Circuit Dasar dan Perhitungan Elektronika

Sumber: Sunarto ­ YB0USJ/SK

Elektromagnet

Listrik dan magnet adalah dua hal yang tidak dapat dipisahkan, setiap ada listrik tentu ada magnet dan sebaliknya. Misalnya ada gulungan kawat tembaga dan pada gulungan tersebut kita alirkan listrik, maka akan timbul medan magnet, sebaliknya apabila kita menggerakkan magnet dekat gulungan tersebut, akan timbul listrik dalam gulungan itu.

Kalau kita mempelajari sifat­sifat listrik, maka kita bayangkan listrik itu sebagai air. Ia dapat tertampung dan diam pada suatu tempat dan bisa juga mengalir melalui suatu pipa. Listrik akan mengalir bila ada perbedaan potensial atau perbedaan tekanan (voltage). Gaya yang menyebabkan listrik mengalir dinamakan Elektromotive Force (EMF).

Kalau listrik mengalir akan timbul gaya yang menahan lajunya aliran itu, gaya ini disebut Resistansi. Bahan yang mudah sekali mengalirkan listrik dinamakan Konduktor dan yang tidak bisa mengalirkan listrik dinamakan Isolator. Perak, tembaga, emas dan aluminum berturut­turut adalah konduktor yang baik. Bahan yang pada kondisi tertentu menjadi konduktor dan pada kondisi lain menjadi isolator disebut Semikonduktor.

Komponen elektronik yang dibuat untuk menahan aliran listrik dinamakan Resistor. Suatu Kondensator adalah komponen elektronik yang dibuat untuk dapat mewadahi listrik. Suatu kumparan kalau dialiri listrik bisa menimbulkan medan magnet dan timbulnya medan magnet, komponen elektronik ini disebut Induktor.

Listrik bisa mengalir ke satu arah saja dinamakan arus searah atau DC dan bisa juga alirannya bolak­balik disebut arus bolak­balik atau AC. Jumlah bolak­balik arah setiap detiknya dinamakan Frekuensi. Magnet

Apabila kawat tembaga yang dililitkan pada sebatang besi dialiri listrik, batang besi tersebut akan menjadi magnetis. Tetapi kalau aliran listrik diputus, besi tidak magnetis lagi. Batang besi itu disebut megnet temporer, misalnya terdapat pada reley. Bila setelah listrik diputus, besi masih magnetis, maka batang besi itu disebut magnet permanen.

Solenoid

Arah medan magnet sesuai hukum Corkscrew dari Maxwell, kalau diputar ke kanan menuju ke depan (yang depan itu kutub utara magnet).

Permeability

Permeability relatif bahan untuk inti lilitan adalah:

B = flux density 
H = gaya magnetik

Gelombang elektromagnet

Dalam perambatannya, gelombang magnet dan listrik selalu bersama­sama. Medan magnet selalu tegaklurus dengan medan listrik dan kedua-­duanya tegak lurus dengan arah perambatan.

Listrik

Untuk keperluan perhitungan listrik dan untuk pembuatan rumus­rumus, digunakan symbol serta satuan­-satuan listrik sebagai berikut ini.

Simbol dan Satuan Listrik

NAMA	SYMBOL	SATUAN	SINGKATAN
Muatan Listrik	q	Coulomb
Arus	I	Ampere	A
Voltage	E atau V	Volt	V
Waktu	t	Detik	s
Resistansi	R	Ohm
Kapasitansi	C	Farad	F
Induktansi	L	Henry	H
Power	W atau P	Watt	W
Frekuensi	f	Hertz	Hz
Panjang Gelombang		Meter	m

Ekspresi Numerik Dalam Elektronika

Agar rumus dan perhitungan menjadi lebih praktis, angka­angka yang besar sekali dan yang kecil sekali diberikan ekspresi ringkas.

GIGA	  (G)	= 1.000.000.000 
MEGA	  (M)	= 1.000.000 
KILO	  (k)	= 1.000 
MILLI	  (m)	= 0.001 
MIKRO    (μ)	= 0.000.001 
NANO	  (n)	= 0.000.000.001 
PIKO	  (p)	= 0.000.000.000.001 

Dalam penulisan, singkatan­-singkatan tersebut digunakan sebagai pengganti tanda baca koma, misalnya 1,5K dituliskan 1K5 dan sebagainya.

Hukum Ohm

Besarnya arus listrik yang mengalir dalam suatu konduktor sama dengan perbedaan potensial dibagi dengan resistansinya.

I =  arus dalam Ampere
E =  emf dalam Volt
R = resistansi dalam Ohm.

Hukum Kirchoff 1

Jumlah arus menuju suatu titik cabang sama dengan jumlah arus yang meninggalkannya.

Hukum Kirchoff 2

Jumlah EMF dan penurunan potensial dalam suatu circuit tertutup sama dengan nol.

Voltage Puncak dan Voltage Root­Mean­Square (RMS)

Bila kita mengukur voltage arus bolak­balik, maka yang terukur adalah Voltage Root­ Mean­ Square (RMS) yang disebut juga Voltage effektif.

