Voltage, Current and Resistance	Navigation
Tutorial: 1 of 10   --- Select a Tutorial Page ---  Page 1 - Volts, Amps and Ohms  Page 2 - Ohm's Law and Power  Page 3 - Electrical Units of Measure  Page 4 - Kirchoff's Circuit Laws  Page 5 - Mesh Current Analysis  Page 6 - Nodal Voltage Analysis  Page 7 - Thevenin's Theorem  Page 8 - Norton's Theorem  Page 9 - Maximum Power Transfer  Page 10 - Star-Delta Transformations

Relationship Between Voltage, Current Resistance

All materials are made up from atoms, and all atoms consist of protons, neutrons and electrons.Protons, have a positive electrical charge. Neutrons have no electrical charge while Electrons, have a negative electrical charge. Atoms are bound together by powerful forces of attraction existing between the atoms nucleus and the electrons in its outer shell. When these protons, neutrons and electrons are together within the atom they are happy and stable. But if we separate them from each other they want to reform and start to exert a potential of attraction called a potential difference.

Now if we create a closed circuit these loose electrons will start to move and drift back to the protons due to their attraction creating a flow of electrons. This flow of electrons is called an electrical current. The electrons do not flow freely through the circuit as the material they move through creates a restriction to the electron flow. This restriction is called resistance.

Then all basic electrical or electronic circuits consist of three separate but very much related electrical quantities called: Voltage, ( v ), Current, ( i ) and Resistance, ( Ω ).

Voltage

Voltage, ( V ) is the potential energy of an electrical supply stored in the form of an electrical charge. Voltage can be thought of as the force that pushes electrons through a conductor and the greater the voltage the greater is its ability to "push" the electrons through a given circuit. As energy has the ability to do work this potential energy can be described as the work required in joules to move electrons in the form of an electrical current around a circuit from one point or node to another.The difference in voltage between any two points, connections or junctions (called nodes) in a circuit is known as the Potential Difference, ( p.d. ) sometimes called the Voltage Drop.

The Potential difference between two points is measured in Volts with the circuit symbol V, or lowercase "v", although Energy, E lowercase "e" is sometimes used. Then the greater the voltage, the greater is the pressure (or pushing force) and the greater is the capacity to do work.

A constant voltage source is called a DC Voltage with a voltage that varies periodically with time is called an AC voltage. Voltage is measured in volts, with one volt being defined as the electrical pressure required to force an electrical current of one ampere through a resistance of one Ohm. Voltages are generally expressed in Volts with prefixes used to denote sub-multiples of the voltage such as microvolts ( μV = 10^-6 V ), millivolts ( mV = 10^-3 V ) or kilovolts ( kV = 10³ V ). Voltage can be either positive or negative.

Batteries or power supplies are mostly used to produce a steady D.C. (direct current) voltage source such as 5v, 12v, 24v etc in electronic circuits and systems. While A.C. (alternating current) voltage sources are available for domestic house and industrial power and lighting as well as power transmission. The mains voltage supply in the United Kingdom is currently 230 volts a.c. and 110 volts a.c. in the USA.

General electronic circuits operate on low voltage DC battery supplies of between 1.5V and 24V d.c. The circuit symbol for a constant voltage source usually given as a battery symbol with a positive, + and negative, - sign indicating the direction of the polarity. The circuit symbol for an alternating voltage source is a circle with a sine wave inside.

Voltage Symbols

A simple relationship can be made between a tank of water and a voltage supply. The higher the water tank above the outlet the greater the pressure of the water as more energy is released, the higher the voltage the greater the potential energy as more electrons are released. Voltage is always measured as the difference between any two points in a circuit and the voltage between these two points is generally referred to as the "Voltage drop". Any voltage source whether DC or AC likes an open or semi-open circuit condition but hates any short circuit condition as this can destroy it.

Electrical Current

Electrical Current, ( I ) is the movement or flow of electrical charge and is measured in Amperes, symbol i, for intensity). It is the continuous and uniform flow (called a drift) of electrons (the negative particles of an atom) around a circuit that are being "pushed" by the voltage source. In reality, electrons flow from the negative (-ve) terminal to the positive (+ve) terminal of the supply and for ease of circuit understanding conventional current flow assumes that the current flows from the positive to the negative terminal. Generally in circuit diagrams the flow of current through the circuit usually has an arrow associated with the symbol, I, or lowercase i to indicate the actual direction of the current flow. However, this arrow usually indicates the direction of conventional current flow and not necessarily the direction of the actual flow.

Conventional Current Flow

Conventionally this is the flow of positive charge around a circuit. The diagram at the left shows the movement of the positive charge (holes) which flows from the positive terminal of the battery, through the circuit and returns to the negative terminal of the battery.

This was the convention chosen during the discovery of electricity in which the direction of electric current was thought to flow in a circuit. In circuit diagrams, the arrows shown on symbols for components such as diodes and transistors point in the direction of conventional current flow. Conventional Current Flow is the opposite in direction to the flow of electrons.

Electron Flow

The flow of electrons around the circuit is opposite to the direction of the conventional current flow. The current flowing in a circuit is composed of electrons that flow from the negative pole of the battery (the cathode) and return to the positive pole (the anode). This is because the charge on an electron is negative by definition and so is attracted to the positive terminal. The flow of electrons is called Electron Current Flow. Therefore, electrons flow from the negative terminal to the positive.

Both conventional current flow and electron flow are used by many textbooks. In fact, it makes no difference which way the current is flowing around the circuit as long as the direction is used consistently. The direction of current flow does not affect what the current does within the circuit. Generally it is much easier to understand the conventional current flow - positive to negative.

