Pengertian Dan Jenis Gelombang Listrik / Waveform


Jenis Gelombang Listrik / Waveform – Waveform atau dalam bahasa Indonesia disebut sebagai gelombang listrik merupakan salah satu bagian dari gelombang elektromagnetik yang tidak mempunyai bentuk fisik. Untuk mempermudah dalam melihat bentuk gelombang listrik maka dibutuhkan sebuah alat khusus, yaitu osiloskop.

Osiloskop nantinya akan menampilan bentuk gelombang listrik secara digital. Selain itu, juga bisa digambarkan ke kertas grafik dengan cara menghubungkan setiap titik plot tegangan pada sebuah periode waktu yang tertentu. Berdasarkan tekniknya, bentuk gelombang listrik (electrical waveform) adalah representasi visual mulai dari perubahan tegangan atau arus terhadap waktu.

Baca juga: Fungsi Osiloskop Dan Function Generator

Karakteristik Gelombang Listrik

Gelombang listrik umumnya memiliki 3 karakteristik utama, yaitu sebagai berikut:

Bentuk periodik dan amplitude

  1. Periodik (Period)

Periodik merupakan waktu yang dibutuhkan untuk melampui 1 kali getaran atau waktuyang diperlukan dalam 1 siklus gelombang bolak-balik. Biasanya dinyatakan dengan huruf “T” dengan satuan detik atau second.

  1. Frekuensi (Frequency)

Frequency atau yang biasa disebut dengan frekuensi merupakan jumlah siklus gelombang listrik yang dihasilkan dalam 1 detik (second) dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

F = I/T

Dimana:

f adalah frekuensi, dengan satuan Hertz (Hz)

T adalah periodik

  1. Amplitudo (Amplitude)

Amplitudo merupakan simpangan paling jauh yang diukur mulai dari titik keseimbangan dalam sebuah gelombang.

Klasifikasi  Gelombang Listrik (Electrical Waveform)

Pada dasarnya, gelombang listrik atau waveform dapat diklasifikasikan menjadi 2 golongan besar, yakni Uni-directional Waveform dan Bi-directional waveform. Berikut ini adalah penjelasan mengenai klasifikasi gelombang listrik tersebut:

  1. Uni-directional waveform

Uni-directional waveform merupakan bentuk gelombang yang selalu ada di dalam suatu wilayah positif maupun negatif dan tidak akan memotong titik sumbu nol.

Beberapa contoh dari uni-directional waveform yaitu square wave waveform (bentuk gelombang kotak) untuk sinyal pewaktu (timing), sinyal pulsa jam (clock pulse) dan sinyal pemicu (trigger).

  1. Bi-directional waveform

Bi-directional waveform merupakan bentuk gelombang listrik yang bergantian bolak-balik mulai dari positif menuju negatif dan negatif menuju positif dengan melalui titik sumbu nol (0). Maka dari itu, Bi-directional waveform juga biasa disebut sebagai bentuk gelombang bolak balik (alternating waveform). Salah satu bentuk gelombang Bi-directional waveform yang banyak digunakan adalah gelombang sinus (sine waveform).

Jenis-Jenis Bentuk Gelombang Listrik

Gelombang listrik memiliki bentuk yang sangat beragam dan digunakan untuk keperluan yang berbeda. Berikut ini adalah beberapa jenis bentuk gelombang yang biasa ditemukan pada rangkaian elektronika maupun listrik.

  1. Gelombang Sinus

Gelombang sinus (sine waveform) atau yang juga biasa disebut sebagai sinusioda waveform merupakan salah satu bentuk gelombang listrik yang banyak dijumpai dalam rangkaian elektronika terutama di berbagai sinyal analog seperti sinyal audio, sinyal tegangan AC dan sinyal RF. Bentuk gelombang sinus bisa dilihat pada gambar diatas (a).

Sedangkan untuk bentuk perubahan tegangan yang terjadi pada gelombang sinus dimulai dari tegangannya adalah sebagai berikut. Dimana tegangan awalnya adalah nol, lalu naik secara logaritmik sampai bisa mencapai titik paling tinggi +X volt.  Kemudian mengalami penurunan secara anti logaritmik atau kebalikannya sampai bisa kembali ke level nol volt. Selanjutnya turun ke arah negatif secara logaritmik samapi mencapai level paling rendah -X dan naik kembali secara logaritmik sampai mencapai nol volt kembali.

Peristiwa seperti ini adalah satu siklus gelombang. Selama terjadinya peristiwa ini membutuhkan waktu satu detik (second), dan ini disebut sebagai satu periode gelombang. Sehingga untuk satu periode gelombang ini merupakan waktu yang ditempuh untuk berjalannya satu siklus gelombang. Banyaknya siklus gelombang dalam satu detik disebut sebagai frekuensi.

  1. Gelombang Kotak (Square Waveform)

Sesuai namanya, gelombang kotak (square waveform) mempunyai bentuk seperti kotak dan biasa digunakan dalam rangkaian mikro elektronik sebagai pengendali waktu atau timing control. Hal tersebut karena gelombang kotak mempunyai bentuk gelombang simetris yang memiliki durasi sama pada siklus setengah kota dengan setengah kotak yang lainnya (mempunyai interval secara teratur).  Bentuk gelombang kotak bisa dilihat pada gambar diatas (b).

Dalam gelombang kotak ini untuk tegangannya adalah dari nol yang mengalami perubahan ke level paling tinggi +X volt tanpa pewaktuan, kemudian bertahan dalam level tersebut selama waktu yang tertentu (kurva bagian atas memiliki bentuk lurus). Selanjutnya berubah langsung menuju level paling rendah +X volt tanpa pewaktuan pula dan bertahan dalam level paling rendah tersebut hingga beberapa waktu tertentu (kurva di bagian bawah juga memiliki bentuk lurus), yang akhirnya berubah menjadi nol kembali.

