Elektronika 1: paket kilat

Lembar rumus, langkah-langkah metode utama untuk setiap topik, dan 14 soal latihan, dengan pembahasan lengkap di bagian belakang.

Soal baruKembali ke mata kuliah

Di jendela cetak, pilih “Simpan sebagai PDF” untuk menyimpan salinan di perangkat Anda.

1Rumus dan metode

Dioda & transistor

Dioda (tegangan jatuh konstan)
VD = 0,7 V when conducting
Daerah aktif
VBE = 0,7 V, IC = β·IB, IE = (β + 1)·IB
Bias tetap
IB = (VCC − 0,7)/RB
Bias pembagi tegangan
IB = (VTH − 0,7)/(RTH + (β + 1)RE)
Thévenin dari pembagi tegangan
VTH = VCC·R2/(R1 + R2), RTH = R1∥R2
Loop kolektor
VCE = VCC − ICRC − IERE
Saturasi
IC(sat) = (VCC − VCE(sat))/RC, IB ≥ IC(sat)/β

Rangkaian op-amp

Penguat pembalik
Vout = −(Rf/Rin)·Vin
Penguat tak membalik
Vout = (1 + Rf/R1)·Vin
Penguat penjumlah
Vout = −Rf(V1/R1 + V2/R2)
Op-amp ideal
V+ = V−, Iin = 0

Transien RC & RL

Konstanta waktu
τ = RC | τ = L/R
Respons
x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ
Kapasitor pada DC
rangkaian terbuka; vC tidak dapat melompat
Induktor pada DC
hubung singkat; iL tidak dapat melompat
Keadaan tunak
t ≈ 5τ

Metode

  1. Cari nilai awal sesaat setelah sakelar berpindah: tegangan kapasitor dan arus induktor tidak dapat melompat.
  2. Cari nilai akhir lama setelah sakelar berpindah: kapasitor berperilaku sebagai rangkaian terbuka, induktor sebagai hubung singkat.
  3. Cari konstanta waktu: τ = RC atau τ = L/R, dengan hambatan yang terlihat oleh kapasitor atau induktor.
  4. Gunakan x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ.

Resistor seri & paralel

Resistor seri
Req = R1 + R2 + …
Resistor paralel
1/Req = 1/R1 + 1/R2 + …
Dua resistor paralel
Req = R1R2 / (R1 + R2)
Hukum Ohm
V = I·R
Daya
P = V·I = I²R = V²/R

Metode

  1. Mulailah dari ujung jaringan yang paling jauh dari terminal.
  2. Gabungkan resistor seri dengan menjumlahkannya, dan resistor paralel dengan 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …
  3. Gambar ulang rangkaian setelah setiap langkah.
  4. Ulangi sampai tersisa satu resistor di antara terminal.

Konverter DC-DC

Buck
Vo = D·Vin
Boost
Vo = Vin/(1 − D)
Buck-boost pembalik
|Vo| = Vin·D/(1 − D)
Keseimbangan daya ideal
VinIin = VoIo
Riak induktor
ΔIL = VL,on·D/(L·f); buck Vin − Vo, boost and buck-boost Vin
Arus induktor rata-rata
buck Io; boost dan buck-boost Io/(1 − D)
Riak keluaran
buck ΔIL/(8fC); boost dan buck-boost Io·D/(fC)
Batas CCM
buck (1 − D)R/(2f); boost D(1 − D)²R/(2f); buck-boost (1 − D)²R/(2f)

Metode

  1. Kenali konverternya (buck, boost, atau buck-boost) dan siklus kerja D dari rasio tegangan.
  2. Gunakan keseimbangan volt-detik pada induktor: tegangan induktor rata-rata selama satu periode adalah nol.
  3. Cari tegangan induktor saat saklar menyala, lalu ΔIL = VL·D/(L·f).
  4. Untuk riak keluaran, cari muatan yang masuk dan keluar kapasitor; untuk batas CCM, samakan arus induktor rata-rata dengan ΔIL/2.

