KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat dan hidayah-Nya makalah ini dapat kami selesaikan dengan tepat waktu. Dalam makalah ini membahas tentang materi Elektronika Dasar II, spesifiknya membahas materi mengenai “Balikan”.

Makalah ini dibuat dalam rangka memperdalam pemahaman mahasiswa mengenai materi-materi tentang Elektronika Dasar. Dalam proses pendalaman materi ini, tentunya penulis mendapatkan bimbingan, arahan, koreksi dan saran, untuk itu ucapan terima kasih yang sedalam-dalamnya kami sampaikan kepada : Orang Tua kami yang tak pernah henti-hentinya memanjatkan doa-doanya demi kesuksesan kami, kepada Dosen Pembina yang telah sabar membimbing kami, dan terakhir  kepada  rekan-rekan mahasiswa yang telah banyak memberikan masukan untuk makalah ini.

Materi yang kami paparkan dalam makalah ini tentunya masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami butuhkan demi kesempurnaan makalah ini. Demikian makalah ini kami buat semoga bermanfaat.

                                                                                               

Palu, 13 februari 2015

                                                                                                Penyusun

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL

KATA PENGANTAR.. 1

DAFTAR ISI. 2

A. TUJUAN.. 3

B. PEMBAHASAN.. 4

       1. Pendahuluan. 4

       2. Dasar-dasar balikan. 5

       3. Pengaruh balikan terhadap frekuensi 7

       4. rangkaian balikan dan pengaruh balikan pada impedansi masukan dan impedansi balikan  9

       5. analisis rangkaian balikan 9 

       6. beberapa contoh analisis rangkaian balikan 12

       7. balikan reaktif 15

       8. penggunaan balikan untuk pengatur gandengan RC.. 16

       9. kemantapan balikan. 23

       10. Kompensasi frekuensi     25

BAB III

PENUTUP. 35

·         KESIMPULAN.. 35

DAFTAR PUSTAKA.. 36

A.    TUJUAN

Dari tersusunnya makalah ini di harapkan mahasiswa/pemabaca dapat:

1.      Megetahui dasar-dasar balikan

2.      Mengetahui pengaruh balikan terhadap frekuensi

3.      Mengetahui pengaruh balikan pada cacat bentuk isyarat

4.      Mengetahui rangkaian balikan dan pengaruh balikan pada impedansi masukan dan impedansi balikan

5.      Mengetahui analisis rangkaian balikan

6.      Mengetahui beberapa contoh analisis rangkaian balikan

7.      Mengetahui balikan reaktif

8.      Mengetahui penggunaan balikan untuk pengatur gandengan RC

9.      Mengetahui kemantapan balikan

10.  Mengetahui kompensasi frekuensi

B.     PEMBAHASAN

1.            Pendahuluan

Pada kebanyakan penguat yang di jumpai dalam praktek, sebagian isyarat keluarannya dikembalikan pada masukkan sehingga isyarat masukan di perlemah. Usaha untuk mengembalikan sebagian isyarat keluaran kepada masukan disebut balikan (feed-black).

Balikan yang dipasang untuk memperlemah isyarat masukkan disebut balikan negatif. Sedang balikan yang dipasang untuk memperkuat masukkan disebut balikan positif.

Suatu contoh rangkaian penguat dengan balikan negatif adalah seperti pada gambar:

Gambar (1) rangkaian penguat dengan balikan negatif

Balikan dilakukan oleh R_F dan R_1. Pada rangkaian ini R_F dan R₁ membentuk pembagi tegangan sehingga sebagian tegangan keluaran , yaitu:

Dikembalikan pada emitor transistor .

Balikan negatif akan membuat sistem menjadi lebih mantap. Suatu penguat dikatakan tidak mantap jika mudah berosilasi. Dalam keadaan osilasi penguat menghasilkan isyarat keluaran walaupun masukan tak di beri isyarat. Ini tak diinginkan terjadi pada penguat.

Dengan menggunakan balikan negatif akan diperoleh tanggapan frekuensi lebih lebar, dan cacat yang lebih kecil pada bentuk isyarat keluaran .

Balikan positif digunakan bila kita ingin membuat suatu osilator, yaitu rangkaian elektronik yang menghasilkan isyarat yang terkendali tanpa adanya isyarat masukan. Osilator digunakan pada pembangkit isyarat, pada radio, tv, dsb.

2.            Dasar Balikan

Namun perlu diperhatikan bagaimana membuat penguat yang baik. Penguat yang baik adalah penguat yang keluarannya merupakan copy dari isyarat masukan, mempunyai tanggapan frekuensi yang lebar, keadaan panjarnya cukup stabil dan mempunyai keluaran yang tidak tergantung pada beban yang dipasang.