Dengan begitu maka dapat dilihat bahwa belahan positif merupakan kemunculan tegangan positif dalam beberapa waktu tertentu (setengah periode gelombang), sedangkan belahan negatif merupakan kemunculan tegangan negatif dalam beberapa waktu tertentu (setengah periode gelombang yang selanjutnya).

Satu siklus gelombang merupakan kemunculan satu belahan positif dan satu belahan negatif yang memiliki bentuk seperti blok atau kotak. Gelombang ini biasa digunakan dalam pengoperasian berbagai sirkuit logika atau digital, berbagai rangkaian timer (pewaktuan) dan lain sebagainya.

  1. Gelombang Persegi (Rectanguler Waveform)

Gelombang persegi atau rectanguler waveform mempunyai bentuk yang hampir sama seperti gelombang kotak. Tetapi untuk interval waktu kondisi high dan low bisa dibilang tidak teratur atau tidak mempunyai panjang waktu yang sama.

  1. Gelombang Gigi Gergaji

Gelombang gigi gergaji atau saw tooth waveform merupakan gelombang yang memiliki bentuk seperti gigi gergaji. Pada bentuk gelombang yang satu ini, tegangan akan naik secara linear mulai dari titik 0 sampai dengan titik paling tinggi (+V) lalu jatuh langsung menuju titik paling rendah (0) tanpa atau pewaktuan.

Gelombang gigi gergaji biasa digunakan dalam rangkaian televisi khususnya pada TV yang masih menggunakan tabung CRT dan sebagai pemicu atau trigger dalam rangkaian digital.

  1. Gelombang Segitiga

Gelombang segitiga atau triangular waveform merupakan gelombang yang memiliki bentuk segitiga. Tegangan akan naik secara linear mulai dari Nol (0V) sampai bisa mencapai titik paling tinggi (+V). Tegangan paling tinggi ini umumnya hanya bisa bertahan dalam waktu yang terbilang singkat pada bagian puncaknya (memiliki bentuk lancip) lalu turun secara linear sampai titik paling rendah (-V).

Pada titik paling rendah, tegangan ini akan berada dalam waktu yang terbilang sangat singkat sehingga memiliki bentuk kurva lancip.

  1. Gelombang Trapesium

Dalam gelombang trapesium atau trapezoid wave ini tegangan naik secara linier mulai dari nol sampai level paling tinggi  +X volt dan bertahan dalam level tersebut selama waktu tertentu (kurva dengan bentuk lurus) yang langsung berubah menuju level paling rendah +X volt tanpa pewaktuan dan bertahan dalam level tersebut dalam waktu tertentu, kemudian akan naik kembali secara linier menuju level nol volt.

Baik itu gelombang segitiga maupun gelombang trapesium biasa digunakan oleh teknisi variasi secara electrical.

Baca juga: Apa Itu Gelombang Elektromagnetik

Gelombang Denyut dan Gelombang Pulsa (Pulsa Wave)

Semua jenis gelombang yang sudah kami sebutkan di atas termasuk dalam kategori gelombang AC (Alternating Current). Hal ini karena telah mengalami perubahan polaritas yaitu positif dan negatif dalam setiap periodenya. Jika perubahan tersebut sedang terjadi dalam satu arah polaritas tegangan maka hal ini disebut sebagai gelombang denyut-denyut.

Denyut-denyut ini merupakan gelombang listrik dan hanya berpolaritas tunggal (DC). Ini karena denyut-denyut tersebut merupakan bentuk perubahan tegangan dalam pola yang tertentu juga.

Pada umumnya gelombang denyut mencakup seluruh bentuk denyut seperti yang telah ditunjukkan oleh gambar (1). Namun untuk yang memiliki bentuk blok biasanya menggunakan istilah gelombang pulsa (pulsa wave).  Gelombang ini juga disebut sebagai gelombang persegi atau rectanguler waveform.

Pada gambar (2) terlihat seperti bentuk gelombang pulsa. Berbagai belahan gelombang yang muncul adalah belahan-belahan dalam polaritas positif. Dalam hal ini sama sekali tidak ada gelombang negatif, yang ada hanyalah bagian-bagian t (time atau waktu) yang kosong mulai dari pulsa, dimana pada beberapa bagian ini untuk tegangannya adalah nol volt. Gelombang pulsa merupakan similar dengan gelombang blok, sama halnya dengan masalah pemanfaatannya.

Gelombang-Gelombang Kompleks

Selain itu, masih ada bentuk gelombang yang lainnya yaitu gelombang-gelombang kompleks. Gelombang ini adalah gabung dari berbagai macam bentuk gelombang dengan larasan-larasan (harmonisa) frekuensi yang juga bervariasi.

Sinyal burst video (sinyal yang mengirimkan informasi gambar berupa teknik televisi video) merupakan gelombang kompleks yang didalamnya terdiri dari berbagai bentuk seperti gelombang kotak, gigi gergaji, segitiga, trapesium, atau setengah belahan sinus. Sinyal audio (berisi suara musik, manusia, dll) juga termasuk dalam gelombang sinus yang kompleks. Didalamnya ada banyak sekali larasan-larasan frekuensi di sekitar spektrum audio.

Sinyal AM (amplitudo modulation) dan FM (frequency modulation) adalah gelombang sinus kompleks yang memiliki frekuensi tinggi. Sinyal-sinyal digital juga termasuk dalam bentuk gelombang yang kompleks, terdiri dari berbagai gelombang kotak dan gelombang gigi gergaji dengan frekuensi yang sangat banyak.

Leave a Comment