Sinusoidal Inputs; Half-Wave Rectification 
(Masukan Sinusoidal; Penyearah Setengah Gelombang)

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Komponen

3. Dasar Teori

• Example

• Problems

4. Prinsip Kerja

5. Gambar Rangkaian

6. Video 

7. Link Download

A. Tujuan [kembali]

a. untuk mengetahui pengertian rectifier circut

b. untuk mengetahui pengertian half wafe rectification

c. membuat rangkaian dengan half wafe rectification

B. Komponen [kembali]

a. Ground

Ground berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah saat terjadi kebocoran isolasi atau percikan api pada konsleting.

 

b. Dioda

Dioda (Diode) adalah Komponen Elektronika Aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. 

 

c. Resistor

Resistor berfungsi sebagai pengatur dalam membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian, menahan sebagian arus listrik agar sesuai dengan kebutuhan suatu rangkaian elektronika, danmenurunkan tegangan sesuai dengan yang dibutuhkan oleh rangkaian elektronika. 

  

d. Transformator

Fungsi transformator adalah untuk menyalurkan energi listrik ke tegangan rendah maupun ke tegangan tinggi, penyaluran ini berlangsung dalam frekuensi yang sama. 

 

e. Osiloskop

Osiloskop dapat digunakan untuk mengukur frekuensi sinyal yang dapat berosilasi. Osilasi juga dapat mengukur tegangan listrik serta relasinya terhadap waktu. Membedakan arus AC dan juga arus DC dan sebuah komponen elektronika. Mengecek sinyal dalam sebuah rangkaian elektronik. 

 

C. Dasar Teori [kembali]

Analisis dioda akan diperluas untuk mencakup fungsi terikat waktu seperti bentuk gelombang sinusoidal dan gelombang persegi. Jaringan yang paling sederhana untuk diperiksa dengan sinyal yang bervariasi waktu muncul pada Gambar 2.43. 

Gambar 2.43 Penyearah Setengah Gelombang

Satu gelombang penuh, didefinisikan oleh periode T dari Gambar 2.43, nilai rata-rata (jumlah aljabar dari area di atas dan di bawah sumbu) adalah nol. Rangkaian Gambar 2.43, yang disebut penyearah setengah gelombang, akan menghasilkan gelombang bentuk vo yang akan memiliki nilai rata-rata penggunaan tertentu dalam proses konversi ac ke dc. Ketika digunakan dalam proses perbaikan, dioda biasanya disebut sebagai penyearah. Kekuatan dan peringkat saat ini biasanya jauh lebih tinggi daripada dioda yang digunakan dalam aplikasi lain, seperti komputer dan sistem komunikasi.

Gambar 2.44 Daerah Konduksi (0 → T / 2)

Selama interval t = 0 → T / 2 pada Gambar 2.43 polaritas tegangan yang diterapkan vi adalah untuk membentuk “tekanan” ke arah yang ditunjukkan dan menghidupkan dioda dengan polaritas yang muncul di atas dioda. Mengganti ekivalensi hubung singkat untuk dioda ideal akan menghasilkan sirkuit ekivalen pada Gambar 2.44, di mana cukup jelas bahwa sinyal output adalah replika yang tepat dari sinyal yang diterapkan. Dua terminal yang mendefinisikan tegangan output dihubungkan langsung ke sinyal yang diberikan melalui ekivalensi hubung singkat dari dioda.

