Kelompok A/1:
1. Ellona Ruhama (210611349) 2. Sabrina Damayanti (220611873) 3. Anindita Nadiasmana (220612115)
PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI DEPARTEMEN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS ATMA JAYA YOGYAKARTA
2024
BAB 1 TUJUAN
1.1.1. Tujuan Praktikum
Dalam melaksanakan praktikum Modul Analog, adapun capaian pembelajarannya sebagai berikut.
a. Praktikan dapat membuat atau menyusun rangkaian sinyal analog seperti voltage divider, low and high pass filter, inverting and non-inverting (Op-Amp), dioda forward and reverse, serta rangkaian dioda bridge dengan kapasitor dan tanpa kapasitor.
b. Praktikan dapat membuat kesimpulan yang berkaitan dengan fungsi setiap rangkaian analog melalui hasil pengamatan selama praktikum.
c. Praktikan dapat membandingkan hasil pengamatan selama praktikum dengan hasil praktikum dalam keadaan ideal.
d. Praktikan mampu melakukan analisis terhadap bentuk gelombang sinyal analog pada arus DC (searah) dan AC (bolak-balik).
e. Praktikan dapat melakukan perangkaian rangkaian analog dengan menggunakan software Proteus.
1.1.2. Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan dalam praktikum Modul ini adalah sebagai berikut.
a. Kapasitor 1µF b. IC LM 741 Op-Amp c. Resistor 270 Ω d. Resistor 560 Ω e. Resistor 1000 Ω f. Resistor 1500 Ω g. Dioda 1N4001GP h. Oscilloscope i. Kabel banana j. Software Proteus
BAB 2 ISI
1.2.1. Rangkaian Analog
Rangkaian analog merupakan suatu susunan elektronika dimana nilai yang diinginkan dapat diubah secara bertahap. Rangkaian ini juga menyimpan informasi gelombang elektromagnetik.
1.2.2. Voltage Divider
Voltage divider merupakan sebuah rangkaian yang terdiri atas 2 resistor dan dirakit secara seri, rangkaian ini berfungsi sebagai pembagi tegangan yang lebih besar menjadi tegangan yang lebih kecil. Kebanyakan dari rangkaian voltage divider digunakan dalam pembagian atau mengubah suatu tegangan input (V in) menjadi satu atau lebih dari satu tegangan output (V out) sesuai dengan kebutuhan suatu rangkaian. Berikut merupakan contoh dari rangkaian dasar voltage divider.
Gambar 1.2.1. Rangkaian Dasar Voltage Divider
(Sumber : https://www.rekomend.id/rumus-dan-rangkaian-pembagi-tegangan- voltage-divider/)
Berdasarkan Gambar 1.1. akan didapatkan sebuah rumus untuk menghitung Vout dari rangkaian voltage divider sebagai Berikut.
Vout = Vin x R2 R1 + R2
(1.1)
Keterangan:
Vout = Tegangan Keluar (V) Vin = Tegangan Masuk (V)
R1 = Resistor / Hambatan Pertama (Ω) R2 = Resistor / Hambatan Kedua (Ω) 1.2.3. Low and High Pass Filter
Low pass filter merupakan suatu rangkaian elektronika yang umumnya digunakan untuk melewatkan frekuensi rendah serta menghilangkan frekuensi tinggi, sementara filter tinggi (high pass) berkebalikan, membiarkan frekuensi tinggi dan menghilangkan frekuensi rendah. Contohnya dapat ditemui dalam pengaturan volume speaker di mana low pass dan high pass filter digunakan. Berikut adalah gambar dari kedua jenis filter tersebut.
Gambar 1.2.2. Prinsip Low Pass Filter
(Sumber : https://images.app.goo.gl/NVk9vvPLdotaog7M7)
Gambar 1.2.3. Prinsip High Pass Filter
(Sumber : https://images.app.goo.gl/mec5YzrDEnHYTAj66)
Untuk mencari reaktansi berkapasitas tinggi pada saat frekuensi rendah dan sebaliknya, dapat menggunakan persamaan berikut.
Xc= 1 2πfC
(1.2)
Keterangan:
Xc = Reaktansi Kapasitas (ohm) F = Frekuensi (Hz)
C = Kapasitansi (Farad)
Persamaan ini berguna unyuk menghitung impedansi dalam sebuah rangkaian, yang dapat dinyatakan sebagai.
Z = √R + ΧC2 (1.3)
Keterangan:
Z = Impedansi (ohm) R = Hambatan (ohm)
Untuk menghitung tegangan output pada rangkaian high pass filter, dapat menggunakan rumus berikut.
Vout = Vin X xc z
(1.4)
Low Pass Filters dan High Pass Filter merupakan dua jenis filter yang umum digunakan dalam pemrosesan sinyal. Low pass filter melibatkan penggunaan resistor (R) dan kapasitor (C) dalam rangkaian RC. Pada rangkaian ini, arus yang mengalir melalui kapasitor menyebabkan penurunan respons terhadap frekuensi tinggi. Berikut ini merupakan rumus waktu cut off frequency.
Fc= 1 2πRC
(1.5) Keterangan:
Fc = cut-off frequency (Hz)
Ketika frekuensi sinyal melampaui fc, repons filter menurun, memutuskan frekuensi tinggi. High Pass Filter membiarkan frekuensi tinggi melewati dan menekan frekuensi rendah. Perbedaan utamanya terletak pada pengaturan kapasitor dan resistor rangkaian.
1.2.4. Inverting dan non-inverting
Inverting dan non-inverting merupakan sebuah bentuk rangkaian operational
komponen eletronika yang terdiri dari IC Op-Amp, power supply, dan dua buah resistor. Op-Amp biasanya digunakan untuk memperkuat sinyal dari arus searah (DC) maupun sinyal dari arus bolak-balik (AC).
