LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR
TRANSISTOR, OP-AMPLIFIER, IC GERBANG LOGIKA, SEVEN SEGMENT, DAN AKUISISI DATA
Disusun oleh:
Lintang Wisesa Atissalam 10/300414/PA/13247
LABORATORIUM FISIKA MATERIAL DAN INSTRUMENTASI JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2012
BAB I TRANSISTOR 1.1 Pendahuluan
Dalam kehidupan sehari-hari, banyak dijumpai alat yang bekerja berbasis teknologi elektronika. Di zaman sekarang kehidupan manusia tidak dapat dilepaskan dari perangkat elektronik atau electronic devices. devices. Elektronika merupakan ilmu dasar yang mempelajari alat listik arus lemah yang dioperasikan dengan cara mengontrol aliran electron atau partikel bermuatan listrik. listr ik. Ilmu ini merupakan cabang dari fisika. Revolusi besar-besaran dalam dunia elektronika terjadi pada tahun 1960-an saat ditemukannya transistor . Penemuan transistor memungkinkan para ilmuwan dan teknisi untuk membuat perangkat elektronik yang lebih kecil daripada versi sebelumnya, yang menggunakan teknologi tabung vakum berukuran besar. Eksperimen pertama elektronika dasar mengenai transistor bertujuan untuk memperkenalkan transistor dan fungsinya, penggunaan transistor sebagai saklar dan penggunaannya sebagai multivibrator.
1.2 Tinjauan Pustaka
Transistor merupakan komponen elektronika yang terdiri dari tiga lapisan semikonduktor, NPN dan atau PNP. Transistor memiliki tiga buah kaki yang dinamakan sebagai emitor ( E E ), ), collector (C ), ), dan basis ( B). B). Kaki basis dapat diketahui jika saat dipasang, polaritasnya negatif. Jika polaritas positif maka transistor berjenis PNP. Penentuan kaki emitor dan collector diketahui melalui nilai hambatannya, nilai hambatan collector lebih besar dari emitor.
Berdasarkan kaki-kakinya, transistor dibedakan menjadi Uni Junction Transistor (UJT ) dan Field Effect Transistor ( FET FET ). ). UJT adalah transistor dengan satu emitor dan dua basis yang berfungsi untuk switch elektronik. FET yakni transistor khusus dengan kaki Gate ( Gate (G G), Drain ), Drain ( ( D), D), dan Source ( Source (S S ), ), yang memiliki penguatan lebih besar dan noise lebih rendah. Secara umum, transistor dapat dipergunakan sebagai penguat, penyearah, mixer, osilator, maupun switch elektronik.
1.3 Metode Eksperimen Alat dan Bahan
Breadboard
Transistor FCS9014
Relay 12 V
Kabel konektor
Resistor 1 KΩ
LED merah dan hijau
Kabel Jepit Buaya
Resistor 10 KΩ
Capacitor 47 µF
Power Supply 5 V
Resistor 470 Ω
Capacitor 100 µF
Power Supply 12 V
Push button
Capacitor 220 µF
Multimeter
Motor DC 12 V
Potensiometer 10 K
Skema Alat a) Transistor sebagai saklar
b) Transistor sebagai multivibrator
Tata Laksana
Alat dan bahan dirangkai sesuai skema a terlebih dahulu.
Rangkaian dihubungkan ke power supply.
Tegangan pada titik 1, 2, dan 3 diukur.
Push button ditekan, tegangan pada titik 1, 2, dan 3 diukur kembali.
Alat dan bahan dikembalikan seperti semula.
Alat dan bahan dirangkai sesuai skema b.
Rangkaian dihubungkan ke power supply, LED diperhatikan.
Tegangan di titik 1, 2, 3, dan 4 diukur.
Kapasitor 100 µF keduanya diganti dengan 47 µ F, LED diperhatikan.
Kapasitor 100 µF keduanya diganti dengan den gan 220 µF, LED diperhatikan.
