Landasan teori Eldas

BAB II

KAJIAN TEORI

A.    Rangkaian Seri Paralel

Dalam pengetahuan elektronika, dikenal ada dua tipe rangkaian, yaitu rangkaian seri dan rangkaian paralel. Perhatikan kedua rangkaian dibawah ini :

                                               

                                                                                     

	(a)

 

                                          Gambar 2.1 Rangkaian seri dan rangkaian paralel.          

Dalam gambar rangkaian 2.1a kuat arus yang melalui semua bagian rangkaian adalah sama. Jumlah penurunan tegangan (Voltage Drops) pada setiap resistor sama dengan total voltage drops pada rangkaian, dirumuskan

V = V₁ + V₂ + V₃                                                                        (1.1)

Sedangkan resistansi total ekivalen dengan jumlah maing-masing resistansi resistor, dirumuskan :

R = R₁ + R₂ + R₃                                                                         (1.2)

Jadi ada N resistor disusun seri, hambatan ekivalen menjadi,

R = R₁ + R₂ + R₃ + …... + R_N                                                     (1.3)

Pada gambar 1.1b Voltage drops V pada setiap resistor adalah sama (V₁ = V₂ = V₃ = E). Besar arus yang melewati resistor yang berbeda adalah berbeda dan berbanding terbalik dengan resistansi masing-masing resistor. Arus total I yang mengalir dalam rangkaian sama dengan jumlah arus yang mengalir pada masing-masing resistor, dirumuskan:

I =  I₁ + I₂ + I₃                                                                             (1.4)

Dengan

I₁ =   , I₂ =  ,         I₃ =  

Total resistansi ekivalen dari gambar 1.1b, dirumuskan :

R =                                                         (1.5)

Jika ada N resistor disusun paralel, hambatan ekivalen menjadi

R =                                               (1.6)

(Anonim, 2013)

Didalam rangkaian listrik kita mengenal dua macam hubungan yang baku yaitu hubungan seri dan paralel. Bila dijumpai pada bentuk lain maka pada dasarnya itu merupakan hubungan seri dan hubungan paralel yang divariasikan. Berikut ini akan dijeaskan pengertiannya.

Hubungan seri yaitu rangkaian yang dihubungkan secara berderet satu sama lain, sehingga arus mengalir secara beranting dimulai dari pertama, kedua, ketiga dan seterusnya. Sedangkan hubungan paralel adalah rangkaian dalam dua jepitan yang sama yang disusun secara sejajar (Anonim, 2003).

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Sataun resistansi resistor adalah ohm dan dilambangkan dengan symbol omega (Ω).

 

                                       I       II      III   IV       V

      Gambar 2.2 Urutan Cincin Warna pada Resistor (5 gelang cincin)

            Adapun untuk mempermudah perhitungan melalui kode warna maka pada   tabel berikut disediakan nilai warna pada cincin resistor.

Table 2.1 Pengitungan nilai resistor dengan kode warna

(Sudaryatmo, 2004).

            Rangkaian hambatan seri adalah rangkaian yang hambatannya disusun secara berurutan (segaris). Pada rangkaian hambatan seri yang dihubungkan dalam suatu sumber tagangan, besar kuat arus disetiap titik dalam rangkaian tersebut adalah sama. Jadi hambatan yang terpasang pada rangkaian tersebut adalah sama. Bila salah satu hambatan tersebut putus, maka arus listrik pada rangkaian tersebut tidak akan mengalir. Sedangkan rangkaian hambatan paralel adalah rangkaian yang disusun secara berdampingan (sejajar). Jika hambatan yang dirangkai paralel dihubungkan dengan suatu sumber tagangan, maka tegangan pada ujung-ujung tiap hambatan adalah sama, dengan kuat  arus yang mengalir pada hambatan utama. (Anonim, 2004).

B.     Karakteristik Dioda

Kita dapat menyelidiki karakteristik statik dioda (Grafik I sebagai fungsi V) dengan cara memasang dioda seri dengan catu daya DC dan sebuah resistor seperti pada gambar 2.3.

