2.2 Load-Line Analysis

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

a. Prosedur Percobaan

b. Prinsip Kerja

c. Gambar Rangkaian

d. Vidio

6. Download File

1. Pendahuluan [kembali]

Dioda adalah komponen elektronika yang mempunyai dua terminal atau dapat disebut elektroda, yang berfungsi sebagai penyearah arus listrik. Dioda hanya dapat menghantarkan arus listrik dengan baik dalam satu arah saja karena sifat semikonduktornya. Dua terminal tersebut adalah terminal anoda dan katoda. Pada saaat dioda mengalami forward bias dimana arus pada dioda mengalir dari terminal anoda ke katoda maka arus dapat dihantarkan dengan baik. namun pada saat terjadi reverse bias arus yang mengalir dalam dioda bernilai sangat kecil (mendekati nol). Load-line analysis adalah salah satu teknik penting dalam memahami peran dioda dalam sirkuit.

Load-line analysis atau bisa juga disebut analisis garis beban adalah sebuah teknik dalam perancangan dan evaluasi sirkuit linier, bertujuan untuk memahami respons sirkuit terhadap perubahan beban atau input tegangan. Dengan menempatkan garis beban di atas kurva karakteristik dioda, kita dapat mengeksplorasi titik operasi yang paling efisien dan menilai performa keseluruhan sirkuit.

2. Tujuan [kembali]

Dapat memeahami analisis garis beban.
Dapat mengetahui persamaan-persamaan yang berhubungan dengan analisis garis beban.
Dapat membuat rangkaian dengan analisis garis beban.

3. Alat dan Bahan [kembali]

Alat:

a. Voltmeter

Voltmeter

Voltmeter pada Proteus

DC Voltmeter adalah alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara dua titik pada suatu beban listriuk atau rangkaian elektronika. Cara penggunaannya disambung paralel dengan komponen yang akan diuji tegangannya.

Berikut spesifikasi dan keterangan Probe DC voltmeter:

b. Amperemeter

Amperemeter analog

Tampilan pada aplikasi Proteus

Amperemeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur besarnya kuat arus listrik yang melewati suatu rangkaian. Cara penggunaannya adalah disambuang secara seri pada rangkaian.

Bahan:

a. Baterai (Battery)

Baterai (Battery) adalah sebuah sumber energi yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan seperti perangkat elektronik.

Tampilan baterai pada aplikasi Proteus

Tampilan baterai asli

b. Dioda

Dioda adalah komponen aktif yang mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah. Dioda juga bisa menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Dioda mempunyai dua terminal yaitu katoda dan anoda.

Tampilan Dioda pada Proteus

c. Resistor

Resistor adalah komponen yang berufungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik di dalam sebuah rangkaian elektronika, satuannya adalah ohm.

Nilai pada suatu resistor diwakilkan oleh kode angka atau gelang warna yang dapat dilihat pada badan resistor, seperti di bawah ini:

d. Ground

Ground pada rangkaian elektronika adalah titik referensi umum atau tagangan potensial, sama dengan tegangan nol. Ground memastikan bahwa setiap komponen dalam rangkaian mendapatkan sinyal listrik yang sama sehingga menghindari terjadinya kesalahan dalam pengukuran dan pemrosesan data.

Tampilan Ground pada aplikasi Proteus

4. Dasar Teori [kembali]

Konfigurasi dasar dioda dipilih untuk mengilustrasikan analisis rangkaian dioda dengan memanfaatkan karakteristik yang sesungguhnya.

Gambar (a) menggambarkan rangakaian sederhana menggunakan dioda, sementara gambar (b) menunjukkan karakteristiknya. karakteristik tersebut dipetakan pada sumbu yang sama dengan garis beban. analisis inilah yang dikenal dengan analisis garis beban atau load-line analysis.

Dari gambar di atas, terlihat bahwa tekanan yang diberikan oleh baterai sebagai sumber energi menghasilkan arus yang mengalir melalui rangkaian secara searah jarum jam. Arah ini sejalan dengan panah pada simbol dioda, menunjukkan bahwa dioda aktif dan mampu menghantarkan arus dengan tingkat yang signifikan. Dari hasilnya, polaritas yang melintasi dioda sesuai dengan diagram (b), dengan tegangan dan arus berada pada kuadran pertama (VD dan ID positif), mengindikasikan bahwa dioda dalam keadaan forward bias.

