Filter (A dan B)

1. Pendahuluan

Filter adalah suatu rangkaian yang dapat melewatkan sinyal input dengan lebar pita frekuensi tertentu (Bandpass) dan melemahkan sinyal input pada lebar pita frekuensi lainnya (Bandstop). Adapun respon ideal filter  A_CL vs w seperti pada gambar 217.

Ada beberapa metoda yang dapat dijadikan rujukan dalam merancang filter dan salah satunya adalah dengan memakai metoda butterworth filter.

2. Low Pass Filter (LPF)[kembali]

adalah rangkaian yang  dapat melewatkan frekuensi dibawah frekuensi cut-off (w_c). Rangkaian Low Pass Filter ada 3 macam yang masing-masing rangkaian berbeda dalam hal kemiringan responnya seperti gambar 218.

2.1  LPF -20 dB/dec

Adapun rangkaian LPF -20dB/dec adalah seperti pada gambar 219. Dari rangkaian terlihat bahwa sinyal input diparalelkan dengan kapasitor C sehingga sinyal input yang berfrekuensi dibawah frekuensi cut-off akan dilewatkan dan sebaliknya diatas frekuensi cut-off akan digroundkan. Apabila sinyal yang lewat di kapasitor semakin besar frekuensinya maka kapasitansi kapasitor semakin kecil dan sesuai dengan rumus kapasitor terhadap frekuensi seperti berikut

Berikut, variasi nilai w terhadap nilai w_c yang ditunjukkan pada tabel 3.

2.2  LPF -40 dB/dec

Adapun rangkaian LPF -40dB/dec adalah seperti pada gambar 221.

Untuk menurunkan rumus A_CL –nya maka tentukan dahulu tegangan di titik A  dan tegangan di titik B.

Dimana A_CL dibuat menjadi

Variasi nilai w terhadap nilai w_c yang ditunjukkan pada tabel 4.

2.3  LPF -60 dB/dec

Rangkaian LPF -60dB/dec  adalah gabungan rangkaian LPF -40dB/dec dengan diseri LPF -20dB/dec seperti pada gambar 223.

3. High Pass Filter (HPF)

          Rangkaian High Pass Filter (HPF) adalah rangkaian yang  dapat melewatkan frekuensi diatas frekuensi cut-off (w_c). Rangkaian High Pass Filter ada 3 macam yang masing-masing rangkaian berbeda dalam hal kemiringan respon  A_CL vs w seperti gambar 225.

3.1  HPF +20 dB/dec

Adapun rangkaian HPF +20dB/dec adalah seperti pada gambar 226. Dari rangkaian terlihat bahwa sinyal input diserikan dengan kapasitor C sehingga sinyal input yang berfrekuensi diatas frekuensi cut-off akan dilewatkan dan sebaliknya dibawah frekuensi cut-off akan diredam atau dilemahkan. Pelemahan terjadi karena reaktansi X_C akan semakin besar apabila frekuensi semakin kecil seperti hubungan berikut.

Apabila sinyal input semakin diperbesar frekuensi-nya maka tegangan di titik A dari gambar rangkaian HPF +20 dB/dec akan semakin besar atau mendekati besarnya Vi (A_CL ≈ 1).

3.2  HPF +40 dB/dec

Adapun rangkaian HPF +40dB/dec adalah seperti pada gambar 228. 

Untuk menurunkan rumus A_CL –nya maka tentukan dahulu tegangan di titik A  dan tegangan di titik B.

Dimana A_CL dibuat menjadi 

dan nilai a dibuat menjadi sama dengan satu.

Langkah pertama, misalkan memakai op-amp ideal maka Ed=0 sehingga Vo = V_B.

Gunakan hukum khirchoff arus untuk mencari tegangan di titik A, dimana:

I₃ = I₄

3.3  HPF +60 dB/dec

Rangkaian HPF +60dB/dec  adalah gabungan rangkaian HPF +40dB/dec dengan diseri HPF +20dB/dec seperti pada gambar 230. 

4. Band Pass Filter (BPF)

          Rangkaian Band Pass Filter (BPF) adalah rangkaian yang  dapat melewatkan frekuensi antara  w_l s/d w_h dan sebaliknya meredam frekuensi diluar lebar pita (BandWidth) tersebut, seperti ditunjukkan respon  BPF pada grafik A_CL vs w gambar 232.

Untuk menurunkan rumus A_CL BPF maka digunakan hukum Kirchoff dimana arus masuk sama dengan arus keluar pada titik A.

