Praktikum Rangkaian Elektrik

(1)

PETUNJUK PRAKTIKUM

Praktikum

Rangkaian Elektrik

Mervin T Hutabarat

Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika

Institut Teknologi Bandung

2013

Laboratorium Dasar

Teknik Elektro

(2)

Petunjuk Praktikum

EL2101 Rangkaian Elektrik

edisi 2013-2014

Disusun oleh

Mervin T. Hutabarat

Laboratorium Dasar Teknik Elektro

Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika

Institut Teknologi Bandung

(3)

i

Kata Pengantar

Puji syukur ke hadirat Tuhan YME, Buku Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik untuk tahun ajaran 2013-2014 ini dapat diselesaikan jauh sebelum kesibukan perkuliahan dimulai. Dengan demikian, pelatihan asisten sudah dapat menggunakan buku petunjuk dalam bentuk yang sama dengan buku yang akan digunakan praktikan.

Sejalan dengan konsep perubahan berkelanjutan dalam proses pendidikan, Praktikum Rangakain Elektrik tahun 2013 juga mengalami perubahan dalam materi dan pola pelaksanaannya.

Perbaikan yang dilakukan pada petunjuk praktikum ini adalah

1. Penambahan percobaan alih daya maksimum pada percobaan 2 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi.

2. Perbaikan langkah praktikum pada percobaan 3 Rangkaian Penguat Operasional. 3. Penambahan percobaan transien orde dua untuk mencari Critically Damped pada

percobaan 4 Gejala Transien.

4. Perubahan nilai komponen pada percobaan 5 Rangkaian AC.

5. Penambahan langkah dan petunjuk praktikum pada percobaan 6 Rangkaian Resonansi.

Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang besar-besarnya pada semua pihak yang telah terlibat dalam penyusunan petunjuk praktikum ini.

Akhir kata, semoga semua usaha yang telah dilakukan berkontribusi pada dihasilkannya lulusan Program Studi Teknik Elektro sebagai engineer dengan standar internasional.

Bandung, Agustus 2013

Kepala Laboratorium Dasar Teknik Elektro,

(4)

ii

Daftar Kontributor

Penulis menghargai semua pihak yang telah membantu dan berkontribusi pada punyusunan petunjuk praktikum ini. Berikut ini daftar nama yang berkontribusi pada penyusunan petunjuk praktikum ini

Mervin Hutabarat Amy Hamidah Salman Narpendyah Wisjnu Ariwadhani

Harry Septanto Muhammad Luthfi

Rizki Ardianto Sandra Irawan Nina Lestari

(5)

iii

Daftar Isi

Kata Pengantar ... i

Daftar Kontributor ... ii

Daftar Isi ... iii

Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro ... v

Kelengkapan ... v

Persiapan/ Sebelum Praktikum ... v

Selama Praktikum ... v

Setelah Praktikum ... v

Pergantian Jadwal ... vi

Sanksi ... vii

Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium ... ix

Keselamatan ... ix

Sanksi ... xi

Percobaan 1 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium ... 1

1.1 Tujuan ... 1

1.2 Persiapan ... 1

1.3 Alat dan Komponen yang Digunakan ... 8

1.4 Tugas Pendahuluan ... 8

1.5 Langkah Percobaan ... 8

Percobaan 2 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi ... 19

2.1 Tujuan ... 19

2.5 Percobaan ... 23

Percobaan 3 Rangkaian Penguat Operasional ... 32

3.1 Tujuan ... 32

Percobaan 4 Gejala Transien ... 43

4.1 Tujuan ... 43

Percobaan 5 Rangkaian AC... 51

5.1 Tujuan ... 51

Percobaan 6 Rangkaian Resonansi ... 62

6.1 Tujuan ... 62

(6)

iv

Lampiran A Akurasi, Presisi dan Nilai Penting ... 71

Akurasi dan Presisi ... 71

Error Sistematik dan Error Acak ... 71

Nilai Penting ... 72

Angka Penting pada Praktikum ... 72

Lampiran B Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard ... 73

Breadboard ... 73

Merangkai Kabel, Komponen dan Instrumen ... 75

Daftar Pustaka ... 79

Lampiran C Nilai dan Rating Komponen ... 81

Resistor ... 81 Kapasitor... 83 Induktor ... 86 Dioda... 87 Transistor ... 89 Daftar Pustaka ... 89

Lampiran D Instrumen Dasar dan Aksesoris ... 91

Instrumen Dasar ... 91

Generator Sinyal ... 91

Osiloskop... 92

Power Supply ... 92

Kabel Aksesoris ... 93

Lampiran E Prinsip Kerja Multimeter ... 97

Jenis Multimeter... 97

Multimeter Elektronis ... 98

Penggunaan Multimeter... 98

Contoh Rangkaian Multimeter ... 106

Multimeter Sebagai Alat Ukur Besaran Lain ... 107

Spesifikasi Multimeter ... 107

Lampiran F Cara Menggunakan Generator Sinyal ... 109

Lampiran G Prinsip Kerja Osiloskop ... 113

Bagian-bagian Osiloskop... 113

Osiloskop “Dual Trace” ... 117

Kalibrator ... 118

Probe dan Peredam ... 118

(7)

Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro v

Aturan Umum

Laboratorium Dasar Teknik Elektro

Kelengkapan

Setiap praktikan wajib berpakaian lengkap, mengenakan celana panjang/ rok, kemeja dan mengenakan sepatu. Untuk memasuki ruang laboratorium praktikan wajib membawa kelengkapan berikut:

1. Modul praktikum

2. Buku Catatan Laboratorium (BCL) 3. Alat tulis dan kalkulator

4. Kartu Nama (Name tag) 5. Kartu Praktikum.

Persiapan/ Sebelum Praktikum

Sebelum mengikuti percobaan sesuai jadwalnya, sebelum memasuki laboratorium praktikan harus mempersiapkan diri dengan melakukan hal-hal berikut:

1. Membaca dan memahami isi modul praktikum,

2. Mengerjakan hal-hal yang harus dikerjakan sebelum praktikum dilaksanakan, misalnya mengerjakan perhitungan-perhitungan, menyalin source code, mengisi Kartu Praktikum dlsb.,

3. Mengisi daftar hadir di Tata Usaha Laboratorium,

4. Mengambil kunci loker dan melengkapi administrasi peminjaman kunci loker dengan kartu identitas (KTM/ SIM/ KTP).

Selama Praktikum

Setelah dipersilahkan masuk dan menempati bangku dan meja kerja, praktikan haruslah: 1. Memperhatikan dan mengerjakan setiap percobaan dengan waktu

sebaik-baiknya, diawali dengan kehadiran praktikan secara tepat waktu, 2. Mengumpulkan Kartu Praktikum pada asisten,

3. Mendokumentasikan dalam Buku Catatan Laboratorium. (lihat Petunjuk Penggunaan BCL) tentang hal-hal penting terkait percobaan yang sedang dilakukan.

(8)

vi Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro

Setelah menyelesaikan percobaan, praktikan harus

1. Memastikan BCL telah ditandatangani oleh asisten,

2. Mengembalikan kunci loker dan melengkapi administrasi pengembalian kunci loker (pastikan kartu identitas KTM/ SIM/ KTP diperoleh kembali),

3. Mengerjakan laporan dalam bentuk SoftCopy (lihat Panduan Penyusunan Laporan),

4. Mengirimkan file laporan melalui surat elektronik (E-mail) dalam lampiran ke :

[email protected] (lihat Panduan Pengiriman Laporan). Waktu pengiriman paling lambat jam 12.00 WIB, dua hari kerja berikutnya setelah praktikum, kecuali ada kesepakatan lain antara Dosen Pengajar dan/ atau Asisten.

