PERCOBAAN I CATHODE RAY OSCILLOSCOPE (CRO) PENDAHULUAN : Cath Cathod ode e Ray Osillo Osillosc scop ope e (CRO (CRO)) atau atau yang yang seri sering ng diterjemah diterjemahkan kan sebagai Osiloskop Osiloskop sinar Katode Katode adalah adalah alat yang paling umum digunakan di dalam pengukuran-pengukuran besaran elektron elektronis. is. Seperti Seperti alat penguku pengukuran ran multi meter yang digunaka digunakan n untuk mengukur tegangan AC tegangan !C arus !C dan tahanan suatu suatu rangkaian rangkaian maka osiloscope osiloscope mempunyai mempunyai kemampuan kemampuan yang sama bahkan melebihi kemampuan multi meter. meter. "ada prinsipnya CRO dapat digunakan untuk mengukur # $. %eganga egangan n AC dan dan !C &. 'entuk 'entuk gelo gelomba mbang ng AC dan dan !C . reku rekuensi ensi gelombang gelombang tegangan tegangan listrik *. 'eda 'eda +ase tega teganga ngan n listrik listrik %idak seperti multimeter yang hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan AC pada +rekuensi +rekuensi , / saja maka dengan CRO kita dapat mengukur mengukur tegangan AC yang mempunyai mempunyai +rekuensi mulai dari 0 $ 1/ (untuk 2A%3O2A4 5"0 ,6, A). Kemajuan di bidang teknologi telah memba7a teknologi CRO menjadi lebih mudah dalam pengukuran . !engan CRO dual chanel (dua masuka masukan) n) kita dapat dapat mengukur mengukur dua gejala gejala listrik sekaligus. sekaligus. Sedang CRO dual beam (dua sumber elektron elektron gun) dapat digunakan untuk mengukur gejala listrik sekaligus dengan kemampuan yang tinggi. PRINSIP g$
A
48
45 adalah lempeng 9ertical yang digunakan untuk menarik berkas electron tersebut kea rah atas atau ba7ah sedangkan 4 adalah lempeng hori/ontal yang digunakan digunakan untuk menarik berkas electron electron tersebut tersebut kea rah kiri atau kanan. Karena Karena elektro elektron n mempuny mempunyai ai muatan muatan negati+ negati+ maka maka jika pada pada lempeng 9ertikal bagian atas diberi muatan;tega muatan;tegangan ngan < elektron akan membelok membelok ke atas. atas. Kalau Kalau lempeng lempeng 9ertika 9ertikall diberi diberi teganga tegangan n bolak-ba bolak-balik lik (lempeng atas < lempeng ba7ah= begitu seterusnya) maka pada tabir atau layar akan diperoleh berkas elektron yang naik turun dan karena geraknya sangat sangat cepat cepat akan akan kelihat kelihatan an sebagai sebagai garis garis lurus lurus 9ertika 9ertikall saja. saja. 'esar 'esar tegangan AC yang masuk pada lempeng 9ertikal menentukan panjang garis pada tabir makin besar tegangan pada 45 maka makin panjang garis yang diperoleh. >ejala listrik naik turun ini dapat kita buat bergerak ke kiri atau ke kanan dengan cara memasukkan tegangan %>> pada lempeng 4 dan gambar gambar yang yang dipero diperoleh leh pada pada layar layar adalah adalah sinusoid sinusoidal. al. %egangan egangan %>> (tegangan gigi gergaji; sa7 tooth) yang bentuknya memang mirip gergaji digunakan untuk membuat garis lurus naik turun tadi menjadi bergerak ke kiri;kanan membentuk gambar sinusoidal. %>> ini kadang-kadang disebut tegangan tegangan alas 7aktu atau timebase karena selain untuk menarik garis naik turun turun tadi kearah kearah hori/on hori/ontal tal juga ber+ung ber+ungsi si sebagai sebagai pengat pengatur ur gambar gambar menjadi menjadi stabil stabil (diam (diam dan tidak tidak lari-lari lari-lari) ) dengan dengan cara cara mengatur mengatur agar +rekuensi %>> sebanding dengan +rekuensi tegangan yang diukur (pada 45). al yang perlu diingat adalah bah7a gejala;tegangan yang akan diukur (lihat gambarnya) dimasukkan pada lempeng 9ertical sedangkan %>> yang biasanya juga dig digun unakan untuk men menentukan +r +rekuensi teg tegangan pada 45 dimasukkan pa pada lemp lempen eng g 4."embentukan 4."embentukan gambar pada tabir tersebut akan diterangkan diterangkan berdasarkan gambar di ba7ah ini.
K adalah adalah sumber sumber electr electron on gun yang disebut Katode. g $ adal adalah ah grid grid yang yang dibe diberi ri tegangan negati9e terhadap katode katode digun digunaka akan n untuk untuk mengatur intensitas (terang tidaknya) gambar.
g& dan g adalah grid & dan grid yang diberi tegangan positi+ terhadap katode katode digunakan untuk mem+okuskan mem+okuskan berkas electron electron sehingga berkas sinar yang diperoleh pada tabir menjadi jelas dan tajam. k
g g A adalah anode anod e yang biasanya biasanya tegangan positi+ sampai sampai : $ 5 LHdiberi tegangan 2 3 digunakan untuk menarik electron dari katode menuju tabir.
% adalah adalah tab tabir ir yang yang terbu terbuat at dari dari /at-/a /at-/att padat padat ;lou ;lourr yang yang akan akan berca bercaha haya ya kalau ditumbuk electron. 1
Suatu gejala sinus yang akan diukur dimasukkan pada 45 dan secara bersamaan %>> dimasukkan pada 4.
2
?ika pada saat a7al naiknya tegangan sinusoidal tersebut bersamaan dengan saat a7al naiknya %>> +rekuensi sinus9ide sebanding dengan +rekuensi %>> maka pada layar akan diperoleh sinus9ide yang diam. %etapi kalau kedua syarat di atas tidak terpenuhi maka gambar akan +ree-running (lari-lari) . @ntuk mengatasi hal tersebut dikenal istilah synchronisasi. Synchronisasi digunakan untuk menyamakan saat a7al tegangan %>> bersamaan dengan saat a7al sinus9ide yang digunakan untuk membuat +rekuensi %>> sebanding (kelipatan bilangan bulat) dengan +rekuensi sinus9ide. Synchronisasi ini dapat dilakukan baik secara internal maupun eksternal. Synchronisasi internal artinya synchronisasi tersebut dikerjakan oleh rangkaian yang ada dalam CRO sendiri. Sedangkan synchronisasi eternal berarti synchronisasi yang dilakukan oleh tegangan dari luar CRO. 3stilah yang lain bah7a CRO dapat digunakan secara eternal artinya %>> yang ada dalam CRO diputus sambungannya terhadap lempeng 4 dan sebagai gantinya gelombang eternal (dari luar CRO) dimasukkan ke dalam 4 untuk menggantikan +ungsi %>>. "rinsip ini digunakan untuk mengukur beda +ase dan perbedaan +rekuensi secara lissajous. !i dalam CRO masalah synchronisasi kebanyakan dilaksanakan dengan cara triggering artinya timebase (%>>) dibangunkan (ditrigger) oleh sebagian sinyal 45. !engan cara triggering ini dapat dibuat agar saat a7al gelombang pada tabir adalah naik (slope <) saat a7al gelombang adalah turun (slope -) dan saat a7al yang dapat diatur Ble9elnya (tinggi dan letaknya saat a7al tersebut). Salah satu kesulitan dalam CRO adalah bah7a untuk membelokkan berkas elektron pada lempeng-lempeng tersebut (45 dan 4) diperlukan tegangan yang cukup tinggi. @ntuk mengatasi hal ini pada tiap masukan 9ertikal (9ertikal input) dilengkapi dengan ampliDer. AmpliDer dapat diatur penguatannya dan disesuaikan dengan besarnya tegangan input yang masuk (pada panel depan CRO dikenal sebagai tombol 5olt;di9). "ada panel depan CRO terdapat tombol time;di9. digunakan untuk mengatur +rekuensi tegangan %>> dalam CRO. 1engenai kegunaan tombollainnya dapat dilihat secara detail pada instruksi manualnya.