Gambar 1.2.4. Struktur IC LM741
(sumber: https://ldte.stei.itb.ac.id/2022/04/05/rangkaian-tes-ic-op-amp-741/) Inverting merupakan sebuah rangkaian yang berfungsi untuk menguatkan suatu sinyal yang nantinya hasil dari penguatan tersebut akan berbanding terbalik sebesar 180 derajat. Berikut merupakan persamaan mencari output dalam rangkaian inverting.
Vout = (Rf
Ri) x Vin (1.5)
Keterangan:
Vout = Tegangan Keluar (V) Vin = Tegangan Masuk (V) Rf = Resistor / Hambatan f (Ω) Ri = Resistor / Hamabtan i (Ω)
Non-Inverting merupakan sebuah rangkaian yang berfungsi untuk menguatkan suatu sinyal yang nantinya hasil dari penguatan tersbut akan tetap sefase dengan sinyal yang telah diinput. Berikut merupakan persamaan mencari output dalam rangkaian non-inverenting.
Vout =(Rf
Ri+1)xVin (1.6)
Keterangan:
Vout = Tegangan Keluar (V) Vin = Tegangan Masuk (V) Rf = Resistor / Hambatan f (Ω) Ri = Resistor / Hamabtan i (Ω) 1.2.5. Dioda Forward and Reverse
Dioda merupakan komponen yang bersifat semikonduktor yang memberikan arus listrik mengalir ke satu arah dan menghambat dari arah sebaliknya. Dioda dibagi menjadi 3 kondisi yang berbeda. Kondisi tersebut adalah kondisi tanpa tegangan, kondisi tegangan positif (forward) dan kondisi tegangan negatif (reverse). Dioda dalam kondisi tegangan positif (forward) merupakan kondisi di mana anoda dihubungkan pada terminal positif dan katoda dihubungkan pada terminal negatif.
Dioda dalam kondisi tegangan negatif (reverse) merupakan kondisi di mana katoda dihubungkan pada terminal katoda positif dan anoda dihubungkan pada terminal negatif. Rangkaian diode merupakan rangkaian yang tidak dapat bisa menghantar arus listrik.
Gambar 1.2.5. Rangkaian Dioda Forward dan Dioda Reverse (Sumber: https://www.kakangnurdin.com/2021/10/dioda-pengertian-bahan-
fungsi-struktur-simbol-jenis.html)
1.2.6. Dioda Bridge dengan kapasitor dan tanpa kapasitor
Kapasitor merupakan komponen elektronika yang menyimpan elektron dalam
dielektrik yang disebut keping. Rangkaian yang memiliki sumber arus bolak-balik, arus bermuatan positif menuju ke arus bermuatan negatif akan melewati titik nol.
Hal tersebut akan menyebabkan arus tidak dapat bergerak. Rangkaian dioda bridge memiliki fungsi untuk menyimpan muatan. Berikut ini merupakan rangkaian dioda bridge dengan kapasitor.
Gambar 1.2.6. Rangkaian Dioda Bridge dengan Kapasitor (Sumber: https://nulis-ilmu.com/dioda-bridge/)
Berikut ini merupakan rangkaian dioda bridge tanpa kapasitor.
Gambar 1.2.7. Rangkaian Dioda Bridge Tanpa Kapasitor (Sumber: Modul Analog)
BAB 3
DATA DAN PEMBAHASAN
1.3.1. Rangkaian Voltage Divider
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan pada rangkaian Voltage Divider, berikut merupakan data yang didapatkan:
i.Maksud Percobaan
Percobaan Voltage Divider bertujuan untuk mengubah nilai tegangan dengan cara memperkecil tegangan yang masuk. Praktikan ingin memahami bagaimana membagi atau mengurangi nilai tegangan dalam rangkaian yang dibuatnya.
Tujuan percobaan ini untuk merangkai rangkaian analog voltage divider, memahami input dan output yang dihasilkan, serta menggunakan dua resistor sebagai pembagi tegangan DC untuk mencapai nilai tegangan yang diinginkan.
Rangkaian voltage divider terdiri dari dua hambatan yang disusun secara seri dan berfungsi sebagai pembagi tegangan untuk mencapai target tegangan yang yang telah ditentukan.
ii. Penjelasan Cara Kerja Rangkaian Voltage Divider
Dalam proses pembuatan rangkaian voltage divider, rangkaian ini akan dihubungkan dengan dua resistor secara seri. Sebelum resistor pertama akan disambungkan ke kabel positif milik osilloscope, dan bila dilihat dari Gambar 1.8 kabel negatif milik osilloscope akan dihubungkan dengan kabel sebelum resistor kedua. Berikut bentuk rangkaian dari volatge divider yang telah dirangkain oleh praktikan baik secara langsung maupun melalui proteus.
Arus listrik yang masuk kedalam rangkaian voltage akan melewati dua hambatan listrik, hal tersebut akan menyebabkan penekan jumlah tegangan listrik yang awalnya tinggi akan berkurang menjadi tegangan yang jumlahnya rendah.
Gambar 1.3.1. Bentuk Rangkaian Voltage Divider di Proteus
iii. Data Hasil Percobaan
Berikut merupakan data hasil percobaan dari rangkaian voltage divider yang didapatkan selama praktikum dan menggunakan software Proteus.
a. Hasil Oscilloscope Praktikum.
Berikut merupakan hasil gelombang yang dihasilkan oscilloscope.
Gambar 1.3.2. Hasil Oscilloscope Praktikum
Berikut merupakan data hasil praktikum langsung.
Tabel 1.3.1. Data Tegangan Voltage Divider
Tegangan Input (V) 3
R1 (Ω) 1000
R2 (Ω) 270
Tegangan Output (V) 0,87
b. Hasil Oscilloscope dengan Aplikasi Proteus 8.