Gambar 2.45 Daerah Nonkonduksi (T / 2 → T)

Untuk periode T / 2 → T, polaritas input vi adalah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.45, dan polaritas yang dihasilkan melintasi dioda ideal menghasilkan keadaan "mati" dengan ekivalen rangkaian terbuka. Hasilnya adalah tidak adanya jalur agar muatan mengalir, dan vo = iR = (0) R = 0 V untuk periode T / 2 → T. Input vi dan output vo digambarkan bersama dalam Gambar 2.46 untuk tujuan perbandingan. Sinyal keluaran vo sekarang memiliki area positif bersih di atas sumbu selama periode penuh dan nilai rata-rata ditentukan oleh

Pers. 2.7

Gambar 2.46 Sinyal Penyearah Setengah Gelombang

Proses menghapus setengah sinyal input untuk menjadikannya dc disebut Penyearah Setengah Gelombang. Efek menggunakan dioda silikon dengan VK = 0,7 V ditunjukkan pada Gambar. 2.47 untuk daerah bias maju. Sinyal yang diterapkan sekarang harus setidaknya 0,7 V sebelum dioda dapat hidup. Untuk tingkat vi kurang dari 0,7 V, dioda masih dalam keadaan sirkuit terbuka dan vo = 0 V, seperti yang ditunjukkan pada gambar yang sama. Ketika mengkonduksi, perbedaan antara vo dan vi konstan sebesar VK = 0,7 V dan vo = vi - VK, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Efek bersih adalah pengurangan area di atas sumbu, yang mengurangi tingkat tegangan dc yang dihasilkan. Untuk situasi di mana Vm >> VK, persamaan berikut dapat diterapkan untuk menentukan nilai rata-rata dengan tingkat akurasi yang relatif tinggi.

Pers. 2.8

Bahkan, jika Vm lebih besar dari VK, Persamaan (2.7) sering digunakan untuk mencari Vdc.

Gambar 2.47 Pengaruh V_K terhadap Penyearah Setengah Gelombang

EXAMPLE 3.18

(a) Buat sketsa vo keluaran dan tentukan level dc dari keluaran untuk jaringan Gambar 2.48.

(b) Ulangi bagian (a) jika dioda ideal diganti dengan dioda silikon.

(c) Ulangi bagian (a) dan (b) jika Vm dinaikkan menjadi 200V dan bandingkan solusi menggunakan persamaan (2.7) dan (2.8).

Gambar 2.48 Contoh jaringan 2.18

Penyelesaian

(a) Dalam situasi ini dioda akan berjalan selama bagian negatif dari input seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.49, dan vo akan muncul seperti yang ditunjukkan pada gambar yang sama. Untuk periode penuh, level dc-nya adalah

Vdc = −0,318 Vm = −0,318 (20 V) = −6,36 V

Tanda negatif menunjukan bahwa polaritas keluaran berlawanan dengan polaritas yang ditentukan pada Gambar 2.48.

Gambar 2.49 Menghasilkan vo untuk rangkaian contoh 2.18. 

(b) Dengan menggunakan dioda silikon, keluarannya tampak seperti Gambar 2.50 dan

Vdc ≅ −0,318(Vm − 0,7 V) = −0,318(19,3 V) ≅ −6,14 V

Penurunan tingkat dc yang dihasilkan adalah 0,22 V atau sekitar 3,5%.

(c) Pers. (2.7): Vdc = −0,318Vm = −0,318(200 V) = −63,6 V

     Pers. (2.8): Vdc = −0,318(Vm − VT ) = −0,318(200 V − 0,7 V)

                               = −(0,318)(199,3 V) = −63,38 V 

perbedaan yang tentunya dapat diabaikan untuk sebagian besar aplikasi. Untuk bagian c offset dan penurunan amplitudo karena VT tidak akan terlihat pada osiloskop tipikal jika pola penuh ditampilkan.

Gambar 2.50 Pengaruh VT pada keluaran gambar 2.49.

PROBLEMS

22. Asumsikan dioda ideal, sketsa vi, vd, dan id untuk penyearah setengah gelombang dari gambar 2.147. Inputnya berupa gelombang sinusoidal dengan frekuensi 60 Hz.

Jawab:

Frekuensi sinyal input adalah, f = 60 Hz

Tentukan nilai periode waktu.

Tegangan DC (Vdc) untuk penyearah setengah gelombang adalah, Vdc = 0,318Vm

Hitung tegangan rata-rata Vm.