Dengan teknik balikan, maksud tersebut mungkin dapat tercapai. Dengan teknik ini sebagian dari isyarat keluaran dikembalikan lagi ke masukan. Balikan yang dipasang untuk memperlemah masukan disebut “balikan negatif”, sedangkan pada “balikan positif” masukan diperkuat.

Gambar (2) Skema rangkaian dasar balikan

Rangkaian dasar dari balikan negatif terdiri atas tiga komponen seperti ditunjukkan pada gambar (1).

1.      Penguat A dengan fungsi

v_o= A v_i ...............................................................(1)

2.      Jaringan kerja balikan b dengan fungsi

v_f = b v_o...............................................................(2)

Biasanya kita memerlukan b yang sangat stabil, yang biasanya terdiri atas pembagi tegangan sederhana.

3.      Penjumlah S dengan fungsi

v_i=v_s-v_f.................................................................(3)

Idealnya, A mempunyai harga sangat besar, karenanya v_i=v_o/A mempunyai harga sangat kecil dan mendekati nol volt, yaitu pada keadaan “tanah maya” (virtuil earth). Karena:

v_s-v_f =v_i................................................................(4)

dan

v_i »0......................................................................(5)

Kita mempunyai:
            v_s » v _f = b v_o..........................................................(6)

sehingga kita mendapatkan:

v_o/v_s =1/ b............................................................(7)

Terlihat bahwa besarnya penguatan v_o/v_s  tidak tergantung pada A, tetapi hanya tergantung pada b. Besarnya A tergantung pada besaran-besaran transistor, sedangkan b dapat diperoleh dengan sebuah pembagi tegangan.

Perhatikan bahwa pada gambar 15.1, rangkaian berupa sebuah lingkar tertutup (closed loop) yang terdiri dari

S : penguatan -1

A : penguatan A

b : penguatan b

Total penguatan pada lingkar tertutup disebut “penguatan lingkar” dan besarnya adalah - Ab . Rangkaian ini membandingkan hasil copy bv_o dari  v_o dengan v_s pada S. Segala ketidaksesuaian dinyatakan sebagai kesalahan dan diperkuat A kali untuk melawan kesalahan awal pada v_o. Jadi kesalahan awal harus dilawan, sehingga penguatan lingkar harus negatif ( Ab ); dan karenanya balikan ini disebut balikan negatif (negative feedback).

Hubungan “penguatan lingkar-tertutup” (v_o/v_s) dalam bentuk “penguatan lingkar-terbuka” (A) dan balikan (b) sebagai berikut.

Kita mempunyai:

v_o = Av_i

=A(v_s –bv_o)

Sehingga:

v_o = Av_s - Abv_o...............................................(6)

v_o/v_s= A/(1+Ab) = 1/(1/A+ b)

jika 1/A << b bentuk di atas akan menjadi:

v_o/v_s = 1/ b

jadi penguatan hanya tergantung sepenuhnya pada b , dimana ini dapat dibuat dengan sepasang resistor.

3.            Pengaruh balikan terhadap tegangan frekuensi

Sudah ditunjukkan sebelumnya bahwa balikan negatif dapat mengatasi penurunan A akibat penggantian transistor. Kita juga berharap balikan negatif dapat mengatasi penurunan A akibat terbatasnya tanggapan frekuensi (frequency response).

Gambar (3) Peningkatan tanggapan frekuensi dengan balikan

Gambar 3 (kurva R) memberikan ilustrasi tanggapan frekuensi penguat sederhana, dimana tanggapan frekuensinya mempunyai kelemahan akibat adanya rangkaian RC lolos-rendah dan juga rangkaian RC lolos tinggi.

Dapat dibuktikan bahwa dengan memasang lingkar balikan pada penguat di atas, maka rangkaian akan mempunyai tanggapan frekuensi dengan frekuensi 3 dB sebagai:

f’_FT= f_FT (1+ Ab )           (Bagian frekuensi tinggi)        (7)

f’_F=                       (Bagian frekuensi rendah)       (8)

dalam persamaan (7) & (8) nampak bahwa tanggapan frekuensi dapat ditingkatkan (melebar) dengan faktor yang sama, yaitu sebesar (1+ Ab ) walaupun penguatan mengalami penurunan.

Karena

A<<

dimana A adalah penguatan lingkar terbuka, dan 1/ b mendekati harga penguatan lingkar-tertutup, maka:

           

            A/(1+ Ab) » 1/b.................................................................(9)

            Namun demikian saat A » 1/b , maka:

            A/(1+ Ab) » A.....................................................................(10)

Jadi sepanjang penguatan lingkar-tertutup lebih kecil dari A, penguatan akan berharga ~1/b.

