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.

Rangkaian Dioda

Arus sinyal AC yang berbentuk sinusiodal yang dilewatkan melalui sebuah dioda akan disearahkan menghasilkan sinyal positif saja atau sinyal negatif saja yang dinamakan sinyal DC bergelombang. Sinyal AC yang dihasilkan dari sebuah dioda hanya setengahnya saja tergantung dari arah dioda yang dipasang, jika sinyal input AC masuk pada kaki anoda maka sinyal keluaran dari katoda hanya bagian positifnya saja begitu juga sebaliknya, sehingga jika dibutuhkan sinyal output penuh diperlukan dua buah dioda yang diberi input dari dua sinyal AC yang berbeda phasa 180⁰.  Itulah prinsip dasar dari rangkaian dioda penyearah (rectifier).

Penyearah Setengah Gelombang (Half Wave Rectifier)

Penjelasan dari contoh gambar diatas adalah penyearahan sinyal AC menjadi sinyal setengah gelombang. Karena bagian positif anoda pada dioda dijadikan sebagai inputnya maka hanya sinyal AC bagian positifnya saja yang akan dilewatkan oleh dioda, sedangkan bagian negatifnya akan ditahan. Istilah untuk gambar diatas adalah rangkaian penyearah setengan gelombang atau dalam bahasa asing dinamakan Half Wave Rectifier.

Tegangan output dari sebuah dioda penyearah dapat dihitung dapat diketahui Nilainya dengan menggunbakan rumus Vmax x 0,318 atau Vrms x0,45, bentuk persamaan tersebut dapat digambarkan sebagai berikut :

Dimana Vmax adalah nilai maksimum dari puncak tegangan dan Vrms adalah rata-rata tegangan DC yang dihasilkan. Karena tegangan yang disearahkan hanya setengan gelombang (50% dari teganagan sinusoidalnya), maka tegangan Vmax adalah sama dengan tegangan input dikurangi tegangan drop dioda kemudian dikalikan 50%. Dan VRMS (Root Mean Sequared) adalah rata-rata tegangan DC dari magnitude tegangan AC sinusoidal , nilai tegangan RMS adalah 0,707 x tegangan puncak maksimum (Vmax. Persamaan umum dari pernyataan tersebut saya contohkan soal berikut ini :

CONTOH SOAL

Rangkaian penyearah setengah gelombang yang dibuat dari dioda silikon di berikan tegangan input sebesar 24V. diberikan tahanan beban (R) sebesar 10ohm, hitunglah nilai tegangan DCnya (VDC) dan arus DCnya (IDC) dan daya yang mengalir pada beban (R) outputnya.

Penyelesaian :   

Vmax = (Vin - 0,7) x 50% = (48 - 0,7) x 50% = 23,3V

Vrms = Vmax x 0,7071 = 23,3 x 0,7071 = 16,475V

persamaan lain untuk Vmax jika Vrms diketahui:

Vmax = Vrms x 1,414 = 16,475 x 1,414 = 23,3V

Vdc = Vrms x 0,45 = 16,475 x 0,45 = 7,4V

atau

Vdc = Vmax x 0,318 = 23,3 x 0,318 = 7,4V

Idc = Vdc/R = 7,4/10 = 0,74A

P = I x V = 0,74 x 7,4 = 5,476W
atau
P = I² x R = 0,74² x 10 = 5,476W

Kelemahan rangkaian dioda penyearah setengah gelombang hanya dapat diaplikasikan untuk daya rendah. Hal ini karena daya yang dihasilkan hanya setengah dari daya input.

Penyearah Gelombang Penuh (Full Wave Rectifier)

diperlukan dua buah dioda untuk membuat rangkaian dioda penyearah gelombang penuh, seperti contoh diatas setengan gelombang bagian positif akan dihasilkan oleh setiap dioda, sehingga tegangan outputnya adalah 100% yaitu gabungan penjumlahan setengah phasa positipnya, sehingga rata-rata tegangan keluaran DC yang mengalir pada resistor beban adalah dua kali lipat dari rangkaian penyearah tunggal atau menjadi 0,637 x Vmax. Sehingga diperoleh persamaan dasar sebagai beikut :

Vdc = (2xVmax) / π   =  0,637 x Vmax  = 0,9 x Vrms

Dimana; Vmax adalah nilai puncak dari satu dioda penyearah.

