Praktikum Penguat Dan Sinyal Kecil

(1)

ALAT ALAT LABORATORIUM

Untuk mendukung pelaksanaan percobaan dan pengamatan karakteristik dari suatu rangkaian maka diperlukan peralatan tambahan. Disamping modul praktikum, keberadaan peralatan ini ternyata sangat penting karena tanpa adanya peralatan ini maka percobaan tidak akan bisa dilakukan. Peralatan tersebut antara lain :

Meja praktikum

Meja praktikum merupakan sarana utama praktikum berlangsung. Di meja ini tersedia berbagai modul pendukung praktikum, mulai dari catu daya hingga generator sinyal. Masing masing modul disusun berupa panel-panel dengan antarmuka yang mudah dilepas dan disambung. Masing masing panel dilengkapi dengan sekring pengaman.

Mulai dari kiri adalah panel pengaman yang berfungsi sebagai saklar utama yang mengaktifkan meja. Panel ini dilengkapi juga dengan Mini Circuit Breaker (MCB) yang berfungsi sebagai pengaman gangguan misalnya beban arus berlebih atau orang tersetrum. Panel selanjutnya yaitu sumber tegangan 3 fasa, sumber tegangan AC variabel, sumber tegangan DC, sumber tegangan AC terisolasi, generator sinyal dan terakhir adalah catu daya AC 220 V.

Sumber tegangan AC variabel menggunakan transformator variabel yang bisa digunakan untuk menghasilkan tegangan AC dengan range mulai 0 s/d 250 V. Di panel ini dilengkapi juga dengan kuprox atau penyearah gelombang penuh.

Sumber tegangan DC merupakan regulator tegangan linier yang mampu menghasilkan tegangan DC mulai dari -15 s/d +15 V. Pada panel ini terdapat indikator berupa LED yang akan menyala jika arus yang diberikan ke beban melewati batas. Karena catu daya ini menggunakan rangkaian regulator linier maka arus yang bisa diberikan tidak terlalu besar. Pada panel juga terdapat sekring untuk pengaman. Sumber tegangan AC terisolasi merupakan sumber tegangan AC 220 V yang diisolasi dari sumber tegangan PLN dengan trafo isolasi.

Generator sinyal bisa menghasilkan sinyal dalam bentuk sinus, segitiga dan kotak dengan tegangan puncak ke puncak mulai dari 0 s/d 20 Vpp. Frekuensinya bisa diatur mulai dari 0 s/ d 22 KHz. Terdapat 3 sumber yang bisa digunakan untuk menghasilkan tegangan sesuai dengan jangkauan sinyal yang ingin dihasilkan, yaitu 0-20 Vpp, 20 dB, dan 40 dB. Sehingga panel ini bisa digunakan untuk menghasilkan sinyal dengan tingkat keakuratan sampai ke orde milivolt! Tetapi kelemahan dari generator sinyal ini adalah tidak mempunyai peraga digital untuk menampilkan nilai frekuensi sehingga kita hanya bisa sepenuhnya

mengandalkan alat ukur lain untuk memastikan nilai frekuensi yang dihasilkan.

Catu daya AC digunakan untuk mensuplai catu ke peralatan yang memerlukan catu daya sendiri seperti osiloskop atau Curve Tracer. Catu daya disini tidak dilengkapi sekring dan sepenuhnya mengandalkan MCB sebagai pengamannya.

Osiloskop

(2)

sedikit penyetelan kita juga bisa mengetahui beda fasa antara sinyal masukan dan sinyal keluaran.

Gambar Osiloskop

Osiloskop terdiri dari dua bagian utama yaitu display dan panel kontrol. Display menyerupai tampilan layar televisi hanya saja tidak berwarna warni dan berfungsi sebagai tempat sinyal uji ditampilkan. Pada layar ini terdapat garis-garis melintang secara vertikal dan horizontal yang membentuk kotak-kotak dan disebut div. Arah horizontal mewakili sumbu waktu dan garis vertikal mewakili sumbu tegangan. Panel kontrol berisi tombol-tombol yang bisa digunakan untuk menyesuaikan tampilan di layar.

Pada umumnya osiloskop terdiri dari dua kanal yang bisa digunakan untuk melihat dua sinyal yang berlainan, sebagai contoh kanal satu untuk melihat sinyal masukan dan kanal dua untuk melihat sinyal keluaran.

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 :

1. Memastikan alat yang diukur dan osiloskop ditanahkan(digroundkan).Disamping untuk keamanan hal ini juga untuk mengurangi noise dari frekuensi radio atau jala jala.

2. Memastikan probe dalam keadaan baik.

(3)

Panel osiloskop

Tombol-tombol yang terdapat di panel osiloskop antara lain :

Focus : Digunakan untuk mengatur fokus

Intensity : Untuk mengatur kecerahan garis yang ditampilkan di layar Trace

rotation : Mengatur kemiringan garis sumbu Y=0 di layar

Volt/div : Mengatur berapa nilai tegangan yang diwakili oleh satu div di layar Time/div : Mengatur berapa nilai waktu yang diwakili oleh satu div di layar

Position : Untuk mengatur posisi normal sumbu X (ketika sinyal masukannya nol) AC/DC : Mengatur fungsi kapasitor kopling di terminal masukan osiloskop. Jika tombol

pada posisi AC maka pada terminal masukan diberi kapasitor kopling sehingga hanya melewatkan komponen AC dari sinyal masukan. Namun jika tombol diletakkan pada posisi DC maka sinyal akan terukur dengan komponen DC-nya dikutsertakan.

Ground : Digunakan untuk melihat letak posisi ground di layar. Channel

1/ 2

: Memilih saluran / kanal yang digunakan.

(4)

osiloskop diatas berupa potensio dengan label "var"

Multimeter

Untuk mengukur besaran listrik secara langsung digunakan multimeter yang didalamnya terdapat voltmeter, amperemeter dan ohmmeter sekaligus.

Ada dua macam multimeter yang dipakai selama percobaan yaitu multimeter analog dan digital. Hasil pembacaan multimeter biasanya lebih teliti karena nilai besaran yang terukur langsung ditampilkan pada display, sehingga kita tidak perlu memperkirakan lagi, sedangkan pada multimeter analog kita akan menemui kesulitan dalam pembacaan hasil pengukuran terutama jika sensitivitasnya kurang. Selain itu pada multimeter analog, penyimpangan / pergerakan jarum penunjuknya sering tidak stabil dan jarum berosilasi sehingga pembacaan tidak akurat. Untuk mengunakan multimeter ini kita tinggal menyetel agar sesuai dengan kebutuhan, misalnya untuk mengukur arus maka tombol diarahkan ke amperemeter, untuk pengukuran tegangan tombol di voltmeter dan pengukuran resistansi tombol di ohmmeter. Perlu diperhatikan agar multimeter berada dalam keadaan off saat pertama kali dihubungkan dengan sumber tegangan, setelah terhubung barulah multimeter di-on kan. Pada multimeter terdapat beberapa skala dengan range yang berbeda yang dapat disesuaikan dengan

kebutuhan kita.

Curve Tracer

Alat ini dipakai untuk melihat grafik karakteristik dari perangkat semikonduktor terutama diode dan transistor.

Prinsip kerja alat ukur ini sederhana yaitu adanya tiga terminal yang bisa dihubungkan ke perangkat semikonduktor. Terminal C (biasanya dihubungkan ke kolektor) terhubung ke resistor variabel Rv dan catu daya Vcc yang juga variabel. Terminal B berupa sumber arus konstan yang bisa dibisa diatur berapa besar arus setiap stepnya. Step merupakan kelipatan arus terkecil. misal 1 uA per step berarti terminal ini memberi arus konstan 1uA, 2uA, 3uA dst. Terminal E (biasanya dihubungkan ke emitor) terhubung ke ground. Untuk melihat grafik karakteristik maka output curve tracer dihubungkan ke osiloskop, dan pada osiloskop

ditampilkan grafik y fungsi x.

