EL2205_1_13214057

(1)

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB 1

MODUL 5 RANGKAIAN AC

Ingmar Ramzan Shidqi (13214057)

Asisten: Muhammad Arief Maru (13212024) Tanggal Percobaan: 9/2/2016 EL2205-Praktikum Elektronika

Laboratorium Dasar Teknik Elektro - Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB

Abstrak

Pratikum Modul 1 Dioda : Karakteristik dan Aplikasi.

Pada praktikum ini praktikan akan belajar memahami

karakteristik-karakteristik dioda sebagai komponen elektrik,

jenis-jenis dioda(Ge, Si, Zener), dan juga aplikasi dioda dalam

suatu rangkaian. Diantaranya adalah sebagai rangkaian

penyearahn yaitu rangkaian yang merubah dari tegangan

bolak-balik(AC) ke tegangan searah(DC), rangkaian filter,

rangkaian clipper yang membatasi nilai tegangan, dan

rangkaian clamper yang berguna untuk memberikan offset

tegangan DC.

Kata kunci : dioda, rangkaian rangkaian penyearah

dan filter, drangkaian clipper, rangkaian clamper

1. PENDAHULUAN

Dioda adalah komponen elektronika dasar sama seperti resistor, kapasitor, atau induktor. Dioda memilik banyak tipe diantarany dioda, germanium, dioda silica, dan dioda Zener. Dioda memiliki banyak terapan dalam sebuah rangkaian salah satunya adalah rangkaian penyearah. Pada praktikum kali ini praktikan akan melakukan percobaan menggunakan diode untuk mempelajari karakteristiknya dan penggunaannya dalam rangkaian.

Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam praktikum ini diantaranya :

 Memahami karakteristik dioda biasa dan dioda zener

 Memahami penggunaan dioda dalam rangkaian penyearah

 Mempelajari pengaruh filter sederhana pada suatu sumber DC

 Memahami penggunaan dioda untuk rangkaian Clipper dan Clamper

2. STUDI PUSTAKA

Dioda adalah komponen elektrik dua terminal yang pada umumnya bersifat semi-konduktor, sifat khusus dari diode adalah dia hanya memperbolehkan arus listrik mengalir hanya dari satu arah yaitu dari anoda ke katodanya.

Sifat inilah yang membuat dioda dapat membentuk rangkaian-rangkaian seperti rangkaian penyerah dan filter, rangkaian clipper dan juga clamper. Diode juga memiliki karakteristik-karakteristik :

 Tegangan cut in, yaitu besar tegangan yang menyebabkan arus yang mengalir dari anoda ke katoda mulai naik dengan cepat

 Tegangan breakdown, adalah tegangen terbalik(reverse voltage) minimum agar diode mengalirkan arus secara terbalik.

2.1 R

ANGKAIAN

P

ENYEARAH DAN

F

ILTER

Pada praktikum ini ada tiga jenis rangkaian penyarah yaitu penyearah gelombang setengah, penyearah gelombang penuh(dengan trafo center tapped), dan penyearah gelombang penuh tipe jembatan. Pada rangkaian penyarah digunakan kapasitor sebagai filter yang membuat ripple

(2)

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB 2 tegangan yang dihasilkan menjadi kecil.

 Penyearah setengah gelombang dengan filter

Pada rangkaian penyearah setengah gelombang hanya bagian positif dari gelombang sinus Vs diteruskan sehingga bentuk gelombangnya akan menjadi

 Penyearah Gelombang Penuh(dengan trafo center tapped)

 Penyearah Gelombang Penuh dengan bridge

Pada penyearah gelombang penuh baik dengan yang menggunakan trafo center maupun yang menggunakan diode bridge seluruh gelombang sinus dari Vs diubah termasuk bagian negative yang diinvert sehingga menghasilkan gelombang

penuh. Tegangan pada rangkaian penyearah gelombang penuh diperoleh sebesar

dimana Vp adalah magnituda tegangan puncak sinyal AC yang disearahkan dan tegangan ripple Vr sebesar

dengan f frekuensi sinyal AC jala-jala yang digunakan, C kapasitansi filter dan R beban pada rangkaian penyearah dan filter.

2.2 R

ANGKAIAN

C

LIPPER

Rangkaian clipper adalah rangkaian yang digunakan untuk membatasi tegangan agar tidak melebihi dari suatu nilai tegangan tertentu. Rangkaian ini dapat dibuat dari dioda dan sumber tegangan DC yang ditunjukkan oleh gambar berikut.

(3)

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB 3 Rangkaian Clamper adalah rangkaian yang

digunakan untuk memberikan offset tegangan DC, dengan demikian, tegangan yang dihasilkan adalah tegangan input ditambahkan dengan tegangan DC.