Penyearah Bridge Gelombang Penuh (Bridge Rectifier)

Jika dibutuhkan tegangan positif dan juga sinyal negatif dengan sinyal penuh, maka diperlukan rangkaian penyearah dengan 4 buah dioda yang saling terhubung secara tertutup. Rangkaian tersebut dikenali dengan nama dioda dengan sistem jembatan atau sering disebut dioda bridge. Rangkain jenis ini sangat berguna untuk pemakain pada jenis trafo yang tidak ada Center Tape (CT). Perhatikan gambar dibawah ini:

Tegangan output dari rangkaian Bridge ini adalah tegangan positif dan tegangan negatif, dimana pada contoh rangkaian diatas tegangan positif (+) diperoleh dari dioda D1 dan D2 dan tegangan negatif (-) dihasilkan oleh dioda D3 dan D4 dengan sistem penyearahan gelombang penuh.

D1 dan D2 akan melewatkan gelombang arus positifnya karena posisi diodanya forward bias (arus maju), sedangkan D3 dan D4 hanya akan melewatkan gelombang arus negatifnya saja karena posisi dioda tersebut reverse bias.

Frekuensi output pada rangkaian penyearah Bridge adalah 2x frekuensi input, contoh jika frekeunsi dari trafo sebesar 50Hz maka frekuensi output adalah 100Hz, tetapi jika menggunakan trafo CT besarnya frekuensi dari masing masih phasa terhadap CT adalah sama seperti frekuensi input.

Jenis-Jenis Dioda dan Fungsinya

Jenis-Jenis Dioda terbagi menjadi beberapa bagian, mulai dari Light Emiting Diode (Dioda Emisi Cahaya) yang biasa disingkat LED, Diode Photo (Dioda Cahaya), Diode Varactor (Dioda Kapasitas), Diode Rectifier (Dioda Penyearah) dan yang terakhir adalah Diode Zener yang biasa disebut juga sebagai Voltage Regulation Diode. Semua jenis dioda ini memiliki fungsi yang berbeda-beda yang sesuai dengan nama dioda itu sendiri. Dioda disempurnakan oleh William Henry Eccles pada tahun 1919 dan mulai memperkenalkan istilah diode yang artinya dua jalur tersebut, walaupun sebelumnya sudah ada dioda kristal (semikonduktor) yang dikembangkan oleh peneliti asal Jerman yaitu Karl Ferdinan Braun pada tahun 1874, dan dioda termionik pada tahun 1873 yang dikembangkan lagi prinsip kerjanya oleh Frederic Gutherie.

Gambar Jenis-Jenis Dioda

Berikut ini adalah pengertian dari Jenis-Jenis Dioda :
Light Emiting Diode (Dioda Emisi Cahaya)
Dioda yang sering disingkat LED ini merupakan salah satu piranti elektronik yang menggabungkan dua unsur yaitu optik dan elektronik yang disebut juga sebagai Opteolotronic.dengan masing-masing elektrodanya berupa anoda (+) dan katroda (-), dioda jenis ini dikategorikan berdasarkan arah bias dan diameter cahaya yang dihasilkan, dan warna nya.
Diode Photo (Dioda Cahaya)
Dioda jenis ini merupakan dioda yang peka terhadap cahaya, yang bekerja pada pada daerah-daerah reverse tertentu sehingga arus cahaya tertentu saja yang dapat melewatinya, dioda ini biasa dibuat dengan menggunakan bahan dasar silikon dan geranium. Dioda cahaya saat ini banyak digunakan untuk alarm, pita data berlubang yang berguna sebagai sensor, dan alat pengukur cahaya (Lux Meter).
Diode Varactor (Dioda Kapasitas)
Dioda jenis ini merupakan dioda yang unik, karena dioda ini memiliki kapasitas yang dapat berubah-ubah sesuai dengan besar kecilnya tegangan yang diberikan kepada dioda ini, contohnya jika tegangan yang diberikan besar, maka kapasitasnya akan menurun,berbanding terbalik jika diberikan tegangan yang rendah akan semakin besar kapasitasnya, pembiasan dioda ini secara reverse. Dioda jenis ini banyak digunakan sebagai pengaturan suara pada televisi, dan pesawat penerima radio.
Diode Rectifier (Dioda Penyearah)
Dioda jenis ini merupakan dioda penyearah arus atau tegangan yang diberikan, contohnya seperti arus berlawanan (AC) disearahkan sehingga menghasilkan arus searah (DC). Dioda jenis ini memiliki karakteristik yang berbeda-beda sesuai dengan kapasitas tegangan yang dimiliki.