PERCOBAAN CARA MENGHIDUPKAN CRO %ekan tombol po7er maka lampu Bon akan menyala. 'eberapa saat kemudian pada layar CRO akan terlihat barkas garis-garis. Aturlah terang gelap gambar dengan tombol Bintensity kedudukan gambar dengan tombol Bhori/ontal position dan tombol B9ertical posisitiondan ketajaman gambar dengan tombol +ocus. 'ila kedudukan berkas garis mendatar tidak hori/ontal (agak miring) dapat diatur dengan tombol %RACE SO%A%3O2 (pada badan samping
CRO). >aris-garis skala pada layar dapat diatur terang;gelap dengan tombol SCA4E Sebelum CRO digunakan periksa kedudukan tombol 0 tombol lain adalah # 5olt;di9 masing-masing chanel pada $ 5olt (CCF) 9ariable 5olt;di9 pada harga kalibrasi CF s7itch AC gnd !C pada AC SO@RCE pada 32% (G 0 8) SFEE" 1O!E pada A@%O %31E;!35 pada , mS;di9 dan B5ariabel time; di9 pada calibrasi (CF).
MENGUKUR TEGANGAN PEAK TO PEAK (Vpp) %egangan AC sebesar *, 9olt R1S akan kita ukur dengan CRO yang diperoleh dari lilitan sekunder suatu tra+o yang dihubungkan dengan tegangan "42 && 5. Sambungkanlah input G (chanel) CRO dengan kutub-kutub tersebut. "utar tombol 5olt;di9 chanel $ pada kedudukan & 5. %ombol 9ertical position pada chanel $ dapat digunakan untuk mengatur kedudukan gambar pada layar sehingga gambar mudah dibaca. Kedudukan tombol time;di9 diputar pada & mS dan kalau gambar pada layar masih belum stabil (lari 0 lari) putarlah tombol 9ariable time;di9 sehingga gambar menjadi stabil. @kurlah tinggi antara puncak atas dan puncak ba7ah gambar gelombang yang diperoleh pada layar. %egangan 5pp H tinggi harga kedudukan 5olt;di9 Karena kabel penghubung yang dipakai pada input G adalah probe maka gambar pada layar diperkecil sepersepuluh kali gambar sesengguhnya. ?adi tegangan puncak ke puncak (5"") sesungguhnya H $ tinggi gelombang kedudukan 5olt;di9 @ntuk menghitung 5rms maka # 5 rms H , 6 5"" Cocokkan apakah harga 5rms yang terhitung di atas sesuai dengan harga yang dituliskan pada tra+o (*, 5). 1ana yang lebih meyakinkan I MENGUKUR FREKUENSI Selaku dan sekaligus dengan percobaan & +rekuensi tegangan "42 di atas dapat diukur;dihitung dengan cara membaca kedudukan time;di9 nya. "utarlah tombol time;di9 pada kedudukan & m sec. @ntuk mempermudah pembacaan kedudukan gambar dapat diatur dengan Bhori/ontal position . @kurlah panjanggelombang ( ) dari gambar yang diperoleh. 1aka periode atau 7aktu getar % dari gelombang terseebut # H penjang gelombang harga kedudukan time;di9 dan +rekuensinya adalah H $;% /
supaya pengukurannya tepat maka kedudukan 9ariable time;di9 harus pada kalibrasi (CF).
4 MELIHAT DUA GELOMBANG SECARA BERSAMAAN Sebagai kelanjutan dari percobaan input 8 (chanel&) cRo dihubungkan juga pada kutub-kutub tra+o yang dipakai oleh chanel $. Kedudukan tombol 5olt;di9 pada kedua chanel $ dan & diletakkan pada harga , 9olt tombol time;di9 pada , msec dan tombol trigger pada chanel $ (G 0 8). Kalau kedudukan 1O!E diletakkan pada kedudukan A4% (alternate) maka gelombang yang diukur pada input G (chanel $) dan input 8 (chanel &) akan terlihat secara bergantia pada layar "ada layar sekarang terlihat dua buah gelombang dan masing-masing gelombang dapat diukur kedudukannya dengan tombol B9ertical position B pada chanel $ dan &. Kalau 1O!E diputar pada kedudukan chanel $ maka yang terlihat pada layar hanya gelombang yang masuk pada C $ saja. Sedangkan 1O!E pada kedudukan C & berarti terlihat pada layar hanya gelombang yang masuk pada chanel & saja. Kedudukan 1O!E pada CO" digunakan untuk melihat dua gelombang secara bersamaan jadi mirip dengan kedudukan A4% sedangkan kedudukan A!! artinya gambar yang terlihat pada layar adalah hasil penambahan antara gelombang pada chanel $ dan chanel &. "erbedaan antara CO" dan A4% adalah bah7a CO" biasanya digunakan untuk gelombang +rekuensi rendah (harga time;di9 besar) sedangkan A4% biasanya digunakan untuk gelombang +rekuensi tinggi (harga time;di9 kecil). !engan mengubah kedudukan 1O!E buatlah gambar yang diperoleh pada layar = baik pada saat chanel $ chanel & A4% CO" maupun A!!. Kemudian pada laporan nanti berikanlah komentar terhadap masingmasing gambar tersebut. MEMPERGUNAKAN MODE ALT DAN CHOP idupkan +rekuensi generator(oscillator) %R3O > && A. 4etakkan tombol Boutput A%% (db) pada kedudukan db dan tombol Boutput le9el pada ma (CF). "utar tombol B+rekuensi dial sehingga jarum skala menunjukkan pada harga & tombol B+rekuensi range pada kedudukan $ dan tombol B7a+e +rom pada kedudukan sinus9ide. !engan begitu dari terminal output akan keluar sinyal sinus9ide dengan +rekuensi H & /.
Kalau probe chanel $ dan & CRO keduanya disambungkan pada terminal output +rekuensi generator maka pada layar CRO akan diperoleh gambar dari sinyal tersebut. 4etakkan kedua tombol 9olt;di9 pada chanel $ dan & pada kedudukan $ 5olt sehingga gambar yang diperoleh cukup besar. "utar tombol time;di9 pada kedudukan $ m sec. 1O!E pada A4% dan %R3>> pada chanel $. 5 Kemudian amatilah apa yang terjadi. Sekarang letakkanlah kedudukan 1O!E pada CO" dan amati juga apa yang terjadi. %erangkanlah hal ini dalam laporan. "utar tombol B+rekuensi range > 0 && A pada kedudukan $ dan aturlah tombol B+rekuensi dial sehingga jarum skala menunjukkan pada ankag 6. jadi +rekuensi sinyal > 0 && A adalah 6 K/. "utar tombol time;di9 CRO pada kedudukan , msec. Amatilah dan kemudian gambarkanlah apa yang terjadi pada kedudukan 1O!E pada A4% dan CO". %erangkanlah kejadian tersebut pada laporan.