Gambar curve tracer

Keterangan

(5)

bisa diberikan antara 0 - 120 V DC

2. Rv digunakan untuk menyetel besarnya resistansi antara terminal Vcc dan kolektor. 3. Potensio untuk menyetel besarnya arus Ib per stepnya.

4. Tombol untuk memilih jenis prategangan yang diberikan ke transistor. Ada tiga macam yaitu NPN, AC dan PNP.

5. Tombol untuk mengatur besarnya volt/div dan miliampere/div dari grafik yang

ditampilkan di osiloskop. Pengaturan disini cocok jika di osiloskop volt/div-nya diatur pada 0.2 volt/div.

Function Generator

Dalam pelaksanaan praktikum, masing-masing percobaan mempunyai syarat-syarat yang harus dipenuhi agar sesuai dengan prosedur yang adalah satunya adalah sinyal masukan (input) yang harus diberikan pada rangkaian. Sinyal masukan ini dapat berbeda-beda tergantung pada percobaan yang dilakukan, seperti misalnya sinyal dalam bentuk sinus, segitiga , atau persegi. Untuk menghasilkan sinyal tersebut, dalam praktikum digunakan sebuah alat yang disebut function generator.

Function generator ini bisa menghasilkan sinyal dalam bentuk sinus, segitiga dan kotak dengan tegangan puncak ke puncak mulai dari 0 s/d 20 Vpp. Frekuensinya bisa diatur mulai dari 0 s/d 22 KHz. Prinsip kerjanya hampir sama dengan panel generator sinyal pada meja praktikum. Pada beberapa jenis, alat ini memiliki display/ peraga digital yang berupa seven segment untuk menampilkan besar frekuensi yang kita gunakan sehingga kita dapat mengatur sesuai dengan yang kita butuhkan. Sinyal keluaran function generator portable lebih stabil dibandingkan dengan sinyal dari generator sinyal pada meja praktikum. Untuk

menggunakannya, pertama-tama atur factor pengali sesuai dengan kebutuhan kita,lalu putar tombol frekuensi dan amplitudo untuk mendapatkan nilai yang diinginkan.

Gambar function generator

Keterangan :

1. Tombol untuk mengatur besar pengali.

2. Pengatur frekuensi, untuk menaikkan dan menurunkan nilai frekuensi agar diperoleh frekuensi yang dibutuhkan.

3. Tombol untuk memilih jenis sinyal yang digunakan, terdiri dari sinyal sinus, segitiga, dan persegi.

4. Tombol pengatur amplitudo sinyal.

(6)

DIODA

1.1 Karakteristik Dioda

Dioda merupakan salah satu komponen elektronika yang termasuk komponen aktif. Dibawah ini merupakan gambar yang melambangkan dioda penyearah.

P N

Anoda Katoda

Sisi P disebut Anoda dan sisi N disebut Katoda. Lambang dioda seperti anak panah yang arahnya dari sisi P ke sisi N. Karenanya ini mengingatkan kita pada arus konvensional mudah mengalir dari sisi P ke sisi N.

Dalam pendekatan dioda ideal, dioda dianggap sebagai sebuah saklar tertutup jika diberi bias forward dan sebagai saklar terbuka jika diberi bias reverse. Artinya secara ideal, dioda berlaku seperti konduktor sempurna (tegangan nol) jika dibias forward dan seperti isolator sempurna (arus nol) saat dibias reverse.

Untuk pendekatan kedua, dibutuhkan tegangan sebesar 0,7 V sebelum dioda silikon konduksi dengan baik. Dioda dapat digambarkan sebagai suatu saklar yang diseri dengan tegangan penghambat 0,7 V. Apabila tegangan sumber lebih besar dari 0,7 V maka saklar akan tertutup. Sebaliknya apabila tegangan sumber lebih kecil dari 0,7 V maka saklar akan terbuka.

Dalam pendekatan ketiga akan diperhitungkan hambatan bulk (RB). Rangkaian ekivalen untuk pendekatan ketiga ini adalah sebuah saklar yang terhubung seri dengan tegangan 0,7 V dan hambatan RB. Saat tegangan dioda lebih besar dari 0,7 V maka dioda akan menghantar dan tegangan akan naik secara linier dengan kenaikan arus. Semakin besar arus, akan semakin besar tegangan dioda karena tegangan ada yang jatuh menyebrangi hambatan bulk.

1.2 Percobaan Karakteristik Dioda

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk memahami karakteristik dioda yang berhubungan dengan tegangan dan arus, mengetahui cara mengukur parameter-parameter pada dioda dan mengetahui karakteristik dioda Zener.

Dari tujuan percobaan diatas, maka langkah-langkah yang harus dilakukan adalah sebagai berikut:

 Langkah pertama yaitu merangkai rangkaian seperti pada Gambar 1.4 dimana sumber tegangan diberikan setelah rangkaian selesai disusun.

 Kemudian sumber tegangan di berikan pada rangkaian tersebut. Sumber tegangan yang digunakan adalah sumber tegangan searah (DC). Kondisi dioda pada saat itu belum aktif, hal ini disebabkan nilai tegangan sumber yang lebih kecil dari 0,7 V.  Setelah nilai tegangan sumber dinaikkan, maka akan ada arus yang mengalir melewati

(7)

 Kita dapat mengetahui tegangan pada dioda (VD) dengan melihat Voltmeter, dan arus yang mengalir dengan melihat Amperemeter. Dari kedua nilai ini maka akan didapat nilai resistansi dioda saat konduksi.

 Kemudian percobaan diatas diulang dengan membalik tegangan tegangan bias dioda seperti yang ditunjukkan dalam gambar 1.5.

1.3 Penerapan Dioda

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).

1.4 Percobaan Penerapan Dioda

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mempelajari bermacam-macam rangkaian dioda dan sifat-sifatnya, membandingkan sinyal input dan output pada rangkaian dioda, mengetahui cara kerja rangkaian-rangkaian dioda, mengetahui perbandingan hasil antara teori dan praktek.

1.4.1 Penyearah Gelombang Penuh (Full-Wave Rectifier)

Langkah-langkah yang harus dilakukan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut:

 Langkah pertama yaitu merangkai rangkaian seperti pada gambar dibawah ini dimana sumber tegangan diberikan setelah rangkaian selesai disusun.

(8)

 Kemudian hubungkan keluaran dari rangkaian tersebut dengan osiloskop.

 Selanjutnya sumber tegangan diberikan pada rangkaian tersebut. Sumber tegangan yang digunakan adalah sumber tegangan bolak-balik sinusoida.

 Setelah sumber tegangan diberikan maka akan dapat diketahui bentuk dari sinyal keluaran yang dihasilkan rangkaian penyearah tersebut melalui osiloskop. Seperti yang terlihat pada gambar.

Gambar Sinyal Keluaran Penyearah Gelombang Penuh

 Dari gambar dapat dilihat keluaran dari rangkaian penyerah gelombang penuh. Pada saat siklus positif, maka arus akan mengalir melewati dioda D1, menuju beban, kemudian melewati dioda D3. Dengan demikian akan dihasilkan nilai keluaran yang berkurang sebesar 1,4 V yang disebabkan oleh adanya 2 dioda yang dilewati. Ketika siklus negatif, arus akan mengalir melewati D2, menuju beban, kemudian melewati dioda D4. Keluaran yang dihasilkan saat siklus negatif akan berada pada nilai positif. Hal ini dikarenakan arus yang mengalir tetap melewati beban pada titik yang sama ketika siklus positif terjadi. Sehingga nilai tegangan keluaran tetap bernilai positif.

1.4.2 Clipper dan Clamper

 Langkah pertama yang dilakukan yaitu merangkai rangkaian seperti pada Gambar 1.9 dimana sumber tegangan diberikan setelah rangkaian selesai disusun.

(9)

1.4. Pengganda Tegangan

 Langkah pertama yang dilakukan yaitu merangkai rangkaian seperti pada gambar dibawah ini dimana sumber tegangan diberikan setelah rangkaian selesai disusun.