VP	=  1.414 Vrms
Vrms	=  0.707 VP 

VP	=  Voltage puncak 
Vrms	= Voltage rms 

Daya Listrik (Power)

Untuk menghitung daya suatu arus listrik digunakan rumus.

P = power dalam Watt
E = EMF dalam Volt
I = arus dalam Ampere.

Pengertian dB (decibel)

Untuk menyatakan perbandingan dua power, misalnya P1 dan P2 dalam elektronika digunakan decibel.

Untuk menyatakan Gain suatu amplifier / penguat, bila impedansi input dan outputnya sama, digunakan.

atau

Resistansi

Tahanan terhadap mengalirnya arus listrik

Resistor Seri

Resistor yang dihubungkan secara seri, resitansi totalnya membesar.

Resistansi total adalah jumlah nilai tahanan.

Resistor Paralel

Resistor yang dihubungkan paralel, resitansi totalnya menjadi lebih kecil.

Kapasitansi

Kemampuan menyimpan muatan listrik dalam suatu dialekrik.

Kapasitor Paralel

Kapasitorr yang dihubungkan paralel, kapasitansi totalnya membesar.

Kapasitansi otal adalah jumlah nilai kapasitor yang di paralel.

Kapasitor Seri

Kapasiotor yang dihubungkan seri, kapasitansi totalnya menjadi kecil.

Capacitive Reactance

Tahanan arus listrik AC dalam kapasitor disebut reaktansi kapasitif ( Xc ) dalam Ohm

f = frekuensi dalam Hertz
C = kapasitansi dalam Farad 

Induktansi

Kemampuan conductor membangkitkan induksi listrik bila arus AC melewatinya

Induktor Seri

Induktor yang dihubungkan seri, induktansi totalnya menjadi lebih besar.

Induktor Paralel

Induktor yang dihubungkan paralel, induktansi totalnya menjadi lebih kecil.

Inductive Reactance

Tahanan arus listrik AC dalam induktor disebut reaktansi induktif () dalam Ohm

f = frekuensi dalam Hertz
L = induktansi dalam Henry 

Impedansi

Kombinasi resistansi dengan reaktansi disebut Impedansi (Z). Resistansi dan reaktansi tersebut dapat paralel dan dapat juga seri.

Efek Piezoelectric

Jenis-­jenis kristal tertentu mempunyai sifat dapat membangkitkan muatan listrik bila pada permukaannya diberikan tekanan mekanik dan sebaliknya akan dapat menimbulkan tegangan mekanik bila pada permukaan tersebut diberikan muatan listrik, sifat in disebut efek piezoelectric.

Transformator

Trafo adalah dua kumparan di atas suatu inti. Kumparan input disebut primer (p) dan kumparan output disebut sekunder (s).

I = arus dalam Ampere
V = voltage dalam Volt
N = jumlah lilitan. 

Frequency pada Resonance Circuit

Dalam resonance circuit jumlah capacitive dan inductive reactansinya nol, frekuensi resonansinya adalah:

Faktor Q suatu Resonance Circuit

Faktor Q suatu resonance circuit menggambarkan kualitasnya. Yang berpengaruh besar terhadap faktor Q adalah induktornya.

atau

Dimana . Bila resistansi kawat induktor kecil, maka faktor Q menjadi besar, berarti kualitas resonance circuit makin tinggi. Antena Panjang gelombang radio di udara adalah :

Panjang gelombang radio pada logam (antena) adalah:

= panjang gelombang dalam meter.

  f 	=  frekuensi dalam MHz. 

Radiation Resistance

Antena yang ideal merupakan resonance circuit, hanya mempunyai resistansi murni yang disebut Radiation Resistance. Misalnya radiation resistance suatu antena diketahui 50 OHM, sedangkan arus antena sebesar 1 Ampere, maka didapatkan Power pancaran antena adalah:

Amplifier

Berbagai circuit dasar amplifier transistor adalah common base, common emitor dan common colector, sebagai berikut ini.

Oscilator

Suatu bagian penting pada pesawat radio adalah osilator. Osilator dapat dibuat dengan kristal atau dengan L­C circuit, ada dua jenis osilator L­C yang terkenal, yaitu,

Circuit Dasar Filter

Beberapa circuit dasar low­pass, high pass dan band­pass filter terlihat pada gambar berikut ini.

Kelas RF Amplifier

Kelas A	: Output linear satu gelombang penuh. 

Kelas AB	: Output setengah gelombang lebih 

Kelas B	: Output setengah gelombang 

Kelas C	: Output kurang dari 1/2 gelombang, efisiensi sampai 80%. 

Kelas A biasanya digunakan untuk signal kecil atau power RF amplifier single ended, sedangkan kelas B dab AB digunakan pada RF amplifier push­pull. Kelas C lebih banyak digunakan di pemancar frekuensi tinggi terutama jika digunakan modulasi FM.