(c)

Untuk melakukan analisis garis beban, dapat diterapkan prinsip hukum Kirchoff untuk arus searah jarum jam yang akan menghasilkan persamaan:

(2.1)

Untuk menentukan titik-titik persimpangan garis beban, kita bisa mengatur VD = 0 V untuk mendapatkan nilai ID pada sumbu vertikal, dan mengatur ID = 0 untuk mendapatkan nilai VD pada sumbu horizontal.
Jika VD = 0 V, maka nilai ID pada sumbu vertikal akan menjadi:

(2.2)

dan jika ID = 0 A, maka dapat diperoleh nilai VD menjadi:

(2.3)

Seperti yang tergambar pada gambar (c), garis yang ditarik secara lurus antara dua titik akan menentukan garis beban. Ketika garis ini ditarik ke arah sumbu horizontal, kita dapat menentukan tegangan dioda VD, sementara garis horizontal dari titik persilangan ke sumbu vertikal akan memberikan nilai ID. Titik di mana garis beban dan kurva karakteristik bertemu disebut titik operasi atau titik keseimbangan (biasa disingkat sebagai "Q-point"), merujuk pada kondisi "diam, tidak bergerak" yang didefinisikan oleh jaringan DC.

Solusi yang diperoleh di persimpangan kedua kurva adalah sebagai berikut:

5. Percobaan [kembali]

a. Prosedur Percobaan [kembali]

Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan dari perpustakaan Proteus.
Susun semua alat dan bahan sesuai dengan posisi mereka dalam gambar rangkaian.
Hubungkan semua alat dan bahan untuk membentuk rangkaian utuh.
Uji jalankan rangkaian, pastikan tidak terjadi kesalahan.
Jika tidak ada kesalahan, motor akan bergerak, menunjukkan bahwa rangkaian bekerja dengan baik.

b. Prinsip Kerja [kembali]

Garis beban dapat dikonstruksi dengan mengetahui arus beban dan tegangan operasional pada rangkaian. Dalam simulasi ini, tegangan disediakan oleh baterai sebagai sumber daya. Tegangan diterapkan ke D1 dan kemudian ke R1. R1 bertindak sebagai pembagi tegangan dalam rangkaian. Prinsip Load Line Analysis adalah bahwa ketika tegangan baterai tinggi, ini akan menghasilkan arus dan resistansi yang tinggi juga.

c. Gambar Rangkaian [kembali]

a) Tampilan rangkaian dioda sederhana

Gambar 2.1

Prinsip Kerja: Dalam sebuah rangkaian dioda, terdapat beban yang mempengaruhi daerah kerja operasi dioda yang tercermin dalam karakteristiknya. Dalam rangkaian seri dioda, beberapa beban listrik dihubungkan ke satu sumber daya melalui sebuah rangkaian. Untuk menghitung nilai-nilai dalam rangkaian, amperemeter dipasang secara seri dan voltmeter dipasang secara paralel.

b) Tampilan rangkaian dioda dengan besaran pada komponennya

Gambar 2.3

Prinsip Kerja: Baterai 10V disusun secara seri dengan dioda dan resistor 500 ohm. Arus diukur dengan amperemeter DC yang terpasang secara seri, memberikan hasil pembacaan sebesar 18,4 mA. Tegangan dioda diukur menggunakan voltmeter DC dan ditemukan nilainya adalah 0,78V, sementara tegangan pada resistor diukur sebagai 9,22V.

Gambar 2.5

Prinsip Kerja: Baterai 10V disusun secara seri dengan dua resistor, masing-masing memiliki resistansi 42,16 ohm dan 500 ohm. Arus diukur dengan amperemeter DC yang terpasang secara seri, memberikan pembacaan sebesar 18,9 mA. Tegangan pada resistor 500 ohm diukur menggunakan voltmeter DC dan ditemukan nilainya adalah 9,48V.

d. Vidio [kembali]