BAB 2 RANGKAIAN PENYESUAI IMPEDANSI · Dasar perhitungan masih menggunakan sumber atau beban...

27
BAB 2 RANGKAIAN PENYESUAI IMPEDANSI Oleh : M. Ramdhani

Transcript of BAB 2 RANGKAIAN PENYESUAI IMPEDANSI · Dasar perhitungan masih menggunakan sumber atau beban...

BAB 2RANGKAIAN PENYESUAI

IMPEDANSIOleh : M. Ramdhani

Ruang Lingkup Materi :

• Impedance Matching Circuit (IMC) bentuk L• Impedance Matching Circuit (IMC) bentuk T atau Π• Impedance Matching Circuit (IMC) multi elemen

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 2

Fungsi :

• Digunakan untuk menghasilkan impedansi yang tampak sama dari impedansi beban maupunimpedansi sumber agar terjadi transfer dayamaksimum.

• Penyesuai impedansi ini hanya dapat diaplikasikan pada rangkaian dengan sumber ac

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 3

Konsep Rangkaian Penyesuai Impedansi (Impedance Matching Circuit/IMC)

Transfer Daya Maksimum• Daya akan sampai ke ZL dengan maksimum jika ZS = ZL* atau ZL = ZS*

• Dimana : ZS = RS + jXS dan ZL = ZS*= RS - jXS

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 4

Konsep Rangkaian Penyesuai Impedansi (Impedance Matching Circuit/IMC)

• Bagaimana jika ZS ≠ ZL*?

• Maka tidak akan terjadi transfer daya maksimum, sehingga diperlukan rangkaian penyesuai impedansi (Impedance Matching Circuit = IMC).

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 5

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 6

IMPEDANCE MATCHING CIRCUIT bentuk L

• Penyesuai impedansi ini merupakan bentuk penyesuaiyang paling sederhana

• Merupakan dasar dari penyesuai impedansi bentuk T dan bentuk

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 7

1. Impedansi hanya komponen resistif

Bersifat Low Pass Filter (LPF) Bersifat High Pass Filter (HPF)

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 8

Jika RL > RS , maka IMC L kanan

Bersifat Low Pass Filter (LPF) Bersifat High Pass Filter (HPF)

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 9

Jika RL < RS , maka IMC L kiri

푅 = 푅 푄 + 1

푄 =푅푅

− 1

푄 = 푄 = 푄푄 =

푋푅

푄 =푅푋

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 10

Contoh Soal :

Rancang suatu IMC bentuk “L” yang menyepadankan RS

= 100Ω dan RL = 1KΩ pada f = 100MHz, dengan sifat meloloskan sinyal DC

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 11

Jawaban :

Karena RL > RS dan meloloskan sinyal DC, maka IMC bersifat LPF bentuk L kanan

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 12

푄 =푅푅 − 1 =

1000100 − 1 = 3

푄 = 푄 = 푄

푄 = → 푋 =푄 푅 =3x100=300

푋 = 휔퐿 → 퐿 =푋휔 =

푋2휋푓 =

3002휋100푀 = 477푛퐻

푄 =푅푋 → 푋 =

푅푄 =

10003 = 333,33

푋 =1휔퐶 → 퐶 =

1휔푋 =

12휋푓푋 =

12휋100푀333,33

= 4,8푝퐹

2. Impedansi Bilangan Kompleks

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 13

Terdapat 2 prinsip dasar yaitu absorpsi dan resonansi Dasar perhitungan masih menggunakan sumber atau beban

bilangan riil (resistif saja).

2.a Metode Absorpsi

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 14

• Jika RL > RS IMC L kanan tentukan sifat filter IMC konversiZL seri ke paralel

• Jika RL < RS IMC L kiri tentukan sifat filter IMC konversi ZSseri ke paralel

• Tentukan Q total dengan menggunakan RL dan RS

• Gunakan Q total untuk mencari reaktansi totalnya• Hitung nilai reaktansi sebenarnya pada masing-masing reaktansi

total

Contoh Soal :

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 15

Rancanglah sebuah IMC dengan metoda absorpsi untukmenyepadankan ZS=10-j10 dengan ZL=20+j200 pada frekuensi kerja2 MHz dengan bentuk IMC tipe L bersifat HPF !

