Pengetahuan Dasar Elektronika


Resistor

Resistor berasal dari bahasa belanda werstand, yang berarti tahanan atau hambatan, Resistor berati suatu komponen elektronika yang memberikan hambatan terhatap muatan listrik.
resistor disimbulkan dengan huruf  R. dan mempunyai satuan ohm, resistor ditemukan pada tahun 1787 oleh seorang ahli fisika yang bernama George Ohm dari bangsa jerman.
resistor mempunyai kemampuan untuk membatasi arus atau tegangan disebut resistansi, dimana resistansi dinyatakan dengan satuan Ohm.
Hubungan antara hambatan, tegangan, dan arus, dapat disimpulkan melalui hukum berikut ini, yang terkenal sebagai hukum Ohm:
dimana :
V = beda potensial (Volt)
I  = Arus (ampere)
R = Resistansi (Ohm)
Gelang Warna Pada Resistor
pada resistor mempunyai 4 gelang  atau mempunyai 5 gelang warna. gelang-gelang tersebut mempunyai kode-kode warna yang mewakili besarnya ambatan yang ada pada resistor tersebut


warna-warna pada resistor mempunyai besaran sendiri-sendiri sesuai dengan gambar diatas.  untuk membaca nilai resistor yang mempunyai 4 gelang dan 5 gelang sedikit berbeda, akan tetapi pada dasarnya sama.
Cara Membaca Resistor 4 Gelang
menghitung nilai resistor pada 4 gelang ini pada gelang pertama mewakili angka depan, gelang kedua mewakili angka selanjutnya, gelang ketiga mewakili nilai pengali, dan gelang keempat merupakan nilai toleransinya. untuk lebih jelasnya kita membaca nilai resistor pada resistor dibawah ini:


apabila kita menjumpai resistor yang mempunyai 4 gelang dengan warna diatas, maka kita dapat membaca nilai hambatan pada resistor tersebut adalah:
pada gelang 1 berwarna merah ini berati bernilai 2
pada gelang 2 berwarna hijau ini berati bernilai 5
pada gelang 3 berwarna oranye ini berati bernilai 3, jadi faktor pengali 10 pangkat 3 = 1000
pada gelang 4 berwarna emas berati toleransi 5 persen
jadi nilai resistor diatas adalah : 25 x 1000 = 25000 atau 25K dengan toleransi 5 persen.
cara membaca resistor 5 gelang
menghitung nilai resistor pada 5 gelang ini pada gelang pertama mewakili angka depan, gelang kedua mewakili angka selanjutnya, gelang ketiga mewakili angka ketiga gelang keempat mewakili nilai pengali, dan gelang kelima merupakan nilai toleransinya. untuk lebih jelasnya kita membaca nilai resistor pada resistor dibawah ini:

apabila kita menjumpai resistor yang mempunyai 4 gelang dengan warna diatas, maka kita dapat membaca nilai hambatan pada resistor tersebut adalah:
pada gelang 1 berwarna kuning ini berati bernilai 4
pada gelang 2 berwarna biru ini berati bernilai 6
pada gelang 3 berwarna hitam ini berati bernilai 0
pada gelang 4 berwarna oranye ini berati bernilai 3, jadi faktor pengali 10 pangkat 3 = 1000
pada gelang 5 berwarna coklat berati toleransi 1 persen
jadi nilai resistor diatas adalah : 460 x 1000 = 460000 atau 460K dengan toleransi 1 persen.

Kapasitor
I.2 Kapasitor
I.2.1 Prinsip dasar dan spesifikasi elektriknya
Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini "tersimpan" selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.   
 


           Gambar I.3 prinsip dasar kapasitor
1.2.2 Kapasitansi
Kapasitansi didefenisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18  menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday  membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis :
Q = CV …………….(1)  
Q = muatan elektron dalam C (coulombs)
C = nilai kapasitansi dalam F (farads)
V = besar tegangan dalam  V (volt)
Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumusan dapat ditulis sebagai berikut :
C = (8.85 x 10-12) (k A/t) ...(2)
Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang disederhanakan.