4.            Pengaruh balikan pada cacat bentuk isyarat

Secara ideal, keluaran v_o dari sebuah penguat adalah merupakan fungsi linier dari masukan v_i seperti diperlihatkan pada gambar 3-a, dalam bentuk

v_o= a_o+ a₁ v₁........................................................._­(10)

Namun pada prakteknya, linieritas tersebut tidak sempurna; untuk penguat transistor tunggal, akan berupa fungsi eksponensial. Kita memerlukan lebih banyak suku dari deret Taylor (seperti terlihat pada gambar 3-b,

v_{o =} a₁v_{i +} a₁ ......................................................(11)

           

            Gambar (3) Keluaran penguat (a) kondisi ideal dan (b) keadaan riil

            Jika masukan berupa frekuensi tunggal

v_i = V sin w t ................................................................(12)

Dengan persamaan 15.12 dapat diselesaikan dengan memasukkan persamaan (11) yang secara praktis berupa penyelesaian persamaan trigonometeri yang akan menghasilkan keluaran dengan frekuensi baru (frekuensi harmonik)

           

                         

5.            Rangkaian balikan dan pengaruh balikan pada impedansi masukan dan impedansi keluaran

Kita telah membahas pengaruh rangkaian balikan terhadap penguatan tanggapan amplitudo dan cacat. Kini marilah kita meninjau bagaimana balikan mempengaruhi impedansi keluaran dan impedansi masukan. Ini tentu bergantung pada cara bagaimana kita memasang rangkaian balikan.

Rangkaian balikan dapat dipasang paralel dengan keluaran seperti pada gambar12.5

Rangkaian balikan yang dimaksud terdiri dari R₃ dan R₂ dan dipasang seri dengan masukan. Resistor R₃ dan R₂ membentuk suatu pembagi tegangan sehingga

Pada gambar, rangkaian balikan R₃ dan R₂ dikatakan terhubung paralel dengan keluaran sebab kalau kedua resistor ini dilepas arus keluaran i_C (Q₂) tidak terputus, yang berarti R₂ dan R₃ menyimpangkan sebagian dari atas keluaran, atau R₂ dan R₃ paralel dengan keluaran.

Di lain pihak, apabila rangkaian R₂ dan R₃ dilepas maka arus pada masukan, yaitu i_C (Q₁) akan terputus oleh karena R₂ bersambung (seri) dengan transistor Q₁. Oleh sebab itu, balikan R₃ dan R₂ dikatakan seri dengan masukan.

Dalam hal ini isyarat balikan sebanding dengan tegangan isyarat keluaran. Balikan yang paralel dengan keluaran ini disebut balikan tegangan. Rangkaian balikan pada gambar 1 disebut balikan tegangan seri, artinya tegangan yang dipasang seri dengan masukan. Cara lain untuk memasang balikan adalah seprti pada gambar 2.

Disini balikan dipasang seri dengan keluaran dan paralel dengan masukan. Balikan dilakukan oleh R₆, yang mengalirkan arus balikan

Pada umumnya dibuat agar i₀ R₅ » v_i , sehingga  . Tampak bahwa isyarat balikan yaitu i_f sebanding dengan arus keluaran, sehingga balikan yang dipasang seri dengan keluaran disebut balikan arus. Rangkaian balikan pada gambar 2 disebut balikan arus paralel, artinya balikan arus yang dipasang paralel pada masukan.

Ada dua cara lain untuk memasang balikan, yaitu balikan tegangan paralel pada gamabar 12.7a dan balikan arus seri.

Kembali kepada pengaruh balikan terhadap impedansi keluaran dan impedansi masukan, secara umum dapatlah dikatakan berlaku aturan berikut. Balikan yang dipasang paralel akan menyebabkan impedansi keluaran atau masukan yang bersangkutan menjadi lebih kecil, yaitu dikalikan dengan  .

Sebagai contoh, pada balikan tegangan seri rangkaian balikan dipasang paralel dengan keluaran dan seri dengan masukan maka,

Disini tanda lt berarti lingkar tertutup yaitu dengan balikan terpasang, dan tanda lb (lingkar terbuka) tanpa balikan.

6.            Analisis rangkaian balikan

Pada pembahasan di atas tampak pengaruh balikan selalu timbul dalam faktor (1+ᵝv K_v, lb). Cara menghitungnya yaitu penguatan tnpa balikan dengan memperhitungkan pembebanan oleh rangkaian balikan ?

Dengan adanya rangkain balikan maka K_v , _lb menjadi berbeda dengan K_v , _lb tanpa rangkaian balikan. Dikatakan bahwa rangkaian balikan mempengaruhi atau membebani rangkaian lingkar terbuka.

