CONTOH MODUL PRAKTIKUM 2

PERCOBAAN I
P-N JUNCTION, BJT DAN FET SEBAGAI PENGUAT

TUJUAN PRAKTIKUM :
1. Mempelajari dan mengetahui karakteristik dasar dari diode P-N Junction
2. Dapat menggunakan karakteristik ideal dari diode dalam menganalisa rangkaian diode (P-N Junction).
3. Mempelajari parameter transistor yang dirangkai dalma konfigurasi common emitter (CE), common base (CB), dan common collector (cc).

4. Mempelajari karakteristik dan kerja FET (field Effect Transistor) sebagai penguat (amplifier).

DASAR TEORI

1.1 DIODE
Kata diode merupakan singkatan dari dua buah kata yaitu DI dan ELEKTRODE (Ode).Diode merupakan suatu piranti dua elektoda dengan arah t6ertentu.Dengan kata lain, diode bekarja sebagai penghantar jika beda tegangan listrik diberikan dalam arah tertentu (maju), tetapi diode akan bekerja sebagai isolator bila tegangan diberikan dalam arah yang berlawanan.sebagai rangkaian aktif diode banyak digunakan dalam rangkaian elektronika antara lain sebagai berikut:

Diode sebagai penyearah (Rectifier)
Ciri pokok dari diode adalah pada persambungan merupakan penyearah, dengan mudah mengalirkan arah yang dalam satu arah, akkan tetapi menahan yang berlawanan arah.Oleh karena itu diode dikenal sebagai Rectifier.
Gambar 1.1.a dikenal sebagai rangkaian pembias maju (forward-bias P-N junction) yang mempunyai rangkaian ekivalen dengan gambar 1.1.c.Sedangkan gambar 1.1.b merupakan rangkaian pembias balik (Reverse-bias P-N junction) dan mempunyai rangkaian ekivalen dengan gambar 1.1.d.
Persamaan karakteristik I-V dari diode adalah :
ID = IS x (exp VD / π x Vs – 1)…………………..1
Karena :
(exp VD / π x Vs – 1) >>1
maka persamaan (1) menjadi :
ID = IS x (exp VD / π x Vs – 1)
Dimana :
IS = arus saturasi balik
VT = T = 25 mV untuk T = 293 K
n 1 ( untuk germanium )
n 2 ( untuk silicon )
VY = 0,6 Volt

Gambar 1.1.1 Rangkaian Diode
Sedangkan idealisasinya dari diode dapat dilihat pada gambar 1.3 dan perkiraan dari model diode dapat dilihat pada gambar 1.4.Sedangkan untuk diode Zener mempunyai karakteristik I-V seperti gambar 1.5

Gambar 1.1.2 Kurva karakteristik I-V dari diode.

Diode sebnagai Clipper
Diode sebagai Clipper merupakan diode yang bekerja sebagai rangkaian yang dapat memotong bentuk sinyal masukan sesuai dengan operasinya.

Dioda sebagai Clamper
Dioda sebagai penggeser dari bentuk sinyal Dc yang masuk dengan geseran sesuai dengan operasinya.

Gambar 1.1.3 Gambar Diode ideal

Gambar 1.1.4 Perkiraan Model Diode

Gambar 1.1.5 Karakteristik I-V diode Zener
PERALATAN PERCOBAAN
Nama Jenis Kuantitas
Resistor
Diode
Diode Zener
Osilskop
Power Supply 680 KΩ
seperti gambar
seperti gambar
-
– 1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
LANGKAH PERCOBAAN
1. Buat rangkaian seperti gambar 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 1.10
2. Sambungkan V1 dan V0 derngan osiloskop.Amati perubahan yang terjadi.
3. Plot grafik V1 dan V0 pada layer osiloskop.

Gambar 1.1.6 Rangkaian diode Gambar 1.1.7 Rangkaian diode
Zener.

Gambar 1.1.8 Rangkaian Dida Clipping Gambar 1.1.9 Rangkaian Diode
Clamping.

Gambar 1.1.10 Diode sebagai penyearah Gelombang penuh.

1.2 BJT sebagai penguat
Para perancang elektronik banyak yang menggunakan transistor untuk mewujudkan hasil rancangannya. Untuk dapat mengaplikasikan transistor, maka perlu dipelajari rangkaian-rangkaian system dasar transistor.
Pada praktikum kali ini akan mempelajari rangkaian dasar transistor yang dipakai sebagai penguat sinyal. Ada tiga dasar dari rangkaian transistor yaitu Common Emitter, Common Base, Common Collector. Masing-masing konfigurasi dasar transistor mempunyai karakteristik atau sifat yang berlainan. Untuk mendapatkan parameter-parameter transistor dalam konfigurasi tersebut diatas maka digunakan metode analisa transistor dengan menggunakan sinyal kecil.

Common Base
Dalam hal ini terminal basis dipakai bersama baik ke rangkaian masukan maupun rangkaian keluaran. Ciri khas dari rangkaian ini adalah impedansi masukan dan impedansi keluaran besar. Dalam rangkaian ini terjadi penguatan tegangan. Konfigurasi ini dinamakan konfigurasi basis dibumikan (Grounded Base).

Common Emitter
Pada konfigurasi ini kaki emitter bersifat umum yaitu terminal emitter digunakan bersama-sama pada rangkaian masukan maupun rangkaian keluarannya. Ciri khas dari konfigurasi ini adalah impedansi keluarannya besar. Dalam rangkaian ini terjadi penguatan daya.

Gambar 1.2.1 Rangkaian Common Base

Gambar 1.2.2 Rangkaian Common Emitter

Common Collector
Jika terminal kolektor dari transistor dipakai secara bersama, maka ragam kerja ini dinamakan common collector atau pengikut emitter (Emitter Follower). Ciri khas rangkaian ini adalah impedansi masukan besar, impedansi keluarannya besar dan terjadi penguatan arus.