Jawaban :

RL > RS (20 Ohm > 10 Ohm) IMC L kanan HPF ubah ZL seri ke paralel

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 16

푄 =푋푅 =

20020 = 10

푅 = 푅 1 + 푄 = 20 1 + 10 = 2020푄 =

푅푋 → 푋 =

푅푄 =

202010 = 202

Jawaban :

푄 =푅푅 − 1 =

202010 − 1 = 14,2

푄 =푅푋 → 푋 =

푅푄 =

202014,2 = 142,25 → 푋 =

푋 . 202푋 + 202 = 142,25 → 푋 = 481,48 → 퐿

=481,482휋. 2푀 = 38,32휇퐻

푄 =푋푅 → 푋 = 푄 .푅 = 14,2.10 = 142 → 푋 = 10 + 푋 = 142 → 푋 = 132 → 퐶

=1

2휋.2푀. 132 = 602,9푝퐹

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 17

2.b Metode Resonansi

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 18

• Hilangkan komponen imajiner saat terjadi resonansi : 푓 =• Jika RL > RS gunakan L kanan, ubah impedansi beban dari seri

menjadi paralel• Jika RL < RS gunakan L kiri, ubah impedansi sumber dari seri menjadi

paralel• Gunakan sifat filter IMC• Hitung nilai Q total dengan menggunakan RL dan RS• Hitung masing-masing nilai reaktansi dengan menggunakan Q total• Hitung komponen reaktansi induktif dan kapasitif nya• Gabungkan nilai reaktansi hasil resonansi dengan parallel IMC nya

Contoh Soal :

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 19

Rancanglah suatu IMC yang dapat memblok sinyal DC antara beban-sumber rangkaian dibawah ini, pada frekuensi operasi 75 MHz. Gunakan metode resonansi.

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 20

IMPEDANCE MATCHING CIRCUIT bentuk T dan Π

• Digunakan untuk memperoleh Q yang tinggi (Bandwidth yang sempit)

• Merupakan penggabungan dari IMC L kiri dan IMC L kanan

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 21

Bentuk T Bentuk Π

Bentuk T bersifat LPF Bentuk T bersifat HPF

Bentuk Π bersifat LPF Bentuk Π bersifat HPF

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 22

Bentuk T

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 23

• Rv (Rvirtual) ditentukan harus lebih besar dari Rs maupun Rl dan dihitungberdasarkan Q yang diinginkan.

• Rkecil = Pilih yg kecil [Rs, Rl]

• Xc1 dan Xp1 menyepadankan Rs dengan Rv; Xc2 dan Xp2 menyepadankan Rvdengan Rl

• Xp1 dan Xp2 dapat digabungkan menjadi satu komponen.

1 - RR Q

kecil

v

Bentuk Π

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 24

• Rv (Rvirtual) ditentukan harus lebih kecil dari Rs maupun Rl dan dihitungberdasarkan Q yang diinginkan.

• Rbesar = Pilih yg besar [Rs, Rl]

• Xc1 dan Xp1 menyepadankan Rs dengan Rv• Xc2 dan Xp2 menyepadankan Rv dengan Rl• Xc1 dan Xc2 dapat digabungkan menjadi satu komponen.

1 - R

R Q

v

besar

Contoh Soal :

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 25

• Rancanglah 4 kemungkinan konfigurasi IMC bentuk “T” untuk menyepadankan RS=10Ω dan RL=50Ω dengan Q=10.

• Rancanglah 4 kemungkinan konfigurasi IMC bentuk “π” yang menyepadankan RS=100Ω, RL=1000Ω, dengan faktor kualitas Q = 15.

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 26

PENYESUAI IMPEDANSI MULTI ELEMEN (Q RENDAH)

ELH4E3 - Elektronika Frekuensi Tinggi 27

• Bila ingin memperlebar Bandwidth

• Dilakukan dengan cara mengkaskadekan beberapa buah IMC L-section.

• Contoh : L kanan tiga tingkat (RS > RL)

27

RRv

RvRv

RvR

L

2

2

1

1

S 1 -

RvR 1 -

RRv Q besar

kecil