Dengan adanya rangkaian  balikan maka K_v , _lb dengan memperhitungkan pembebanan oleh rangkaian balikan mengikuti cara yang kemukakan oleh Hillman dan Halkias dalam buku “Integrated Electronics”.

a.       Balikan tegangan seri

Marilah kita menganalisis bagaimana kita menentukan K_v , _lb  untuk balikan tegangan seri seperti pada gambar. Hambatan R7 sebetulnya juga membentuk balikan akan tetapi balikan DC, sebab R5 dan R6 tak dilalui arus isyarat berhubung adanya kapasitor pintas CE. Balikan DC ini dipasang agar titik kerja mantap, tak mudah bergeser pada garis beban.

Balikan ac (isyarat) adalah melalui R3 dan R2. Dalam membahan rangkaian lingkar terbuka dengan memperhitungkan pengaruh rangkaian balikan pada penguat lingkar terbuka dapat kita ikuti aturan beriikut. Dilihat dari masukan, rangakaian balkan yang paralel dengan keluaran dapat dipandang seolah-olah pada keluaran dihubungkan dengan tanah yang seperti dilukiskan pada gambar.

Tampak bahwa dilihat dari masukan, ujung R3 yang dipasang paralel dengan keluaran dipandang berhubungan dengan tanah, seperti pada gambar berikut:

Dilihat dari keluaran maka ujung R2 yang dihubungkan seri dengan masukan dapat dipandang terlepas dari rangakaian masukan, sehingga R2 tampak menjadi bersambung seri dengan R3 seperti terlihat pada keluaran Q2. Dari gambar diperoleh :

 dengan

Faktor balikan  dengan

Sehingga

Perhatikan bahwa pada gambar R₇ + R₅ // R₆ ada diluar jalur balikan, sehingga tak terpengaruh oleh balikan. Di lain pihak hambatan masukan transistor R_it,lb merupakan bagian dari balikan, sehingga pada bagian keadaan lingkar tertutup R_it,lb = R_it,lb (1+ᵝ_v K_v) oleh karena balikan terpasang seri dengan masukan. Dari gambar dapat disimpulkan bahwa :

Akibatnya hambatan masukan total untuk lingkar tertutup

Untuk hambatan keluaran (R₃ + R₂) // R₄ bersama dengan  langsung terpengaruh oleh balikan, oleh karena itu R_{o, lb} = (R₃ + R₂) R₄  dan R_{o, lt} =  oleh karena balikan terhubung paralel dengan keluaran.

b.      Balikan tegangan paralel

Sekarang kita membahas rangkaian balikan tegangan paralel seperti pada gambar.

Mengikuti cara menghitung K_v , _lb  menurut Milman-Halkias kita gunakan pendekatan berikut. Oleh karena rangkaian balikan pralalel dengan keluaran, maka dipandang dari masukan, ujung R2 yang dihubungkan dengan keluaran dapat dianggap berhubungan dengan tanah seperti pada gambar.

Oleh karena rangkaian balikan R₂ dihubungkan paralel dengan masukan, maka dipandang dari keluaran, ujung R₂ yang dipasang paralel dengan masukan dianggap berhubungan dengan tanah.

Dari gambar dapat diperoleh  dengan

 

Dari gambar tampak  

           

7.            Beberapa contoh analisis rangkaian balikan

Pada penguat Lindsey –  Hood, bahwa R4 membentuk rangkaian balikan DC oleh karena titik c ada pada tanah ac. Rangkaian R3-R2 membentuk balikan ac dan dc. Kedua balikan di atas mengikat titik operasi agar betul-betul mantap tak mudah berubah letaknya pada garis beban.

Kita perlu menentukan tegangan-tegangan dc pada berbagai tempat di dalam rangakaian. Kita juga perlu mengetahui berapa penguat arus, yaitu ᵝ , masing-masing transistor. Marilah kita gunakan BC 109 u ntuk Q1 dan Q2 yang mempunyai ᵝ1 = 2 = 300. Kita dapat menganggap bahwa titik kerja Q1 dan Q2 ditengah garis beban DC, oleh karena pencipta rangkaian ini membuat titik kerja di tengah garis beban ac.

8.            Balikan reaktif

Rangkaian balikan yang telah kita bahas sebelumnya tidak mengandung kapasitor, sehingga faktor balikan , tidak bergantug pada frekuensi. Pada beberapa penggunaa di perlukan tanggapan amplitudo frekuensi dengan bentuk tertentu, seperti misalnya pada penguat untuk kaset, untuk piringan hitam, untuk nada dan untuk tapis. Untuk maksud ini digunakan rangkaian balikan yang menggunakan kapastor.

1.      Prapenguat kepala kaset.

Sebagai contoh adalah prapenguat kepala kaset untuk kaset untuk main kembali.