Gambar 2.3 rangkaian pengukuran karakteristik dioda

Karakteristik statik dioda dapat diperoleh dengan mengukur tegangan dioda (V_ab) dan arus yang melaui dioda (I). Harga I dapat diubah dengan 2 cara mengubah V_dd atau mengubah R_L. Dalam percobaan ini kita akan mengubah I dengan mengubah V_dd. Bila arus dioda I diplot terhadap tegangan V_ab akan diperoleh karakteristik statik dari dioda.

Bila anoda berada pada tegangan lebih tinggi daripada katoda (V_d positif), dioda dikatakan terpanjar maju (bias forward), bila V_d negatif disebut terpanjar mundur (bias reserve). Pada gambar 2.3, Vc disebut cut in voltage, Is disebut arus penjenuhan (saturasi dan Vpiv adalah tegangan balik puncak (peak-inverse voltage)). Bila V_dd diubah maka arus I dan V_d berubah pula. Dari karakteristik statik dioda dengan harga V_dd dan R_L diketahui maka arus I dan tegangan V_d dapat ditentukan sesuai dengan gambar 2.3 :

V_dd = V_ab + IR_L atau     I =                (2.1)

Bila hubungan diatas dilukiskan pada karakteristik statik dioda didapatkan garis lurus dengan kemiringan -1/R_L. Garis disebut garis beban (load time) (Anonim, 2013).

Dioda dibangun dari sambungan bahan tipe-P dan tipe-N. Sisi P disebut Anoda dan sisi N disebut Katoda. Lambang dioda seperti anak panah yang arahnya dari sisi P ke sisi N. Karenanya ini mengingatkan kita pada arus konvensional mudah mengalir dari sisi P ke sisi N. secara sederhana dapat dikatakan bahwa diode merupakan penghantar listrik pada arah lain. Artinya, pemberian tegangan listrik searah yang dapat menyebebkan arus mengalir, yakni ketika kutub positif baterai sumber tegangan diberikan kesisi material tipe-P dan kutub negative.

Sisi anode berbentuk segitiga atau kepala panah yang menunjukkan arah arus listrik, sementara sisi katoda digambarkan sebagai tempok penghalang. Dari symbol ini dapat dipahami perilaku diode. Bila kutub positif baterai disambungkan ke bagian anode dan kutub negative baterai disambungkan ke bagian katode, maka arus listrik akan mengalir pada arah yang ditunjukkan oleh kepala panah. Bila sambungan kutub-kutubnya dibalik, arus tidak akan mengalir senagaimana disimbolkan dengan adanya “tembok penghalang”. Ini adalah kondisi diode adeal. Adanya arus panjar balik maupun arus bocor diabaikan. Dioda merupkan alat dua terminal dan terbentuk dari dua jenis bahan smikonduktor ( silicon jenis n dan jenis p ) yang tersambung. Ini mampu di aliri arus secara relektif mudah dalam satu arah. Diode dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran yang sangat berguna. Diodayang lebih besar mampu untuk daya yang lebih besar, dapat dibuat dengan suatu kenopsebagai salah satu terminalnya, oleh karena itu diadapatdihubung langsung kea lat penyerap arus (Elektronika Praktis : 2006).

Karekteristik dioda, khususnya dioda sambungan semikonduktor yang dibuat dari silicon. Prinsip fisis yang menghasilkan karakterisrik terminaql diode dan nama “diode sambungan”. Berikut 3 daerah kurva karekteristik :

1.      Daerah bias maju ( forward bias ) ditentuka oleh v > 0

2.      Daerah bias balik ( reverse bias ) ditentuka oleh v < 0

3.      Daerah dadral ( berakdown bias ) ditentuka oleh v < 0 - V_ZK

(Rangkaian mikro elektronika : 1990).

Dioda merupakan komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor, antara lain silicon dan germanium. Dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Dioda terdiri dari dua buah kaki yang disebut katoda dan anoda. Katoda merupakan tipe negatif (N) dan anoda tipe positif (P). Struktur dioda merupakan sambungan semikonduktor P dan N. Dengan struktur demikian, arus hanya dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N atau dari anoda ke katoda. Berikut ini adalah gambar simbol dan struktur dioda. Sambungan PN dengan sedikit ruang kecil di antaranya disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat keseimbangan hole dan elektron. Pada sisi P banyak terbentuk hole-holeyang siap menerima elektron sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk dilepas (Anonim, 2011).

