KAPASITANSI DAN MATERIAL DIELEKTRIK UNTUK SISTEM TELEKOMUNIKASI DIGITAL

 1. Pendahuluan

Bab Empat ini membahas kapasitansi dan material dielektrik sebagai landasan fisika yang langsung mendukung rangkaian listrik, elektronika telekomunikasi, sistem RF, saluran transmisi, antena, perangkat sensor, mikrokontroler, dan media transmisi berbasis PCB maupun kabel. Materi ini tidak diarahkan menjadi pembahasan rangkaian RC secara mendalam, karena analisis matematis rangkaian sudah ditempatkan pada mata kuliah Rangkaian Listrik dan Elektronika. Fokus bab ini adalah memahami makna fisik penyimpanan muatan, pengaruh dielektrik, energi medan listrik, serta dampak kapasitansi pada sinyal telekomunikasi [1], [3].

Pada sistem telekomunikasi digital, kapasitansi tidak hanya muncul sebagai komponen diskrit pada papan rangkaian, tetapi juga sebagai fenomena parasitik pada jalur PCB, kabel koaksial, konektor, antena mikrostrip, input penguat, dan sensor kapasitif. Dielektrik juga tidak hanya berarti bahan isolator di dalam kapasitor, tetapi mencakup substrat PCB, jaket kabel, isolator konektor RF, bahan antena, dan medium propagasi pada struktur terpandu. Dengan demikian, kita perlu memahami bahwa kapasitansi adalah fenomena medan listrik yang hadir hampir di seluruh perangkat komunikasi [3], [6].

Gambar 4.1 Peta kontribusi Bab IV terhadap mata kuliah inti. Ilustrasi orisinal.

2. Konsep Dasar Kapasitansi

Kapasitansi menyatakan kemampuan suatu susunan konduktor untuk menyimpan muatan listrik ketika diberi beda potensial. Secara fisika, kapasitor tidak menyimpan arus, melainkan menyimpan energi dalam bentuk medan listrik di antara dua konduktor. Definisi dasarnya adalah [3]:

�

� =

� 

Dengan � adalah  kapasitansi dalam  farad, � adalah  muatan  dalam  coulomb,  dan � adalah  beda potensial dalam volt. Satuan farad merupakan satuan turunan SI dan dapat ditulis sebagai coulomb per

volt [1].

C

1 F = 1 

V

Pada praktik telekomunikasi, satu farad sangat besar. Nilai yang lebih umum dijumpai adalah mikrofarad, nanofarad, dan pikofarad. Kapasitansi pada jalur PCB atau input rangkaian RF sering berada pada orde pikofarad, tetapi pengaruhnya pada frekuensi tinggi dapat menjadi besar karena impedansi kapasitif menurun ketika frekuensi meningkat.

Gambar 4.2 Model kapasitor pelat sejajar. Ilustrasi orisinal.

Hubungan antara muatan dan tegangan pada kapasitor ideal bersifat linier. Kemiringan grafik � terhadap � adalah kapasitansi. Jika dengan perubahan tegangan kecil saja muatan yang tersimpan meningkat besar, maka sistem tersebut memiliki kapasitansi besar

Gambar 4.3 Kapasitansi sebagai kemiringan hubungan Q terhadap V. Ilustrasi orisinal.

3. Kapasitor Pelat Sejajar

Model paling sederhana untuk memahami kapasitansi adalah dua pelat konduktor sejajar yang dipisahkan oleh jarak �. Jika luas masing-masing pelat adalah � dan ruang di antara pelat  berisi vakum atau udara, kapasitansinya diberikan oleh [3], [10]:

�

�0  = �0 �

Dengan �0 adalah permitivitas vakum. Nilai konstanta ini menurut NIST CODATA adalah sekitar [2]:

�0  ≈ 8.854 × 10−12 F/m

Persamaan tersebut memberi tiga makna fisik penting. Pertama, kapasitansi meningkat jika luas pelat membesar. Kedua, kapasitansi meningkat jika jarak pelat mengecil. Ketiga, sifat medium di antara pelat menentukan seberapa kuat medan listrik dapat terbentuk dan tersimpan.