MENGUKUR FREKUENSI PLN DENGAN CARA LISSAJOUS Selain cara seperti yang disebutkan pada percobaan +rekuensi tegangan "42 tersebut dapat diukur dengan cara membandingkannya terhadap +rekuensi > 0 && A yang telah diketahui. Caranya # "ertama-tama putar tombol 5olt;di9 pada inpu G (chanel $) pada kedudukan & 5olt;di9 dan tombol %R3> "ada chanel $ (G 0 8). Kemudian hubungkan tegangan "42 *, 5olt dengan input G ini. idupkan > 0 && A pasang Boutput att pada db output le9el maka tombol pengatur +rekuensi pada kedudukan jarum skala & +rekuensi range pada $ dan kdudukan tombol B7a+e +rem pada sinus9ide. "utar tombol 9olt;di9 pada input 8 (chanel &) pada kedudukan , 5olt;di9 dan masukkan sinyal dari >-&& A ke input chanel & ini. 4etakkan tombol yang lain # %ime;di9 pada kedudukan EG% (G 0 8) %R3> (chanel $) pada kedudukan C $ (G 0 8) 1O!E pada C & (G 0 8) dan CO@"432> pada !C ( G 0 8). Agar supaya gambar inter+erensi yang diperoleh berada pada tengah-tegah layar maka kedudukannya dapat diatur dengan tombol Bhori/ontal position dan 9ertical position chanel & . "utar tombol pengatur +rekuensi pada > 0 && A sehingga jarum skala menunjukkan angka pada harga sekitar &, /. !idalam kertas laporan buatlah gambar yang diperoleh pada layar.
@langi hal tersebut untuk +rekuensi / , / $ / $, / dan & /.. Kemudian dari gambar-gambar dan harga +rekuensi >-&& A hitunglah +rekuensi tegangan "42. "ola-pola inter+erensi di ba7ah ini menunjukkan bagaimana perbandingan +rekuensi antara gelombang yang masuk pada lempeng hori/ontal (chanel $) dan gelombang yang masuk pada lempeng 9ertical 5 (chanel &).
%inggi gelombang $ L dan M L diproyeksikan ke sumbu sehingga di dapat inter9al %r (rise time). %r sesungguhnya adalah panjang inter9al skala harga time;di9 CRO. Sedang +rekuensi cut oJnya + H,;%r.
7 6
fV : fH = 1 : 1
fV : fH = 1 : 2
fV : fH = 1 : 3
Stel Boutput att > pada db dan Boutput le9el pada maks s7itch B7a9e +rom pada ohm ( N ) dan +rekuensi di stel pada & K/. Kemudian tombol B9olt;di9 pada chanel $ CRO diputar pada harga $ 9olt;di9 (tombol 9ariable 9olt; di9 harus pada kedudukan tercalibrasi) sedang harga time;di9 pada harga $ msec %R3> pada 2OR1 1O!E pada chanel $ dan CO@"432> pada AC. !ari gambar yang diperoleh pada layar CRO ukurlah berapa %r nya dan berapa B+re cut oJ nya.
2. MENGUKUR BEDA FASE
fV : fH = 2 : 1
fV : fH = 3 : 1
fV : fH = 3 : 2
$. 1E2>@K@R R3SE %31E Kebanyakan rangkaian mempunyai si+at mem-Dlter artinya hanya sinyal-sinyal dengan +rekuensi tertentu saja yang dapat dilakukan. Sinyal-sinyal dengan +rekuensi lain akan diperlemah sehingga relati9e tidak dilakukan kebagian outputnya. Sebagai contoh rangkaian RC di ba7ah ini hanya akan melakukan sinyal-sinyal pada +rekuensi rendah saja.
'atas +rekuensi dimana rangkaian mulai menyaring sinyal (yang sering dikenal dengan cut oJ +reuency) dapat diketahui dengan cara memasukkan gelombang kotak pada rangkaian tersebut. 1isalkan gelombang kotak dari > dengan +rekuensi &, K/ dimasukkan pada rangkaian tersebut maka pada rangkaian CRO akan terlihat suatu gelombang mirip gigi gergaji. Cara menghitung rise time (7aktu bangkitnya) adalah #
%itik A dan ' di dalam gambar di atas mempunyai beda +ase. 'esarnya beda +ase tergantung "ada harga R. Kalau R H (potensiometer pada kedudukan CCF) maka bedanya sama dengan $o. sedangkan untuk R maks maka beda +ase antara A dan ' mendekati o. "ola inter+erensi yang diperlihatkan jika antara A dan ' mempunyai beda +ase adalah sebagai berikut #
Atau secara umum bah7a beda +ase antara A dan ' adalah H arc sin a;A a H jarak antara perpotongan elips dengan sumbu 9ertical. A H tinggi antara puncak atas dengan puncak ba7ah.
Caranya adalah # 1asukkan titik A pada input (chanel $) dengan harga 9olt;di9 pada & 5olt;di9 dan titik ' pada input 8 (chanel &) dengan harga 5olt;di9 pada & 5olt;di9. Kedudukan tombol 0 tombol yang lainnya 8 adalah sama dengan kedudukan tombol pada percobaan 4issajous yaitu %R3> pada channel $ ( G 0 8 ) 1O!E pada channel & ( G 0 8 ) time;di9 pada EG% (G 0 8 ) dan CO@"432> pada !C ( G 0 8 ). "utar potensiometer sehingga R H (CCF) R sebarang dan R maks kemudian pada kertas laporan buatlah gambar yang diperoleh. itunglah beda +ase yang diperoleh dari kedudukan R sebarang tersebut.
HAL – HAL YANG PERLU DIPERHATIKAN ?angan dibiarkan gambar terlalu terang dalam 7aktu yang lama karena akan mengakibatkan rusaknya /at pendar layar CRO. sebelum memulai percobaan yang baru letakkan tombol 5olt;di9 pada kedudukan $ 5olt. Karena sinyal input yang terlalu tinggi akan mengakibatkan rusaknya rangkaian dalam CRO. tombol 0 tombol yang berada di ba7ah layar digunakan untuk operasi S%ORA>E. Oleh karena itu tombol 0 tombol jangan ditekan. setiap instruksi yang tidak jelas tanyakan pada asisten yang sedang bertugas. Sebelum langkah-langkah percobaan dimulai. 1intalah asisten untuk mengecek terlebih dahulu. Karena CRO ini sangat peka dan mudah rusak. DAFTAR KEPUSTAKAAN 9 3nstruction manual storage Oscilloscope 5" ,6, A (2ational) ?epang. 1etode pengukuran Dsis dan i nstrument asi (bagian 3). Oleh# !r. >. !ul+er dan !rs. adeli.
10
PERCOBAAN II UNTAI RC PENDAHULUAN @ntai RC memegang peranan penting dalam elektronika.. @ntai RC digunakan dalam untai pasi+ (tanpa catu daya) membentuk tapis pasi+. @ntai yang sama pada keadaan tertentu dapat berlaku sebagai integrator dan di+erensiator. "erilaku untai RC seri untuk isyarat persegi dan denyut erat hubungannya dengan perubahan tegangan dan arus pada pengisian dan pengosongan kapasitor. !alam percobaan ini kita akan bermain dengan untai RC bermula dengan pengukuran pada pengosongan kapasitor kemudian diteruskan dengan mempelajari pengaruh untai RC pada isyarat berbentuk persegi. TUJUAN PERCOBAAN Setelah selesai melakukan percobaan ini dan membuat laporannya anda diharapkan telah memiliki kemampuan berikut # 1engukur 7aktu RC pada pengisian dan pengosongan kapasitor 1emiliki keterangan terhadap bentuk isyarat keluaran untai de+erensiator dan integrator bila diberi masukan berupa isyarat persegi. !engan melakukan pengukuran pada pengisian dan pengosongan kapasitor dapat dipahami bah7a untuk memuati kapasitor atau membuang muatannya membutuhkan 7aktu. "eristi7a ini kelak akan diman+aatkan untuk membuat penundaan 7aktu pada untai digital atau untuk memahami terjadinya penundaan 7aktu pada berbagai untai saklar elektronik dan untai digital. Agar hasilnya lebih dihayati petakan hasil pengukuran anda pada kertas graDk millimeter dan setelah praktikum anda diminta untuk melukiskan graDk hasil pengukuran pada kertas graDk semilog. %anggapan untai diJerensiator dan integrator terhadap isyarat persegi perlu dilukis pula dengan cermat pada kertas graDk mm.
ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN Catu daya "embangkit isyarat gelombang persegi 'readboard Resistor dan kapasitor serta kabel penghubung Kertas graDk mm * lembar Osiloskop
Stop7atch;arloji
11
KEGIATAN PERCOBAAN . P!"#$%$&" '&&" p&*& +&p&%$,
Rangkaian untai seperti pada >ambar $ di breadboard= perhatikan polaritas kapasitor sebelum menghubungkan a-c. @ntuk 9oltmeter 5 (& K Ω;5) gunakan jangka ukur & 5 agar R 9 H * Ω sehingga tidak terlalu banyak membocorkan muatan kapasitor. @kur arus 3 dan tegangan 5 setiap , detik secara bergantian. 4akukan pengukuran selama lima kali 7aktu RC (, r) sejak a-c terhubung. %uliskan pengukuran anda dalam bentuk tabel. 4ukiskan graDk 5 (t) pada kertas graDk. Setelah kapasitor terisi penuh lepaskan a-c gantikan 9oltmeter dengan hubungan singkat= bersiaplah untuk melihat letupan mini. 2. P!"#,%,"#&" '&&" p&*& +&p&%$, Kapasitor bisa dimuati dengan cepat dengan menghubungkannya langsung ke sumber tegangan tetap (yang berarti mempunyai hambatan keluaran amat kecil) seperti >ambar & di ba7ah. 3ni
ubungkan a-c dan ukur tegangan kapasitor. >unakan jangka ukur , 5 sehingga dicapai R 9 H $ 1Ω. Kebocoran oleh adanya multimeter bisa diperiksa dengan melepas hubungan a-c setelah 9oltmeter menunjukkan $, 5 dan penunjukkannya dicatat setiap , detik. 3ngat # selama pengukuran jangka ukur 9oltmeter jangan diubah. ubungkan a-c kembali lalu lepaskan a-c hubungan c-d agar kapasitor membuang muatan melalui R. ukur arus 3 dan tegangan 5 tiap , detik selama , catat bacaan 3 9s 5 dalam bentuk tabel. 4ukiskan hasil pengukuran pada kertas graDk mm.
. T&"##&p&" "&$ I"!#&, !/&*&p $%0&& p!%!#$
"asang untai seperti pada >ambar @bah +rekuensi generator isyarat dari $ / 0 $ K/ (pakai bentuk gelombang sinus) dan amati pada daerah +rekuensi mana isyarat keluaran mulai mengecil ataupun membesar lalu amati keluaran oleh isyarat masukan $ K/ * 5pp gelombang persegi !engan +rekuensi acuan + o H F;& H (& (Ro < R) C) 0 $ lakukan pengamatan pada +rekuensi + o;& + o;$ + o;& + o;* dan + o pada kertas graDk mm.
1. T&"##&p&" "&$ p!"*!!!" %$&3&" !/&*&p $%0&& p!%!#$ Rangkaian alat-alat seperti pada >ambar * @langi tahap
TUGAS SEBELUM PRAKTIKUM $. 4ukis respon amplitude rangkaian gambar *. dan *.*. %urunkan +ungsi trans+ersnya. &. Sebutkan si+at umum untai integrator dan de+erensiator . %erangkan mengapa kapasitor memerlukan 7aktu untuk mengisi dan mambuang muatan dan juga turunkan persamaan pengisian kapasitor. 3C (t) H E e-t ; RC ; RC 5C (t) H E ($ 0 e-t ; RC) TUGAS LAPORAN Λ
Λ Λ Λ
12
4ukis bentuk arus 3C (t) dan 5C (t) pada pengukuran *.$.a hasil pengukuran anda. !ari graDk itu tentukan tetapan 7aktu RC ( ) dan bandingkan dengan nilai teori. @langi untuk *.&. 4ukis bentuk isyarat keluaran untuk percobaan *. dan beri keterangan terhadap tiap bentuk yang teramati. @langi untuk kegiatan *.*.
13
PERCOBAAN III
DIODA
PENDAHULUAN !alam elektronika sering diperlukan suatu alat yang dapat mengalirkan arus bila diberi beda tegangan pada satu arah dan tidak mengalirkan arus bila diberi tegangan pada arah yang berla7anan. Komponen yang dapat berlaku seperti ini adalah dioda.
. K&&+!$%$+ S&$+ D$,*& Kita dapat menyelidiki karakteristik statik (graDk $ sebagai +ungsi dari 5) dioda dengan cara berikut # "asang dioda seri dengan sebuah catu daya dc dan sebuah resistor.
@ntuk tegangan tidak terlalu tinggi orang banyak menggunakan dioda terbuat dari pada semikonduktor. @ntuk tegangan tinggi orang masih menggunakan dioda 9akum. !alam percobaan ini kita hanya menyelidiki si+at 0 si+at dan penggunaan dioda semikonduktor saja. Karena si+atnya dioda digunakan untuk mengubah arus bolak balik menjadi arus dc. al ini digunakan dalam catu daya dc dimana tegangan bolak balik "42 diubah menjadi tegangan dc. 3ni akan dibahas pada percobaan penyearah dan catu daya. !ioda juga digunakan untuk mendeteksi gelombang radio dan %5. "ada kedua jenis gelombang ini isyarat yang ditumpangkan pada gelombang radio yang ber+rekuensi tinggi di ambil. Selain itu dioda juga digunakan untuk menghasilkan bentuk gelombang tertentu seperti gelombang memotong dan bentuk gelombang.
TUJUAN Setelah melakukan percobaan ini praktikan telah memiliki kemampuan sebagai berikut # $. 1embuat karakteristik statik dioda berupa gambar dan menggunakannya. &. 1embuat karakteristik in9erse dioda /ener. . 1enggunakan dioda untuk rangkaian clipper dioda seri *. 1enggunakan dioda untuk rangkaian clipper dioda sejajar ,. 1enggunakan dioda untuk rangkaian clipper dioda dengan bias. P. 1enggunakan dioda untuk rangkaian clipper dioda /ener ALAT $. &. . *. ,. P. 6. .
– ALAT YANG DIGUNAKAN Sinyal generator Osiloskop 1ultimeter Catu daya 9ariable dc Resistor Kapasitor !ioda !ioda /ener
TEORI
>ambar $ Karakteristik static diod dapat diperoleh dengan mengukur tegangan dioda (5ab) dan arus yang melalui dioda yaitu 3. dapat diubah dengan dua cara yaitu mengubah 5dd atau mengubah R 4. !alam percobaan ini kita mengubah 3 dengan mengubah 5 dd. 'ila arus dioda 3 kita plotkan terhadap tegangan dioda 5 ab kita peroleh karakteristik statik dioda seperti >ambar & # 'ila anoda berada pada tegangan lebih tinggi dari pada katoda (5 d posisit+) dioda dikatakan mendapat bias +or7ard. 'ila 5 d negati9e diberi bias re9erse. "ada gambar .& 5c disebut cut 0 in 9oltage 3 s arus saturasi dan 5 pi9 adalah peak in9erse 9oltage. Tugas # $. Apa +ungsi pokok dioda I &. !engan memperhatikan; mempelajari kur9a karakteristik dioda coba jelaskan cara memeriksa apakah dioda tersebut masih baik atau rusak.