In electronic circuits, a current source is a circuit element that provides a specified amount of current for example, 1A, 5A 10 Amps etc, with the circuit symbol for a constant current source given as a circle with an arrow inside indicating its direction. Current is measured in Amps and an amp or ampere is defined as the number of electrons or charge (Q in Coulombs) passing a certain point in the circuit in one second, (t in Seconds). Current is generally expressed in Amps with prefixes used to denote micro amps ( μA = 10^-6A ) or milli amps ( mA = 10^-3A ). Note that electrical current can be either positive in value or negative in value depending upon its direction of flow.

Current that flows in a single direction is called Direct Current, or D.C. and current that alternates back and forth through the circuit is known as Alternating Current, or A.C.. Whether AC or DC current only flows through a circuit when a voltage source is connected to it with its "flow" being limited to both the resistance of the circuit and the voltage source pushing it. Also, as AC currents (and voltages) are periodic and vary with time the "effective" or "RMS", (Root Mean Squared) value given as I_rms produces the same average power loss equivalent to a DC current I_average . Current sources are the opposite to voltage sources in that they like short or closed circuit conditions but hate open circuit conditions as no current will flow.

Using the tank of water relationship, current is the equivalent of the flow of water through the pipe with the flow being the same throughout the pipe. The faster the flow of water the greater the current. Any current source whether DC or AC likes a short or semi-short circuit condition but hates any open circuit condition as this prevents it from flowing.

Resistance

The Resistance, ( R ) of a circuit is its ability to resist or prevent the flow of current (electron flow) through itself making it necessary to apply a greater voltage to the electrical circuit to cause the current to flow again. Resistance is measured in Ohms, Greek symbol ( Ω, Omega ) with prefixes used to denote Kilo-ohms ( kΩ = 10³Ω ) and Mega-ohms ( MΩ = 10⁶Ω ). Note that Resistance cannot be negative in value only positive.

Resistor Symbols

The amount of resistance determines whether the circuit is a "good conductor" - low resistance, or a "bad conductor" - high resistance. Low resistance, for example 1Ω or less implies that the circuit is a good conductor made from materials such as copper, aluminium or carbon while a high resistance, 1MΩ or more implies the circuit is a bad conductor made from insulating materials such as glass, porcelain or plastic. A "semiconductor" on the other hand such as silicon or germanium, is a material whose resistance is half way between that of a good conductor and a good insulator. Semiconductors are used to make Diodes and Transistors etc.

Resistance can be linear in nature or non-linear in nature. Linear resistance obeys Ohm's Law and controls or limits the amount of current flowing within a circuit in proportion to the voltage supply connected to it and therefore the transfer of power to the load. Non-linear resistance, does not obeyOhm's Law but has a voltage drop across it that is proportional to some power of the current. Resistance is pure and is not affected by frequency with the AC impedance of a resistance being equal to its DC resistance and as a result can not be negative. Remember that resistance is always positive, and never negative.

Resistance can also be classed as an attenuator as it has the ability to change the characteristics of a circuit by the effect of loading the circuit or by temperature which changes its resistivity.

For very low values of resistance, for example milli-ohms, ( mΩ´s ) it is sometimes more easier to use the reciprocal of resistance ( 1/R ) rather than resistance ( R ) itself. The reciprocal of resistance is called Conductance, symbol ( G ) and represents the ability of a conductor or device to conduct electricity. In other words the ease by which current flows. High values of conductance implies a good conductor such as copper while low values of conductance implies a bad conductor such as wood. The standard unit of measurement given for conductance is the Siemen, symbol (S).

Again, using the water relationship, resistance is the diameter or the length of the pipe the water flows through. The smaller the diameter of the pipe the larger the resistance to the flow of water, and therefore the larger the resistance.

The relationship between Voltage, ( v ) and Current, ( i ) in a circuit of constant Resistance, ( R ).

Voltage, Current and Resistance Summary

Hopefully by now you should have some idea of how electrical Voltage, Current and Resistance are closely related together. The relationship between Voltage, Current and Resistance forms the basis of Ohm's law which in a linear circuit states that if we increase the voltage, the current goes up and if we increase the resistance, the current goes down. Then we can see that current flow around a circuit is directly proportional ( ∝ ) to voltage, ( V↑ causes I↑ ) but inversely proportional ( 1/∝ ) to resistance as, ( R↑ causes I↓ ).

A basic summary of the three units is given below.

• Voltage or potential difference is the measure of potential energy between two points in a circuit and is commonly referred to as its " volt drop ".
• When a voltage source is connected to a closed loop circuit the voltage will produce a current flowing around the circuit.
• In D.C. voltage sources the symbols +ve (positive) and -ve (negative) are used to denote the polarity of the voltage supply.
• Voltage is measured in " Volts " and has the symbol " V " for voltage or " E " for energy.
• Current flow is a combination of electron flow and hole flow through a circuit.
• Current is the continuous and uniform flow of charge around the circuit and is measured in " Amperes " or " Amps " and has the symbol " I ".
• The effective (rms) value of an AC current has the same average power loss equivalent to a DC current flowing through a resistive element.
• Resistance is the opposition to current flowing around a circuit.
• Low values of resistance implies a conductor and high values of resistance implies an insulator.
• Resistance is measured in " Ohms " and has the Greek symbol " Ω " or the letter " R ".