Gambar 1.3.3. Hasil Oscilloscope Aplikasi Proteus 8
Berdasarkan Gambar 1.10. dapat diketaui bahwa tegangan yang masuk ditandai dengan gelombang warna kuning sedangkan tegangan yang keluar ditandai dengan gelombang berwarna biru. Tegangan yang masuk kedalam rangkaian tersebut sebesar 3 V dan yang keluar sebesar 0,64 V.
c. Bentuk Gelombang rangkaian
Berikut merupakan data gambar bentuk gelombang rangkaian Voltage Divider.
Gambar 1.3.4. Bentuk Gelombang Rangkaian Voltage Divider Praktikum iv. Hasil Analisis Gelombang
Berdasarkan hasil praktikum langsung yang datanya dapat dilihat dari Tabel 1.1., diketahui bahwa tegangan output pada praktikum langsung sebesar 0,87 V.
Dengan tegangan input sebesar 3 V ,hampatan pertama sebesar 1000 ohm, dan hamtan kedua sebesar 270 ohm. Hal tersebut telah sesuai dengan teori dari voltage divider yang mana rangkaian voltage divider dapat membagi tegangan besar menjadi tegangan yang lebih kecil.
Rangkaian voltage divider memiliki persamaan yang dapat digunakan untuk mencari tegangan output dari suatu rangakian. Berikut merupakan perhitungan menggunakan persamaan 1.1.
Vout = 3 x 1000 + 270270 Vout = 3 x 1 270270 Vout = 3 x 0,213
Vout = 0,64 V
Perhitungan menggunakan persamaan 1.1. akan mendapatkan hasil tegangan output sebesar 0,64 V. Terdapat perbedaan hasil tegangan output sebesar 0,23 V pada saat praktikum langsung dengan perhitungan menggunakan persamaan, hal tersebut bisa terjadi dikarenakan human error saat praktikum.
v. Perbedaan hasil percobaan secara langsung dengan percobaan di Proteus Dapat diketahui bahwa perbedaan hasil praktikum langsung dengan praktikum dengan proteus akan mendapatkan hasil yang berbeda. Tegangan keluar pada praktikum langsung sebesar 0,87 V sedangkan pada praktikum menggunapan Proteus mendapatkan hasil tegangan keluar sebesar 0,64 V.
vi. Penerapan voltage divider pada peralatan sehari-hari
Rangkaian Voltage divider dalam kehidupan sehari-hari biasanya di terapkan pada sensor suhu. Hal tersebut dikarenakan pada sensor suhu, untuk mengindikasi perubahan pada suhu sehingga memerlukan perubahan tegangan.
1.3.2. Rangkaian Low and High Pass Filter i. Maksud Percobaan
Percobaan low dan high pass filter merupakan percobaan yang bertujuan untuk mengetahui cara mengatahui cara membuat rangkaian low and high pass filter.
Percobaan menggunakan rangkaian low pass filter bertujuan untuk menunjukkan sinyal dengan frekuensi rendah melewati sinyal dengan frekuensi tinggi.
Percobaan menggunakan rangkaian high pass filter bertujuan untuk menunjukkan sinyal dengan frekuensi tinggi melewati sinyal dengan frekuensi rendah.
ii. Penjelasan cara kerja rangkaian low and high pass filter
Pada rangkaian low pass filter, sinyal dengan frekuensi 0 Hz hingga titik cut-off akan dilepaskan dan ditahan oleh sinyal berfrekuensi lebih tinggi. Pada rangkaian high pass filter, sinyal akan dengan frekuensi pada titik cut-off hingga frekuensi yang lebih tinggi akan dilepaskan dan sinyal frekuensi di bawah titik cut-off akan ditahan. Berikut ini merupakan rangkaian low and high pass filter.
Gambar 1.3.5. Rangkaian Low and High Pass Filter di Proteus
iii. Data hasil percobaan
Berikut ini merupakan nilai dari rangkaian low and high pass filter yang dilakukan di proteus.
Tabel 1.3.2. Nilai Rangkaian Low Pass Filter dan High Pass Filter
V in 3 V
R 1500 ohm
C 1µF = 0.000001 F
Fc (Cut-off Frequency) 106.10
Setelah menentukan nilai pada rangkaian low pass filter dan high pass filter, dilakukan percobaan menggunakan 5 nilai frekuensi yang berbeda. Berikut ini data hasil percobaan rangkaian low pass filter dengan 5 nilai frekuensi berbeda.
Tabel 1.3.3. Hasil Praktikum Low Pass Filter
Percobaan Ke- Frekuensi (Hz) Volt (V)
1 400 0.75
2 600 0.53
3 900 0.35
4 1500 0.20
5 2500 0.13
Berikut ini merupakan hasil percobaan rangkaian high pass filter dengan 5 nilai frekuensi yang berbeda.
Tabel 1.3.4. Hasil Praktikum High Pass Filter
Percobaan Ke- Frekuensi (Hz) Volt (V)
1 400 2.90
2 600 2.95
3 900 2.98
4 1500 2.98
5 2500 3.00
Berikut ini merupakan gelombang yang dihasilkan pada praktikum low pass filter.
Gambar 1.3.6. Frekuensi 400 Hz Low Pass Filter
Gambar 1.3.7. Frekuensi 600 Hz Low Pass Filter
Gambar 1.3.8. Frekuensi 900 Hz Low Pass Filter
Gambar 1.3.9. Frekuensi 1500 Hz Low Pass Filter
Gambar 1.3.10. Frekuensi 2500 Hz Low Pass Filter
Berikut ini merupakan gelombang yang dihasilkan pada praktikum high pass filter.
