LAPORAN PRAKTIKUM V DAN VI
OSILOSKOP, DIODA CLIPPER DAN CLAMPER Disusun untuk Memenuhi Matakuliah Elektronika Dibimbing oleh Bapak I Made Wirawan, S.T., S.S.T, M.T.
Asisten Praktikum: Muhammad Arif Syarifudin
Muhammad Bagus Arifin
Oleh :
Dwitha Fajri Ramadhani 160533611410
S1 PTI OFF B
UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
2 OSILOSKOP DAN FUNCTION GENERATOR
1.1 Tujuan
1. Mahasiswa dapat mengetahui bagian – bagian osiloskop dan function generator beserta fungsinya
2. Mahasiswa dapat mengetahui fungsi dari osiloskop dan function generator 3. Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja dari osiloskop dan function generator 4. Mahasiswa dapat memahami penggunaan osiloskop dan function generator
1.2 Pendahuluan
Proses pengukuran dalam elektronika merupakan salah satu prosedur standar yang harus dilakukan. Karena melalui pengukuran akan diperoleh besaran-besaran yang diperlukan, baik untuk pengambilan keputusan dan instrumen kontrol maupun hasil yang diinginkan oleh seorang pengguna(user).
Salah satu alat ukur yang tidak kalah penting untuk diketahui yaitu osiloskop. Osiloskop adalah alat ukur besaran listrik yang dapat memetakan sinyal listrik. Dengan menggunakan osiloskop kita dapat mengetahui besaran – besaran pada siyal listrik seperti tegangan, frekuensi, periode dan bentuk sinyal dari objek yang diukur. Oleh sebab itu osiloskop mesti diketahui karena dengan menggunakan osiloskop dapat lebih memudahkan kita dalam mengukur banyak besaran sekaligus. Selain itu dengan osiloskop kita juga dapat membedakan gelombang AC dan gelombang DC, serta dapat juga melihat atau mendeteksi gangguan – gangguan dalam sistim transmisi atau penyaluran seperti gangguan noise.
1.3 Dasar Teori 1.3.1 Osiloskop
1.3.1.1 Pengenalan Osiloskop
Osiloskop atau sering dikenal dengan CRO (Cathode-Ray Oscilloscope = osiloskop sinar katoda) merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik, beserta frekuensi dan fasenya, sekaligus menampilkan bentuk sinyal dari tegangan tersebut. Multimeter dapat juga digunakan untuk mengatur tegangan, namun tidak dapat dipakai untuk mengamati bentuk dari sinyal tegangan. Di sinilah keunggulan penggunaan CRO dibandingkan multimeter.
3 Pada dasarnya, CRO merupakan pengeplot (plotter) yang menampilkan bentuk sinyal terhadap waktu (untuk single trace) atau terhadap sinyal lain (untuk dual trace). Karena menampilkan bentuk sinyal terhadap waktu, maka osiloskop umumnya dipakai untuk mengamati watak dinamis dari sinyal suatu tegangan.
1.3.1.2 Fungsi Osiloskop
1. Untuk menyelidiki gejala yang bersifat periodik. 2. Untuk melihat bentuk gelombang kotak dari tegangan
3. Untuk menganalisis gelombang dan fenomena lain dalam rangkaian elektronika 4. Dapat melihat amplitudo tegangan, periode, frekuensi dari sinyal yang tidak diketahui 5. Untuk melihat harga-harga momen tegangan dalam bentuk sinus maupun bukan sinus 6. Digunakan untuk menganalisa tingkah laku besaran yang berubah-ubah terhadap
waktu, yang ditampilkan pada layar
7. Mengetahui beda fasa antara sinyal masukan dan sinyal keluaran. 8. Mengukur keadaan perubahan aliran (phase) dari sinyal input
9. Mengukur Amlitudo Modulasi yang dihasilkan oleh pemancar radio dan generator pembangkit sinyal
10.Mengukur tegangan AC/DC dan menghitung frekuensi
4 Gambar 1. Osiloskop
Tombol/Sakelar Kontrol dan Indikator Osiloskop berdasarkan gambar diatas adalah seperti berikut ini :
1. TOMBOL POWER ON/OFF : Untuk menghidupkan dan mematikan Osiloskop
2. LAMPU INDIKATOR : Indikasi Osiloskop dalam keadaan ON (lampu Hidup) atau OFF (Lampu Mati)
3. ROTATION : Untuk mengatur posisi tampilan garis pada layar agar tetap berada pada posisi horizontal. Untuk mengatur rotation ini, biasanya harus menggunakan obeng untuk memutarnya.
4. INTENSITY : Untuk mengatur kecerahan tampilan bentuk gelombang agar mudah dilihat.
5. FOCUS : Untuk mengatur penampilan bentuk gelombang sehingga tidak kabur 6. CAL : Untuk kalibrasi tegangan peak to peak (VPP) atau tegangan puncak ke puncak. 7. POSITION : Untuk mengatur posisi Vertikal (masing-masing Saluran/Channel memiliki
pengatur POSITION).
8. INV (INVERT) : Saat tombol INV ditekan, sinyal Input yang bersangkutan akan dibalikan.
9. SAKELAR VOLT/DIV : Untuk memilih besarnya tegangan per sentimeter (Volt/Div) pada layar Osiloskop. Umumnya, Osiloskop memiliki dua saluran (dual channel) dengan dua Sakelar VOLT/DIV. Biasanya tersedia pilihan 0,01V/Div hingga 20V/Div.
10. VARIABLE : Untuk mengatur kepekaan (sensitivitas) arah vertikal pada saluran atau Channel yang bersangkutan. Putaran Maksimum Variable adalah CAL yang berfungsi untuk melakukan kalibrasi Tegangan 1 Volt tepat pada 1cm di Layar Osiloskop.
11. AC – DC : Pilihan AC digunakan untuk mengukur sinyal AC, sinyal input yang mengandung DC akan ditahan/diblokir oleh sebuah Kapasitor. Sedangkan pada pilihan posisi DC maka Input Terminal akan terhubung langsung dengan Penguat yang ada di dalam Osiloskop dan seluruh sinyal input akan ditampilkan pada layar Osiloskop.
12. GND : Jika tombol GND diaktifkan, maka Terminal INPUT akan terbuka, Input yang bersumber dari penguatan Internal Osiloskop akan ditanahkan (Grounded).
13. VERTICAL INPUT CH-1 : Untuk Saluran1 (Channel 1) 14. VERTICAL INPUT CH-2 : Untuk Saluran 2 (Channel 2)
15. SAKELAR MODE : Terdiri dari 4 pilihan yaitu CH1, CH2, DUAL dan ADD. CH1 = Untuk tampilan bentuk gelombang Saluran 1 (Channel 1).
5 DUAL = Untuk menampilkan bentuk gelombang Saluran 1 (CH1) dan Saluran 2 (CH2) secara bersamaan.
ADD = Untuk menjumlahkan kedua masukan saluran/saluran secara aljabar. Hasil penjumlahannya akan menjadi satu gambar bentuk gelombang pada layar.
16. x10 MAG : Untuk pembesaran (Magnification) frekuensi hingga 10 kali lipat. 17. POSITION : Untuk penyetelan tampilan kiri-kanan pada layar.
18. XY : Pada fungsi XY ini digunakan, Input Saluran 1 akan menjadi Axis X dan Input Saluran 2 akan menjadi Axis Y.
19. SAKELAR TIME/DIV : Untuk memilih skala besaran waktu dari suatu periode atau per satu kotak cm pada layar Osiloskop.
20. TOMBOL CAL (TIME/DIV) : Untuk kalibrasi TIME/DIV
21. VARIABLE : Fungsi Variable pada bagian Horizontal adalah untuk mengatur kepekaan (sensitivitas) TIME/DIV.
22. GND : GND merupakan Konektor yang dihubungkan ke Ground (Tanah). 23. TOMBOL CHOP DAN ALT :
CHOP adalah menggunakan potongan dari saluran 1 dan saluran 2.
ALT atau Alternate adalah menggunakan saluran 1 dan saluran 2 secara bergantian. 24. HOLD OFF : Untuk mendiamkan gambar pada layar osiloskop.
25. LEVEL atau TRIGGER LEVEL : Untuk mengatur gambar yang diperoleh menjadi diam atau tidak bergerak.
26. TOMBOL NORM dan AUTO 27. TOMBOL LOCK
28. SAKELAR COUPLING : Menunjukan hubungan dengan sinyal searah (DC) atau bolak balik (AC).
29. SAKELAR SOURCE : Penyesuai pemilihan sinyal. 30. TRIGGER ALT
31. SLOPE
32. EXT : Trigger yang dikendalikan dari rangkaian di luar Osiloskop. Penampilan pada Layar (Display)
A. Layar Osiloskop
B. Trace, garis yang digambar oleh Osiloskop yang mewakili sinyal C. Garis Grid Horizontal
D. Garis Grid Vertical
6 1.3.1.4 Cara Kerja Osiloskop
Bagian utama dari sebuah CRO adalah tabung sinar katoda (CRT = Cathode-Ray Tube), sehingga disebut sebagai osiloskop sinar katoda. Komponen CRT adalah pistol elektron (Electron Gun), pelat pembelok, layar pendar dan tabung kaca pembungkus (lihat gambar 2). Pistol Elektron akan menembakkan berkas elektron ke arah layar pendar, sehingga nampak di layar sebagai pendaran sinar ketika elektron menabrak layar. Pada pistol elektron, berkas eletron ini berasal dari katoda yang dipanasi sehingga elektron dapat melepaskan diri dari atom-atom material katoda, selanjutnya elektron akan bergerak dipercepat ke arah anoda akibat beda tegangan yang diberikan antara katoda dan anoda, dari sinilah istilah sinar katoda berasal.
Gambar 2. Rangkaian Kerja CRO atau Osiloskop
Setelah lepas dari pistol elektron, berkas elektron bergerak menuju layar pendar akibat energi kinetik yang dimilikinya. Sebelum mencapai layar pendar, berkas elektron akan bertemu dengan dua pasang lempeng pembelok, yaitu sepasang lempeng pembelok arah vertikal dan sepasang lempeng pembelok arah horizontal. Lempeng pembelok ini berupa logam yang diberi tegangan, sehingga elektron akan berbelok ketika melewati medan listrik yang dibangkitkan oleh lempeng ini. Lempeng pembelok arah vertikal dihubungkan dengan pengua vertikal yang tersambung dengan jalur masukan sinyal, sehingga simpangan pada arah vertikal dari berkas elektron akan mengikuti bentuk simpangan dari sinyal yang masuk ke CRO. Besarnya penguatan dapat diatur oleh pengguna CRO melalui tombol VOLT/DIV.
Lempeng pembelok arah horizontal dihubungkan dengan penguat horizontal yang tersambung dengan generator basis waktu (time base generator) atau disebut juga generator
7 gigi gergaji sehingga beda tegangan antar lempeng pembelok horizontal mengalami kenaikan beda tegangan secara linear, kemudian jatuh ke nilai nol dan kembali naik secara linear. Bentuk
sinyal ini menyebabkan berkas elektron akan ‘menyapu’ layar dari tepi kiri ke tepi kanan layar,
kemudian kembali terulang secara terus menerus. Besarnya penguatan pada arah horizontal ini dapat diatur dengan pengguna CRO melalui tombol TIME/DIV.
Apabila snyal masukannya bersifaf periodik, tampilan yang stabil di layar CRT dapat dimunculkan dengan memulai sapuan horizontal pada titik yang sama di layar. Untuk melakukan ini, sampel dari sinyal masukan diteruskan ke rangkaian pemicu (trigger circuit) yang akan memicu pulsa yang digunakan untuk menyalakan generator sapuan yang selanjutnya akan memulai sapuan arah horizontal dari arah kiri layar.
1.3.1.5 Cara Penggunaan Osiloskop
Sebelum osiloskop bisa dipakai untuk melihat sinyal maka osiloskop perlu disetel dulu agar tidak terjadi kesalahan fatal dalam pengukuran. Hal hal yang perlu diperhatikan antara lain adalah:
Pada saat menggunakan osiloskop juga perlu diperhatikan beberapa hal sebagai berikut: 1. Memastikan alat yang diukur dan osiloskop ditanahkan (digroundkan), disamping untuk
kemanan, hal ini juga untuk mengurangi suara dari frekuensi radio atau jala-jala. 2. Memastikan probe dalam keadaan baik.
3. Kalibrasi tampilan bisa dilakukan dengan panel kontrol yang ada di osiloskop.
4. Tentukan skala sumbu Y (tegangan) dengan mengatur posisi tombol Volt/Div pada posisi tertentu. Jika sinyal masukannya diperkirakan cukup besar, gunakan skala Volt/Div yang besar. Jika sulit memperkirakan besarnya tegangan masukan, gunakan attenuator 10 x (peredam sinyal) pada probe atau skala Volt/Div dipasang pada posisi paling besar.
5. Tentukan skala Time/Div untuk mengatur tampilan frekuensi sinyal masukan.
6. Gunakan tombol Trigger atau hold-off untuk memperoleh sinyal keluaran yang stabil. 7. Gunakan tombol pengatur fokus jika gambarnya kurang fokus.
8. Gunakan tombol pengatur intensitas jika gambarnya sangat/kurang terang.
8 1.3.1.6 Perawatan Osiloskop
Pekerjaan perawatan osiloskop tidak terlepas dari menjaganya agar aman (bagi pemakai dan alat), terhindar dari kerusakan, tetap akurat dan memiliki usia pemakaian yang lebih lama, maka hal-hal teknis yang perlu dilakukan adalah :
a. Jangan menggunakannya ketika casing-nya terbuka.
b. Selalu digunakan pada jala-jala listrik yang memiliki 3 kabel (outlet 3 kabel) di mana salah satunya adalah kabel ground dengan grounding yang mantap.
c. Jangan menghubungkan probe osiloskop dengan bagian yang panas.
d. Jangan menutup lubang ventilasi osiloskop, dan ketika osiloskop digunakan, pastikan sirkulasi udara ventilasi tersebut lancar.
e. Jangan mengenakan tegangan yang melebihi 400 volt dc atau p-p. 9
f. Hindarkan dari terkena cahaya matahri langsung, kelmbaban dan suhu tinggi, getaran mekanik, serta medan magnet dan medan listrik kuat (motor, power supply besar, transformator).
g. Dalam penggunaannya, ground pada probe harus selalu dekat dengan titik yang diukur/dideteksi (agar terhindar dari efek looping).
h. Selalu memeriksa trace rotation, probe, dan ketepatan kalibrasi dengan cara yang benar.
1.3.1.7 Pengukuran Tegangan dan Pengukuran Tegangan-Frekuensi
Pengukuran tegangan pada osiloskop dilakukan dengan menghitung jumlah div pada sumbu vertikal dikali dengan volt/div yang digunakan.
Keterangan :
Vpp = tegangan peak to peak (volt) div vertikal = div pada skala vertikal volt/div = skala volt/div yang digunakan
Pengukuran perioda dengan menggunakan skala horizontal pada osiloskop. Vpp= div vertikal x volt/div ...(1)
9 atau
Keterangan :
T = perioda (sekon)
div horizontal = div pada sumbu horizontal time/div = skala time/div yang digunakan
Hasil Teori sama dengan hasil praktikum Gambar 3. Contoh pengukuran tegangan-frekuensi
1.3.2 Function Generator
1.3.2.1 Pengenalan Function Generator
Function Generator adalah alat ukur elektronik yang menghasilkan, atau
membangkitkan gelombang berbentuk sinus, segitiga, ramp, segi empat, dan bentuk gelombang pulsa.
Function generator terdiri dari generator utama dan generator modulasi. Generator Utama menyediakan gelombang output sinus, kotak, atau gelombang segitiga dengan rangkuman frekwensi 0,01 Hz sampai 13 MHz. Generator modulasi menghasilkan bentuk gelombang sinus, kotak, dan segitiga dengan rangkuman frekwensi 0,01 Hz sampai 10 kHz. Generator sinyal input dapat digunakan sebagai
f = 1/T ...(3)
10
Amplitudo Modulation (AM) atau Frequency Modulation (FM). Selubung (envelope)
AM dapat diatur dari 0% sampai 100%; FM dapat diatur frekuensi pembawanya hingga ±5%. Function Generator umumnya menghasilkan frekuensi pada kisaran 0,5 Hz sampai 20 Mhz atau lebih tergantung rancangan pabrik pembuatnya. Frekuensi yang dihasilkan dapat dipilih dengan memutar-mutar tombol batas ukur frekuensi (frequency range).
Amplitudo sinyal yang dapat diatur berkisar antara 0,1V – 20 Vpp (Volt peak to peak atau tegangan puncak ke puncak) kondisi tanpa beban, dan 0,1 V – 10Vpp (Volt peak to peak
atau tegangan puncak ke puncak) dengan beban sebesar 50Ω.
1.3.2.2 Fungsi Function Generator
A. Function Generator Output, Untuk mendapatkan keluaran (output) bentuk gelombang yang diinginkan.
B. Sweep Generator Output, Untuk mendapatkan ayunan (sweep) bentuk gelombang yang diinginkan.
C. Frequency Counter, untuk menghitung frekuensi.
1.3.2.3 Fungsi Bagian Tombol Function Generator
Gambar 4. Function Generator
11 2. Power di indicator : LED digunakan untuk menandai ketika power diterapkan atau digunakan untuk function generator.
3. Range Switch : Range switch ini terdiri dari 7 pushbuton yang berfungsi sebaai adjustment frekuensi dari 1 Hz s/d 1 MHz
4. Tombol Function : Tiga tombol yang terhubung menyediakan pilihan bentuk gelombang yang diinginkan, seperti gelombang pulsa,segitiga, segitiga dan sinusoidal.
5. Pengali (Multiplier) : Adalah potensiometer yang digunakan sebagai faktor pengali dengan range dangan kalibrasi yang tersedia 0,2 s/d 2,0.
6. Duty Kontrol ( Tugas Pengendali ) : Digunakan untuk mengkalibrasi gelombang output agar mendapatkan gelombang yang simetris.
7. Pulse Invert : Sebuah push button yang digunakaan untuk membalikkan waktu simetris yang diset pada duty control. Berikut adalah setting invert switch dan duty control.
Tabel 1. Invert Switch dan Duty Control
8. DC OFFSET (PULL ADJ) : Suatu DC OFFSET kendali disediakan untuk membiarkan DC tingkat bentuk gelombang OUTPUT yang untuk menjadi di-set seperti diinginkan. Tabel 2 di bawah menggambarkan pengaruh dari kendali DC OFFSET. Menjepit bentuk gelombang disebabkan oleh terlalu banyak amplitudo dan terlalu banyak offset.
Tabel 2. Pengaruh Kendali DC OFFSET
12 10. ATT : Ketika tombol ditekan di additor 20 db disediakan oleh pengendali amplitudo, maksimum dari 40 db dari attenuation di output.
11. Output : Output system ini berupa gelombang persegi, segitiga, sinus, ramp dan gelombang pulsa lebih dari 20Vpp
12. VCF input : Input voltage controlled frequency (VCF) untuk frekuensi eksternal.
13. Output Pulsa : Output pulsa adalah sinyal output TTL yang pantas mengendalikan IC TTL logic. Waktu ON dan OFF pulsa output sekitar 10ns. Lebar pengulangan pulsa dapat diatur sedemikian rupa menggunakan range, multipier dan duty control. Kesimetrisan pulsa gelombang output dikendalikan dengan cara pengesetan semua table
1.3.2.4 Karakter Output Function Generator
Generator utama dan generator modulasi memberikan lima bentuk gelombang yang berbeda, antara lain : Sinus, Kotak, Segitiga, Ramp, Pulsa
a. Output Gelombang Sinus
Distorsi harmonik Total (Total harmonic Distortian – THD) gelombang sinus utama, termasuk gangguan dan harmonik, lebih kecil 0,5% dari 10 Hz. hingga 50 kHz lebih besar 30 dB dibawah dasarnya dari 50 kHz hingga 13 MHz. Distorsi modulasi gelombang sinus lebih kecil 2% THD dari 10 Hz hingga 10 kHz.
b. Output Gelombang Kotak
Nilai RMS secara simetrik (50%) duty cycle) bentuk gelombang sama dengan nilai puncak. Waktu naik atau turun lebih kecil 18 ns antara 10% dan 90% gelombang output kotak p-p. Simpangan dari pengaturan amplitudo akhir bentuk gelombang kotak setelah overshoot, akan tidak lebih dari ±10% nilai a kh i r. Output Gelombang Segitiga Nilai RMS bentuk gelombang segitiga adalah 0,557 kali nilai puncak. Ramp segitiga menyimpang tidak kurang dari 1% dari nilai total puncak ke puncak ramp.
c. Ramp
Output ramp dapat diberikan dari generator utama dengan memilih bentuk gelombang segitiga dan mengatur knob kontrol simetri. Output ramp generator utama dapat diubah pada amplitudo dengan knob AMPLITUDO. Output ramp generator modulasi mempunyai amplitudo yang tetap, yang mana waktu slop dan retlace dapat diubah dengan knob SYM pada generator modulasi.
d. Pulsa
13 burst mengatur awal (start) pada titik nol (zero point) dengan knob TRIGGER PHASE,
dan menentukan lebar pulsa dengan dial FREQUENCY. Output SYNC dapat <10nsec waktu waktu pulsa naik dengan mengubah simetri pada generator utama.
1.3.2.5 Cara Kerja Function Generator
Frekuensi pembawa dibangkitkan oleh sebuah osilator LC yang sangat stabil, menghasilkan sebuah bentuk gelombang sinus yang baik dan tidak memiliki dengung yang cukup besar atau modulasi derau. Frekuensi osilasi dipilih melalui sebuah pengontrol rangkuman frekuensi dan sebuah cakera penyetel nonius ( vernier ). Rangkaian LC dirancang agar memberikan suatu keluaran yang tetap konstan sepanjang setiap rangkuman frekuensi.
Frekuensi yang masuk memasuki penguat pita lebar, didalam pita lebar terdapat proses yang dibantu oleh osiloskop untuk mengubah gelombang frekwensi seperti gelombang sinus, segitiga dan kotak.
1.3.2.6 Cara Penggunaan Function Generator
Untuk penggunaan generator fungsi selalu berhubungan dengan Osiloskop, untuk pertama sambungkan generator fungsi dengan Osiloskop menggunakan kabel copling, atur pada Generator fungsi menggunakan sinus, segitiga atau kotak, atur semua frekuensi amplitudo yang terdapat pada tiap - tiap bagian, jangan lupa juga untuk mengatur frekuensi menggunakan berapa hz.
1.3.2.7 Perawatan Function Generator
Agar dalam penggunaan generator fungsi tidak merusak peralatan ada beberapa tips supaya tetap tahan lama:
- Setelah alat selesai digunakan matikanlah jangan dibiarkan menyala. - Untuk kabelnya gulunglah dengan rapi.
14 1.4 Data dan Analisis (Foto)
1.4.1 Kalibrasi Osiloskop
a. Alat dan Komponen yang digunakan : 1. Osiloskop dual Trace GOS622G : 1 buah
2. Probe : 1 buah
b. Langkah Kalibrasi :
1. Pastikan semua tombol osiloskop pada posisi tengah
2. Pastikan tombol probe pada posisi x1, dan hubungkan probe kanal 1 pada CH1
3. Pasang Kabel Power pada stop kontak.
15 7. Atur tombol VOLT/DIV pada posisi 1 Volt
8. Atur posisi vertikal kurva dengan memutar POSITION CH1
9. Pasang probe pengait osiloskop pada terminal CAL
10. Atur amplitudo kurva menggunakan tombol vertikal VAR hingga menjadi 2 div 11. Atur lebar kurva menggunakan tombol horizontal VAR hingga menjadi 1ms
12. Lepaskan probe pengait pada terminal CAL 13. Osiloskop siap digunakan untuk pengukuran
1.4.2 Kalibrasi Osiloskop dengan Function Generator a. Alat dan Komponen yang digunakan :
1. Osiloskop dual Trace GOS622G : 1 buah
2. Probe : 2 buah
16 b. Langkah Kalibrasi :
1. Siapkan function generator
2. Hubungkan kabel power pada stop kontak 3. Tekan tombol power pada function generator
4. Pasang Probe pada terminal Output utama
5. Tekan tombol Frequency Range Selector 1k, dan pilih gelombang sinus
6. Atur amplitudo nya sebesar kurang lebih 1 KHz
7. Siapkan osiloskop yang telah terkalibrasi
8. Hubungkan probe osiloskop dengan probe function generator, dimana probe positif dengan probe positif dan probe negatif dengan probe negatif
2 Kotak Vertikal x 1 volt 2 Kotak Horizontal x 0,5 ms Vpp = div vertikal131 x volt/div
= 2 x 1 = 2 Vpp
T = div horizontal x time/div = 2 x 0,5 = 1 ms = 0,001 s f = 1/T = 1/0,001 = 1000 Hz
17 1.4.3 Tugas Praktikum Pengukuran Sinyal
a. Alat dan Komponen yang digunakan : 1. Osiloskop dual Trace GOS622G : 1 buah 2. Function Generator GFG-8216A : 1 buah
3. Probe : 2 buah
b.1 Langkah Percobaan Sinyal Sinus 150 Hz 5 Vpp 1. Siapkan osiloskop yang telah terkalibrasi
2. Atur volt/div pada posisi 1V dan time/div pada posisi 1 ms
3. Siapkan function generator yang telah terkalibrasi dengan osiloskop 4. Tekan tombol Frequency Range Selector 100, dan pilih gelombang sinus 5. Atur amplitudo nya sebesar kurang lebih 150 Hz
6. Hubungkan probe osiloskop dengan probe function generator, dimana probe positif dengan probe positif dan probe negatif dengan probe negatif
5 Kotak Vertikal 1 volt
b.2 Langkah Percobaan Sinyal Sinus 2 kHz 5 Vpp 1. Siapkan osiloskop yang telah terkalibrasi
2. Atur volt/div pada posisi 1V dan time/div pada posisi 0,1 ms
3. Siapkan function generator yang telah terkalibrasi dengan osiloskop 4. Tekan tombol Frequency Range Selector 1k, dan pilih gelombang sinus 5. Atur amplitudo nya sebesar kurang lebih 2 kHz
6. Hubungkan probe osiloskop dengan probe function generator, dimana probe positif dengan probe positif dan probe negatif dengan probe negatif
5 Kotak Vertikal 1 volt 5,2 Kotak Horizontal 0,1 ms
Redaman x1 frekuensi 2 kHz Vpp = div vertikal x volt/div
18