Quantity	Symbol	Unit of Measure	Abbreviation
Voltage	V or E	Volt	V
Current	I	Amp	A
Resistance	R	Ohms	Ω

In the next tutorial about DC Theory we will look at Ohms Law which is a mathematical equation explaining the relationship between Voltage, Current, and Resistance within electrical circuits and is the foundation of electronics and electrical engineering. Ohm's Law is defined as: E = I x R.

 

cara memperbaiki CRT TV

Prinsip Kerja CRT TV dan Cara memperbaiki CRT

         Seperti yang kita ketahui tabung gambar merupakan salah satu komponen TV yang sangat vital, Banyak kerusakan kerusakan pada TV salah satunya yaitu kerusakan tabung.

Sekilas tentang tabung gambar / CRT
          Tabung sinar katoda (bahasa Inggris: cathode ray tube atau CRT), ditemukan oleh Karl Ferdinand Braun, merupakan sebuah tabung penampilan yang banyak digunakan dalam layar komputer, monitor video, televisi dan osiloskop. CRT dikembangkan dari hasil kerja Philo Farnsworth yang dipakai dalam seluruh pesawat televisi sampai akhir abad 20, dan merupakan dasar perkembangan dari layar plasma, LCD dan bentuk teknologi TV lainnya.
Tabung sinar katoda pada pesawat televisi 14 inch

Versi paling awal CRT adalah sebuah dioda katoda-dingin, sebuah modifikasi dari tabung Crookes (sinar-X) dengan layar dilapisi fosfor, kadang kala dipanggil tabung Braun.
Versi pertama yang menggunakan kathoda panas dikembangkan oleh J.B. Johnson (yang merupakan asal istilah noise Johnson) dan H.W. Weinhart dari Western Electric dan menjadi produk komersial pada 1922.

“Sinar katoda adalah aliran elektron kecepatan tinggi yang dipancarkan dari katoda yang dipanaskan dari sebuah tabung vakum.”

Dalam tabung sinar katoda, elektron-elektron secara hati-hati diarahkan menjadi pancaran, dan pancaran ini di”defleksi” oleh medan magnetik untuk men”scan” permukaan di ujung pandan (anode), yang sebaris dengan bahan berfosfor (biasanya berdasar atas logam transisi atau rare earth. Ketika elektron menyentuh material pada layar ini, maka elektron akan menyebabkan timbulnya cahaya. Untuk lebih jelasnya kita bisa melihat pada salah satu contoh gambar berikut :

Cara kerjanya adalah mula mula katoda tabung dipanaskan oleh pin heater ( sekitar 6VAC) hingga elektron mudah ditembakkan, elektron ini diarahkan oleh magnetik D-Y yoke ke arah permukaan tabung yg dilapisi oleh fosfor (RGB: Red Green Blue) Elektron elektron ini akan ditembakkan sesuai dengan input pada kaki kaki katoda Tabung gambar dalam hal ini yang berhubungan langsung dengan bagian ini adalah IC Video Amp / Transistor penguat akhir pada PCB CRT.
Apabila lapisan katoda dipanasi ,maka permukaan katoda akan dengan mudah melepaskan elektron elektronnya (atom yang bermuatan negatif ) dalam teori listrik yang bisa berpindah atau bergerak adalah elektron ! Lihat pada gambar dibawah untuk lebih jelasnya :

Bagian Electron Guns akan menembakkan elektron sesuai inputan dan apabila Elektron ini bertabrakan dengan lapisan fosfor yang berada dibagian depan CRT ( screen) Fosfor yg tertembak elektron akan berpendar maka kita melihat warna di depan TV tabung. Elektron elektron ini tentu saja tidak asal asalan ditembakkan begitu saja namun terlebih dahulu didefleksikan oleh Deflection yoke.Itulah proses dasar pembentukan gambar pada TV.
Secara teori, CRT dan LCD memiliki perbedaan di mana CRT menggunakan elektron yang ditembakkan ke layar sehingga mewarnai menjadi suatu gambar. LCD memiliki cahaya di belakang yang konstan di mana intensitas kecerahan menjadi berbeda karena adanya penutupan/penghalangan dari molekul untuk sinar yang melewati panel.


Sekilas tentang LCD
(Liquid Crystal Display) juga dikenal sebagai LCD adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan di berbagai bidang misalnya dalam alat-alat elektronik seperti televisi, kalkulator ataupun layar komputer.
Pada LCD berwarna semacam monitor terdapat banyak sekali titik cahaya (pixel) yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai sebuah titik cahaya. Walau disebut sebagai titik cahaya, namun kristal cair ini tidak memancarkan cahaya sendiri. Sumber cahaya di dalam sebuah perangkat LCD adalah lampu neon berwarna putih di bagian belakang susunan kristal cair tadi.
Titik cahaya yang jumlahnya puluhan ribu bahkan jutaan inilah yang membentuk tampilan citra. Kutub kristal cair yang dilewati arus listrik akan berubah karena pengaruh polarisasi medan magnetik yang timbul dan oleh karenanya akan hanya membiarkan beberapa warna diteruskan sedangkan warna lainnya tersaring.
Khusus untuk pembahasan tentang LCD akan saya sampaikan pada artikel lainnya.
       Kembali ke Tabung TV, lalu bagaimana cara mengukur baik tidaknya sebuah tabung, untuk pertanyaan ini sudah pernah saya bahas di artikel sebelumnya tentang Analisa CRT TV , Tips mengukur CRT dan Trik layar CRT namun tidak ada salahnya kita mencoba trik lain bukan. Berikut saya paparkan 2 cara lain yang saya ketahui.
Namun berhubung kedua cara ini menurut saya terlalu berbahaya untuk dilakukan maka saya tidak menyarankan bagi anda yang baru mengenal Service Televisi……DONT TRY THIS AT HOME…. hehe. Terkecuali jika memang anda sudah mengenal betul pin pin pada tabung TV tentu tidak ada masalah.
Cara Pertama
Ok untuk cara pertama, coba lihat kedua gambar dibawah ini :