Gambar 1.2.3 Rangkaian Common Collector

1.3 FET (Field Effect Transistor)
Dalam elektonika linier, transistor bipolar banyak dipakai dalam berbagai aplikasi, namun dalam hal tertentu FET mempunyai beberapa kelebihan sehingga lebih disukai daripada transistor bipolar.
Terdapat tiga jenis FET yaitu JFET, DMOSFET dan EMOSFET. Untuk JFET (Junction FET), bekerja dalam modus pengisian, DMOSFET (Depletion MOSFET) beropersi dalam mode pengosongan maupun peningkatan, sedangkan EMOSFET (Enhanced MOSFET) hanya beroperasi dalam mode peningkatan.Grafik dibawah ini memperlihatkan daerah operasi dari masing-masing FET.
 Kurva Drain dan transkonduktansi pada JFET :

Gambar 1.3.1 Kurva Karakteristik JFET
 Kurva Drain dan transkonduktansi pada DMOSFET :

Gambar 1.3.2 Kurva Karakteristik DMOSFET
 Kurva Drain dan transkonduktansi pada EMOSFET :

Gambar 1.3.3 Kurva Karakteristik EMOSFET

1.4 FET sebagai penguat
Pada daerah aktifnya, FET akan dapat berfungsi sebagai penguat (amplifier). Jika pada transistor bipolar arus basis mengendalikan arus kolektor, maka pada FET tegangan gate mengendalikan arus drain, dimana :
ID = gm x Vgs

1.4.1 Penguat Common Source
Pada penguat common source, kaki source digunakan bersama, baik oleh terminal input maupun terminal output. Rangkaian penguat common source adalah sebagai berikut :

Gambar 1.4.1.1 Penguat Common Source JFET / DMOSFET Self Bias

Gambar 1.4.1.2 Penguat Common Source JFET / DMOSFET Pembiasan nol

Gambar 1.4.1.3 Penguat Common Source JFET / EMOSFET Bias Umpan Balik

Penguatan (a) = Vout / Vin = ID.RD / Vin
A = gm x VT x RD
VT

1.4.2 Penguat Common Drain (Penguat CD / Source Follower)
Pengikut sumber (Source Follower) ini bekerja seperti pengikut emitter pada penguat yang memakai transistor bipolar.Besar penguatannya kurang dari 1. Pengikut source mempunyai impedansi input yang sangat tinggi, sehingga sering digunakan sebagai penguat common drain (source follower) dapat dilihat sebagai berikut :

Gambar 1.4.2.1 Penguat Common Drain JFET / MOSFET Self Biased
Penguatan (A) = Vout /Vin
Untuk A = gm x ____RD___
(1+gm x Rd)
gm x RD >> 1
A = 1

1.4.2 Penguat Common Gate (Penguat CG)
Gambar dibawah ini adalh gambar rangkaian penguat common gate. Dimana kaki gate dipakai secara bersama-sama oleh terminal input maupun terminal output sebagai ground.
VGS = ID + Vin

Gambar 1.4.2.1 Penguat Common Gate DMOSFET / JFET Self Biased
Penguatan = Vout / Vin
= gm Vin RD /Vin
= gm RD

PERALATAN PERCOBAAN
Peralatan Jenis / Type Kuantitas
Power Supplay 1 set
Osciloscope 1 set
Signal Generator 1 set
Breadboard 1 set
Rangkaian CE, CE, CC 1 set
Multimeter 1 set
Rangkaian CS, CD, CG 1 set

LANGKAH PERCOBAAN
1. BJT
 Rangkailah percobaan seperti gambar.
 Atur generator fungsi pada frekuensi 1000 Hz dan usahakan sinyal masukan maupun keluaran tidak mengalami distorsi.
 Dengan menggunakan osiloskop ukur tegangan Vpp pada :
a. Vab b. Vbc c. Vout
Kemudian gambar sinyal masukan dan sinyal keluaran.
 Tanpa mengubah harga sinyal masukan, hubungkan potensiometer 5K pada keluaran penguat.
 Atur potensiometer hingga sinyal keluaran setengah dari sinyal keluaran tanpa beban (Vuot).
 Lepaskan potensiometer dan catat resistansinya.
 Atur sinyal generator pada frekuensi 10 Hz dan catat Vuot.
 Naikkan frekuensi sesuai table.
 Hitung Zin, Zout, Ai, Av, Ap, bangwidth dan beda fasa tiap-tiap rangkaian.

Contoh Tabel 1.1
Frekuensi Vout
CE CB CC
Kapasitor Y N Y N Y N

Tabel 1.2 Kapasitor terpasang
Vac Vbc Vout R Fase
CB
CE
CC

Tabel 1.3
Vac Vbc Vout R Fase
CB
CE
CC

Gambar 1.4.2.2 Rangkaian Percobaan 1

Gambar 1.4.2.3 Rangkaian Percobaan 2

Field Effect Transistor (FET)
a. Mengeset Harga Vpp
 Susun rangkaian seprti pada gambar 1.4.2.4. Set harga Vpp mulai dari nol, kemudian naikkan perlahan-lahan dengan cara mengatur power supplay, baca arus pada multimeter.
 Pada saat harga dinaikkan mulai dari nol, arus yang terbaca pada amperemeter akan nauk, hingga pada harga Vpp tertentu arus tidak mengalami kenaikkan lagi (konstan / kenaikkan sangat kecil).
 Hentikan penaikkan harga Vpp kemudian harga Vpp dan catat harga arus yang terukur, maka akan didapat harga IDSS (arus Drain source saturasi) dan harga Voo (tegangan power supplay).