Jembatan Wheatstone & strain gauge

Tegangan pembagi
Va = VsR2/(R1 + R2), Vb = VsR4/(R3 + R4)
Haluaran
Vab = Va − Vb
Keseimbangan
R1/R2 = R3/R4
Jembatan kawat geser
R/Rx = l/(100 − l)
Resistansi Thévenin
Rth = R1∥R2 + R3∥R4
Faktor pengukur
ΔR/R = GF·ε
Keluaran jembatan
seperempat Vs·GF·ε/4, setengah Vs·GF·ε/2, penuh Vs·GF·ε
Perubahan kecil, satu lengan
Vab ≈ Vs·ΔR/(4R)
Tegangan
σ = E·ε

Metode

  1. Perlakukan jembatan sebagai dua pembagi tegangan pada catu yang sama.
  2. Untuk keseimbangan, setel R₁/R₂ = R₃/R₄ lalu selesaikan untuk resistor yang tidak diketahui.
  3. Untuk jembatan tak seimbang, cari Va dan Vb dari pembagi lalu kurangkan; gunakan ekuivalen Thévenin bila alat ukur membebani keluaran.
  4. Untuk strain gauge, ubah regangan menjadi ΔR/R = GF·ε dan gunakan Vs·GF·ε/4, /2, atau ×1 untuk jembatan seperempat, setengah, atau penuh.

Logika digital: gerbang, peta-K & flip-flop

Gerbang dasar
A·B, A + B, A′, (A·B)′, (A + B)′, A ⊕ B
Aturan Boolean
X + X′ = 1, X·X′ = 0, X + XY = X, XY + XY′ = X
De Morgan
(X·Y)′ = X′ + Y′, (X + Y)′ = X′·Y′
Urutan peta Karnaugh
00, 01, 11, 10 (Gray code)
Kelompok 2ᵏ sel
kehilangan k variabel
Multiplekser 4-ke-1
F = A′B′I0 + A′BI1 + AB′I2 + ABI3
Flip-flop
D: Q⁺ = D, T: Q⁺ = T ⊕ Q, JK: Q⁺ = JQ′ + K′Q
Pencacah
n bit: 2ⁿ keadaan; mod-N: n terkecil dengan 2ⁿ ≥ N; fout = fclk/N
Pencacah ripple
fmax = 1/(n·tpd)
Pencacah cincin dan Johnson
n dan 2n keadaan

Metode

  1. Untuk rangkaian, bekerjalah dari masukan ke keluaran satu gerbang demi satu gerbang dan tulis nilai pada setiap kawat, atau tulis ekspresinya dan isi tabel kebenaran.
  2. Untuk penyederhanaan, taruh angka 1 (dan don’t-care sebagai X) ke dalam peta Karnaugh dengan baris dan kolom kode Gray: 00, 01, 11, 10.
  3. Cakup angka 1 dengan kelompok sesedikit dan sebesar mungkin yang berisi 1, 2, 4, 8, atau 16 sel, melingkar melewati tepi; setiap kelompok adalah satu suku hasil kali yang tersusun dari variabel yang tetap konstan. Kelompokkan angka 0 untuk bentuk POS.
  4. Untuk flip-flop dan pencacah, baca masukan pada setiap tepi clock aktif, tulis keadaan setelah setiap tepi, dan ingat bahwa pencacah n bit berputar kembali setelah 2ⁿ keadaan.

2Soal latihan

1.Dioda & transistorSedang
RC​ = 1 kΩβ = 75IC​ = ?VCC​ = 15 VRB​ = 330 kΩ

Sebuah transistor NPN dengan β = 75 dibias oleh resistor basis RB = 330 kΩ dari sumber VCC = 15 V. Resistor kolektornya RC = 1 kΩ dan emitornya dihubungkan ke ground. Ambil VBE = 0,7 V dan asumsikan transistor berada di daerah aktif. Cari arus kolektor IC dalam mA.

VCC = 15 VRB = 330 kΩRC = 1 kΩβ = 75VBE = 0,7 V
IC = mA
2.Dioda & transistorSulit
V (V)I (mA)0,71280Q = ?

