LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASARUNIT : 5OSILATOR GESER FASE

NAMA: Budi SetiawanNIM: 11/319528/TK/38656 HARI/JAM: Selasa, 07.30-12.00TGL PRAKIKUM: 28 April 2015

LABORATORIUM LISTRIK DASAR JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN TEKNOLOGI INFORMASI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA2015

I. Pendahuluan1. Tujuan1. Mampu merangkai rangkaian osilator menggunakan bread board.2. Mengetahui rangkaian dan komponen dari osilator geser phase serta fungsi masing-masing dari komponennya.3. Mengetahui fungsi dan kegunaan osilator, terutama osilator geser phase.

2. Landasan TeoriOsilator adalah elemen penting dalam berbagai peralatan elektronik. Pada jam digital, osilator berfungsi untuk memastikan waktu yang ditunjukkan adalah waktu yang tepat. Pada komputer, rangkaian osilator berguna sebagai penyedia sinyal dengan frekuensi yang stabil untuk menentukan seberapa cepat prosesornya bekerja. Dalam komunikasi wireless yang banyak dikembangkan oleh ilmuwan dan industri saat ini, osilator pun sangat berperan penting. Pada stasiun pemancar dan penerima radio AM, osilator berfungsi untuk menghasilkan gelombang pembawa dan mengolah sinyal yang diterima sehingga siaran bisa terlaksana. Osilator sejatinya adalah rangkaian penghasil berbagai bentuk gelombang tanpa sumber sinyal eksternal. Satu-satunya input adalah sumber tegangan DC/searah sehingga dengan demikian osilator dapat dianggap sebagai pembangkit sinya signal generator. Sinyal yang dihasilkan dapat disesuaikan bentuk dan frekuensinya, tergantung desain rangkaian dan komponen yang digunakan dengan tetap memperhatikan kestabilan dan sinyal distorsi.Jenis-Jenis OsilatorOsilator dapat dibagi menjadi dua kategori : osilator sinusoidal atau osilator harmonic dan osilator relaksasi. Osilator sinusoidal menghasilkan bentuk gelombang sinusoidal atau mendekati sinusoidal pada frekuensi tertentu. Osilator relaksasi menghasilkan bentuk gelombang bukan sinusoidal seperti gelombang segiempat dan gelombang gigi-gergaji.Osilator dapat pula digolongkan pada alat-alat tertentu yang menghasilkan osilasi. Pada penggolongan ini, osilator dapat merupakan jenis resistansi-negatif atau jenis umpan-balik. Osilator resistansi-negatif menggunakan alat aktif yang memproses lengkung karakteristik arus tegangan dengan kemiringan negative dalam daerah oprasinya. Osilator umpan balik, sebaliknya, mempunyai penguat umpan-balik regeneratif (positif), dimana perolehan lingkar juga diatur sedemikian sehingga perolehan keseluruhan menjadi tak terhingga.Osilator Clapp adalah versi modifikasi osilator Colpitt dengan kemantapan frekuensi lebih baik. Frekuensi ditentukan oleh deret kondensator Co dan induktor Lo dan bukan oleh kondensator jajar C1 dan C2 seperti dalam rangkaian osilator Colpitt standar.

Untuk osilator Clapp dan umpan balik positif diadakan oleh C1 dan C2. Kondensator-kondensator ini harus jauh lebih tinggi harganya daripada Co

Osilator kristal adalah osilator yang menggunakan kristal sebagai kalang penentu frekuensi osilator frekuensi tetap jika dibutuhkan stabilitas yang tinggi. Bahan dari kristal tertentu memperlihatkan efek piezoelektrik apabila dikenai tegangan listrik. Jika osilator kristal ditahan pada suhu terkendali, maka stabilitas sebesar 1 ppm dapat dicapai.Osilator Wien-bridge, dinamakan demikian karena penemunya Max Wien lahir tahun 1866 di Kaliningrad Rusia dan tinggal di Jerman adalah orang pertama yang mencetuskan ide penggeser phasa 2 tingkat. Secara utuh bentuk rangkaian tersebut ada pada gambar-3 berikut. Rangkain ini merupakan analogi dari sistem umpanbalik seperti model gambar-1. Tentu anda sekarang dapat menunjukkan dimana penguat A dan yang mana umpanbalik dengan penguatan B.