Gambar 1.4.2.4 Rangkaian percobaan 3
b. Mengukur V1
 Buat rangkaian seperti gambar 1.4.2.4.
 Beri awal VGS = 0 tertentu beri harga negatif, sampai harga amperemeter membaca harga nol. Kemudian baca voltmeter, maka didapatkan harga VT.
c. Mengukur gm
 Buat rangkaian seperti gambar 1.4.2.4.
 Beri harga VGS tertentu (VT<0) dan catat.
 Naikkan harga Vgs sebesar 0,5 volt, catat harga arus di amperemeter.
 Kurangi harga Vgs sebesar 0,5 volt, catat harga arus di ampermeter.
 Hitung harga transkonduktansi gm = Id x Vgs
 Hitung gm dengan rumus :
gm = gm x

PERCOBAAN II
MULTISTAGE AMPLIFIER

TUJUAN PRAKTIKUM
1. Memahami prinsip kerja Multistage Amplifier.
2. Memahami dan mampu meneraokan dalam rangkaian aplikasi.
3. Mengetahui dan memahami prinsip kerja dari penguat differensial.

DASAR TEORI
Penggunaan satu tingkat kadang-kadang tidak cukup untuk keperluan tertentu, misalnya diinginkan impedansi input dan penguatan yang sangat tinggi, maka dua atau lebih tingkat penguat dihubungkan sehingga menjadi penguat bertingkat.Pada penguat bertingkat (multistage amplifier), keluaran dari salah satu tingkat menjadi input dari penguat tingkat berikutnya, seperti pada gambar IV.1.Dimana tiap tingkat penguat bisa menggunakan transistor atau FET / MOSFET.

Gambar IV.1 Skema Multistage Amplifier.
Penguatan Daya dan Penguatan Tegangan
Pada gambar IV.1 penguatan daya dari tiap tingkat adalah :

G1 = Pout 1 dan G2 = Pout 2
Pin 1 Pin 2
Penguatan daya total

G = Pout 2= Pout 1 X Pout 2
Pin 1 Pin 1 Pin 2

Dengan Pout1 = Pin 2 maka G = G1 x G2
Hubungan penguat daya dengan penguat tegangan.

Gambar IV.2 Rangkaian Penguat.
Jika V2 – V1 maka G = A2
= 10 Log A2 = 20 Log A
Dari persamaan diatas terlihat bahwa impedansi input sama denagan resistansi beban ( R1 dan R2 ), maka penguatan dayanya sebanding dengan kuadarat penguatan tegangan.Hal ini berlaku pula untuk penguat bertingkat.
PENGUAT DIFFERENSIAL
Rangkaian penguat differensial seperti terlihat pada gambar dibawah :

Gb III. Differensial amplifier
Rangkaian ini memiliki dua terminal input dan terminal out put. Out put dari penguat differensial merupakan hasil peguatan dari selisih sinyal masukannya Dalam prakteknya seringkali digunakan satu terminal out put dan satu terminal inpt. Penguat differensial disusun dari dua penguatD dalam hal ini transistor atau fet yang mempunyai karakteristik yang identik.
Perhatikan gambar diatas, jika V1 aktif dan V2 digroundkan, maka pada Q1 berlaku sebagai common emitter dan Q2 berlaku sebagai common base. Pada kolektor Q1 akan muncul sinyal yang berbeda fase ebesar 180 derajat dengan masukannya. Sedangkan pada Q2 dihasilkan sinyal yang sefasa dengan sinyal masukannya. Jika V1 digroundkan dan V2 aktif maka Q1 berlaku sebagai common base dan Q2 sebagai common emitter.
Jika V1 dan V2 aktif dan sefasa, maka baik Q1 maupun Q2 berlaku sebagai common emitter. Tegangan keluaran antar kolektor Q1 dan Q2 adalah
V = A (V1 – V2 )
Dimana A adalah penguat.
Bila V1 dan V2 sama dan sefasa maka Vout = 0, tetapi kenyataanya hal ini sulit dicapai karena penguatan Q1 dan Q2 tidaklah tepat sama.
Arus Ekor
Arus ekor (tail current) pada penguat differensial adalah arus yang mengalir melalui resistor bersama yang menghubungkan emitor kedua dengan tegangan –Vee.Seperti terlihat pada gambar diatas.
Besar arus ekor penguat differensial adalah :

I = V I = (V – V )
R ( R + R )

PERALATAN PERCOBAAN
Peralatan Jenis / Type Kuantitas
Power supply
Osiloskop
Signal Generator
Bread board
JFET
Transistor
Resistor dan Kapasitor

BF 245
4041
sesuai gambar 1
1
1
1
sesuai gambar
sesuai gambar
sesuai gambar

LANGKAH PERCOBAAN
1. Rangkailah gambar dibawah ini.
2. Atur generator pada gelombang sinusoidal 1000 Mhz dan lihat diosiloskop signal masukan dan keluaran.usahakan signal tidak mengalami distorsi, catat tegangan output pada masing-masing tingkat serta gambarkan bentuk gelombanginput dan output tiap tahap.

Gambar IV.3 Rangkaian percobaan.
Impedansi Input
• Tanpa mengubah harga signal input masukan potensiometer 10 K pada output penguat.
• Atur potensio sehingga tegangan output penguat menjadi setengah tegangan ouput tanpa beban.
Bandwidth
• Atur signal generator pada 10Hz dan catat tegangan outputnya.
• Naikkan frekuensi 10, 100, 1000,……..10Hz.
• Catat tegangan output untuk masing-masing frekuensi.
Distorsi
• Atur tegangan pada fungsi step dengan frekuensi 1000 Hz.
• Gambarkan bentuk gelombang input dan outputannya untuk masing-masing tahap dan catat pula tegangan keluarannya.