Diode Zener
Dioda jenis ini merupakan dioda yang memiliki kegunaan sebagai penyelaras tegangan baik yang diterima maupun yang dikeluarkan, sesuai dengan kapasitas dari dioda tersebut, contohnya jika dioda tersebut memiliki kapasitas 5,1 V, maka jika tegangan yang diterima lebih besar dari kapasitasnya, maka tegangan yang dihasilkan akan tetap 5,1 tetapi jika tegangan yang diterima lebih kecil dari kapasitasnya yaitu 5,1, dioda ini tetap mengeluarkan tegangan sesuai dengan inputnya.
Dapat disimpulkan bahwa Jenis-Jenis Dioda tersebut memiliki berbagai kegunaan tersendiri yang dapat memanipulasi berbagai tegangan yang masuk melalui dioda tersebut. Jenis-jenis Dioda diatas merupakan beberapa contoh jenis dioda yang saat ini sudah ada dan dikembangkan, masih banyak lagi contoh lain dari jenis dioda ini.
Demikian penjelasan singkat mengenai jenis-jenis dioda, semoga artikel kali ini dapat berguna dan bermanfaat bagi anda semua.

Dasar Teori Dioda

DIODA

Gambar Simbol Dioda

Pengertian Dioda

Dioda adalah komponen elektronik yang mempunyai dua buah elektroda yaitu anoda dan katoda. Anoda untuk polaritas positif dan katoda untuk polaritas negatif. Di dalam dioda terdapat junction (pertemuan) dimana semikonduktor type-p dan semi konduktor type-n bertemu.

Fungsi Dioda

Fungsi dioda ini memang unik, yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Fungsi dioda paling umum adalah untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur). Karenanya, dioda dapat dianggap sebagai versi elektronik dari  katup pada transmisi cairan dimana katup akan terbuka jika ada air yang mengalir dari belakang katup menuju ke depan, sedangkan katup akan menutup oleh air yang mengalir dari depan menuju ke belakang.

Fungsi dioda yang lainnya adalah sebagai penyearah sinyal tegangan AC menjadi sinyal DC. Untuk dapat digunakan sebagai penyearah setengah gelombang Anda bisa menggunakan sebuah dioda. Namun jika ingin menjadi penyearah gelombang penuh, Anda harus menggunakan 4 buah dioda yang dirangkai seperti jembatan atau dengan menggunakan 2 buah dioda dengan trafo yang memiliki center tap (CT).

Dioda semikonduktor hanya dapat melewatkan arus searah saja, yaitu pada saat dioda diberikan catu maju (forward bias) dari anoda (sisi P) ke katoda (sisi N). Pada kondisi tersebut dioda dikatakan dalam keadaan menghantar (memiliki tahanan dalam sangat kecil). Sedangkan bila dioda diberi catu terbalik (reverse bias) maka maka pada kondisi ini dioda tidak menghantar (memiliki tahanan dalam yang tinggi sehingga arus sulit mengalir).

Untuk dioda silikon arus mulai dilewatkan setelah tegangan ≥ 0.7 Volt DC, sedangkan untuk dioda Germanium mulai dilewatkan setelah tegangan mencapai ≥ 0.3 Volt DC. Penerapan dioda semi konduktor yang umum adalah sebagai penyearah, selain fungsi lain seperti pembatas tegangan, detektor dan clipper.

