeda dengan decoder yang lain, dimana kombinasi dari setiap inputnya dapat mengaktifkan beberapa output line-nya (bukan sala satu line).

Teorema Thevenin

Teorema Thevenin adalah salah satu teorema yang berguna untuk analisis sirkuit listrik. Teorema Thevenin menunjukkan bahwa keseluruhan jaringan listrik tertentu, kecuali beban, dapat diganti dengan sirkuit ekuivalen yang hanya mengandung sumber tegangan listrik independen dengan sebuah resistor yang terhubung secara seri, sedemikian hingga hubungan antara arus listrik dan tegangan pada beban tidak berubah. Sirkuit baru hasil dari aplikasi teorema Thevenin disebut dengan sirkuit ekuivalen Thevenin. Teorema ini dinamakan sesuai dengan penemunya, seorang insinyur berkebangsaan Perancis, M. L. Thévenin.

Ditentukan sebuah jaringan listrik seperti pada gambar dan bagian dalam kotak hitam yang akan dicari sirkuit ekuivalennya; nilai sumber tegangan V_{th} pada sirkuit ekuivalen Thevenin didapatkan dengan melepaskan resistor beban di antara terminal A dan B lalu dihitung besar tegangan sirkuit terbuka di antara kedua terminal tersebut. Sedangkan nilai resistor pengganti R_{th} dapat dihitung dengan mematikan semua sumber tegangan dan arus lalu dihitung nilai ekuivalen resistansi di antara terminal A dan B.

Penggunaan utama dari teorema Thevenin adalah menyederhanakan sebagian besar dari sirkuit dengan sirkuit ekuivalen yang sederhana.

Teorema Thevenin menyatakan bahwa dimungkinkan untuk menyederhanakan suatu rangkaian yang linier, seberapa rumit sekalipun rangkaian itu, menjadi sebuah rangkaian ekivalen yang berisi sumber tunggal yang disusun seri dengan sebuah beban (resistor). Kata-kata linier adalah identik dengan yang ditemukan pada teorema superposisi, dimana semua persamaan dasarnya harus linier (tidak ada bentuk eksponen atau akar). Bila kita menjumpai rangkaian pasif (seperti resistor, induktor, dan kapasitor), teorema ini bisa dipakai. Namun, ada beberapa komponen seperti komponen semikonduktor adalah tidak linier.

Teorema Thevenin ini berguna untuk menganalisa sistem daya dan rangkaian lainnya dimana terdapat satu resistor pada rangkaian tersebut (biasa disebut resistor beban) yang dijadikan subjek perubahan, sehingga apabila nilai resistor beban itu diubah-ubah, kita tidak perlu susah-susah menganalisa rangkaian secara menyeluruh.

Misalkan kita memilih R₂ sebagai beban pada rangkaian ini. Kita bisa menyelesaikan rangkaian semacam ini dengan berbagai cara (arus cabang, arus mesh, teorema superposisi) untuk menghitung tegangan dan arus R₂, tetapi metode-metode ini banyak memakan waktu apabila nilai dari beban R₂ ini diuba-ubah (tiap kali nilai R₂ berubah, maka kita harus menganalisa ulang rangkaian secara menyeluruh). Jadi, bila beban ini dirubah, kita harus menganalisanya lagi, Nilai beban berubah, kita harus ,menganalisa lagi. Begitu seterusnya, dan ini tidaklah praktis dan membuang banyak waktu.

Teorema Thevenin membuat masalah ini menjadi sederhana yaitu dengan “membuang” resistansi beban ini dari rangkaian aslinya dan mereduksi rangkaian yang sudah dibuang bebannya itu hingga menyisakan sebuah sumber yang tersusun seri dengan sebuah resistor. Kemudian resistansi beban yang telah dibuang tadi disambung ulang ke rangkaian yang telah terduksi. Maka rangkaian ini disebut rangkaian ekivalen Thevenin. Rangkaian Thevenin ini ekivalen/sama dengan/ sudah mewakili rangkaian yang asli.