Sebuah dioda dimodelkan sebagai 0,7 V yang diseri dengan 5 Ω (ia menghantar di atas 0,7 V). Dioda itu diseri dengan resistor 150 Ω melintasi catu 12 V. Cari arus kerja ID di tempat garis dioda bertemu garis beban.

Vs = 12 VR = 150 ΩV0 = 0,7 Vrd = 5 Ω
ID = mA
3.Rangkaian op-ampSedang
−+Vout​Rf​ = 47 kΩR1​ = 22 kΩVin​ = 1,6 V

Op-amp ideal dan dicatu ±15 V. Cari tegangan keluaran Vout.

Vin = 1,6 VR1 = 22 kΩRf = 47 kΩ
Vout = V
4.Rangkaian op-ampSulit
−+Vout​Rf​ = 10 kΩV1​ = 0,2 VR1​ = 10 kΩV2​ = 1,4 VR2​ = 4,7 kΩ

Penguat penjumlah memakai op-amp ideal yang dicatu ±15 V. Cari tegangan keluaran Vout.

V1 = 0,2 VV2 = 1,4 VR1 = 10 kΩR2 = 4,7 kΩRf = 10 kΩ
Vout = V
5.Transien RC & RLSedang
+−Vs​24 Vt = 0R = 50 ΩL220 mHi(t)

Induktor tidak dialiri arus sebelum sakelar ditutup pada t = 0. Cari energi W yang tersimpan dalam induktor pada t = 10 ms, dalam mJ.

Vs = 24 VR = 50 ΩL = 220 mHt = 10 ms
W = mJ
6.Transien RC & RLSulit
+−Vs​15 VR1​ = 5 ΩR2​ = 15 Ωmembuka pada t = 0L100 mHi(t)

Sakelar yang paralel dengan R2 telah tertutup sejak lama, jadi arus induktor tunak. Pada t = 0 sakelar membuka. Cari arus induktor i pada t = 5 ms.

Vs = 15 VR1 = 5 ΩR2 = 15 ΩL = 100 mHt = 5 ms
i = A
7.Resistor seri & paralelSedang
R1​ = 12 ΩIR1​R3​ = 15 Ω+−V1​9 VR2​2 ΩAR4​5 ΩB

Cari arus IR1 yang dialirkan sumber, yang mengalir melalui R1.

V1 = 9 VR1 = 12 ΩR2 = 2 ΩR3 = 15 ΩR4 = 5 Ω
IR1 = A
8.Resistor seri & paralelSulit
R1​ = 3 ΩIR1​R3​ = 3 ΩR5​ = 2 Ω+−V1​6 VR2​5 ΩAR4​3 ΩBR6​25 Ω

Cari arus IR1 yang dialirkan sumber, yang mengalir melalui R1.

V1 = 6 VR1 = 3 ΩR2 = 5 ΩR3 = 3 ΩR4 = 3 ΩR5 = 2 ΩR6 = 25 Ω
IR1 = A
9.Konverter DC-DCSedang
tiL​Imax​Imin​ΔI = ?DTT2T

Konverter buck ideal mengubah 48 V menjadi 12 V pada 20 kHz dengan L = 150 µH. Cari arus riak induktor puncak ke puncak ΔIL.

Vin​ = 48 VVo​ = 12 Vf = 20 kHzL = 150 µH
ΔIL = A
10.Konverter DC-DCSulit
+−48 VSL = 68 µHC = ?R+−36 V

Konverter buck mengubah 48 V menjadi 36 V pada 20 kHz dengan L = 68 µH. Cari kapasitansi keluaran C yang membatasi riak keluaran puncak ke puncak sebesar 25 mV.

Vin​ = 48 VVo​ = 36 Vf = 20 kHzL = 68 µHΔVo = 25 mV
C = µF
11.Jembatan Wheatstone & strain gaugeSedang
+−5 V120 Ω120 Ω120 Ω120 Ωab+−

Sebuah strain gauge 120 Ω adalah satu lengan (R₂) dari jembatan dengan empat lengan sama 120 Ω dan eksitasi 5 V. Cari daya Pg yang didisipasikan pada gauge, dalam mW. Pemanasan sendiri membatasi eksitasi.

