Final Modul Re

BUKU PETUNJUK

PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRIK

Mervin T. Hutabarat

Amy Hamidah Salman

Narpendyah Ariwardhani

Harry Septanto

Laboratorium Dasar Teknik Elektro

SEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan pada Tuhan Yang Maha Esa karena rahmat‐Nya telah memberikan kami kesempatan untuk menyusun Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik yang disesuaikan dengan Kurikulum Program Studi Teknik Elektro tahun 2008 ini. Petunjuk praktikum ini mengalami cukup banyak perubahan dibandingkan dengan petunjuk praktikum sejenis sebelumnya. Hal ini dilakukan sejalan dengan rencana Program Studi Teknik Elektro untuk mengupayakan Akreditasi ABET Internasional. Tuntutan pekerjaan mahasiswa dalam praktikum ini lebih tinggi dengan pengharagaan beban sks yang sesuai. Dalam melaksanakan praktikum ini, mahasiswa dituntut juga untuk menggunakan Buku Catatan Laboratorium dengan pola pencatatan sesuai baku yang berlaku sebagai bukti dalam perselisihan terkait pengajuan paten di negara maju guna melatih mahasiswa menjadi engineer yang baik.

Pada kesempatan ini, kami ingin menyampaikan terima kasih yang besar‐besarnya pada semua pihak yang telah terlibat dalam penyusunan petunjuk praktikum ini. Secara khusus untuk anggota Tim Penyusun Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik, Ibu Amy Hamidah Salman, Mbak Narpendyah Ariwardhani dan Mas Harry Septanto, yang sudah memberikan tenaga, pikiran dan waktunya untuk perbaikan praktikum dalam Program Studi Teknik Eletro ini. Ucapan terima kasih juga disampaikan untuk dukungan rekan‐rekan teknisi di Laboratorium Dasar Teknik Elektro, Pak Suparyanto dan Pak Sandra Irawan.

Akhir kata, semoga semua usaha yang telah dilakukan berkontribusi pada dihasilkannya lulusan Program Studi Teknik Elektro sebagai engineer dengan standar internasional.

Bandung, Agustus 2008

Tim Penyusun Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

Ketua Tim,

Ir. Mervin T. Hutabarat, M.Sc., Ph.D.

i

DAFTAR ISI

Kata Pengantar i

Daftar Isi iii

Aturan Umum Laboratorium v

Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Alat vii

Percobaan 1 Instrumentasi Laboratorium 1

Percobaan 2 Rangkaian DC 17

Percobaan 3 Rangkaian Op Amp 27

Percobaan 4 Gejala Transien 37

Percobaan 5 Rangkaian AC 43

Percobaan 6 Resonansi 53

Apendiks A Akurasi, Presisi, dan Nilai Penting 59

Apendiks B Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard 61

Apendiks C Nilai dan Rating Komponen 67

Apendiks D Instrumen Dasar dan Aksesoris 78

Apendiks E Prinsip Kerja Multimeter 82

Apendiks F Cara Menggunakan Generator Sinyal 94

Apendiks G Prinsip Kerja Osiloskop 96

iii

ATURAN UMUM LABORATORIUM

KELENGKAPAN Setiap praktikan wajib berpakaian lengkap, mengenakan celana panjang/ rok, kemeja dan mengenakan sepatu. Praktikan wajib membawa kelengkapan berikut:

• Modul praktikum

• Buku Catatan Laboratorium (BCL)

• Alat tulis (dan kalkulator, jika diperlukan)

• Name tag

• Kartu Praktikum

PERSIAPAN

SEBELUM PRAKTIKUM

• Membaca dan memahami isi modul praktikum

• Mengerjakan hal‐hal yang dapat dikerjakan sebelum praktikum dilaksanakan, misalnya mengerjakan soal perhitungan, menyalin source code, mengisi Kartu Praktikum dll.

• Mengerjakan Tugas Pendahuluan

• Mengisi daftar hadir

• Mengambil kunci loker dan melengkapi administrasi peminjaman kunci loker (tukarkan dengan kartu identitas: KTM/ SIM/ KTP)

SELAMA PRAKTIKUM

• Perhatikan dan kerjakan setiap percobaan dengan waktu sebaik‐baiknya, diawali dengan kehadiran praktikan secara tepat waktu

• Kumpulkan Kartu Praktikum pada asisten

• Dokumentasikan pada BCL (lihat Petunjuk Penggunaan BCL) tentang hal‐hal penting terkait percobaan yang sedang dilakukan

SETELAH PRAKTIKUM

• Pastikan BCL telah ditandatangani oleh asisten

• Kembalikan kunci loker dan melengkapi administrasi pengembalian kunci loker (pastikan kartu identitas (KTM/ SIM/ KTP) diperoleh kembali)