Alat dan bahan dikembalikan seperti semula.
Data dianalisa untuk pembuatan laporan.
1.4 Hasil Eksperimen
Didapatkan nilai V1 = 0,2 V, nilai V 2 = 0,1 V, dan nilai V 3 = 13,9 V.
1.5 Pembahasan
Dari data yang diperoleh, dapat disimpulkan bahwa transistor mampu difungsikan sebagai switch elektronik atau saklar. Tegangan pada saat push button ON dan OFF mengalami perbedaan. Tegangan di titik 1, 2, 3, dan 4 memiliki perbedaan yang mencolok, yakni V 1 = 0,2 V, nilai V 2 = 0,1 V, dan nilai V 3 = 13,9 V. Hal ini menunjukkan adanya pemutusan arus saat push button diatur pada ON atau OFF, yang terkait fungsi adanya transistor.
1.6 Kesimpulan
Komponen elektronika, transistor, mampu difungsikan sebagai switch elektronik atau saklar dan multivibrator dalam rangkaian elektronik.
BAB II OP-AMPLIFIER 2.1 Pendahuluan
Saat ini banyak dijumpai alat yang bekerja berbasis teknologi elektronika. Kehidupan manusia tidak dapat dilepaskan dari perangkat elektronik atau electronic devices. devices. Elektronika merupakan ilmu dasar yang mempelajari alat listik arus lemah yang dioperasikan dengan cara mengontrol aliran elektron atau partikel bermuatan listrik. Revolusi besar dalam elektronika terjadi pada 1960-an saat ditemukannya transistor . 10 tahun kemudian ditemukanlah rangkaian yang lebih hebat, Integrated Circuit atau IC atau IC . IC berisi puluhan hingga jutaan transistor berukuran super mini. Teknologi ini memungkinkan terciptanya perangkat yang kecil bentuknya, namun banyak fungsinya. Eksperimen elektronika dasar mengenai Op-Amplifier ini bertujuan untuk memperkenalkan fungsi dan karakteristik Op-Amp, baik yang Inverting Op-Amp maupun Non-inverting Op-Amp. Op-Amp.
2.2 Tinjauan Pustaka
Operating Amplifier (Op-Amplifier atau Op-Amp) adalah perangkat penguat operasional yang dirancang dalam bentuk IC sehingga dengan menambah sedikit komponen luar dapat melakukan beragam fungsi. Fungsi utama Op-Amp yakni operasi linear matematis, integrasi, dan penguatan arus maupun tegangan.
Op-Amp memiliki karakteristik sebagai berikut: 1) impedansi masukan amat tinggi sehingga arus masukan dapat diabaikan, 2) penguatan lup terbuka amat tinggi, dan 3) impedansi keluaran amat rendah. Idealnya penguatan Op-Amp tak berhingga, namun kenyataannya terbatas hingga 200.000 kali pada modus lup terbuka. Op-Amp dibedakan menjadi penguat membalik (Inverting Op-Amp) dan penguat tak membalik (Non-inverting Op-Amp). Penguat membalik akan memperkuat sekaligus membalik tegangan masukan, misal 3 V menjadi -30 V. Penguat tak membalik akan memperkuat tegangan tanpa membaliknya, 3 V menjadi 30 V.
2.3 Metode Eksperimen Alat dan Bahan
Breadboard
Power Supply 12 V
Resistor 20 KΩ
Kabel konektor
Multimeter
Potensiometer 10 K
Kabel penjepit buaya
IC LM324
Power Supply 5 V
Resistor 10 KΩ
Skema Alat a) Inverting Amplifier
b) Non-inverting Amplifier
Tata Laksana
Alat dan bahan dirangkai sesuai skema a.
Rangkaian dihubungkan ke power supply.
Tegangan masukan dan tegangan keluaran diukur dengan Voltmeter lalu dianalisa.