Pergantian Jadwal

Kasus Biasa

Pertukaran jadwal hanya dapat dilakukan per orang dengan modul yang sama. Langkah untuk menukar jadwal adalah sebagai berikut:

1. Lihatlah format Pertukaran Jadwal di http://labdasar.ee.itb.ac.id pada halaman Panduan

2. Setiap praktikan yang bertukar jadwal harus mengirimkan e-mail ke

[email protected] . Waktu pengiriman paling lambat jam 16.30, sehari sebelum praktikum yang dipertukarkan

3. Pertukaran diperbolehkan setelah ada email konfirmasi dari Lab. Dasar

Kasus Sakit atau Urusan Mendesak Pribadi Lainnya

Jadwal pengganti dapat diberikan kepada praktikan yang sakit atau memiliki urusan mendesak pribadi.

1. Praktikan yang hendak mengubah jadwal untuk urusan pribadi mendesak harus memberitahu staf tata usaha laboratorium sebelum jadwal praktikumnya melalui email.

2. Segera setelah praktikan memungkinkan mengikuti kegiatan akademik,

praktikan dapat mengikuti praktikum pengganti setelah mendapatkan konfirmasi dari staf tata usaha laboratorium dengan melampirkan surat keterangan dokter bagi yang sakit atau surat terkait untuk yang memiliki urusan pribadi.

Kasus ”kepentingan massal”

”Kepentingan massal” terjadi jika ada lebih dari sepertiga rombongan praktikan yang tidak dapat melaksanakan praktikum pada satu hari yang sama karena alasan yang terkait

(9)

Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro vii

kegiatan akademis, misalnya Ujian Tengah Semester pada jadwal kelompoknya. Isilah Form Pergantian Jadwal dan serahkan pada TU Lab. Dasar secepatnya. Jadwal praktikum pengganti satu hari itu akan ditentukan kemudian oleh Kordas praktikum yang bersangkutan.

Sanksi

Pengabaian aturan-aturan di atas dapat dikenakan sanksi pengguguran nilai praktikum terkait.

(10)

(11)

Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium ix

Panduan

Umum

Keselamatan

dan

Penggunaan

Peralatan

Laboratorium

Keselamatan

Pada prinsipnya, untuk mewujudkan praktikum yang aman diperlukan partisipasi seluruh praktikan dan asisten pada praktikum yang bersangkutan. Dengan demikian, kepatuhan setiap praktikan terhadap uraian panduan pada bagian ini akan sangat membantu mewujudkan praktikum yang aman.

Bahaya Listrik

Perhatikan dan pelajari tempat-tempat sumber listrik (stop-kontak dan circuit breaker) dan cara menyala-matikannya. Jika melihat ada kerusakan yang berpotensi menimbulkan bahaya, laporkan pada asisten.

1. Hindari daerah atau benda yang berpotensi menimbulkan bahaya listrik (sengatan listrik/ strum) secara tidak disengaja, misalnya kabel jala-jala yang terkelupas dll.

2. Tidak melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya listrik pada diri sendiri atau orang lain.

3. Keringkan bagian tubuh yang basah karena, misalnya, keringat atau sisa air wudhu.

4. Selalu waspada terhadap bahaya listrik pada setiap aktivitas praktikum.

Kecelakaan akibat bahaya listrik yang sering terjadi adalah tersengat arus listrik. Berikut ini adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika hal itu terjadi:

1. Jangan panik,

2. Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing dan di meja praktikan yang tersengat arus listrik,

3. Bantu praktikan yang tersengat arus listrik untuk melepaskan diri dari sumber listrik,

4. Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda tentang terjadinya kecelakaan akibat bahaya listrik.

Bahaya Api atau Panas berlebih

Jangan membawa benda-benda mudah terbakar (korek api, gas dll.) ke dalam ruang praktikum bila tidak disyaratkan dalam modul praktikum.

(12)

x Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium

1. Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan api, percikan api atau panas yang berlebihan.

2. Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya api atau panas berlebih pada diri sendiri atau orang lain.

3. Selalu waspada terhadap bahaya api atau panas berlebih pada setiap aktivitas praktikum.

Berikut ini adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika menghadapi bahaya api atau panas berlebih:

1. Jangan panik,

2. Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda tentang terjadinya bahaya api atau panas berlebih,

3. Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing, 4. Menjauh dari ruang praktikum.

Bahaya Lain

Untuk menghindari terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan selama pelaksanaan percobaan perhatikan juga hal-hal berikut:

1. Jangan membawa benda tajam (pisau, gunting dan sejenisnya) ke ruang praktikum bila tidak diperlukan untuk pelaksanaan percobaan.

2. Jangan memakai perhiasan dari logam misalnya cincin, kalung, gelang dll. 3. Hindari daerah, benda atau logam yang memiliki bagian tajam dan dapat

melukai

4. Hindari melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan luka pada diri sendiri atau orang lain, misalnya bermain-main saat praktikum

Lain-lain

Praktikan dilarang membawa makanan dan minuman ke dalam ruang praktikum.

Penggunaan Peralatan Praktikum

(13)

Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium xi

1. Sebelum menggunakan alat-alat praktikum, pahami petunjuk/ prosedur pengguna-an tiap alat itu. Petunjuk/ prosedur penggunaan beberapa alat praktikum ada di kuliah praktikum bersangkutan dan di

http://labdasar.ee.itb.ac.id.

2. Perhatikan dan patuhi peringatan (warning) yang biasanya tertera pada badan alat.

3. Pahami fungsi atau peruntukan alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat tersebut hanya untuk aktivitas yang sesuai fungsi atau peruntukannya. Menggunakan alat praktikum di luar fungsi atau peruntukannya dapat

menimbulkan kerusakan pada alat tersebut dan bahaya keselamatan praktikan. 4. Pahami rating dan jangkauan kerja alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat

tersebut sesuai rating dan jangkauan kerjanya. Menggunakan alat praktikum di luar rating dan jangkauan kerjanya dapat menimbulkan kerusakan pada alat tersebut dan bahaya keselamatan praktikan.

5. Pastikan seluruh peralatan praktikum yang digunakan aman dari benda/ logam tajam, api/ panas berlebih atau lainnya yang dapat mengakibatkan kerusakan pada alat tersebut.

6. Tidak melakukan aktifitas yang dapat menyebabkan kotor, coretan, goresan atau sejenisnya pada badan alat-alat praktikum yang digunakan.

7. Kerusakan instrumentasi praktikum menjadi tanggung jawab bersama rombongan praktikum ybs. Alat yang rusak harus diganti oleh rombongan tersebut.

Sanksi

Pengabaian uraian panduan di atas dapat dikenakan sanksi tidak lulus mata kuliah praktikum yang bersangkutan.

(14)

(15)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 1

Percobaan 1

Pengenalan Instrumentasi Laboratorium

1.1 Tujuan

1. Mengenal multimeter sebagai pengukuran tegangan (Voltmeter), sebagai pengukur arus (Amperemeter) dan sebagai pengukur resistansi (Ohmmeter) 2. Memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran tegangan jatuh DC dan AC

pada resistansi/ impedansi besar.

3. Memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran tegangan AC dengan frekuensi tinggi.

4. Dapat mengunakan generator sinyal sebagai sumber berbagai bentuk gelombang

5. Dapat menggunakan osiloskop sebagai pengukur tegangan dan sebagai pengukur frekuensi dari berbagai bentuk gelombang.

6. Dapat melakukan pengamatan karakteristik i-v komponen dua terminal dengan osiloskop.

7. Dapat membaca nilai resistor dan mengukurnya.

1.2 Persiapan

Baca appendix berjudul “Osiloskop dan Generator Sinyal” dan appendix mengenai kode warna resistor. Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul instrumentasi laboratorium ini. Agar mempermudah saat praktikum, praktikan disarankan untuk menyiapkan tabel-tabel hasil percobaan pada Buku Catatan Laboratorium (BCL) sebelum praktikum dimulai. Kerjakan tugas pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang berlaku.

Multimeter

Berikut ini beberapa Catatan tentang Penggunaan Multimeter:

 Perhatikan baik-baik beberapa catatan tentang penggunaan multimeter berikut ini. Kesalahan penggunaan multimeter dapat menyebabkan fuse pada multimeter putus. Putusnya fuse dapat mengakibatkan pemotongan nilai sebesar minimal 10.

 Dalam keadaan tidak dipakai, selector sebaiknya pada kedudukan AC volt pada harga skala cukup besar (misalnya 250 V) atau posisi “OFF”. Hal ini dimaksudkan untuk menghindari kesalahan pakai yang membahayakan multimeter.

(16)

2 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

 Sebelum mulai mengukur suatu besaran listrik perhatikanlah lebih dahulu besaran apakah yang hendak diukur dan kira-kira berapakah besaranya, kemudian pilihlah kedudukan selector dan skala manakah yang akan dipergunakan. Perhatikan pula polaritas (tanda + dan -) bila perlu.

 Jangan menyambungkan multimeter pada rangkaian, baru kemudian memilih kedudukan selector dan skala yang akan digunakan. Jika arus/tegangan melebihi batas maksimal pengukuran multimeter, fuse dapat putus.

 Pada waktu mulai melakukan pengukuran arus dan tegangan, bila tidak dapat dipastikan besarnya arus/ tegangan tersebut, maka mulailah dari batas ukur yang paling besar. Setelah itu selector dapat dipindahkan ke batas ukur yang lebih rendah untuk memperoleh ketelitian yang lebih baik.

 Pada pengukuran tegangan dan arus, pembacaan meter akan paling teliti bila penunjukan jarum terletak di daerah dekat skala penuh, sedangkan pada pengukuran resistansi bila penunjukan jarum terletak di daerah pertengahan skala.

 Harus diperhatikan: pengukuran resistansi hanya boleh dilakukan pada komponen atau rangkaian tidak mengandung sumber tegangan dan/atau tidak tersambung ke sumber listrik apapun.

Osiloskop

Mengukur Tegangan

Kesalahan yang mungkin timbul dalam pengukuran tegangan, dapat disebabkan oleh osiloskopnya sendiri seperti kalibrasi osiloskop yang sudah buruk dan kesalahan penggunaan-nya, misalnya pengaruh impendansi input, kabel penghubung serta gangguan parasitik. Untuk mengurangi kesalahan yang disebabkan oleh impedansi input, dapat digunakan probe yang sesuai (dengan memperhitungkan maupun dengan kalibrasi dari osiloskop).

Besar tegangan sinyal dapat langsung dilihat dari gambar pada layar dengan mengetahui nilai volt/div yang digunakan. Gunakan skala tegangan V/div yang terkecil yang masih memberikan gambar sinyal tidak melewati ukuran layar osiloskop.

Osiloskop mempunyai impedansi input yang relative besar (1 M, 10-50 pF) jadi dalam mengukur rangkaian dengan impedansi rendah, maka impedansi input osiloskop dapat dianggap open circuit (impedansi input osiloskop tipe CRC 5401, 1 M parallel dengan 30 pF).

Mengukur Beda Fasa

Pengukuran beda fasa antar dua buah sinyal dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu:  dengan osiloskop “dual trace”, dan

(17)

 dengan metoda “lissajous”.

Pengukuran beda fasa hanya dapat dilakukan pada sinyal dengan frekuensi yang tepat sama.

Dengan Osiloskop Dual Trace

Sinyal pertama dihubungkan pada kanal A, sedangkan sinyal kedua dihubungkan pada kanal B dari osiloskop. Pada layar osiloskop akan terlihat gambar bentuk tegangan kedua sinyal tersebut. Beda fasa dapat dihitung  = t/T*360o.

Dengan Metoda Lissajous

Sinyal pertama dihubungkan pada kanal B, dan sinyal kedua dihubungkan pada kanal A osiloskop. Ubah mode osiloskop menjadi mode x-y. Pada layar akan terlihat suatu lintasan berbentuk lingkaran, garis lurus, atau ellips dimana dapat langsung ditentukan beda fasa antara kedua sinyal tersebut dengan

1

c

sin

d



_

 .

Mengukur Frekuensi

Pengukuran frekuensi suatu sinyal listrik dengan osiloskop dapat dilakukan dengan beberapa cara, antara lain:

 Cara langsung,

 Dengan osiloskop dual trace,

Sinyal A A B Sinyal B 0 t VA T t t 0 VB c d

Gambar ‎1-1 Pengukuran beda fasa dengan dual trace

(18)

 Metoda Lissajous,  Metoda cincin modulasi.

Beberapa osilokop yang dimiliki Lab. Dasar memiliki penghitung frekuensi langsungnya. Hati-hati menggunakannya, karena frekuensi yang ditampilkan tidak selalu benar bergantung setting pengukurannya.

Cara Langsung

Sinyal yang akan diukur dihubungkan pada kanal B osiloskop. Frekuensi sinyal langsung dapat ditentukan dari gambar, dimana f = 1/T, untuk T = periode gelombang.

Gambar ‎1-3 Perhitungan perioda

Pengukuran langsung hanya dapat dilakukan bila kalibrasi skala waktu osilokop dalam keadaan baik.

Dengan Osiloskop Dual Trace

Sinyal yang akan diukur dihubungkan pada kanal A. Generator dengan frekuensi yang diketahui dihubungkan pada kanal B. Bandingkan kedua gelombang tersebut dengan menampilkannya secara bersamaan. Frekuensi generator kemudian diubah sampai perioda sinyal yang diukur sama dengan perioda sinyal generator. Pada keadaan ini, frekuensi generator sama dengan frekuensi sinyal yang diukur.

Pengukuran dengan cara dual trace ini dapat dilakukan pada osiloskop yang kalibrasi waktunya kurang baik, tetapi frekuensi generator sinyal harus terkalibrasi baik.

Metoda Lissajous

Sinyal yang akan diukur dihubungkan pada kanal A, sedangkan generator dengan frekuensi yang diketahui (sebagai sinyal rujukan) dihubungkan pada kanal B. Ubah mode osiloskop menjadi mode x-y. Frekuensi generator sinyal kemudian diatur, sehingga pada layar didapat suatu lintasan seperti pada Gambar 1-4.

(19)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 5 Gambar ‎1-4 Contoh lissajous 1:2

Pada Gambar 1-4 tersebut, perbandingan f_x:f_y adalah 1:2. Cara ini hanya mudah dilakukan untuk perbandingan frekuensi yang mudah dan bulat (1:2, 1:3, 3:4 dan seterusnya).

Metoda Cincin Modulasi

Hubungkan generator sinyal sebagai input rangkaian penggeser fasa. Sambungkan output rangkaian penggeser fasa ini ke input kanal B osiloskop. Hubungkan input kanal A dengan sinyal yang akan diukur. Ubah mode kerja osiloskop menjadi mode x-y.

Kanal B Kanal A Rangkaian Penggeser Fasa Sinyal yang akan diukur Sinyal dari generator fungsi in out osiloskop Mode x-y

Gambar ‎1-5 Rangkaian pembentuk gambar cincin modulasi

Pada layar akan didapat lintasan berbentuk ellips atau lingkaran dengan puncak-puncak (lihat Gambar 1-6). Bila jumlah puncak pada gambar adalah n, maka fx = n * fy.

Gambar ‎1-6 Contoh gambar cincin modulasi

Metoda ini biasa digunakan pada perbandingan frekuensi yang besar, dimana metoda lissajous sukar digunakan.

(20)

Ada beberapa cara pengukuran faktor penguatan antara lain:  Cara langsung,

 Dengan osiloskop dual trace.

Cara Langsung

Hubungkan keluaran Generator Sinyal pada masukan rangkaian penguat. Input rangkaian penguat ini juga dihubungkan pada kanal 1 osiloskop. Hubungkan keluaran rangkaian penguat pada kanal 2 osiloskop. Gunakan mode ‘X-Y’.

Rangkaian Penguat

GND

Generator Sinyal Mode x-y Konektor T Vin Vout GND Kanal B Kanal A osiloskop

Gambar ‎1-7 Pengukuran penguatan dengan membaca slope pada mode xy

Pada layar osiloskop akan didapat suatu garis lurus dengan sudut  terhadap sumbu horizontal.

Besar faktor penguatan langsung dapat diketahui dari gambar, dimana penguatan merupakan gradient kemiringan.

Dengan Osiloskop Dual Trace

Generator sinyal dihubungkan pada input rangkaian penguat yang akan diamati penguatannya, dan pada kanal A osiloskop. Output rangkaian penguat dihubungkan pada kanal B osiloskop. Rangkaian Penguat GND Generator Sinyal Konektor T Vin Vout GND Kanal B Kanal A osiloskop

Gambar ‎1-8 Pengukuran penguatan dengan membaca dan membandingkan dua amplituda

(21)

Pada layar akan didapat sinyal input dan output rangkaian penguat.

Dengan mengukur tegangan sinyal input dan sinyal output rangkaian penguat, maka faktor penguatan dapat ditentukan.

Cara ini dapat juga dilakukan dengan osiloskop single trace dengan membaca input dan output bergiliran. Namun untuk ini, perlu diyakinkan pembebanan rangkaian tidak berubah pada kedua pengukuran tersebut.

Mengamati Karakteristik Komponen Dua terminal

Osiloskop dapat digunakan untuk mengamati karakteristik tegangan terhadap arus dari suatu komponen dua terminal.

Suatu sumber tegangan bolak-balik dihubungkan pada komponen dua terminal ini. Tegangan pada komponen dua terminal dihubungkan pada input X osiloskop, sedangkan tegangan pada resistor R, yang sebanding dengan besarnya arus yang melalui komponen dua terminal adalah I = - VR/R, dihubungkan pada input Y osiloskop.

Pada layar osiloskop akan didapat grafik, dimana sumbu Y menyatakan besarnya arus yang melalui komponen dua terminal dan sumbu X menyatakan besarnya tegangan pada komponen dua terminal. Pada sumbu y, arus bernilai terbalik sehingga untuk mendapatkan karakteristik tegangan terhadap arus komponen yang baik, jangan lupa untuk menekan tombol invert. Vs Vx Vy VR VDUT + -+ -+ - ₊

-Keterangan: DUT = Device Under Test

(22)

1.3 Alat dan Komponen yang Digunakan

1. Multimeter Analog (1 buah) 2. Multimeter Digital (1 buah) 3. Power Supply DC (1 buah) 4. Generator Sinyal (1 buah)

5. Osiloskop (1 buah)

6. Kit Multimeter (1 buah)

7. Kit Osiloskop & Generator Sinyal (1 buah) 8. Kit Box Osilator (1 buah) 9. Kabel 4 mm – 4 mm (min 5 buah) 10.Kabel BNC – 4 mm (3 buah) 11.Kabel BNC – BNC (1 buah) 12.Konektor T BNC (1 buah)

1.4 Tugas Pendahuluan

1. Parameter-parameter apakah yang perlu diperhatikan pada spesifkasi multimeter analog dan digital?

2. Pada pengukuran tegangan bolak-balik, apa yang disebut dengan tegangan efektif? Tegangan apakah yang diukur dengan menggunakan osiloskop? Tegangan apakah yang diukur dengan menggunakan multimeter? 3. Apakah yang dimaksud dengan kalibrasi? Jelaskan!

4. Apakah yang dimaksud dengan sensitivitas? Jelaskan definisi sensitivitas pada multimeter!

1.5 Langkah Percobaan

Memulai Percobaan

1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang tertempel pada masing-masing meja praktikum. Catat juga nomor meja dan Kit Praktikum yang digunakan dalam Buku Catatan Laboratorium.

2. Kumpulkan tugas pendahuluan pada asisten yang bertugas.

Mengumpulkan/ Mencari Spesifikasi Teknik 1

(23)

3. Catatlah pada Buku Catatan Laboratorium (BCL) spesifikasi-teknik multimeter analog dan digital yang akan dipergunakan! Buatlah dua tabel masing-masing untuk multimeter analog dan untuk multimeter digital, perhatikan contoh Tabel 1-1.

Tabel ‎1-1 Data spesifikasi instrumen

No. Spesifikasi Keterangan

1 Sensitivitas 20 k/V DC, 9 k/V DC250 V UP, 9 k/V AC

Nilai sensitivitas multimeter bergantung pada skala pembacaan tegangan

2 dst.

Mengukur Arus Searah

4. Gunakan Kit Multimeter. Buatlah rangkaian seri seperti pada Gambar 1-10 dengan Vs=6 V dan R1 = R2 = 120 . 1,5 K 1 ,5 K R1 Vs mA + -+ -I R2 1,5 M 120 1 2 0 1 ,5 M

Gambar ‎1-10 Rangkaian percobaan pengukuran arus

5. Dengan harga-harga V_S dan R tersebut, hitunglah I (tidak menggunakan Amperemeter!) dan cantumkan hasil perhitungan tersebut pada Tabel 1-2. 6. Sekarang ukurlah arus searah I tersebut dengan multimeter analog. (Perhatikan

polaritas meter!). Sesuaikan batas ukur dengan nilai arus terhitung. Ulangilah pengukuran arus searah I dengan memodifikasi parameter rangkaian menjadi

R1 = R2 = 1,5 k

(24)

7. Sebelum mengubah nilai R (dan menyambungkan amperemeter ke rangkaian), pastikan batas ukur amperemeter terpilih dengan tepat.

8. Lakukan kembali pengukuran arus searah I (dengan tiga harga R yang berbeda) menggunakan multimeter digital.

9. Catatlah semua hasil perhitungan dan pengukuran arus I dalam Buku Catatan Laboratorium.. Perhatikan contoh pada Tabel 1-2.

Tabel ‎1-2 Data pengkuran arus dengan multimeter

Parameter Rangkaian yang digunakan Nilai Arus Terhitung (A)

Multimeter Analog Multimeter Digital Batas Ukur (mA) Nilai Arus Terukur (mA)

Nilai Arus Terukur (mA) V_S (V) R1 () R2 () 5 120 120 dst 2,5 dst.

Mengukur Tegangan Searah

10.Perhatikan rangkaian pada Gambar 1-11.

Vs + -V a b 1,5 k 1,5 M 120 1,5 k 12 0 1,5 M R1 R2

(25)

11.Buatlah rangkaian tersebut dengan V_S = 6 V dan R₁ = R₂ = 120 . 12.Dengan harga-harga VS dan R tersebut, hitunglah tegangan Vab (tidak

mengguna-kan Voltmeter!), cantumkan hasil perhitungan tersebut pada Tabel 1-3.

13.Kemudian ukurlah tegangan Vab dengan multimeter analog. (Perhatikanlah

polaritas meter!) Sesuaikan batas ukur yang dipilih dengan hasil perhitungan Vab. Batas ukur manakah yang dipilih? Adakah pengaruh resistansi dalam meter terhadap hasil pengukuran ?

14.Ulangilah pengukuran tegangan Vab dengan memodifikasi parameter rangkaian menjadi

R1 = R2 = 1,5 k

R₁ = R₂ = 1,5 M

15.Sebelum mengubah nilai R (dan menyambungkan voltmeter ke rangkaian), pastikan batas ukur voltmeter terpilih dengan tepat.

16.Lakukan kembali pengukuran tegangan searah Vab tersebut (dengan tiga harga R

yang berbeda) menggunakan multimeter digital.

17.Catatlah semua hasil perhitungan dan pengukuran tegangan Vab tersebut dalam Buku Catatan Laboratorium. Perhatikan contoh Tabel 1-3.

Tabel ‎1-3 Data pengukuran tegangan dengan multimeter

Parameter yang digunakan

Multimeter Analog Multimeter Digital

Batas Ukur (V) Sensitivitas (/V) V_ab (V) V_ab (V) V_S (V) R1 () R2 () 6 120 120 10 V 200 k dst. dst. dst

(26)

Mengukur Tegangan Bolak-balik

Pada bagian ini akan digunakan generator sinyal untuk menghasilkan tegangan bolak-balik dengan frekuensi yang dapat diubah-ubah.

18.Catat dalam Buku Catatan Laboratorium. tipe dan spesifikasi generator sinyal yang dipergunakan.

19.Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 1-12. Pada rangkaian ini G (Generator Sinyal) digunakan sebagai sumber tegangan bolak-balik. Voltmeter analog dan digital digunakan bergantian, tidak bersamaan.

V a b 1,5 k 1,5 M 120 1 ,5 k 1 2 0 1 ,5 M R1 R2 Analog + -V G

Keterangan: G= Generator Sinyal

Gambar ‎1-12 Rangkaian pengukuran tegangan AC

a b 1,5 k 1,5 M 120 1 ,5 k 1 2 0 1 ,5 M R1 R2 V Digital + -V G

Keterangan: G= Generator Sinyal

Gambar ‎1-13 Rangkaian pengukuran tegangan AC

20.Aturlah frekuensi generator sinyal pada 50 Hz. Ukur dan aturlah amplitude generator sinyal tersebut sebesar 6 V efektif dengan multimeter.

21.Hambatan yang dipiilh adalah R1 = R2 = 1,5 K. Gunakan multimeter analog dan

digital secara bergantian untuk mengukur tegangan Vab.

22.Ukurlah tegangan Vab pada multimeter analog dan digital, catat dalam Buku

Catatan Laboratorium. Gunakan contoh Tabel 1-3 untuk mencatat hasil pengukuran.

23.Lakukan kembali pengukuran tegangan Vab dengan mengatur frekuensi generator pada 500 Hz, 5 kHz, 50 kHz ,500 kHz dan 5 Mhz. Pada bagian

pengaturan frekuensi generator ini, tidak perlu terlalu teliti (toleransi sekitar 5%). Perhatikan bahwa tegangan generator harus tetap sebesar 6 V efektif! Apakah

(27)

terdapat pengaruh frekuensi tegangan yang diukur terhadap kemampuan multimeter yang digunakan? Tetapkah hasil pengukuran Vab untuk bermacam-macam frekuensi tersebut?

24.Catatlah semua hasil percobaan di atas pada Tabel 1-4, lakukan analisis data tabel tersebut pada laporan.

Tabel ‎1-4 Data pengukuran tegangan AC

No. Frekuensi (Hz)

Vab (Volt)

Multimeter Analog Multimeter Digital

1 50 dst.

2 500 dst

dst. dst

Membaca dan Mengukur Nilai Resistansi

1. Gunakan Kit Multimeter. Nyalakan multimeter analog pada fungsinya sebagai ohmmeter. Hubung singkatkan kedua probe multimeter dan aturlah dengan pengatur harga nol sehingga Ohmmeter menunjuk nol. (Umumnya langkah ini harus dilakukan setiap kali kita mengubah batas ukur Ohmmeter).

2. Ukurlah resistansi R1, R2, R3, R4 dan R5 pada Kit Multimeter dengan

menggunakan Ohmmeter. Tuliskan warna gelang masing-masing resistor! Tentukan nilai toleransinya. (Pilihlah batas ukur yang memberikan pembacaan pada daerah pertengahan skala bila skala ohmmeter tidak linier). Tuliskanlah hasil pengukuran ini pada Tabel 1-5.

3. Lakukan kembali pengukuran kelima resistansi tersebut, dengan menggunakan multimeter digital.

4. Bandingkan hasil pengukuran dengan dua macam multimeter tadi. Tuliskan hasil analisis dan kesimpulan pada laporan.

Tabel ‎1-5 Hasil pengukuran resistansi dengan multimeter

Nilai Resistansi Tertulis () Warna Gelang Nilai Tolerans (%)

Nilai Resistansi Terukur () Multimeter Analog Multimeter Digital R1 220k Merah-Merah-Coklat-Emas 5 218 218.56 dst. dst.

(28)

Mengumpulkan/ Mencari Spesifikasi Teknik 2

5. Catatlah dalam Buku Catatan Laboratorium, spesifikasi-teknik osiloskop yang akan dipergunakan!

Kalibrasi

6. Hubungkan output kalibrator dengan input X osiloskop.

Gambar ‎1-14 Terminal sinyal kalibrasi dan port input osiloskop

7. Ukur tegangan serta periodanya untuk dua harga “Volt/Div” dan “Time/Div”, catat ke dalam Tabel 1-6.

8. Lakukan percobaan ini untuk kanal 1 dan kanal 2.

Tabel ‎1-6 Pemeriksaan Kondisi Kalibrasi Osiloskop

No.

Harga Kalibrator Skala Pembacaan Hasil Pengukuran

Tegangan (V) Frekuensi (Hz) Vert. (V/div) Hors. (s/div) Tegangan (V) Perioda (s) Frekuensi (Hz) 1

9. Bandingkan hasil pengukuran dengan harga kalibrator sebenarnya. Tulis analisis dan kesimpulan saudara dalam laporan.

Mengukur Tegangan Searah

10.Atur tegangan output dari power supply DC sebesar 2 V (diukur dengan multimeter).

11.Kemudian ukur besar tegangan ini dengan osiloskop. Yakinkan posisi source coupling pada DC.

12.Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 1-7

Tabel ‎1-7 Hasil pengukuran tegangan DC dengan multimeter dan osiloskop

Tegangan terukur (V) Multimeter Osiloskop

(29)

Mengukur Tegangan Bolak-balik

13.Atur generator sinyal pada frekuensi 1 kHz gelombang sinus, dengan tegangan sebesar 2 Vrms diukur dengan multimeter digital.

14.Kemudian ukur tegangan ini dengan osiloskop. Yakinkan posisi Source Coupling pada AC.

15.Lakukan lagi untuk frekuensi 100 Hz dan 10 kHz. 16.Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 1-8.

Tabel ‎1-8 Hasil pengukuran tegangan DC dengan multimeter dan osiloskop

Frekuensi (Hz) Tegangan Terukur (V) Multimeter Osiloskop

100 1k 10k

Mengukur Beda Fasa

17.Gunakan kit Osiloskop dan Generator Sinyal. Atur generator sinyal pada frekuensi 1 kHz gelombang sinus, dengan tegangan sebesar 2 Vpp.

18.Hubungkan generator sinyal ini dengan input rangkaian penggeser fasa pada kit praktikum (rangkaian RC).

Rangkaian Penggeser

Fasa

in out

(30)

19.Ukur beda fasa antar sinyal input dan output rangkaian penggeser fasa dengan menggunakan cara membaca dual trace dan Lissajous. Pada pengukuran beda fasa dengan dual trace, yakinkan Source Trigger bukan vertical.

20.Amatilah untuk beberapa kedudukan potensio R!

21.Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 1-9, lakukan Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan.

Tabel ‎1-9 Hasil pengukuran beda fasa dengan osiloskop

Posisi Nilai Potensio R Vinput (V_pp) finput (kHz)

Pengukuran Beda Fasa Dual Trace (gambarkan) Lissajous (gambarkan) Minimum 2 1 Ø = … Ø = … Maksimum dst. Ø = … Ø = …

Mengukur Frekuensi

22.Gunakan kit Box Osilator. Hubungkan dengan sumber tegangan DC 5 V. 23.Gunakan keluaran dari osilator dan amati pada osiloskop.

24.Ukur frekuensi osilator f1, f2 dan f3 dengan menggunakan cara langsung dan cara

Lissajous.

25.Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 1-10.

Tabel ‎1-10 Hasil pengukuran frekuensi dengan osiloskop

Posisi Selektor Frekuensi

Pengukuran frekuensi

Cara Langsung Cara Lissajous Tsinyal (s) fsinyal (Hz) f - generator sinyal (Hz) Gambar Tampilan f - sinyal (Hz) f1 f₂ f3

(31)

Mengukur Faktor Penguatan

26.Gunakan bagian “Penguat” (pada kit Osiloskop dan Generator Sinyal, jangan lupa menghubungkan catu-daya nya ke jala-jala). Sebagai inputnya, gunakan gelombang sinus 1 kHz 2 V_pp dari Generator Fungsi.

27.Ukur penguatan (V_o/V_i) dari sinyal di input ke output menggunakan cara langsung (mode xy) dan dengan dual trace.

28.Tuliskan hasil pengukuran pada Buku Catatan Laboratorium (Tabel 1-11).

Tabel ‎1-11 Hasil pengukuran faktor penguatan dengan osiloskop

Vinput Cara

Langsung

Cara Dual Trace

Tegangan (Vpp) Frekuensi (kHz) Faktor Penguatan Vout (Vpp) Faktor Penguatan 2 1 dst.

Menggambar Karakteristik Komponen Dua Terminal

29.Gunakan rangkaian/ komponen-komponen pada bagian kanan kit “Osiloskop dan Generator Sinyal”. Hubungkan resistor sebagai komponen dua terminal dengan rangkaian pada Gambar 1-16 dibawah ini. Gunakan gelombang sinusoid dengan frekuensi 150 Hz, 2 Vpp pada generator sinyal.

1KΩ Vx Vy + _ + _ + - Gen-Sinyal 1KΩ

(32)

30.Atur osiloskop pada mode x-y. Aktifkan tombol “INV” pada kanal Y. Perhatikan karakteristik komponen tersebut. Catat kurva karakteristik i-v komponen tersebut pada Buku Catatan Laboratorium.

31.Ulangilah pengukuran karakteristik di atas dengan memodifikasi komponen dua terminal rangkaian untuk kapasitor dan dioda seperti yang digambarkan pada gambar 1-17 dan 1-18 dibawah ini.

1KΩ Vx Vy + _ + _ + - Gen-Sinyal

Gambar ‎1-17 Rangkaian karakterisasi kapasitor

1KΩ Vx Vy + _ + _ + - Gen-Sinyal

Gambar ‎1-18 Rangkaian karakterisasi dioda

32.Apa yang terjadi bila bentuk gelombang yang digunakan adalah segitiga, untuk ketiga rangkaian diatas ?. Catatlah pada BCL.

Mengakiri Percobaan

33.Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala-jala ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggal-kan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off) dan tertutup kover-nya.

34.Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan men-dapatkan potongan nilai sebesar minimal 10.

35.Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Buku Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai

(33)

Percobaan 2

Rangkaian Arus Searah

dan Nilai Statistik Resistansi

2.1 Tujuan

1. Memahami penggunaan teorema Thevenin dan teorema Norton pada rangkaian arus searah

2. Memahami Teorema Superposisi 3. Memahami Teorema Resiprositas

4. Dapat merancang Rangkaian Pembagi Tegangan 5. Memahami rangkaian resistor seri dan paralel 6. Memahami nilai statistik resistansi

2.2 Persiapan

Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul rangkaian DC ini. Kerjakan tugas pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang berlaku.

Teorema Thevenin

Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan/ atau sumber arus dependen maupun independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b, dapat diganti dengan suatu tegangan VT seri dengan resistor RT.

a b VT RT a b Rangkaian aktif linier

Gambar ‎2-1 Konsep Teorema Thevenin

VT = tegangan pada a-b dalam keadaan tanpa beban (open circuit) = VOC

RT = resistansi pada a-b “dilihat” kearah rangkaian dengan semua sumber independen diganti dengan resistansi dalamnya.

(34)

Dengan teorema ini kita dapat menghitung arus beban dengan cepat bila beban diubah-ubah.

Teorema Norton

Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan atau sumber arus dependen maupun independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b, dapat diganti dengan satu sumber arus IN paralel dengan satu resistor dengan resistansi RN.

a b RN a b Rangkaian aktif linier IN +

Gambar ‎2-2 Teorema Norton

IN = arus melalui a-b dalam keadaan hubung singkat (short circuit) = ISC

RN = resistansi pada a-b “dilihat” ke arah rangkaian dengan semua sumber independen diganti dengan resistansi dalamnya.

Teorema Superposisi

Prinsip superposisi menyebabkan suatu rangkaian rumit yang memilki sumber tegangan/arus lebih dari satu dapat dianalisis menjadi rangkaian dengan satu sumber. Teorema ini menyata-kan bahwa respon yang terjadi pada suatu cabang, berupa arus atau tegangan, yang disebab-kan oleh beberapa sumber (arus dan/atau sumber tegangan) yang bekerja bersama-sama, sama dengan jumlah masing-masing respon bila sumber tersebut bekerja sendiri dengan sum-ber lainnya diganti oleh resistansi dalamnya.

Ketika menentukan arus atau tegangan dari satu sumber tertentu, semua tegangan indepen-den digantikan dengan hubung singkat dan semua sumber arus independen digantikan dengan hubung terbuka. Tegangan dependen tidak mengalami perubahan. Prinsip superposisi ini dapat diperluas untuk sumber yang bolak-balik, namun hanya berlaku pada rangkaian yang linear.

Jadi bila pada suatu rangkaian terdapan n buah sumber, maka akibat total, berupa arus atau tegangan, pada suatu cabang dapat dituliskan sebagai berikut:

a_t = a₁+ a₂ + ...+ a_n dimana

at = arus atau tegangan pada suatu cabang bila n buah sumber (sumber arus dan/atau sumber tegangan) bekerja bersama-sama

(35)

a₁= arus atau tegangan pada suatu cabang tersebut bila hanya sumber S₁yang bekerja, sedangkan sumber S2, S3, ... Sn diganti oleh resistansi dalamnya.

... dan seterusnya hingga a ke n (a_n)

an = arus atau tegangan pada suatu cabang tersebut bila hanya sumber Sn yang bekerja,

sedangkan sumber S₁, S₂, ... S_n-1 diganti oleh resistansi dalamnya.

Teorema Resiprositas

Dalam tiap rangkaian pasif yang bersifat linier, bila suatu sumber tegangan V yang dipasang pada cabang k menghasilkan arus I1 = I pada cabang m, maka bila sumber tegangan V

tersebut dipindahkan ke cabang m, arus yang mengalir pada cabang k adalah I₂ = I.

V R1 R6 R5 R4 R3 R2 I1 = I m k

Gambar ‎2-3 Sumber tegangan v dipasang pada cabang k, dan arus pada cabang m adalah I₁=I

V R1 R6 R5 R4 R3 R2 I2 = I m k

Gambar ‎2-4 Sumber tegangan v dipindahkan ke cabang m, maka arus pada cabang k ialah I₂ = I

(36)

2.3 Alat dan Komponen yang Digunakan

1. Kit Teorema Thevenin dan Norton (1 buah)

2. Kit Multimeter (1 buah)

3. Kit Osiloskop dan Generator Sinyal (1 buah)

4. Resistor 1K (100 buah)

5. Resistor Dekade (1 set)

6. Power Supply DC (2 buah)

7. Multimeter (2 buah)

8. Kabel 4mm – 4mm (min 10 buah)

2.4 Tugas Pendahuluan

1. Perhatikan rangkaian di bawah ini untuk R1 = 33 K, R2 = 1,5 K, R3 = 2,2 K,

dan R4 = 1,5 K. V1 R1 R3 R4 R2 V2 I4

Gambar ‎2-5 Rangkaian percobaan superposisi

2. Hitunglah arus yang melalui R4 (yaitu I4) dan beda potensial pada R1 untuk nilai

V1=12 V dan V2 = 6 V.

3. Asumsi di lab hanya tersedia resistor dengan nilai berikut ini: 220 K 1 buah 10 1 buah 33 K 1 buah 2,2 K 1 buah 120 2 buah 1,5 K 2 buah 1,5 M 2 buah

Kombinasikan sebagian dari resistor-resistor tersebut untuk menghasilkan nilai resistansi di bawah ini:

(37)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 23 70 870 5,2 K 1,72 M 36,7 K

2.5 Percobaan

Memulai Percobaan

1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang tertempel pada masing-masing meja praktikum. Catat juga nomor meja dan Kit Praktikum yang digunakan dalam Buku Catatan Laboratorium.

2. Periksa kelengkapan dan kondisi alat ukur serta sumber arus yang tersedia di meja praktikum

Percobaan Teorema Thevenin (Rangkaian 1)

3. Dalam percobaan ini, teorema Thevenin dipergunakan untuk mencari arus pada beban R (R1, R2, atau R3) pada cabang C-D secara tidak langsung, dengan

mengukur VT, RT, dan R. Kemudian hasilnya dibandingkan dengan pengukuran

arus melalui beban secara langsung dengan membaca milli Ammeter.

4. Gunakan kit Thevenin dan Norton. Pasanglah sumber tegangan searah 20 V pada A-B. pada cabang C-D pasanglah mA meter seri dengan beban R1, seperti pada

Gambar 2-6. Catat arus yang melalui R1.

Rangkaian N A B C D 20V R1 A I

(38)

5. Bukalah beban & mA-meter, sehingga C-D terbuka (open circuit). Ukurlah tegangan open circuit C-D dengan Voltmeter Elektronik yang mempunyai

impendansi input tinggi,( seperti pada Gambar 2-7. ) catat tegangan open circuit ini sebagai nilai V_T. Perhatikan bahwa tegangan sumber A-B harus tetap = 20 V.

Rangkaian N A B C D 20V V

Gambar ‎2-7 Pengukuran tegangan Thevenin

6. Untuk mengukur RT, yaitu resistansi yang “dilihat” pada terminal C-D ke arah kiri,

bukalah/lepaskan sumber tegangan dari A-B dan hubung singkatkan A-B, seperti pada Gambar 2-8. Ukurlah resistansi pada terminal C-D dengan ohmmeter (atau jembatan). Rangkaian N A B C D Ohm meter

Gambar ‎2-8 Pengukuran resistansi Thevenin/ Norton (RT)

7. Ukurlah resistansi R1

8. Hitunglah arus melalui R1 dari:

T T i V I R R   VT RT R1 C D I

(39)

9. Bandingkan hasil perhitungan tersebut dengan hasil yang saudara peroleh dari pengukuran pada langkah no 3.

10.Ulangilah percobaan Thevenin ini (langkah 3 sampai 7) untuk harga R = R2 dan

R = R₃.

11.Tuliskan hasil percobaan di atas dalam bentuk tabel pada Buku Catatan Laboratorium (BCL).

Teorema Thevenin (Rangkaian 2)

12.Susun rangkaian seperti Gambar 2-9. Sumber tegangan menggunakan sumber tegangan yang diatur tegangannya pada nilai VT langkah 5 dan resistor

mengguna-kan resistor dekade atau potensiometer yang tersedia pada kit praktikum, dengan nilai R_T pada langkah 6.

13.Ukurlah arus yang mengalir melalui R1 dengan mA-meter.

14.Ulangilah percobaan 11-14 untuk R = R₂, R = R₃, dan R = 0 (hubung-singkat). 15.Tulislah hasil percobaan di atas dalam Buku Catatan Laboratorium.

Teorema Norton

16.Dalam percobaan ini, rangkaian pada percobaan thevenin 1 di atas diganti dengan se-buah sumber arus I_N paralel dengan suatu resistansi R_N yang besarnya sama denganRT.

17.Mencari besar I_N. Pasanglah sumber tegangan searah 20 V pada A-B. Ukurlah arus hubung-singkat pada C-D (pasanglah mA-meter pada C-D).

Rangkaian N A B C D 20V A I

(40)

18.R_N = R_T dapat diperoleh pada langkah 6 pada percobaan sebelumnya. Aturlah sumber arus sehingga menghasilkan arus sebesar IN seperti telah diperoleh dari

langkah 17. Buatlah rangkaian seperti di bawah ini:

Rangkaian N A B C D R1 A Sumber arus IN E F RT

Gambar ‎2-11 Pengukuran arus rangkaian pengganti Norton

19.Ukurlah arus melalui mA-meter untuk R = R1, R2 dan RN2

20.Ubah resistor RN menggunakan resistor dekade, lakukan kempbali pengukuran

arus seperti pada langkah 19.

21.Tulislah hasil pengamatan saudara dalam Buku Catatan Laboratorium.

Teorema Superposisi

22.Gunakan Kit Multimeter. Perhatikan rangkaian sebagai berikut untuk R₁ = 33 K, R2 = 1,5 K, R3 =1,5 K, dan R4 = 2,2 K. V1 R1 R3 R4 R2 V2 I4

(41)

23.Buatlah rangkaian seperti gambar di atas dengan V₁= 12 V, dan V₂ = 0 V (V₂ dihubung singkat).

24.Ukur arus yang melalui R4 (yaitu arus I4) dan beda potensial pada R1. Catat

hasilnya pada Buku Catatan Laboratorium.

Keterangan: JANGAN menghubung-singkatkan sumber tegangan. Lepaskan sumber tegangan dari rangkaian, baru hubung singkatkan kedua titik pada rangkaian. 25.Kemudian ubah rangkaian di atas menjadi V₁= 0 V (V₁ dihubung singkat) & V₂= 6

V.

26.Ukur arus yang melalui R₄ (yaitu arus I₄) dan beda potensial pada R₁. Catat hasilnya dalam Buku Catatan Laboratorium.

27.Kemudian modifikasilah rangkaian di atas menjadi V1=12 V dan V2 = 6 V.

(Petunjuk: Gunakan rangkaian pembagi tegangan menghasilkan V2 = 6V.)

28.Ukur arus yang melalui R4 (yaitu arus I4) dan beda potensial pada R1, catat dalam

Buku Catatan Laboratorium. Lakukan perhitungan nilai arus dan tegangan yang seharusnya terjadi dan Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan.

Teorema Resiprositas

29.Buatlah rangkaian berikut dengan R1= 1,5 K, R2= 33K, R3= 1,5K, R4= 220K,

R₅= 2,2K. R1 R4 R2 R5 R3 a b

(42)

30.Pasang sumber tegangan V = 12 V pada a-b. Ukurlah arus yang melalui c-d dengan memasang milli Ammeter pada c-d. Perhatikan polaritas milli Ammeter. 31.Pindahkanalah sumber tegangan 12 V tersebut ke c-d (Vcd = 12V)

32.Ukurlah arus melalui a-b dengan memasang milli Ammeter pada a-b.

Transfer Daya Maksimum

33.Gunakan Kit Teorema Norton. Rangkai rangkaian pembagi tegangan seperti gambar di bawah ini dengan nilai resistor RA = resitor variabel metrix x10 K , x1

K , x100 serta RB = 3,3 Kdari kit praktikum.

RA 10 V Vs RB V A

Gambar ‎2-14 Rangkaian percobaan pembagi tegangan

34.Amati dan catat tegangan, arus dan daya yang terjadi pada resistor beban RB

sesuai dengan Tabel 2-1

35.Gambarkan grafik daya vs RB pada Buku Catatan Laboratorium dan amati adanya tegangan maksimum

36.Atur RB hingga diperoleh nilai RB yang memberi nilai daya maksimum 37.Sampaikan analisis hasilnya pada laporan

Tabel 2- 1 Pengukuran Transfer Daya Maksimum

No RB( VB(V) IB (A) PB (Watt) 1 200 2 400 3 800 4 1600 5 3200 6 6400 7 12800 8 512000

(43)

Rangkaian Resistor Seri dan Paralel

38.Gunakan Kit Multimeter. Rangkai suatu rangkaian dengan resistor-resistor yang tersedia pada kit, yang menghasilkan resistansi efektif sesuai di bawah ini (pilih hari yang sesuai dengan hari praktikum).

70 (Senin) 870 (Selasa) 5,2 K (Rabu) 1,72 M (Kamis)

36,7 K (Jumat)

39.Ukur resistansi masing-masing resistor yang digunakan dan resistansi efektif rangkaian tersebut dengan menggunakan multimeter digital, catat pada Buku Catatan Laboratorium.

Perilaku Statistik Nilai Resistansi

40.Ukurlah ke 100 resistor 1k dengan menggunakan Multimeter Digital. Catat nilainya dalam Tabel 2-2

Tabel 2-‎2 Data pengukuran resistor

No. Resistansi () Cacah Jumlah

1 0-967 2 968-972 3 973-977 4 978-982 5 983-987 6 988-992 7 993-997 8 998-1002 9 1003-1007 10 1008-1012 11 1013-1017 12 1018-1022

(44)

13 1023-1027 14 1028-1032 15 1033- …

41.Setelah semua kelompok dalam pengawasan satu asisten selesai mengukur resistansi, gabungkan hasil dalam table berikut.

Tabel ‎2-3 Rekapitulasi data pengukuran resistor

No. Resistansi () Jumlah di Kel ___ Jumlah di Kel ___ Jumlah di Kel ___ Jumlah di Kel ___ Jumlah di Kel ___ Jumlah Keseluruhan 1 0-967 2 968-972 3 973-977 4 978-982 5 983-987 6 988-992 7 993-997 8 998-1002 9 1003-1007 10 1008-1012 11 1013-1017 12 1018-1022 13 1023-1027 14 1028-1032 15 1033- …

(45)

42.Buat statistik dalam bentuk histogram nilai resistansi tersebut dalam laporan. 43.Secara acak ambilah 3 buah resistor, ukur kembali resistansi resistor-resistor

tersebut. Berapakah probabilitas ke 3 resistor bernilai dalam antara 999-1001? Jelaskan pengamatan dan kesimpulan dalam laporan.

Mengakhiri Percobaan

44.Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala-jala ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggal-kan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). 45.Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani

lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan men-dapatkan potongan nilai sebesar minimal 10.

46.Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Buku Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai.

(46)

Percobaan 3

Rangkaian Penguat Operasional

3.1 Tujuan

1. Dapat menyusun rangkaian pada breadboard 2. Memahami penggunaan operational amplifier

3. Dapat menggunakan rangkaian-rangkaian standar operational amplifier pada komputasi analog sederhana

3.2 Persiapan

Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul op amp ini. Tugas pendahuluan pada modul ini adalah menyusun lima buah rangkaian menggunakan IC op amp 741 pada breadboard. Untuk mendukung pengerjaan tugas pendahuluan ini, siswa diharapkan telah membaca “Petunjuk Umum Penggunaan BreadBoard” dan Appendix berjudul “Rating Komponen”.

Peralatan dan perlengkapan yang akan digunakan, seperti breadboard, IC, dan kabel penghubung, akan disediakan dari lab dan dapat diambil di Laboratorium Dasar sehari sebelum praktikum dimulai. Buat rangkaian di rumah dan bawa rangkaian ini pada saat praktikum sebagai tugas pendahuluan sekaligus bahan praktikum.

Pengenalan Op Amp

Operational Amplifier, sering disingkat dengan sebutan Op Amp, merupakan komponen yang penting dan banyak digunakan dalam rangkaian elektronik berdaya rendah (low power). Istilah operational merujuk pada kegunaan op amp pada rangkaian elektronik yang memberikan operasi aritmetik pada tegangan input (atau arus input) yang diberikan pada rangkaian.

(47)

Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 33 Gambar ‎3-1 Simbol penguat operasional

Gambar di atas menunjukkan dua input, output, dan koneksi catu daya pada op amp. Simbol ”-” menunjukkan inverting input dan ”+” menunjukkan non-inverting input. Koneksi ke catu daya pada op amp tidak selalu digambarkan dalam diagram, namun harus dimasukkan pada rangkaian yang sebenarnya.

IC Op Amp 741

Gambar ‎3-2 Konfigurasi pin IC Op amp 741

IC op amp yang digunakan pada percobaan ini ditunjukkan pada Gambar 3-2. Rangkaian op amp ini dikemas dalam bentuk dual in-line package (DIP). DIP memiliki tanda bulatan atau strip pada salah satu ujungnya untuk menandai arah yang benar dari rangkaian. Pada bagian atas DIP biasanya tercetak nomor standar IC. Perhatikan bahwa penomoran pin dilakukan berla-wanan arah jarum jam, dimulai dari bagian yang dekat dengan tanda bulatan/strip.

Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC (no connection), dan dua pin offset null. Pin offset null memungkinkan kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalam IC untuk memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai nol. Pada percobaan kali ini kita tidak akan menggunakan fitur offset null. Perhatikan bahwa tidak terdapat pin ”ground” pada op amp ini, amp menerima referensi ground dari rangkaian dan komponen eksternal.

Meskipun pada IC yang digunakan pada eksperimen ini hanya berisi satu buah op amp, terdapat banyak tipe IC lain yang memiliki dua atau lebih op amp dalam suatu kemasan DIP.