chapter 10,11

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

6. Link Download

1. Pendahuluan[Kembali]

Rangkaian sumber terknedali merrupakan salah satu aplikasi pemting dari penggunaan op-amp dalam sistem elektronik. Sumber terkendali adalah sumber tegangan atau arus yang output nya tergantung atau dikendalikan oleh sinyal input lainya, baik berupa tegangan atau arus.

Dengan op-amp kita dapat membentuk  beberapa jenis crontrolors sources seperti

• Voltage-Controlled Voltage source VCVS
• Voltage-Controlled Current source VCCS
• Current-Controlled Current source CCCS
• Current-Controlled Voltage source CCVS

Jenis rangkaian ini banyak di gunakan pada rangkaian penguat, sistem kontrol dan instrumentasi. Keempat jenis kontroled sources ini memiliki peran penting dalam pengkondisian sinyal dan transfer energi dalam sistem analog.

2. Tujuan[Kembali]

• Memahami prinsip dasar dan cara kerja dari berbagai jenis sumber terkendali.
• Mempelajari konfigurasi rangkaian op-amp sebagai VCVS, VCCS, CCVS, dan CCCS.
• Menganalisis hubungan matematis antara input dan output dari masing-masing jenis sumber.
• Mengaplikasikan hukum Ohm, hukum Kirchhoff, dan konsep op-amp ideal dalam analisis controlled source.
• Mengembangkan keterampilan dalam merancang dan mengevaluasi rangkaian sumber terkendali secara praktis.

3. Alat dan Bahan[Kembali]

A. ALAT

    1. ampere meter dan volt meter 

    Amperemeter adaalah ukur arus listrik dan voltmeter adalah ukur tegangan pada sebuah rangkaian

                                        

    2. AC source

    sebagai sumber arus pada rangkaian

     

B. BAHAN

• Resistor Digunakan untuk mengatur arus dan tegangan dalam konfigurasi input dan feedback.

• Op-Amp (Operational Amplifier) Sebagai elemen utama dalam pembentukan controlled sources, dengan konfigurasi sesuai kebutuhan.

• Power Supply (Catu Daya) Memberikan tegangan kerja (biasanya ±15V) untuk op-amp
• Ground dalam elektronika adalah titik referensi umum dalam rangkaian yang digunakan untuk acuan tegangan.Dan juga sebagai jalur balik arus agar arus listrik mengalir dengan benar dari sumber daya ke beban dan kembali lagi.

                  

4. Dasar Teori[Kembali]

A. Dasar Teori

Sumber Terkendali (Controlled Sources)

Penguat operasional (op-amp) dapat digunakan untuk membentuk berbagai jenis sumber terkendali, yang memungkinkan pengaturan tegangan atau arus output berdasarkan tegangan atau arus input. Jenis sambungan ini umum digunakan dalam rangkaian instrumentasi. Berikut adalah berbagai jenis sumber terkendali yang dapat dibangun menggunakan op-amp.

1. Sumber Tegangan Terkendali Tegangan (Voltage-Controlled Voltage Source)

Sumber tegangan yang outputnya dikendalikan oleh tegangan input dapat dilihat pada Gambar 11.16. Output tegangan ini bergantung pada input yang dikalikan dengan faktor skala (k). Rangkaian ini dapat dirancang menggunakan op-amp, seperti pada Gambar 11.17.

Dua konfigurasi yang mungkin adalah:

• Konfigurasi Inverting

  $$V_o=-\frac{R_{\mathrm{f }}}{R_1}{V}_1=k{V}_1$$

• Konfigurasi Non-Inverting 

  $$V_o=1_{}+\frac{R_{\mathrm{f }}}{R_1}{V}_1=k{V}_1$$

2. Sumber Arus Terkendali Tegangan (Voltage-Controlled Current Source)

Sumber arus ideal yang output arusnya dikendalikan oleh tegangan input dapat dilihat pada Gambar 11.18. Pada rangkaian praktis, arus yang mengalir melalui resistor beban $R_L$ dikendalikan oleh tegangan $V_1$, dan arus tersebut dihitung dengan persamaan:

$$I_o=\frac{V_{\mathrm{1\; / }}}{R_1}=k{V}_1$$

3. Sumber Tegangan Terkendali Arus (Current-Controlled Voltage Source)

Sumber tegangan ideal yang outputnya dikendalikan oleh arus input dapat dilihat pada Gambar 11.20. Tegangan output bergantung pada arus input $I_1$. Dalam bentuk praktis, rangkaian ini menggunakan op-amp, dan output tegangan dapat dihitung dengan:

$$V_o=-I_1{R}_L=k{I}_1$$

4. Sumber Arus Terkendali Arus (Current-Controlled Current Source)

Sumber arus yang output arusnya tergantung pada arus input dapat dilihat pada Gambar 11.22. Dalam rangkaian ini, arus output $I_o$ bergantung langsung pada arus input $I_1$. Bentuk praktis dari rangkaian ini ditunjukkan pada Gambar 11.23, dengan arus output dihitung sebagai berikut:

$$I_o=I_1+I_2$$  $$= k{I}_1$$

B. Example

C. Problem

D. Soal Latihan

Soal 1

Dalam konteks analisis rangkaian, sumber terkendali adalah:

A. Sumber yang nilainya tetap dan tidak dipengaruhi oleh elemen lain dalam rangkaian.
B. Sumber yang nilainya bergantung pada variabel lain dalam rangkaian, seperti tegangan atau arus.
C. Sumber yang hanya digunakan dalam rangkaian AC.
D. Sumber yang hanya terdapat dalam perangkat digital.

Jawaban: B
Penjelasan: Sumber terkendali (dependent source) adalah sumber tegangan atau arus yang nilainya tergantung pada variabel lain dalam rangkaian, seperti tegangan atau arus di elemen lain.

Soal 2

Jenis-jenis sumber terkendali meliputi:

A. Sumber tegangan independen dan sumber arus independen.
B. Sumber tegangan terkendali tegangan (VCVS), sumber tegangan terkendali arus (CCVS), sumber arus terkendali tegangan (VCCS), dan sumber arus terkendali arus (CCCS).
C. Sumber tegangan AC dan DC.
D. Sumber arus AC dan DC.

Jawaban: B
Penjelasan: Empat jenis utama sumber terkendali adalah:

• VCVS (Voltage-Controlled Voltage Source)

• CCVS (Current-Controlled Voltage Source)

• VCCS (Voltage-Controlled Current Source)

• CCCS (Current-Controlled Current Source)

Soal 3

Sumber arus terkendali tegangan (VCCS) menghasilkan arus yang:

A. Tetap, tidak tergantung pada tegangan.
B. Bergantung pada tegangan di elemen lain dalam rangkaian.
C. Bergantung pada arus di elemen lain dalam rangkaian.
D. Hanya digunakan dalam rangkaian digital.

Jawaban: B
Penjelasan: VCCS menghasilkan arus yang nilainya bergantung pada tegangan di elemen lain dalam rangkaian.

Soal 4

Manakah dari pernyataan berikut yang benar mengenai sumber tegangan terkendali arus (CCVS)?

A. Menghasilkan tegangan yang nilainya bergantung pada arus di elemen lain dalam rangkaian.
B. Menghasilkan arus yang nilainya bergantung pada tegangan di elemen lain dalam rangkaian.
C. Menghasilkan tegangan yang nilainya tetap.
D. Menghasilkan arus yang nilainya tetap.

Jawaban: A
Penjelasan: CCVS menghasilkan tegangan yang nilainya bergantung pada arus di elemen lain dalam rangkaian.

5. Percobaan[Kembali]

Prosedur:

1. Siapkan seluruh alat dan bahan sesuai kebutuhan eksperimen masing-masing jenis controlled source.

2. Rangkai konfigurasi controlled source sesuai gambar skematik .

3. Hubungkan power supply ke op-amp.

4. Berikan input (tegangan atau arus sesuai konfigurasi).

5. Ukur output menggunakan multimeter atau oscilloscope.

6. Bandingkan hasil pengukuran dengan perhitungan teoritis.

7. Ulangi untuk berbagai nilai resistor/input guna mengamati perubahan output.

Prinsip Kerja:

Op-amp bekerja menjaga tegangan input (antara terminal - dan +) tetap seimbang, dan menggunakan feedback negatif untuk mengontrol output sesuai sinyal input. Dalam konfigurasi controlled source:

• Input dikondisikan melalui resistor pembagi atau sensing.

• Output diarahkan untuk mengalir atau menghasilkan tegangan sesuai fungsi kendalinya.

• Hukum Kirchhoff dan hukum Ohm digunakan untuk menurunkan hubungan matematis antar komponen.

Rangkaian fig. 11.23

Rangkaian fig. 11.24

(a)

(b)

6. Link Download[Kembali]

file rangkaian 11.23 disini

file rangkaian 11.24 disini