Gambar Rangkaian Pengganda Tegangan

Gambar Sinyal Keluaran Pengganda Tegangan

(10)

disimpan kapasitor C2. Dan nilai tegangan keluaran adalah dua kali nilai tegangan sumber. Ketika siklus negatif kedua, maka nilai tegangan keluaran adalah nilai tegangan yang tersimpan dalam kapasitor C2.

THYRISTOR 2.1 Karakteristik SCR (Silicon Controlled Rectifier)

Sebuah SCR terdiri dari tiga terminal yaitu anoda, katoda, dan gate. SCR berbeda dengan dioda rectifier biasanya. SCR dibuat dari empat buah lapis dioda. SCR banyak digunakan pada suatu sirkuit elekronika karena lebih efisien dibandingkan komponen lainnya terutama pada pemakaian saklar elektronik.

SCR biasanya digunakan untuk mengontrol khususnya pada tegangan tinggi karena SCR dapat dilewatkan tegangan dari 0 sampai 220 Volt tergantung pada spesifik dan tipe dari SCR tersebut. SCR tidak akan menghantar atau on, meskipun diberikan tegangan maju sampai pada tegangan breakovernya SCR tersebut dicapai (VBRF). SCR akan menghantar jika pada terminal gate diberi pemicuan yang berupa arus dengan tegangan positip dan SCR akan tetap on bila arus yang mengalir pada SCR lebih besar dari arus yang penahan (IH).

Satu-satunya cara untuk membuka (meng-off-kan) SCR adalah dengan mengurangi arus Triger (IT) dibawah arus penahan (IH). SCR adalah thyristor yang uni directional,karena ketika terkonduksi hanya bisa melewatkan arus satu arah saja yaitu dari anoda menuju katoda. Artinya, SCR aktif ketika gate-nya diberi polaritas positif dan antara anoda dan katodanya dibias maju. Dan ketika sumber yang masuk pada SCR adalah sumber AC, proses penyearahan akan berhenti saat siklus negatif terjadi.

2.2 Percobaan SCR

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui Karakteristik Silicon Controlled Rectifier (SCR) pada oscilloscope, menyelidiki hubungan antara tegangan pemicuan gerbang (VGT) dengan tegangan maju SCR keadaan mati (VGT), mengukur arus minimal (IH) yang mengalir pada SCR agar tetap on.

Dari tujuan percobaan diatas, maka langkah-langkah yang harus dilakukan adalah sbb: • Langkah pertama yaitu merangkai rangkaian seperti pada Gambar 2.1 dimana sumber tegangan dan sumber arus diberikan setelah rangkaian selesai.

• kemudian sumber tegangan di berikan pada rangkaian tersebut dimana kondisi SCR pada saat itu belum aktif, hal ini disebabkan SCR belum terpicu.

(11)

Gambar 2.1 Rangkaian percobaan SCR

• Apabila SCR sudah aktif maka kita dapat mengetahui besarnya arus Gate (IG), arus penahan (IH) dengan melihat pada Ampermeter dan juga dapat mengetahui besarnya tegangan Gate (VGT), tegangan Anoda Katoda (VAK) pada Voltmeter.

• Selain mengetahui besarnya arus dan tegangan melalui Ampermeter dan Voltmeter, untuk mengetahui karakteristik dari arus yang mengalir pada SCR dengan osiloskop, dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Arus yang mengalir pada SCR

• Pada osiloskop dapat dilihat bahwa pada saat SCR terpicu maka SCR akan aktif dan Arus yang mengalir pada SCR(IT) lebih besar dari Arus penahan (IH) sehingga arus mulai menghantar dan lampu menyala. Garis putus-putus pada osiloskop artinya menandakan bahwa SCR belum aktif atau Arus yang mengalir pada SCR (IT) lebih kecil dari Arus penahan (IH).

(12)

Gambar 2.3 Tegangan pada SCR

• Berbeda halnya dengan karakteristik tegangan pada SCR, untuk mengetahui karakteristik tegangan pada SCR itu sendiri dengan osiloskop, dapat dilihat pada Gambar 2.3.

• Pada saat SCR belum aktif atau arus belum mengalir maka tegangan pada SCR sama besarnya dengan tegangan masukan yaitu tegangan arus bolak-balik. karakteristik ini dapat dilihat pada osiloskop Gambar 2.3 dimana pada osiloskop terlihat bahwa mula-mula

tegangannya bolak-balik sama seperti tegangan masukan. Tetapi setelah tegangan Anodanya sama atau melebihi tegangan breakover maka SCR aktif sehingga tegangan breakover maju pada SCR akan mengalami penurunan. Karakteristik ini dapat dilihat pada garis putus-putus pada osiloskop dimana pada saat itu SCR aktif atau arus mulai menghantar.

Gambar 2.4 Lissayous SCR

(13)

2.3 Karakteristik TRIAC

TRIAC tersusun dari lima buah lapis semikonduktor yang banyak digunakan pada

pensaklaran elektronik. TRIAC biasa juga disebut thyristor bi directional. TRIAC merupakan dua buah SCR yang dihubungkan secara paralel berkebalikan dengan terminal gate bersama. Berbeda dengan SCR yang hanya melewatkan tegangan dengan polaritas positif saja, tetapi TRIAC dapat dipicu dengan tegangan polaritas positif dan negatif, serta dapat dihidupkan dengan menggunakan tegangan bolak-balik pada Gate. TRIAC banyak digunakan pada rangkaian pengedali dan pensaklaran.

TRIAC hanya akan aktif ketika polaritas pada Anoda lebih positif dibandingkan Katodanya dan gate-nya diberi polaritas positif, begitu juga sebaliknya. Setelah terkonduksi, sebuah TRIAC akan tetap bekerja selama arus yang mengalir pada TRIAC (IT) lebih besar dari arus penahan (IH) walaupun arus gate dihilangkan. Satu-satunya cara untuk membuka (meng-off-kan) TRIAC adalah dengan mengurangi arus IT di bawah arus IH.

2.4 Percobaan TRIAC

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui karakteristik TRIAC pada oscilloscope, menyelidiki hubungan antara tegangan pemicuan gerbang (VGT) dengan tegangan maju TRIAC keadaan mati (VD), dan menyelidiki arus dan tegangan pemicu TRIAC bila diberi pemicu dengan polaritas tegangan yang berbeda.

Dari tujuan percobaan diatas, maka langkah-langkah yang harus dilakukan adalah sbb:

• Langkah pertama yaitu merangkai rangkaian seperti pada gambar 2.5 dimana sumber tegangan dan sumber arus diberikan setelah selesai.

Gambar 2.5 Rangkaian Percobaan TRIAC

(14)

• Setelah rangkaian selesai di rangkai, kemudian sumber tegangan di berikan pada rangkaian tersebut dimana kondisi TRIAC pada saat itu belum aktif, hal ini disebabkan TRIAC belum terpicu.

• Apabila sumber tegangan sudah diberikan, maka untuk mengaktifkan TRIAC dilakukan pemicuan dengan mengatur Resistor Variabel (VR) sampai lampu menyala atau arus yang mengalir pada TRIAC (IT) lebih besar dari arus penahan (IH).

• Untuk pemicuan TRIAC dengan tegangan positif, polaritas anoda harus lebih positif dibandingkan katodanya sedangkan untuk pemicuan dengan tegangan negative maka polaritas katodanya harus lebih positif dibandingkan anodanya.

• Apabila TRIAC sudah aktif maka kita dapat mengetahui besarnya arus Gate (IG), arus penahan (IH) dengan melihat pada Ampermeter dan juga dapat mengetahui besarnya tegangan Gate (VGT), tegangan Anoda Katoda (VAK) pada Voltmeter

• Selain mengetahui besarnya arus dan tegangan melalui Ampermeter dan Voltmeter, untuk mengetahui karakteristik dari arus yang mengalir pada TRIAC dengan osiloskop, dapat dilihat pada Gambar 2.2.