3. M

ETODOLOGI

Komponen dan alat-alat yang digunakan pada praktikum Modul 1 Dioda : Karakteristik dan Aplikasi



 Kit Praktikum Karakteristik Dioda & Rangkaian Penyearah

 Sumber tegangan DC (2 buah)

 Osiloskop (1 buah)

 Multimeter (2 buah)

 Dioda 1N4001 /1N4002 (3 buah)

 Dioda Zener 5V1 (2 buah)

 Resistor Variabel (1 buah)

 Resistor 150 KΩ (1 buah)

 Kapasitor 10 uF (1 buah)

 Breadboard (1 buah)

 Kabel - kabel (2 buah kabel Banana-BNC, 1 buah kabel BNC-BNC )

3.1 K

ARAKTERISTIK

D

IODA

Susun rangkaian seperti gambar diatas, hubungkan dengan osiloskop, sumber sinyal sawtoot atau sinusoidal, DC offset 0V

Gunakan mode X-Y dan tekan tombol invert untuk channel B

Amati tengangan cut-in, Breakdown, dan karakteristik arus-tegangan pada dioda

lakukan langkah 1 sampai 3 untuk dioda Ge, Si, dan Zener

(4)

3.2 P

ENYEARAH DAN

F

ILTER

susun rangkaian seperti gambar 1-5, Vs = 220V/50HZ, hubungkan tegangan output ke osiloskop kopling osiloskop DC untuk tegangan

DC, AC untuk mengukur ripple

Pasang minimal 2 kapasitor pada rangkaian, amati bentuk gelombang, tegangan gelombang

Catat nilai R,C, VDC, dan Vripple

ulangi langkah kedua degnan kapasitansi tetap dan nilai beban yang diubah

Ulangi langkah kedua dan ketiga dengan rangkaian sesuai dengan gambar 1-6 gambarkan bentuk, ukur besar dan frekuensi

arus yang diamati

Lepaskan resistor Rm dan hubungkan ke CT trafo ground, lepaskan hubungan RL, ukur tegangan Dc dengan multimeter menggunakan

nilai kapasitansi pada langkah 2

hubungkan resistor variabel pada tgangan output atur smapai nilai Vo yang baru

setengah dari Vo yang lama

Lepas resistor variabel dan ukur nilai resistansinya dengan multimeter

Susun rangkaian penyearah gelombang penuh 2 dioda seperti pad gambar 1-6, lakukan langkah

3-7 untuk rangkaian ini

susun dan ulangi langkah 3-7 keculai langkah2 pad arangkaian gambar 1-8, khsus pada langkah 6 lepaskan RL dan gunakan nilai-nilai kapasitansi

pada langkah 3 ukur tegangan DC output

(5)

3.3 R

ANGKAIAN

C

LIPPER

3.4 R

ANGKAIAN

C

LAMPER

Buatlah rangkaian seperti pada gambar

1-9, R=150kΩ, D!/D2=1N4001/1N4002,

Vin=Trafo CT 15V, V

DC

= 5V

amati keluaran sinyal output di

osiloskop

susun rangkaian seperti gambar 1-10

dan lakukan analisis

bandingkan hasil percobaan kedua

rangkaian dari 1-9 dan 1-10 tersebut

Susun rangkaian seperti gambar 1-11, R=150kΩ, D!/D2=1N4001/1N4002, C=10uF,

Vin=Trafo CT 15V, VDC=5V

Amati gelomcang output pada osiloskop

lakukan analisis pada hasil yang diddapat

(6)

4. HASIL DAN ANALISIS

4.1

KARAKTERISTIK DIODA

Jenis Dioda

Tegangan

Cut-in

Tegangan

Breakdown

S

1,9V

-

Ge

1,8V

-

Zener

1,4V

-2V

Dapat dilihat tabel diatas dimana sumbu

oordinat adalah arus dan sumbu absis adalah

tegangan, hubungan antara arus dan tegangan

pada dioda adalah dioda akan membiarkan

arus melewatinya apabila nliai tegangannya

melewati suatu batas tertentu yang disebut

dengan tegangan cut-in dan

parameter-parameter yang mempengaruhinya adalah

material yang digunakan untuk membuat

dioda dapat dilihat pada karakteristik

tegangan cut-in dioda silica dan dioda

germanium dimana dioda germanium

memiliki tegangan cut-in lebih kecil dibanding

dioda silica walaupun nilai yang diamati oleh

praktikan tidak sesuai dengan literatur

dimana seharusnya nilai tegangan cut-in

adalah mendekati 1V hal ini dapat disebabkan

oleh banyak faktor contohnya penyusunan

rangkaian yang tidak tepat juga hambatan

dalam tegangan dan hambatan kabel yang

tidak masuk dalam perhitungan. Satu lagi

yang mempengaruhi karakteristik dioda

adalah jenisnya dapat dilihat dari grafik

bahwa pad adioda zener terdapat tegangan

breakdown sedangkan pada dioda Ge dan S

tidak ada.

4.2 P

ENYEARAH DAN

F

ILTER

Pada percobaan penyearah dan filter praktikan tidak selesai melakukan percobaannya tapi dapat data-data yang dapat digunakan untuk melihat karakteristik dari rangkaian penyarah.

Dari tabel diatas dapat dilihatkan karakteristik dari tegangan output terhadap perubahan resistansi dan kapasitansi yaitu bahwa nlai tegangan ouput akan meningkat jika nilai resistansi bertambah,

(7)

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB 7 sebaliknya pada kapasitansi. Nilai tegangan ouput

akan berkurang jika nilai kapasitansi bertambah. Dari tabel diatas juga dapat dilihat perbedaan antara rangkaian penyearah dua dioda dan penyearah yang menggunakan dioda bridge yaitu adalah nilai tegangan output pada rangkaia ndioda bridge yang lebih besar. Ini terjadi karena peberdaan cara kerjanya. Pada penyearah dua dioda digunakan dua dioda yang kepada masing-masing dioda itu dilewatkan tegangan sinus yang berbeda fasa sebesar sembilan puluh derajat sehingga yang kemudian ditambahkan setelah melalui dioda, sedangkan pada dioda bridge digunakan satu sumber tegangan yang melalui dioda bridge yang mengatur sehingga tegangan positif dan negatifnya dapat melalui dioda tersebut sehingga hasilnya menjadi satu gelombang yang semua nilainya positif atau gelombang DC.

4.3 R

ANGKAIAN

C

LIPPER

a. Rangkaian clipper dioda biasa

b.

Rangkaian clipper zener

Praktikan tidak sempat menyelesaikan

praktikum

pada

wkatunya

sehingga

melakukan simulasi. Dari hasil simulasi diatas

dpat diperhatikan addnya perbedaan dari

hasil simulasi rangkaian clipper dioda zener

dan biasa. Yaitu pada dioda zener

perpotongan gelombangnya lebih halus. Hal

ini diakibatkan karena cara kerja kedua

rangkaian ini yang berbeda yaitu dengan

dioda biasa ada dua dioda yang diparalel

dengan kutub berbeda terhbung pada satu

nodal sehingga arus positif dan ngeatif akan

terpisah sehingga hasilnya adalah sebuah

gelombang penuh tapi setelah melalui dioda

arus akan melalui sumber tagangan DC yang

akan membatasitegangan agar tidak melewati

nilai yang ditetukan yaitu 5V. sedangkan pada

clipper dioda zener hanya digunakan dua

dioda zener tanpa sumber tegangan DC dan

hanya memanfaatkan karakteristik dioda

zener yaitu tegangan breakdown yang

mengizinkan arus lewat saat melewati batas

tegangan breakdown tetapi pada nilai tertentu

dioda zener akan mati dan digantikan oleh

sumber tegangan dengan nilai tertentu

sehingga nilai tegangannya dibatasi. Jadi

rangkaian clamper berfungsi agar membatasi

nilai gelombang input sinus tidak melebihi

nilai tertentu.

(8)

4.4 R

ANGKAIAN

C

LAMPER

Praktikan tidak selesai melakukan percobaan sehingga digunakan simulasi pada LTspice. Dari simulasi diatas dapat diperhatikan bahwa rangkaian clamper berfungsi memerikan DC offset pada kasus ini besarnya adalah 5V sesuai dengan input tengangan DC dapat dilihat dari nilai teganan pada saat 0s yang sbesar 5V. fungsi ini dapat terjadi karena cara rangkaian clamper ini bekerja adala dengan menambahkan tegangan setelah melalui dioda, tetapi tidak membiarkan gelombang negatif lwat karena hanya ada satu dioda.

5. KESIMPULAN

Kesimpulan yang didapat dari praktikum ini adalah

 Dioda adalah rangkaian elektrik yang fungsinya adalah sebagai penyearah dalam suatu rangkaian.

 Dioda memiliki karakteristik yaitu tegangan cut in dan tegangan breakdown yang dipengaruhi oleh bahan dan jenis dioda

 Didoa dapat digunakan pad arangkaian penyearah yaitu yang merubah tegangan AC ke DC dengan memanfaatkan sifat karateristiknya.

 Rangkaian Clipper dan Clamper dapat disusun dengan dioda degan fungsi masin-masing

membatasi tegangan keluaran dan menambahkan DC offset.

D

AFTAR

P

USTAKA

[1]

Hutabarat, Mervin T,

Praktikum Rangkaian

Elektrik

, Hal 19-31, Penerbit ITB, Bandung,

2013.

[2]

Charles K. Alexander dan Matthew

N.O.Sadiku, Fundamentals of Electric Circuits

5

th