Kurva LissajousPada matematika, kurva Lissajous adalah kurva system yang menggambarkan parameter X = A sin(t + ), dan Y = B sin(bt). Grafik Lissajous sekarang ini digunakan pada computer grafis. Sebagai contoh adalah penggunaan Lissajous pada osiloskop. Dua fase sinusoidal inputan digambarkan pada kordinat x-y. Pada osiloskop, dapat diandaikan bahwa koordinat x dihubungkan pada CH1 dan koordinat y dihubungkan pada CH2. A adalah amplitude dari CH1 dan B adalah amplitude dari CH2. Frekuensi dari CH1 adalah a dan frekuensi dari CH2 adalah b, maka perbandingan antara a/b adalah suatu rasio dari 2 chanel tersebut.

II. Alat dan BahanAlat dan Bahan yang di gunakan pada praktikum ini adalah Osciloskop Penyedia Daya/Power Supply 445 Papan Untai (Bread Board) Multimeter Digital R1 = 82 K R2 = 20 K RC = 4.7 K RE = 1.2 R = 1000 K (2 buah) C1 = 100 nF C2 = 100 nF C3 = 100 nF CE = 47 F/25 V Transistor 25C828 JumperIII. ANALISA GAMBAR DAN RANGKAIAN1. Pengujian Tegangan DC dan Bentuk Gelombang Osilator Geser Phase

Rangkaian osilator geser fase di atas merupakan rangkaian yang akan di uji tegangan DC dan bentuk gelombangnya menggunakan osiloskop. Rangkaian osilator geser fase di atas merupakan gabungan dari rangkaian dari voltage divider bias yang dihubungkan dengan 3 buah kapasitor dan diumpan balikkan (feedback) ke basis transistor. Pada rangkaian ini akan dilakukan pengujian terhadap VCC, V1, V2, VC dan VE menggunakan multimeter, serta pengujian bentuk gelombang pada Vout1, Vou2, Vout3 dan Vout4 menggunakan osciloskop. Rangkaian di atas dihubungkan pada power supply dengan besar tergantung dari bentuk gelombang sinusoidal yang dihasilkan oleh osilator pada Vout1 dengan bentuk gelombang sinusoidal yang paling sempurna kemudian pada Vout2 akan mengalami distrorsi dan semakin besar pada Vout 4.Dalam pengujian kali ini, dimana akan dilakukan pengujian tegangan DC pada rangkaian di atas yaitu VCC, V1, V2, VC dan VE, maka dalam analisis DC, kapasitor pada rangkaian akan berperan sebagai blocking arus DC sehingga kapasitor bersifat open-circuit sehingga terlihat sebuah rangkaian voltage divider bias. VCC rangkaian diukur mengunakan multimeter dengan menghubungkan probe merah pada kutub positif dari rangkaian, sedangkan probe hitam pada kutub negative/ground. V1 merupakan tegangan pada R1 yang parallel tehadap R2,untuk mengukurnya probe merah pada kutub positif rangkaian dan kutub negative pada hubungan antara C3 dengan basis transistor. Sebaliknya pada V2 merupakan tegangan pada R2 yang parallel terhadap R1 yang diukur dengan probe merah pada sambungan C3 dengan basis sedangkan probe hitam pada ground. VC merupakan tegangan pada collector yang melewati RC, sedangkan VE merupakan tegangan pada emitter yang melewati RE.

2. Pengujian Lissajous Osilator Geser Fase

Rangkaian di atas dasrnya sama dengan percobaan sebelumnya hanya saja pada percobaan ini ada penambahanAFG. Rangkaian diatas merupakan rangkaian yang digunakan untuk melakukan uji lissajous. Dengan uji lissajous kita dapat menentukan frekuensi dari osilator yang kita rangkai dengan cara membandingkan dengan frekuensi dari AFG. Channel X osiloskop dihubungkan dengan AFG dan channel Y osiloskop dihubungkan dengan Vout 1. Untuk mencari perbandinga frekuensi, maka diatur nilai frekuensi AFG untuk memperoleh gambar yang diinginkan. Gambar akan muncul jika perbandingan antara gelombang dari rangkaian dan AFG 1 :1 , 1:3, 2:3, 3:4 .