 Dioda adalah suatu komponen elektronik yang dapat melewatkan arus pada satu arah saja ada berbagai macam dioda yaitu dioda tabung, dioda sambungan p-n, dioda kontak titik dn sebagainya. Dioda memegang peranan amat pentig dalam elektronika, diantaranya adalah untuk mengesah gelombang radio, untuk berbuat berbagai bentuk gelombang isyarat dan lain-lain (Sutrisno, 1986).

C.    Penyearah dan Catu Daya

Sebuah trafo pada dasarnya terdiri dari dua kumparan yang digulung di atas satu kern (bahan besi) yang dimiliki secara bersama-sama. Kumparan pertama disebut kumparan primer dan kumparan kedua disebut kumparan sekunder. Perbandingan jumlah lilitan antara kedua kumparan menentukan perbandingan voltase antara kedua kumparan tersebut. Jumlah lilitan, tebal, bahan kawat lilitan,  serta bahan kern menentukan sifat trafo ketika trafo dibebani, yaitu ketika ada arus yang keluar dari kumparan sekunder. Sifat dari trafo adalah berapa pun banyak arus yang bisa keluar tanpa trafo menjadi terlalu panas dan berapa besarnya resistivitas keluarannya. Karena setiap trafo memiliki resistivitas keluaran, maka kalau ada arus yang mengalir keluar dari kumparan sekunder maka voltase akan berkurang. Jadi sifat listrik pada trafo ditentukan oleh voltase keluaran tanpa beban, resistivitas output dan arus maksimal (Blocher, 2003).

Hambatan keluaran transformator yang menyebabkan hilangnya atau turunnya tegangan keluaran dapat kita hindari dalam batas-batas arus beban tertentu. Untuk tujuan tersebut kita dapat memasang dioda zener dalam rangkaian. Jadi kita dapat membuat penyearah gelombang dengan menggunakan dioda, kapasitor, dan dioda zener dengan berbagai macam desain.  Untuk penyearah gelombang tanpa tapis perhatikan gambar a dan untuk penyearah gelombang dengan tapis perhatikan gambar b.

Gambar 2.4 Penyearah Setengah Gelombang

Pada setengah siklus tegangan sekunder yang positif, dioda mengalami prategangan maju untuk setiap tegangan-tegangan sesaat yang lebih besar daripada tegangan offset (0,7 V untuk Si dan 0,3 V untuk Ge). Ini menghasilkan tegangan lintas tahanan beban yang mendekati bentuk  setengah gelombang sinus. Anggap dioda ideal, sehingga puncak tegangan yang disearahkan sama dengan puncak tegangan sekunder. Pada setengah siklus negatif  dioda mengalami prategangan balik. Dengan mengabaikan arus bocor (yang sama dengan arus balik), arus beban menjadi nol ; inilah sebabnya mengapa tegangan beban jatuh menjadi nol di antara 180° dan 360°. Lihat gambar (115 V ac dan 60 Hz) berikut :

Gambar 2.5  Gambar keluaran Setengah Gelombang

Hal penting yang patut diperhatikan tentang penyearah setengah gelombang adalah sebagai berikut : ia mengubah tegangan masuk ac menjadi tegangan dc yang berdenyut. Dengan kata lain, tegangan beban selalu positif atau nol, tergantung di setengah siklus yang mana tegangan bebab V berbeda. Dikatakan dengan cara lain, arus bebannya selalu mempunyai arah yang sama.

Gambar 2.6  Penyearah Gelombang Penuh

Selama setengah siklus tegangan sekunder yang positif, dioda yang diatas mengalami pratengan balik: sehingga arus mengalir melalui dioda yang di atas, tahanan beban, dan setengah belitan yang di atas.

Gambar 2.7 Gambar Siklus Setengah Positif  pada Penyearah Gelombang Penuh

Selama setengah siklus yang negatif, arus mengalir melalui dioda yang di bawah, tahanan beban, dan setengah belitan yang di bawah.