Rangkaian Asli

Setelah diubah menjadi rangkaian ekivalen Thevenin

Rangkaian ekivalen Thevenin adalah rangkaian ekivalen dari B₁, R₁, R₃, dan B₂ yang “terlihat”dari dua titik dimana resistor beban (R₂) terhubung. Rangkaian ekivalen Thevenin, bila diturunkan dengan benar, akan mempunyai sifat yang sama dengan rangkaian aslinya yang terdiri dari B₁, R₁, R₃, dan B₂. Dengan kata lain, resistor beban (R₂) tegangan dan arusnya haruslah sama dengan nilai R₂ saat berada pada rangkaian aslinya. Keuntungan menggunnakan konversi Thevenin adalah untuk menyederhankan rangkaian, tentu saja agar nilai tegangan dan arus bisa dihitung lebih mudah dari pada dihitung dengan rangkaian aslinya. Untuk mendapatkan sumber tegangan dan resistor Thevenin adalah hal yang mudah. Pertama-tama, pilih resistor bebannya dan “singkirkan” dari rangkaian aslinya. Selanjutnya, tegangan di antara dua titik yang ditempati oleh resistor beban tadi dihitung nilainya. Gunakan analisa apa saja untuk menghitung  tegangan ini.  Untuk kasus ini, rangkaian yang telah dibuang resistor bebannya ini hanyalah sebuah rangkaian seri, sehingga kita bisa menghitung tegangan di terminal beban yang terbuka tadi dengan mudah

Baterai B₁ dan B₂ tersusun seri, bisa digantikan dengan sumber tegangan tunggal yaitu E = 28 – 7 V = 21 V.

Dengan pembagi tegangan

V_R3 = (21 V) × (1 Ω / 1 Ω + 4 Ω) = 4.2 V, tegangan terminal terbuka ini paralel dengan B₂ yang seri dengan R₃, maka

Vthevenin = V_R3  +  B₂ = 4.2 V + 7 V = 11.2 V

11.2 V adalah nilai tegangan thevenin pada rangkaian ekivalen seperti :

Selanjutnya, untuk menghitung resistansi seri (R_thevenin), kita kembali ke rangkaian asli (tanpa resistor beban), “singkirkan” sumber-sumber nya (sama seperti aturan pada teorema Superposisi : sumber tegangan di short circuit dan sumber arus di open circuit), berarti rangkaian tersebut hanya menyisakan resistor-resistor saja, lalu hitung resistansi penggantinya.

Dengan dibuangnya kedua baterai, total resistansi yang terukur adalah

Rthevenin =  R₁ || R₃ = 4 Ω || 1 Ω = 0.8 Ω

Setelah mendapatkan tegangan thevenin dan resistansi thevenin, maka rangkaian pengganti Theveninnya adalah

Rangkaian pengganti ini terhubung dengan resistor beban (2 Ω) , kita dapat menghitung tegangan dan arus resistor beban ini. Perhitungan menjadi mudah, karena sekarang rangkaian sudah menjadi rangkaian seri yang sederhana.

I_total = I_beban = E_thevenin / R_thevenin + R_beban =  11.2 V / (0.8 Ω + 2 Ω) = 4 A

V_beban = I_total × R_beban = (4 A) (2 Ω) = 8 V

Perhatikan bahwa nilai tegangan dan arus R₂ (8 V, dan 4 A) adalah identik apabila anda menghitungnya dengan menggunakan metode analisa yang lainnya. Tapi, keuntungan teorema ini  adalah anda dapat dengan cepat menghitung arus dan tegangan apabila nilai resistor beban ini berubah, jadi anda dapat langsung menghitungnya tanpa menganalisa rangkaian secara menyeluruh.