3. Pengujian Beda Fase Osilator Geser Fase

Pergeseran fase terjadi karena adanya kapasitor pada rangkaian, ketika gelombang mengalir pada rangkaian maka akan tertahan sementara pada C1, C2, C3. Sehingga gelombnag keluaran pada vout yang diukur akan berbeda karena adanya delay untuk mencharging kapasitor. Pengukuran geser fase dilakukan dengan menghubungkan Rangkaian osilator yang telah dibuat dengan penyedia daya dan kemudian channel X dan channel Y osiloskop dihubungkan dengan tegangan yang akan dicari beda fasenya. Bila dicari beda fase antara tegangan Vout 1 dengan Vout 2, maka channel X dihubungkan dengan Vout 2 dan channel Y dihubungkan dengan Vout1. Demikian juga untuk perbandingan dengan Vout3 maupun pada Vout4. Ketika channel X dan channel Y sudah dihubungkan dengan tegangan-tegangan yang akan dicari beda fasenya, maka akan tampak gambar dalam layar CRO. Dari gambar tersebut dicari nilai Ym dan Yo-nya. Ym adalah nilai yang tertinggi (puncak) dari gambar yang dihasilkan, sedangkan Yo adalah nilai pada sumbu y dimana gambar yang dihasilkan memotong sumbu y. Dan nilai beda fase dari tegangan-tegangan yang diukur bisa didapat dengan rumus IV. Hasil Pengujian1. Pengujian Tegangan DC dan Bentuk Gelombang Osilator Geser FasePengujian Tegangan DC Osilator Geser Fase.Vcc9 VVC4.87 V

V12.31 VVE1.038 V

V24.13 V

Pengujian Gelombang Osilator Geser FaseVout 14.88 VVout 30.186 V

Vout 20.84 VVout 40.128 V

Gambar GelombangGambar gelombang V out 1

Gambar gelombang V out 1 dan V out 2

Gambar gelombang V out 1 dan V out 3

Gambar gelombang V out 1 dan V out 4

2. Pengujian Lissayous Osilator Geser

NoGambar dan PerbandinganFrekuensi AFG

1

1 Banding 1239 Hz

2

1 Banding 3218 Hz

3

2 Banding 3358 Hz

4

3 Banding 4319 Hz

3. Pengujian Beda Fase Osilator Geser Fase

Gambar Vout 1 - Vout 1Yo = 0 Ym = 2.44

Gambar Vout 1 - Vout 2 Yo = 2.04 V Ym = 2.12 V

Gambar Vout 1 - Vout 3

Yo = 0.72 V Ym = 1.2 V

V. Analisa Hasil Percobaan1. Pengujian Tegangan DC dan Bentuk Gelombang Osilator Geser fasePengujian pertama menggunakan osilator geser fase. Saat pengukuran menggunakan multimeter digital, nilai Vcc yang didapat adalah 9.0 Volt yang menghasilkan gelombang sinusoidal pada monitor CRO. Dengan menggunakan data yang ada, nilai V1, V2, VC, VE.V1= x Vcc

Dengan menggunakan perhitungan makadapat diketahui nilai V1 adalah 7.23 Volt, sedangkan pada pengukuran didapatkan hasil 7.31 Volt. Dengan demikian didapatkan selisih 0.074 Volt. Nilai ini sangat kecildan dianggap sama karena selisih bisa diakibatkan kurang teliti alat.Nilai perhitungan V2 adalah 1.76Volt, sedangkan hasil pengukuran 4.13 Volt. Pada pengukuranni terdapat selisih yang sangat besar hal ini mungkin diakibatkan perbedaan niai pada komponen yang digunakan.

Nilai Ic dapat diperoleh dengan mengetahui nilai Vc. Diperlukan nilai Ib untuk mencari nilai Ic

Dari pengamatan grafik output dari osilator yang diuji ternyata grafik keluaran berupa gelompang bipolar(AC) padahal inputan gelombang yang diberikan berupa listrik DC, berarti osilator yang dirangkai sudah benar sesuai fungsinya yaitu mengubah listrik DC menjadi AC. Hal ini disebabkan, transistor pada rangkaian osilator geser fase ini bekerja dalam ragam CE, sehingga menghasilkan pergeseran fase sebesar 180o antara tegangan masuk dan tegangan keluar. Pergeseran fase tambahan 180o dihasilkan oleh tiga bagian rangkaian RC. Jaringan geser fase RC ini berperan sebagai rangkaian penentu frekuensi. Karena hanya pada frekuensi tunggal, pergeseran fase bersih sekeliling lingkar akan sama dengan 0o atau 360o, maka dibangkitkan bentuk gelombang sinusoidal pada frekuensi ini. Selain itu juga terlihat bahwa amplitude (tegangan) dari gelombang semakin mengecil dari pengujian output 1 sampai output 4, ini karena semakin ke output 4 berarti semakin banyak kapasitor yang digunakan, karena kapasitor berfungsi menyimpan muatan maka semakin banyak kapasitor semakin kecil tegangan yang diperoleh dari keluaran kapasitor. Selain faktor kapasitor terlihat bahwa semakin ke output 4 maka semakin banyak pula resistor yang dilewati, dan pada setiap resistor pasti terdapat desipasi energi. Inilah yang menyebabkan dari output 1 sampai output 4 tegangan yang dikeluarkan semakin kecil.