Penguat untuk lingkar terbuka:

K_v,lb  3000

Dan faktor balikan

=

=    

Dengan =  ;

=    =    

Jika R₂ = 56 K; R₃ = 300 ; R₁= 39 K ; C = 33 nF

Berarti

=  = 540 rad/s

 = 7182 rad/s

Oleh karena  maka :

 =      =  

Tampak bahwa  adalah suatu nol dan  suatu kutub. Untuk  >>  atau  maka,

=  = 13

Sedang untuk   <<  atau  maka,

 =  = )

=    = )

Dengan menggunakan pendekatan bode kita dapat lukiskan tanggapan amplitudo penguat seperti pada gambar dengan kutub\

                        f₁ =  =  = 85 Hz dan  >> , , dan nol

                        f₂ =  =  = 1143 Hz.  =  = 22 dB

                       

Tanggapan amplitudo seperti ini di perlukan oleh karena kepala kaset menghasilkan tanggapan amplitudo isyarat rekuensi tinggi lebih kuat dari pada isyarat frekuensi rendah.

Untuk mengimbangi ini diperlukan prapenguat yang mempunyai penguatan besar yang mempunyai penguatan besar pada frekuensi rendah seperti pada gambar. Dengan cara ini prapenguat di atas kita hubungkan kepala kaset, isyarat yang dihasilkan kepada keluaran yang sama untuk untuk daerah frekuensi audio (20 Hz – 15 KHz). Dengan kata lain tanggapan amplitudo diatas menghasilkan tanggapan yang sama untuk berbagai nilai frekuensi. Dikatakan bahwa tanggapan amplitudo diatas menghasilkan penyamaan. Pemyamaan untuk kepala kaset disebut penyamaan N_­AB . Penyamaan untuk piringan hitam dikenal sebagai penyamaan RIAA.

2.   Pengatur nada

Bentuk balikan reaktif banyak digunakan orang untuk membuat pengatur nada, yaitu alat untuk membuat agar suara rendah (bass) dan suara tinggi (terbel) dapat diperkuat sendiri-sendiri. Untuk ini dipergunakan rangkaian seperti pada gambar dibawah ini:

Jika pengusap potensiometer R₂ ada pada a, maka kita peroleh penguatan bass yang maksimum. Bila penguat potensiometer R₆ ada pada titik c, kita akan dapatkan terbel maksimum. Ramgkaian ini di sebut pengatur nada baxandall aktif., oleh karena rangkaian pengatur nada ada dalam balikan, sehingga untuk membuatnya bekeraj diperlukan daya. Adanya balikan reaktif (menngandung rekatansi) ini mengakibatkan tanggapan amplitudo seperti pada gambar:

Grafik tanggapan amplitudo ini menunjukkan isyarat frekuensi rendah (>50 Hz) atau bas dan isyarat frekuensi tingg (> 10 K Hz) diperkuat sepuluh kali isyarat pada frekuensi tengah (  1 K Hz). Bentuk taggapan amplitudo seperti ini akan menghasilkan suara musik dengan bas yang mantap dan trebel yang jernih.

3.      Tapis aktif

Kita telah membahas tentang tapis RC yaitu ragkaian RC pasif yang di gunakan untuk mengolah isyarat agar dalam batas-batas tertentu saja yang di teruskan oleh rangkaian. Kita telah membahas pula rangkaian tapis RC lolos rendah dan rangkaian RC lolos tinggi seperti di tunjukkan pada gambar:

Fungsi alih kompleks untuk tapis lolos rendah adalah:

      (  =  =  =  =  =

      =  merupakan kutub dari fungsi alih kompleks. Tanggapan amplitudo terhadap frekuensi untuk fungsi alih ini di tunjukkan pada gambar.

Fungsi alih kompleks untuk tapis lolos tinggi adalah:

 =  =  =  =  =  =

Dengan kutub  =

Dengan bode dan tanggapan amplitudo  di lukiskan pada gambar

Dari gambar tampak bahwa tapis RC pasif memberikan tanggapan amplitudo lolos rendah dan lolos tinggi dengan kemiringan 6 dB/oktaf. Tapis semacam ini di sebut tapis orde pertama. Seringkali diperlukan tapis dengan orde lebih tinggi, yaitu yang mempunyai tanggapan amplitudo dengan pembatas 12 dB/oktaf, bahkan 18 dB/oktaf. Tapis dengan kemiringan 18 dB/oktaf disebut tapis orde tiga. Teoridan pembuatan tapis orde dua tidaklah sederhana.

Tanggapan yang menghasilkan juga tidak selalu mengikuti bagan bode seperti pada tapis orde pertama.

Bentuk tanggapan amplitudo yang mengikuti bagan bode untuk tapis orde dua atau lebih tinggi di sebut tanggapan butterworth. Sebagai contoh tanggapan butterworth untuk tapis lolos rendah orde dua adalah seperti pada gambar:

Tapis orde dua tersebut biasanya di buat dengan menggunakan rangkaian penguat. Agar tapis ini dapat bekerja di perlukan catu daya, maka tapis semacam ini di sebut tapis aktif. Tapis aktif kebanyakan menggunakan penguat operasional (op-amp) dalam bentuk IC.