Soal-soal contoh di atas adalah rangkaian yang berisi sumber independen. Namun pada gambar 3-28, rangkaian yang kita analisa mengandung sumber dependen. Kita ingin merubah rangkaian tersebut menjadi rangkaian ekivalen Theveninnya. untuk menentukan v_Th (selanjutnya kita sebut  v_Th = v_oc , OC singkatan dari open circuit) , kita perhatikan bahwa v_x = v_oc, dan arus  yang dihasilkan dari dependen source mau tidak mau harus mengalir melewati  resistor 2 kΩ karena arus tidak bisa mengalir ke arah kanan (rangkaian yang kanan open). Dengan menerapkan KVL terhadap loop yang terluar, kita dapatkan

-4 + 2 × 10³ (-v_x / 4000) + 3 × 103 (0) + v_x = 0

diperoleh

v_x = v_oc = 8 V (ini adalah nilai v_Th)

Dengan menggunakan teorema Thevenin, rangkaian ekivalennya dapat dibentuk dari rangkaian yang telah dimatikan sumbernya (sumber tegangan independen 4V dishort) seri dengan sumber tegangan 8V, seperti ditunjukkan gambar 3-28 b. Rangkaian ini sudah benar, tetapi pada rangkaian linier, rangkaian ini masih belum sederhana. Kita masih harus menentukan R_Th.  Maka untuk mendapatkannya kita harus mencari nilai i_sc (sc singkatan dari short circuit). Caranya adalah dengan membuat short terminal yang terbuka di sebelah kanan pada gambar rangkaian 3-28 a, jadi nilai v_x = 0 sehingga sumber arus dependen ini nilainya juga nol (open circuit). Maka nilai i_sc = 4 / (5×10³) = 0.8 mA. Sehingga R_Th = v_oc/i_sc = 8 V / (0.8 mA) = 10 kΩ, dan rangkaian ekivalen Theveninnya ditunjukkan pada gambar 3-28 c.

Contoh rangkaian berikutnya lebih sulit. Pada gambar 3-29 a rangkaian yang akan dianalisa hanya mengandung sumber dependen (tidak ada sumber independen) . Sehingga rangkaian ini sudah dalam kondisi mati (tidak ada sumber lagi yang bisa dimatikan, ingat bahwa sumber dependen tidak dapat dimatikan) dan nilai v_oc = 0. Jadi, kita harus menentukan nilai R_Th. Pada contoh sebelumnya, R_Th dapat dihitung dari hasil pembagian voc dengan i_sc (hukum Ohm). Namun, untuk kasus rangakaian ini, nilai v_oc dan i_sc nya sudah jelas adalah nol karena tidak ada sumber independen. Maka kita harus melakukan suatu trik. Kita menggunakan sumber arus eksternal sebesar 1 A. Kemudian hitung nilai tegangan v pada sumber arus eksternal ini seperti ditunjukkan pada gambar 3-29 b. Pada gambar itu kita lihat i = -1.

nilai v pada gambar 3-29 b dapat dihitung (pakai KCL)

(v – (1.5) (-1)) / 3) + (v/2) = 1

diperoleh v = 0.6 V

Sehingga R_Th dapat dihitung dengan cara R_Th = v / sumber arus eksternal = 0.6 V / 1 A = 0.6 Ω

Jadi kita peroleh rangkaian ekivalen Theveninnya seperti pada gambar 3-29 c. perhatikan bahwa rangkaian itu tidak memiliki sumber tegangan (v_Th) alias v_Th = 0.

Catatan Praktek:

Sebuah baterai (misal baterai ukuran D) dapat direpresentasikan sebagai rangkaian ekivalen Thevenin seperti ditunjukkan gambar berikut ini.

Tegangan Thevenin (E_TH) menunjukkan tegangan open circuit (tidak berbeban) dari baterai, sedangkan resistansi Thevenin (R_TH) adalah resistansi internal dari baterai. Ketika resistansi beban dihubungkan pada terminal baterai, tegangan Vab akan berkurang karena terjadi drop tegangan pada resistansi internal baterai. Dengan melakukan dua pengukuran, kita dapat menentukan rangkaian ekivalen thevenin dari baterai.

Ketika terminal baterai tidak dibebani, tegangan terminalnya haruslah V_ab = 1.493 V. Ketika resistansi beban , R_L = 10.6 Ω dihubungkan pada terminal baterai, tegangan yang terukur menjadi V_ab = 1.430 V. Maka, dari dua pengukuran tegangan ini (saat tanpa beban dan saat diberi beban) dapat ditentukan nilai resistansi internal dari baterai.