• Selain mengetahui besarnya arus dan tegangan melalui Ampermeter dan Voltmeter, untuk mengetahui karakteristik dari arus yang mengalir pada TRIAC dengan osiloskop, dapat dilihat pada Gambar 2.6

Gambar 2.6 Arus yang mengalir pada TRIAC

• Pada osiloskop dapat dilihat bahwa pada saat TRIAC terpicu maka TRIAC akan aktif dan Arus yang mengalir pada TRIAC(IT) lebih besar dari Arus penahan (IH) sehingga arus mulai menghantar dan lampu menyala. Garis putus-putus pada osiloskop artinya menandakan bahwa TRIAC belum aktif atau Arus yang mengalir pada TRIAC (IT) lebih kecil dari Arus penahan (IH).

(15)

• Berbeda halnya dengan karakteristik tegangan pada TRIAC, untuk mengetahui karakteristik tegangan pada TRIAC itu sendiri dengan osiloskop, dapat dilihat pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Tegangan pada TRIAC.

• Karateristik tegangan TRIAC pada osiloskop terlihat bahwa pada saat TRIAC belum aktif atau arus belum mengalir maka tegangan pada TRIAC sama besarnya dengan tegangan masukan yaitu tegangan arus bolak-balik. karakteristik ini dapat dilihat pada osiloskop Gambar 2.7. Tetapi setelah tegangan Anodanya lebih positif dibandingkan katodanya untuk pemicuan positif maka TRIAC aktif atau bekerja. sedangkan untuk pemicuan negative, tegangan katodanya lebih positif dibandingkan anodanya maka TRIAC juga aktif. .

Karakteristik ini dapat dilihat pada garis putus-putus dalam osiloskop dimana pada saat itu TRIAC aktif atau arus mulai menghantar.

Gambar 2.8. Lissayous TRIAC

• Untuk melihat karateristik arus fungsi tegangan atau karakteristik lissayous antara arus yang mengalir pada TRIAC dengan tegangan pada TRIAC itu sendiri dapat dilihat pada Gambar 2.8. dimana tegangan mula-mula pada SCR sama dengan tegangan masukan setelah tegangan anodanya lebih positif dibandingkan katodanya untuk pemicuan positif dan tegangan

katodanya lebih positif dibandingkan dengan anodanya untuk pemicuan negative maka TRIAC terpicu atau aktif sehingga ada arus yang mengalir pada TRIAC.

TRANSISTOR 3.1 Karakteristik Input

(16)

didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.

Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.

3.2 Percobaan Karakteristik Input

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengukur arus basis Ib sebagai fungsi Vbe (karakteristik input transistor).

Dari tujuan percobaan diatas, maka langkah-langkah yang harus dilakukan adalah sebagai berikut :

 Langkah pertama yaitu gunakan transistor NPN kemudian rangkailah seperti pada Gambar 3.1 dimana sumber tegangan diberikan setelah rangkaian selesai.

Gambar 3.1 Rangkaian percobaan karakteristik input transistor NPN

(17)

Gambar 3.2 Grafik Ib fungsi Vbe pada transistor NPN

 Grafik diatas terlihat seperti grafik dioda biasa, hal ini dikarenakan dioda emitter-basis dibias maju sehingga perubahan arus emitter menurut tegangan emitter ke emitter-basis akan serupa dengan karakteristik maju dari dioda hubungan p-n.

 Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.

 Setelah mengetahui karakteristik input transistor NPN, sekarang gunakan transistor PNP dan rangkailah seperti pada Gambar 3.3 dimana sumber tegangan diberikan setelah rangkaian selesai.

Gambar 3.3 Rangkaian percobaan karakteristik input transistor PNP

(18)

3.3 Karakteristik Output

Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerah saturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistor menjadi hancur terlalu besar.

3.4 Percobaan Karakteristik Output

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengukur arus kolektor Ic sebagai fungsi Vce (karakteristik output)

 Langkah pertama yaitu gunakan transistor NPN dan rangkailah seperti pada Gambar 3.4 dimana sumber tegangan diberikan setelah rangkaian selesai.

Gambar 3.4 Rangkaian percobaan karakteristik output transistor NPN

 Setelah diberi sumber tegangan maka akan terbentuk grafik Ic fungsi Vce pada layar oscilloscope, dapat dilihat pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Grafik Ic fungsi Vce pada transistor NPN

(19)

untuk mengumpulkan semua elektron bebas yang diinjeksikan ke basis. Pada daerah ini, arus basis Ib lebih besar daripada normalnya dan gain arus �dc lebih kecil daripada normalnya.

 Kedua, ada daerah ditengah dimana daerah ini merupakan daerah kerja normal transistor. Pada daerah ini, dioda emitter terbiasmajukan dan dioda kolektor

terbiasbalikkan. Lebih lanjut, kolektor mengumpulkan hampir semua elektron yang dikirimkan emitter ke basis. Inilah mengapa perubahan pada tegangan kolektor tidak berpengaruh pada arus kolektor. Daerah ini disebut sebagai daerah aktif. Secara grafis, daerah aktif adalah bagian horizontal dari kurva. Dengan katalain, arus kolektor konstan pada daerah ini.

 Ada juga daerah operasi lain yang disebut sebagai daerah breakdown. Transistor tidak boleh beroperasi pada daerah ini karena akan rusak. Tidak seperti dioda zener yang teroptimasisasi pada operasi breakdown, transistor tidak dimaksudkan untuk bekerja di daerah breakdown.

 Setelah mengetahui karakteristik output transistor NPN, sekarang gunakan transistor PNP dan rangkailah seperti pada Gambar 3.6 dimana sumber tegangan diberikan setelah rangkaian selesai.

Gambar 3.6 Rangkaian percobaan karakteristik output transistor PNP

 Setelah diberi sumber tegangan maka akan terbentuk grafik Ic fungsi Vce yang serupa dengan grafik transistor NPN tetapi arahnya berlawanan.

3.5 Karakteristik Transfer Transistor (�)

Parameter � dari transistor merupakan perolehan arus maksimum yang dapat diperoleh kalau transistor bekerja dalam ragam umum emitter (CE). Beta dc (disimbolkan �dc) sebuah transistor didefinisikan sebagai rasio arus kolektor dc dengan arus basis dc. Beta dc juga dikenal sebagai gain arus karena arus basis yang kecil dapat menghasilkan arus kolektor yang jauh lebih besar.

3.6 Percobaan Karakteristik Transfer Transistor

(20)

 Langkah pertama yaitu merangkai rangkaian seperti pada Gambar 3.7 dimana sumber tegangan diberikan setelah rangkaian selesai.

Gambar 3.7 Rangakaian karakteristik transfer transistor

 Saat sumber tegangan di berikan pada rangkaian tersebut kondisi transistor pada saat itu belum aktif, hal ini disebabkan transistor belum terpicu.

 Setelah diberi sumber tegangan, untuk mengaktifkan transistor dilakukan pemicuan dengan mengatur potensiometer sampai didapatkan arus Ic.

 Kemudian ukurlah arus Ic dengan mengubah-ubah arus basisnya (Ib). Arus Ib diubah-ubah dengan potensiometer.

3.7 Transistor sebagai saklar

Bias basis berguna didalam rangkaian-rangkaian digital karena rangkaian tersebut biasanya dirancang untuk beroperasi didaerah jenuh dan cutoff. Oleh sebab itu, mereka memiliki tegangan keluaran rendah ataupun tegangan keluran tinggi. Rangkaian digital sering

dinamakan rangkaian saklar karena titik Q berubah diantara dua titik pada garis beban yaitu daerah jenuh dan cutoff.

3.8 Percobaan Transistor sebagai saklar

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengaplikasikan transistor sebagai saklar.

(21)

Gambar 3.8 Rangkaian percobaan transistor sebagai saklar

 Saat sumber tegangan di berikan pada rangkaian tersebut kondisi transistor pada saat itu belum aktif, hal ini disebabkan transistor belum terpicu. Transistor belum terpicu karena saklar off sehingga tidak ada arus yang mengalir (transistor dalam keadaan cut off).