Di sini akan ditunjukkan rangkaian diskret tapis butterwoth lolos rendah dan lolos tinggi orde dua. Tapis aktif merupakan suatu bahan pembahasan yang amat luas dan dalam, serta banyak buku yang di tulis khusus tentang ini.

Tapis aktif butterwoth lolos rendah orde dua di tunjukkan pada gambar 12.32. tanggapan tapis ini dapat di lihat pada gambar 12.31, dengan

 =  =

Pada tapis aktif di atas R₁ = R₂ = R dan C­₁ = 2 C, C₂ = ½ C₁ = C, dan bahwa penguatan penguat sama dengan satu merupakan persyaratan yang harus di penuhi secara ketat. Akibatnya di perlukan komponen-komponen presisi. Jika ini tidak di penuhi tanggapan amplitudo yang dapat mungkin berbeda dengan dengan tanggapan amplitudo butterwoth, yang dapat berakibat terjadinya osilasi. Perhatikan bahwa baliakn reaktif yang di gunakan adalah baliakan positif. Tapis ini di sebut tapis aktif sallen-key. Tapis sallen-key lolos tinggi orde dua dengan tanggapan butterwoth dilukidkan pada gambar 12.33

Tapis aktif semacam ini dapat di gunakan untuk membuat isyarat musik bernada rendah masuk ke pengeras suara woofer, isyarat musik bernada menengah ke pengeras midrange, dan isyarat musik bernada tinggi kepengeras suara tweeter. Sistem tapis aktif seperti ini di katakan membentuk rangkaian cross over aktif. Dalam daerah audio tapis aktif seperti ini di gunakan pada lampu disko; warna lampu di buat sesuai agar warna nyala lampu di buat sesuai dengan tinggi rendah nada musik.

9.            Penggunaan balikan untuk pengatur tagangan DC

Kita telah mengenal balikan dc dari pembahasan terdahulu. Misalnya resistor 56 K  pada gambar 12.25 membentuk balikan dc. Balikan ini di pasang agar tehnik kerja resistor mantap. Jika terjadi perubahan tegangan pada satu bagian rangkaian, rangkaian balikan akan melakukan reaksi untuk melawan perubahan tersebut. Pengertian balikan dc digunakan juga pada pengatur tegangan catu daya agar tegangan keluaran mantap, tidak turun nilainya jika ditarik arus beban.

Pengatur baliakan dc dikenal sebagai lingkar tertutup. Gambar 12.35 menunjukkan satu contoh rangkaian catu daya yang menggunakan pengatur lingkar tertutup.

Cara kerja pengaturan tegangan lingkar tertutup pada gambar 12.35 adlah sebagai berikut. Jika tegangan keluaran turun karena pembebanan, tegangan titik b juga akan turun. Akibatnya V_BE dan Q₃ akan turun, arus kolektor Q₃ berkurang, sehingga tegangan ac pada kolektor Q₃ akan naik. Akibatnya V_BE pada Q₁ dan Q₂ akan naik. Ini akan mengurangi V_CE pada Q₂ dan Q₁, sehingga tanggapan dc pada keluaran akan naik lagi. Jadi kita bermula dari tegangan keluaran yang dinaikkan oleh kerja rangkaian balikan. Dengan adanya balikan, tegangan pada titik b akan dipertahankan v_b = 3,9 V + 0,6 V  = 4,5 V. Misalkan pengusap R₆ ada pada titik c, maka v_b=  V_O atau v_o =  v_b = (4,5 V) = 25,2 V

Jika pengusap pada R₆ ada pada titik a, maka v_o = 4 V. Jadi dengan memutar potensiometer R₆, tegangan keluaran dapat diatur agar berubah dari 4 V hingga 25 V.

Transistor Q₄ digunakan untuk membatasi arus keluaran. Arus keluaran I₀ akan memulai R₄ dan mengakibatkan beda tegangan sebesar R₇ I₀ pada V_BE untuk transistor Q₄. Jika arus keluaran I₀ mengakibatkan R₄ I₀ >> 0,65 V, maka transistor Q₄ akan mengalami penjenuhan sehingga V_CC = 0 V. Dengan demikian V_BE(Q1) + V_BE(Q2) = -R₄ I₀  0,6 V, sehingga transistor Q₁ dan Q₂ akan terputus, tak ada arus basis yang masuk, sehingga V_CE(Q1) menbesar dan tegangan dc keluaran menjadi 0 V. Akibatnya kita akan mendapatkan lengkung pembebanan seperti pada gambar.