5. Band Stop Filter (BSF)

          Rangkaian Band Stop Filter (BSF) adalah rangkaian yang  responnya kebalikan dari respon rangkaian BPF dimana dapat meredam frekuensi antara  w_l s/d w_h dan sebaliknya melewatkan frekuensi diluar lebar pita (BandWidth) tersebut, seperti ditunjukkan respon  BSF pada grafik A_CL vs w gambar 235.

Adapun rangkaian BSF adalah seperti pada gambar 236. Untuk menurunkan rumus A_CL BSF sama caranya seperti BPF yaitu digunakan hukum Kirchoff dimana arus masuk sama dengan arus keluar pada titik A, B, dan C.

Rangkaian gambar 174 pada dasarnya adalah rangkaian amplifier karena memakai feedback negatif tetapi rangkaian filter A_CL –nya sama dengan satu (Acl=1, butterworth filter). Untuk mendapatkan rumus A_CL dari rangkaian gambar 174 maka dimulai dengan mencari tegangan di titik B atau C. Misalkan memakai op-amp ideal dimana syaratnya E_d = 0 sehingga V_B = V_C. Lalu dilanjutkan dengan mencari tegangan di titik A

DAFTAR PUSTAKA

1.    Boylestad, R. and Nashelsky, L., 1999, “Electronic Devices and Circuit Theory”, Prentice Hall, New Jersey.

2.    Hayt, W. H. and Neudeck, G. W., “Electronic Circuit Analysis and Design”, Houghton Mifflin Company, Boston.

3.    Coughlin, R. F. and Driscoll F. F., 1985, “Operational Amplifiers and Linear Integrated Circuits”, Prentice Hall, New Jersey.

4.    Paynter, R. T.,1997, ”Introductory Electronic Devices and Circuits”, Prentice Hall, New Jersey.

5.     Malvino, 1985, “ Aproksimasi Rangkaian Semikonduktor: Pangantar Transistor dan Rangkaian Terpadu”, Penerbit Erlangga.

6.    Mike Tooley, 2002, “ Rangkain Elektronika: Prinsip dan Aplikasi”, Penerbit Erlangga

7.    Darwison, 2008, “Diktat Elektronika Analog”, Teknik Elektro – Unand, Padang.

8.    Darwison, 2010, “Diktat Dasar Elektronika”, Teknik Elektro – Unand, Padang.

9.    Darwison, 2010, “Panduan Praktikum Dasar Elektronika Digital”, Teknik Elektro – Unand, Padang.

Unipolar (UJT)

1. Pendahuluan

Gambar 194 memperlihatkan perbandingan antara JFET dengan BJT

Dibawah ini merupakan tabel yang membandingkan antara JFET dengan BJT

2 Konstruksi dan karakteristik Transistor JFET 

2.1 Konstruksi Transistor JFET Channel n dan Channel p

transistor JFET (UJT) memiliki dua tipe yaitu Channel n dan Channel p. Konstruksi Transistor JFET Channel n merupakan persambungan tiga susunan lapisan bahan semikonduktor yaitu bahan p, bahan n, dan bahan p sedangkan Channel p merupakan persambungan tiga susunan lapisan bahan semikonduktor yaitu bahan n, bahan p, dan bahan n seperti gambar 195.

2.2 Karakteristik Transistor JFET Channel n dan Channel p

a) Karakteristik JFET Channel n adalah seperti gambar 196, dimana semakin kecil nilai V_GS terhadap nol maka semakin kecil elektron mengalir dari kaki Source (S) ke kaki Drain (D) karena dari konstruksinya terlihat daerah depletion layer antara bahan semikonduksi tipe n dengan tipe p semakin membesar.

 

Pada kurva karakteristik output dibagi tiga operasi yaitu:

1.  daerah saturasi (saturation region) yaitu daerah diatas V_GS = 0 V yang artinya  output menjadi cacat, 

2. daerah aktif (active ragion) yang artinya output tidak cacat asalkan tegangan V_GS berfluktuasi lebih kecil atau sama dengan 0 V.

3.  Daerah cutoff yang artinya output akan terpotong (cacat) jika V_GS lebih kecil dari V_P . 

4. Sedangkan tegangan V_DS lebih kecil dari + V_P maka JFET bersifat sebagai resistansi.

b) Karakteristik JFET Channel p adalah seperti gambar 197, dimana semakin besar nilai V_GS terhadap nol maka semakin kecil hole mengalir dari kaki Source (S) ke kaki Drain (D) karena dari konstruksinya terlihat daerah depletion layer antara bahan semikonduksi tipe n dengan tipe p semakin membesar.