Gambar pertama kurang lebih menggambarkan hubungan antara grid-katoda-heater pada CRT dalam keadaan mati , sedangkan gambar kedua menggambarkan hubungan ketika CRT menyala yaitu heater memanaskan lapisan katoda sehingga elektron mudah ditembakkan.
Nah antara ketiga pin ini tentu memiliki resistansi tertentu bukan!
Apabila kita ukur dengan AVO meter menggunakan skala Ohm Meter dengan skala X 1K , kabel merah kita hubungkan ke katoda dan kabel Hitam dihubungkan dengan Grid ,Bila tabungnya dalam kondisi bagus , jarum avo meter akan bergerak menunjukan angka resistansi sekitar 10k ,namun apabila tabung gambar mengalami kerusakan atau soak atau loyo maka nilai resistansi nya akan besar atau bahkan jarum meter tidak bergerak sama sekali meskipun skala sudah dinaikan jadi x 10k.


Alat yang harus kita siapkan untuk pengujian tabung ini adalah :
1. Power supply atau trafo yang ada output 6volt
2. Multymeter atau AVO meter
Bingung……..!!!!!!! makanya belajar, coba lihat gambar dibawah ini : 

Pin heater diberi tegangan 6 Volt dan kita ukur berapa resistansi antara grid dan Katoda apakah sesuai dengan nilai tadi. Ingat, kabel meter warna merah di hubungkan ke katoda dan kabel warna hitam ke grid.
Cara Ke Dua
Cara yang kedua adalah mengukur tanpa melepaskan CRT socket ,artinya mengukur secara langsung dalam keadan hidup atau TV dalam keadaan menyala .
Caranya adalah dengan cara Mengukur tegangan yang keluar dari masing masing katoda ,apabila CRT dalam kondisi bagus tegangan nya akan berkisar 100 volt DC ,tapi kalau yang sudah lemah berkisar 10 volt bahkan kurang ,jadi kalau di hitung secara prosentase apabila keluar 50 volt biasanya kita menyebut kondisi crt 50 persen.
Bagaimana cara mengukurnya ? caranya adalah dengan terlebih dahulu melepaskan resistor yang terhubung ke katoda dari masing masing katoda RGB.
Gambar yang disilang warna merah adalah lokasi untuk memutuskan hubungan nya seperti gambar dibawah ini .


Bagaimana, cukup jelas bukan…..sekali lagi untuk pemula..…. hehe keukeuh…
Lalu bagaimana untuk memperbaiki tabung TV atau lebih tepatnya me-refresh tabung yang rusak
Gambar di bawah ini adalah rangkaian untuk mendoubler tegangan ac , gunanya untuk membersihkan permukaan katoda yang terkena korosi karena pemakaian dalam jangka waktu lama

Komponennya adalah 3 buah IN4007 4 buah elco 4,7uf400v.
Satu lagi saya tambahkan trik untuk merefresh tabung TV, yaitu dengan men-shortkan Screen pada CRT dengan GND!!!! apakah cara ini saya sarankan, Ya dan Tidak. Sedikit Flashback ke kasus dulu, saya pernah menemukan TV Samsung CS7271 ( teknisi kawakan pasti tau TV ini ) CRT buram / hampir tidak ada gambar malah, suara normal. Dengan asumsi tegangan yang mengalir ke Screen CRT normal. Dengan kata lain CRT sudah benar benar rusak. 

Saya coba trik ini pada TV Samsung CS7271 ini, lalu ternyata Gambar kembali muncul normal……tapi ternyata 6 bulan kemudian CRT kembali mati dan pada saat saya mencoba trik ini untuk kedua kalinya ternyata tidak berhasil. Saya sendiri tidak tahu apa penyebabnya, saya menduga emisi di dalam tabung sudah benar benar berkurang.
Terus terang saya sendiri tidak berani melakukan trik ini pada CRT TV yang termasuk baru.
Kecuali jika memang menurut anda CRT tersebut sudah benar benar mati total. Jika memang hendak melakukan trik ini anda harus berhati hati karena mungkin akan ada percikan yang disebabkan short kaki2 ini.
Mohon maaf jika ada penjelasan saya yang kurang tepat. Semoga bermanfaat…..amien.

pemancar FM

Pemancar FM

Pendahuluan

Di antara keuntungan FM adalah bebas dari pengaruh gangguan udara, bandwidth (lebar pita) yang lebih besar, dan fidelitas yang tinggi. Jika dibandingkan dengan sistem AM, maka FM memiliki beberapa keunggulan, diantaranya :

Lebih tahan noise

Frekuensi yang dialokasikan untuk siaran FM berada diantara 88 – 108 MHz, dimana pada wilayah frekuensi ini secara relatif bebas dari gangguan baik atmosfir maupun interferensi yang tidak diharapkan. Jangkauan dari sistem modulasi ini tidak sejauh, jika dibandingkan pada sistem modulasi AM dimana panjang gelombangnya lebih panjang. Sehingga noise yang diakibatkan oleh penurunan daya hampir tidak berpengaruh karena dipancarkan secara LOS (Line Of Sight).