 Untuk mengaktifkan transistor, dilakukan pemicuan dengan menggunakan saklar sehingga lampu akan menyala. Pada saat saklar on maka akan ada arus yang mengalir ke basis yang kemudian akan dikuatkan oleh transistor sehingga dapat menyalakan lampu.

FET (FIELD EFFECT TRANSISTOR)

4.1 Karakteristik JFET (Junction FET) 4.1.1 Tujuan percobaan

 Untuk mengetahui karakteristik alih ID = f(VGS) dan karakteristik keluaran ID = f(VDS) untuk sebuah JFET kanal N.

 Menghitung transkonduktansi gm.

4.1.2 Dasar teori

(22)

oleh tegangan gerbang (VGS) sedangkan pada BJT arus keluaran dikendalikan oleh arus basis (IB). Berdasarkan pembawa muatan mayoritasnya, JFET dibagi menjadi 2 tipe yaitu tipe-n dan tipe-p. Perbandingan antara JFET tipe-n dan tipe-p ditampilkan dalam tabel berikut:

Table Perbandingan JFET tipe-n dan tipe-p

No Keterangan JFET

Kanal n Kanal p

1. Simbol

2. Kurva Karakteristik

3. Rumus ID

4. Kurva Tracer

5. Mode Operasi Depletion

VP (tegangan pinch off) adalah tegangan drain dimana di atas tegangan ini arus drain menjadi konstan. Transkonduktansi gm mempunyai definisi perbandingan antara perubahan arus drain dengan perubahan tegangan antara gate-source (VGS).

4.1.4 Prosedur percobaan

Pertama-tama kita rangkai rangkaian seperti gambar 4.1. Kemudian, kita ukur besarnya nilai ID sesuai dengan besanya VGS dan VDS yang telah ditentukan asisten dengan cara mengatur besarnya nilai VGS & VDS melalui potensiometer P1 dan P2. Hasil pengukuran kemudian dicatat dan dibuat grafik karakteristik output ID = f(VDS). Kemudian kita lakukan

(23)

Gambar 4.1 Rangkaian percobaan karakteristik output JFET

4.2 Karakteristik MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) 4.2.1 Tujuan percobaan

 Mengetahui karakteristik alih ID = f(VGS) dan

 Mengetahui karakteristik keluaran ID = f(VDS) untuk sebuah E-MOSFET kanal - n  Menghitung transkonduktansi gm.

4.2.2 Dasar teori

Berdasarkan mode operasinya MOSFET dapat dibedakan menjadi 2 yaitu DMOSFET yang dapat bekerja pada mode operasi depletion-enhancement & EMOSFET yang hanya dapat bekerja pada mode operasi enhancement. Sehingga perbedaan utama antara JFET & MOSFET adalah pada JFET hanya dapat beroperasi mode depletion sedangkan pada MOSFET bisa deplection & enhancement. Pada mode deplection kerja MOSFET sama seperti JFET.

4.2.2.1 DMOSFET (Depletion MOSFET)

Pada DMOSFET, gerbang diisolasi dari kanal, sehingga DMOSFET dapat juga diaktifkan dengan menggunakan tegangan gerbang positif. Semakin positif tegangan gerbang, konduksi dari source ke drain makin besar sehingga arus kanal semakin besar. Sama seperti JFET, maka DMOSFET juga terdapat 2 tipe, yaitu tipe-n dan tipe-p. Perbandingan antara DMOSFET tipe-n dan tipe-p ditampilkan dalam tabel berikut:

Table Sifat-sifat beberapa jenis DMOSFET

No Keterangan DMOSFET

Kanal n Kanal p

(24)

2. Kurva Karakteristik

3. Rumus ID

4. Kurva Tracer

5. Mode Operasi Depletion & Enhancement

4.2.2.2 EMOSFET (Enhancement MOSFET)

Seperti halnya pada DMOSFET, EMOSFET juga mempunyai oksida logam tapi drain dan source tidak terhubung dalam satu kanal melainkan dipisahkan oleh substrat. Dalam hal ini untuk mendapatkan arus maka harus diberikan tegangan yang cukup ke gerbang. Untuk EMOSFET kanal N tegangan antara gate dan source minimum yang menyebabkan

mengalirnya arus disebut tegangan ambang batas (VT). Perbandingan antara EMOSFET tipe-n datipe-n tipe-p ditampilkatipe-n dalam tabel berikut :

Table Sifat-sifat beberapa jenis EMOSFET

No Keterangan EMOSFET

Kanal n Kanal p

1. Simbol

(25)

3. Rumus ID

4. Kurva Tracer

5. Mode Operasi Enhancement

4.2.4 Prosedur percobaan

Pertama-tama kita rangkai rangkaian seperti gambar 4.2. Kemudian, kita ukur besarnya nilai ID sesuai dengan besanya VGS dan VDS yang telah ditentukan asisten dengan cara mengatur besarnya nilai VGS & VDS melalui potensiometer P1 dan P2. Hasil pengukuran kemudian dicatat dan dibuat grafik karakteristik output ID = f(VDS). Kemudian kita lakukan

pengukuran untuk nilai VDS = 7 Volt. Hasil pengukuran dicatat dan dibuat grafik karakteristik alih ID = f(VGS) saat VDS = 7 V.

Gambar 4.2 Rangkaian percobaan karakteristik output E-MOSFET PENGUAT KERJA ( OPERASIONAL AMPLIFIER )

5.1 Dasar teori

Op-amp adalah rangkaian elektronik serbaguna yang dirancang dan dikemas khusus, sehingga dengan menambahkan komponen luar sedikit saja, sudah dapat dipakai untuk berbagai keperluan.

Karakteristik terpenting dari sebuah op-amp yang ideal adalah:

 Penguatan loop terbuka amat tinggi

(26)

 Impedansi keluaran sangat rendah sehingga keluaran penguat tidak terpengaruh oleh pembeban.

Pada op-amp terdapat satu terminal keluaran, dan dua terminal masukan. Terminal masukan yang diberi tanda (-) dinamakan terminal masukan pembalik (inverting), sedangkan terminal masukan yang diberi (+) dinamakan terminal masukan bukan pembalik (noninverting).

5.2 Percobaan op-amp

Pada percobaan op-amp dilakukan percobaan-percobaan sebagai berikut:

 Op-amp sebagai komparator dengan masukan pada kutub inverting dan masukan pada kutub noninverting.

 Op-amp sebagai pengali tegangan dan pengali terbalik.

Op-amp sebagai diferensiator dan integrator. Tujuan dari percobaan tersebut adalah:

 Mengetahui rangkaian-rangkaian dasar op-amp.

 Membandingkan perilaku op-amp antara praktek dengan teori.  Mengetahui pengaruh catu daya dan frekuensi pada op-amp.

 Melatih mahasiswa merancang rangkaian dengan menggunakan op-amp dan analisanya.

5.2.1 Percobaan Op-amp dan op-amp sebagai komparator

Op-amp sebagai komparator membandingkan antara tegangan masukan dengan tegangan referensinya. Prosedur percobaannya adalah sebagai berikut:

 Rangkailah alat - alat dan komponen sesuai dengan gambar dibawah ini.

(27)

Gambar 5.2 Rangkaian op-amp sebagai komparator dengan masukan pada kutub noninverting

 Setelah itu nyalakan catu daya.

 Gambar sinyal masukan dan sinyal keluaran yang keluar pada oscilloscope.

Pada percobaan op-amp sebagai komparator dengan masukan pada kutub inverting akan diperoleh hasil pada oscilloscope sebagai berikut:

Gambar 5.3 Op-amp sebagai komparator dengan masukan pada kutub inverting.

Bila tegangan masukan berada diatas tegangan referensi, maka tegangan keluaran akan menyamai tegangan saturasinya (negatif).

Bila tegangan masukan berada dibawah tegangan referensinya, maka tegangan keluaran akan menyamai tegangan saturasinya (positif).