Gambar 1.3.11. Frekuensi 400 Hz High Pass Filter
Gambar 1.3.12. Frekuensi 600 Hz High Pass Filter
Gambar 1.3.13. Frekuensi 900 Hz High Pass Filter
Gambar 1.3.14. Frekuensi 1500 Hz High Pass Filter
Gambar 1.3.15. Frekuensi 2500 Hz High Pass Filter
iv. Perhitungan tegangan output rangkaian low and high pass filter dan cut-off frequency
Berikut ini merupakan perhitungan tegangan output pada rangkaian low pass filter.
a. Low Pass Filter, Frekuensi 400 Hz
Vout = Vin X xc z Reaktansi Kapasitif
Xc= 1 2πfC
Xc = 1
2π x 400 x 1 x 10-6 Xc = 397.89 ohm Impedansi Rangkaian
Z = √R2 + ΧC2 Z = √15002 + 397.892
Z = 1657.52 ohm Tegangan Output
Vout = 3 X 397.89 1657.52 Vout = 0.72 V b. Low Pass Filter, Frekuensi 600 Hz
Vout = Vin X xc z Reaktansi Kapasitif
Xc = 1 2πfC
Xc = 1
2π x 600 x 1 x 10-6 Xc = 265.26 ohm Impedansi Rangkaian
Z = √R2 + ΧC2 Z = √15002 + 265.262
Z = 1523.27 ohm Tegangan Output
Vout = 3 X 265.26 1523.27
Vout = 0.52 V c. Low Pass Filter, Frekuensi 900 Hz
Vout = Vin X xc z Reaktansi Kapasitif
Xc = 1 2πfC
Xc = 1
2π x 900 x 1 x 10-6 Xc = 176.84 ohm Impedansi Rangkaian
Z = √R2 + ΧC2 Z = √15002 + 176.842
Z = 1510.39 ohm Tegangan Output
Vout = 3 X 176.84 1510.39 Vout = 0.35 V d. Low Pass Filter, Frekuensi 1500 Hz
Vout = Vin X xc z Reaktansi Kapasitif
Xc = 1 2πfC
Xc = 1
2π x 1500 x 1 x 10-6 Xc = 106.10 ohm Impedansi Rangkaian
Z = √R2 + ΧC2 Z = √15002 + 106.102
Z = 1503.75 ohm Tegangan Output
Vout=3X 106.10 1503.75 Vout = 0.21 V e. Low Pass Filter, Frekuensi 2500 Hz
Vout = Vin X xc z Reaktansi Kapasitif
Xc = 1 2πfC
Xc = 1
2π x 2500 x 1 x 10-6 Xc = 63.66 ohm Impedansi Rangkaian
Z = √R2 + ΧC2 Z = √15002 + 63.662
Z = 1501.35 ohm Tegangan Output
Vout = 3 X 63.66 1501.35 Vout = 0.13 V
Berikut ini merupakan perhitungan tegangan output pada rangkaian high pass filter.
a. High Pass Filter, Frekuensi 400 Hz
Vout = Vin X R xc + R Reaktansi Kapasitif
Xc = 1 2πfC
Xc = 1
2π x 400 x 1 x 10-6 Xc = 397.89 ohm Tegangan Output
Vout=3X 1500 397.89 + 1500 Vout = 2.37 V
b. High Pass Filter, Frekuensi 600 Hz
Vout = Vin X R xc + R Reaktansi Kapasitif
Xc = 1 2πfC
Xc = 1
2π x 600 x 1 x 10-6 Xc = 265.26 ohm Tegangan Output
Vout = 3 X 1500 265.26 + 1500 Vout = 2.54 V c. High Pass Filter, Frekuensi 900 Hz
Vout = Vin X R xc + R Reaktansi Kapasitif
Xc = 1 2πfC
Xc = 1
2π x 900 x 1 x 10-6 Xc = 176.84 ohm Tegangan Output
Vout = 3 X 1500 176.84 + 1500 Vout = 2.68 V d. High Pass Filter, Frekuensi 1500 Hz
Vout = Vin X R xc + R Reaktansi Kapasitif
Xc = 1 2πfC
Xc = 1
2π x 1500 x 1 x 10-6 Xc = 106.10 ohm Tegangan Output
Vout=3X 1500 106.10 + 1500 Vout = 2.80 V e. High Pass Filter, Frekuensi 2500 Hz
Vout = Vin X R xc + R Reaktansi Kapasitif
Xc= 1 2πfC
Xc = 1
2π x 2500 x 1 x 10-6 Xc = 63.66 ohm Tegangan Output
Vout = 3 X 1500 63.66 + 1500 Vout = 2.87 V
v. Analisis tegangan output hasil praktikum dengan perhitungan
Berikut ini merupakan tabel yang menunjukkan perbedaan nilai tegangan output low pass filter hasil praktikum dengan perhitungan.
Tabel 1.3.5. Perbandingan Nilai Tegangan Output Low Pass Filter
Frekuensi (Hz) Tegangan Output (V)
Praktikum Perhitungan
400 0.75 0.72
600 0.53 0.52
900 0.35 0.35
1500 0.20 0.21
2500 0.13 0.13
Berikut ini merupakan tabel yang menunjukkan perbedaan nilai tegangan output high pass filter hasil praktikum dengan perhitungan.