Bandwith yang Lebih Lebar

Saluran siar FM standar menduduki lebih dari sepuluh kali lebar bandwidth (lebar pita) saluran siar AM. Hal ini disebabkan oleh struktur sideband nonlinear yang lebih kompleks dengan adanya efek-efek (deviasi) sehingga memerlukan bandwidth yang lebih lebar dibanding distribusi linear yang sederhana dari sideband-sideband dalam sistem AM. Band siar FM terletak pada bagian VHF (Very High Frequency) dari spektrum frekuensi di mana tersedia bandwidth yang lebih lebar daripada gelombang dengan panjang medium (MW) pada band siar AM.

Fidelitas Tinggi

Respon yang seragam terhadap frekuensi audio (paling tidak pada interval 50 Hz sampai 15 KHz), distorsi (harmonik dan intermodulasi) dengan amplitudo sangat rendah, tingkat noise yang sangat rendah, dan respon transien yang bagus sangat diperlukan untuk kinerja Hi-Fi yang baik. Pemakaian saluran FM memberikan respon yang cukup untuk frekuensi audio dan menyediakan hubungan radio dengan noise rendah. Karakteristik yang lain hanyalah ditentukan oleh masalah rancangan perangkatnya saja.

Transmisi Stereo

Alokasi saluran yang lebar dan kemampuan FM untuk menyatukan dengan harmonis beberapa saluran audio pada satu gelombang pembawa, memungkinkan pengembangan sistem penyiaran stereo yang praktis. Ini merupakan sebuah cara bagi industri penyiaran untuk memberikan kualitas reproduksi sebaik atau bahkan lebih baik daripada yang tersedia pada rekaman atau pita stereo. Munculnya compact disc dan perangkat audio digital lainnya akan terus mendorong kalangan industri peralatan dan teknisi siaran lebih jauh untuk memperbaiki kinerja rantai siaran FM secara keseluruhan.

Hak komunikasi Tambahan

Bandwidth yang lebar pada saluran siar FM juga memungkinkan untuk memuat dua saluran data atau audio tambahan, sering disebut Subsidiary Communication Authorization (SCA), bersama dengan transmisi stereo. Saluran SCA menyediakan sumber penerimaan yang penting bagi kebanyakan stasiun radio dan sekaligus sebagai media penyediaan jasa digital dan audio yang berguna untuk khalayak.

Teori Modulasi Frekuensi (FM)

Baik FM (Frekuensi Modulation) maupun PM (Phase Modulation) merupakan kasus khusus dari modulasi sudut (angular modulation). Dalam sistem modulasi sudut frekuensi dan fasa dari gelombang pembawa berubah terhadap waktu menurut fungsi dari sinyal yang dimodulasikan (ditumpangkan). Misal persamaan gelombang pembawa dirumuskan sebagai berikut :

Uc = Ac sin (wc + qc)

Dalam modulasi amplitudo (AM) maka nilai 'Ac' akan berubah-ubah menurut fungsi dari sinyal yang ditumpangkan. Sedangkan dalam modulasi sudut yang diubah-ubah adalah salah satu dari komponen 'wc + qc'. Jika yang diubah-ubah adalah komponen 'wc' maka disebut Frekuensi Modulation (FM), dan jika komponen 'qc' yang diubah-ubah maka disebut Phase Modulation (PM).

Jadi dalam sistem FM, sinyal modulasi (yang ditumpangkan) akan menyebabkan frekuensi dari gelombang pembawa berubah-ubah sesuai perubahan frekuensi dari sinyal modulasi. Sedangkan pada PM perubahan dari sinyal modulasi akan merubah fasa dari gelombang pembawa. Hubungan antara perubahan frekuensi dari gelombang pembawa, perubahan fasa dari gelombang pembawa, dan frekuensi sinyal modulasi dinyatakan sebagai indeks modulasi (m) dimana :

m = Perubahan frekuensi (peak to peak Hz) / frekuensi modulasi (Hz)

Dalam siaran FM, gelombang pembawa harus memiliki perubahan frekuensi yang sesuai dengan amplituda dari sinyal modulasi, tetapi bebas frekuensi sinyal modulasi yang diatur oleh frekuensi modulator.

Pre-Emphasis

Pre-emphasis dipakai dalam pesawat pemancar untuk mencegah pengaruh kecacatan pada sinyal terima. Karena iru komponen pre-emphasis ditempatkan pada awal sebelum sinyal itu sempat masuk pada modulator. Pengaruh kecacatan itu berasal dari differential gain (DG-penguatan yang berbeda) dan differential phase (DP-fasa yang berbeda). Pre-emphasis akan menekan amplitudo dari frekuensi sinyal FM yang lebih rendah pada input.

Dengan penggunaan alat ini ketidaklinearan (cacat) akibat sifat DG dan DP dalam transmisi dapat dikurangi. Nantinya di ujung terima pada demodulator dipasang komponen de-emphasis yang mempunyai fungsi kebalikan dari pre-emphasis.