 

Pada kurva karakteristik output dibagi tiga operasi yaitu:

1.daerah saturasi (saturation region) yaitu daerah diatas V_GS = 0 V yang artinya  output menjadi cacat, 

2.daerah aktif (active ragion) yang artinya output tidak cacat asalkan tegangan V_GS berfluktuasi lebih besar atau sama dengan 0 V.

3.Daerah cutoff yang artinya output akan terpotong (cacat) jika V_GS lebih besar dari V_P. 

4.Sedangkan tegangan V_DS lebih kecil dari + V_P maka JFET bersifat sebagai resistansi.

3 Pemberian bias

Ada 3 macam rangkaian pemberian bias, yaitu:

1.  Fixed bias yaitu, arus bias I_G didapat dari V_GG yang dihubungkan ke kaki G melewati tahanan R_G seperti gambar 198.

2.   Self Bias adalah arus input didapatkan dari pemberian tegangan input V_BB seperti gambar 199.

   3.   Voltage-divider Bias adalah tegangan V_G  didapatkan dari tegangan di R₂ dari hubungan V_DD seri dengan R₁ dan R₂ seperti gambar 200.

4 Konfigurasi-konfigurasi penguat satu tingkat dan rangkaian ekivalen hybrid л

4.1 Common Source (CS) Amp.

Adapun rangkaian CS Amp. adalah seperti pada gambar 203.

a). rangkaian ekivalen hybrid л  CS Amp. pada frekuensi menengah adalah seperti pada gambar 204. 

b). rangkaian ekivalen hybrid л  CS Amp. pada frekuensi rendah adalah seperti pada gambar 205.

Rangkaian ekivalen hybrid л  CS Amp. pada frekuensi tinggi adalah seperti pada gambar 206.

    

   4.2 Common Drain (CD) Amp.

        Adapun rangkaian CD Amp. adalah seperti pada gambar 207.

  

    Analisa rangkaian hybrid лnya adalah sebagai berikut.

  a). rangkaian ekivalen hybrid л  CD Amp. pada frekuensi menengah adalah seperti pada gambar 208. 

 

   b). rangkaian ekivalen hybrid л  CD Amp. pada frekuensi rendah adalah seperti pada gambar 209.

  

c). rangkaian ekivalen hybrid л  CD Amp. pada frekuensi tinggi adalah seperti pada gambar 210.

        

         

       4.3 Common Gate (CG) Amp.

              Adapun rangkaian CG Amp. adalah seperti pada gambar 211.

     

      Analisa rangkaian hybrid л-nya adalah sebagai berikut.

a). rangkaian ekivalen hybrid л  CG Amp. pada frekuensi menengah adalah seperti pada gambar 212.

    

   

     b). rangkaian ekivalen hybrid л  CG Amp. pada frekuensi rendah adalah seperti pada gambar 213.

     

     

     c). rangkaian ekivalen hybrid л  CG Amp. pada frekuensi tinggi adalah seperti pada gambar 214.

         

     

 

     5. Penguat bertingkat JFET

          Berikut contoh rangkaian dan hasil simulasi rangkaian bertingkat CS-CS Amp seperti gambar 215.

 

   

   

   

 

 

 

  

  

 

    Adapun hasil simulasi rangkaian bertingkat CS-CS Amp. adalah seperti gambar 216.

DAFTAR PUSTAKA

1.    Boylestad, R. and Nashelsky, L., 1999, “Electronic Devices and Circuit Theory”, Prentice Hall, New Jersey.

2.    Hayt, W. H. and Neudeck, G. W., “Electronic Circuit Analysis and Design”, Houghton Mifflin Company, Boston.

3.    Coughlin, R. F. and Driscoll F. F., 1985, “Operational Amplifiers and Linear Integrated Circuits”, Prentice Hall, New Jersey.

4.    Paynter, R. T.,1997, ”Introductory Electronic Devices and Circuits”, Prentice Hall, New Jersey.

5.     Malvino, 1985, “ Aproksimasi Rangkaian Semikonduktor: Pangantar Transistor dan Rangkaian Terpadu”, Penerbit Erlangga.

6.    Mike Tooley, 2002, “ Rangkain Elektronika: Prinsip dan Aplikasi”, Penerbit Erlangga

7.    Darwison, 2008, “Diktat Elektronika Analog”, Teknik Elektro – Unand, Padang.

8.    Darwison, 2010, “Diktat Dasar Elektronika”, Teknik Elektro – Unand, Padang.

9.    Darwison, 2010, “Panduan Praktikum Dasar Elektronika Digital”, Teknik Elektro – Unand, Padang.