PERCOBAAN III
OPERATIONAL AMPLIFIER

TUJUAN PRATIKUM
1. Memahami karakteristik ideal dan nyata sebuah Op-Amp dengan mengukur parameter-parameter Op-Amp
2. Memahami Prinsip-prinsip kerja penguat aktif,inverting,non inverting,summer,integrator,differensiator,buffer.

DASAR TEORI

Op-Amp adalah rangkaian yang mampu mendeteksi serta memperkuat sinyal,baik DC maupun AC dengan penguatan yang mendekati ideal.Rangkaian ini dibangun atas elemen-elemen transistor,resistor,kapasitor.
Rangkaian-rangkaian Op-Amp merupakan salah satu dari rangkaian elektronik analog yang luas pemakaiannya,sebab hanya dengan menambahkan rangkaian luar dapat dipakai untuk beberapa keluaran.

Gambar IV.1 Lambang OP-Amp

Open Loop Op-Amp
Tegangan input Vo dari Op-Amp differensial (Vin).Jika tegangan terminal input invert dengan ground sebesar V1 dan tegangan antara terminal input non inverting dengan ground sebesar V1,
Vin = V1-V2
Vo = AoVin
Vo = Ao ( V1-V2)
Dengan Ao adalah open loop gain.

Inverting Feedback
Rangkaian umpan balik adalah salah satu bagian atau kesemua sinyal keluaran diumpankan pada masukan. Pada gambar dibawah merupakan sinyal pada penguat keseluruhan (dengan umpan baliknya ) dan Vf = Bvo adalah bagian dari Vo umpan balik pada input.B dimaksudkan adalah fraksi dari Vo,Vf ditambahkan pada Vin untuk memperbesar masukan pada rangkaian penguat sehingga:
Vin = V1 + V2
= V1 + Bvo
Penguatan Loop tertutup adalah penguatan dari Vin ke Vo untuk rangkaian lengkap,termasuk efek dari umpan balik.Penguatan selanjutnya akan dihitung secara singkat dan merupakan salah satu bagian terpenting dari rangkaian Op-Amp.

Non Inverting Feedback
Rangkaian Op-Amp ini dibuat dengan menghubungkan terminal ( +) pada sinyal input.Untuk menentukan penguatan konfigurasi ini (dengan anggapan tegangan differensial kecil Vd=0) yang berarti V (-) = V (+)
V(+) = V1=V(-)
V (-) = VoRf V1 = Vo Rf
Rf + R1 Rf + R1

Penyelesaian untuk Vo/V1 didapat :

Acl = 1 + Rf
R1

Summer
Pada rangkaian ini memfungsikan op-amp sebagai penjumlah / penambah 2 atau lebih inputan tegangan.Berikut adalah contoh sederhana rangakaian Summer 2 inputan tegangan dengan menggunakan inverting amplifier:

Vout = -[ V1 R1 + R3 ]
R2 R2

Gambar IV.2 Rangkaian Summer

Integrator
Sesuai dengan namanya bahwa dalam rangkaian ini adalah memfungsikan op-amp untuk melakukan proses integrasi seperti dalam proses matematika.Komponen dasarnya adalah adanya kapasitor ( sebagai umpan balik ) dan resitor,seperti dalam gambar.

Gambar IV.3 Rangkaian Integrator
Vout = – 1  Vin dt
RC

Differensiator

Differensiator adalah kebalikan dari integrator,yaitu untuk mendeferensiasikan sinyal input.Rangkaian dasar dari integrator adalah sebagai berikut :

Gambar IV.4 Rangkaian Differensiator
Dari persamaan diketahui arus masukan yang melalui kapasitor sebanding dengan perubahan tegangan input sehingga tegangan keluarannya didapatkan :
V out = – RC d Vin (t)
Dt
Buffer
Dalam pembahasan ini terdiri dari 2 jenis buffer yaitu Voltage Follower (penguat Tegangan ) dan Current Follower (penguat arus )

1. Voltage Follower
Rangkaian ini mempunyai penguatan hanya 1 dengan impedansi inputan yang sangat tinggi,hingga kurang lebih 100 M.Dan system rangkaian biasa disebut dengan rangkaian umpan maju, sbb:

2. Current Follower
Sama halnya dengan Voltage Follower,rangkaian ini mempunyai gain hanya satu.Dan merupakan kebalikan dari rangkaian Voltage Follower yaitu yang tetap adalah arusnya,sedangkan tegangannya adalah tegangan daripada op-amp.

Komparator
Cara kerja dari komparator adalah membandingkan V1 dan V2 yang menghasilkan output positif atau negatif jenuh,tergantung pada apakah V1 lebih besar atau lebih kecil daripada V2.
Salah satu penggunaan dari komparator adalah sebagai detector go/no-go.Tegangan referensi menggerakkan input inverting.Jika Vin lebih besar daripada Vref,output menuju ke kejenuhan (saturasi ) positif.Jika Vin lebih kecil daripada Vref output menuju ke kejenuhan negatif.

