Rangkaian Pengayaan Analog Sederhana: Pengayaan Tegangan Praktis

Rangkaian Pengayaan Analog Sederhana

Komponen & Bahan

• Tiga baterai dengan tegangan berbeda
• Tiga resistor identik (10 kΩ–47 kΩ)

Dalam memilih resistor, gunakan ohmmeter untuk memilih tiga yang nilainya sependek mungkin. Presisi sangat penting untuk eksperimen ini.

Referensi Silang

“Lessons In Electric Circuits,” Volume 1, Bab 10: “Analisis Jaringan DC.”

Tujuan Pembelajaran

• Menunjukkan bagaimana jaringan resistor dapat melakukan pengayaan tiga sinyal tegangan
• Menerapkan Teorema Millman pada rangkaian praktis

Diagram Skematik

Ilustrasi

Instruksi

Rangkaian yang tampak sederhana ini melakukan satu operasi matematika—pengayaan tiga sinyal tegangan. Bangun rangkaian persis seperti yang ditunjukkan dan ukur tegangan setiap baterai dengan volmeter. Catat bacaan (E₁, E₂, E₃), lalu hitung rata-rata aljabar: (E₁ + E₂ + E₃)/3.

Saat mengukur, pegang probe hitam pada ground umum rangkaian (sisi baterai yang terhubung dengan kabel penghubung) dan probe merah pada terminal yang berlawanan. Perhatikan polaritas: satu baterai dipasang “terbalik” relatif terhadap dua yang lain; tegangannya akan tampak negatif pada meter yang terhubung dengan benar.

Menghubungkan volmeter ke node yang ditunjukkan di skematik harus menampilkan rata-rata aljabar dari tiga tegangan baterai. Dengan resistor yang cocok dengan baik, tegangan keluaran akan cocok dengan rata-rata yang dihitung dengan presisi tinggi.

Menghapus baterai mengubah keluaran: rangkaian akan melakukan pengayaan pada tegangan yang tersisa, atau jika kabel baterai yang terputus dihubungkan, ia akan melakukan pengayaan pada dua tegangan yang tersisa ditambah 0 V, menghasilkan keluaran yang lebih kecil.

Kecepatan rangkaian terbatas hanya oleh propagasi tegangan melalui jaringan resistif—efektifnya kecepatan cahaya. Sementara komputer analog seperti ini tidak sepresisi sistem digital, mereka unggul pada perhitungan waktu-continu seperti diferenciasi dan integrasi, setelah diperkuat dan digabungkan dengan rangkaian tambahan.

Simulasi Komputer

Skematik dengan nomor node SPICE:

Netlist (buat file teks yang berisi berikut ini tepat):

 Voltage averager v1 1 0 v2 0 2 dc 9 v3 3 0 dc 1.5 r1 1 4 10k r2 2 4 10k r3 3 4 10k .dc v1 6 6 1 .print dc v(4,0) .end 

Model SPICE ini memungkinkan Anda mensimulasikan operasi pengayaan analog pada komputer digital—berguna untuk belajar tentang simulasi rangkaian alih-alih untuk perhitungan angka praktis.

Lembar Kerja Terkait

• Lembar Kerja Teorema Millman