10.       Kemantapan balikan

1.      Balikan negativ

Balikan negativ dapat dilukiskan seprti pada gambar 12.37

Pada balikan negatif tegangan balikan Vf dipasang sedemikian sehingga isyarat masukan Vi dibuat lebih lemah oleh adanya tegangan balikan Vf sehingga menghasilkan isyarat Va<Vi pada pelaksanaanya rangkaian balikan kita pasang seperti pada gambar 12.38 . pada gambar 12.38(a) isyarat Va =Vi –Vf = Vi –( ) dengan Vf diambil sefasa dengan Vo atau Vf berada pada fase  atau 360  dengan Vi.

Pada gambar 12.38 (b) isyarat Va = Vi  = Vf  akan tetapi Vf berlawanan fase dengan Vo atau Vf berada pada fase 180  dengan Vf = -  Vo.

2.      Tanggapan  amplitudo dan tanggapan Fasa

Rangkaian pada gambar 12.38 terdiri dari 2 tahap sehingga pada keadaan lingkar terbuka mempunyai tanggapan amplitudo untuk penguatan dan fase untuk penguat pada gambar 12.38(a) adalah seperti gambar 12.39

Tampak bahwa tiap kutub akan menurunkan tanggapan amplitudo 6 dB/oktaf pada tanggapan fase tiap kutub akan menyebabkan penurunan fase sebesar 90^o pada daerah frekuensi tengah dimana tanggapan frekuensi untuk penguatan adalah datar penguatan. Maka untuk penguat 2 tahap isyarat keluaran berfase sama dengan isyarat masukan atau berada pada fase  untuk penguat yang terdiri dari 3 tahap tanggapan amplitudo untuk penguatan dan fase yang ditunjukan pada gambar 12.40

Untuk penguat 3 tahap atau lebih ada 2 nilai frekuensi dimana beda fasa antara isyarat keluaran dan masukan tergeser fasa +  atau -  terhadap beda fasa pada frekuensi tengah.

3.      tanggapan frekuensi lingkar tertutup suatu penguat untuk menentukan bentuk.

tanggapan frekuensi lingkar tertutup suatu penguat bila kita tahu bentuk tanggapan frekuensi lingkar terbuka. Penguatan lingkar terbuka pada daerah frekuensi tengah dan Kv.it adalah penguatan lingkar tertutup. Perhatikan gambar 12.44

Pada gambar 12.44 tampak bentuk-bentuk tanggapan amplitudo untuk nilai tepi fasa yang lain. Pada tepi fasa  ada sedikit kenaikan pada tanggapan amplitudo lingkar tertutup dititik d secara umum dapat dikatakan bahwa ada tanggapan amplitudo lingkar tertutup tak mempunyai puncak karena tepi fasa terlalu kecil. Tanggapan amplitudo lingkat tertutup haruslah memotong tanggapan lingkar terbuka dengan beda kemiringan tidak lebih dari 6 dB/oktaf. Jika ada kemiringan lebih dari 6 dB/oktaf yang berarti tepi fasa kurang dari   terjadilah puncak pada tanggapan amplitudo lingkar tertutup atau dapat menyebabkan osilasi. Yang ditunjukan pada 12.44 untuk tepi fasa  dan  .

11.       Kompensasi frekuensi

Ada berbagai cara  yang dapat diusahakan agar penguat dalam keadaan lingkar tertutup. Berada dalam keadaan mantap, yaitu tak berosilas. Ini di lakukan dengan mengubah tanggap amplitudo lingkar terbuka atau mengubah tanggapan ampliudo faktor balika. Ini disebut komponensasi frekuensi.
diantara berbagai cara kompensasi frekuensi ada tiga yang sering di gunakan orang, yaitu :

a)      Kompensasi kutub dominan atau kompensasi tertinggal fasa

b)      Kompensasi terdahulu fasa.

c)      Kompensasi kutub – nol.

1.        kompensasi kutub dominan

Kompensasi ini di lakukan dengan memasang suatu tapis lolos rendah IRC I pada keluaran penguat seperti dilukiskan pada gambar 12. 45

Gambar 12.45 kompensasi kutub dominan

Dengan adanya kompensasi ini tanggapan amplitudo terbuka Gv, lb (ω) berubah menjadi garis a b f. Tanpa kompensasi maka tanggapan amplitudo lingkar terbuka diberikan oleh garis a c b e . ini ditunjukkan pada gambar 12.46

Oleh adanya rangkaian kompensasi pada gambar 12.45 , penguatan lingkar terbuka di kalikan dengan faktor.