Udara vakum
k = 1
Aluminium oksida
k = 8
Keramik
k = 100 - 1000
Gelas
k = 8
Polyethylene
k = 3
                                    Tabel  I.1  Tabel Konstanta Bahan Dielektrik
Untuk rangkain elektronik praktis, satuan farads adalah sangat besar sekali. Umumnya kapasitor yang ada di pasar memiliki satuan uF (10-6 F), nF (10-9 F) dan pF (10-12 F). Konversi satuan  penting diketahui untuk memudahkan membaca besaran sebuah kapasitor. Misalnya 0.047uF dapat juga dibaca sebagai 47nF, atau contoh lain 0.1nF sama dengan 100pF.
I.2.3 Tipe Kapasitor
Kapasitor terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan dielektriknya. Untuk lebih sederhana dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor electrostatic, electrolytic dan electrochemical.  
I.2.3.1  Kapasitor Electrostatic


Kapasitor electrostatic adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan  bahan dielektrik dari keramik, film dan mika. Keramik dan mika adalah bahan yang popular serta murah untuk membuat kapasitor yang kapasitansinya kecil. Tersedia  dari besaran pF sampai beberapa uF, yang biasanya untuk aplikasi rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi tinggi. Termasuk kelompok  bahan dielektrik film adalah bahan-bahan material seperti  polyester (polyethylene terephthalate atau dikenal dengan sebutan mylar), polystyrene, polyprophylene, polycarbonate, metalized paper dan lainnya. 
Mylar, MKM, MKT adalah beberapa contoh sebutan merek dagang untuk kapasitor dengan bahan-bahan dielektrik film. Umumnya kapasitor kelompok ini adalah non-polar.
I.2.3.2  Kapasitor Electrolytic



Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan - di badannya. Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutup positif anoda dan kutup negatif katoda.
Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum, aluminium, magnesium, titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc) permukaannya dapat dioksidasi sehingga membentuk lapisan  metal-oksida (oxide film). Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui  proses elektrolisa, seperti pada proses penyepuhan emas. Elektroda metal yang dicelup kedalam larutan electrolit (sodium borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan electrolit diberi tegangan negatif (katoda). Oksigen pada larutan electrolyte terlepas dan mengoksidai permukaan plat metal. Contohnya, jika digunakan Aluminium, maka akan terbentuk lapisan Aluminium-oksida (Al2O3) pada permukaannya. 


Gambar I.4 Kapasitor Elco
Dengan demikian berturut-turut plat metal (anoda), lapisan-metal-oksida dan electrolyte(katoda) membentuk kapasitor. Dalam hal ini lapisan-metal-oksida sebagai dielektrik. Dari rumus (2) diketahui besar kapasitansi berbanding terbalik dengan tebal dielektrik. Lapisan metal-oksida ini sangat tipis, sehingga dengan demikian dapat dibuat kapasitor yang kapasitansinya cukup besar.
Karena alasan ekonomis dan praktis, umumnya  bahan metal yang banyak digunakan adalah aluminium dan tantalum. Bahan yang paling banyak dan murah adalah Aluminium. Untuk mendapatkan permukaan yang luas, bahan plat Aluminium ini biasanya digulung radial. Sehingga dengan cara itu dapat diperoleh kapasitor yang kapasitansinya besar. Sebagai contoh 100uF, 470uF, 4700uF dan lain-lain, yang sering juga disebut kapasitor elco.  
Bahan electrolyte pada kapasitor Tantalum ada yang cair tetapi ada juga yang padat. Disebut electrolyte padat, tetapi sebenarnya bukan larutan electrolit yang menjadi elektroda negatif-nya, melainkan bahan lain yaitu manganese-dioksida. Dengan demikian kapasitor jenis ini bisa memiliki kapasitansi yang besar namun menjadi lebih ramping dan mungil. Selain itu karena seluruhnya padat, maka waktu kerjanya (lifetime) menjadi lebih tahan lama. Kapasitor tipe ini juga memiliki arus bocor yang sangat kecil  Jadi dapat dipahami mengapa kapasitor Tantalum menjadi relatif mahal.
I.2.3.3 Kapasitor Electrochemical
Satu jenis kapasitor lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk kapasitor jenis ini adalah batere dan accu. Pada kenyataanya batere dan accu adalah kapasitor yang sangat baik, karena memiliki kapasitansi yang besar dan arus bocor (leakage current) yang sangat kecil. Tipe kapasitor jenis ini juga masih dalam pengembangan untuk mendapatkan kapasitansi yang besar namun kecil dan ringan, misalnya untuk applikasi mobil elektrik dan telepon selular. 