Vs = 5 VR = 120 Ω
Pg = mW
12.Jembatan Wheatstone & strain gaugeSulit
+−2,5 V120 Ω120 Ω + ΔR120 Ω120 Ωab+−0,994 mV

Sebuah jembatan seperempat dengan satu gauge aktif (GF = 2,12) dieksitasi dengan 2,5 V. Di bawah beban keluarannya menunjukkan 0,994 mV. Cari regangan ε dalam µε.

Vs = 2,5 VGF = 2,12Vo = 0,994 mV
ε = µε
13.Logika digital: gerbang, peta-K & flip-flopSedang
ABC000111100101324576

Sederhanakan F = AB′C + A′C′ + ABC + BC′ ke bentuk jumlah dari hasil kali minimal. Berapa literal L yang dimiliki ekspresi yang sudah disederhanakan?

F = AB′C + A′C′ + ABC + BC′
L =
14.Logika digital: gerbang, peta-K & flip-flopSulit
DQ3​Q3​DQ2​Q2​DQ1​Q1​DQ0​Q0​CLKSHIFT

Register geser 4 bit Q₃Q₂Q₁Q₀ berisi 0001. Pada setiap tepi clock bit bergeser satu tempat ke kanan (Q₃ → Q₂ → Q₁ → Q₀, Q₀ hilang) dan masukan serial masuk ke Q₃. Masukan serial adalah 1, 1, 0, 1 pada 4 tepi. Berikan keadaan akhir Q = Q₃Q₂Q₁Q₀ sebagai bilangan desimal.

Q₃Q₂Q₁Q₀ = 00011, 1, 0, 1
Q =

3Larutan

1.Dioda & transistor

Jawaban: IC = 3,25 mA

Titik kerja BJT: di daerah aktif VBE = 0,7 V, IC = β·IB dan IE = (β + 1)·IB. Cari IB dari loop basis dengan KVL, lalu IC, lalu VCE dari loop kolektor–emitor. Pembagi tegangan di basis diganti dengan ekivalen Théveninnya VTH = VCC·R₂/(R₁ + R₂), RTH = R₁∥R₂; resistor emitor tampak (β + 1) kali lebih besar di loop basis.

Arus basis

IB = (VCC − VBE)/RB = (15 − 0,7)/330 kΩ = 43,33 µA

Arus kolektor

IC = β·IB = 75·43,33 µA = 3,25 mA

Jawaban

IC = 3,25 mA

Periksa: VCE = 11,75 V jauh di atas 0,2 V, sehingga transistor memang aktif.

2.Dioda & transistor

Jawaban: ID = 72,9 mA

Rangkaian LED dan dioda: LED bias maju menjatuhkan tegangan sekitar tegangan majunya VF (sekitar 2 V untuk merah, 3 V untuk biru atau putih), berapa pun arusnya. Resistor seri menentukan arus: R = (Vs − n·VF)/I untuk n LED seri. Dengan model dioda yang lebih eksak V = V₀ + I·rd, titik kerja berada di tempat garis dioda berpotongan dengan garis beban I = (Vs − V)/R, sehingga I = (Vs − V₀)/(R + rd).

Gabungkan kedua persamaan

12 = 0,7 + I·(150 + 5)

Arus kerja

ID = 11,3/155 = 72,9 mA
VD = 0,7 + 0,0729·5 = 1,065 V

Jawaban

ID = 72,9 mA
3.Rangkaian op-amp

Jawaban: Vout = 5,018 V

Aturan op-amp ideal: dengan umpan balik negatif, op-amp mengatur keluarannya sehingga kedua masukan berada pada tegangan yang sama (V₋ = V₊), dan tidak ada arus yang masuk ke masukan mana pun. Menulis KCL di masukan pembalik dengan dua fakta ini memberi keluarannya.

Masukan pembalik mengikuti masukan

V₋ = V₊ = 1,6 V
I = V₋/R1 = 1,6/22 = 0,07273 mA

Tegangan keluaran

Arus melalui R₁ juga mengalir melalui Rf.

Vout = V₋ + I·Rf = 1,6 + 0,07273·47 = 5,018 V

Jawaban

Vout = 5,018 V
4.Rangkaian op-amp

Jawaban: Vout = −3,179 V

Aturan op-amp ideal: dengan umpan balik negatif, op-amp mengatur keluarannya sehingga kedua masukan berada pada tegangan yang sama (V₋ = V₊), dan tidak ada arus yang masuk ke masukan mana pun. Menulis KCL di masukan pembalik dengan dua fakta ini memberi keluarannya.

Arus masukan

V₋ = 0, jadi setiap resistor masukan menanggung seluruh tegangan masukannya.

I1 = V1/R1 = 0,2/10 = 0,02 mA
I2 = V2/R2 = 1,4/4,7 = 0,2979 mA
If = I1 + I2 = 0,3179 mA

Tegangan keluaran

Vout = −Rf·If = −10·0,3179 = −3,179 V

Jawaban

Vout = −3,179 V
5.Transien RC & RL

Jawaban: W = 20,39 mJ

Transien orde satu: pada rangkaian dengan satu kapasitor atau satu induktor, setiap tegangan dan arus berubah secara eksponensial dari nilai awal ke nilai akhir: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, dengan τ = RC atau τ = L/R. Setelah sekitar 5τ rangkaian sudah stabil.

Konstanta waktu dan arus akhir

Lama setelah sakelar ditutup, induktor berperilaku seperti hubung singkat, jadi arus akhir hanya ditentukan oleh R.

τ = L/R = 220 mH / 50 Ω = 4,4 ms
i(∞) = Vs/R = 24/50 = 0,48 A

Arus pada waktu tertentu

i(t) = 0,48·(1 − e−10/4,4) = 0,4305 A

Energi tersimpan

W = ½·L·i² = ½·220·0,4305² = 20,39 mJ

Jawaban

W = 20,39 mJ
6.Transien RC & RL

Jawaban: i = 1,578 A

Transien orde satu: pada rangkaian dengan satu kapasitor atau satu induktor, setiap tegangan dan arus berubah secara eksponensial dari nilai awal ke nilai akhir: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, dengan τ = RC atau τ = L/R. Setelah sekitar 5τ rangkaian sudah stabil.

Nilai awal, nilai akhir, konstanta waktu

Sebelum t = 0 sakelar yang tertutup memintas R₂; sesudahnya R₁ dan R₂ sama-sama berada dalam loop.

i(0) = 15/5 = 3 A
i(∞) = 15/(5 + 15) = 0,75 A
τ = L/R = 100/20 = 5 ms
i(t) = 0,75 + (3 − 0,75)·e−t/τ

Arus pada waktu tertentu

i(5) = 0,75 + (2,25)·e−5/5 = 1,578 A

Jawaban

i = 1,578 A
7.Resistor seri & paralel

Jawaban: IR1 = 0,6513 A

Resistor seri dan paralel: dalam seri, arus yang sama mengalir di setiap resistor dan R = R₁ + R₂ + …. Dalam paralel, setiap resistor punya tegangan yang sama dan 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Jaringan tangga disederhanakan satu pasang demi satu pasang hingga tersisa satu resistansi ekuivalen.

R1​ = 12 ΩR3​ = 15 Ω+−V1​9 VR2​2 ΩAR4​5 ΩB

Gabungkan resistor dari ujung terjauh

Mulai dari ujung yang paling jauh dari sumber dan bergerak kembali ke arahnya. Resistor yang dialiri arus sama terhubung seri; resistor di antara dua simpul yang sama terhubung paralel.

R3 + R4 = 15 + 5 = 20 Ω
R2 ∥ 20 = 2·20/(2+20) = 1,818 Ω
Req = R1 + 1,818 = 12 + 1,818 = 13,82 Ω

Arus dari sumber

Sumber hanya melihat Req, jadi hukum Ohm memberi arus yang dialirkannya. Arus itu mengalir melalui R₁.

IR1 = V1/Req = 9/13,82 = 0,6513 A

Jawaban

IR1 = 0,6513 A
8.Resistor seri & paralel

Jawaban: IR1 = 1,059 A

Resistor seri dan paralel: dalam seri, arus yang sama mengalir di setiap resistor dan R = R₁ + R₂ + …. Dalam paralel, setiap resistor punya tegangan yang sama dan 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Jaringan tangga disederhanakan satu pasang demi satu pasang hingga tersisa satu resistansi ekuivalen.

R1​ = 3 ΩR3​ = 3 ΩR5​ = 2 Ω+−V1​6 VR2​5 ΩAR4​3 ΩBR6​25 Ω

Gabungkan resistor dari ujung terjauh

Mulai dari ujung yang paling jauh dari sumber dan bergerak kembali ke arahnya. Resistor yang dialiri arus sama terhubung seri; resistor di antara dua simpul yang sama terhubung paralel.

R5 + R6 = 2 + 25 = 27 Ω
R4 ∥ 27 = 2,7 Ω
R3 + 2,7 = 5,7 Ω
R2 ∥ 5,7 = 2,664 Ω
Req = R1 + 2,664 = 3 + 2,664 = 5,664 Ω

Arus dari sumber

Sumber hanya melihat Req, jadi hukum Ohm memberi arus yang dialirkannya. Arus itu mengalir melalui R₁.

IR1 = V1/Req = 6/5,664 = 1,059 A

Jawaban

IR1 = 1,059 A
9.Konverter DC-DC

Jawaban: ΔIL = 3 A

Konverter DC-DC: saklar S menyala selama fraksi D dari setiap periode T = 1/f. Pada keadaan tunak, tegangan rata-rata induktor adalah nol (keseimbangan volt-detik), yang memberikan rasio konversi ideal pada konduksi kontinu: buck Vo = D·Vin, boost Vo = Vin/(1 − D), buck-boost pembalik |Vo| = Vin·D/(1 − D). Konverter ideal menjaga daya: Vin·Iin = Vo·Io. Selama S menyala, arus induktor naik sebesar ΔIL = VL·D·T/L, dengan VL = Vin − Vo untuk buck dan Vin untuk boost dan buck-boost. Riak keluaran adalah ΔVo = ΔIL/(8fC) untuk buck dan Io·D/(fC) untuk boost dan buck-boost. Arus induktor tepat menyentuh nol (batas CCM) ketika arus induktor rata-rata sama dengan ΔIL/2.

Siklus kerja

D = 12/48 = 0,25

Tegangan induktor selama waktu nyala

Selama S menyala, induktor berada di antara Vin dan Vo.

VL = 48 − 12 = 36 V

Arus riak

ΔIL = VL·D/(L·f) = 36·0,25/(150·10⁻⁶·20·10³) = 3 A

Jawaban

ΔIL = 3 A
10.Konverter DC-DC

Jawaban: C = 1654 µF

Konverter DC-DC: saklar S menyala selama fraksi D dari setiap periode T = 1/f. Pada keadaan tunak, tegangan rata-rata induktor adalah nol (keseimbangan volt-detik), yang memberikan rasio konversi ideal pada konduksi kontinu: buck Vo = D·Vin, boost Vo = Vin/(1 − D), buck-boost pembalik |Vo| = Vin·D/(1 − D). Konverter ideal menjaga daya: Vin·Iin = Vo·Io. Selama S menyala, arus induktor naik sebesar ΔIL = VL·D·T/L, dengan VL = Vin − Vo untuk buck dan Vin untuk boost dan buck-boost. Riak keluaran adalah ΔVo = ΔIL/(8fC) untuk buck dan Io·D/(fC) untuk boost dan buck-boost. Arus induktor tepat menyentuh nol (batas CCM) ketika arus induktor rata-rata sama dengan ΔIL/2.