Hasil pengukuran tegangan Saat tidak dibebani, berarti ini adalah nilai tegangan Thevenin

E_TH = 1.493 V

Saat diberi beban, tegangan yang terukur menjadi 1.430 V. Maka nilai arus pada rangkaian tersebut

V_RL = 1.430 V

I = V_RL / R_L = 1.430 V / 10.6 Ω = 0.135 A

Drop tegangan pada resistansi internal baterai adalah

V_RTH = 1.493 V – 1.430 V = 0.063 V, maka resistansi internal baterai (atau resistansi Thevenin) adalah

R_TH = V_RTH / I = 0.063 V / 0.135 A = 0.467 Ω.

Pengertian dan Fungsi Dioda Zener

Pengertian dan Fungsi Dioda – Dioda Zener (Zener Diode) adalah Komponen Elektronika yang terbuat dari Semikonduktor dan merupakan jenis Dioda yang dirancang khusus untuk dapat beroperasi di rangkaian Reverse Bias (Bias Balik). Pada saat dipasangkan pada Rangkaian Forward Bias (Bias Maju), Dioda Zener akan memiliki karakteristik dan fungsi sebagaimana Dioda Normal pada umumnya. Efek Dioda jenis ini ditemukan oleh seorang Fisikawan Amerika yang bernama Clarence Melvin Zener pada tahun 1934 sehingga nama Diodanya juga diambil dari nama penemunya yaitu Dioda Zener.

Bentuk dan Simbol Dioda Zener

Dibawah ini adalah bentuk dan Simbol Dioda Zener :

Prinsip Kerja Dioda Zener

Pada dasarnya, Dioda Zener akan menyalurkan arus listrik yang mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas “Breakdown Voltage” atau Tegangan Tembus Dioda Zenernya. Karakteristik ini berbeda dengan Dioda biasa yang hanya dapat menyalurkan arus listrik ke satu arah. Tegangan Tembus (Breakdown Voltage) ini disebut juga dengan Tegangan Zener.
Untuk lebih jelas mengenai Dioda Zener, mari kita lihat Rangkaian dasar Dioda Zener dibawah ini :

Dalam Rangkaian diatas, Dioda Zener dipasang dengan prinsip Bias Balik (Reverse Bias), Rangkaian tersebut merupakan cara umum dalam pemasangan Dioda Zener. Dalam Rangkaian tersebut, tegangan Input (masuk) yang diberikan adalah 12V tetapi Multimeter menunjukan tegangan yang melewati Dioda Zener adalah 2,8V. Ini artinya tegangan akan turun saat melewati Dioda Zener yang dipasang secara Bias
Balik (Reverse Bias). Sedangkan fungsi Resistor dalam Rangkaian tersebut adalah untuk pembatas arus listrik. Untuk menghitung Arus Listrik (Ampere) tersebut, kita dapat menggunakan Hukum Ohm seperti dibawah ini :
(Vinput – Vzener) / R = I
(12 – 2,8) /460              = 19,6mA
Jika menggunakan Tegangan yang lebih tinggi, contohnya 24V. Maka arus listrik yang mengalir dalam Rangkaian tersebut akan semakin besar :
(24 – 2,8) / 460            = 45mA
Akan tetapi, tegangan yang melewati Dioda Zener akan sama yaitu 2,8V. Oleh karena itu, Dioda Zener merupakan Komponen Elektronika yang cocok untuk digunakan sebagai Voltage Regulator (Pengatur Tegangan), Dioda Zener akan memberikan tegangan tetap dan sesuai dengan Tegangan Zenernya terhadap Tegangan Input yang diberikan.
Pada umumnya Tegangan Dioda Zener yang tersedia di pasaran berkisar di antara 2V sampai 70V dengan daya (power) dari 500mW sampai dengan 5W.
Untuk menghitung disipasi daya Dioda Zener, kita dapat menggunakan rumus :
P = Vz I
Contoh :
P = 2,8 x 19,6
P = 54,9mW
Dioda Zener biasanya diaplikasikan pada Voltage Regulator (Pengatur Tegangan) dan Over Voltage Protection (Perlindungan terhadap kelebihan Tegangan). Fungsi Dioda Zener dalam rangkaian-rangkaian tersebut adalah untuk menstabilkan arus dan tegangan.