'ila harga 5dd diubah maka arus 3 dan 5 d akan berubah pula. 'ila kita mempunyai karakteristik static dioda dan kita thu harga 5 dd dan R$ maka harga arus 3 dan 5 d dapat kita tentukan sebagai berikut # !ari >ambar $.a # 5dd H 5ab < 3 R$ = 3 H -(5ab; R$) < ( 5dd; R$ )
14
'ila persamaan tersebut dilukiskan 15 pada karakteristik statik dioda kita akan mendapatkan garis lurus dengan
kemiringan 0($;R$). >aris ini disebut garis beban (loadline) ini ditunjukkan pada >ambar # Kita lihat bah7a garis beban memotong sumbu 5dioda pada harga 5dd yaitu bila arus 3 H dan memotong sumbu 3 pada harga (5 dd; R$). %itik potong antara karakteristik static dengan garis beban memberikan gambaran harga tegangan dioda 5 dan arus dioda 3 . !engan mengubah harga 5 dd kita akan mendapatkan garis 0 garis beban sejajar seperti >ambar * # "erpotongan garis beban dengan karakteristik statik dioda memberikan harga tegangan dioda 5 d dan arus dioda 3.
!ioda bila dibalik sehingga katodanya berhubungan dengan kutub positi+ catu daya maka bias dioda adalah re9erse. Karakteristik static dan load line adalah >ambar ,. >aris beban dan load line bila dioda mendapat bias re9eese bila 5dd H maka arus dioda yang mengalir adalah kecil sekali yaitu arus saturasi 3 s. arus ini mempunyai harga kira 0 kira $QA untuk dioda silicon.
2. D$,*& 4!"! "ada dasarnya dioda /ener dan dioda biasa karakteristik sama. "erbedaan pokoknya hanya pada daerah kerjanya saja. Tugas : . ?elaskan perbedaan daerah kerja tersebut ( bacaan 'uku Sutrisno) Catatan # ?angan lupa memba7a kertas graDk
. P!',%!%&" B!"+ G!3,'5&"# 16 *!"#&" D$,*& &. R&"#+&$&" C3$pp!
'eberapa jenis rangkaian Clipper # clipper dioda seri clipper dioda sejajar biased dioda clipper dan slicer . C3$pp! *$,*& %!$ Rangkaian untuk clipper dioda seri adalah seperti gambar P
'entuk tegangan keluaran 5 o pada gambar P adalah dioda ideal yaitu bila arus saturasi dan tegangan cut in diabaikan. @ntuk dioda silokon cut in 9oltage mempunyai harga kira 0 kira , 5olt dan dioda germanium sekitar & 5olt. !engan adanya tegangan cut in bentuk gelombang kita ramalkan seperti >ambar 6.
>ambar 6 "embentukan gelombang dengan dioda %ampak bah7a tegangan keluaran menjadi kurang dari tegangan masukan oleh karena adanya tegangan cut in 5 o dan oleh karena kecenderungan statik dioda.makin besar R$ makin condong load line dan dioda akan beroperasi pada daerah arus kecil yang tidak linier dekat dengan tegangan cut in. bentuk tegangan keluaran akan makin mengalami distorsi. ingga R $ menentukan arus yang melalui dioda dan harus dipilih agar arus kurang dari arus maksimum dioda.
C3$pp! D$,*& S!6&6& 'entuk rangkaian clipper dioda sejajar seperti pada >ambar . Resistor R$ dan dioda ! membentuk suatu pembagi tegangan.
17
"erlu diperhatikan bah7a pada saat anoda positi+ arus sebesar (5 $ ; R$) seluruhnya melalui dioda. ?elas bah7a R $ harus dipilih agar dioda tidak melebihi batas maksimum. Resistor yang boleh dipasang pada keluaran (sejajar dengan dioda) harus mempunyai harga jauh lebih besar daripada harga hambatan re9erse dari dioda agar tegangan output tak berpengaruh oleh hambatan ini. Tugas : *. !engan menggunakan prinsip pembagi tegangan jelaskan terjadinya bentuk keluaran seperti >ambar .
B$&%!* D$,*& C3$pp! Kita dapat memeotong isyarat masukan diatas atau diba7ah harga 5i H (base line) dengan rangkaian seperti >ambar M diba7ah ini.
'ila anoda positi+ yaitu bila 5 i 5 o < 5 b maka tegangan pada dioda 5 d menjadi 5o sehingga keluaran 5 o adalah sama dengan 5 c < 5 d . "ada saat anoda negati+ hambatan dioda R o menjadi besar R d R$ . Akibatnya 5o 5i dan kita peroleh bentuk isyarat keluaran seperti pada >ambar M
C3$pp! D$,*& 7!"! !engan dioda /ener kita dapat membuat biased clipper serupa batere. Rangkaian yang digunakan adalah seperti >ambar $.
1isalkan digunakan /aner yang mempunyai tegangan (5 pi9) &6 9olt pada saat 5i positi+ 5a 5b dioda /aner T $ ber+ungsi sebagai dioda biasa sedangkan tegangan pada /ener T & sama dengan &6 9olt. Tener T & dapat dianggap sebagai batere dan rangkaian pada >ambar $ bisa disederhanakan menjadi seperti >ambar $a. Sebaliknya bila isyarat 5i negati+ 5a U 5b rangkaiannya dapat digambarkan seperti >ambar $.b.
Tugas ,. ?elaskan terbentuknya isyarat 18 keluaran seperti gambar $ (pergunakan gambar $.a dan $.b untuk menganalisa rangkaian).
5. S3$8! 'ila pada rangkaian biased dioda clipper polaritas kita balik maka akan kita peroleh rangkaian slicer seperti >ambar $$ Tugas P. ?elaskan terjadinya bentuk isyarat keluaran seperti >ambar $$.
pada
8. C3&'p D$,*& Suatu rangkaian clamping adalah rangkaian yang dapat membuat agar puncak tegangan ac berada pada suatu tingkat tertentu. Rangkaian ini juga dikenal dengan nama dc restorer atau base line restorer. Suatu rangkaian clamping dioda yang sederhana ditunjukkan pada >ambar $&. 'agaimana dapat terjadi hasil seperti gambar .$& dapat dianalisa menggunakan gambar $.
"ada t H < isyarat masukan tiba-tiba berubah positi+. !ioda mendapat bias +or7ard sehingga mempunyai hambatan r yang rendah (r H $ Ω). Arus transien akan naik dengan segera dan kemudian turun dengan tetapan 7aktu τ = r F.C. "ada saat yang sama kapasitor C akan terisi hingga mempunyai beda tegangan sebesar 5 m. "ada t H $ ms tegangan masukan tiba-tiba berubah menjadi negati+. 'ias pada dioda menjadi re9erse dan hambatan dioda r berubah menjadi besar (r ' ≈ $1). !ari gambar $.b tampak bah7a 5 o H -& 5m. %egangan 5 o H -& 5m ini akan berkurang karena kapasitor bocor dengan tetapan 7aktu τ H r'.c . "ada t H & ms < tegangan
kapasitor adalah sedikit lebih kecil dari 5 m sehingga (5) ≈ & 9olt. %ampak bah7a dengan clamp dioda kita telah membuat puncak isyarat input pada 9olt atau pada base line.