Gambar IV. 5 Rangkaian Komparator

Tegangan referensi idealnya diberikan dengan :
Vref = R1 V
R1+R2

PERALATAN PERCOBAAN

• Breaboard : 1 buah
• Power Supply : 1 buah
• Osilator : 1 set
• Osiloskop : 1 set
• IC Op-Amp ( LM 741 ) : 1 buah
• Resistor : seperlunya
• Potensiometer : 1 buah
• Kapasitor

Langkah Percobaan

Percobaan 1 Penguat Umpan balik Inverting
1. Rangkai gambar dengan IC 741 dengan:
-. V1 = 0,1 Vpp, 50 Hz -R1 = 180 k,R2 = 30 k
-. Vcc = 6 V
2.Pada Osiloskop,catat lebar pita dan Vo
3.Ukur Impedansi masukan Z1 dengan cara menambahkan potensimeter secara seri dengan V1 dan ubah V1 sebesar ( V1 = 2V1) dengan cara mengubah nilai potensiometer.Ukur besar hambatan potensiometer dengan multitester.Hasil pengukuran tersebut adalah impedansi masukan Z1.
4.Dengan cara yang sama dengan poin 3,lakukan untuk pengukuran Zo
5.Ulangi langkah 3 sampai 5 dengan R2 = 32 k dan 56 k,buat tabelnya.

Percobaan 2 Umpan Balik non Inverting
1. Rangkai gambar dengan IC 741 dengan:
-. V1 = 0,1 Vpp, 500 Hz -R1 = 180 k,R2 = 30 k
-. Vcc = 6 V
2.Pada Osiloskop,catat lebar pita dan Vo
3.Ukur Impedansi masukan Z1 dengan cara menambahkan potensimeter secara seri dengan V1 dan ubah V1 sebesar ( V1 = 2V1) dengan cara mengubah nilai potensiometer.Ukur besar hambatan potensiometer dengan multitester.Hasil pengukuran tersebut adalah impedansi masukan Z1.
4.Dengan cara yang sama dengan poin 3,lakukan untuk pengukuran Zo
5.Ulangi langkah 3 sampai 5 dengan R2 = 32 k dan 56 k,buat tabelnya.

Percobaan 3 Summer
1. Rangkai sesuai gambar
2.Beri masukan tegangan 6 Vpp dengan f = 500 hz
3.Amati amplitudo,fasa dan frekwensi dari Vin dan Vout dengan menggunakan osciloskop mode dual dan mode XY,dimana X= Vin dan Y=Vout
4.Ulangi inputan yang lain.

Percobaan 4 Integrator
1. Rangkai komponen seperti pada gambar
2. Masukan input berupa sinyal square dengan f = 500 Hz
3. Amati V out dengan osciloscop mode dual
4. Ubah Vin menjadi sinyal sinusoidal dan amati dengan oscilloscope mode XY
5. Ubah frekuensi Vin hingga terjadi pola lingkaran pada oscilloscope
6. Ubah harga kapasitor,dan lakukan langkah seperti diatas

Percobaan 5 Differensiator
1. Rangkai seperti pada gambar
2. Masukan vin yang merupakan sinyal; keluaran dari rangkaian integrator
3. Amati sinyal Vout dengan Osciloscop mode dual
4. Ganti Vin dengan sinyal sinusoidal
5. Amati Vout dengan menggunakan osciloskop mode XY
6. Ubah harga kapasitor dan ulangi langkah diatas
7. Amati Amplitudo,fasa,dan frekuensi dari Vin dan Vout dengan menggunakan osciloscop
8. Ulangi inputan yang lain

Percobaan 6 Buffer
1.Rangkai seperti gambar
2.Masukan Vin dengan harga tertentu
3.Ukur Vout dan amati bentuk sinyalnya dengan menggunakan osciloskop pada f tertentu
4.Ulangi pengukuran tersebut dengan mengubah-ubah frekuensinya.
5.Hal tersebut berlaku untuk Voltage Follower dan Current Follower.

PERCOBAAN IV
RANGKAIAN FILTER

Tujuan Praktikum :
1. Memahami prinsip kerja dan karakteristik op amp sebagai rangkaian filter aktif
2. Dapat melakukan analisa rangkaian pada percobaan tersebut dalam aplikasi elektronika
3. dapat memahami op amp sebagai konverter (V/I – I/V)

DASAR TEORI
Pada moduk ini adalah kelanjutan dari op amp I, yang akan menjelaskan tentang rangkaian filter aktif dan rangkaian konverter.

Rangkaian Filter Aktif
Suatu rangkaian filter berguna untuk menetukan frekuensi kerja dari rangkaian yang kita gunakan, sehingga inputan yang akan kita berikankedalam rangkaian akan diteruskan oleh rangkaian filter apabila frekuensi dari inputan tersebut sesuai dengan yang dimiliki rangkaian filter. Rangkaian op amp dapat menjadi sebuah rangkaian filter yang bersifat aktif.
Low Pass Active Filter
Sebuah rangkaian filter yang memberikan out put yang tetap hingga pada frekuensi cut-off (F ) dan kemudian tidak mengeluarkan out put jika frekuensi input berada diatas frejuensi cut-off tersebut, maka rangkaian ini adalah rangkaian low pass filter.

Gb V.1 Low Pass Filter

Gb V.2 Grafik gain V terhadap frekuensi

High Pass Active Filter
Sebuah rangkaian filter yang memberikan out put yang tetap dimulai pada frekuensi cut-off (F ) dan tidak mengeluarkan out put jika frekuensi input berada oada dibawah frekuensi cut-off tersebut, maka rangkaian ini adalah rangkaian high pass filter.

Gb V. 3 High Pass Filter

Gb V.4 Grafik gain V terhadap frekuensi

Band Pass Active Filter
Sebuah rangkaian yang memberikan out put yang tetap hanya jika frekuensi inputannya berada pada range frekuensi kerja dari filter tersebut, dengan kata lain diantara frekuensi cut off atas dengan frekuensi cut off bawah.

Gb V. 5 Band Pass Filter

Gb V. 6 Grafik gain V terhadap Frekuensi

Band Stop Filter
Sebuah rangkaian filter yang hanya memberikan out put yang tetap hanya jika frekuensi inputannya berada diluar range frekuensi cut off atas dengan frekuensi cut off bawah.

