Bab ini membahas komponen elektronika aktif seperti transistor dan sirkuit analog dan digital. Topik utama mencakup amplifier diskrit, operasional amplifier, konfigurasi untuk penguatan sinyal, konversi antara sinyal analog dan digital, serta komponen dasar sirkuit logika digital seperti gerbang logika.

1. CHAPTER 4
ELECTRONICS
Group 6
Adhitya Maulana Yusuf
Fuad Bafadli
Julyan Eria
Laily Sita Nur R
REFRIGERATION AND AIR CONDITIONING
POLYTECHNIC STATE OF BANDUNG

2. 4.1 Pendahuluan
 Bab ini berkaitan dengan komponen aktif, yaitu, perangkat
seperti bipolar atau oksida logam semikonduktor (MOS)
transistor, yang merupakan perangkat aktif dan dapat
memperkuat sinyal. Secara kolektif semua perangkat ini
disebut sebagai elektronik.
4.2 Analog Sirkuit
Studi tentang sirkuit elektronik, di mana input dan output
yang terus bervariasi, dikenal sebagai analog elektronik.

3. Transistor dapat digunakan untuk membuat amplifier
diskrit
Gambar 4.1: Sirkuit dari (a) penguat bipolar diskrit dan (b) amplifier MOS
diskrit.

4.  Sebuah perangkat bipolar adalah penguat arus, dan
perolehan/keuntungan yang diberikan oleh perolehan (b) =
ΔIC (kolektor I perubahan) / ΔIB (base I perubahan)
 Sebuah perangkat MOS memiliki transkonduktansi (masuk
transfer) yang merupakan perubahan arus keluaran untuk
perubahan tegangan input. Transkonduktansi didapat dari
Transkonduktansi (µ) = ΔIS (perubahan sumber arus) / ΔEG
(perubahan tegangan)
 Contoh pada gambar. b
perangkat MOS memiliki transfer masuk 4,5 mA / V. Jika
resistansi beban 5 kΩ, berapa tingkat keuntungan?
Tingkat keuntungan = µ × 5 kΩ = 4,5 mA / V × 5 = 22,5 kΩ

5.  Sirkuit terpadu memungkinkan untuk menghubungkan
perangkat aktif beberapa pada satu chip untuk membuat
penguat operasional (op-amp), seperti LM741/107 tujuan
umum op-amp. Ini sirkuit amplifier kecil-satu, dua, atau
empat dapat dikemas dalam satu paket inline tunggal
plastik ganda (DIP) atau mirip paket (lihat Gambar).
Gambar 4.2 LM741/107 packages (a) 8-pin and 14-pin DIP showing connections and (b)
Opamp symbol.

6.  Semua perangkat diskrit secara terpadu sirkuit yang
diproduksi sebagai sebuah kelompok, memberi semua
karakteristik serupa, dan karena berdekatan, maka berada
pada suhu yang sama.
 Dengan demikian, terintegrasi op-amp dapat dirancang
untuk mengatasi sebagian besar masalah yang dihadapi
dalam amplifier perangkat diskrit. Hal ini dicapai dengan
menggunakan pasang perangkat untuk menyeimbangkan
karakteristik masing-masing, meminimalkan penyimpangan
temperatur, dan saling melengkapi pasangan untuk
membangun kembali tingkat operasi dc.
 Op-amp memiliki masukan ganda, satu yang merupakan

7.  Spesifikasi umum untuk tujuan umum terintegrasi op-amp
adalah:
Gain tegangan 200.000
Output impedansi 75 Ω
Impedansi masukan bipolar 2 MQ
Impedansi masukan MOS 1.012 Ω
 Banyak amplifier menggunakan kontrol diimbangi saat
memperkuat sinyal kecil untuk mengatur dc output dari
amplifier ke nol ketika input dc adalah nol.
→ Dalam kasus LM 741/107 ini dicapai dengan
menghubungkan potensiometer (47 k) antara offset poin
nol dan mengambil wiper ke jalur suplai negatif, seperti
yang ditunjukkan pada gambar.
Gambar 4.3 Offset kontrol untuk LM 741/107 op-amp.

8. Gambar diagram Circuit 4.4 dari (a) penguat pembalik dan (b) penguat
noninverting.
 Dalam Gambar. 4.4a op-amp dikonfigurasi sebagai penguat
pembalik tegangan. Resistor R1 dan R2 memberikan umpan
balik, yaitu, beberapa sinyal output diumpanbalikkan untuk
input.
 Umpan balik menstabilkan penguat, meminimalkan
penyimpangan dc, dan menetapkan keuntungan untuk
mengetahui nilai.
 Ketika sinyal input tegangan diumpankan ke terminal negatif
dari op-amp, seperti pada Gambar. 4.4a, sinyal keluaran akan
terbalik. Dalam konfigurasi untuk keuntungan tinggi suatu
amplifier, gain teganganGain = -E / E = -R / R
out in 2 1

9.  Ketika input sinyal dimasukkan ke terminal positif rangkaian
noninverting, konfigurasi seperti ditunjukkan pada Gambar.
4.4b, Gain tegangan
Gain = Eout / Ein = 1+ (R2 / R1)
Gambar 4.5 Contoh (a) tegangan konverter arus ke tegangan dan (b) untuk saat ini
converter.
 Dalam gambar, op-amp digunakan sebagai arus ke tegangan
konverter. Ketika digunakan sebagai konverter, hubungan
antara input dan output disebut fungsi transfer µ (atau rasio).
Rasio transfer diperoleh dari I: =
µ = -E / out in
R1

10. Perangkat yang memperkuat arus yang disebut sebagai Current
amplifiers (penguat arus). Namun, dalam instrumentasi industri
konverter tegangan ke arus kadang-kadang disebut sebagai
penguat arus.
Gambar dibawah menunjukkan basic/current amplifier.
Iout Iin = R2 R6 / R1
Keuntungan tersebut didapatkan dari :
R3
dimana resistor dihubungkan oleh persamaan :
R1 (R3 +R5) = R2R4
Gambar : Diagram Circuit dari konfigurasi dasar (a) penguat arus dan (b) penguat
diferensial.

11.  Diferensial amplifiers adalah penguat dual input antara dua
sinyal yang berbeda, sehingga output adalah dikalikan dengan
besarnya dari perbedaan dua sinyal.
Output tegangan dapat diberikan dengan
Contoh:
Sebuah DC amplifier dengan 130 mV masuk pada terminal A,
dan -85 mV masuk pada terminal B. Berapa besar output
(anggap amplifier dengan masukkan 0 V pada input)?

12.  Rangkaian buffer adalah rangkaian yang menghasilkan
tegangan output sama dengan tegangan inputnya
 Fungsi dari rangkaian buffer pada peralatan elektronika
adalah sebagai penyangga, dimana prinsip dasarnya
adalah penguat arus tanpa terjadi penguatan tegangan
 Rangkaian buffer yang dibangun dari sebuah operasional
amplifier (Op-Amp), dapat dibuat dengan sangat
sederhana karena tidak memerlukan komponen tambahan
 Dengan metode hubung singkat antara jalur input inverting
dan jalur output operasional amplifier (op-amp) maka
diperoleh perhitungan matematis sebagai berikut.
Vin ≈ Vout

13.  Rangkaian ini sangat menguntungkan karena kita dapat
memperoleh suatu penguat dengan hambatan input
(impedansi input) yang sangat tinggi (10 – 1012 Ω) dan
dengan hambatan output (impedansi output) sangat rendah
( 10-3-10-1 Ω), yaitu mendekati kondisi ideal.
 Berikut ini adalah gambar dari buffer amplifier

14.  Nonlinear amplifier menggunakan non linear elemen
seperti dioda atau transistor dalam feedback loop nya.
Berikut ini 2 contoh dari nonlinear amplifier
menggunakan dioda sebagai feedback loop
Sirkuit non linear amplifier; (a) Log amplifier dan (b) antilog amplifier

15.  Sirkuit op-amp tidak cocok untuk sinyal amplifikasi
instrumen tingkat rendah . Op-amp dapat memiliki impedansi
input yang berbeda pada dua input, impedansi masukan
dapat relatif rendah dan cenderung memuat output sensor,
dapat memiliki keuntungan yang berbeda di inverting dan
Non-inverting input, dan kebisingan modus umum bisa
menjadi masalah. Op-amp dikonfigurasi untuk digunakan
sebagai penguat instrumen ditunjukkan pada Gambar

16. Gambar menunjukkan rangkaian praktis menggunakan
penguat instrumentasi
untukmemperkuat sinyal output dari jembatan resistif, R6
digunakan untuk
menyesuaikan untuk setiap nol sinyal offset.
 Dalam pengendalian proses, amplifier yang digunakan
dalam berbagai aplikasi selain sinyal amplifikasi, penyaringan,
dan linearization. Beberapa dari aplikasi ini adalah sebagai
berikut: Tegangan referensi
Kapasitansi multiplier Cermin Arus
Gyrator Tegangan ke frekuensi
Gelombang sinus osilator
Power supply regulator konverter
Tingkat deteksi Tegangan-ke-digital converter

17.  Studi tentang sirkuit elektronik dimana input dan output
yang terbatas pada dua nilai tetap atau diskrit atau tingkat
logika disebut elektronika digital. Ada tempat untuk sirkuit
analog maupun digital dalam instrumentasi. Namun, sirkuit
digital memiliki banyak keunggulan dibandingkan sirkuit
analog.
Beberapa keunggulan dari sirkuit digital :
1. Daya yang dibutuhkan rendah
2. Lebih efektif biaya
3. Dapat mengirimkan sinyal jarak jauh tanpa kehilangan
akurasi dan eliminasi kebisingan
4. Sinyal transmisi berkecepatan tinggi
5. Memori kemampuan untuk penyimpanan data
6. Kompatibel menampilkan controller dan alpha numerik

18.  Blok bangunan dasar di sirkuit digital disebut gerbang. Ini
adalah penyangga,inverter, AND, NAND, OR, NOR, XOR, dan
XNOR. Blok dasar ini untuk membangun blok fungsional
seperti encoders, Decoder, penambah, counter, register,
multiplexer, demultiplexers, kenangan, dan sejenisnya
Gambar komponen Sirkuit 4.12 digunakan untuk membuat (a) inverter MOS dan (b) simbol inv
 Gambar 4.12a menunjukkan sirkuit inverter (CMOS)
komplementer MOS. sirkuit itu menggunakan kedua N-dan P-
channel perangkat pelengkap (catatan simbol perangkat).

19.  Gambar 4.12b menunjukkan simbol gerbang setara. Ketika
input ke gerbang adalah rendah (0) positif-channel MOS
(PMOS) adalah "ON" dan MOS negatif (NMOS) adalah "OFF"
sehingga output yang terangkat tinggi (1), dan ketika input
tinggi (1) PMOS adalah "OFF" dan NMOS adalah "ON", yang
akan terus output rendah (0), sehingga tanda masukan
terbalik pada output.
Beberapa teknik yang digunakan untuk konversi analog
sinyal-sinyal digital, yaitu :
 Flash konverter yang sangat cepat dan mahal dengan
ketepatan yang terbatas, 6-bit output dengan waktu konversi
33 ns. Perangkat dapat mengukur tegangan analog hingga
30 juta kali per detik.

20.  Aproksimasi adalah berkecepatan tinggi,harga relati
terjangkau dengan akurasi yang baik, perangkat yang paling
mahal dapat mengkonversi tegangan analog ke 12 bit di 20
mikrodetik, dan perangkat lebih murah dapat mengubah
sinyal analog ke 8 bit dalam 30 mikrodetik.
 Resistor jaringan tangga digunakan dalam kecepatan
rendah, biaya relatif. Mereka memiliki waktu 12-bit konversi
sekitar 5 ms
 Konverter kemiringan ganda dengan rendah-biaya,
kecepatan rendah tetapi memiliki perangkat akurasi yang baik
dan sangat toleran terhadap tingkat kebisingan yang tinggi
dalam sinyal analog. Sebuah konversi 12-bit

21. Gambar (a) Sampel dan tahan sirkuit dan (b) bentuk gelombang untuk sirkuit.
 Sebuah sirkuit yang ditunjukkan pada Gambar (a) ,
bentuk gelombang ditunjukkan pada Gambar (b).
Gambar 4.14 Berbagai jenis konverter: (a) LM 0804 ADC dan (b) LM 331 V / F
converter.

22.  Sinyal analog dapat diregenerasi dari sinyal digital
menggunakan DAC.
 Gambar (a) menunjukkan diagram blok, ADC 0804 komersial
8-bit ADC. Input analog dikonversi ke byte informasi digital
setiap beberapa milidetik.
 Sebuah alternatif untuk ADC adalah konverter tegangan ke
frekuensi. Dalam hal ini tegangan analog diubah ke frekuensi.
Komersial unit seperti LM 331 ditunjukkan pada Gambar (b).

23. 4.4 Circuit
Considerations
 Sirkuit analog dapat menggunakan salah bipolar atau MOS-
terpadu amplifier.
 Sirkuit digital dapat dibagi dengan jumlah komponen
terintegrasi ke satu chip silikon dalam skala kecil, menengah,
integrasi dan skala besar.

24. Summary
 Hubungan antara sinyal analog dan sinyal digital, dan
konversi analog-ke-digital sinyal tertutup. Poin penting yang
dibahas dalam adalah:
1. Diskrit amplifier, penggunaannya dalam amplifikasi sinyal
ac, dan mengapa tidak cocok untuk amplifikasi sinyal dc.
2. Op-amp dan karakteristik dasar, fleksibilitas dan
digunakan dalam sinyal amplifikasi, dan metode
pengaturan titik operasi nol
3. Sinyal inversi dan noninversion, metode menerapkan
umpan balik untuk kontrol gain dan stabilitas
4. Penggunaan op-amp sebagai pencocokan sinyal
konverter, impedansi, ditetapkan nol kontrol, dan rentang
penyesuaian

25. 5. Konfigurasi op-amp untuk membuat penguat instrumen
untuk sinyal akurat amplifikasi dan pengurangan kebisingan
6. Pengantar sirkuit digital ditambah perbandingan antara
analog dan digital sirkuit
7. Biner, heksadesimal, desimal setara, dan konversi antara
menghitung skema
8. Logika sirkuit yang digunakan dalam sistem digital dan
pertimbangan sirkuit
9. Konversi sinyal analog ke sinyal digital dan resolusi yang
diperoleh

26.  Terima Kasih 