*. B$&%!* C3&'p "erhatikan pada >ambar $* Rangkaian clamp untuk membuat signal output terclamp pada bagian ba7ah !engan membalikkan dioda pada gambar .$& kita dapatkan dc le9el pada keluaran naik sehingga bagian ba7ah signal ter-clamp pada 5 H . Tugas 6. ?elaskan terjadinya bentuk isyarat keluaran seperti >ambar $* I
20 KEGIATAN PERCOBAAN "ada percobaan ini anda diminta untuk membuat plot karakteristik statik dioda pada bias +or7ard dan re9erse. 3ni dimaksudkan agar anda B merasa B betapa peka arus dioda pada keadaan +or7ard dan pada keadaan breakdo7n (bias re9erse) terhadap perubahan tegangan. $. 'uat rangkaian pada >ambar $,. >unakan dioda silikon pasang 5 dd mulai dari 9olt sampai , 9olt. !engan multimeter ukur 5 ab dan 5bc untuk setiap harga 5dd.
itung arus dioda 3d H ( 5bc ; R $). !ari data pengukuran ini dapat dilukiskan kur9a karakteristik statik dioda.
&. "asang rangkaian pada >ambar $P. !ioda yang digunakan adalah dioda /ener. !engan cepat temukan dahulu 5pi9 dengan mengukur 5bc sambil 5dd diubah dengan cepat. 'ila tegangan "35 tercapai maka arus 3d akan mulai membesar dan 5bc mulsi membesar. "ada keadaan ini catat harga tegangan dioda 5ab. . 'uat karakteristik statik re9erse untuk dioda /ener yang anda gunakan yaitu untuk memotong mengiris clamping dan menghasilkan tegangan dc yang merupakan kelipatan amplitudo isyarat masukan. a. "asang rangkaian clipper dioda seri seperti pada >ambar $6. >unakan isyarat berbentuk sinusoidal dengan tegangan 5 pp dan +rek7ensi $ K/. Catat bentuk dan tegangan isyarat 5$(t) dan 5O(t) yang terlihat pada layar osiloskop. >unakan R H $ V dan ulangi dengan R H $ KV. b. @langi percobaan pada bagian (a) dengan isyarat berbentuk gelombang persegi.
c. "asang rangkaian clipper sejajar seperti >ambar $. 4akukan 21 langkah-langkah a dan b .
d. "asang rangkaian biased dioda clipper seperti pada >ambar $M. 4akukan langkah-langkah a dan b.
e. "asang rangkaian slicer seperti pada >ambar &. 4akukan langkah-langkah a dan b .
+.
"asanglah rangkaian clipper dioda /ener seperti pada >ambar &$. Kemudian lakukan langkah-langkah seperti percobaan a dan b
g. "asang rangkaian clamp dioda seperti pada >ambar &&a. 'erikan masukan gelombang sinusoidal dan persegi. h. "asang rangkaian >ambar &&b. 'erikan masukan gelombang persegi.
LAPORAN 22 4ukiskan kur9a karakteristik dioda pada kertas graDk linier dan hitung hambatan inoremental dioda r d untuk 5 H $& 9olt dan $, 9olt. 'andingkan dengan perhitungan aproksimasi r d H &,;(3 d (mA)) 4ukiskan kur9a breakdo7n untuk dioda /ener yang digunakan dan ukur hambatan inoremental r / pada beberapa harga tegangan dekat dengan tegangan "35. 'uat graDk antara r/ dengan 5. 4ukiskan bentuk gelombang masukan dan keluaran untuk setiap percobaan dari a hingga h dan beri analisa mengapa terjadi bentuk gelombang seperti apa yang anda amati.
PERCOBAAN IV PENYEARAH DAN CATUDAYA PENDAHULUAN !alam percobaan ini kita akan bekerja dengan dioda yang akan digunakan untuk catudaya. "ada dasarnya catudaya terdiri dari suatu trans+ormator untuk menurunkan tegangan AC. 'eberapa buah dioda untuk menyearahkan tegangan dan kapasitor untuk meratakan tegangan. %egangan dc yang dihasilkan akan mudah terbebani oleh adanya hambatan hubungan sekunder dan hambatan dioda. !engan menggunakan dioda /ener kita dapat membuat agar dalam batasbatas arus beban tertentu tegangan keluaran dapat dibuat bertahan pada nilai yang tetap.
TUJUAN Setelah selesai melakukan percobaan ini dan membuat laporannya anda diharapkan telah memiliki kemampuan # $. 1engukur hambatan keluaran suatu trans+ormator daya. &. 1emasang dioda pada rangkaian agar bekerja sebagai penyearah setengah gelombang dan juga penyearah gelombang penuh. . 1engukur tegangan ac dan dc pada pada penyearah tegangan bertapis untuk berbagai nilai beban dan menggunakan teori kasar untuk menganalisa hasil pengukuran. *. 1enggunakan dioda /ener serta memasangnya di dalam suatu untai catu daya untuk pengaturan tegangan serta melakukan pengukuran untuk memperoleh lengkung pembebanan. ALAT – ALAT YANG DIGUNAKAN a. ?ala 0 jala "42 b. !ioda penyearah dua buah c. %rans+ormator daya , Q d. Kapasitor *6 Q dan && Q
+. Resistor g. Osiloskop h. 1ultimeter i. "apan rangkai (bread board)
e. !ioda /ener P 5 $ Fatt
j. Kabel 0 kabel
TEORI . T&"%,'&, Seperti telah kita ketahui trans+ormator ber+ungsi untuk menurunkan tegangan atau menaikan tegangan ac. !alam percobaan ini digunakan trans+ormato untuk menurunkan tegangan sekunder. "erhatikanlah diagram trans+ormator pada >ambar $
24
Setiap trans+ormator memiliki hambatan keluaran R o hal ini akan menyebabkan turunnya tegangan sekunder dari trans+ormator jika dipasang beban antara C% dan 5. %urunnya tegangan sebesar 5 H 3 i . R o dengan 3 i adalah arus beban. 1akin besar arus beban yang ditarik maka tegangan keluaran akan makin kecil. %egangan keluaran dalam keadaan terbebani ( 5 ob) # 5ob H 5o o - 3i.Ro 5o o adalah tegangan output open (tanpa beban) yang merupakan tegangan keluaran trans+ormator diukur dengan multimeter tanpa beban. Tugas # $. %urunkan persamaan tersebut di atas. &. >ambarkanlah graDk tegangan keluaran (5o b) terhadap arus beban dan nyatakanlah kemiringan graDk tersebut. . !iagram trans+ormasi pada >ambar $ dapat kita nyatakan dalam rangkaian eki9alen %he9enin. @ntuk hambatan beban R $ . >ambarkan rangkaian eki9alen %he9eninnya. *. !ari rangkaian %he9enin yang anda buat pada soal kita dapat pula menyatakan keluaran trans+ormator sebagai +ungsi dari hambatan beban dengan memandang hambatan beban tersebut sebagai pembagi tegangan. %uliskanlah persamaan hubungan tersebut. al ini perlu kita lakukan untuk dapat menentukan hambatan keluaran trans+ormator karena kita tidak memiliki amperemeter ac yang akan dapat mengukur 4angsung arus beban. ,. Samakah hambatan keluaran tra+o untuk tegangan sekunder yang berbeda pada sebuah tra+o yang sama I Apakah yang menentukan besar hambatan keluaran trans+ormator I
P!"0!a&/ @ntuk memperoleh tegangan searah yang cukup konstan pada suatu harga kita dapat membuat penyearah tegangan dengan menggunakan dioda berbagai macam rangkaian yang dapat kita buat seperti misalnya # penyearah setengah gelombang penyearah gelombang penuh. @ntuk memperoleh tegangan dc yang lebih konstan kita dapat menambah kapasitor dalam rangkaian kita sehingga kita peroleh rangkaian penyearah dengan tapis yang ber+ungsi meratakan tegangan keluaran. Adanya hambatan keluaran tra+o yang menyebabkan hilangnya tegangan atau turunnya tegangan keluaran dapat kita hindari dalam batas0 batas arus beban tertentu. @ntuk tujuan ini kita dapat memasang dioda /ener di samping kapasitor dalam rangkaian penyearah. ?adi kita dapat 2.