Tabel 1.3.6. Perbandingan Nilai Tegangan Output High Pass Filter
Frekuensi (Hz) Tegangan Output (V)
Praktikum Perhitungan
400 2.90 2.37
600 2.95 2.54
900 2.98 2.68
1500 2.98 2.80
2500 3.00 2.87
Berdasarkan praktikum dan hasil perhitungan yang telah dilakukan, didapatkan bahwa tidak ada perbedaan yang signifikan antara hasil praktikum dan hasil perhitungan pada rangkaian low pass filter. Perbedaan tertinggi berada pada frekuensi 400 Hz yaitu sebesar 0.03 Hz. Sedangkan pada rangkaian high pass filter, terdapat perbedaan yang cukup signifikan. Perbedaan terbesar pada frekuensi 400 Hz sebesar 0.53 Hz dan perbedaan terkecil pada frekuensi 2500 Hz sebesar 0.13 Hz. Perbedaan hasil praktikum dan hasil perhitungan disebabkan kesalahan dalam pengukuran ataupun setup praktikum.
vi. Perhitungan cut-off frequency dengan cut-off frequency hasil praktikum
Berikut ini adalah perhitungan cut-off frequency pada rangkaian low dan high pass filter.
fc = 1 2πRC
fc = 1
2π x 1500 x 1 x 10-6 fc = 106.10 Hz
Berikut ini merupakan perhitungan voltage amplifier gain (Ag) dan voltage gain dalam decibel (dB) pada rangkaian low pass filter hasil praktikum.
a. Frekuensi 400 Hz Voltage Amplifier Gain (Av)
Av = Vout Vin 0.75
Av = 0.25 Voltage Gain (dB)
Gain (dB) = 20 Log10 |Av|
Gain (dB) = 20 Log10 |0.25|
Gain (dB) = -12.04 b. Frekuensi 600 Hz
Voltage Amplifier Gain (Av)
Av = Vout Vin Av = 0.53
3 Av = 0.18 Voltage Gain (dB)
Gain (dB) = 20 Log10 |Av|
Gain (dB) = 20 Log10 |0.18|
Gain (dB) = -14.89 c. Frekuensi 900 Hz
Voltage Amplifier Gain (Av)
Av = Vout Vin Av= 0.35
3 Av = 0.12 Voltage Gain (dB)
Gain (dB) = 20 Log10 |Av|
Gain (dB) = 20 Log10 |0.12|
Gain (dB) = -18.42 d. Frekuensi 1500 Hz
Voltage Amplifier Gain (Av)
Av = Vout Vin Av = 0.20
3 Av = 0.07 Voltage Gain (dB)
Gain (dB) = 20 Log10 |Av|
Gain (dB) = 20 Log10 |0.07|
Gain (dB) = -23.10 e. Frekuensi 2500 Hz
Voltage Amplifier Gain (Av)
Av = Vout Vin Av = 0.13
3 Av = 0.04 Voltage Gain (dB)
Gain (dB) = 20 Log10 |Av|
Gain (dB) = 20 Log10 |0.04|
Gain (dB) = -27.96
Berikut ini merupakan bode plot pada rangkaian low pass filter.
Gambar 1.3.16. Grafik Frequency Response Low Pass Filter
Berikut ini merupakan perhitungan voltage amplifier gain (Ag) pada rangkaian high pass filter.
a. Frekuensi 400 Hz Voltage Amplifier Gain (Av)
Av= Vout Vin
Av= 2.90 3 Av = 0.96 Voltage Gain (dB)
Gain (dB) = 20 Log10 |Av|
Gain (dB) = 20 Log10 |0.96|
Gain (dB) = -0.36 b. Frekuensi 600 Hz
Voltage Amplifier Gain (Av)
Av = Vout Vin Av = 2.95
3 Av = 0.98 Voltage Gain (dB)
Gain (dB) = 20 Log10 |Av|
Gain (dB) = 20 Log10 |0.98|
Gain (dB) = -0.18 c. Frekuensi 900 Hz
Voltage Amplifier Gain (Av)
Av = Vout Vin Av = 0.98
3 Av = 0.99 Voltage Gain (dB)
Gain (dB) = 20 Log10 |Av|
Gain (dB) = 20 Log10 |0.99|
Gain (dB) = -0.09 d. Frekuensi 1500 Hz
Voltage Amplifier Gain (Av)
Av = Vout Vin Av = 0.98
3 Av = 0.99 Voltage Gain (dB)
Gain (dB) = 20 Log10 |Av|
Gain (dB) = 20 Log10 |0.99|
Gain (dB) = -0.09 e. Frekuensi 2500 Hz
Voltage Amplifier Gain (Av)
Av = Vout Vin Av = 3.00
3 Av = 1 Voltage Gain (dB)
Gain (dB) = 20 Log10 |Av|
Gain (dB) = 20 Log10 |1|
Gain (dB) = 0
Berikut ini merupakan bode plot pada rangkaian high pass filter.
Gambar 1.3.17. Grafik Frequency Response High Pass Filter vii. Analisis cut-off frequency hasil praktikum dengan perhitungan
Berdasarkan hasil perhitungan, didapatkan bahwa cut-off frequency low pass dan high pass filter sebesar 106.10 Hz. Pada rangkaian low pass filter, nilai gain semakin kecil saat frekuensi telah melewati cut-off. Sedangkan pada rangkaian
high pass filter, nilai gain semakin besar saat frekuensi telah melewati cut-off frequency.
viii. Penerapan low and high pass filter pada peralatan sehari-hari
Penggunaan low and high pass filter umum ditemui pada peralatan rumah tangga seperti amplifier, oscillator, dan filter aktif, menjadi unsur penting dalam mengoptimalkan kualitas audio sehari-hari.