  =  =  

=    dengan

Akibatnya, terjadi kutub baru dalam _{2 1}  sehinggah tanggapan amplitudo lingkar terbuka menjadi seperti dinyatakan oleh garis b f g h pada gambar 12. 46. Ini berarti kita dapat memasang balikan sehingga G_{v, lt} memotong G_{v, Ib} pada titik g

2.        kompensasi kutub – nol. Suatu cara lain untuk mengubah tanggapan amplitudo lingkar terbuka adalah dengan kompensasi kutub – nol seperti ditunjukkan pada gambar 12.47.

Gambar 12.47 penguat lingkar terbuka dengan kompensasi kutub-nol

Fungsi alih kompleks untuk rangkaian kompensasi di atas adalah

_o (ω) =  =    

Dengan kutub    dan nol

                                                Dengan adanya kompensasi kutbub – nol fungsi ahli kompleks total penguat menjadi G_{v , lb} (ω) G_o (ω) .

Untuk bagan Bode pada gmbar 12.48 :

Gambar 12,12,48 bagaimana rangkaian kompensasi dapat mengubah tanggapan amplitudo lingkar terbuka .

_{v, Ib}  (ω) =   

Akibatnya

_{v, lb} (ω)_total  =  

Jika kita buat = ω_{21 ,} pembilang (j ω + ω_Z) dapat menghilang (jω + ω₂₁). Di katakan nol ω_z menghilangkan kutub ω_21. Ini di lukiskan pada gambar 12.48.

Tanpa kompensasi kita hanya dapat bekerja dengan penguatan di atas G_v,it (1) saja, oleh karena untuk penguatan di bawah G_{v , lb}  (1) tanggap amplitudo ligkar tertutup garis  akan bertumbuk dengan tanggapan amplitdo lingkar terbuka G_{v, lb} (ω) dengan beda kemiringan 12 dB/oktaf. Ini dapat menimbulkan osilasi.

Dengan kompensasi kutub – nol di atas, maka kemiringan pada ω₂₁ suhu di hilangkan sehingga tanggap amplitudo lingkar terbuka dari titik b ke titik c turun dengan kemiringan – 6 dB/oktaf.

3.    kompensasi terdahulu fasa.

Kompensasi ini membentuk kutub pada lengkung yaitu dengan memasang kapasitor pada rangkaian balikan ini ditunjukkan pada gambar 12.49.

Balikan yang di gunakan adalah balikan tegangan – paralel dengan balikan terdiri dari R_f // C_f .
kita anggap rangkaian balikan ini menghaslkan tegangan balikan v_f yaitu

Dengan R_it =  + (1 +  // )
jika dianggap R_B R_it , maka faktor balikan adalah :

=  =  =  

Dengan  =  dan  =  =  

Jika penguat lingkar _v (ω)  (ω)  maka penguat lingkar tertutup

 (ω) = =

Nyata bahwa  = adalah nol untuk penguatan lingkar tertutup

 (ω) dan  =  adalah kutub untuk  (ω) .
perhatikan bahwa ω_{2    ,} sehingga nol  ada disebelah kanan kutub.
ini dilukiskan pada gambar 12.50..

Garis e f g h j  menyatakan bagan Bode untuk penguat lingkar terbuka sedang garis a b c d menyatakn bahwawa bagan Bode untuk  selama      (ω) tanggap amplitudo lingkar tertutup  (ω)  (ω).

Jika  atau     , maka pengutan lingkar tertutup

   (ω)    (ω) .

Akibatnya badab Bode untuk tanggap amplitudo lingkar terbuka  (ω) diberikan untuk lengkung a b h j.

Perhatikan bahwa dengan menggunakan kompensasi terdahulu fasa  memotong bagan Bode untuk tanggapan amplitudo lingkar terbuka  (ω) dengan beda kemiringan sebesar 6 dB/oktaf, sehingga penguat lingkar tertutup akan mantap (tak berosilasi).

C.     PENUTUP

o   KESIMPULAN

Usaha untuk mengembalikan sebagian isyarat keluaran kepada masukkan di sebut balikan (feed-back). Balikan  yang di pasang untuk memperlemah isyarat masukkan di sebut balikan negatif, sedangkan balikan yang di pasang untuk memperkuat masukkan di sebut balikan positif.

Suatu balikan di katakan bersifat positif, bila isyarat masukkan v_i menjadi semakin kuat, yaitu bila v_a>v_i.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. Bab 15 : balikan (feedback). http://kambing.ui.ac.id/onnopurbo/oraridiklat/teknik/elektronika/elektronika-dasar-II-univ-negeri-jember/bab15-balikan-feedback.pdf. (diakses pada 13 februari 2015, pukul 10:59)

Sutrisno. 1987. ELEKTRONIKA:Teori dan penerapannya JILID 2. Bandung : Penerbit ITB

Willyriyadi. 2009. Umpan balik (feedback). http://willyriyadi.blogspot.com/2009/12/umpan-balik-feedback.html.(di akses pada 13 februari 2015, pukul 11:27)