1.2.4 Membaca Kapasitansi


Pada kapasitor yang berukuran besar, nilai kapasitansi umumnya ditulis dengan angka yang jelas. Lengkap dengan nilai tegangan maksimum dan polaritasnya. Misalnya pada kapasitor elco dengan jelas tertulis kapasitansinya sebesar 22uF/25v.
Kapasitor  yang ukuran fisiknya mungil dan kecil biasanya hanya bertuliskan 2 (dua) atau 3 (tiga) angka saja. Jika hanya ada dua angka satuannya adalah pF (pico farads). Sebagai contoh, kapasitor yang bertuliskan dua angka 47, maka kapasitansi kapasitor tersebut adalah  47 pF. 
Jika ada 3 digit, angka pertama dan kedua menunjukkan nilai nominal, sedangkan angka ke-3 adalah faktor pengali. Faktor pengali sesuai dengan angka nominalnya, berturut-turut 1 = 10, 2 = 100, 3 = 1.000, 4 = 10.000 dan seterusnya. Misalnya pada kapasitor keramik tertulis 104, maka  kapasitansinya  adalah 10 x 10.000 = 100.000pF atau = 100nF. Contoh lain misalnya tertulis 222, artinya kapasitansi kapasitor tersebut adalah 22 x 100 = 2200 pF = 2.2 nF.
Selain dari kapasitansi  ada beberapa karakteristik penting lainnya yang perlu diperhatikan. Biasanya spesifikasi karakteristik ini disajikan oleh pabrik pembuat didalam datasheet. Berikut ini adalah beberapa spesifikasi penting tersebut.
1.2.5 Tegangan Kerja (working voltage)
Tegangan kerja adalah tegangan maksimum yang diijinkan sehingga kapasitor masih dapat bekerja dengan baik. Para elektro- mania barangkali pernah mengalami kapasitor yang meledak karena kelebihan tegangan. Misalnya kapasitor 10uF 25V, maka tegangan yang bisa diberikan tidak boleh melebihi 25 volt dc. Umumnya kapasitor-kapasitor polar bekerja pada tegangan DC dan kapasitor non-polar bekerja pada tegangan AC.


1.2.6  Temperatur Kerja
Kapasitor masih memenuhi  spesifikasinya jika bekerja pada suhu  yang sesuai. Pabrikan pembuat kapasitor umumnya membuat kapasitor yang mengacu pada standar popular. Ada 4 standar  popular yang biasanya tertera di badan kapasitor seperti C0G (ultra stable), X7R (stable) serta Z5U dan Y5V (general purpose).  Secara lengkap kode-kode tersebut disajikan pada table berikut.  
Tabel I.2 Kode karakteristik kapasitor kelas I
Koefisien Suhu
Faktor Pengali Koefisien Suhu
 Toleransi Koefisien Suhu
Simbol
PPM per Co
Simbol
Pengali
Simbol
PPM per Co
C  
0.0   
0
-1   
G   
+/-30
B
0.3   
1
-10   
H   
+/-60
A
0.9   
2
-100   
J
+/-120
M
1.0   
3
-1000   
K
+/-250
P
1.5   
4
-10000   
L
+/-500
ppm = part per million
                             Tabel I.3 Kode karakteristik kapasitor kelas II dan III
 suhu kerja minimum
suhu kerja maksimum
Toleransi Kapasitansi
Simbol   
Co   
Simbol   
Co
Simbol  
Persen
Z   
+10   
2   
+45   
A
+/- 1.0%   
Y   
-30   
4   
+65   
B
+/- 1.5%   
X   
-55   
5   
+85   
C
+/- 2.2%   


6   
+105   
D
+/- 3.3%   


7
+125   
E
+/- 4.7%


8   
+150   
F
+/- 7.5%


9   
+200   
P
+/- 10.0%




R
+/- 15.0%   




S
+/- 22.0%   




T
+22% / -33%




U
+22% / -56%   




V
+22% / -82%

I2.7 Toleransi
Seperti komponen lainnya, besar kapasitansi nominal ada toleransinya. Tabel diatas menyajikan nilai toleransi dengan kode-kode angka atau huruf  tertentu. Dengan table di atas pemakai dapat dengan mudah mengetahui toleransi kapasitor yang biasanya tertera menyertai nilai nominal kapasitor. Misalnya jika tertulis 104 X7R, maka kapasitasinya adalah 100nF dengan toleransi  +/-15%. Sekaligus dikethaui juga bahwa suhu kerja yang direkomendasikan adalah antara  -55Co sampai +125Co (lihat tabel kode karakteristik)

ADasarElektronika_Modul03 2_Op-amp

5 comments:

Subscribe to: Posts (Atom)

contoh soal di blog

Tes Belajar TIK Petunjuk: Jumlah poin untuk lanjut ke sesi berikut adalah 7 poin Javasript tidak mendukung atau tidak aktif di brow...