1.3.3. Rangkaian Inverting and Non-Inverting (Op-Amp) i. Maksud Percobaan
Percobaan menggunakan rangkaian inverting untuk menunjukkan cara penggunaan op-amp dalam memperkuat tegangan output yang berasal dari tegangan input. Tegangan output yang dihasilkan oleh rangkaian inverting merupakan kebalikan dari gelombang input. Sedangkan rangkaian non-inverting bertujuan untuk memperkuat tegangan ouput yang berasal dari tegangan input dengan menghasilkan tegangan output yang sama dengan gelombang input.
ii. Penjelasan Cara Kerja Rangkaian Inverting and Non-Inverting
Rangkaian inverting dan non-inverting menggunakan LM741. Pada rangkaian inverting, sinyal input akan dimasukkan ke terminal positif, kemudian tegangan input akan dibandingkan dengan ground pada terminal negatif. Sedangkan, pada rangkaian non-inverting, sinyal input akan dimasukkan ke terminal positif op-amp dan tegangan outputnya akan diteruskan melalui resistor ke terminal output.
Berikut ini merupakan rangkaian inverting dan non-inverting di proteus.
Gambar 1.3.18. Rangkaian Inverting dan Non-Inverting di Proteus iii. Data Hasil Percobaan
Dari percobaan membuat rangkaian inverting dan non-inverting di proteus, berikut ini merupakan gelombang yang dihasilkan dari rangkaian tersebut.
Gambar 1.3.19. Output Non-Inverting Op-Amp
Gambar 1.3.20. Output Inverting Op-Amp
Berikut ini merupakan nilai tegangan output yang dihasilkan oleh rangkaian inverting dan non-inverting di proteus.
Tabel 1.3.7. Nilai Tegangan Output Praktikum Rangkaian Nilai Tegangan (V)
Inverting 1.02
Non-Inverting 1.52
iv. Perhitungan nilai tegangan output pada rangkaian inverting dan non-inverting Op-Amp
Berikut adalah perhitungan tegangan output pada rangkaian inverting.
Vout = (Rf
Ri) x Vin Vout = (560
270) x 0.5 Vout = 1.04 V
Berikut adalah perhitungan tegangan output pada rangkaian non-inverting.
Vout =(Rf
Ri+1)x Vin
Vout =(560
270+1)x 0.5 Vout = 1.54 V
v. Analisis tegangan output berdasarkan perhitungan dan hasil praktikum
Setelah melakukan praktikum dan perhitungan, didapatkan hasil perhitungan tegangan output pada rangkaian inverting sebesar 1.04 V. Sedangkan hasil perhitungan tegangan ouput pada rangkaian non-inverting sebesar 1.54 V. Ada perbedaan nilai sebesar 0.02 antara hasil perhitungan dengan hasil praktikum baik rangkaian inverting maupun rangkaian non-inverting. Perbedaan nilai sebsar 0.02 dapat disebabkan oleh ketidaktelitian dalam menentukan titik puncak gelombang pada rangkaian inverting dan non-inverting.
vi. Penerapan konsep rangkaian inverting dan non-invertinng Op-Amp pada peralatan sehari-hari
Dalam kehidupan sehari-hari, konsep rangkaian inverting dan non-inverting dapat digunakan pada pengeras suara. Dalam penggunaannya, rangkaian inverting dan non-inverting akan memperkuat sinyal audio yang masuk. Selain pengeras suara, konsep rangkaian inverting dan non-inverting juga dapat digunakan untuk sensor dan pengukuran di mana rangkaian akan memperkuat sinyal sensor.
1.3.4. Rangkaian Dioda Forward dan Reverse i. Maksud Percobaan
Percobaan ini bertujuan agar praktikan dapat merakit, mengidentifikasi, serta membedakan bentuk gelombang dalam rangkaian sinyal analog Dioda forward dan reverse. Rangkaian forward umumnya digunakan untuk menciptakan hubungan pendek, memfasilitasi aliran arus, serta melibatkan komponen input AC, oscilloscope, ground, dan Dioda 1N4001GL.
ii. Penjelasan Cara Kerja Rangkaian Dioda Forward and Reverse
Cara kerja dari rangkaian dioda forward yaitu saat dioda dihubungkan ke sebuah arus yang memiliki arus searah, yang nantinya tegangan yang bersifat positif akan diberikan kepada terminal anoda dan tegangan negatif kepada terminal katoda.
Arah arus dalam rangkaian dioda forward mengalir dari anoda ke sumber tegangan. Sebaliknya, pada rangkaian dioda reverse tegangan negatif akan disambungkan kepada terminal anoda.
Gambar 1.3.21. Rangkaian Dioda Forward dan Reverse di Proteus iii. Data Hasil Percobaan
Berikut ini merupakan gelombang yang dihasilkan oleh rangkaian dioda forward dan reverse di proteus.
Gambar 1.3.22. Hasil Osilloscope Rangkaian Dioda Forward di Proteus
Gambar 1.3.23. Hasil Osilloscope Rangkaian Dioda Reverse di Proteus Berikut ini merupakan gelombang yang dihasilkan oleh rangkaian dioda forward dan dioda reverse di laboratorium.
Gambar 1.3.24. Hasil Oscilloscope Langsung
Gambar 1.3.25. Hasil Oscilloscope Aplikasi Proteus 8
Berikut merupakan data gambar bentuk gelombang rangkaian dioda forward.
Gambar 1.3.26. Bentuk Gelombang Dioda Forward Praktikum
Gambar 1.3.27. Bentuk Gelombang Dioda Reverse Praktikum iv. Hasil Analisis Gelombang
Dari data hasil yang diperoleh, pada grafik dioda forward cenderung ke atas, sementara dioda reverse cenderung ke bawah, perbedaan antara percobaan offline dan online dioda forward terlihat pada perubahan orientasi warna garis.