Dalam konteks telekomunikasi digital, model pelat sejajar membantu menjelaskan kapasitansi parasitik pada PCB. Dua jalur tembaga yang berdekatan, jalur terhadap ground plane, atau pin input terhadap struktur di sekitarnya dapat membentuk kapasitor kecil. Nilainya mungkin hanya beberapa pikofarad, tetapi pada sinyal berkecepatan tinggi nilai tersebut dapat mengubah bentuk gelombang, menambah delay, atau menyebabkan crosstalk.

4. Dielektrik dan Permitivitias

Dielektrik adalah bahan isolator yang dapat mengalami polarisasi ketika berada dalam medan listrik. Ketika bahan dielektrik dimasukkan di antara pelat kapasitor, kapasitansi meningkat karena medan efektif di dalam bahan berubah akibat polarisasi molekul [6], [10]. Kapasitansi dengan dielektrik ideal

dapat ditulis sebagai: 

atau:

 

� = ��0

�

� = �

� 

Dengan:

 

� = ��0 

� adalah konstanta dielektrik atau permitivitas relatif, sedangkan � adalah permitivitas absolut bahan. Semakin besar �, semakin besar kapasitansi untuk geometri yang sama.

Gambar 4.4 Pengaruh dielektrik pada kapasitor. Ilustrasi orisinal.

Dalam sistem telekomunikasi, pemilihan dielektrik tidak boleh hanya dilihat dari nilai permitivitasnya. Pada frekuensi tinggi, bahan dielektrik juga memiliki rugi-rugi. Rugi-rugi dielektrik sering dinyatakan melalui loss tangent, atau tan�. Nilai tan� yang besar menunjukkan bahwa sebagian energi medan listrik hilang menjadi panas. Hal ini penting pada antena mikrostrip, saluran transmisi RF, filter, dan PCB frekuensi tinggi.

5. Kombinasi Kapasitor

Walaupun analisis rangkaian detail akan dipelajari pada Rangkaian Listrik, konsep dasar kombinasi kapasitor perlu diperkenalkan karena sangat sering muncul pada rangkaian perangkat komunikasi. Untuk kapasitor paralel, kapasitansi ekuivalen adalah [4]:

���  = �1 + �2 + �3 + ⋯ + ��

Untuk kapasitor seri, hubungan kapasitansi ekuivalen adalah [4]: 

1

���

 

1       1

=      +

�1        �2

 

1                1

+      + ⋯ +

�3                    �� 

Kombinasi paralel menaikkan kapasitansi total, sedangkan kombinasi seri menurunkan kapasitansi total. Dalam desain catu daya perangkat digital, beberapa kapasitor decoupling sering dipasang paralel untuk menangani gangguan pada rentang  frekuensi berbeda. Kapasitor besar  efektif untuk ripple rendah, sedangkan kapasitor kecil dengan parasitik rendah lebih efektif meredam transien frekuensi tinggi.

Gambar 4.5 Kombinasi kapasitor paralel dan seri. Ilustrasi orisinal.

6. Energi Tersimpan pada Kapasitor

Kapasitor menyimpan energi dalam medan listrik. Energi yang tersimpan pada kapasitor ideal dapat dinyatakan sebagai [5]: 

Bentuk lain yang ekuivalen adalah:

 

� = 1 ��2

2 

atau:

 

1

� =     ��

2 

�2

� =

2�

Energi medan listrik per satuan volume untuk medium linier dapat ditulis secara konseptual sebagai:

 1      2

��  = 2 ��

Persamaan tersebut penting karena membantu kita memahami bahwa komponen listrik tidak hanya mengalirkan arus, tetapi juga menyimpan energi dalam medan. Pada rangkaian digital,  kapasitor decoupling dapat memasok energi sesaat ketika IC membutuhkan arus transien. Pada sensor kapasitif, perubahan   geometri   atau   bahan   di   sekitar   elektroda   mengubah   kapasitansi   dan   kemudian diterjemahkan menjadi perubahan sinyal listrik.