membuat penyearah gelombang dengan menggunakan dioda kapasitor dan dioda /ener dengan berbagai macam desain. Tugas # 25 P. @ntuk penyerah gelombang tanpa tapis perhatikanlah rangkaian penyearah diba7ah ini. !ari >ambar & gambarkannlah bentuk isyarat keluaran (5cb) dari rangkaian (a) dan bentuk isyarat 5 cb serta 5db tegangan keluaran dari rangkaian (b) jika masukannya merupakan isyarat sinusoidal.
6. ?elaskanlah bgaiman terbentuknya tegangan keluaran penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh dari rangkaian (a) dan (b). . "ada penyearah gelombang dengan tapis kita dapat memperoleh tegangan keluaran yang lebih rata atau berayun kecil pada suatu harga tegangan. !ari >ambar gambarkanlah bentuk isyarat keluarannya. Apakah +ungsi kapasitor dalam rangkaian gambar (a) I M. ?elaskan bagaimana terbentuknya tegangan keluaran penyearah gelombang penuh dengan tapis dengan mengunakan pengertian adanya pengisian dan pengosongan kapasitor sebagai penyimpan muatan. $. !engan adanya tapis dalam rangkaian (>ambar ) tegangan keluaran yang kita peroleh berayun pada suatu harga tegangan tertentu. 'erapakan besarnya tegangan ripple (nyatakan terhadap tegangan masukan).
. P!"0!&&/ !#&"#&" *!"#&" p!"#&&" 4!"! Seperti telah kita ketahui tegangan keluaran dari penyearah akan mengalami penurunan tegangan jika kita bebani. Kita dapat mncegah terjadinya hal ini sehingga kita peroleh penyearah yang tidak akan turun tegangan keluarannya jika kita bebani dalam batas0batas tertentu. !engan menggunakan dioda /ener maka tujuan tersebut akan tercapai. "erhatikanlah gambar rangkaian pada >ambar * #
Tugas # 26 $$. !ari rangkaian di samping perhatikanlah cara memasang dioda /ener. 1engapa dioda /ener kita pasang dalam keadaan bias mundur I gambarkanlah pula garis beban dioda /ener. $&. >ambarkanlah bentuk graDk lengkung pembebanan (5o terhadap 3i) dan nyatakanlah kemiringannya. $. %entukan nilai Rs. ?elaskan cara anda menghitung nilai Rs tersebut dengan menggunakan skema yang jelas.
KEGIATAN PERCOBAAN . P!'5!5&"&" p&*& &, Λ !engan menggunakan multimeter untuk tegangan ac dan osilioskop buatlah lengkung pembebanan untuk kumparan sekunder tra+o antara C% dan tegangan ac maksimum dan antara tegangan ma dan tegangan ac ma (>ambar $) tanpa mengukur arus secara langsung (gunakan persamaan) # R1 V 0 = V 0 ,b R0 + R1 Λ
@ntuk penentuan hambatan keluaran gunakan tiga buah pengukuran. "ertama dalam keadaan terbuka dan dalam keadaan terbebani ( R $ $, Ohm dan , Ohm).
2. P!'5!5&"&" p&*& p!"0!&&/ %!!"#&/ #!3,'5&"#. Λ "asanglah rangkaian seperti pada gambar , di ba7ah ini # Λ >unakan Osiloskop dan multimeter (dc 5olt) untuk mengukur 5 o dan mengukur R$ untuk tiap pembebanan. 'uat lengkung pembebanan untuk rangkaian di atas ( cukup , pengukuran) Λ Catatlah bentuk gambar untuk tiap pengukuran. Catatlah pula bentuk tegangan pada titik a. Λ 'alikkan polaritas dioda dan lukis bentuk tegangan 5 o untuk keadaa tanpa beban.
. P!'5!5&"&" p&*& p!"0!&&/ #!3,'5&"# p!"/ 27 Λ "asanglah rangkaian seperti pada >ambar P. pengukuran untuk Λ 'uatlah menentukan lengkung pembebanan dengan menggunakan multimeter dc 5olt dan osiloskop. Λ Λ
Catatlah bentuk 0 bentuk tegangan pada titik a b dan c terhadap ground untuk tiap pembebanan. 'alikkan polaritas dioda !$ dan ! & serta catat bentuk tegangan pada titik c (tanpa beban ).
1. P!'5!5&"&" p&*& p!"0!&&/ #!3,'5&"# p!"/ 5!&p$% Λ "asang rangkaian seperti >ambar 6 di samping ini # menggunakan Λ !engan multimeter (dc 5olt) untuk mengukur 5rpp lakukan pengukuran untuk menentukan lengkung pembebanan. Catatlah besar dan bentuk tegangan riplle untuk tiap pengukuran. C H $ µ dan ulangi untuk C H $ u. 9. C& *&0& *!"#&" p!"#&&" !#&"#&" 7!"! Λ "asanglah rangkaian seperti pada >ambar dengan C H &&µ# aliran listrik Λ Sebelum dipasang periksalah lengkung ciri dioda /ener dengan perunut lengkung (cur9e tracer). 1intalah bentuan asisten dan secermat mungkin catatlah bentuk lengkung ciri (anda akan diminta menghitung kemiringan lengkung ciri).
Λ
4akukanlah pengukuran pada titik a b dan c dengan osiloskop dan multimeter untuk menentukan lengkung pembebanan. "erhatikan arus maksimum yang boleh mele7ati /ener jangan sampai /ener rusak.
Λ
Ambillah beberapa pengamatan di sekitar nilai #
I i
+
I S
=
V b
− V z
R s
28 PERTANYAAN AKHIR $. a. 4ukis lengkung pembebanan dan tentukan Ro pada arus berapa tegangan keluaran turun menjadi setengah nilai tegangan keluaran terbuka I. b. 'uatlah dua kesimpulan tentang dioda terhadap hasil pengukuran di atasW &. a. 4ukis bentuk gelombang yang anda amati pada titik a dan b. tuliskan hasil pengamatan anda dalam bentuk tabel. b. 4ukis lengkung pembebanan dan hitung hambatan keluarannya. "ada arus beban berapa besar tegangan keluaran akan menjadi setengah tegangan keluaran terbuka I c. 4ukis bentuk isyarat keluaran jika polaritas dioda dibalik. 'erilah keterangan dengan terjadinya bentuk tegangan yang anda amati. . a. 'andingkan nilai 5rpp yang anda amti dengan perhitungan kasar (secara teori) untuk kedua kapasitansi yang digunakan dalam Kegiatan "ercobaan *. b. 4ukis lengkung pembebanan dan hitung R o. "ada arus berapa besar tegangan keluaran turun menjadi setengah tegangan keluaran terbuka. *. a. 4ukis lengkung ciri dioda /ener dan lukis pula garis beban arus dioda untuk arus beban minimum dan maimum. %entukan hambatan dioda /ener untuk daerah dadal dan daerah sebelum dadal dari lengkung cirri yang anda dapat. b. 4ukis lengkung pembebanan serta hitung Ro dalam keadaan berpengaturan dan dalam keadaan di luar pengaturan. ( Arus beban lebih besar dari pada arus yeng melalui resistor R s). %erangkan hasil pengukuran anda dengan perhitungan teori. ,. a. Sebutkan dan jelaskan kriteria catu daya yang baik. b. Apakah perbedaan catu daya berpengaturan dan catu daya tak berpengaturan (beregulasi dan tak beregulasi).