R 1 diganti dengan 20 KΩ lalu tegangan in dan in dan out dihitung dihitung kembali untuk dianalisa.
Alat dan bahan dirapikan lalu dirangkai sesuai skema b.
Rangkaian dihubungkan ke power supply.
Tegangan masukan dan tegangan keluaran diukur dengan Voltmeter lalu dianalisa.
R 1 diganti dengan 20 KΩ lalu tegangan in dan in dan out dihitung dihitung kembali untuk dianalisa.
Alat dan bahan dirapikan seperti semula.
2.4 Hasil Eksperimen
Untuk Non-inverting Op-Amp didapatkan hasil eksperimen sebagai berikut. R 1 = 10 KΩ
R 1 = 20 KΩ
Vin (V)
Vout (V)
Vin (V)
Vout (V)
1,04
2,08
1,01
1,5
2,00
4,01
2,00
3,02
3,01
6,02
3,01
4,55
4,00
8,01
4,00
6,02
5,01
10,02
5,03
7,56
2.5 Pembahasan
Hasil eksperimen Non-Inverting Op-Amp menunjukkan pada saat hambatan yang digunakan sebesar R 1 = 10 KΩ KΩ nilai tegangan output V out besarnya dua kali lipat dari tegangan masukan Vin. Pada R 1 = 20 KΩ nilai KΩ nilai Vout 1,5 kali nilai Vin. Hal ini sesuai teori dalam penguatan Non-inverting Op-Amp yakni bahwa nilai perbandingan tegangan output (Vout) dan input (V in) berbanding lurus dengan perbandingan hambatan parallel Op-Amp (R f f) dan masukan (R i). Secara matematis dirumuskan sebagai berikut.
Vout =
Vin
2.6 Kesimpulan
Non-inverting Op-Amp dapat berfungsi sebagai penguat tegangan keluaran. nilai perbandingan tegangan output (Vout) dan input (Vin) berbanding lurus dengan perbandingan hambatan parallel Op-Amp (R f f) dan masukan (R i). Sehingga untuk menghasilkan tegangan keluaran yang tinggi, maka hambatan parallel diperbesar sedangkan hambatan masukan diperkecil.
BAB III IC GERBANG LOGIKA 3.1 Pendahuluan
Kehidupan manusia tidak dapat dilepaskan dari perangkat elektronik atau electronic devices. devices. Elektronika merupakan ilmu dasar yang mempelajari alat listik arus lemah yang dioperasikan dengan cara mengontrol aliran elektron atau partikel bermuatan listrik. Revolusi besar dalam elektronika terjadi pada 1960-an saat ditemukannya transistor . 10 tahun kemudian ditemukanlah rangkaian yang lebih hebat, Integrated Circuit atau IC atau IC . IC berisi puluhan hingga jutaan transistor berukuran super mini. Teknologi ini memungkinkan terciptanya perangkat yang kecil bentuknya, namun banyak fungsinya. Eksperimen elektronika dasar mengenai IC gerbang logika ini bertujuan untuk memperkenalkan fungsi dan karakteristik IC gerbang logika dan Aljabar Boolean, meliputi ekspresi AND, OR, EXOR, dan NOT.
3.2 Tinjauan Pustaka
Integrated Circuit (IC) merupakan kesatuan dari beberapa komponen elektronika. Beberapa rangkaian besar dirangkai dan diintegrasikan menjadi satu dan dikemas dalam kemasan IC yang mini. Suatu IC yang kecil dapat memuat ratusan hingga ribuan komponen. Bentuk IC beragam, ada yang berkai tiga, berkaki banyak, bulat, segiempat dengan kaki di keempat sisi, bentuk sisir ( single in i n line li ne), ), dan yang paling banyak adalah IC dengan kaki di kedua sisi (dual ( dual in line). line ).