Gambar 4.6 Energi tersimpan pada kapasitor meningkat kuadrat terhadap tegangan. Ilustrasi orisinal.

7. Reaktansi Kapasitif dan Sinyal AC

Pada sinyal DC, kapasitor ideal akan menjadi rangkaian terbuka setelah proses pengisian selesai. Namun pada sinyal AC, kapasitor dapat melewatkan perubahan tegangan. Hambatan efektif kapasitor terhadap sinyal sinusoidal disebut reaktansi kapasitif, dinyatakan sebagai:

1

��  = 2���

Dengan �  adalah  frekuensi  sinyal.  Persamaan  ini  sangat  penting  untuk  telekomunikasi  karena menunjukkan bahwa kapasitor semakin mudah dilewati sinyal ketika frekuensi meningkat.  Hal ini menjelaskan mengapa kapasitor dapat digunakan untuk coupling sinyal AC, bypass noise, filter, dan matching pada rentang tertentu.

Gambar 4.7 Hubungan reaktansi kapasitif terhadap frekuensi. Ilustrasi orisinal. 

Namun, pada frekuensi tinggi kapasitor nyata tidak lagi ideal. Kapasitor memiliki resistansi seri ekuivalen, induktansi parasitik, serta batas frekuensi resonansi sendiri. Karena itu, pemilihan kapasitor untuk rangkaian RF atau digital cepat tidak dapat hanya berdasarkan nilai farad, tetapi juga harus mempertimbangkan paket komponen, letak PCB, jalur ground, dan frekuensi operasi.

8. Aplikasi Kapasitansi pada Sistem Telekomunikasi Digital

8.1 Kapasitor Coupling

Kapasitor coupling digunakan untuk melewatkan komponen AC sinyal sambil memblokir komponen DC. Aplikasi ini sering dijumpai pada rangkaian penguat, audio, baseband, dan tahap antarmuka sensor.  Secara fisika,  kapasitor  tidak memindahkan muatan dari satu  pelat ke pelat  lain  melalui dielektrik, tetapi perubahan medan listrik memungkinkan sinyal berubah waktu diteruskan ke tahap berikutnya.

Gambar 4.8 Kapasitor sebagai AC coupling. Ilustrasi orisinal.

8.2 Kapasitor Decoupling

Pada sistem digital, switching logika menyebabkan kebutuhan arus sesaat yang sangat cepat. Jika jalur catu daya memiliki impedansi dan induktansi parasitik, tegangan supply dapat berfluktuasi. Kapasitor decoupling  diletakkan  dekat  pin  catu  daya  untuk  menyediakan  muatan  lokal  dan  menstabilkan tegangan saat transien [7].

Gambar 4.9 Kapasitor decoupling pada perangkat digital/telekomunikasi. Ilustrasi orisinal. 

8.3 Kapasitansi Parasitik pada PCB

Kapasitansi parasitik adalah kapasitansi yang tidak dirancang sebagai komponen, tetapi muncul akibat kedekatan dua konduktor. Pada sistem digital berkecepatan tinggi, kapasitansi parasitik dapat memperlambat tepi sinyal, mengubah impedansi jalur, dan menyebabkan coupling antarjalur. Pada RF, efek ini dapat mengubah matching dan respon frekuensi.

Gambar 4.10 Kapasitansi parasitik pada PCB. Ilustrasi orisinal.

8.4 Sensor Kapasitif

Sensor kapasitif memanfaatkan perubahan kapasitansi akibat perubahan jarak, luas efektif, atau permitivitas medium. Pada sistem IoT, prinsip ini digunakan untuk tombol sentuh, pengukuran level cairan, deteksi kedekatan objek, dan beberapa sensor kelembapan. Perubahan kapasitansi kemudian dikonversi menjadi perubahan frekuensi, waktu pengisian, atau nilai digital melalui rangkaian akuisisi.

Gambar 4.11 Sensor kapasitif sebagai aplikasi dielektrik. Ilustrasi orisinal.