Kabel penghubung Kertas graDk
PERCOBAAN V 29 UNTAI AC PENDAHULUAN "ada percobaan ini kita masih bekerja dengan untai RC namun disini kita pelajari tanggapannya terhadp isyarat tegangan sinusoidal. @ntuk menganalisa hasil pengukuran pada percobaan ini anda gunakan bagan bode untuk amplitudo +ase. !alam percobaan ini selain memantapkan keterampilan membaca tegangan dan periode pada layar osiloskop anda juga akan belajar menggunakan osiloskop untuk mengukur beda +ase. Anda juga akan melakukan pengukuran pada untai R4C paralel dan mengamati gejala resonansi dan mengukur > dari lebat lengkung resonansi. TUJUAN Setelah selesai melakukan percobaan ini anda diharapkan telah memiliki kemampuan untuk # $. 1engukur tanggapan amplitude dan +ase untuk tapis lolos rendah dan tapis lolos tinggi pada untai RC. &. 1engukur tanggapan amplitude untai R4C paralel terhadap sumber arus tetap sinusoidal. %anggapan amplitude dan +ase pada untai tapis lolos rendah akan sangat berman+aat dalam membahas si+at penguat maupun saklar elektronika untuk daerah +rekuensi rendah. Sedangkan tanggpan amplitude dan +ase pada untai tapis lolos tinggi berman+aat dalam membahas pada daerah +rekuensi tinggi. "engertian resonansi AC yang kita pelajari akan sangat berguna dalam memahami tekhnik radio gelombang mikro dan laser yang tak lain adalah system-sisten resonansi untuk berbagai daerah +rekuensi gelombang elektromagnetik.
ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN 'readboard R C dan 4 "embangkit isyarat (signal generator) Osiloskop
TEORI 1. T&p$% L,3,% R&"*&/
30
@ntai tapios lolols rendah adalah seperti >ambar $ ungsi trans+ernya # G( ω ) =
ω p =
ω p
jw
+ ω p
=
1
( R + R s ) C
'agan bode dari tapis lolos rendah adalah seperti >ambar & Tugas # $. Apa yang harus dilakukan agar dilakukan agar hambatan keluaran pembangkit isyarat tidak membani untai lolos rendah I (tunjukkan) &. %urunkan +ungsi alih kompleks gambar ,. dan lukiskan bagan bode untuk amplitude dan +ase dengan menghitung +ungsi alih dan pergeseran +ase untuk berbagai nilai +rekuensi (gunakan kertas graDk semilog). 'ila diketahui (Rs diabaikan ) R H $ K ohm C H $ Q . 'eda +ase antara keluaran dan masukan diukur dengan osiloskop dengan cara seperti berikut #
Osiloskop diatur pada posisi eksternal s7eep isyarat keluaran 5o dihubingkan dengan masukan hori/ontal sedangkan isyarat masukan 5 i dihubungkan ke masukan 9ertical . 1asukan 5 i dikalikan dengan +actor a ($) yang tak bergantung +rekuensi oleh adanya pembagi tegangan pada saklar 5; cm sehingga 5o H a. 5i. Kedua isyarat ini menghasilkan superposisi dilayar osiloskop. 'ila keduanya memiliki +rekuensi yang sama maka akan diperoleh pola 4issajous seperti pada >ambar *.
32 . U"&$ RLC P&&3!3 @ntai R4C paralel tampak pad a >ambar P
31
"ada >ambar *.a garis A adalah garis yang akan tampak pada layar osiloskop bila isyarat 9ertikal dinolkan sedangkan garis ' tampak bila isyarat horisontal dinolkan. 1aka A H a. 5 i dan ' H 5 o. !engan mengatur posisi gambar terpusat ditengah layar osiloskop maka beda +ase X dapat diukur dari # X H sin-$ (8;8o) H sin-$ (G;Go) Tugas # . %erangkan bagaimana cara mengukur beda +ase antara dua tiitk pada suatu untai dan buktikan bah7a # X H sin-$ (8;8o) H sin-$ (G;Go)
9. T&p$% L,3,% T$"##$ @ntai tapis lolos tinggi tampak seperti pada >ambar ,.a dan tanggapan amplitude dan +asenya pada gambar ,.b
Rseri adalah hambatan dc induktor dan dapat diukur dengan menggunakan multimeter. @ntai pada >ambar P.a dapat diganti dengan suatu nilai setara seperti pada >ambar 6 dengan # Rpar H Yo ωo 4 dan Yo H ωo ; ω bila hambatan R H ( dilepas) Yo adalah +aktor kualitas tanpa beban 'ila dipasang R maka +actor kualitas menjadi berkurang yakni menjadi # R // R par Q= ω 0 L !an lengkung resonansi menjadi lebih besar. aktor kualitas ini disebut +actor kualitas terbebani. Tugas # ,. 4ihat >ambar P bila diketahui 5s H $ 9olt Rs H $ 1N R H $ KN 4 H $ u dan C H $ u. 4ukiskan lengkung resonansinya pada kertas graDk mm.
Tugas # *. 4akukan seperti pada 2o & untuk rangkaian ini.
KEGIATAN PERCOBAAN 33 . T&p$% L,3,% R!"*&/ Λ "asang untai seperti pada gambar ,. pada breadboard Λ @kur tanggapan amplitude lukiskan hasil pengukuran anda pada kertas garDk mm. Sumbu 9ertical adalah 5 o dan sumbu hori/ontal adalah 7. %entukan +rekuensi potong 7 o dari graDk yang diperoleh. Λ @kur tanggapan +ase tapis dan lukis hasil pengukuran pada kertas graDk &. Λ
T&p$% L,3,% T$"##$ "asang untai.pada >ambar M pada breadboard seperti pada skema berikut #
Λ Λ
@kur tanggapan amplitude dan lukis graDknya @kur tanggapan +ase lalu lukiskan graDknya
.
U"&$ RLC P&&3!3 "asang untai pada gambar$.a pada breadboard. "embangkit isyarat seri dengan hambatan R$ Rs berlaku sebagai sumber arus 3s H 5s ; R$. @kur hambatan dc inductor dengan menggunkana multimeter. @kur tegangan isyarat 5 ab pada gambar ,.$.a dengan menggunakan osiloskop untuk berbagai nilai +rekuensi disekitar +rekuensi resonansi.
Λ Λ
Λ Λ
34 TUGAS LAPORAN $. %uliskan data pengukuran tanggapan amplitude dan tanggapan +ase tapis lolos rendah dan tapis lolos tinggi dalam bentuk table seperti diba7ah ini # F
V$
V,
V, ; V
V, ; V (*B)
<
4ukiskan kedua hasil pengukuran tanggapan pada suatu kertas graDk agar dapat dibandingkan. &. 4ukiskan lengkung resonansi untai R4C dari pengukuran ,. hitung nilai Y dari graDk dan bandingkan dengan hasil menurut teori.
