Bahan Ajar Jembatan Wien

Jembatan Wien tidak hanya sebagai jembatan arus bolak-balik guna mengukur frekuensi, tetapi juga untuk berbagai rangkaian bermanfaat lainnya. Sebagai contoh, sebuah jembatan Wien ditemukan dalam alat penganalisa distorsi harmonik (harmonic distortion Analyzer), jembatan wien digunakan sebagai saringan pencatat (notch filter) yang membedakan terhadap satu frekuensi tertentu. Pemakaian jembatan Wien juga terdapat di dalam osilator audio dan frekuensi tinggi (high frequency, HF) sebagai elemen pengukur frekuensi (frequency determining element).

 Jembatan Wien memiliki sebuah kombinasi seri RC dalam satu lengan dan sebuah kombinasi paralel RC dalam lengan di sebelahnya. ( Lihat Gambar )

Impedansi lengan 1 adalah Z1 = R1 – j/wC1. Admitansi lengan 3 adalah Y3 = 1/R3 +jwC3. Dengan menggunakan persamaan dasar untuk kesetimbangan jembatan dan memasukkan nilai-nilai yang tepat diperoleh:

R2 = ( R1 - ( j/wC1 ) ) R4 ( 1/R3 + jwC3 )

Dengan menguraikan bentuk ini diperoleh

R2 = R1R4/R3 + ( JwC3R1R4 ) - jR4/wC1R3 + R4C3/C1

Dengan menyamakan bagian-bagian nyata diperoleh

R2 = R1R4/R3 + R4C3/C1

yang berubah menjadi

R2/R4 = R1/R3 + C3/C1

Dengan menyamakan bagian-bagian khayal diperoleh

wC3R1R3 = R4/wC1R1

di mana w = 2pf, dan penyelesaian bagi f diperoleh

f  = 1 / 2p ( C1C3R1R3 )*1/2

Perhatikan bahwa kedua persyaratan bagi kesetimbangan jembatan sekarang menghasilkan sebuah persamaan yang menentukan perbandingan tahanan R2/R4 yang diperlukan, dan sebuah persamaan lain yang menentukan frekuensi tegangan yang dimasukkan. Dengan perkataan lain, jika kita memenuhi persamaan :

R2/R4 = R1/R3 = C3/C1

menghidupkan (mengeksitasi) jembatan dengan suatu frekuensi yang diberikan oleh persamaan

f  = 1 / 2p ( C1C3R1R3 )*1/2

Maka jembatan tersebut akan setimbang. Dalam kebanyakan rangkaian jembatan Wien, komponen-komponen dipilih sedemikian sehingga R1 = R3 dan C1 = C3. Ini menyederhanakan persamaan kesetimbangan menjadi R1/R4 = 2 dan persamaan frekwensinya menjadi

 f = 1/ 2pRC

Yang merupakan pernyataan umum bagi frekuensi jembatan Wien. Dalam sebuah jembatan praktis, kapasitor C1 dan C3 adalah kapasitor-kapasitor tetap, dan tahanan R1 dan R2 adalah tahanan variabel yang dikontrol oleh sebuah poros bersama. Dengan menetapkan bahwa sekarang R2 = 2R4, jembatan dapat digunakan sebagai alat pengukur frekuensi yang disetimbangkan oleh satu pengontrol tunggal. Pengontrol ini dapat dikalibrasi langsung dalam frekuensi.

Karena sensitivitas frekuensinya, jembatan Wien  sulit untuk dibuat setimbang (kecuali bentuk gelombang tegangan yang dimasukkan adalah sinus murni). Karena jembatan tidak setimbang untuk setiap harmonik yang terdapat di dalam tegangan yang dimasukkan, harmonik-harmonik ini kadang-kadang akan menghasilkan suatu tegangan keluar yang menutupi titik setimbang yang benar.

25 November 2015

Alfiansyah, Muhammad. 2009. Jembatan Wien. (online), (http://marommuhammad.blogspot.co.id/2010/05/prinsip-kerja-oscillator-wien-rangkaian.html), diakses pada tanggal 25 November 2015.