Secara umum, jika diuraikan maka fungsi-fungsi diode adalah sebagai berikut:

1. Penyearah, contoh : dioda bridge
2. Penstabil tegangan (voltage regulator), yaitu dioda zener
3. Pengaman /sekering
4. Sebagai rangkaian clipper, yaitu untuk memangkas/membuang level sinyal yang ada di atas atau di bawah level tegangan tertentu.
5. Sebagai rangkaian clamper, yaitu untuk menambahkan komponen dc kepada suatu sinyal ac
6. Pengganda tegangan.
7. Sebagai indikator, yaitu LED (light emiting diode)
8. Sebagai sensor panas, contoh aplikasi pada rangkaian power amplifier
9. Sebagai sensor cahaya, yaitu dioda photo
10. Sebagai rangkaian VCO (voltage controlled oscilator), yaitu dioda varactor

Jenis-jenis Dioda

·  Dioda standar

Dioda jenis ini ada dua macam yaitu silikon dan germanium. Dioda silikon mempunyai tegangan maju 0.6V sedangkan dioda germanium 0.3V. Dioda jenis ini mempunyai beberapa batasan tertentu tergantung spesifikasi. Batasan batasan itu seperti batasan tegangan reverse, frekuensi, arus, dan suhu. Tegangan maju dari dioda akan turun 0.025V setiap kenaikan 1 derajat dari suhu normal.
Sesuai karakteristiknya dioda ini bisa dipakai untuk fungsi-fungsi sebagai berikut:

• Penyearah sinyal AC
• Pemotong level
• Sensor suhu
• Penurun tegangan
• Pengaman polaritas terbalik pada dc input

Contoh dioda jenis ini adalah 1N400x (1A), 1N5392 (1.5A), dan 1N4148 (500mA).

·         LED (light emiting diode)

Dioda jenis ini mempunyai lapisan fosfor yang bisa memancarkan cahaya saat diberi polaritas pada kedua kutubnya. LED mempunyai batasan arus maksimal yang mengalir melaluinya. Diatas nilai tersebut dipastikan umur led tidak lama. Jenis led ditentukan oleh cahaya yang dipancarkan. Seperti led merah, hijau, biru, kuning, oranye, infra merah dan laser diode. Selain sebagai indikator beberapa LED mempunyai fungsi khusus seperti LED inframerah yang dipakai untuk transmisi pada sistem remote control dan opto sensor juga laser diode yang dipakai untuk optical pick-up pada sistem CD. Dioda jenis ini dibias maju (forward).

Bila dioda dibias forward, electron pita konduksi melewati junction dan jatuh ke dalam hole. Pada saat elektron-elektron jatuh dari pita konduksi ke pita valensi, mereka memancarkan energi. Pada dioda LED energi dipancarkan sebagai cahaya, sedangkan pada dioda penyearah energi ini keluar sebagai panas. Dengan menggunakan bahan dasar pembuatan seperti gallium, arsen dan phosfor pabrik dapat membuat LED dengan memancarkan cahaya warna merah, kuning, dan infra merah (tak kelihatan). Led yang menghasilkan pancaran cahaya tampak biasanya digunakan untuk display mesin hitung, jam digital dan lain-lain. Sedangkan Led infra merah dapat digunakan dalam sistim tanda bahaya pencuri dan lingkup lainnya yang membutuhkan cahaya tak kelihatan, juga untuk remote control. Keuntungan lampu Led dibandingkan lampu pijar adalah umurnya panjang, teganagnnya rendah dan saklar nyala matinya cepat. Gambar 2.1 dibawah ini menjukkan lambang atau simbol dari macam dioda.

·         Dioda photo

Dioda photo merupakan jenis komponen peka cahaya. Dioda ini akan menghantar jika ada cahaya yang mauk dengan intensitas tertentu. aplikasi dioda photo banyak pada sistem sensor cahaya (optical). Contoh:pada optocoupler dan optical pick-up pada sistem CD. Dioda photo dibias maju (forward).