Gambar 2.8  Gambar Siklus Setengah Negatif  pada Penyearah Gelombang Penuh

Perhatikan bahwa dalam gambar 2.7 dan gambar 2.8 tegangan beban mempunyai polaritas yang sama. Hal ini disebabkan karena arus mengalir melalui tahanan beban dari arah yang sama tanpa memperhatikan dioda mana yang mengahantar. Jadi, tegangan beban berbentuk sinyal gelombang penuh yang disearahkan seperti terlihat pada gambar berikut :

Gambar 2.9  Keluaran Gelombang Penuh

Penyearah gelombang penuh seperti dua penyearah gelombang setengah yang saling membelakang dengan satu penyearah menangani setengah siklus pertama dan yang lainnya menangani setengah siklus yang kedua. Karena adanya sambungan tengah pada belitan sekunder, masing-masing rangkaian dioda hanya menerima setengah gelombang sekunder (Djokodjyayusman, 2010).

D.    Transistor Sebagai Penguat

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atu sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

Pada umumnya transistor memiliki 3 terminal, yaitu basis (B), emittor (E) dan kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus inpur basis, yaitu pada keluaran teganngan adan arus output kolektor (Anonim, 2008).

Salah satu fungsi Transistor yang paling banyak digunakan di dunia Elektronika Analog adalah sebagai penguat yaitu penguat arus,penguar tegangan, dan penguat daya. Fungsi komponen semikonduktor ini dapat kita temukan pada rangkaian pree-amp mic, pree-amp head, mixer, echo, tone control, amplifier dan lain-lain. Berdasarkan cara pemasangan ground dan pengambilan output, penguat transistor dibagi menjadi tiga bagian yaitu:

1.      Common Base

Penguat common base digunakan sebagai penguat tegangan. Pada rangkaian ini emitor merupakan input dan collector adalah output sedangkan basis digroundkan atau ditanahkan. Sifat-sifat penguat common base yaitu isolasi input dan output tinggi sehingga feedback lebih kecil, cocok sebagai pre-amp karena mempunyai impedansi input tinggi yang dapat menguatkan sinyal kecil, dapat dipakai sebagai penguat frekuensi tinggi dan dapat dipakai sebagai buffer.

2.      Penguat Common Emitor

Penguat Common Emitor digunakan sebagai penguat tegangan. Pada rangkaian ini emitor digroundkan atau ditanahkan, input adalah basis dan output adalah collector. Sifat-sifat Penguat common emitor yaitu: signal output berbeda phasa 180 derajat, memungkinkan adanya osilasi akibat feedback, untuk mencegahnya sering dipasang feedback negatif, sering dipakai sebagai penguat audio (frekuensi rendah) dan stabilitas penguatan rendah karena tergantung stabilitas suhu dan bias transistor

3.      Penguat Common Collector

Penguat common collector digunakan sebagai penguat arus. Rangkaian ini hampir sama dengan common emitor tetapi outputnya diambil dari emitor. Input dihubungkan ke basis dan output dihubungkan ke emitor. Rangkaian ini disebut juga dengan emitor follower (pengikut emitor) karena tegangan output hapir sama dengan tegangan input. Sifat-sifat penguat common collector yaitu: signal output dan sigal input satu phasa (tidak terbalik seperti common emitor), penguatan tegangan kurang dari 1 (satu), penguatan arus tinggi (Isparela, 2012).

Cara kerja transistor tidak lepas dari cara kerja dioda pada kondisi forward dan reverse. Dioda On jika forward dan akan Off jika reverse. Prinsip kerja transistor (contoh untuk NPN)  seperti  gambar di bawah.