Setiap IC ditandai dengan nomor tertentu. Nomor ini menunjukkan jenis, fungsi, dan pabrikan pembuat IC. Misalnya Op-Amp tipe 741 dapat muncul dengan beragam kode produsen, misal misa l uA741, LM741, MC741, RM741, atau SN72741. Kode 741 merupakan kode fungsi, kode lain adalah kode dari produsen. Contoh, IC L293D berfungsi sebagai driver motor pada robotika, yang mampu memperkuat arus lemah dari Arduino sehingga menggerakkan motor robot.
3.3 Metode Eksperimen Alat dan Bahan
Breadboard
Resistor 1 KΩ
IC 7486 (EXOR)
Kabel konektor
LED merah
IC 7404 (NOT)
Kabel jepit buaya
IC 7408 (AND)
Power supply 5 V
IC 7432 (OR)
Skema Alat a) Gerbang AND
b) Gerbang OR
c) Gerbang EXOR
d) Gerbang NOT
Tata Laksana
Alat dan bahan dirangkai sesuai skema.
Rangkaian dihubungkan ke power supply.
Logika pada titik A dan B diatur, yakni logika 1 = vcc dan logika 0 = gnd.
Kondisi output LED dianalisa, yakni LED nyala = 1 dan LED padam = 0.
Eksperimen dilakukan kembali untuk gerbang AND, OR, EXOR, dan NOT.
Alat dan bahan dirapikan ke tempat semula.
3.4 Hasil Eksperimen AND
OR
EXOR
NOT
A
B
Y
A
B
Y
A
B
Y
A
Y
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
1
0
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
3.5 Pembahasan
Gerbang logika yang dihasilkan sesuai dengan teori dalam l ogika matematika. Untuk logika AND didapatkan akan bernilai 1 jika kedua gerbang bernilai 1. Logika OR bernilai 1 jika salah satu atau kedua gerbang logika bernilai 1. Logika EXOR bernilai 1 hanya jika salah satu gerbang bernilai 1 dan yang lainnya 0. Sementara NOT layaknya negasi yang mampu membalik gerbang masukan. Hasil ini sesuai teori logika matematis.
3.6 Kesimpulan
Gerbang logika dalam elektronika dapat difungsikan sebagai dasar pemrograman dan setting perangkat elektronik, sehingga mampu mengerjakan suatu perintah dengan lebih terinci. Beberapa gerbang logika dasar dalam elektronika yakni AND, OR, EXOR, dan NOT.
BAB IV SEVEN SEGMENT 4.1 Pendahuluan
Kehidupan manusia tidak dapat dilepaskan dari perangkat elektronik atau electronic devices. devices. Elektronika merupakan ilmu dasar yang mempelajari alat listik arus lemah yang dioperasikan dengan cara mengontrol aliran elektron atau partikel bermuatan listrik. Termasuk dalam beragam perangkat elektronik, terdapat display visual yang menampilkan informasi dalam bentuk angka maupun alphabet. Misalnya dalam lampu lalu lintas terdapat angka penghitung mundur tanda bergantinya warna lampu. Teknologi tersebut memanfaatkan LED yang tersusun sebagai seven segment. Praktikum elektronika seven segment kali ini bertujuan untuk mengetahui konfigurasi dan proses pembuatan symbol (angka) dalam seven segment.
4.2 Tinjauan Pustaka
Seven segment merupakan perangkat elektronika sebagai penampil (display ( display visual ) yang tersusun atas tujuh buah LED yang membentuk angka delapan. Setiap LED diberi label “a” sampai “h” dengan salah satu kaki sebagai common. Seven segment dapat menampilkan angka desimal melalui kombinasi aktif tidaknya LED penyusun dalam seven segment. Untuk memudahkan penggunaan seven segment biasanya digunakan sebuah decoder atau seven segment driver yang akan mengatur seven segment menyala sesuai bilangan biner yang diberikan.