Gb V. 7 Band Stop Filter

Gb V. 8 Grafik gain V terhadap frekuensi

Converter
Adalah suatu bagian yang berfungsi untuk merubah suatu besaran ke besaran lainnya yang kita inginkan. Terdiri dari banyak hal, namun yang dibahas disini adalah V/I I/V F/V dan V/F.
Voltage to Current (V/I)
Adalah rangkaian untuk merubah besaran tegangan (volt) kedalam besaran arus (ampere).

Hambatan beban maksimum dan arus maksimum saling berkaitan dan oleh penguat tegangan output saturasi. Jika tegangan output dalam keadaan saturasi maka hambatan beban dan arus maksimum ditentukan oleh :

Dimana : Rml : hambatan beban max
Vsat : tegangan op amp saturasi
Im : arus max
Dari persamaan tersebut dapat diketahui bahwa hambatan beban max tidak lebih dari harga Vsat/Im, dan harga minimumnya adalah nol.

Current to Voltage (I/V)
Rangkaian ini biasa dibutuhkan untuk mengubah arus dari suatu proses kontrol menjadi tegangan yang dapat dibaca oleh suatu instrumen tertentu.

Gb V. 10 Rangkaian V/I konverter
Gambar skema current to voltage yang sederhana adalah seperti diatas, dimana
Vout = Im . R
Yang menerangkan bahwa op amp tidak sampai mencapai tegangan saturasi. Dan hambatan R pada kaki noninverting adalah digunakan untuk stabilitas temperatur rangkaian.

Peralatan Percobaan
• Power Supply
• Osciloskop
• Sinyal generator
• Resistor
• Kapasitor
• IC op amp 741
• Breadboard

Langkah dan Prosedur Percobaan
1. Buat rangkaian filter aktiv (low pass, high pass, band pass dan band stop )
2. Atur sinyal generator pada amplitudo dan frekuensi tertentu
3. Ukur volt dengan melakukan perubahan frekuensi sumber sinyal generator
4. Catat hasilnya dalam bentuk table
5. Ulangi untuk nilai amplitudo, frekuensi , R dan C yang berbeda.

Yang menerangkan bahwa op amp tidak sampai mencapai tegangan saturasi. Dan hambatan R pada kaki noninverting adalah digunakan untuk stabilitas temperatur rangkaian.

Peralatan Percobaan
• Power Supply
• Osciloskop
• Sinyal generator
• Resistor
• Kapasitor
• IC op amp 741
• Breadboard

Langkah dan Prosedur Percobaan
1. Buat rangkaian filter aktiv (low pass, high pass, band pass dan band stop )
2. Atur sinyal generator pada amplitudo dan frekuensi tertentu
3. Ukur volt dengan melakukan perubahan frekuensi sumber sinyal generator
4. Catat hasilnya dalam bentuk table
5. Ulangi untuk nilai amplitudo, frekuensi , R dan C yang berbeda.

PERCOBAAN V
RANGKAIAN TIMER

Tujuan :
1. mepelajari prinsip kerja pewaktu
2. Dapat mengunakannya pada rangkaian logika yang memerlukannya
3. mempelajari prinsip kerja gerbang logika
4. mampu menerapkan rangkaian logika dalam piranti – piranti digit,computer digit.

Dasar Teori

Rangkaian pewkatu dengan IC 555
Osilator dan pewaktu adalah blok – blok bangunan penting bagi system elektronika baik digital maupun analog. Salah satu yang paling disukai adalah pewaktu NE 555 yang beroperasi sebagai astabil (osilator) atau monostabil (pembangkit denyut) adalah koneksi IC 555 bagi rangkaian astabil. Rangkaian ini membangkitkan keluaran bentuk blok yang frekuensi f adalah :
f = 1,44 / (R1 + 2R2) C

frekuensi operasi maksimumnya adalah 1 MHz, R1 dan R2 tidak boleh kurang dari 1kΩ.IC 555 dapat dipakai sebagai monostabil rangkaian yang menguluarkan satu dnyut tunggal staandart,setiaap kali kalau jalan masuknya disulut, mengemukakan koneksi 555 untuk penerapan itu. Jangka T denyut keluaran (dalam detik) adalah T = 1,1 RC. Denyut disulut oleh tegangan masukan dipena 2 yang jatuh dari V+ hingga 0 V.

Pembangkit denyut dengan frekuensi variable
Rangkaian pada gambar 1.3 mengunakan dua IC 555. satu adalah osilator berfrekuensi variable yang menyulut 555 yang kedua. Rangkaian ini adalah monostabil yang mengeluarkan denyut – denyut seragam yang cocok untuk pencacahan oleh alat ukur frekuensi.

Gambar VI.1 Pembangkit denyut dengan frekuensi variable
Rangkaian Logika
Rangkaian logika dinamakan juga dengan gate circuits. Rangkaian ini sudah tersedia dalam bentuk IC. Rangkaian logiaka diterapkan dalam piranti – piranti digit computer digital, automasi proses di industri. Setiap rangkaian logiaka (gate) mempunyai 1 atau lebih jalan masuk (input) dan jalan keluar (output) atau hanya satu saja. Diterapkan dua taraf gerbang (gate). Taraf rendahdinyatakan dengan 0 (0-2.5 volt) dan taraf tinggi dinyatakan dengan 1 (2.5 – 5.5 volt). Jenis – jenis gerbang terdiri dari : AND, NAND, OR, NOR, EXOR, Inverter.

Contoh AND – Gate : 2 dan 3 jalan masuk

F = A.B F = A.B.C
AND gate seperti rangkaian seri pada listrik

OR gate

F = A + B F = A + B + C
OR gate seperti rangkaian parallel pada listrik

Gate kombinasi

Output F = ABC + ABC disebut fungsi logika. Bagaimana dengan gate yang lain? Gerbang – gerbang logika dijual dipasaran dalam bentk IC seperti SN 7400 yang merupakan NAND gate.