                                  N                     P                              N   

 

Aliran elektron (minoritas)

                                  A                

         I_E      E                                                                                                         C   I_C

 

                             

                                                       B     

                                                              I_B + I_CBO

 

                                 V_BE                                                         V_CB           

                          -     +                                                  -          +                

Gambar 2.10 Cara Kerja Transistor

 Pada loop V_BE, saat V_BE forward aliran elektron dari lapisan N Emitor menuju lapisan P Basis.  Pada loop CB, V_CB terpasang reverse tetapi karena V_CB jauh lebih tinggi dari V_BE, akibatnya sebagian besar aliran elektron yang menuju basis justru tertarik ke lapisan N Kolektor, hanya sebagian kecil saja yang menuju ke kaki basis. Dari kedua persitiwa di atas terlihat bahwa besar kecilnya elektron yang menuju ke lapisan kolektor tergantung aliran elektron dari lapisan emitor, sehingga dapat disimpulkan :

       *   lapisan emitor berfungsi          sebagai sumber elektron

       *   lapisan kolektor berfungsi       sebagai penguras elektron

       *   lapisan basis                             sebagai pengemudi elektron.

 Kita ketahui bahwa aliran elektron adalah kebalikan aliran arus listrik sehingga pengamatan arah aliran arus listrik (aliran mayoritas) adalah kebalikan dari aliran minoritas yang dapat disimpulkan sebagai berikut :

                   *   Arus Emitor (I_E) merupakan gabungan dari arus kolektor (I_C) dan sebagian kecil arus basis (I_B), sehingga :

           

                                                            I_E = I_C + I_B

                   *   Perubahan arus I_B mengakibatkan perubahan arus I_C. Perbandingan antara I_C dengan I_B disebut Faktor Penguatan Arus (h_FE) atau βdc.

 

                                                                        I_C

                                                            h_FE =

                                                                        I_B        

                                       Karena I_B relatif  kecil, maka dianggap I_C ≈ I_E

Idealnya antara kaki CB tidak terjadi aliran arus (karena reverse), tetapi pada kenyataannya terjadi kebocoran arus, yaitu arus bocor (I_CBO) yang nilainya berbanding lurus dengan kenaikan suhu transistor.Sekalipun V_CB tinggi, tetapi tidak akan pernah terjadi aliran arus listrik tanpa adanya tegangan V_BE (sekalipun relatif sangat kecil). Artinya perubahan V_BE yang sangat kecil mengakibatkan perubahan I_C yang sangat besar. Peristiwa inilah yang digunakan sebagai dasar kerja amplifier (penguat). Untuk transistor jenis PNP cara kerjanya adalah kebalikan dari cara kerja di atas (Surya, 2001).

Transistor adalah suatu komponen aktif yang dibuat dari bahan semikonduktor. Ada dua macam transistor yaitu transistor dwikutub (bipolar) dan transistor efek medan. Transistor digunakan di dalam rangkaian untuk memperkuat isyarat, artinya isyarat masukan lemah dan diubah menjadi isyarat  yang kuat pada keluaran. Pada transistor dwikutub sambungan p-n antara emittor dan basis. Panjar adalah tegangan dan arus DC yang harus lebih dahulu dipasang agar rangkaian transistor bekerja (Sutrisno, 1986).

E.     Desain Rangkaian Elektronik Dengan Software EWB 5.12

EWB (Elektronik Workbench) adalah salah satu jenis software elektronika yang digunakan untuk melakukan simulasi terhadap cara kerja dari suatu rangkian listrik. Perlunya simulasi  rangkaian listrik adalah untuk menguji  apakah rangkaian listrik itu dapat berjalan dengan baik dan sesuai dengan pendekatan teori yang secara nyata. Simulasi dilakukan dengan menggunakan EWB adalah simulasi yang menghasilkan keluaran yang ideal, maksudnya keluaran yang tidak terpengaruh oleh faktor-faktor ketidak idealan seperti gangguan (dikenal noise dalam elektronika) seperti gangguan pada rangkaian listrik yang sebenarnya nyata (Nototirta, 2009).

Elektronik Workbench atau yang dikenal dengan EWB adalah sebuah software simulasi yang dipergunakan sebagai alat bantu untuk mempelajari teori yang berhubungan dengan rangkaian listrik. Software  ini memberikan simulasi yang cukup akurat terhadap operasi rangkaian analog dan digital. Dilengkapi juga dengan simulasi instrumen untuk mengukur karakteristik-karakteristik IC, komponen dan rangkaian. Selain itu, elektronika workbench adalah sebuah software yang digunakan untuk pengujian dalam eksperimen rangkaian elektronika (Liyantanto, 2009).