Common anoda merupakan pin yang terhubung dengan semua kaki anoda LED dalam seven segment. Sedangkan common katoda merupakan pin yang terhubung dengan semua kaki katoda LED dalam seven segment. Common katoda akan digroundkan sehingga seven segment dengan common katoda akan aktif apabila diberi logika tinggi atau disebut aktif high. Kaki anoda dengan label “a” sampai “h” sebgai pin aktifasi yang menentukan nyala LED.
4.3 Metode Eksperimen Alat dan Bahan
Breadboard
Power supply 5 V
Kabel konektor
Multimeter
Kabel jepit buaya
Seven segment
Resistor 1 KΩ
Skema Alat
Tata Laksana
Seven segment dicek termasuk CC atau CA.
Konfigurasi kaki pin pada seven segment dicek dari “a” sampai “h”.
Alat dan bahan dirangkai sesuai skema.
Logika segment divariasikan sehingga konfigurasi membentuk angka 1 sampai 9.
Data dicatat dan dianalisis. Alat dan bahan dirapikan seperti semula.
4.4 Hasil Eksperimen
Logika segment
Konfigurasi Angka
a
b
c
d
e
f
g
0
1
1
1
1
1
1
0
1
0
1
1
0
0
0
0
2
1
1
0
1
1
0
1
3
1
1
1
1
0
0
1
4
0
1
1
0
0
1
1
5
1
0
1
1
0
1
1
6
1
0
1
1
1
1
1
7
1
1
1
0
0
0
0
8
1
1
1
1
1
1
1
9
1
1
1
1
0
1
1
4.5 Pembahasan
Didapatkan hasil kaitan lampu LED dalam seven segment dengan kaki konektornya seperti gambar di sub-bab 4.4 di atas. Masing-masing LED dalam seven segment akan menyala atau mati jika kaki konektornya terhubung dengan arus listrik. Untuk pembentukan konfigurasi angka 0 hingga 9 dalam seven segment, ditunjukkan pada tabel di sub-bab 4.4 di atas.
4.6 Kesimpulan
Seven segment merupakan konfigurasi LED yang disusun membentuk angka delapan. Pemanfaatan seven segment telah diaplikasikan di berbagai perangkat elektronik, misal lampu lalu lintas (traffic ( traffic light ), ), counter , SCA ( single channel analyzer ), ), dan perangkat lainnya sebagai penunjuk visual.
BAB V AKUISISI DATA 5.1 Pendahuluan
Kehidupan manusia tidak dapat dilepaskan dari perangkat elektronik atau electronic devices. devices. Elektronika merupakan ilmu dasar yang mempelajari alat listik arus lemah yang dioperasikan dengan cara mengontrol aliran elektron atau partikel bermuatan listrik. Revolusi besar dalam elektronika terjadi pada 1960-an saat ditemukannya transistor . 10 tahun kemudian ditemukanlah rangkaian yang lebih hebat, Integrated Circuit atau IC atau IC . IC berisi puluhan hingga jutaan transistor berukuran super mini. Teknologi ini memungkinkan terciptanya perangkat yang kecil bentuknya, namun banyak fungsinya. Termasuk dalam penggunaan perangkat Analog to Digital Converter. Eksperimen elektronika dasar ini bertujuan untuk mengetahui teori dasar akuisisi data pada perangkat elektronik via ADC (Analog to Digital Converter).
5.2 Tinjauan Pustaka
Analog to Digital Converter (ADC) merupakan perangkat elektronik yang mampu mengkonversi atau mengubah besaran analog menjadi besaran digital. Parameter ADC yakni resolusi dan kecepatan konversinya. Resolusi yang dimaksud adalah jumlah bit (dalam kode digital) pada keluaran (output) ADC yang menyatakan nilai tegangan analog pada masukan (input) ADC. ADC 8 bit memiliki 255 keadaan kode digital (dari 0000 0000 sampai 1111 1111) yang menyatakan besaran analog dari 0 hingga 5 V, yang berarti resolusinya adalah 5 V per 255, yakni sekitar 19,6 mV per step.