Pelaksanaan Percobaan
1. Bangunlah suatau rangakaian seperti pada gambar 1 diatas breadboard dengan harga R1 10k, R2 10k, C 100nF,V
2. pasang LED pada Vout (pin 3) dan ground (pin 1). Setelah LED nyala berkedip,hubungkan Vout (pin 3) dan ground (pin 1) dengan probe osciloskop, atur V/div dan time/dive yang bersesuaian.
• Catat dan gambar benuk pulsa pada layar osciloskop
• Catat tinggi, lebar, frekuensi, periode pulsa pada layer
• Bandingkan frekuensi yang terukur dengan teori persamaan 1

PERCOBAAN VI
DECODER DAN COUNTER

Tujuan :
1. Mengetahui prinsip kerja dari decoder dan counter serta seven segmen.
2. Mengetahui karakteristik dari decoder dan counter melalui spesifikasinya

Komponen dan Peralatan :
o TTL 7490 ( 1 buah )
o TTL 7447 ( 1 buah )
o Seven segmen ( 1 buah )
o Resistor 150  ( 7 buah )
o Breadboard ( 1 buah )
o Power supply 5 V
o Kabel tunggal
o Tool kit
o Multitester
o Rangkaian timer

Gambar 7.1
Seven Segmen
Peraga seven segmen merupakan kumpulan beberapa LED dengan karakteristik tertentu yaitu common anoda atau common katoda. Dengan memakai pin-pin berurutan dan identik pada anoda peraga seven segmen, hubungan kawat – kawat akan memperagakan digit 0 sampai. Amati berapa abjad yang akan terbentuk oleh seven segmen yang anda rangkai.
Tahapan umum dekode dari bahasa mesin ke bilangan desimal. Peralatan yang digunakan untuk untuk menyatakan bilangan desimall adalah peraga seven segmen. Peraga seven segmen dapat dililhat seperti gambar 7.2dibawah ini :

Gambar 7.2 Seven Segmen
Beberapa paket penayang tujuh semen dapat disusun dengan masing-masing segmen berupa suatu bilangan tipis yang menyala. Jenis unit ini disebut peraga pijar yang sama dengan lampu biasa. Penayang jens lain adalah tabung lucut gas yang beroperasi pada tegangan tinggi. Tabung ini memancarkan cahaya berwarna merah jingga. Suatu peraga yang lain adalah menggunakan LCD yang menampilkan display lebih dari satu seven segmen namun dari segi ekonomi lebih mahal dibanding dengan seven segmen.
LED yang berada dalam seven segmen merupakan rangkaian PN. Bila dibias maju maka arus akan mengalir melalui sambungan PN dan cahaya yang dipancarkan dipusatkan pada lensa plastik yang memungkinkan pemakai melihat cahaya itu.
Counter
Perangkat TTL 7490 dipakai untuk memberikan cacahan biner coded decimal atau sering disebut BCD ( bilangan desimal dikode biner ) dari 0 hingga 9. Cacahan BCD in kemudian dikode lagi dengan pengkode ( decoder ) untuk mengoperasikan peraga seven segmen. Hubungan osilator dengan frekuensi rendah seperti pada percobaan sebelumnya yaitu dengan menggunakan timer 555.
Counter sering juga disebut dengan nama pencacah.Bila kita merancang suatu pencacah untuk mencacah biner dari biner 0000 sampai 1111, kita membutuhkan suatu peralatan yang mempunyai 16 keadaan keluaran yang berbeda: suatu pencacah modulo 16. Modulus dar suatu pencacah ialah jumlah keadaan yang berbeda yang harus dilalui pencacah untuk melengkapi siklus hitungnya.

DECODER
Perangkat TTL 7447 akan mengkonversi tiap – tiap kondisi cacahan BCD empat bit ke dalam sinyal logika yang diperlukanuntuk mengoperasikan peraga seven segmen seperti yang telah anda pelajari.
Tampila peraga dari seven segmen dapat diatur sesuai dengan keinginan kita yaitu bisa dalam bentuk pencacah kebawah maupun dalam bentuk pencacah keatas. Realnya yaitu tampilan pencacah keatas adalah 0 hingga 9 sedangkan pencacah kebawah adalah dari 9 menuju 0, tergantung dari kebutuhan kita menggunakannya.

Prosedur Percobaan
1. Merpersiapkan alat dan komponen yang dibutuhkan.
2. Merangkai komponen seperti pada gambar 7.1
3. Menggambar tampilan seven segmen yang terjadi pada setiap perubahan input decoder.
4. Mengukur tegangan output pada counter dan decoder setiap perubahan seven segmen.

PERCOBAAN VII
ADC / DAC

Tujuan Praktikum :
Merancang dan mempelajari cara kerja DAC dan ADC dengan menggunakan op amp sebagai komponen utama
ADC
Pengubah analog ke digital atau ADC (Analog to Digital Converter), adalah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog ke digital. Perencanaan alat dalam tugas akhir ini memakai ADC 0804. ADC tipe ini memakai metode pendekatan berturut-turut (Succesive Aproximation) untuk mengkonversi masukan analog (0 – 5,02 Volt DC) menjadi data digital 8-bit. Pada gambar (3.4) dapat dilihat hubungan pin-pin IC ADC 0804 yang dihubungkan dalam pemenuhan kebutuhan sinyal digital untk masukan pada PPI 8255. Pada ADC 0804 ini memiliki input Vcc sebesar 5Volt DC , resolusi 8-bit dan total error  ¼ LSB,  ½ LSB,dan  1 LSB. Pada rangkaian ini ADC diset dalam mode free-running, artinya dalam pengoperasiannya tidak diperlukan sinyal kontrol seperti start converting (SC) dan end of converting (EOC). Dikarenakan kaki Vref dibiarkan terbuka sehingga nilai Vref sama dengan tegangan sumber yaitu 5,02 V maka perubahan sebesar
menyebabkan perubahan 1 bit pada keluaran ADC. Dikarenakan keluaran dari ADC adalah biner 8-bit dengan desimal 0-255 maka konversi dari keluaran ADC ke tegangan adalah :
Vout = (3.1)