Elektronika Workbench merupakan software dari Interactive Image Technology Ltd. Versi terbaru dari EWB terdiri dari :

1.      Multisim yang digunakan untuk membuat layout rangkaian dan simulasi. Multisim mendukung sistem analog, digital, bahkan simulasi program mable logic.

2.      Ultiboard untuk membuat layout PCB.

3.      Ultiroute yang mampu membuat jalur-jalur PCB serta menempatkan komponen secara otomatis sehingga memudahkan kita dalam membuat PCB.

Ketiga software tersebut dipaket dengan nama Multisim. Namun di internet kita bisa menemukan secara terpisah. Multisim merupakan software yang mudah digunakan. Karena didukung schematic capture dan database komponen yang lengkap maka kita bisa menggunakan multisim untuk simulasi rangkaian yang  kompleks. Beberapa instrument virtual seperti multimeter, osiloskop, function generator, logic analyzer dan yang lain memungkinkan kita bereksperimen tanpa harus membeli instumen yang harganya cukup mahal tersebut. Dengan simulator yang standar dan integrasi software yang tinggi terdiri dari schematic editor, simulator SPICE dan on-screen wave forms membuat Electronics Workbench begitu mudah digunakan. Dengan belajar secara simulasi kita tidak perlu menghabiskan banyak dana dan waktu untuk membeli IC atau komponen yang lain yang diperlukan, cukup duduk manis di depan komputer XD, tidak perlu menyolder sehingga waktu kita tidak terbuang sia-sia. Tidak perlu membeli instrumen pengukuran karena semuanya sudah tersedia dalam simulasi. Namun hal tersebut tidak serta merta membuat kita untuk malas mengerjakan suatu projek elektronika. Karena praktek secara langsung akan memiliki rasa yang berbeda dibanding hanya sekedar simulasi (Musbikhin, 2010).

Electronik Workbench (EWB) adalah sebuah software yang digunakan mengujian dan eksperimen rangkaian elektronika EWB terdiri dari Menu Reference, Sources, Basic, Diodes, Transistors, Analog ICs, Mixed ICs, DigitalICs, Indicators dan masih banyak lagi menu yang terdapat pada EWB Pada menu sources ini mendiskripsikan sources seperti including battery, AC voltage source, Vcc source and FM source, menu basic mendiskripsikan tentang komponen EWB contoh: resistor, capacitor, relay, switch and transformer. Menu digit mendiskripsikan tentang gerbang logika seperti and, or, nand dan lain-lain  ( Murtanto, 2009).

F.     Rangkaian Setara Thevenin dan Norton

Sebuah rangkaian dengan arus dua terminal yang menghubungkan rangkaian lain pada gambar 2.11 yang jika hanya mengandung unsur-unsur linear, sumber-sumber tak bebas dan sumber linear akan menghasilkan persamaan linear dalam bentuk.

aV + bl – c = 0                 … (6.1)

dimana a, b dan c adalah indepen terhadap V (tegangan) dan I (arus)

 

Gambar 2.11 Rangkaian Setara Thevenin

Gambar 2.12 Rangkaian Setara Norton

Ø  Kasua 1 jika a tidak nol, maka kita dapat menyatakan V dalam arus I dengan membagi persamaan linear di atas dengan a

V = (-b/a) V + c/a = -R_T I + V_T

Di mana b/a dan c/a masing-masing disebut hambatan Thevenin R_T dan tegangan Thevenin V_T.

Ø  Kasus 2 jika b tidak nol, maka kita dapat menyatakan arus I dalam V dengan membagi persamaan (1) dengan b yakni: I = (-a/b) V + c/b = -V/ R_N + I_N

Di mana a/b dan c/b masing-masing disebut R_N atau hambatan Norton dengan I_N atau arus Norton (Anonim, 2013, 29-30).

Dalam elektronika ada beberapa pengertian dasar yang benar-benar perlu dikuasai, yaitu rangkaian setara dan arus transien. Dengan menggunakan rangkaian setara, kita dapat melakukan pengukuran pada masukan dan keluaran suatu piranti elektronik tanpa mengetahui rangkaian di dalamnya. Ada dua rangkaian setara yang lazim digunakan yakni Rangkaian Setara Thevenin dan Rangkaian Setara Norton. Pengertian hambatan setara tidak hanya digunakan untuk dua hambatan paralel saja, akan tetapi untuk segala macam hubungan antara beberapa buah hambatan.

Pengertian hambatan setara tidak hanya digunakan untuk dua hambatan. Dalam hal suatu rangkaian listrik yang mengandung sumber tegangan atau sumber arus, atau kedua-duanya serta mengandung hambatan, kapasitor, dioda, transistor, transformator dan sebagainya dapat menggunakan pengertian rangkaian setara, untuk mempermudah kita membahas perilaku rangkaian dalam hubungannya dengan beban atau rangkaian lain.

Ada dua bentuk dasar rangkaian setara yakni rangkaian Setara Thevenin dan Setara Norton. Rangkaian Setara Thevenin menggunakan sumber tetap yakni suatu sumber tegangan ideal dengan tegangan, keluaran yang tidak berubah, berapa pun arus yang diambil darinya. Rangkaian Setara Norton menggunakan sumber arus tetap, yang dapat menghasikan arus tetap berapa pun besar hambatan yang dipasang pada keluarannya (Sutrisno, 1989).

Rangkaian listrik umumnya memiliki bagian masukan dan bagian keluaran, Rangkaian listrik dengan gerbang keluaran dapat diekivalenkan dengan suatu rangkaian yang terdiri dari sumber tegangan(V_T) dari seri dengan resistansi ekivalen (R_Ek) atau Rangkaian Thevenin, suatu rangkaian yang terdiri dari arus (I_N) dan parallel dengan Resistansi Ekivalen (R_E) Rangkaian Norton.

Ketentuan-ketentuan yang harus dilakukan pada resistansi ekivalen suatu rangkaian listrik yaitu melepaskan beban (R_Load) dari rangkaian, menol-kan semua sumber tegangan atau sumber arus, menghitung resistansi total pada terminal keluaran(beban terbuka). Sumber tegangan thevenin adalah sama dengan tegangan keluaran buka rangkaian pada terminal beban di mana beban terlepas dari rangkaian (I_N- I_SC) (Husein, 2012).

Teorema Thevenin adalah salah satu teorema yang berguna untuk analisis sirkuit listrik. Teorema Thevenin menunjukkan bahwa keseluruhan jaringan listrik tertentu, kecuali beban, dapat diganti dengan sirkuit ekuivalen yang hanya mengandung sumber tegangan listrik independen dengan sebuah resistor yang dihubung secara seri, sedemikian sehingga hubungan antara arus listrik dan tegangan pada beban tidak berubah. Sirkuit baru hasil dari aplikasi teorema Thevenin disebut dengan sirkuit ekuivalen Thevenin. Teorema ini dinamakan sesuai dengan penemunya, seorang insinyur berkebangsaan Perancis, M. L. Thevenin. 

Gambar 2.13 Ilustrasi Sirkuit Ekuivalen Thevenin

Ditentukan sebuah jaringan listrik seperti pada gambar dan bagian dalam kotak hitam yang akan dicari sirkuit ekuivalennya; nilai sumber tegangan V_th pada sirkuit ekuivalen Thevenin didapatkan dengan melepaskan resistor beban diantara terminal A dan B lalu dihitung besar tegangan sirkuit terbuka diantara kedua terminal tersebut. Sedangkan nilai resistor pengganti R_th dapat dihitung dengan mematikan semua sumber tegangan dan arus selalu dihitung nilai ekuivalen resistansi diantara terminal A dan B. penggunaan utama dari teorema Thevenin adalah menyederhanakan sebagian besar dari sirkuit dengan sirkuit ekuivalennya yang sederhana.

Jika suatu kumparan rangkaian sumber tegangan dan resistor dihubungkan dengan dua terminal keluaran, maka rangkaian tersebut dapat digantikan dengan sebuah rangkaian seri dari sebuah sumber tegangan rangkaian terbuka (http://id.wikipedia.org/wiki/Teorema_Thevenin).

la