(28)

Gambar 5.4 Op-amp sebagai komparator dengan masukan pada kutub noninverting.

Bila tegangan masukan berada diatas tegangan referensinya, maka tegangan keluarannya akan menyamai tegangan saturasinya (positif). Bila tegangan masukan berada dibawah tegangan referensinya, maka tegangan keluarannya akan menyamai tegangan saturasinya (negatif).

5.2.2 Op-amp sebagai pengali tegangan dan pengali terbalik Prosedur percobaannya adalah sebagai berikut:

 Rangkailah alat - alat dan komponen sesuai dengan gambar dibawah ini:

(29)

Gambar 5.6 Rangkaian op-amp sebagai pengali tegangan.



 Setelah itu nyalakan catu daya.

 Gambar sinyal masukan dan sinyal keluaran yang keluar pada oscilloscope.

Pada percobaan op-amp sebagai pengali tegangan akan diperoleh hasil pada oscilloscope seperti gambar dibawah ini:

Gambar 5.7 Op-amp sebagai pengali tegangan.

Tegangan keluaran pada op-amp sebagai pengali tegangan sefasa dengan tegangan masukannya. Besarnya tegangan keluaran dapat ditentukan dengan pengaturan besarnya resistansi-resistansi yang dipakai.

(30)

Gambar 5.8 Op-amp sebagai pengali terbalik.

Tegangan keluaran pada op-amp pengali terbalik berbeda fasa dengan tegangan masukannya.

5.2.3 Op-amp sebagai diferensiator dan integrator.

Rangkaian diferensiator menghasilkan tegangan keluaran yang merupakan fungsi diferensial waktu dari tegangan masukannya.

Rangkaian integrator menghasilkan tegangan keluaran yang merupakan fungsi integral waktu dari tegangan masukannya.

Prosedur percobaannya adalah sebagai berikut:

 Rangkailah alat - alat dan komponen sesuai dengan gambar dibawah ini

(31)

Gambar 5.10 Rangkaian op-amp sebagai integrator.

 Untuk rangkaian integrator hubungkan masukan dengan gelombang kotak dari function generator.

 Untuk rangkaian differensiator hubungkan masukan dengan gelombang segitiga dari function generator.

 Setel frekuensi pada harga 400 Hz

 Hubungkan masukan dan keluaran rangkaian pada oscilloscope

 Gambar sinyal masukan dan sinyal keluaran yang keluar pada oscilloscope

 Setel kembali frekuensi menjadi 40 Hz pada rangkaian integrator dan 40 kHz pada rangkaian diferensiator.

 Gambar sinyal masukan dan sinyal keluaran yang keluar pada oscilloscope

Untuk rangkaian diferensiator pada oscilloscope akan diperoleh hasil sebagai berikut:

Gambar 5.11 Op-amp sebagai diferensiator pada frekuensi 400 Hz.

Sinyal masukan yang berupa sinyal segitiga berubah menjadi sinyal kotak.

(32)

Gambar 5.12 Op-amp sebagai rangkaian integrator pada frekuensi 40 Hz.

Sinyal masukan yang berupa sinyal kotak berubah menjadi sinyal segitiga.

Penguat Sinyal Kecil

Penguat Sinyal terdiri atas :

1. Penguat Common Base 2. Penguat Common Emitter 3. Penguat Common Collector

Tujuan Percobaan ini adalah mencari karakteristik masing-masing penguat meliputi penguaatn tegangan, penguatan arus, penguatan daya, resistansi input, resistansi output, impedansi input dan impedansi output.

1.1 Penguat Common Base 1.1.1 Dasar Teori

(33)

Gambar 1.1. Penguat Common Base 1.1.2 Prosedur dan Hasil Percobaan

1. Susun rangkaian seperti pada Gambar 1.2 dan hubungkan dengan oscilloscope : channel 1 = input = U1, channel 2 = output = U2

2. Set resistor variable R2 sehingga UCE = U2 = � US 5 Volt untuk U1 = 0 Volt. Kemudian ukur reistansinya.

3. Set tegangan input U1 = 10 mVPP dengan frekuensi 1 kHz. Ukur U2 menggunakan oscilloscope.

4. Ukur beda phase antara input dan output.

5. Untuk mendapatkan nilai resistansi output rangkaian, pasang resistor variabel R'L = 47 k terhadap U2 seperti pada gambar. Atur R'L sehingga U'2 = � U2. Ukur nilai resistansinya. 6. Untuk mengukur arus input, pasang resistor R3. Sekali lagi atur U1 dan ukur U3.

(34)

Gambar 1.3. Rangkaian Penguat Common Base pada kit board

Gambar 1.4. Grafik Tegangan keluaran dan masukan pada oscilloscope

1.2 Penguat Common Emitter dengan RE 1.2.1 Dasar Teori

Penguat Common Emitter sering dirancang dengan sebuah resistor emiter (RE) seperti ditunjukkan dalam Gambar 1.5. Resistor tersebut menghasilkan bentuk dari umpan balik negatif yang dapat digunakan untuk menstabilkan titik operasi DC dan penguatan AC.

Gambar 1.5. Penguat Common Emitter dengan RE

(35)

1. Susun rangkaian seperti pada Gambar 1.6 dan hubungkan dengan oscilloscope : channel 1 = input = U1, channel 2 = output = U2

2. Set resistor variable R2 sehingga UCE = U2 = � US 5 Volt untuk U1 = 0 Volt. Kemudian ukur reistansinya.

3. Set tegangan input U1 = 10 mVPP dengan frekuensi 1 kHz. Ukur U2 menggunakan oscilloscope.

4. Ukur beda phase antara input dan output. Catat hasilnya pada tabel data !

5. Untuk mendapatkan nilai resistansi output rangkaian, pasang resistor variabel R'L = 47 k terhadap U2 seperti pada gambar. Atur R'L sehingga U'2 = � U2. Ukur nilai resistansinya. 6. Untuk mengukur arus input, pasang resistor R3. Sekali lagi atur U1 dan ukur U3.

Gambar 1.6. Rangkaian Penguat Common Emitter

(36)

1.3 Penguat Common Collector 1.3.1 Dasar Teori

Penguat Common Collector juga disebut dengan pengikut emiter (emitter follower) karena tegangan sinyal keluaran pada emiter hampir sama dengan tegangan sinyal masukan pada basis. Penguatan tegangan penguat ini selalu lebih kecil dari 1, tetapi mempunyai penguatan arus yang tinggi dan biasanya digunakan untuk mencocokkan sumber dengan impedansi tinggi ke beban yang impedansinya rendah. Penguat ini mempunyai impedansi masukan besar dan impedansi keluaran kecil. Penguat Common Collector ditunjukkan dalam Gambar 1.9.

Gambar 1.9. Penguat Common Collector

1.3.2 Prosedur dan Hasil Percobaan

1. Susun rangkaian seperti pada Gambar 1.10 dan hubungkan dengan oscilloscope : channel 1 = input = U1 channel 2 = output = U2

2. Tanpa masukan di U1, hitung tegangan pada U2.

3. Set tegangan input U1 = 2 VPP dengan frekuensi 1 kHz. Ukur U2 menggunakan oscilloscope.

4. Ukur beda phase antara input dan output.

(37)

Gambar 1.10. Rangkaian Penguat Common Collector

Gambar 1.11. Rangkaain Penguat Common Collector pada kit board

OSILATOR 2.1 Dasar teori

Osilator adalah rangkaian yang menghasilkan bentuk gelombang periodik yang spesifik, misalnya gelombang kotak, segitiga, gigi gergaji, atau sinusoida.

(38)

membangkitkan gelombang segitiga, gigi gergaji dan bentuk gelombang nonsinusoida lain. Sinusoidal Oscillator terdiri dari penguat dan komponen luar yang digunakan untuk

membangkitkan osilasi (bentuk gelombang sinusoida). Berdasarkan pembangkitannya, osilator dibedakan menjadi dua:

 Self sustaining/free running oscillator  Nonself sustaining/triggered oscillator

Untuk "free running oscillator" terdapat empat kebutuhan agar osilator umpan balik bekerja:

 Amplification (penguatan)  Umpan balik positif  Pembentuk frekuensi  Power supply

Seluruh osilator umpan balik memerlukan beberapa devais atau mekanisme yang

menyediakan penguatan (gain) yang dikombinasikan dengan sebuah susunan umpan balik. Gambar 1. menunjukkan diagram rangkaian osilator secara umum.

Gambar 1. Diagram osilator umpan balik secara umum

Sebuah penguat (amplifier) yang mempunyai penguatan tegangan yang output dan inputnya dihubungkan melalui rangkaian umpan balik. Ini mengembalikan sebuah fraksi,

dari tegangan output ke input penguat. Catatlah bahwa gain dari penguat dan faktor umpan balik tergantung frekuensi. Secara umum, baik penguat maupun rangkaian umpan balik akan mengubah besar dan fasa dari sinyal.

Misal sebuah sinyal fluktuasi:

maka output dari penguat

(39)

yang kembali ke input penguat. Ini akan menjadi input baru dimana input baru ini akan dikuatkan dan akan menghasilkan echo baru pada input dan seterusnya. Setelah beberapa kali mengelilingi loop, amplitudo dari echo terbaru akan menjadi:

Dengan melihat persamaan diatas, maka jika:

Echo akan berangsur-angsur menghilang. Namun jika kita mengatur :

Ukuran echo cenderung bertambah dengan waktu, atau paling tidak akan tetap konstan jika kita mengatur

sebagai hasilnya kita menemukan bahwa sebuah sinyal inisial menghasilakan sebuah sinyal yang berulang terus-menerus yang amplitudonya tidak hilang:

memberikan bahwa:

dua persamaan terakhir disebut juga "Kriteria Barkhausen" . Beberapa sistem yang memenuhi kriteria ini dapat berosilasi pada frekuensi dimana kedua persamaan diatas dapat terpenuhi.

- Oscillator Pergeseran Fasa

Gambar 2. Osilator Pergeseran Fasa

Pada osilator ini, penguat mempunyai pergeseran fasa 180o. Output penguat diberikan kembali ke jaringan feedback (jaringan mendahului kaskade). Jaringan mendahului mempunyai pergeseran 0o-90o, sehingga total pergeseran dari tiga jaringan adalah 180o.

- Osilator Jembatan Wien

(40)

secara luas dalam rangkaian untuk aplikasi audio. Osilator ini menggunakan jaringan lead-lag sebagai rangkaian umpan baliknya.

2.2 Percobaan Osilator

Percobaan bab II terdiri dari dua percobaan yaitu osilator pergeseran fasa dan osilator jembatan Wien. Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menggambarkan tegangan output osilator pada oscilloscope dan mengukur frekuensi osilasi sebagai fungsi dengan harga kapasitor.

2.2.1 Percobaan osilator Pergeseran Fasa

 Rangkaian disusun seperti Gambar 3. dengan memasang nilai C = 10 nF.

Gambar 3. Rangkaian osilator Pergeseran Fasa

 Sambungkan channel 1 untuk penguatan input dan channel 2 untuk penguatan output pada oscilloscope.

(41)

Gambar 4. Output rangkaian osilator Pergeseran Fasa

 Kita dapat mengukur periode osilasi sebagai fungsi harga kapasitansi.

2.2.2 Percobaan osilator Jembatan Wien

 Rangkaian disusun seperti ditunjukkan dalam Gambar 5 dengan memasang nilai R = 3.3 k? dan C = 10 nF.

Gambar 5. Rangkaian osilator jembatan Wien

 Sambungkan channel 1 untuk input dan channel 2 untuk penguatan output pada oscilloscope.

 Atur harga potensiometer sehingga tidak terjadi distorsi dalam tampilan oscilloscope seperti ditunjukkan dalam Gambar 6.

(42)

 Kita dapat mengukur periode osilasi dengan menggunakan oscilloscope.

Dasar teori Sumber:

http://www.st-andrews.ac.uk/~www_pa/Scots_Guide/RadCom/part4/page1.html Modul Praktikum Elektronika Analog T. Elektro Unibraw

Dari berbagai sumber

Filter Aktif

3.1 Dasar Teori

Dikatakan filter aktif karena selain menggunakan beberapa resistor dan kapasitor juga menggunakan beberapa komponen aktif seperti OpAmp, dengan penguatan yang bisa diatur sesuai dengan yang kita inginkan. Besarnya nilai tanggapan biasa dinyatakan dalam volt ataupun dalan dB dengan bentuk respon yang berbeda pada setiap jenis filter. Besar nilai respon dapat diperoleh dari perhitungan fungsi alih:

dengan

Hs = Fungsi alih Vout = tegang keluran Vin = tegangan masukan

Setiap filter mempunyai frekuensi cutoff yaitu frequensi di 0,707 atau -3dB.

Ada 4 jenis filter yang biasa digunakan 1. Low Pass

Adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi rendah serta meredam frekuensi tinggi, dengan bentuk respon seperti tampak pada gambar

Gb. Respon Low Pass Filter 2. High Pass

(43)

Gb. Respon High Pass Filter 3. Band Pass

Filter yang melewatkan suatu range frekuensi. Dalam perancangannya diperhitungkan nilai Q(faktor mutu). dengan

Q = faktor mutu fo = frekuensi cutoff B = lebar pita frekuensi

Gb. Respon Band Pass Filter 4. Band Reject

Filter yang menolah suatu range frekuensi. Sama seperti bandpass filter, band reject juga memperhitungkan faktor mutu.

Gb. Respon Band Reject Filter

3.2 Percobaan bab 3 Filter aktif Dalam praktikum ini bertujuan:

- Mengetahui macam-macam filter aktif beserta masing-masing karakteristiknya - Mengetahui fungsi alih setiap jenis filter

- Mengetahui respon masing-masing filter.

(44)

Gambar rangkaian filter lowpass orde1 Dari rangkaian diatas:

 Channel1 osiloskop adalah input filter(Vin) yang berupa tegangan sinus dari function generator

 Channel2 osiloskop adalah output filter(Vout)

 Tegangan yang terukur adalah tegangan peak to peak(VPP)

Gambar. Tegangan masukan dan keluaran rangkaian pada frekuensi 10 KHz

(45)

Gb. Grafik dari data yang diperoleh dari rangkaian percobaan

 Dengan mengetahui besarnya penguatan filter, maka akan diketahui nilai frequensi cutoff filter. Karena rangkaian diatas mempunyai penguatan 2 maka frekuensi cut off filter ada di 1,414 V.

 Grafik di atas dapat juga dinyatakan dalam dB dengan mengubahnya terlebih dahulu.

2. Highpass Filter

Gambar rangkaian filter lowpass orde1

(46)

Gambar. Tegangan masukan dan keluaran rangkaian pada frekuensi 10 KHz

Grafik yang dihasilkan adalah seperti berikut:

Gb. Grafik dari data yang diperoleh dari rangkaian percobaan

UMPAN BALIK NEGATIF

4.1 Dasar Teori - Definisi

Sistem umpan balik negatif adalah suatu sistem dimana sinyal keluaran dari penguat

dikembalikan lagi ke masukan penguat tersebut, sehingga sinyal keluaran bergabung dengan sinyal masukan. Dan sinyal keluaran yang dikembalikan mempunyai fase yang berlawanan dengan sinyal masukan.

- Macam - macam umpan balik negatif

(47)

Adalah rangkaian umpan balik negatif yang mempunyai keluaran berupa tegangan yang dikendalikan oleh masukan berupa tegangan. Tipe dari penguat ini adalah penguat tegangan. Penguat ini idealnya mempunyai impedansi masukan tak berhingga dan impedansi keluaran nol.

2. Parallel - Parallel (Current Controlled Voltage Source/ICVS)

Adalah rangkaian umpan balik negatif yang mempunyai keluaran berupa tegangan yang dikendalikan oleh masukan berupa arus. Tipe dari penguat ini adalah penguat transresistansi. Penguat ini idealnya mempunyai impedansi masukan nol dan impedansi keluaran nol.

3. Seri - Seri (Voltage Controlled Current Source/VCIS)

Adalah rangkaian umpan balik negatif yang mempunyai keluaran berupa arus yang dikendalikan oleh masukan berupa tegangan. Tipe dari penguat ini adalah penguat

transkonduktansi. Penguat ini idealnya mempunyai impedansi masukan tak berhingga dan impedansi tak berhingga.

4. Parallel - Seri (Current Controlled Current Source/ICIS)

Adalah rangkaian umpan balik negatif yang mempunyai keluaran berupa arus yang dikendalikan oleh masukan berupa arus. Tipe dari penguat ini adalah penguat arus. Penguat ini idealnya mempunyai impedansi masukan nol dan impedansi keluaran tak berhingga.

4.2 Percobaan Umpan Balik Negatif

- Rangkaian Op-Amp tanpa umpan balik

Gambar 4.1 Rangkaian tanpa umpan balik 1. Susunlah rangkaian seperti gambar 4.1

2. Sambungkanmasukan pada sumber tegangan DC

3. Pada RL= 12K? ubahlah Vin dari 50 mV sampai 200 mV,catatlah Vout dan Iout untuk tiap tegangan masukan.

(48)

Gambar 4.2.

6. Ganti masukan sumber tegangan DC dengan sumber tegangan AC dari Function Generator 7. Untuk mengetahui Bandwidth rangkaian , atur Vin = 50 mV, ubahlah frekuensi kemudian

catat Vout

- Rangkaian Umpan Balik Negatif Seri-Paralel

(49)

Gambar 4.4

2. Sambungkan masukan pada sumber tegangan DC

3. Pada RL= 12K? ubahlah Vin dari 50 mV sampai 200 mV,catatlah Vout dan Iout untuk tiap tegangan masukan.

4. Atur Vin = 50 mV, kemudian catatlah Vout dan Iout untuk setiap perubahan RL. 5. Matikan seluruh multimeter dan ganti dengan oscilloscope

6. Ganti masukan sumber tegangan DC dengan sumber tegangan AC dari Function Generator. (gambar 4.5)

Gambar 4.5

(50)

Gambar 4.6

- Rangkaian umpan balik negatif paralel-paralel

Gambar 4.7 Rangkaian Umpan Balik Paralel-Paralel

1. Susunlah rangkaian sesuai dengan Gambar 4.8

(51)

2. Sambungkan masukan dengan sumber DC 3. Atur Iin = 50�A, catat hasilnya

- Rangkaian Umpan Balik Negatif Seri-Seri

Gambar 4.9 Rangkaian umpan balik Seri-Seri

1. Susunlah rangkaian sesuai dengan Gambar 4.10

Gambar 4.10

2. Sambungkan ke sumber tegangan DC, dan atur Vin = 100mV 3. Catat besar Vout dan Iout dari hasil percobaan.

(52)

Gambar 4.11 Rangkaian umpan balik Paralel Seri

1. Buat rangkaian seperti pada Gambar 4.12

Gambar 4.12

2. Sambungkan ke sumber DC, dan atur Iin = 20�A 3. Catat besar Vout dan Iout dari hasil percobaan.

PENGUAT DAYA

5.1 Dasar Teori

Istilah penguatan pada dasarnya berarti membuat menjadi lebih kuat. Dalam bidang elektronika maka yang diperkuat adalah amplitudo dari sinyal. Untuk mengerti bagaimana penguat bekerja perlu dimengerti dua tipe penguatan yang utama yaitu :

1. Penguat tegangan yaitu penguat yang menguatkan tegangan dari sinyal masukan. 2. Penguat arus yaitu penguat yang menguatkan arus dari sinyal masukan.

(53)

adanya daya kecuali jika impedansinya tak terhingga.

Efisiensi dari penguat daya didefinisikan sebagai perbandingan dari daya yang diterima beban dengan daya yang diberikan oleh catu daya.

Macam macam Penguat Daya

Penguat daya diklasifikasikan menurut titik kerjanya. Titik kerja (titik Q) yaitu titik pada garis beban yang menggambarkan keadaan transistor saat tidak ada sinyal masukan. Menurut titik kerjanya penguat diklasifikasikan menjadi penguat klas A, B, AB, C ,D dan masih banyak lagi.

- Penguat klas A

o Penguat dengan letak titik Q di tengah-tengah garis beban.

o Mempunyai sinyal keluaran yang paling bagus diantara penguat jenis yang lain.

o Mempunyai sinyal keluaran yang paling bagus diantara penguat jenis yang lain. o Efisiensinya paling rendah, karena banyaknya daya yang terbuang di transistor.

Disipasi daya tertinggi terjadi saat tidak ada sinyal masukan. Besarnya disipasi daya pada transistor dirumuskan :

Daya keluaran maksimum dapat dicari dari persamaan :

sehingga

- Penguat klas B

(54)

setengah siklus dari sinyal masukan. Sehingga untuk penguat kelas B digunakan konfigurasi Push-pull dimana dua transistor akan bergantian bekerja menguatkan masing-masing setengah siklus sinyal masukan.

- Penguat klas AB

Merupakan perbaikan dari penguat klas B. Cacat penyeberangan bisa dihilangkan dengan menambahkan prategangan pada dioda basis emitor. Dengan demikian transistor output sudah aktif saat belum ada sinyal masukan. Tentu saja titik kerja penguat menjadi berubah karena transistor tidak lagi berada pada keadaan cut off. Karena itulah disebut penguat klas AB. Penguat audio yang banyak ada di pasaran pada umumnya adalah penguat klas AB. Untuk memberi prategangan pada basis emitor tidak harus dengan dioda bisa juga dengan resistor atau transistor asalkan bisa memberi tegangan untuk mengaktifkan dioda di basis emitor.

5.2 Percobaan Penguat Daya

Percobaan bab V terdiri dari dua percobaan yaitu penguat klas A dan penguat klas B yang kemudian dimodifikasi menjadi penguat klas AB.

Percobaan Penguat klas A.

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui letak titik kerja penguat klas A dan efeknya bila titik kerjanya tidak pada tengah garis beban.



(55)

Setelah itu lepas amperemeter dan beri sinyal masukan rangkaian penguat. Lihat gambar sinyal masukan dan keluaran di osiloskop.



Dari gambar terlihat kalau sinyal keluaran sefasa dengan sinyal masukan dan terpotong.

Terpotongnya linyal disebabkan oleh letak titik kerja penguat tingkat kedua yang tidak berada di tengah garis beban, terlihat dari hasil pengukuran Vce dan Ic sebelumnya.

Untuk membetulkan titik kerja maka digunakan resistor variabel sebagai pengganti salah satu resistor bias pembagi tegangan pada penguat tingkat kedua.



Resistor variabel diset sampai memperoleh tegangan keluaran yang tidak terpotong. Kemudian alat dimatikan dan diukur berapa nilai resistor variabel tersebut.

Kemudian hasil pengukuran dibandingkan dengan hitungan secara teori.

Penguat klas B dan AB

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui kelemahan dari penguat klas B murni dan cara mengatasinya.



(56)



Langkah pertama percobaan yaitu mengeset tegangan bias untuk masing masing transistor. Hal ini dilakukan dengan mengeset resistor variabel yang akan meletakkan tegangan di output penguat adalah � Vcc. Dan jangan lupa untuk mengukur arus yang ditarik dari catu daya sebelum penguat diberi sinyal masukan.



Kemudian beri masukan sinyal segitiga dan terlihat pada output kalau sinyal keluaran terdapat cacat penyeberangan (crossover distortion).



(57)

Dalam keadaan tanpa sinyal masukan ukurlah arus dari catu, maka akan terlihat bahwa rangkaian menarik arus lebih banyak.