Siklus kerja

D = 36/48 = 0,75

Arus riak induktor

ΔIL = (48 − 36)·0,75/(68·10⁻⁶·20·10³) = 6,618 A

Kapasitansi

C = 6,618/(8·20·10³·25·10⁻³) = 1654 µF

Jawaban

C = 1654 µF
11.Jembatan Wheatstone & strain gauge

Jawaban: Pg = 52,08 mW

Jembatan Wheatstone: dua pembagi tegangan berbagi satu catu Vs. Pembagi kiri R1–R2 memberikan Va = Vs·R2/(R1 + R2) dan pembagi kanan R3–R4 memberikan Vb = Vs·R4/(R3 + R4); keluarannya adalah Vab = Va − Vb. Jembatan seimbang (Vab = 0, tidak ada arus di alat ukur) bila R1/R2 = R3/R4, yaitu R1·R4 = R2·R3. Dilihat dari keluarannya, jembatan adalah sumber Thévenin dengan Rth = R1∥R2 + R3∥R4.

Tegangan pada gauge

V = 5/2 = 2,5 V

Daya

Pg = 2,5²/120 = 52,08 mW

Jawaban

Pg = 52,08 mW
12.Jembatan Wheatstone & strain gauge

Jawaban: ε = 750,2 µε

Pengukur regangan (strain gauge): sebuah pengukur mengubah resistansinya menurut regangan: ΔR/R = GF·ε, dengan faktor pengukur GF sekitar 2 untuk foil logam. Pada jembatan dengan semua lengan sama dengan R, satu pengukur aktif (jembatan seperempat) memberikan Vo ≈ Vs·GF·ε/4. Dua pengukur aktif dengan regangan berlawanan pada lengan yang berdekatan (setengah jembatan) memberikan Vs·GF·ε/2, dan empat (jembatan penuh) memberikan Vs·GF·ε. Tegangan mekanik mengikuti hukum Hooke, σ = E·ε. Sel beban menyatakan sensitivitasnya dalam mV/V: keluaran pada beban penuh per volt eksitasi.

Selesaikan persamaan jembatan seperempat

ε = 4·0,000994/(2,5·2,12) = 0,0007502

Dalam mikroregangan

ε = 750,2 µε

Jawaban

ε = 750,2 µε
13.Logika digital: gerbang, peta-K & flip-flop

Jawaban: L = 6

Aljabar Boolean: aturan yang menyederhanakan ekspresi adalah X + X′ = 1 dan X·X′ = 0, X + X = X, absorpsi X + X·Y = X, aturan penggabungan X·Y + X·Y′ = X, X + X′Y = X + Y, dan teorema konsensus XY + X′Z + YZ = XY + X′Z. Hukum De Morgan mengubah (X·Y)′ menjadi X′ + Y′ dan (X + Y)′ menjadi X′·Y′. Peta Karnaugh menerapkan aturan ini secara grafis: setiap kelompok dua sel bertetangga adalah satu penggunaan XY + XY′ = X.

Minterm dari ekspresi

AB′C → m(5)
A′C′ → m(0, 2)
ABC → m(7)
BC′ → m(2, 6)
ABC00011110011001031204151716

Kelompokkan dan baca

F = BC′ + A′C′ + AC

Hitung literalnya

L = 6

Jawaban

L = 6

Ada pengelompokan lain dengan ukuran sama; banyaknya literalnya sama.

14.Logika digital: gerbang, peta-K & flip-flop

Jawaban: Q = 11

Flip-flop dan pencacah: flip-flop hanya berubah pada tepi clock aktif. D menyalin masukannya (Q⁺ = D); T berbalik jika T = 1; JK bertahan untuk 00, reset untuk 01, set untuk 10, dan berbalik untuk 11. Pencacah biner n bit memiliki 2ⁿ keadaan dan menghitung modulo 2ⁿ; pencacah mod-N berurutan 0, 1, …, N − 1 lalu kembali ke 0, dan memerlukan flip-flop sebanyak n terkecil dengan 2ⁿ ≥ N. Setiap tahap pencacah ripple membagi dua frekuensi, sehingga keluaran terakhir pencacah mod-N berjalan pada fclk/N. Pencacah Johnson dari n flip-flop memiliki 2n keadaan, pencacah cincin n.

Keadaan setelah setiap tepi

0001 → 1000 → 1100 → 0110 → 1011

Nilai desimal

1011₂ = 11

Jawaban

Q = 11

ExamProblems · examproblems.com/courses/electronics-1