Gambar 8.1 Rangkaian ADC
DAC (Digital to Analog)
Pengubah digital ke analog (DAC) mempunyai fungsi kebalikan dari pengubah analog ke digital (ADC). DAC berfungsi untuk merubah besaran-besaran digital yang berasal dari komputer menjadi besaran analog yang dalam hal ini dipergunakan untuk menggerakkan aktuator.Untuk perancangan tugas akhir mempergunakan rangkaian terintegrasi IC DAC 0808. Rangkaian DAC ini seperti dalam gambar 3.6. DAC 0808 merupakan konverter 8-bit digital ke analog monolitik dengan inputan TTL dan CMOS compatible yang memiliki waktu settling sebesar 150 ns dengan konsumsi daya 33mW pada catu daya  5 volt dengan tingkat keakurasian relatif adalah  0,19%.

Gambar 8.2 Rangkaian DAC
DAC menerima informasi digital dan menstarnsformasikan menjadi tegangan analog. Inforasi digital tersebut dalam bentuk bilangan biner dalam digit yang sesuai. Sebernarnya ketika dikoneksikan dengan komputer bilangan biner ini dinamakan kata biner atau kata komputer. Sedangkan digit dinamakan bit. Maka dari itu 8 bit kata dalam bilangan biner memiliki 8 digit. Seperti 101101102. D/A Conerter mengkonversi kata digital menjadi tegangan analog dengan skala analog output jika seluruh bit adalah nol dan nilai maximum dari keseluruhan bit adalah satu. Hal ini dapat dinyatakan dalam sistim matematis bila bilangan biner dinyatakan dalam bilangan yang sangat kecil. Dalam hal ini keluaran daro D/A Converter dapat didefinisikan dengan persamaan dengan menggunakan skala dari tegangan rferensi.
Vout = VR [ b1 2-2 + … bn 2-n ] …(2.7)

Dimana : Vout : output tegangan analog
VR : tegangan referensi
b1 b2 … bn : kata biner n bit
Vout minimum adalah nol dan maximum adalah determinasi dari ukuran kata biner karena keseluruhan set bits menjadi satu dan pendekatan VR ekivalensi desimal sebagai penambahan bit dari bilangan. Oleh karena itu bilangan 4 bit V maximum :
Vmax = VR [ 2 -1 + b2 2 –2 + … bn 2 -2 ] ….(2.8)
Dan kata 8 bit mmpunyai nilai maximum :
Vmax = VR [ 2 -1 + 2 -2 +2 -13+2 -4 +2 -5 +2 -6 +2 -7 +2 -8 ]
= 0,9961VR … (2.9)
Resolusi Konversi
Resolusi konversi juga merupakan fungsi dari bit dari suatu kata, bit yang lebih banyak dengan perubahan yang lebih kecil pada output analog dari perubahan satu bit dalam bilangan biner dengan resolusi yang lebih tinggi. Kemungkinan perubahan terkecil adalah sebagai berikut :
ΔVout = VR 2 – n …(2.10)
Dimana : ΔVout : perubahan output terkecil
VR : tegangan eferensi
n : nomer dari kata bit
• Spesifikasi DAC
Beberapa spesifikasi dari DAC yaitu diantaranya :
– Resolusi (Step Size)
Resolusi ditentukan sebagai perubahan terkecil yang dapat terjadi pada keluaran analog sebagai hasil dari perubahan pada masukan digital . Resolution adalah 1V, karena Vout tidak dapat berubah lebih kecil dari 1 V bila mengubah nilai digital. Resolusi selalu sama dengan timbangan dari LSB dan juga diacu sebagai step size, karena ia merupakan besarnya Vout yang berubah pada saat masukan digital berubah dari 1 step ke step berikutnya. Keluaran dari sebuah counter biner 4 bit menyediakan masukan untuk DAC. Selama counter melalui siklus 16 tahap yang diatur oleh sinyal clock, maka keluaran DAC merupakan sebuah gelombang staircase yang membentuk 1 V per step. Bila counter berada pada keadaan 1111, keluaran DAC berada pada nilai maksi-mumnya sebesar 15 V, yakni pada keluaran skala penuhnya. Bila siklus counter kembali pada keadaan 0000, keluaran DAC kembali ke 0 V. Jadi resolusinya adalah 1 V.
Hal yang perlu diperhatikan bahwa staircase mempunyai 16 level yang berhubungan dengan 16 tahap, tetapi hanya ada 15 step atau lompatan antara level 0 V dan skala penuh.

Peralatan Percobaan :
1) IC ADC / DAC
2) Power Supply
3) Avometer
4) Resistor 10 k (8 buah)
5) Led
Langkah Percobaan :
ADC
a) Rangkailah percobaan seperti gambar 8.1
b) Ukur tegangan op amp dengan multimeter dengan memberikan tegangan pada inpu sebesar 5 volt menurut urutan bilangan biner
c) Catat hasilnya pada tabel
DAC
a) Rangkailah rangkaian percobaan seperti gambar 8.2
b) Berikan tegangan analog dari power supply pada input dan ukur tegangan input tersebut
c) Amati dan catat tegangan input tiap terjadi perubahan nyala led

About these ads

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: