Rangkaian Dioda: Pembatas Tegangan (Voltage Limiter)

Rangkaian Dioda: Pembatas Tegangan (Voltage Limiter)

Pembatas tegangan (voltage limiter) juga dikenal sebagai pemotong tegangan (voltage clipper). Rangkaian ini digunakan untuk membatasi tegangan sinyal input pada suatu level tegangan tertentu. Rangkaian ini berguna untuk pembentukan sinyal dan juga untuk melindungi rangkaian dari sinyal² yang tidak diinginkan. Beberapa aplikasi dari pembatas tegangan adalah noise limiter dan audio limiter.

Rangkaian pembatas tegangan dibagi menjadi 2 jenis berdasarkan pada level tegangan yg dibatasi. Pembatas tegangan yang membatasi tegangan sinyal input pada bagian positifnya disebut pembatas tegangan positif (positive limiter). Sedangkan, yang membatasi tegangan sinyal input pada bagian negatifnya disebut pembatas tegangan negatif (negative limiter).

Pembatas tegangan positif (positive clipper)

Dari grafik sinyal terlihat bahwa tegangan input dibatasi bagian positifnya pada suatu level tegangan tertentu, yaitu sebesar tegangan offset dioda dimana untuk jenis dioda silikon (Si) sebesar 0,7V dan untuk jenis dioda germanium (Ge) sebesar 0,3V. Pada simulasi diatas digunakan jenis dioda silikon, sehingga sinyal tegangan input dibatasi pada level 0,7V.

Dengan menambahkan sebuah tegangan DC yang diseri dengan dioda maka akan mengubah level tegangan yang akan dibatasi yaitu sebesar (V_DC + V_D), seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Dari grafik sinyal terlihat bahwa tegangan input dibatasi bagian positifnya pada level tegangan 2,7V.

Pembatas tegangan negatif (negative clipper)

Rangkaian pembatas tegangan negatif hampir sama dengan rangkaian pembatas tegangan positif, hanya saja polaritas dioda-nya yang dibalik.

Variasi pembatas tegangan

Dari 2 jenis pembatas tegangan seperti yang telah disebutkan sebelumnya, dapat dibuat variasi pembatas tegangan yang lain. Yang harus diperhatikan adalah polaritas pada dioda dan (besar) tegangan DC yang dipakai, karena hal ini menentukan level tegangan yang akan dibatasi. Selain itu pula, hambatan beban (R_L) harus lebih besar daripada hambatan input (R_s), paling tidak 100 kali lebih besar.

Gambar rangkaian dan sinyal di atas menunjukkan pembatas tegangan yang membatasi sinyal tegangan input pada bagian positif dan negatif. Level tegangan input dibatasi pada tegangan sebesar (V_DC + V_D), yaitu 2,7V pada bagian positif dan -2,7V pada bagian negatif.

Pada pembatas tegangan seperti gambar rangakaian diatas terlihat bahwa sinyal input dibatasi pada bagian negatifnya saja. Hal ini dikarenakan level tegangan yang dibatasi oleh pembatas tegangan pertama bernilai negatif, yaitu : V_D + V_DC = 0,7V + (-2V) = - 1,3V
Apabila level tegangan yang dibatasi oleh pembatas tegangan pertama lebih kecil daripada level tegangan yang dibatasi oleh pembatas tegangan kedua maka sinyal yg dihasilkan hanya dipengaruhi oleh pembatas tegangan yang kedua saja. Hal ini berlaku pula sebaliknya.