Pemancar FM

Tujuan dari pemancar FM adalah untuk merubah satu atau lebih sinyal input yang berupa frekuensi audio (AF) menjadi gelombang termodulasi dalam sinyal RF (Radio Frekuensi) yang dimaksudkan sebagai output daya yang kemudian diumpankan ke sistem antena untuk dipancarkan. Dalam bentuk sederhana dapat dipisahkan atas modulator FM dan sebuah power amplifier RF dalam satu unit. Sebenarnya pemancar FM terdiri atas rangkaian blok subsistem yang memiliki fungsi tersendiri, yaitu:

FM exciter merubah sinyal audio menjadi frekuensi RF yang sudah termodulasi

Intermediate Power Amplifier (IPA) dibutuhkan pada beberapa pemancar untuk meningkatkan tingkat daya RF agar mampu menghandle final stage

Power Amplifier di tingkat akhir menaikkan power dari sinyal sesuai yang dibutuhkan oleh sistem antena

Catu daya (power supply) merubah input power dari sumber AC menjadi tegangan dan arus DC atau AC yang dibutuhkan oleh tiap subsistem

Transmitter Control System memonitor, melindungi dan memberikan perintah bagi tiap subsistem sehingga mereka dapat bekerja sama dan memberikan hasil yang diinginkan

RF lowpass filter membatasi frekuensi yang tidak diingikan dari output pemancar

Directional coupler yang mengindikasikan bahwa daya sedang dikirimkan atau diterima dari sistem antena

FM Exciter

Jantung dari pemancar siaran FM terletak pada exciter-nya. Fungsi dari exciter adalah untuk membangkitkan dan memodulasikan gelombang pembawa dengan satu atau lebih input (mono, stereo, SCA) sesuai dengan standar FCC. Gelombang pembawa yang telah dimodulasi kemudian diperkuat oleh wideband amplifier ke level yang dibutuhkan oleh tingkat berikutnya.

Direct FM merupakan teknik modulasi dimana frekuensi dari oscilator dapat diubah sesuai dengan tegangan yang digunakan. Seperti halnya oscilator, disebut voltage tuned oscilator (VTO) dimungkinkan oleh perkembangan dioda tuning varaktor yang dapat merubah kapasitansi menurut perubahan tegangan bias reverse (disebut juga voltage controlled oscillator atau VCO).

Kestabilan frekuensi dari oscillitor direct FM tidak cukup bagus, untuk itu dibutuhkan automotic frekuensi control system (AFC) yang menggunakan sebuah kristal oscillator stabil sebagai frekuensi referensi. Komponen AFC berperan sebagai pengatur frekuensi yang dibangkitkan oscillator lokal untuk dicatukan ke mixer, sehingga frekuensi oscillator menjadi stabil.

Penguat Mikropon dengan Kompresor Tingkat Nada Dinamik

Pada rancangan ini transistor BC547C berlaku sebagai penguat awal sebesar 20 dB untuk sinyal dari mikropon. Tegangan kolektornya mengeset level tegangan DC untuk input op-amp sebesar kurang lebih setengah dari tegangan catu.

Output sinyal audio dari op-amp disearahkan oleh diode D1 dan D2 yang mencatu kapasitor C1 dan C2 berturut-turut positif dan negatif. Beda tegangan antara C1 dan C2 menimbulkan pembuangan muatan yang melewati R3, D3, D4, dan R4. Kapasitor C3 dan C4 mempunyai fungsi ganda yaitu mengurangi riak-riak AC dari arus melalui D3 dan D4 dan menyediakan pembumian (ground) untuk pembagi tegangan yang terdiri atas R5 dan impedansi dari dioda D3 dan D4 ( paralel ). Impedansi pada kedua dioda tersebut bergantung pada besarnya pembuangan muatan oleh kapasitor C1 dan C2 yang melewati kedua dioda ini. Semakin besar arus pada rangkaian dioda, semakin kecil impedansinya, dan berati semakin kecil pula tegangan input untuk op-amp pada pin noninverting (positif).

Pada saat sinyal voltase di input op-amp kecil, ketidaklinearitasan dioda menciptakan distorsi yang kecil, sebesar 2,5 V p-p di output op-amp.

Pemancar FM 12 Watt

(Bagian II)

Untuk dapat merakit pemancar yang bekerja dengan baik diperlukan SWR Meter, Power Meter, Dummy Load dan Frekuensi Counter. Untuk kalangan penggemar elektronika SWR Meter, Power Meter, Dummy Load dan Frekuensi Counter mungkin terlalu mahal untuk dibeli. Meskipun demikian peralatan ini dapat dibuat sendiri dengan biaya yang sangat murah. (Pembuatan Power Meter dan Dummy Load akan dibahas secara terpisah pada bagian III).

SWR Meter & Power Meter

Pada saluran transmisi yang tidak match selain gelombang datang mengalir pula gelombang pantul. Gelombang datang arahnya dari sumber ke beban (dari pemancar ke antena) sedangkan gelombang pantul dari arah yang sebaliknya (dari antena ke pemancar). Untuk mengukur daya gelombang-gelombang tersebut diperlukan Power Meter. Biasanya pada Power Meter terdapat dua skala, satu untuk daya datang dan satu lagi untuk daya pantul, skala untuk daya pantul lebih kecil dari skala daya datang.

SWR Meter (Standing Wave Ratio Meter – pengukur perbandingan gelombang tegak) digunakan untuk mengukur perbandingan gelombang datang dan gelombang pantul. Dengan kata lain SWR Meter digunakan untuk mengukur seberapa match sebuah sumber dengan beban.  Prinsip kerja SWR Meter didasari Power Meter. Jika pada suatu pengukuran hanya terdapat Power Meter maka SWR dapat dihitung dari daya datang (Pf) dan daya pantul (Pr) dengan rumus sebagai berikut :

SWR = (ÖPf + ÖPr)/(ÖPf - ÖPr)

Dari rumus tersebut, pada keadaan match (Pr = 0) akan didapatkan SWR = 1. Untuk keadaan yang tidak match akan didapatkan SWR > 1. Untuk keadaan yang paling buruk dimana semua daya datang dipantulkan kembali (Pf = Pr) akan didapatkan SWR = tak hingga.