8.5 Dielektrik pada Microstrip dan Kabel

Pada saluran microstrip, medan listrik sebagian berada di dalam substrat dielektrik dan sebagian berada di udara. Karena itu, permitivitas substrat memengaruhi kecepatan rambat, impedansi karakteristik, dan panjang gelombang efektif. Pada kabel koaksial, bahan isolator di antara konduktor pusat dan shield juga menentukan kapasitansi per satuan panjang dan karakteristik propagasi

Gambar 4.12 Media dielektrik pada struktur microstrip. Ilustrasi orisinal.

Nilai permitivitas dan loss tangent dapat berubah terhadap frekuensi. Pada desain PCB frekuensi tinggi, material substrat harus dipilih dengan mempertimbangkan kestabilan permitivitas, rugi dielektrik, temperatur, dan toleransi manufaktur.

Gambar 4.13 Parameter dielektrik dapat berubah terhadap frekuensi. Ilustrasi orisinal.

9. Batasan Pembahasan agar Tidak Tumpang Tindih

Agar tidak tumpang tindih dengan mata kuliah lain, Bab IV hanya membahas makna fisika dan persamaan dasar. Analisis transien RC, desain filter, penentuan cutoff, dan respon frekuensi secara rangkaian ditempatkan pada Rangkaian Listrik dan Elektronika. Analisis microstrip, matching, Smith chart, dan S-parameter ditempatkan pada Saluran Transmisi dan Gelombang Mikro. Desain antena mikrostrip ditempatkan pada Antena dan Sistem Antena Lanjut. Dengan pembatasan ini, Bab IV berfungsi sebagai fondasi konseptual, bukan duplikasi mata kuliah teknik lanjut.

Gambar 4.14 Strategi pembelajaran Bab IV. Ilustrasi orisinal.

10. Studi Kasus Singkat

10.1 Studi Kasus 1: Kapasitor Decoupling pada Modul ESP32

Sebuah modul ESP32 mengalami reset ketika Wi-Fi aktif karena arus puncak naik secara cepat. Secara fisika, masalah ini dapat dijelaskan sebagai kombinasi antara impedansi jalur catu daya dan kebutuhan muatan sesaat. Kapasitor decoupling yang diletakkan dekat pin supply dapat membantu menjaga tegangan lokal karena menyimpan muatan dan melepaskannya saat transien arus terjadi.

Jika kapasitor � = 100 �F berada pada tegangan � = 3.3 V, energi ideal yang tersimpan adalah:

1

� =     ��2

2

1

� =    (100 × 10−6)(3.3)2  ≈ 5.45 × 10−4 J

2

Nilai ini tidak berarti seluruh energi dapat digunakan secara ideal, tetapi memberi gambaran bahwa kapasitor berperan sebagai cadangan energi lokal dalam waktu sangat singkat.

10.2 Studi Kasus 2: Kapasitansi Parasitik dan Bentuk Sinyal Digital

Pada jalur digital panjang, kapasitansi parasitik membentuk beban terhadap driver. Semakin besar kapasitansi beban, semakin lambat waktu naik sinyal. Secara sederhana, jika resistansi keluaran driver adalah � dan kapasitansi beban adalah ��, konstanta waktu dapat ditulis:

𝜏 = ���

Pembahasan detail respons waktu dilakukan pada Rangkaian Listrik, tetapi makna fisiknya adalah bahwa kapasitor membutuhkan waktu untuk diisi dan dikosongkan. Oleh karena itu, jalur PCB untuk sinyal cepat harus dirancang pendek, memiliki ground reference yang baik, dan menghindari coupling tidak perlu.

10.3 Studi Kasus 3: Sensor Kapasitif

Sebuah sensor kapasitif mendeteksi perubahan kelembapan karena permitivitas medium berubah. Jika permitivitas relatif meningkat, kapasitansi meningkat sesuai: 

� = ��0

Perubahan kapasitansi dapat dibaca melalui perubahan waktu pengisian RC, perubahan frekuensi osilator, atau metode pengukuran kapasitif khusus.

11. Ringkasan

Kapasitansi adalah  kemampuan suatu  sistem konduktor  untuk menyimpan muatan terhadap  beda potensial. Kapasitansi bergantung pada geometri dan sifat dielektrik. Dielektrik meningkatkan kapasitansi  melalui  polarisasi,  tetapi pada  frekuensi  tinggi  dapat  menimbulkan  rugi-rugi.  Energi kapasitor  tersimpan dalam  medan  listrik,  bukan pada pelat secara  terpisah.  Pada telekomunikasi digital, kapasitansi muncul dalam kapasitor coupling, decoupling, sensor, jalur PCB, kabel, konektor, microstrip, dan perangkat RF. Pemahaman Bab IV diperlukan sebelum kita mempelajari rangkaian AC, filter, sistem RF, antena, saluran transmisi, sensor, dan desain perangkat IoT.

12. Soal Latihan

1. Sebuah kapasitor menyimpan muatan 20 nC pada tegangan 5 V. Hitung kapasitansinya.
2. Kapasitor  pelat  sejajar  di  udara  memiliki  luas  pelat  0,010  m²  dan  jarak  1,0  mm.  Hitung kapasitansinya dengan ε0 = 8,854 × 10^−12 F/m.
3. Jika kapasitor pada soal sebelumnya diisi penuh dielektrik dengan εr = 4, hitung kapasitansinya.
4. Kapasitor 10 μF diberi tegangan 5 V. Hitung energi yang tersimpan.
5. Berapa muatan yang tersimpan pada kapasitor 10 μF ketika tegangannya 5 V?
6. Dua kapasitor 10 nF dan 20 nF disusun seri. Hitung kapasitansi ekuivalennya.
7. Dua kapasitor 10 nF dan 20 nF disusun paralel. Hitung kapasitansi ekuivalennya.
8. Hitung reaktansi kapasitif kapasitor 100 nF pada frekuensi 1 kHz.
9. Hitung reaktansi kapasitor 100 nF pada 1 MHz dan bandingkan dengan hasil pada 1 kHz.
10. Mengapa kapasitansi kapasitor pelat sejajar meningkat ketika jarak antarpelat diperkecil?
11. Mengapa kapasitor decoupling perlu ditempatkan dekat pin catu daya IC?
12. Jelaskan perbedaan kapasitansi komponen dan kapasitansi parasitik.
13. Mengapa permitivitas dan loss tangent substrat PCB penting pada rangkaian RF?
14. Jelaskan prinsip kerja sensor kapasitif secara fisika.
15. Mengapa kapasitor nyata tidak selalu bersifat kapasitif pada frekuensi sangat tinggi?

13. Pembahasan Soal

1. Pembahasan Soal 1

Diketahui:

• � = 20nC = 20 × 10−9�

• � = 5� Ditanya: C

Rumus/Ketentuan: 

Jawab:

 

�

� = �

(20 × 10−9)

� =           5 

Hasil akhir:

Jadi, kapasitansinya 4 nF.

2. Pembahasan Soal 2

Diketahui:

• � = 0,010�2

• � = 1,0 × 10−3�

 

� = 4 × 10−9� = 4nF 

• �   = 8,854 × 10− 12�

� 

Ditanya: C Rumus/Ketentuan:

Jawab:

 

� =  �0� 

�

 

(0,010) 

� = (8,854 × 10−12)

 

(1,0 × 10−3) 

Hasil akhir:

 

� = 8,854 × 10−11� = 88,54pF 

Jadi, kapasitansi udara sekitar 88,5 pF.

3. Pembahasan Soal 3

Diketahui:

• �0  = 88,54pF

• ��  = 4

Ditanya: C Rumus/Ketentuan:

Jawab:

Hasil akhir:

Jadi, kapasitansinya sekitar 354 pF.

4. Pembahasan Soal 4

Diketahui:

 

� = �� �0

�  =  4 ×  88,54 ��

�  =  354,16 �� 

• � = 10�� = 10 × 10−6�

• � = 5� Ditanya: Energi U

Rumus/Ketentuan:

Jawab:

 

 1       2

� = 2 �� 

Hasil akhir:

 

� = 0,5(10 × 10−6)(52)

� = 1,25 × 10−4� = 125�� 

Jadi, energi tersimpan adalah 125 μJ.

5. Pembahasan Soal 5

Diketahui:

• � = 10��

• � = 5� Ditanya: Q

Rumus/Ketentuan:

Jawab:

�  =  ��

� = 10 × 10−6 × 5 

Hasil akhir:

Jadi, muatan yang tersimpan 50 μC.

6. Pembahasan Soal 6

Diketahui:

• �1  = 10nF

• �2  = 20nF

Ditanya:

Rumus/Ketentuan:

 

� = 50 × 10−6� = 50��

��� ���� 

Jawab:

 

1

���

 

1       1

=      +

�1        �2 

    ( �1�2  )  

���  = (�

 

+ �2) 

Hasil akhir:

 

(10 × 20)

���  = (10 + 20) nF = 6,67nF 

Jadi, kapasitansi ekuivalen seri sekitar 6,67 nF.

7. Pembahasan Soal 7

Diketahui:

• �1  = 10nF

• �2  = 20nF

Ditanya: 

Rumus/Ketentuan: Jawab:

Hasil akhir:

Jadi, kapasitansi ekuivalennya 30 nF.

8. Pembahasan Soal 8

Diketahui:

• � = 100nF = 1,0 × 10−7�

• � = 1kHz = 1000Hz

Ditanya:

Rumus/Ketentuan:

 

��� �������

���  = �1 + �2

���  = 10 + 20

���  = 30nF

�� 

Jawab:

Hasil akhir:

 

1

��  = (2���)

         1                             −7

��  = [2�(1000)(1,0 × 10    )]

��  ≈ 1591,5𝛺 

Jadi, reaktansi kapasitifnya sekitar 1,59 kΩ.

9. Pembahasan Soal 9

Diketahui:

• � = 100nF

• � = 1MHz = 106Hz

Ditanya:

�� 

Rumus/Ketentuan: Jawab:

Hasil akhir:

 

1

��  = (2���)

        1                            −7

��  = [2�(106)(1,0 × 10    )]

��  ≈ 1,59𝛺 

Pada 1 MHz, XC sekitar 1,59 Ω, yaitu seribu kali lebih kecil daripada pada 1 kHz. Ini menunjukkan

XC berbanding terbalik dengan frekuensi.

10. Pembahasan Soal 10

Diketahui:

• Untuk geometri ideal, C = εA/d.

Ditanya: Pengaruh jarak d Rumus/Ketentuan: 

Jawab:

 

� ���������� �������� ������ �. 

Dengan  luas  dan  bahan  tetap,   jarak  lebih  kecil  membuat  medan  untuk  muatan  tertentu menghasilkan beda potensial lebih kecil.

��������������� 

Hasil akhir:

 

�����������ℎ�����

� 

Jadi, memperkecil jarak antarpelat meningkatkan kapasitansi.

11. Pembahasan Soal 11

Diketahui:

• IC digital menarik arus transien cepat dan jalur PCB memiliki impedansi parasitik.

Ditanya:

Fungsi penempatan dekat IC Rumus/Ketentuan:

��������� ����������� �������� ������ ����� ��� ����� ��������� �����ℎ ����� �������� ���������

Jawab:

Jalur yang pendek mengurangi induktansi parasitik loop.

Tegangan catu lebih stabil dan noise switching lebih sedikit menyebar ke sistem. Hasil akhir:

Karena itu, kapasitor decoupling efektif bila dipasang sedekat mungkin dengan pin catu dan ground

IC.

12. Pembahasan Soal 12

Diketahui: 

• Kapasitansi komponen dibuat secara sengaja untuk fungsi rangkaian.

• Kapasitansi parasitik terbentuk tidak sengaja antara konduktor yang berdekatan.

Ditanya:

Perbedaan keduanya

Rumus/Ketentuan:

�������� ��������� ������� ����������� ������ ��� ����� �������.

Jawab:

Kapasitansi parasitik dapat muncul antarjalur PCB, pin, kabel, atau terhadap ground.

Pada frekuensi tinggi, nilai beberapa pF dapat memengaruhi rise time, impedansi, dan crosstalk. Hasil akhir:

Perbedaannya terutama pada tujuan: satu dirancang, yang lain merupakan konsekuensi geometri struktur nyata.

13. Pembahasan Soal 13

Diketahui:

• Substrat merupakan dielektrik yang berada di dalam distribusi medan saluran transmisi.

Ditanya:

Pengaruh sifat dielektrik

Rumus/Ketentuan:

������������ ���������ℎ� ����������� ��� �������, ��������� ����, ��� ���������; ���� ������� ���

Jawab:

Nilai εr yang tidak tepat menggeser impedansi dan panjang listrik.

Loss tangent besar meningkatkan atenuasi dan pemanasan pada frekuensi tinggi. Hasil akhir:

Karena itu, pemilihan substrat RF harus mempertimbangkan εr  dan rugi dielektrik, bukan hanya kekuatan mekanik.

14. Pembahasan Soal 14

Diketahui:

• Kapasitansi bergantung pada geometri dan permitivitas medium di sekitar elektroda.

Ditanya: 

Rumus/Ketentuan:

 

��������������

��������������������

�� 

Jawab:

 

� ≈        pada model sederhana

� 

Kehadiran objek mengubah distribusi medan, luas efektif, jarak efektif, atau permitivitas.

Perubahan C kemudian diubah oleh rangkaian elektronik menjadi perubahan frekuensi, waktu, atau tegangan.

Hasil akhir: 

Sensor   kapasitif   mendeteksi   perubahan   lingkungan   melalui   perubahan   kapasitansi   yang ditimbulkan oleh perubahan medan listrik.

15. Pembahasan Soal 15

Diketahui:

• Kapasitor nyata memiliki ESR dan induktansi parasitik ESL selain kapasitansi C.

Ditanya:

Perilaku frekuensi tinggi

Rumus/Ketentuan:

���� ��������� ��������� �������, ��������� ��������� ��� �������� ������ ����������.

Jawab:

Di bawah resonansi, perilaku dominan kapasitif.

Di atas resonansi, ESL dapat mendominasi sehingga komponen tampak induktif. Hasil akhir:

Karena itu, pemilihan kapasitor RF harus mempertimbangkan ESR, ESL, paket, layout, dan self- resonant frequency.

14. Daftar Referensi

[1] BIPM,     The    International    System     of    Units     (SI),     9th     edition,     version     3.02. https://www.bipm.org/en/publications/si-brochure

[2] NIST,     CODATA     Value:     vacuum     electric     permittivity.      https://physics.nist.gov/cgi- bin/cuu/Value?eqep0=

[3] OpenStax,   University   Physics   Volume   2,   Section   8.1:   Capacitors   and   Capacitance. https://openstax.org/books/university-physics-volume-2/pages/8-1-capacitors-and-capacitance

[4] OpenStax, University Physics Volume 2, Section  8.2: Capacitors in Series and in Parallel. https://openstax.org/books/university-physics-volume-2/pages/8-2-capacitors-in-series-and-in- parallel

[5] OpenStax,  University  Physics  Volume  2,  Section  8.3:  Energy  Stored  in  a  Capacitor. https://openstax.org/books/university-physics-volume-2/pages/8-3-energy-stored-in-a-capacitor

[6] OpenStax,   University   Physics   Volume   2,   Section   8.4:   Capacitor   with   a   Dielectric. https://openstax.org/books/university-physics-volume-2/pages/8-4-capacitor-with-a-dielectric

[7] Analog            Devices,            MT-101            Tutorial:            Decoupling            Techniques. https://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-101.pdf

[8]    C. A. Balanis, Antenna Theory: Analysis and Design, Wiley.  https://www.wiley.com

[9]    D. M. Pozar, Microwave Engineering, Wiley.  https://www.wiley.com

[10]  W.    H.    Hayt    and    J.    A.    Buck,    Engineering    Electromagnetics,    McGraw    Hill. https://www.mheducation.com