Jenis-Jenis Gelombang

Gelombang Sinus

Gelombang sinus adalah gelombang yang berbentuk fungsi sinus seperti yang digunakan dalam trigonometri. Dalam elektronika, gelombang sinus memegang peranan yang sangat besar dalam menguji dan menganalisa rangkaian.
Pada gambar berikut ditunjukkan gelombang sinus secara detil:

Gambar bentuk gelombang sinus

Istilah istilah berikut sering digunakan untuk menjelaskan gelombang :

1. Perioda (T) : Waktu yang dibutuhan satu siklus pengulangan secara lengkap. Perioda dapat diukur dengan cara mengukur waktu interval antara dua puncak gelombang yang berdekatan.

2. Frekuensi ( f ) : Jumlah siklus (gelombang) dalam satu detik, satuannya dinyatakan dalam hertz, Hz. 1 Hz = 1 siklus per detik. Bila diketahui perioda, maka dapat dihitung frekuensinya dengan  persamaan:

3. Amplitudo  : Amplitudo adalah tingginya puncak gelombang sinus. Amplitudo ini dapat dinyatakan dengan   beberapa cara. Amplitudo puncak, Vp , diukur dari sumbu X ,0 volt, ke puncak tertinggi  (terendah) dari gelombang. Amplitudo puncak ke puncak, Vpp ,diukur dari puncak tertinggi  ke puncak terendah. Dalam praktek, mengukur Vpp lebih mudah daripada mengukur Vp. Besarnya Vpp tepat 2 kali Vp. Walaupun Vpp pada osiloskop lebih mudah diukur, tetapi mengukur amplitudo rms lebih disukai karena teganagn rms menggambarkan tegangan efektif,yang biasa dicantumkan dalam infromasi arus bolak-balik. Amplitudo rms dapat ditulis:

                          

                                                       Vrms = VP / √2  ,  Vrms = 0,7

  dan   Vp = 1,4 x Vrms

4. Fasa   : Kadang-kadang gelombang sinus dbagi-bagi dalam sudut fasanya (dalam derajat) seperti berikut

Bila dua buah gelombang sinus mempunyai frekuensi yang sama dan terjadi pada saat yang sama, maka kedua gelombang tersebut dikatakan sefasa (in phase):

Gelombang Kotak (Square)

Gelombang kotak merupakan bentuk umum gelombang yang lain. Pada dasarnya gelombang kotak adalah tegangan yang dihidupkan dan dimatikan (kondisi high dan low) pada interval yang teratur. Rangkaian elektronik digital, seperti pada komputer, TV, radio, dll, seringkali menggunakan gelombang kotak sebagai sinyal pewaktuan (timing signals).

Seperti gelombang sinus, gelombang kotak juga diuraikan dalam perioda, frekuensi dan amplitudo:

Gambar gelombang kotak

Amplitudo puncak, Vp , amplitido puncak ke puncak, Vpp , diukur seperti pada gelombang sinus. Tetapi, amplitudo rms gelombang kotak adalah lebih besar dari amplitudo rms gelombang sinus.Walaupun gelombang kotak dapat berubah dengan cepat dari posisi minimum ke posisi maksimum, perubahan ini tetap memerlukan waktu. Didefinisikan rise time (waktu naik) suatu sinyal adalah waktu yang dibutuhkan nilai tegangan berubah dari 10% ke 90% nilai maksimumnya. Rise time ini biasanya sangat pendek, dalam orde nanoseconds (1 ns = 10-9 s), atau microseconds (1 µs = 10-6 s), seperti terlihat pada gambar di atas.

Gelombang persegi (rectangular) menyerupai gelombang kotak, hanya interval waktu kondisi high dan low tidak memiliki panjang yang sama. Kedua gelombang tersebut cukup penting untuk menganalisa rangkain elektronik

Sebaliknya, bila kedua gelombang tersebut terjadi pada waktu yang berbeda, maka dikatakan kedua gelombang tersebut tidak sefasa (out of phase). Bila ini terjadi, perbedaan fasa tersebut dinyatakan dalam sudut fasa, . Pada gambar B di atas, beda sudut fasa kedua gelombang tersebut = 90°. Bentuk sinusoidal yang teredam (damped sine) merupakan kasus khusus yang dapat anda dapatkan pada sirkuit yang berosilasi namun semakin mengecil bersama waktu.

Gelombang Pulsa

Gelombang pulsa mirip dengan gelombang kotak kecuali bahwa gelombang pulsa semuanya terletak di atas sumbu X. Pada awalnya, tegangan berubah mendadak dari level Low, dekat sumbu X, ke level High, biasanya dekat dengan tegangan catu daya.

Adapun istilah 'frekuensi' pulsa didefinisikan sebagai laju pengulangan (repetition rate), yaitu jumlah siklus per detik (hertz, Hz). Waktu keadaan High dari pulsa gelombang disebut mark, dan waktu Low disebut space. Perbandingan kedua besaran tersebut disebut mark space ratio: 

mark space ratio = High time / Low time

Mark space ratio = 1.0 berarti waktu Low = waktu High.

Cara lain yang popular untuk menyatakan perbandingan waktu High dengan perioda gelombang adalah yang disebut duty cycle, yaitu:

duty cycle = ( High time/ Periode) * 100%

Bila duty cycle kurang dari 50%, maka waktu High nya lebih rendah waktu Low.

Gelombang Segitiga dan Gigi Gergaji

Tegangan Ramp adalah tegangan yang naik atau turun seperti ditunjukkan pada gambar berikut 

Ramp rate dinyatakan dalam volt per detik, V/s.

Gelombang segitiga terdiri dari gelombang ramp yang berubah-ubah dari positif ke negatif secara bergantian. Pada gelombang segitiga, laju perubahan tegangan dari ramp positif dan ramp negatif dalam tiap siklus sama besar, sedangkan pada gelombang gigi gergaji tidak sama besar.