Dummy Load

Agar daya bisa dipancarkan semaksimal mungkin, impedansi output dari penguat daya tingkat akhir harus sama dengan impedansi karakteristik saluran transmisi dan impedansi dari antena. Untuk itu diperlukan penalaan pada matching network untuk menyamakan impedansi.

Impedansi dari antena sangat tergantung pada frekuensi. Sedangkan impendasi dari saluran transmisi sama dengan impedansi karakteristik saluran jika panjang saluran transmisi tersebut adalah tak terhingga. Sehingga antena dan saluran transmisi tidak dapat dipakai sebagai acuan untuk menala matching network. Sebagai gantinya diperlukan sebuah beban yang diketahui impedansinya dengan pasti sebagai acuan (Dummy Load), yang harus bebas dari pengaruh frekuensi dan dapat menangani pembuangan daya yang besar (merubah semua daya datang menjadi panas). Impedansi Dummy Load biasanya 50 atau 75 Ohm. Induktor dan kapasitor adalah komponen yang memiliki impedansi yang tergantung frekuensi. Resistor murni tidak terpengaruh frekuensi, meskipun pada kenyataannya resistor tidak hanya bersifat resistif tetapi mempunyai sifat induktif dan kapasitif parasit meskipun kecil.

Dummy Load dapat dibuat sendiri dengan memasang paralel beberapa resistor sehingga didapatkan resistansi dan daya yang diinginkan. Resistor karbon dan resistor film mempunyai induktor parasit yang minimal sehingga banyak dipakai untuk membuat dummy load. Resistor karbon harganya lebih murah dan bisa didapatkan dengan daya lebih besar dibandingkan resistor film.

Memparalelkan beberapa resistor, selain untuk mendapatkan daya besar, dimaksud pula memperkecil induktansi liar dari resistor-resistor tersebut. Sebagai contoh dapat dipakai resistor karbon 300 Ohm / 2 Watt sebayak 6 biji yang dibubungkan secara paralel, untuk mendapatkan Dummy Load dengan daya 12 Watt dan impedansi 50 Ohm (gambar 3).

Gambar 3

Skema Dummy Load

Frekuensi Counter

Frekuensi Counter adalah sebuah alat untuk mengetahui besarnya frekuensi dari sebuah sinyal. Frekuensi Counter sifatnya hanya tambahan dan dapat digantikan dengan radio penerima biasa. Untuk hasil yang lebih baik dapat dipakai radio dengan tuning digital.

Pemancar FM 12 Watt

Pemancar FM yang dibahas pada artikel ini adalah modifikasi dari rangkaian Pemancar FM yang ada di pasaran (tipe S-083 dari Saturn). Rangkaian S-083 hanya menghasilkan daya kurang lebih 1 Watt. Dengan sedikit modifikasi, penyederhanaan dan penambahan booster akan didapatkan daya akhir 12 Watt. Rangkaian S-083 terdiri atas 3 bagian, yaknik bagian osilator, Penyangga tingkat pertama (Buffer 1) dan Penyangga tingkat kedua (buffer 2),  lihat di Gambar 4  (Komponen yang diberi tanda * adalah bagian yang dimodifikasi )..

Setelah dicoba, osilator S-083 hasilnya cukup memuaskan, selain stabil osilator tersebut menghasilkan sinyal yang kuat. Karena itu bagian osilator dipakai tanpa modifikasi.  Transistor di Tingkat penyangga pertama (Buffer 1) yang semula  menggunakan C2053, diganti dengan transistor C930, tipe dengan harga yang jauh lebih murah dan mudah diperoleh dipasaran. Untuk keperluan itu nilai R6 diganti menjadi 10K, untuk memberi bias yang sesuai bagi transistor C930.

Kapasitor 33pF pada kaki kolektor transistor penyangga diganti dengan trimmer C8 bernilai 5-60pF untuk mempermudah penalaan. Transistor di Tingkat penyangga kedua (Buffer 2) yang semula C710 diganti pula dengan C930, dan kapastor pada kolektornya juga diganti dengan trimmer C11 bernilai 5-60 pF. Pada keluaran tingkat kedua diberi tambahan induktor dan kapasitor yang berfungsi sebagai penyesuai impedansi, sehingga Impedansi keluaran dari penyangga tingkat akhir yang kurang lebih 380 Ohm dirubah menjadi 50 Ohm.

Gambar 4

Skema rangkaian Exciter

Saat merakit sebaiknya jangan tergesa-gesa dengan mengerjakan langsung secara keseluruhan, tapi  kerjakan tiap bagian agar adanya kesalahan dapat diketahui lebih awal.

Bagian pertama yang dikerjakan adalah osilator, setelah selesai dirakit dapat langsung dicoba, dengan cara menyalakan radio FM pada gelombang yang kosong dan atur volume radio sehingga suara desis terdengar jelas (akan lebih mudah jika dipakai radio yang mempunyai indikator tuning). Putar inti dari koker (L1) kekanan sampai maksimal. (Dengan memutar koker kekanan frekuensi yang dihasilkan osilator makin rendah.) Nyalakan pemancar FM, putar inti koker kekiri sampai desis pada radio FM hilang atau sampai indikator tuning menyala. Jika didapatkan sinyal yang kuat dan stabil, osilator dari pemancar ini telah bekerja dengan baik.

Bagian selanjutnya dapat mulai dirakit, setelah selesai dirakit, hubungkan rangkaian exciter (Gambar 4) seperti diagram Gambar 5. Nyalakan catu daya dan putar kedua trimmer (C8 dan C11) pada penyangga secara bergantian sampai didapatkan daya paling besar dan SWR paling kecil. Kalau rangkaian exciter bekerja dengan baik, akan didapatkan daya kurang lebih 0,25 Watt.

Gambar 5

Diagram blok pengetesan exciter

Sampai tahap ini exciter sudah siap pakai. Untuk mendapatkan daya yang lebih besar lagi dapat dapat ditambahkan rangkaian booster 12 Watt, sehingga akan jarak jangkauan pancaran meningkat sampai 7 kali lipat.

Gambar 6

Skema rangkaian booster

Rangkaian booster 12 Watt pada Gambar 6, terdiri dari dua tingkat penguat transistor yang masing-masing bekerja pada kelas C, masomg-masing input dan output penguat transistor ini diberi rangkaian penyesuai impedansi.

Penguatan tingkat pertama memakai transistor C1970. Rangkaian  Penguatan ini mempunyai penguatan daya 9,2dB (8 kali), sehingga dari exciter berdaya 0,25 W seharusnya bisa dihasilkan daya 2 W. Pada kenyataannya dari keluaran penguatan tingkat pertama ini hanya menghasilkan daya 1,75 Watt, hal ini disebabkan adanya kerugian dari rangkaian matching network.

Penguatan tingkat kedua memakai transistor C1971. Rangkaian Penguat ini mempunyai penguatan daya 10dB (10 kali). Sehingga daya dari tingkat pertama yang 1,75 W bisa diperkuat menjadi 17,5 W. Pada kenyataannya daya dari penguatan tingkat kedua hanya mencapai 12,5 Watt. Hal ini disebabkan adanya kerugian dari rangkaian matching network dan keterbatasan dari transistor C1971.

Karena panas yang dihasilkan kedua transistor cukup besar maka jangan lupa memasang pendinginan yang cukup.

Setelah booster selesai dirangkai selanjutnya booster dapat dicoba dan ditala, dengan merangkai exciter, booster, SWR & Power Meter dan Dummy Load seperti Gambar 7. Sebelum catu daya dinyalakan, semua trimmer pada booster diputar pada posisi tengah. Pastikan catu daya yang dipakai dapat memberikan arus lebih dari 3 Ampere. Amati power meter. Power meter seharusnya menunjukkan daya beberapa watt. Putar trimmer pada booster dimulai dari bagian input sampai didapatkan daya paling besar. Ulangi beberapa kali. Seharusnya akan didapatkan daya sampai 12W.

Gambar 7

Diagram blok pengetesan booster

Dari pengukuran didapatkan kebutuhan arus adalah 2,2 Ampere dan daya maksimal yang dapat dicapai adalah 12,5 Watt. Daya yang terlalu besar tentu saja akan memperpendek umur transistor tingkat akhir. Untuk itu disarankan untuk menurunkan daya keluaran dengan menurunkan tegangan supply menjadi 12 Volt.

simbol elektronika

Simbol-simbol Elektronika

Bagi kamu yang lagi mencari simbol-simbol elektronika bisa menyimpan gambar di atas.

Dioda Zener

Simbol Dioda Zener

Dioda zener dibuat sedemikian rupa sehingga daerah deplesinya lebih besar daripada dioda biasa. Akibatnya medan listrik yang dihasilkan juga lebih besar. Dioda zener memiliki sifat yang mirip dengan dioda biasa. Pada kondisi bias maju, karakteristik dioda zener sama dengan dioda biasa. Pada kondisi bias maju, karakteristik dioda zener sama dengan dioda biasa. Jadi jika diberikan tegangan luar yang besarnya melebihi tegangan kontak maka arus akan mengalir.

Gambar a.
Karakteristik Dioda

Pada kondisi bias balik, dioda zener juga memiliki karakteristik yang sama dengan dioda biasa asalkan tegangan yang diberikan tidak terlalu besar. Jika tegangan menjadi terlalu besar dan melebihi tegangan zener, maka arus mengalir pada arah yang berbeda. Karakteristik dioda zener dapat dilihat pada gambar a. Dioda zener tidak dapat mempertahankan keadaan “matinya” jika tegangan terbalik yang diberikan melebihi V zener.

Gambar b. Regulator Tegangan

Hal ini terjadi karena saat tegangan terbalik mencapai V zener, medan listrik pada daerah deplesi menjadi sangat besar sehingga dapat mendorong elektron keluar dari struktur atomnya yang mengakibatkan terbentuknya pasangan elektron-lubang yang banyak. Dengan terbentuknya pasangan elektron-lubang maka mengalirlah arus dalam keadaan yang terbalik. Mekanisme ini disebut dengan zener breakdown. Adapun pada dioda biasa, arus mengalir karena elektron terlepas sebagai akibat ditumbuk oleh elektron bebas lainnya. Mekanisme ini disebut dengan avalanche breakdown.Tegangan terbalik ini tidak merusakkan dioda zener bila masih berada di bawah nilai yang diizinkan, tegangan ini biasanya tetap meskipun diberi variasi beban sehingga dioda ini sering digunakan sebagai regulator tegangan. Untuk mengatasi perbedaan tegangan antara tegangan sumber dengan beban digunakanlah sebuah tahanan seri (Rs). Sebuah rangkaian regulator tegangan sederhana dapat dilihat pada gambar b.

Maka biasanya dioda zener dijadikan sebagai alternatif pengganti ic regulator tegangan untuk rangkaian sederhana.