Frekwensi Resonansi Sirkit L - C

Advertisement

Sirkit L-C Deret Dan L-C Jajar

Sebuah kumparan induktansi L dan sebuah kondensator C ketika digabungkan di dalam konfigurasi rangkaian elektronik tertentu bisa menghasilkan frekwensi resonansi di mana frekwensi ini ditentukan oleh besaran nilai L dan C tersebut.
Mengapa bisa demikian?
Penjelasannya mungkin bisa digambarkan sebagai berikut :

Pada gambar tampak sumber tegangan Vs, kondensator C dengan saklar dua posisi, dan kumparan induktansi L.
Misalkan awalnya C terhubung ke Vs dengan menaruh saklar pada posisi a. C lalu diisi muatan oleh Vs hingga penuh.
Setelah itu saklar kemudian dipindahkan ke posisi b, maka yang akan terjadi adalah :

• C membuang muatannya ke L hingga kosong
• Muatan daya listrik yang terlimpahkan ke L tidaklah hilang begitu saja, akan tetapi tertimbun di L
• C yang kosong kemudian kembali diisi muatan oleh daya listrik yang tertimbun di L sehingga L kembali menjadi kosong dan C terisi kembali
• Setelah itu C kembali membuang muatannya ke L lagi dan lalu L membuang lagi muatannya ke C. Peristiwa ini terjadi berulang-ulang dan terus menerus.

Dengan terjadinya hal yang sedemikian maka bisa dikatakan bahwa telah terjadi guncangan atau getaran listrik.
Dengan istilah yang lain : telah terjadi 'osilasi'..!
Tentu saja osilasi ini ada frekwensinya, dan tinggi frekwensi ditentukan oleh besarnya nilai L dan C.
Frekwensi ini dinamakan 'frekwensi-diri' dan frekwensi diri ini adalah setara dengan 'frekwensi resonansi'.

Frekwensi resonansi L-C deret
L dan C yang dirangkai secara berderet (seri) mempunyai frekwensi resonansi sebesar :

1 / 2π√L.C

Di mana fres (frekwensi resonansi) dalam Hertz, L (induktansi) dalam Henry dan C (kapasitansi) dalam Farad.
Ketentuan di atas adalah apabila resistansi L sangat kecil saja sehingga bisa diabaikan. Untuk tujuan itu di dalam prakteknya resistansi L selalu diupayakan agar mempunyai resistansi yang bersifat Ohm sekecil mungkin, yaitu dengan cara menggunakan kawat tembaga yang relatif lebih besar dalam gulungan kumparannya.

Sifat L-C deret terhadap frekwensi resonansi
Bagi frekwensi resonansi, L-C deret akan bersifat sebagai impedansi (perlawanan) yang sangat kecil, sedangkan bagi frekwensi-frekwensi lainnya L-C deret bersifat sebagai impedansi yang besar.
Karena itu ketika direntangkan sebagai lintasan sinyal, L-C deret bertingkah meluluskan sinyal pada frekwensi resonansinya. Sedangkan sinyal pada frekwensi yang lain praktis dihambat.

Pada gambar (a) tampak ketika L-C deret dilintasi sinyal dari berbagai frekwensi (dimasukkan ke input), praktis hanya frekwensi resonansi saja (fres) yang diluluskan dan muncul di output.
Lebar jalur frekwensi yang diluluskan (yang fokusnya adalah pada titik tengah frekwensi resonansi) tergantung pada seberapa besar faktor 'Q' (kwalitas) dari kumparan L.
Semakin tinggi faktor Q dari kumparan L maka akan semakin sempit lebar frekwensi yang diluluskan.
Tentang faktor Q dari kumparan ini silahkan lihat penjelasannya dalam : Induktor .

Dan ketika L-C deret dijadikan sebagai pelintas sinyal ke ground, hanya fres-lah yang dibumikan (dihubung-singkat ke ground). Pada output muncul sinyal-sinyal pada berbagai frekwensi kecuali fres karena telah dibumikan oleh L-C deret (lihat gambar b).
Tentu saja seberapa tajam jalur fres yang dibumikan ini tergantung dari faktor Q kumparan L.

Frekwensi resonansi L dan C jajar
L dan C yang dirangkai secara berjajar (paralel) mempunyai frekwensi resonansi sebesar :

1 / 2π(√1/L.C)

Di mana fres dalam Hertz, L dalam Henry, dan C dalam Farad.
Sebagaimana juga pada L-C deret, ketentuan itu adalah apabila resistansi L sangat kecil sehingga bisa diabaikan.

Sifat L-C jajar terhadap frekwensi resonansi
Bagi frekwensi resonansi, L-C jajar akan bersifat sebagai impedansi (perlawanan) yang paling besar, sedangkan bagi frekwensi-frekwensi lainnya ia bersifat sebagai impedansi yang kecil saja. Karena itu ketika dipasang pada perlintasan sinyal, L-C jajar bertingkah menghambat sinyal pada frekwensi resonansinya. Sedangkan sinyal-sinyal pada frekwensi yang lainnya diluluskan, tidak dihambat.

Pada gambar (a) tampak ketika L-C jajar dilalui sinyal dari berbagai frekwensi (dimasukkan ke input), praktis hanya fres-lah yang dihambat dan tidak muncul di output, sedangkan frekwensi-frekwensi lainnya diluluskan dan muncul di output.
Lebar jalur frekwensi yang dihambat ditentukan faktor Q dari kumparan L. Semakin besar faktor Q maka akan semakin sempit/tajam jalur frekwensi yang dihambat.
Dan ketika L-C jajar dipasang pada perlintasan sinyal ke ground, praktis hanya fres yang tidak dibumikan (tidak dihubung-singkat ke ground).
Pada output muncul fres sedangkan sinyal-sinyal pada frekwensi lainnya telah teredam oleh L-C jajar.

Pemanfaatan sirkit L-C
Sifat-sifat L-C deret dan L-C jajar yang sedemikian rupa dimanfaatkan dalam berbagai tapis dan filter frekwensi. Sebagai contoh dalam Band Pass Filter (BPF) pada rangkaian pre-amplifier penerima FM dan rangkaian de-emphasis dekoder stereo.
Sirkit L-C juga banyak dimanfaatkan di dalam berbagai aplikasi lain, terutama pada rangkaian-rangkaian frekwensi tinggi, di antaranya sebagai penyesuai impedansi, dan yang paling utama adalah sebagai penentu frekwensi bagi osilator.
Osilator-osilator yang menghasilkan getaran listrik berfrekwensi tinggi menerapkan L-C deret atau L-C jajar di dalam sirkitnya sebagai penentu frekwensi dari getaran yang dihasilkannya.
Tentang osilator lebih lengkap bisa dilihat dalam : Osilator .