Dioda forward menunjukkan polaritas maju dengan gelombang yang dipotong pada fase negatif karena nilai forward voltage masih rendah.
v. Perbedaan Hasil Percobaan Secara Langsung dengan Percobaan di Proteus Tanpa menggunakan Proteus, praktikan tidak dapat mengetahui keberadaan hambatan pada arus dioda reverse. Namun, dengan memanfaatkan perangkat lunak Proteus, dapat teridentifikasi bahwa dioda reverse menunjukkan hambatan, yang tercermin dari absennya elevasi (atau penurunan) pada grafik gelombang yang ditampilkan.
vi. Pengaruh Posisi Anoda dan Katoda Dioda pada Gelombang yang Dihasilkan Bila dioda terhubung dengan anoda ke kutub positif (forward), dioda mampu menghantarkan arus. Sebaliknya, saat anoda terhubung ke kutub negatif (reverse), dioda tidak dapat menghantarkan arus. Pada aplikasi rangkaian, seperti dalam pemasangan lampu, dioda forward dapat menghidupkan lampu dengan anoda ke kutub positif, sementara dioda reverse, dengan anoda ke kutub negatif, tidak dapat mengalirkan arus untuk menyalakan lampu.
vii. Penerapan Konsep Dioda pada Peralatan Sehari-hari
Dioda pada rangkaian memiliki peran vital sebagai penyearah arus, mengonversi arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Penerapannya sangat luas dalam
aliran listrik yang stabil. Dalam konteks lampu, dioda bekerja secara khusus baik dalam mode forward maupun reverse, mengendalikan aliran arus untuk menentukan status menyala atau mati dari lampu tersebut.
1.3.5. Rangkaian Dioda Bridge dengan Kapasitor dan Tanpa Kapasitor i. Maksud Percobaan
Percobaan menggunakan rangkaian dioda bridge bertujuan untuk mengamati perbedaan tegangan output yang dihasilkan oleh dioda bridge saat tidak terhubung dengan kapasitor dan saat terhubung dengan kapasitor. Dengan percobaan ini juga, dapat dilihat pengaruh kapasitor dalam menyaring output dari dioda bridge.
ii. Penjelasan Cara Kerja Rangkaian Dioda Bridge dengan Kapasitor dan Tanpa Kapasitor
Pada percobaan menggunakan rangkaian dioda bridge tanpa kapasitor, dioda bridge dihubungkan ke sumber tegangan AC, ground dan oscciloscope tanpa menambahkan kapasitor. Berikut ini merupakan rangkaian dioda bridge tanpa kapasitor di proteus.
Gambar 1.3.28. Rangkaian Dioda Bridge Tanpa Kapasitor di Proteus Rangkaian dioda bridge dengan kapasitor dihubungkan ke sumber tegangan AC, ground, oscciloscope, dan kapasitor. Berikut ini merupakan rangkaian dioda bridge dengan kapasitor di proteus.
Gambar 1.3.29. Rangkaian Dioda Bridge dengan Kapasitor di Proteus iii. Data Hasil Percobaan
Berikut ini merupakan hasil oscilloscope dari rangkaian dioda bridge tanpa kapasitor secara langsung dan secara Proteus.
a. Hasil Oscilloscope Praktikum.
Gambar 1.3.30. Hasil Oscilloscope Praktikum Tanpa Dioda Bridge Tanpa Kapasitor
Berdasarkan pada Gambar 1.3.29. menggunakan data yang telah ditentukan
Tabel 1.3.8. Nilai Tegangan Dioda Bridge Tanpa Kapasitor Dengan Tanpa Kapasitor
Tegangan Input 3,10 V
Tegangan Out 2,68 V
Diketahui bahwa tegangan masuk kedalam rangkaian yaitu sebesar 3,10 V.
sehingga menghasilkan tegangan keluar sebesar 2,68 V.
b. Hasil Oscilloscope Proteus
Gambar 1.3.31. Hasil Oscilloscope Dioda Bridge Tanpa Kapasitor di Proteus
Berikut ini merupakan hasil oscilloscope dari rangkaian dioda bridge dengan kapasitor pada saat praktikum langsung dan Proteus.
a. Hasil Oscilloscope Praktikum
Gambar 1.3.32. Hasil Oscilloscope Praktikum Dengan Dioda Bridge Kapasitor
Berdasarkan pada Gambar 1.3.31. menggunakan data yang telah ditentukan selama praktikum, berikut merupakan data yang digunakan selam praktikum.
Tabel 1.3.9. Hasil Data dengan Dioda Bridge dengan Kapasitor Dengan Kapasitor
Tegangan Input 3,08 V
Tegangan Out 4,86 V
b. Hasil Oscilloscope Proteus
Gambar 1.3.33. Hasil Oscilloscope Dioda Bridge dengan Kapasitor di Proteus
Berikut ini merupakan data gambar bentuk gelombang rangkaian Bridge dengan Kapasitor.
Gambar 1.3.34. Bentuk Gelombang Dioda Bridge dengan Kapasitor
Berikut ini merupakan data gambar bentuk gelombang rangkaian Bridge tanpa Kapasitor.
Gambar 1.3.35. Bentuk Gelombang Dioda Bridge tanpa Kapasitor
iv. Hasil Analisis Gelombang
Hasil tegangan keluar dari gelombong rangkaian dioda bridge dengan kapasitor akan berbentuk seperti garis lurus yang konsisten, hal tersebut karena sifat dari kapasitor akan menyimpan arus AC sehingga rangkaian tersebut akan bersifat DC.