ADC berdasarkan proses konversinya dibedakan menjadi lima macam, yakni: Voltage Controlled Oscillator (VCO), Successive Approximation Register (SAR), Flash ADC, Dual slope ADC, dan Parallel conversion.
5.3 Metode Eksperimen Alat dan Bahan
Breadboard
Push button
Kabel konektor
Kapasitor 100 nF
Kabel jepit buaya
Kapasitor 150 nF
Power supply 5 V
Kapasitor 10 µF
Multimeter
Potensiometer 10 K
IC ADC0804
LED merah 8 buah
Resistor 10 KΩ
Skema Alat
Tata Laksana
Alat dan bahan dirangkai seperti se perti skema kemudian dihubungkan ke power supply.
Tegangan pada VReff diukur dan potensiometer R3 diatur pada 2,5 V pada VReff dengan Voltmeter.
Tombol start ditekan, potensiometer R2 diatur, lalu tegangan pada pin 6 diukur.
Perilaku LED diamati dan dicatat, LED nyala = 0 dan LED padam = 1.
Alat dan bahan dirapikan ke tempat semula.
5.4 Hasil Eksperimen Konversi LED (LED nyala = 0 dan LED padam = 1) V pin 6
Pin 11
Pin 12
Pin 13
Pin 14
Pin 15
Pin 16
Pin 17
Pin 18
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
0V
1
1
1
1
1
1
1
0
0,5 V
1
1
0
1
1
1
1
1
1V
1
1
0
0
1
0
1
1
1,5 V
1
0
1
0
1
1
1
1
2V
1
0
0
1
0
1
1
0
2,5 V
0
1
1
1
1
1
1
0
3V
0
1
0
1
1
1
1
1
3,5 V
0
1
0
0
1
1
1
1
4V
0
0
1
0
1
1
1
1
5V
0
1
1
1
1
1
1
1
5.5 Pembahasan
Konversi bilangan biner disajikan tabel berikut. Biner
Konversi
Hasil
1111 1110
00 + 21 + 22 + 23 + 24 + 25 + 26 + 27
254
1101 1111
20 + 21 + 22 + 23 + 24 + 25 + 06 + 27
223
1100 1011
2 +2 +2 +0 +2 +0 +0 +2
203
1010 1111
2 +2 +2 +2 +2 +0 +2 +0
175
1001 0110
0 +2 +2 +2 +0 +2 +0 +0
150
0111 1110
0 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2
126
0101 1111
2 +2 +2 +2 +2 +2 +0 +2
95
0100 1111
2 +2 +2 +2 +2 +0 +0 +2
79
0010 1111
20 + 21 + 22 + 23 + 24 + 05 + 26 + 07
0111 1111
0
1
2
3
4
5
6
7
2 + 2 + 2 + 2 + 2 + 2 + 2 + 2
47 127
5.6 Kesimpulan
Bilangan biner yakni bilangan yang hanya dinyatakan dalam dua keadaan, yakni 1 dan 0 atau benar dan salah. Akuisisi data dalam konversi bilangan biner ke bilangan decimal yang berbanjar, setiap kelompok banjarnya disebut byte. Inilah dasar pengukuran dalam kapasitas penyimpanan data.
DAFTAR PUSTAKA
Daryanto. 2011. Keterampilan Kejuruan Teknik Elektronika. Elektronika. Bandung: Sarana Tutorial Nurani Sejahtera. Fadillah, Kismet. 2000. Penerapan 2000. Penerapan Dasar Listrik dan Elektronika. Bandung: Elektronika. Bandung: Angkasa. Tim Instrumentasi. 2012. Modul Praktikum Elektronika Dasar. Dasar. Yogyakarta: Laboratorium Fisika Material dan Instrumentasi Jurusan Fisika FMIPA Universitas Gadjah Mada. Wollard, Barry. 1999. Elektronika 1999. Elektronika Praktis. Jakarta: Praktis. Jakarta: Pradnya Paramita.