Pengantar Elektronika Digital

1. Sistem Digital vs Sistem Analog 

       Sistem digital adalah peralatan yang didisain untuk memanipulasi informasi logika atau besaran fisika yang dinyatakan dalam bentuk digital. Nilainya berupa nilai diskrit yaitu 0 dan 1.

Contoh : komputer, kalkulator, audio dan video digital juga sistem telepon. 

Keunggulan Sistem Digital:

- Mudah dalam mendisain

- Mudah dalam penyimpanan informasi

- Ketepatan dan akurasi tinggi

- Pengoperasiannya dapat di program

- Lebih tahan terhadap noise 

- Dapat dibuat dalam chip IC

Kelemahan Sistem Digital:

- Memerlukan bandwith yang besar

- Selalu harus tersedia sinkronisasi 

       Sistem Analog adalah peralatan yang didisain untuk memanipulasi besaran fisik yang dinyatakan dalam bentuk analog. Nilainya berupa nilai kontinyu yang numeriknya banyak.

Contoh:  Amplifier audio, tape recording, switch lampu. 

Keunggulan Sistem Analog
       Terdapat amplifier di sepanjang jalur transmisi.  Setiap amplifier menghasilkan penguatan. Baik penguatan sinyal pesan maupun noise tambahan yang menyertai di sepanjang jalur transmisi.

Kelemahan Sistem Analog
- Analog harus mempertimbangkan speed, power dissipation , gain,  precission , supply voltage dsb. Sedangkan digital hanya mempertimbangkan speed dan power dissipation.
- Lebih sensitif terhadap noise , crosstalk dan interferensi.
- Modelling & Simulation memerlukan pengalaman karena banyak efek atau perilaku yang "aneh"
- Analog sulit untuk di produksi 

2.  Mengapa Digital?

       Besarannya tidak hanya ditunjukan dalam nilai yang proporsional saja, tetapi juga dalam simbol yang dinamakan digit.

3. Merubah Analog menjadi Digital
       Sistem Loop Terbuka

       Tegangan ke Frekuensi

       Pengubah tegangan ke frekuensi merupakan suatu sistem sederhana yang dapat dipakai bila tidak membutuhkan ketelitian tinggi. Masukan analog dikirimkan ke osilator terkendali tegangan. Osilator menghasilkan sinyal keluaran yang merupakan suatu fungsi linear dari isyarat masukan. Keluaran sinyal osilator kemudian dikirim ke pencacah untuk diubah menjadi digital.
      
        Tegangan ke Lebar Pulsa 
          

        Di sini tegangan masukan analog digunakan untuk mengendalikan lebar pulsa keluaran suatu ekamantap . Pulsa ekamantap digunakan untuk membuka gerbang untuk memungkinkan clock frekuensi tetap yang mantap untuk dicacah.

4.  Analog to Digital Converter

    

ADC (Analog To Digital Converter) adalah perangkat elektronika yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog (sinyal kontinyu) menjadi sinyal digital. Perangkat ADC (Analog To Digital Convertion) dapat berbentuk suatu modul atau rangkaian elektronika maupun suatu chip IC. ADC (Analog To Digital Converter) berfungsi untuk menjembatani pemrosesan sinyal analog oleh sistem digital.

Converter

Alat bantu digital yang paling penting untuk teknologi kontrol proses adalah yang menerjemahkan informasi digital ke bentuk analog dan juga sebaliknya. Sebagian besar pengukuran variabel-variabel dinamik dilakukan oleh piranti ini yang menerjemahkan informasi mengenai vaiabel ke bentuk sinyal listrik analog. Untuk menghubungkan sinyal ini dengan sebuah komputer atau rangkaian logika digital, sangat perlu untuk terlebih dahulu melakukan konversi analog ke digital (A/D). Hal-hal mengenai konversi ini harus diketahui sehingga ada keunikan, hubungan khusus antara sinyal analog dan digital.

ADC (Analog to Digital Converter) memiliki 2 karakter prinsip, yaitu kecepatan sampling dan resolusi.

Kecepatan Sampling ADC

Kecepatan sampling suatu ADC menyatakan “seberapa sering sinyal analog dikonversikan ke bentuk sinyal digital pada selang waktu tertentu”. Kecepatan sampling biasanya dinyatakan dalam sample per second (SPS).

Ilustrasi Kecepatan Sampling ADC

Resolusi ADC

Resolusi ADC menentukan “ketelitian nilai hasil konversi ADC”. Sebagai contoh: ADC 8 bit akan memiliki output 8 bit data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 255 (2ⁿ – 1) nilai diskrit. ADC 12 bit memiliki 12 bit output data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 4096 nilai diskrit. Dari contoh diatas ADC 12 bit akan memberikan ketelitian nilai hasil konversi yang jauh lebih baik daripada ADC 8 bit.

Prinsip Kerja ADC

Prinsip kerja ADC adalah mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk besaran yang merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan referensi. Sebagai contoh, bila tegangan referensi 5 volt, tegangan input 3 volt, rasio input terhadap referensi adalah 60%. Jadi, jika menggunakan ADC 8 bit dengan skala maksimum 255, akan didapatkan sinyal digital sebesar 60% x 255 = 153 (bentuk decimal) atau 10011001 (bentuk biner).

signal = (sample/max_value) * reference_voltage
= (153/255) * 5
= 3 Volts

Komparator ADC

Bentuk komunikasi yang paling mendasar antara wujud digital dan analog adalah piranti (biasanya berupa IC) disebut komparator. Piranti ini, yang diperlihatkan secara skematik pada gambar dibawah, secara sederhana membandingkan dua tegangan pada kedua terminal inputnya. Bergantung pada tegangan mana yang lebih besar, outputnya akan berupa sinyal digital 1 (high) atau 0 (low). Komparator ini digunakan secara luas untuk sinyal alarm ke komputer atau sistem pemroses digital. Elemen ini juga merupakan satu bagian dengan konverter analog ke digital dan digital ke analog yang akan didiskusikan nanti.

Konsep Kompataror Pada ADC (Analog to Digital Converter)

Gambar diatas memperlihatkan sebuah komparator merubah keadaan logika output sesuai fungsi tegangan input analog. Sebuah komparator dapat tersusun dari sebuah opamp yang memberikan output terpotong untuk menghasilkan level yang diinginkan untuk kondisi logika (+5 dan 0 untuk TTL 1 dan 0). Komparator komersil didesain untuk memiliki level logika yang dperlukan pada bagian outputnya.

Jenis-Jenis ADC (Analog to Digital Converter)

ADC Simultan

ADC Simultan atau biasa disebut flash converter atau parallel converter. Input analog Vi yang akan diubah ke bentuk digital diberikan secara simultan pada sisi + pada komparator tersebut, dan input pada sisi – tergantung pada ukuran bit converter. Ketika Vi melebihi tegangan input – dari suatu komparator, maka output komparator adalah high, sebaliknya akan memberikan output low.

ADC Simultan

Bila Vref diset pada nilai 5 Volt, maka dari gambar 3 dapat didapatkan :

V(-) untuk C7 = Vref * (13/14) = 4,64
V(-) untuk C6 = Vref * (11/14) = 3,93
V(-) untuk C5 = Vref * (9/14) = 3,21
V(-) untuk C4 = Vref * (7/14) = 2,5
V(-) untuk C3 = Vref * (5/14) = 1,78
V(-) untuk C2 = Vref * (3/14) = 1,07
V(-) untuk C1 = Vref * (1/14) = 0,36

Misal :

Vin diberi sinyal analog 3 Volt, maka output dari C7=0, C6=0, C5=0, C4=1, C3=1, C2=1, C1=1, sehingga didapatkan output ADC yaitu 100 biner

Tabel Output ADC Simultan

Ada beberapa konsep dasar dari ADC adalah dengan cara Counter Ramp ADC, Successive Aproximation ADC dan lain sebagainya.

Counter Ramp ADC

Blok Diagram Counter Ramp ADC

Pada gambar diatas, ditunjukkan blok diagram Counter Ramp ADC didalamnya tedapat DAC yang diberi masukan dari counter, masukan counter dari sumber Clock dimana sumber Clock dikontrol dengan cara meng AND kan dengan keluaran Comparator. Comparator membandingkan antara tegangan masukan analog dengan tegangan keluaran DAC, apabila tegangan masukan yang akan dikonversi belum sama dengan tegangan keluaran dari DAC maka keluaran comparator = 1 sehingga Clock dapat memberi masukan counter dan hitungan counter naik.

Misal akan dikonversi tegangan analog 2 volt, dengan mengasumsikan counter reset, sehingga keluaran pada DAC juga 0 volt. Apabila konversi dimulai maka counter akan naik dari 0000 ke 0001 karena mendapatkan pulsa masuk dari Clock oscillator dimana saat itu keluaran Comparator = 1, karena mendapatkan kombinasi biner dari counter 0001 maka tegangan keluaran DAC naik dan dibandingkan lagi dengan tegangan masukan demikian seterusnya nilai counter naik dan keluaran tegangan DAC juga naik hingga suatu saat tegangan masukan dan tegangan keluaran DAC sama yang mengakibatkan keluaran komparator = 0 dan Clock tidak dapat masuk. Nilai counter saat itulah yang merupakan hasil konversi dari analog yang dimasukkan.

Kelemahan dari counter tersebut adalah lama, karena harus melakukan trace mulai dari 0000 hingga mencapai tegangan yang sama sehingga butuh waktu.

Digital to Analog Converter 

DAC (Digital To Analog Converter) adalah perangkat elektronika yang berfungsi untuk mengubah sinyal digital (diskrit) menjadi sinyal analog (kontinyu). Aplikasi DAC (Digital To Analog Converter) adalah sebagai antarmuka (interface) antara perangkat yang bekerja dengan sistem digital dan perangkat pemroses sinyal analog. Perangkat DAC (Digital To Analog Converter) dapat berupa rangkaian elektronika dan chip IC DAC.

Konsep Dasar DAC (Digital To Analog Converter)

Pada dasarnya rangkaian penjumlah op-amp (summing amplifier) dapat digunakan untuk menyusun suatu konverter D/A (DAC “Digital To Analog Converter)” dengan memakai sejumlah hambatan masukan yang diberi bobot dalam deret biner.

Penguat Inverting

Rangkaian untuk penguat inverting adalah seperti yang ditunjukkan gambar dibawah. Penguat ini memiliki ciri khusus yaitu sinyal keluaran memiliki beda fasa sebesar 180°.

Penguatan rangkaian penguat inverting adalah berdasar pada persamaan berikut :

V_out = -V_in(R2/R1)

Penguat Non-Inverting

Penguat non-inverting memiliki ciri khusus yaitu sinyal output adalah sefasa dengan sinyal masukan. Rangkaian ini ditunjukkan oleh gambar berikut.
Penguatan dari rangkaian penguat jenis ini adalah berdasar pada persamaan berikut :
V_out = V_in((R1+R2)/R1)

Penguat Penjumlah (Dasar DAC)

Penguat penjumlah memiliki ciri khusus yaitu sinyal keluaran merupakan hasil penguatan dari penjumlahan sinyal masukannya. Pada bagian ini dicontohkan penguat penjumlah berdasarkan rangkaian penguat inverting. Sehingga sinyal keluaran adalah berbeda fasa sebesar 180^o. Rangkaian penguat penjumlah merupakan konsep dasar dari rangkaian DAC (Digital To Analog Converter).

Penguatan dari rangkaian ini dihitung menggunakan persamaan berikut :

V_out = (-V_in1(R5/R1))+(-V_in2(R5/R2))+(-V_in3(R5/R3))

Jenis-Jenis DAC (Digital To Analog Converter)

Binary-Weighted DAC (Digital To Analog Converter)

Suatu rangkaian Binary-weighted DAC dapat disusun dari beberapa Resistor dan Operational Amplifier (Op-Amp) seperti gambar berikut.

Rangkaian Binary Weighted DAC

Secara prinsip rangkaian DAC diatas dapat dijelaskan sebagai berikut. Resistor 20 kΩ menjumlahkan arus yang dihasilkan dari penutupan switch-switch D₀ sampai D₃. Resistor-resistor ini diberi skala nilai sedemikian rupa sehingga memenuhi bobot biner (binary-weighted) dari arus yang selanjutnya akan dijumlahkan oleh resistor 20 kΩ. Dengan menutup D₀ menyebabkan arus 50 μA mengalir melalui resistor 20 kΩ, menghasilkan tegangan -1 V pada V_out. Penutupan masing-masing switch menyebabkan penggandaan nilai arus yang dihasilkan dari switch sebelumnya. Nilai konversi dari kombinasi penutupan switch ditunjukkan pada tabel berikut.

Tabel Output Binary-weighted DAC

Konversi dari nilai digital ke nilai analog berdasarkan rangkaian Binary Weighted DAC diatas

R/2R Ladder DAC (Digital To Analog Converter)

Metode lain dari konversi Digital to Analog adalah R/2R Ladder. Metode ini banyak digunakan dalam IC-IC DAC. Pada rangkaian R/2R Ladder, hanya dua nilai resistor yang diperlukan, yang dapat diaplikasikan untuk IC DAC dengan resolusi 8,10 atau 12 bit. Rangkaian R/2R Ladder ditunjukkan pada gambar berikut.

Rangkaian R/2R Ladder DAC

Prinsip kerja dari rangkaian R/2R Ladder DAC adalah sebagai berikut : informasi digital 4 bit masuk ke switch D₀ sampai D₃. Switch ini mempunyai kondisi “1” (sekitar 5 V) atau “0” (sekitar 0 V). Dengan pengaturan switch akan menyebabkan perubahan arus yang mengalir melalui R₉ sesuai dengan nilai ekivalen biner-nya Sebagai contoh, jika D₀ = 0, D₁ = 0, D₂ = 0 dan D₃ = 1, maka R₁ akan paralel dengan R5menghasilkan 10 k . Selanjutnya 10 k ini seri dengan R6 = 10 k menghasilkan 20 k . 20 k ini paralel dengan R2 menghasilkan 10 k , dan seterusnya sampai R7, R3 dan R8. Rangkaian ekivalennya ditunjukkan pada gambar 6. Vout yang dihasilkan dari kombinasi switch ini adalah -5V.

Rangkaian Ekivalen R/2R Ladder DAC

Untuk mendapatkan V_out analog dari rangkaian R/2R Ladder DAC diatas dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

V_out = (-V_ref(R9/R))*((D0/16)+(D1/8)+(D2/4)+(D1/2))

Tabel Output Rangkaian R/2R Ladder DAC

Nilai kombinasi dan hasil konversi rangkaian R/2R Ladder DAC ditunjukkan pada tabel dibawah.

Tabel diatas merupakan hasil konversi dari nilai digital ke nilai analog berdasarkan rangkaian R/2R Ladder DAC (Digital To Analog Converter).

5. Komponen-komponen Elektro Dasar

    

a. Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat arus listrik dan menghasilkan nilai resistansi tertentu. Kemampuan resistor dalam menghambat arus listrik sangat beragam disesuaikan dengan nilai resistansi resistor tersebut.

Resistor memiliki beragam jenis dan bentuk. Diantaranya resistor yang berbentuk silinder, smd (Surface Mount Devices), dan wirewound. Jenis jenis resistor antara lain komposisi karbon, metal film, wirewound, smd, dan resistor dengan teknologi film tebal.

Resistor yang paling banyak beredar di pasaran umum adalah resistor dengan bahan komposisi karbon, dan metal film. Resistor ini biasanya berbentuk silinder dengan pita pita warna yang melingkar di badan resistor. Pita pita warna ini dikenal sebagai kode resistor. Dengan mengetahui kode resistor kita dapat mengetahui nilai resistansi resistor, toleransi, koefisien temperatur dan reliabilitas resistor tersebut. Tutorial ini akan menjelaskan kode kode resistor yang banyak beredar di pasaran.

RESISTOR DENGAN KODE WARNA

Resistor yang menggunakan kode warna ada 3 macam, yaitu:

1. Resistor dengan 4 pita warna dengan 1 pita warna untuk toleransi.

2. Resistor dengan 5 pita warna dengan 1 pita warna untuk toleransi

3. Resistor dengan 5 pita warna dengan 1 pita warna untuk toleransi dan 1 pita warna untuk reliabilitas

Sedangkan ukuran resistor bermacam macam sesuai dengan ukuran daya resistor itu. Dipasaran terdapat beberapa ukuran daya seperti ditunjukkan pada Gambar 1, Gambar 2 untuk komposisi karbon dan Gambar 3, Gambar 4 untuk metal film.

Gambar 1. Resistor komposisi karbon dengan ukuran daya 1/8, 1/4 dan 1/2 watt

Rough size
Rating power (W)	Thickness (mm)	Length (mm)
1/8	2	3
1/4	2	6
1/2	3	9

Gambar 2. Ukuran resistor komposisi karbon dalam milimeter.

Gambar 3. Resistor metal film dengan ukuran daya (dari atas ke bawah) 1/8W (toleransi±1%), 1/4W (toleransi±1%), 1W (toleransi±5%), 2W (toleransi±5%)

Rough size
Rating power (W)	Thickness (mm)	Length (mm)
1/8	2	3
1/4	2	6
1	3.5	12
2	5	15

Gambar 4. Ukuran resistor metal film dalam milimeter.

KODE WARNA RESISTOR

Kode warna resistor dapat disederhanakan seperti pada Gambar 5.

Gambar 5. Tabel sederhana kode warna resistor.

b. Dioda

Dioda (Diode) adalah Komponen Elektronika Aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

Fungsi Dioda and Jenis-jenisnya

Berdasarkan Fungsi Dioda, Dioda dapat dibagi menjadi beberapa Jenis, diantaranya adalah :

• Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
• Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
• Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan
• Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya
• Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali

Simbol Dioda

Gambar dibawah ini menunjukan bahwa Dioda merupakan komponen Elektronika aktif yang terdiri dari 2 tipe bahan yaitu bahan tipe-p dan tipe-n :

Prinsip Kerja Dioda

Untuk dapat memperjelas prinsip kerja Dioda dalam menghantarkan dan menghambat aliran arus listrik, dibawah ini adalah rangkaian dasar contoh pemasangan dan penggunaan Dioda dalam sebuah rangkaian Elektronika.

Cara Mengukur Dioda dengan Multimeter

Untuk mengetahui apakah sebuah Dioda dapat bekerja dengan baik sesuai dengan fungsinya, maka diperlukan pengukuran terhadap Dioda tersebut dengan menggunakan Multimeter (AVO Meter).

Cara Mengukur Dioda dengan Multimeter Analog

1. Aturkan Posisi Saklar pada Posisi OHM (Ω) x1k atau x100
2. Hubungkan Probe Merah pada Terminal Katoda (tanda gelang)
3. Hubungkan Probe Hitam pada Terminal Anoda.
4. Baca hasil Pengukuran di Display Multimeter
5. Jarum pada Display Multimeter harus bergerak ke kanan
6. Balikan Probe Merah ke Terminal Anoda dan Probe Hitam pada Terminal Katoda (tanda gelang).
7. Baca hasil Pengukuran di Display Multimeter
8. Jarum harus tidak bergerak.
   **Jika Jarum bergerak, maka Dioda tersebut berkemungkinan sudah rusak.

Cara Mengukur Dioda dengan Multimeter Digital

Pada umumnya Multimeter Digital menyediakan pengukuran untuk Fungsi Dioda, Jika tidak ada, maka kita juga dapat mengukur Dioda dengan Fungsi Ohm pada Multimeter Digital.
Cara Mengukur Dioda dengan menggunakan Multimeter Digital
(Fungsi Ohm / Ohmmeter)

1. Aturkan Posisi Saklar pada Posisi OHM (Ω)
2. Hubungkan Probe Hitam pada Terminal Katoda (tanda gelang)
3. Hubungkan Probe Merah pada Terminal Anoda.
4. Baca hasil pengukuran di Display Multimeter
5. Display harus menunjukan nilai tertentu (Misalnya 0.64MOhm)
6. Balikan Probe Hitam ke Terminal Anoda dan Probe Merah ke Katoda
7. Baca hasil pengukuran di Display Multimeter
8. Nilai Resistansinya adalah Infinity (tak terhingga) atau Open Circuit.
   **Jika terdapat Nilai tertentu, maka Dioda tersebut berkemungkinan sudah Rusak.

Cara Mengukur Dioda dengan Multimeter Digital (Menggunakan Fungsi Dioda)

1. Aturkan Posisi Saklar pada Posisi Dioda
2. Hubungkan Probe Hitam pada Terminal Katoda (tanda gelang)
3. Hubungkan Probe Merah pada Terminal Anoda.
4. Baca hasil pengukuran di Display Multimeter
5. Display harus menunjukan nilai tertentu (Misalnya 0.42 V)
6. Balikan Probe Hitam ke Terminal Anoda dan Probe Merah ke Katoda
7. Baca hasil pengukuran di Display Multimeter
8. Tidak terdapat nilai tegangan pada Display Multimeter.
   **Jika terdapat Nilai tertentu, maka Dioda tersebut berkemungkinan sudah Rusak.

c.Transistor

Pengertian Transistor adalah komponen elektronika semikonduktor yang memiliki 3 kaki elektroda, yaitu Basis (Dasar), Kolektor (Pengumpul) dan Emitor (Pemancar). Komponen ini berfungsi sebagai penguat, pemutus dan penyambung (switching), stabilitasi tegangan, modulasi sinyal dan masih banyak lagi fungsi lainnya. Selain itu, transistor juga dapat digunakan sebagai kran listrik sehingga dapat mengalirkan listrik dengan sangat akurat dan sumber listriknya.
Transistor sebenarnya berasal dari kata “transfer” yang berarti pemindahan dan “resistor” yang berarti penghambat. Dari kedua kata tersebut dapat kita simpulkan, pengertian transistor adalah pemindahan atau peralihan bahan setengah penghantar menjadi suhu tertentu. Transistor pertama kali ditemukan pada tahun 1948 oleh William Shockley, John Barden dan W.H, Brattain. Tetapi, komponen ini mulai digunakan pada tahun 1958. Jenis Transistor terbagi menjadi 2, yaitu transistor tipe P-N-P dan transistor N-P-N.

Gambar Tentang Pengertian Transistor

Cara Kerja Transistor hampir sama dengan resistor yang mempunyai tipe dasar modern. Tipe dasar modern terbagi menjadi 2, yaitu Bipolar Junction Transistor atau biasa di singkat BJT dan Field Effect Transistor atau FET. BJT dapat bekerja bedasarkan arus inputnya, sedangkan FET bekerja berdasarkan tegangan inputnya.
Dalam dunia elektronika modern, transistor merupakan komponen yang sangat penting terutama dalam rangkaian analog karena fungsinya sebagai penguat. Rangkaian analog terdiri dari pengeras suara, sumber listrik stabil dan penguat sinyal radio. Tidak hanya rangkaian analog, di dalam rangkaian digital juga terdapat transistor yang digunakan sebagai saklar dengan kecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat di rangkai sehingga berfungsi sebagai logic gate.
Jenis-Jenis Transistor juga berbeda-beda, berdasarkan kategorinya dibedakan seperti materi semikonduktor, kemasan fisik, tipe, polaritas, maximum kapasitas daya, maximum frekuensi kerja, aplikasi dan masih banyak lagi jenis yang lainnya.

d. Kapasitor 

Kapasitor (Capacitor) atau disebut juga dengan Kondensator (Condensator) adalah Komponen Elektronika Pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara dengan satuan kapasitansinya adalah Farad. Satuan Kapasitor tersebut diambil dari nama penemunya yaitu Michael Faraday (1791 ~ 1867) yang berasal dari Inggris. Namun Farad adalah satuan yang sangat besar, oleh karena itu pada umumnya Kapasitor yang digunakan dalam peralatan Elektronika adalah satuan Farad yang dikecilkan menjadi pikoFarad, NanoFarad dan MicroFarad.

Konversi Satuan Farad adalah sebagai berikut :
1 Farad = 1.000.000µF (mikro Farad)
1µF = 1.000nF (nano Farad)
1µF = 1.000.000pF (piko Farad)
1nF = 1.000pF (piko Farad)
Kapasitor merupakan Komponen Elektronika yang terdiri dari 2 pelat konduktor yang pada umumnya adalah terbuat dari logam dan sebuah Isolator diantaranya sebagai pemisah. Dalam Rangkaian Elektronika, Kapasitor disingkat dengan huruf “C”.

Jenis-Jenis Kapasitor

Berdasarkan bahan Isolator dan nilainya, Kapasitor dapat dibagi menjadi 2 Jenis yaitu Kapasitor Nilai Tetap dan Kapasitor Variabel. Berikut ini adalah penjelasan singkatnya untuk masing-masing jenis Kapasitor :

A. KAPASITOR NILAI TETAP (FIXED CAPACITOR)

Kapasitor Nilai Tetap atau Fixed Capacitor adalah Kapasitor yang nilainya konstan atau tidak berubah-ubah. Berikut ini adalah Jenis-jenis Kapasitor yang nilainya Tetap :

1. Kapasitor Keramik (Ceramic Capasitor)

Kapasitor Keramik adalah Kapasitor yang Isolatornya terbuat dari Keramik dan berbentuk bulat tipis ataupun persegi empat. Kapasitor Keramik tidak memiliki arah atau polaritas, jadi dapat dipasang bolak-balik dalam rangkaian Elektronika. Pada umumnya, Nilai Kapasitor Keramik berkisar antara 1pf sampai 0.01µF.
Kapasitor yang berbentuk Chip (Chip Capasitor) umumnya terbuat dari bahan Keramik yang dikemas sangat kecil untuk memenuhi kebutuhan peralatan Elektronik yang dirancang makin kecil dan dapat dipasang oleh Mesin Produksi SMT (Surface Mount Technology) yang berkecepatan tinggi.

2. Kapasitor Polyester (Polyester Capacitor)

Kapasitor Polyester adalah kapasitor yang isolatornya terbuat dari Polyester dengan bentuk persegi empat. Kapasitor Polyester dapat dipasang terbalik dalam rangkaian Elektronika (tidak memiliki polaritas arah)

3. Kapasitor Kertas (Paper Capacitor)

Kapasitor Kertas adalah kapasitor yang isolatornya terbuat dari Kertas dan pada umumnya nilai kapasitor kertas berkisar diantara 300pf sampai 4µF. Kapasitor Kertas tidak memiliki polaritas arah atau dapat dipasang bolak balik dalam Rangkaian Elektronika.

4. Kapasitor Mika (Mica Capacitor)

Kapasitor Mika adalah kapasitor yang bahan Isolatornya terbuat dari bahan Mika. Nilai Kapasitor Mika pada umumnya berkisar antara 50pF sampai 0.02µF. Kapasitor Mika juga dapat dipasang bolak balik karena tidak memiliki polaritas arah.

5. Kapasitor Elektrolit (Electrolyte Capacitor)

Kapasitor Elektrolit adalah kapasitor yang bahan Isolatornya terbuat dari Elektrolit (Electrolyte) dan berbentuk Tabung / Silinder. Kapasitor Elektrolit atau disingkat dengan ELCO ini sering dipakai pada Rangkaian Elektronika yang memerlukan Kapasintasi (Capacitance) yang tinggi. Kapasitor Elektrolit yang memiliki Polaritas arah Positif (-) dan Negatif (-) ini menggunakan bahan Aluminium sebagai pembungkus dan sekaligus sebagai terminal Negatif-nya. Pada umumnya nilai Kapasitor Elektrolit berkisar dari 0.47µF hingga ribuan microfarad (µF). Biasanya di badan Kapasitor Elektrolit (ELCO) akan tertera Nilai Kapasitansi, Tegangan (Voltage), dan Terminal Negatif-nya. Hal yang perlu diperhatikan, Kapasitor Elektrolit dapat meledak jika polaritas (arah) pemasangannya terbalik dan melampui batas kamampuan tegangannya.

6. Kapasitor Tantalum

Kapasitor Tantalum juga memiliki Polaritas arah Positif (+) dan Negatif (-) seperti halnya Kapasitor Elektrolit dan bahan Isolatornya juga berasal dari Elektrolit. Disebut dengan Kapasitor Tantalum karena Kapasitor jenis ini memakai bahan Logam Tantalum sebagai Terminal Anodanya (+). Kapasitor Tantalum dapat beroperasi pada suhu yang lebih tinggi dibanding dengan tipe Kapasitor Elektrolit lainnya dan juga memiliki kapasintansi yang besar tetapi dapat dikemas dalam ukuran yang lebih kecil dan mungil. Oleh karena itu, Kapasitor Tantalum merupakan jenis Kapasitor yang berharga mahal. Pada umumnya dipakai pada peralatan Elektronika yang berukuran kecil seperti di Handphone dan Laptop.

B. KAPASITOR VARIABEL (VARIABLE CAPACITOR)

Kapasitor Variabel adalah Kapasitor yang nilai Kapasitansinya dapat diatur atau berubah-ubah. Secara fisik, Kapasitor Variabel ini terdiri dari 2 jenis yaitu :

1. VARCO (Variable Condensator)

VARCO (Variable Condensator) yang terbuat dari Logam dengan ukuran yang lebih besar dan pada umumnya digunakan untuk memilih Gelombang Frekuensi pada Rangkaian Radio (digabungkan dengan Spul Antena dan Spul Osilator). Nilai Kapasitansi VARCO berkisar antara 100pF sampai 500pF

2. Trimmer

Trimmer adalah jenis Kapasitor Variabel yang memiliki bentuk lebih kecil sehingga memerlukan alat seperti Obeng untuk dapat memutar Poros pengaturnya. Trimmer terdiri dari 2 pelat logam yang dipisahkan oleh selembar Mika dan juga terdapat sebuah Screw yang mengatur jarak kedua pelat logam tersebut sehingga nilai kapasitansinya menjadi berubah. Trimmer dalam Rangkaian Elektronika berfungsi untuk menepatkan pemilihan gelombang Frekuensi (Fine Tune). Nilai Kapasitansi Trimmer hanya maksimal sampai 100pF.

Fungsi Kapasitor dalam Rangkaian Elektronika

Pada Peralatan Elektronika, Kapasitor merupakan salah satu jenis Komponen Elektronika yang paling sering digunakan. Hal ini dikarenakan Kapasitor memiliki banyak fungsi sehingga hampir setiap Rangkaian Elektronika memerlukannya.
Dibawah ini adalah beberapa fungsi daripada Kapasitor dalam Rangkaian Elektronika :

• Sebagai Penyimpan arus atau tegangan listrik
• Sebagai Konduktor yang dapat melewatkan arus AC (Alternating Current)
• Sebagai Isolator yang menghambat arus DC (Direct Current)
• Sebagai Filter dalam Rangkaian Power Supply (Catu Daya)
• Sebagai Kopling
• Sebagai Pembangkit Frekuensi dalam Rangkaian Osilator
• Sebagai Penggeser Fasa
• Sebagai Pemilih Gelombang Frekuensi (Kapasitor Variabel yang digabungkan dengan Spul Antena dan Osilator)

6. Switch 

a. Dioda
Dioda Sebagai Saklar

Dioda merupakan semikonduktor (komponen) elektronika daya yang memilki dua terminal, yaitu: anoda dan katoda. Dalam rangkaian elektronika daya, dioda difungsikan sebagai sakelar. Gambar (a), (b), dan (c) masing-masing ditunjukkan simbol dioda, karakteristik diode, karakteristik ideal dioda jika dioperasikan sebagai sakelar. Sebagai sakelar, sebagaimana. Gambar (c), dioda akan konduksi (ON) jika potensial pada anode lebih positif daripada potensial pada katoda, dan dioda akan memblok (OFF) jika potensial pada anoda lebih negatif daripada potensial pada katoda.

Jika diode dalam kondisi ideal, ketika dioda dalam kondisi ON memiliki karakteristik tegangan pada dioda sama dengan nol dan arus yang mengalir pada diode sama dengan arus bebannya. Sebaliknya, dioda dalam kondisi OFF memiliki karakteristik tegangan pada dioda sama dengan tegangan sumbernya dan arus yang mengalir sama dengan nol. Dalam kondisi dioda ON dan OFF ini dapat dinyatakan tidak terjadi kerugian daya pada dioda.

Dioda dapat kita anggap sebagai versi elektronik dari katub transmisi pada cairan. Fungsi dioda sebenarnya tidak menunjukan hidup mati yang sempurna atau bisa di bilang benar-benar menghantar saat panjar maju dan menyumbat pada saat panjar mundur, tetapi mempunyai karakteristik listrik tegangan arus taklinier kompleks yang tergantung pada teknologi yang kita gunakan dan kondisi penggunaanya.

b. Transistor

Bagi sebagian besar orang kata transistor bukan merupakan hal aneh, namun tidak semua orang mengerti apa itu sebenarnya transistor. Sebagai definisi transistor merupakan bahan yang terbuat dari semi konduktor, biasanya transistor berfungsi untuk menstabilkan fungsi tegangan pada rangkaian elektronik, sebagai penguat, dan sebagai penyambung serta pemutus tegangan. Apabila transistor sendiri difungsikan untuk memutus dan menyambungkan tegangan, maka dapat dikatakan bahwa anda mempergunakan memfungsikan transistor dijadikan sebagai saklar. Karena seperti yang anda tahu bahwa saklar seperti hal nya saklar lampu berfungsi untuk menyalakan dan mematikan lampu. Mungkin anda juga masih bingung kenapa lampu bisa menyala dan mati ketika anda menekan tombol saklar.

Gambar Skema Transistor Sebagai Saklar

Saklar dapat dianalogikan sebagai sebuah kran pada air, dimana fungsi kran air tersebut adalah untuk menghentikan aliran air dari pipa sebagai jalannya air. Ketika kran ditutup seberapa besar pun tekanan yang air berikan untuk mengalir sudah tentu dapat tertahan oleh kran air yang walaupun secara fisik memiliki ukuran yang kecil. Dan ketika kran kembali dibuka sudah tentu air akan kembali mengalir. Begitu juga di dalam sebuah rangkaian elektronik, transistor sebagai saklar juga memiliki fungsi yang mirip dengan kran air yaitu dapat menghentikan aliran listrik pada komponen, dan juga dapat mengalirkan listrik.
Saklar dalam dunia elektronik sendiri sebenarnya ada banyak macam dan jenisnya. Tapi tidak ada salahnya juga bagi anda yang menginginkan menggunakan transistor sebagai saklar. Karena ada kelebihan apabila menggunakan transistor sebagai alat penyambung dan pemutus aliran listrik. Beberapa kelebihan apabila menggunakan transistor adalah transistor cenderung aman digunakan karena tidak akan menimbulkan percikan api ketika digunakan. Bentuknya sangat simpel. Dan juga sudah tentu harganya lebih murah dibanding saklar lainnya. Namun selain kelebihan yang transistor berikan apabila digunakan sebagai saklar, ada juga kekurangan nya dari penggunaan transistor untuk dijadikan saklar. Salah satunya adalah arus yang dapat ditahan oleh transistor cukup kecil, sehingga tidak bisa digunakan pada arus yang sangat besar.

c. Relay
Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan memanfaatkan tenaga listrik sebagai sumber energinya. Kontaktor akan tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik. Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut.

• Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup atau membuka kontak saklar.
• Saklar yang digerakkan secara mekanis oleh daya atau energi listrik.

Sebagai komponen elektronika, relay mempunyai peran penting dalam sebuah sistem rangkaian elektronika dan rangkaian listrik untuk menggerakan sebuah perangkat yang memerlukan arus besar tanpa terhubung langsung dengan perangakat pengendali yang mempunyai arus kecil. Dengan demikian relay dapat berfungsi sebagai pengaman.
Relay terdiri dari 3 bagian utama, yaitu:

1. Common, merupakan bagian yang tersambung dengan Normally Close (dalam keadaan normal).
2. Koil (kumparan), merupakan komponen utama relay yang digunakan untuk menciptakan medan magnet.
3. Kontak, yang terdiri dari Normally Close dan Normally Open

Relay merupakan komponen listrik yang memiliki prinsip kerja magnet dengan induksi listrik. Relay terdiri atas bagian-bagian utama sebagai berikut.

1. Coil atau Kumparan, merupakan gulungan kawat yang mendapat arus listrik. adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil.
2. Contact atau Penghubung, adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2 jenis : Normally Open (kondisi awal sebelum diaktifkan open), dan Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close).

Cara kerja relay adalah sebagai berikut :

1. Saat Coil mendapatkan energi listrik (energized) akan menimbulkan gaya elektromanetik
2. Gaya magnet yang ditimbulkan akan menarik plat/lengan kontak (armature) berpegas (bersifat berlawanan), sehingga menghubungkan 2 titik contact

da beberapa jenis relay berdasarkan cara kerjanya yaitu:

1. Normaly On

Kondisi awal kontaktor tertutup (On) dan akan terbuka (Off) jika relay diaktifkan dengan cara memberi arus yang sesuai pada kumparan atau koil relay. Istilah lain kondisi ini adalah Normaly Close (NC).

2. Normaly Off

Kondisi awal kontaktor terbuka (Off) dan akan tertutup jika relay diaktifkan dengan cara memberi arus yang sesuai pada kumparan atau koil relay. Istilah lain kondisi ini adalah Normaly Open (NO).

3. Change-Over (CO) atau Double-Throw (DT)

Relay jenis ini memiliki dua pasang terminal dengan dua kondisi yaitu Normaly Open (NO) dan Normaly Close (NC).
Selain itu, seperti saklar, relay juga dibedakan berdasar pole dan throw yang dimilikinya. Pole adalah banyaknya kontak yang dimiliki oleh relay. Sedangkan throw adalah banyaknya kondisi (state) yang mungkin dimiliki kontak. Berikut ini penggolongan relay berdasar jumlah pole dan throw atau disebut juga sebagai simbol relay.

1. SPST (Single Pole Single Throw)

Relay ini memiliki empat terminal yaitu, dua terminal kumparan atau koil dan dua terminal saklar (A dan B) yang dapat terhubung dan terputus.

2. SPDT (Single Pole Double Pole)

Relay ini memiliki lima terminal, yaitu dua terminal kumparan atau koil dan tiga terminal saklar (A,B, dan C) yang dapat terhubung dan terputus dengan satu terminal pusat. Jika suatu saat terminal (misal A) terputus dengan terminal pusat (C) maka terminal lain (B) terhubung dengan terminal pusat tersebut (C), demikian juga sebaliknya.

3. DPST (Double Pole Single Throw)

Relay ini mempunyai enam terminal, yaitu dua terminal kumparan atau koil dan empat terminal, merupakan dua pasang saklar yang dapat terhubung dan terputus (A1 dan B1 serta A2 dan B2).

4. DPDT (Double pole Double Throw)

Relay ini mempunyai delapan terminal, yaitu dua terminal kumparan atau koil, enam terminal merupakan dua set saklar yang dapat terputus dan terhubung (A1,B1,C1 dan A2, B2, C2).

5. QPDT (Quadruple Pole Double Throw)

QPDT sering disebut sebagai Quad Pole Double Throw atau 4PDT (Four Pole Double Throw). Relay ini setara dengan 4 buah saklar atau relay SPDT atau dua buah relay DPDT dan terdiri dari 14 pin (termasuk 2 buah untuk koil). 6.3PDT (Three Pole Double Throw)




Fungi atau kegunaan relay dalam dunia elektronika sebenarnya juga sama seperti dalam teknik listrik. Hanya saja kebanyakan relay yang digunakan dalam teknik elektronik adalah relay dengan voltase kecil seperti 6 Volt, 12 Volt, 24 Volt berbeda dengan teknik listrik yang memakai relay 220 Volt dan 110 Volt. Namun ada juga dalam teknik elektronik yang memakai relay dengan voltase tinggi. Walau ada perbedaan pemakaian voltase pada relay, sebenarnya relay memiliki fungsi atau kegunaan yang sama yakni sebagai alat pengganti saklar yang bekerja untuk mengontrol atau membagi arus listrik ataupun sinyal lain ke sirkuit rangkaian lainnya.
Secara garis besar, fungsi relay adalah sebagai berikut.

• Kontrol tegangan tinggi rangkaian dengan sinyal bertegangan rendah, seperti dalam beberapa jenis modem atau audio amplifier.
• Kontrol sebuah rangkaian arus tinggi dengan sinyal arus rendah, seperti pada solenoid starter dari sebuah mobil.
• Mendeteksi dan mengisolasi kesalahan pada jalur transmisi dan distribusi dengan membuka dan menutup pemutus rangkaian (perlindungan relay).
•       Sebuah kumparan relay DPDT AC dengan kemasan “ice cube”.
• Isolasi mengendalikan rangkaian dari rangkaian yang dikontrol ketika kedua berada pada potensi yang berbeda, misalnya ketika mengendalikan sebuah perangkat bertenaga utama dari tegangan rendah switch. Yang terakhir ini sering digunakan untuk mengontrol pencahayaan kantor sebagai kawat tegangan rendah dapat dengan mudah diinstal di partisi, yang dapat dipindahkan sesuai kebutuhan sering berubah. Mereka mungkin juga akan dikendalikan oleh hunian kamar detektor dalam upaya untuk menghemat energi.
• Logika fungsi. Sebagai contoh, DAN fungsi boolean direalisasikan dengan menghubungkan relay normal kontak terbuka secara seri, maka fungsi ATAU dengan menghubungkan normal kontak terbuka secara paralel. Perubahan atas atau Formulir C kontak melakukan XOR fungsi. Fungsi yang sama untuk NAND dan NOR yang dicapai dengan menggunakan kontak normal tertutup. Tangga bahasa pemrograman yang sering digunakan untuk merancang jaringan logika relay.
• Awal komputasi. Sebelum tabung vakum dan transistor, relay digunakan sebagai unsur-unsur logis dalam komputer digital.
• Safety logika kritis. Karena relay jauh lebih tahan daripada semikonduktor radiasi nuklir, mereka banyak digunakan dalam keselamatan logika kritis, seperti panel kontrol penanganan limbah radioaktif mesin.

Relay umumnya digunakan untuk hal-hal di bawah ini, yaitu :

1. Untuk mengendalikan rangkaian tegangan tinggi melalui sinyal tegangan rendah.
2. Untuk mengendalikan rangkaian dengan arus yang tinggi melalui sinyal arus kecil.
3. Untuk mendeteksi dan mengisolasi kegagalan pada jalur transmisi dan distribusi dengan membuka atau menutup circuit breaker.
4. Untuk mengisolasi rangkaian pengendali dari rangkaian yang dikendalikan jika potensial yang digunakan berbeda. Misalnya untuk mengendalikan rangkaian daya tegangan tinggi melalui switch tegangan rendah.
5. Untuk merepresentasikan fungsi-fungsi logika. Misalnya fungsi AND didapat dengan menserikan dua kontak NO dan sebagainya.
6. Relay juga dapat digabungkan fungsinya dengan sebuah timer untuk mendapatkan fungsi penunda waktu.

Beberapa keuntungan penggunaan relay dalam sistem elektronika antara lain :

1. Menggunakan arus yang relatif kecil untuk mengendalikan peralatan dengan arus yang besar.
2. Dengan sebuah sinyal kontrol dapat mengendalikan lebih dari satu kontak.
3. Dapat menghidupkan atau mematikan peralatan yang sulit dijangkau.
4. Mengisolasi bahaya tegangan tinggi dari manusia, karena rangkaian dengan tegangan tinggi dapat dikendalikan melalui tegangan rendah.

Sumber :
        http://www.pandapotangirsang.blogspot.com/2012/12/kelemahan-dan-keunggulan-sistem.html?m=1
        http://www.academia.edu/6109452/ELEKTRONIKA
        http://www.komponenelektronika.biz/pengertian-dioda.html
        http://www.komponenelektronika.biz/pengertian-transistor.html
        http://www.komponenelektronika.biz/pengertian-kapasitor.html