Hasil tegangan pada rangkaian dioda bridge tanpa kapasitor menyerupai gelombang pada channel 1 (yang mana pada channel 1 merupakan tegangan input rangkaian), namun bedanya pada saat gelombang CH1 menyentuk titik puncak ,gelombang CH2 akan memotong hingga mencapai titik tertinggi sebesar 2,68 V.
v. Perbedaan Hasil Percobaan Secara Langsung dengan Percobaan di Proteus Pada rangkaian dioda bridge dengan kapasitor terdapat perbedaan antara percobaan secara langsung dengan percobaan di Proteus. Hal tersebut dapat terjadi karena human error disaat pemasangan rangkaian bridge (pemasangan dioda). Sedangkan pada proteus hasilnya sudah jelas dan pasti.
vi. Pengaruh Ada dan Tidaknya Kapasitor dalam Rangkaian Dioda Bridge
Dalam rangkaian dioda bridge kapasitor sangatlah berpengaruh kepada hasil tegangan keluar yang dihasilkan. Kapasitor pada rangkain tersebut berfungsi sebagai penyimpan tegangan arus dan menjaga tegangan agar tidak konslet.
vii. Penerapan Konsep Kapasitor pada Peralatan Sehari-hari
Penerapan kapasitor dalam kehidupan sehari-hari adalah filtering noise, kapasitor digunakan untuk peralatan yang sifatnya seperti audio. Guna dari filtering noise adalah menyaring suara yang bising.
BAB 4 PENUTUP
1.4.1. Kesimpulan
Setelah melakukan kegiatan praktikum modul analog, didapatkan beberapa kesimpulan sebagai berikut.
a. Ada perbedaan hasil tegangan output sebesar 0.23 pada rangkaian voltage divider di mana tegangan ouput praktikum sebesar 0.87 V sedangkan tegangan ouput perhitungan sebesar 0.64 V.
b. Berdasarkan hasil praktikum yang telah dilakukan, didapatkan bahwa tegangan input lebih kecil daripada tegangan ouput yang dihasilkan oleh rangkaian voltage divider.
c. Tegangan output pada rangkaian high pass filter sebanding dengan nilai frekuesinya. Sedangkan tegangan output pada rangkaian low pass filter berbanding terbalik dengan frekuensinya.
d. Ada perbedaan hasil tegangan output sebesar 0.02 pada rangkaian inverting dan non-inverting di mana tegangan ouput praktikum sebesar 1.02 V dan 1.52 V sedangkan tegangan ouput hasil perhitungan sebesar 1.04 V dan 1.54 V.
e. Gelombang yang dihasilkan oleh tegangan output pada rangkaian inverting berlawanan dengan gelombang yang dihasilkan oleh tegangan input.
Sedangkan gelombang yang dihasilkan tegangan ouput pada rangkaian non- inverting searah dengan gelombang yang dihasilkan tegangan input.
f. Gelombang yang dihasilkan rangkaian dioda forward menunjukkan adanya peningkatan tegangan dari katoda ke anoda. Sedangkan gelombang yang dihasilkan dioda reverse menunjukkan adanya penurunan tegangan dari anoda ke katoda.
g. Tegangan output yang dihasilkan rangkaian dioda forward di proteus adalah sebesar 1.73 V dan tegangan output yang dihasilkan rangkaian dioda reverse di proteus adalah sebsar 0.68 V.
h. Gelombang yang dihasilkan dioda bridge dengan kapasitor lebih stabil daripada gelombang yang dihasilkan dioda bridge tanpa kapasitor.
i. Berdasarkan hasil praktikum didapatkan bahwa tegangan ouput pada rangkaian high pass filter memiliki perbedaan yang cukup signifikan dengan tegangan ouput yang didapatkan dengan perhitungan.
j. Nilai cut-off frequency yang didapatkan melalui perhitungan adalah sebesar 106.10 Hz
1.4.2. Kritik dan Saran
Setelah praktikan melakukan praktikum pada modul Analog, berikut ini merupakan kritik dan saran dari kelompok A1.
a. Keterbatasan waktu praktikan melakukan praktikum karena harus membagi tugas untuk melakukan perangkaian, pencatatan hasil praktikum, dan membuat rangkaian pada Proteus.
b. Asisten dosen masih kurang dapat membantu dalam menjelaskan beberapa rangkaian. Sebaiknya selama perakitan rangkaian asisten dosen dapat menjelaskan kembali bagaimana tahapan dan fungsi dari rangkaian tersebut.
c. Terjadi beberapa kesalahan dalam praktikum yang dikarenakan oleh alat praktikum yang digunakan (dioda) terbalik. Sebaiknya asisten melakukan pengecekan alat praktikum sebelum praktikum dimulai.
DAFTAR PUSTAKA
Fuada, Syafaul. Maulida, Yasmin., Yustina, Meiliya. (2022). Analisis Rangkaian Pembagi Tegangan dan Perbandingan Hasil Simulasinya Menggunakan Simulator Offline. Universitas Pendidikan Indonesia.
Isminarti., Inna, Nur., Firdaus, Wahyudin., Wibowo, Nanang. (2020). Rancangan Bangun Media Pembelajaran Elektronika Analog untuk Memahami Fungsi dan Karakteristik Op-Amp LM741. Makassar . Program Studi Teknik Mekatronika Politeknik Bosowa.
Khair,M., Maya, Isminarti, Fauziah. (2020). Rancang Bangun Media Pembelajaran Praktikum Piranti Elektronika Untuk Memahami Karakteristik Dioda.
Politeknik Bosowa.
Risman, Muhammad. (2017). Makalah Elektronika Terapan Low Pass Filter & High Pass Filter. Program Studi Teknik Elektro ADEMITI
LAMPIRAN
Lampiran 1 : Lembar Pengamatan Voltage Divider
Lampiran 2 : Lembar Pengamatan Dioda Forward and Reverse
Lampiran 3 : Dioda Bridge dengan Kapasitor dan Tanpa Kapasitor
Lampiran 4 : Rangkaian Voltage Divider
Lampiran 5 : Rangkaian Dioda Forward
Lampiran 6 : Rangkaian Dioda Reverse
Lampiran 7 : Rangkaian Dioda Bridge dengan Kapasitor
Lampiran 8 : Rangkaian Dioda Bridge Tanpa Kapasitor
Lampiran 9 : Hasil Turnitin