Nilai tegangan maksimum adalah 6,28 V.

Bentuk gelombang untuk tegangan input vi ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1

Dioda bekerja untuk setengah siklus positif.

Bentuk gelombang tegangan vd dioda ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2

Oleh karena itu, nilai puncak negatif adalah −6,28 V dan puncak maksimum adalah 0 V.

Hitung arus rata-rata Im.

Subtitusi 2,2 kΩ untuk R.

Bentuk gelombang arus dioda id ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3

Oleh karena itu, arus maksimum dioda adalah 2,85 mA.

27. (a)  Diberikan Pmax = 14 mW untuk setiap dioda pada Gambar 2.151, tentukan nilai arus maksimum setiap dioda (menggunakan model ekuivalen perkiraan). 

(b)  Tentukan Imax untuk Vimax = 160 V.

(c) Tentukan arus yang melalui setiap dioda pada Vimax menggunakan hasil dari bagian (b). 

(d)  Jika hanya ada satu dioda, tentukan arus dioda dan bandingkan dengan rating maksimum.

Jawab:

(a) Tulis arus dioda ID.

  …… (1)

Daya maksimum Pmax adalah 14 mW

Tegangan dioda silikon V adalah 0,7 V.

Substitusi 14 mW untuk Pmax dan 0,7 V untuk V dalam persamaan (1).

Oleh karena itu, arus dioda adalah 20 mA.

(b) Hitung resistansi ekivalen dari kombinasi paralel 4,7 kΩ dan resistor 56 kΩ.

Hitung tegangan bias balik VR.

Disini tegangan puncaknya adalah 160 V

Hitung arus maksimum Imax.

Oleh karena itu, arus maksimumnya (Imax) adalah 36,78 mA.

(c) Hitung arus dioda individu Id.

Oleh karena itu, arus dioda individu adalah 18,39 mA.

(d)

Kedua dioda tersebut dihubungkan secara paralel. Oleh karena itu, tegangan melintasi dioda ketika dioda tunggal hadir dalam arus maka arus dioda sama dengan arus maksimum (Imax).

Arus maksimum yang mengalir melalui rangkaian melebihi arus rating maksimum dioda. Ini menyebabkan kerusakan pada perangkat.

Oleh karena itu, arus yang mengalir melalui dioda melebihi arus rating maksimum dioda.

D. Prinsip Kerja Rangkaian [kembali]

Untuk menyearahkan gelombang biasanya digunakan dioda, dioda akan berfungsi seperti seuatas kawat pada saat diberi bias maju dan berfungsi bagaikan saklar terbuka pada saat diberi bias mundur. Maksud dari bias maju adalah apabila pada terminal anodanya diberi catu positif kemudian terminal katodanya diberi catu negative. Pada saat siklus positif tegangan yana jatuh pada terminal output idealnya adalah sama dengan tegangan supply. Hal ini terjadi karena dioda diberi bias maju sehingga arus listrik akan melewati dioda bagaikan seutas kawat. Sedangkan pada saat siklus negative, tegangan output hampir sama dengan 0 volt dikarenakan dioda diberi bias mundur (bias reverse) sehingga dioda bekerja bagaikan kawat yang terputus atau saklar yang terbuka. Sesuai dengan hukum pembagi tegangan, maka tegangan yang jatuh pada terminal yang terbuka atau tahanan yang tak terhingga adalah sama dengan tegangan supply. Jika semua tegangan jatuh pada dioda maka tegangan yang jatuh pada terminal output atau beban 1 K ohm adalah 0 volt.

E. Gambar Rangkaian [kembali]

Rangkaian Pada Simulasi Proteus

Bentuk Gelombang pada Osiloskop

F. Video [kembali]

G. Link Download [kembali]

Download file HTML disini

Download file rangkaian disini

Download file video disini

Download datasheet disini

Download materi disini

[MENUJU AWAL]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]