2. Pengujian Lissayous Osilator Geser Fase

Perbedaan gambar lissajous yang tampak sangat dipengaruhi oleh perbandingan frekuensi kedua sumber yang dibandingkan. Karena channel 2 dihubungkan dengan function generator dan ditampilkan sebagai sumbu vertical, sedangkan channel 1 dihubungkan ke tegangan output rangkaian dan ditampilkan sebagai sumbu horizontal, maka perbandingan frekuensinya sama dengan perbandingan jumlah puncak sinyal vertical dan horizontal

Perbandingan 1:3 FAFG = (Hasil pengukuran 718 Hz)

Perbandingan 2:3 FAFG = (Hasil pengukuran 358 Hz)

Perbandingan 4:3 FAFG = (Hasil pengukuran 319Hz)Hasil percobaan ternyata sangat mendekati hasil perhitungan teori ini berarti percobaan telah berhasil.

3. Pengujian Beda Fase Osilator Geser Fase Beda fase V out 1 dengan V out 1Didapatkan Yo = 0 VYm = 1,44 VUntuk menghitung besar geser fase dapat digunakan arc sin.

Arc sin = Arc sin = 0Tidak terlihat adanya geser fase karena channel 1 dan channel 2 sama sama dipasang pada awal rangkaian RC sehingga belum ada arus yang memasuki kapasitor. Pada gambar pun dapat dilihat hanya berbentuk garis lurus menyimpang.

Beda fase V out 1 dengan V out 2Didapatkan Yo = 0.72 VYm = 2.12 VUntuk menghitung besar geser fase dapat digunakan arc sin.

Arc sin = Arc sin = 74.2 Beda fase V out 1 dengan V out 3Didapatkan Yo = 0.72 VYm = 1,2 VUntuk menghitung besar geser fase dapat digunakan arc sin.

Arc sin = Arc sin = 36.86 Perbedaan hasil pengukuran ini dominan disebabkan oleh ketidaktelitian pengamat saat pengukuran karena memang besaran yang diukur tidak digunakan skala dengan benar sehingga sangat kecil dan susah untuk diamati dan mengakibatkan error yang besar dalam pengukuran. Untuk menghindari hal ini, perlu digunakan skala yang sesuai pada mode lissajous agar gambar jelas dan mudah diamati. Hasil yang lebih akurat didapat di bagian a dimana beda fase antara masing-masing output teramati pada layar osiloskop dengan jelas dan hasilnya pun mendekati hasil analitis.

VI. Kesimpulan

Rangkaian osilator adalah rangkaian elektronis yang mampu menghasilkan keluaran berupa sinyal tegangan AC dari input tegangan DC Osilator geser fase terdiri dari komponen transistor yang bekerja dalam ragam Common Emiter yang menghasilkan pergeseran fase 1800 antara tegangan masuk dan tegangan keluar Konfigurasi R1 C1, R2 C2, R3 C3 pada rangkaian dapat menyebabkan adanya osilasi. Yang menyebabkan adanya total perubahan fase sebesar 180. Untuk membandingkan frekuensi dua buah sinyal tegangan, digunakan mode x-y atau lissajous yang menghasilkan gambar grafik dari tegangan satu sebagai fungsi dari tegangan yang lain Semakin banyak kapasitor yang dilewati sinyal maka pergeseran fase semakin besar

VII. Jawaban pertanyaan1. Faktor yang mempengaruhi nilai frekuensi pada osilator geser fase ini adalah: Nilai resistansi resistor Kapasitansi kapasitor2. Jenis osilator diantaranya: Osilator Sinusoidal yang menghasilkan gelombang output sinus Osilator Relaxation yang menghasilkan gelombang output berupa gelombang kotak, gergaji, ataupun segitigaOsilator juga dapat dibedakan menjadi: Delay Line Oscillator Phase Shift Oscillator Clapp Oscillator RC (Wien Bridge) Oscillator Colpitts Oscillator Hartley Oscillator Quartz (Crystal) Oscillator Tuned Oscillator Unjunction Oscillator3. Komponen elektonis yang dapat menimbulkan nilai frekuensi speknya adalah Capasitor dan Induktor.4. Untuk mendapatkan frekuensi 1500 Hz dapat digunakan osilator LC. Frekuensi osilator LC dapat ditentukan dengan rumus :

dengan . Sehingga frekuensi 1500 Hz dapat diperoleh jika nilai kapasitansi C1 = 4,7 F dan C2 = 4,7 F serta nilai induktansi L1 = 4,7 mH.