b.3 Langkah Percobaan Sinyal Kotak 100 kHz 3 Vpp 1. Siapkan osiloskop yang telah terkalibrasi
2. Atur volt/div pada posisi 1V dan time/div pada posisi 5 µs
3. Siapkan function generator yang telah terkalibrasi dengan osiloskop 4. Tekan tombol Frequency Range Selector 100k, dan pilih gelombang kotak 5. Atur amplitudo nya sebesar kurang lebih 100 kHz
6. Hubungkan probe osiloskop dengan probe function generator, dimana probe positif dengan probe positif dan probe negatif dengan probe negatif
3 Kotak Vertikal 1 volt
= 1/100230 = 0,000009978 s f = 1/T = 1/0,00001 = 100000 Hz
b.4 Langkah Percobaan Sinyal Segitiga 650 Hz 4 Vpp 1. Siapkan osiloskop yang telah terkalibrasi
2. Atur volt/div pada posisi 2V dan time/div pada posisi 1 ms
3. Siapkan function generator yang telah terkalibrasi dengan osiloskop 4. Tekan tombol Frequency Range Selector 1k, dan pilih gelombang segitiga 5. Atur amplitudo nya sebesar kurang lebih 650 Hz
6. Hubungkan probe osiloskop dengan probe function generator, dimana probe positif dengan probe positif dan probe negatif dengan probe negatif
2 Kotak Vertikal 2 volt 1,6 Kotak Horizontal 1 ms
Redaman x1 frekuensi 649,33 Hz Vpp = div vertikal x volt/div
19
No Sinyal yang diukur VOLT/DIV TIME/DIV
1 Sinus 150 Hz, 5 Vpp 1 Volt 1 ms
2 Sinus 2 kHz, 5 Vpp 1 Volt 0,1 ms
3 Kotak 100 kHz, 3 Vpp 1 Volt 5 µs
4 Segitiga 650 Hz, 4 Vpp 2 Volt 1 ms
1.5 Kesimpulan
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan membuktikan bahwa :
- Untuk prosedur menghitung tegangan dan frekuensi yang digunakan adalah osiloskop dan function generator.
- Function generator digunakan sebagai inputan pada osiloskopnya, dengan mengatur time/div dan volt/div dan mengamati nilai div pada sumbu x dan sumbu y.
- Sumbu x dan time/div untuk menentukan periode nya. - Sumbu y dan volt/div untuk menghitung nilai tegangan nya .
1.6 Daftar Pustaka
Kho, Dickson, 2014 Bagian-bagian Osiloskop (Kontrol dan Indikator Osiloskop), http://teknikelektronika.com/bagian-bagian-osiloskop-kontrol-dan-indikator-osiloskop/, diakses pada tanggal 29 Oktober 2016, pukul 09:50 WIB
Darmawan, Denny, 2012 Pengenalan Osiloskop (CRO). Yogyakarta : UNY.
Agung, Januar, dkk, 2012 Function Generator,
http://kamplungilmu.blogspot.co.id/2012/03/makalah-function-generator.html, diakses pada tanggal 30 Oktober 2016 pukul, 12:04 WIB
20 DIODA CLIPPER DAN CLAMPER
2.1Tujuan
1. Mahasiswa dapat menguji karakteristik dioda clipper dan clamper 2. Mahasiswa dapat menggambarkan kurva karakteristik v-i dioda 3. Mahasiswa dapat menguji rangkaian clipper dan clamper
2.2Pendahuluan
Hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah. Penyearah digunakan untuk mendapatkan arus searah dari suatu arus bolak-balik. Arus atau tegangan tersebut harus benar-benar rata tidak boleh berdenyut-denyut agar tidak menimbulkan gangguan bagi peralatan yang dicatu.
Dioda sebagai salah satu komponen aktif sangat popular digunakan dalam rangkaian elektronika, karena bentuknya sederhana dan penggunaannya sangat luas. Ada beberapa macam rangkaian dioda, diantaranya: penyearah setengah gelombang (Half-Wafe Rectifier), penyearah gelombang penuh (Full-Wave Rectifier), rangkaian pemotong (Clipper), rangkaian penjepit (Clamper) maupun pengganda tegangan (Voltage Multiplier).
Setelah mengetahui konstruksi ,karakteristik dan model dari diode semikonduktor, diharapkan mahasiswa dapat memahami pula konfigurasi dengan menggunakan model dalam aplikasinya dirangkaian elektronik.
Pada kesempatan ini, akan dibahas mengenai penerapan dari beberapa aplikasi diode tersebut, diantaranya Rangkaian Clipper dan Clamper.
2.3Dasar Teori
2.3.1 Diode
Diode adalah suatu elemen dasar dari piranti non linear. Diode telah di desain dengan benyak jenis dan digunakan secara luas dalam bentuk satu atau lainnya di hampir setiap cabang teknologi kelistrikan. Diode merupakan suatu komponen yang memiliki aplikasi yang sangat banyak apalagi dalam suatu rangkaian, diode memiliki banyak sekali fungsi seperti yang dijelaskan pada laporan praktikum 3 dan 4. Fungsi diode yang lain salah satunya adalah sebagai clipper dan clamper dalam rangkaian.
2.3.2 Dioda Rangkaian Clipper
21 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 di bawah ini.
Rangkaian clipper berfungsi untuk membuang polaritas sinyal. Jika sinyal yang ingin dibuang adalah sinyal polaritas positif maka digunakan clipper positif. Jika sinyal yang ingin dibuang adalah polaritas sinyal negatif maka digunakan clipper negatif.
2.3.2.1 Rangkaian Clipper Seri
Rangkaian clipper seri adalah rangkaian clipper yang diodenya berhubungan secara seri dengan beban. Rangkaian dasar dari clipper seri ini mirip denagan rangkaian penyearah setengah gelombang. Namun demikian rangkaian ini dapat dibuat dalam berbagai variasi. Berikut ini adalah petunjuk menganalisa rangkaian clipper seri :
Bila output rangkaian adalah katoda dioda, maka bagian positif dari sinyal input akan dilewatkan, dan bagian negatip akan dipotong (berarti clipper negatif).
Bila output rangkaian adalah anoda dioda, maka bagian negatif dari sinyal input akan dilewatkan, dan bagian positip akan dipotong (berarti clipper positif).
Bila ada perhatikan polaritas baterai.
Gambarlah sinyal output dengan sumbu nol pada level baterai.
Besarnya clipping atau pemotongan sinyal adalah tegangan batrai + tegangan dioda (0,7
untuk Si, 0,3 untuk Ge atau Vz bila menggunakan dioda zener)
Gambar 1. rangkaian clipper seri positif Gambar 2. rangkaian clipper seri negatif
2.3.2.2 Rangkaian Clipper Paralel
Rangkaian clipper paralel adalah rangkaian clipper yang diodenya dipasang paralel dengan beban. Berikut adalah cara menganalisa rangkaian clipper paralel :
Bila output rangkaian paralel dengan katoda dioda, maka bagian positif dari sinyal input akan dilewatkan, dan bagian negatif akan dipotong (berarti clipper negatif). Bila output rangkaian parallel dengan anoda dioda, maka bagian negatif dari sinyal
22 Baterai dalam rangkaian cliper ini berfungsi untuk batas pemotongan atau level
clipping.
Besarnya clipping atau pemotongan sinyal adalah tegangan batrai + tegangan dioda
(0,7 untuk Si, 0,3 untuk Ge atau Vz bila menggunakan dioda zener) Jika terdapat baterai, perhatikan polaritasnya.
Gambarlah sinyal output dengan sumbu nol sesuai dengan input.
Gambar 3. rangkaian clipper paralel positif
Gambar 4. rangkaian clipper paralel negatif
2.3.2.3 Rangkaian Clipper Positif
Rangkaian clipper yang memotong level dc positif dari suatu bentuk gelombang, ketika tegangan input sinusoida (Vin) setengah gelombang positif, maka dioda dibias FORWARD, sehingga arus mengalir pada diode, sehingga tegangan output adalah sebesar 0,7 volt, yaitu merupakan tegangan barier dari diode.
Gambar 5. Rangkaian Clipper Positif
2.3.2.4 Rangkaian Clipper Negatif
Rangkaian clipper negatif adalah rangkaian clipper yang memotong level dc negatif dari suatu bentuk gelombang. Ketika tegangan input sinusoida (Vin) setengah gelombang negatif, maka dioda dibias REVERSE, sehingga arus mengalir ke beban, sehingga tegangan output adalah sebesar tegangan input.
23 2.3.2.5 Rangkaian Clipper dengan Bias Positif
Rangkaian clipper bias positif adalah rangkaian clipper yang memotong level dc positif pada level tertentu sesuai dengan tegangan bias positif yang diberikan. Ketika tegangan input sinusoida (Vin) setengah gelombang positif, maka dioda akan dibias FORWARD
jika Vin = VBIAS + 0,7 Volt.
Gambar 7. Rangkaian Clipper Bias Positif
2.3.2.6 Rangkaian Clipper dengan Bias Negatif
Rangkaian clipper bias negatif adalah rangkaian clipper yang memotong level dc negatif pada level tertentu sesuai dengan tegangan bias negatif yang diberikan. Ketika tegangan input sinusoida (Vin) setengah gelombang negatif, maka dioda akan dibias REVERSE
jika Vin = -VBIAS - 0,7 Volt.
Gambar 8. Rangkaian Clipper Bias Negatif
2.3.3 Dioda Rangkaian Clamper
24 Gambar (a) adalah gambar gelombang kotak yang menjadi sinyal input rangkaian clamper. Gambar (b) adalah gambar rangkaian pada saat 0 – T/2 sinyal input merupakan positif sebesar +V, sehingga dioda menghantar (ON). Kapasitor mengisi muatan dengan cepat melalui tahanan dioda yang rendah.
Gambar (c) adalah kapasitor membuang muatan sangat lambat, karena RC dibuat cukup lama. Sehingga pengosongan tegangan ini tidak berarti dibanding dengan sinyal output. Sinyal output merupakan penjumlahan tegangan input –V dan tegangan pada kapasitor V, yaitu sebesar -2V. Pada gambar ini terlihat bahwa sinyal output merupakan bentuk gelombang kontak yang level DC nya sudah bergeser ke arah negatif sebesar –V.
Gambar (d) adalah gambar pada saat sinyal output pada R adalah nol.
Gambar (e) adalah saat T/2 – T sinyal input berubah ke negatif sehingga dioda tidak menghantar (OFF).
Besarnya penggeseran pada rangkaian ini bisa juga divariasi dengan cara menambahkan sebuah baterai secara seri dengan diode. Disamping itu arah penggeseran juga bisa dibuat ke arah positif dengan cara membalik arah diode. Berikut adalah contoh rangkaian clamper negatif dan positif :
Gambar 9. rangkaian clamper positif
Gambar 10. rangkaian clamper negatif
2.4Data dan Analisis (Foto)
a. Alat dan Komponen yang digunakan : 1. Osiloskop dual Trace GOS622G : 1 buah 2. Function Generator GFG-8216A : 1 buah
25 b.1 Langkah Percobaan Clipper Forward Bias
1. Rangkai clipper positif (komponen resistor dan dioda) dengan menggunakan project board
2. Atur Osiloskop channel 1 dan channel 2 pada skala 1 volt/div, dc coupling dan time base 2ms/div.
3. Atur posisi garis sinyal channel 1 dan channel 2 pada level yang sama (zero volts)
4. Nyalakan Function Generator dan atur amplitudo sebesar 6 Vpp pada frekuensi kurang lebih 200 Hz
5. Pasang Probe sesuai dengan gambar rangkaian
26 7. Matikan Osilloskop dan Function Generator
8. Gambar tegangan input CH1 dan output CH2 pada kertas milimeter blok (lampiran)
b.2 Langkah Percobaan Clipper Reverse Bias
1. Rangkai clipper negatif (komponen resistor dan dioda) dengan menggunakan project board
2. Nyalakan kembali Osiloskop dan Function Generator kemudian atur amplitudo sebesar 6 Vpp pada frekuensi kurang lebih 200 Hz
27 4. Hasil Percobaan
5. Matikan Osilloskop dan Function Generator
6. Gambar tegangan input CH1 dan output CH2 pada kertas milimeter blok (lampiran)
b.3 Langkah Percobaan Clamper
1. Rangkai komponen resistor, kapasitor dan dioda dengan menggunakan project board
2. Atur Osiloskop channel 1 dan channel 2 pada skala 1 volt/div, dc coupling dan time base 20ms/div.
28 4. Pasang probe sesuai dengan gambar rangkaian
5. Hasil Percobaan
2.5Tugas
2.5.1 Gambar grafik display oscilloscop pada kertas grafik (lampiran)
2.5.2 Lakukan analisa secara teori terhadap percobaan yang telah dilakukan. Kemudian bandingkan hasilnya dengan hasil percobaan.
Jawab :
a. Analisa secara teori yaitu rangkaian clipper positif atau forward bias akan memotong level dc positif pada level tertentu sesuai tegangan bias positif yang diberikan, seperti gambar disamping.
29 Gambar Sinyal Clipper Forward Bias
b. Analisa secara teori yaitu rangkaian clipper negatif atau reverse bias akan memotong level dc negatif pada level tertentu sesuai dengan tegangan bias negatif yang diberikan, seperti gambar disamping. Sedangkan menurut hasil percobaan kami adalah sebagai berikut :
Gambar Sinyal Clipper Reverse Bias
c. Analisa secara teori yaitu rangkaian yang memberikan offset tegangan dc, jadi tegangan yang dihasilkan adalah tegangan input ditambah dengan tegangan dc. Rangkaian ini berfungsi untuk mendorong sinyal masukan pada suatu level tegangan DC tertentu. Hasilnya sebagai berikut :
30 2.5.3 Buat kesimpulan dari hasil analisa yang telah dilakukan!
Jawab : Dari percobaan diatas, kami menyimpulkan bahwa rangkaian clipper digunakan untuk memotong suatu sinyal, dimana rangkaian clipper positif akan memotong bagian atas sinyal dan clipper negatif akan memotong sinyal bagian bawah. Sedangkan Clamper digunakan untuk menggeser sinyal ke level dc.
2.6Pertanyaan Pengembangan
2.6.1 Simulasikan dengan salah satu program simulasi masing-masing rangkaian percobaan yang telah dilakukan!
2.6.1.1 Simulasi Rangkaian Clipper Forward Bias
Rangkaian Simulator Live Wire Rangkaian Simulator EWB
Grafik Simulator Live Wire
31 2.6.1.2 Simulasi Rangkaian Clipper Reverse Bias
Rangkaian Simulator Live Wire Rangkaian Simulator EWB
Grafik Simulator Live Wire
Grafik Simulator EWB
2.6.1.3 Simulasi Rangkaian Clamper
32 Grafik Simulator Live Wire
Grafik Simulator EWB
2.7Kesimpulan
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan membuktikan bahwa :
- Rangkaian clipper positif atau forward bias akan memotong level dc positif pada level tertentu sesuai tegangan bias positif yang diberikan
- Rangkaian clipper negatif atau reverse bias akan memotong level dc negatif pada level tertentu sesuai dengan tegangan bias negatif yang diberikan
- Rangkaian clemper memberikan offset tegangan dc, jadi tegangan yang dihasilkan adalah tegangan input ditambah dengan tegangan dc
33 2.8Daftar Pustaka
Azizah, Nur, 2013 Dioda pada Rangkaian Clipper dan Clamper, http://nurazizah441.blogspot.co.id/2013/05/dioda-pada-rangkaian-clipper-dan-clamper.html, diakses pada tanggal 01 November 2016, pukul 20:55 WIB
Coretan Anak Teknik, 2015 Clipper dan Clamper, http://electrical93.blogspot.co.id/2015/05/clipper-dan-clamper.html, diakses pada tanggal 02 November 2016, pukul 03:41 WIB