Energi thermal menghasilkan pembawa minoritas dalam dioda, makin tinggi suhu makin besar arus dioda yang terbias terbalik. Energi cahaya juga menghasilkan pembawa minoritas. Dengan menggunakan jendela kecil untuk membuka junction agar terkena sinar, pabrik dapat membuat dioda photo. Jika cahaya luar mengenai junction dioda photo yang dibias terbalik akan dihasilkan pasangan electron-hole dalam lapisan pengosongan. Makin kuat cahaya makin banyak jumlah pembawa yang dihasilkan cahaya makin besar arus reverse. Oleh sebab itu dioda photo merupakan detektor cahaya yang baik sekali.

·         Dioda varactor

Kelebihan dari dioda ini adalah mampu menghasilkan nilai kapasitansi tertentu sesuai dengan besar tegangan yang diberikan kepadanya. Dengan dioda ini maka sistem penalaan digital pada sistem transmisi frekuensi tinggi mengalami kemajuan pesat, seperti pada radio dan televisi. Contoh sistem penalaan dengan dioda ini adalah dengan sistem PLL (Phase lock loop), yaitu mengoreksi oscilator dengan membaca penyimpangan frekuensinya untuk kemudian diolah menjadi tegangan koreksi untuk oscilator. Dioda varactor dibias reverse. Dengan mengubah-ubah tegangan riverse pada varactor kita dapat mengubah frekuensi resonansi. Penerapan dioda varaktor ini biasanya pada tuner yang ditala menggunakan tegangan.

·         Dioda Schottky

Dioda schottky menggunakan logam emas, perak atau platina pada salah satu sisi junction dan silicon yang di dop (biasanya type-n) pada sisi yang lain. Dioda semacam ini adalah piranti unipolar karena electron bebas merupakan pembawa mayoritas pada kedua sisi junction. Dan dioda Schottky ini tidak mempunyai lapisan pengosongan atau penyimpanan muatan, sehingga mengakibatkan ia dapat di switch nyala dan mati lebih cepat dari pada dioda bipolar. Sebagai hasilnya piranti ini dapat menyearahkan frekuensi diatas 300 Mhz dan jauh diatas kemampuan dioda bipolar.

·         Dioda Step-Recovery

Dengan mengurangi tingkat doping dekat junction pabrik dapat membuat dioda step-recovery piranti yang memanfaatkan penyimpanan muatan. Selama konduksi maju dioda berlaku seperti dioda biasa dan bila dibias terbalik dioda ini konduksi sementara lapisan pengosongan sedang diatur dan kemudian tiba-tiba saja arus balik menjadi nol. Dalam keadaan ini seolah-olah dioda tiba-tiba terbuka menjepret (snaps open) seperti saklar, dan inilah sebabnya kenapa dioda step-recovery sering kali disebut dioda snap. Dioda step-recovery digunakan dalam rangkaian pulsa dan digital untuk menghasilkan pulsa yang sangat cepat. Snap-off yang tiba-tiba dapat menghasilkan pensaklaran on-off kurang dari 1 ns. Dioda khusus ini juga digunakan dalam pengali frekuensi.

·         Dioda Zener

Fungsi dari dioda zener adalah sebagai penstabil tegangan. Selain itu dioda zener juga dapat dipakai sebagai pembatas tegangan pada level tertentu untuk keamanan rangkaian. Karena kemampuan arusnya yang kecil maka pada penggunaan dioda zener sebagai penstabil tegangan untuk arus besar diperlukan sebuah buffer arus. Dioda zener dibias mundur (reverse).

Dioda zener dibuat untuk bekerja pada daerah breakdown dan menghasilkan tegangan breakdown kira-kira dari 2 sampai 200 Volt. Dengan memberikan tegangan terbalik melampaui tegangan breakdown zener, piranti berlaku seperti sumber tegangan konstan, dengan kata lain dioda zener akan membatasi tegangan agar tidak lebih besar dari tegangan breakdownnya. Dioda Zener banyak digunakan kedua setelah dioda penyearah, dioda zener adalah komponen utama regulator tegangan.

Kerusakan yang sering ditemui pada Dioda

• Arus bocor saat di beri bias terbalik
• Hubung singkat / tegangan tembus saat di beri bias terbalik
• Sirkuit terputus