• Kerjakan laporan (lihat Panduan Penyusunan Laporan)

v

• Kumpulkan laporan pada lemari (sesuai nama asistennya) di ruang Loket, sebelah ruang Lab Dasar. Waktu pengumpulan paling lambat jam 16.30, hari kerja berikutnya setelah praktikum

PERGANTIAN JADWAL

KASUS BIASA

• Pertukaran jadwal hanya dapat dilakukan per kelompok dangan modul yang sama

• Isi Form Pergantian Jadwal (dapat diperoleh di labdas.ee.itb.ac.id), lalu tunjukkan pada asisten yang bersangkutan, Kordas yang bersangkutan atau TU Lab. Dasar untuk ditandatangani

• Serahkan Form Pergantian Jadwal yang sudah ditandatangani tadi pada asisten saat praktikum

KASUS SAKIT ATAU URUSAN MENDESAK PRIBADI LAINNYA

• Isi Form Pergantian Jadwal dengan melampirkan surat keterangan dokter (bagi yang sakit) atau surat terkait lainnya

• Form Pergantian Jadwal diserahkan pada TU Lab. Dasar

• Praktikan yang bersangkutan sebelum kesempatan jadwal praktikum selanjutnya harus meminta jadwal praktikum pengganti ke Kordas praktikum terkait

KASUS ”KEPENTINGAN MASSAL”

• ”Kepentingan massal” terjadi jika ada lebih dari 1/3 rombongan praktikan yang tidak dapat melaksanakan praktikum pada satu hari yang sama karena alasan yang terkait kegiatan akademis

• Isi Form Pergantian Jadwal dan serahkan pada TU Lab. Dasar secepatnya. Jadwal praktikum pengganti satu hari itu akan ditentukan kemudian oleh Kordas praktikum yang bersangkutan

SANKSI Pengabaian aturan‐aturan di atas dapat dikenakan sanksi pengguguran nilai praktikum terkait.

vi

PANDUAN UMUM KESELAMATAN DAN PENGGUNAAN PERALATAN LABORATORIUM

KESELAMATAN Pada prinsipnya, untuk mewujudkan praktikum yang aman diperlukan partisipasi seluruh praktikan dan asisten pada praktikum yang bersangkutan. Dengan demikian, kepatuhan setiap praktikan terhadap uraian panduan pada bagian ini akan sangat membantu mewujudkan praktikum yang aman.

BAHAYA LISTRIK

• Perhatikan dan pelajari tempat‐tempat sumber listrik (stop‐kontak dan circuit breaker) dan cara menyala‐matikannya. Jika melihat ada kerusakan yang berpotensi menimbulkan bahaya, laporkan pada asisten

• Hindari daerah atau benda yang berpotensi menimbulkan bahaya listrik (sengatan listrik/ strum) secara tidak disengaja, misalnya kabel jala‐jala yang terkelupas dll.

• Tidak melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya listrik pada diri sendiri atau orang lain

• Keringkan bagian tubuh yang basah karena, misalnya, keringat atau sisa air wudhu

• Selalu waspada terhadap bahaya listrik pada setiap aktivitas praktikum

Kecelakaan akibat bahaya listrik yang sering terjadi adalah tersengat arus listrik. Berikut ini adalah hal‐hal yang harus diikuti praktikan jika hal itu terjadi:

• Jangan panik

• Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing‐masing dan di meja praktikan yang tersengat arus listrik

• Bantu praktikan yang tersengat arus listrik untuk melepaskan diri dari sumber listrik

• Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda tentang terjadinya kecelakaan akibat bahaya listrik

BAHAYA API ATAU PANAS BERLEBIH

• Jangan membawa benda‐benda mudah terbakar (korek api, gas dll.) ke dalam ruang praktikum bila tidak disyaratkan dalam modul praktikum

• Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan api, percikan api atau panas yang berlebihan

• Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya api atau panas berlebih pada diri sendiri atau orang lain

vii

• Selalu waspada terhadap bahaya api atau panas berlebih pada setiap aktivitas praktikum

Berikut ini adalah hal‐hal yang harus diikuti praktikan jika menghadapi bahaya api atau panas berlebih:

• Jangan panik

• Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda tentang terjadinya bahaya api atau panas berlebih

• Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing‐masing

• Menjauh dari ruang praktikum

BAHAYA BENDA TAJAM DAN LOGAM

• Dilarang membawa benda tajam (pisau, gunting dan sejenisnya) ke ruang praktikum bila tidak diperlukan untuk pelaksanaan percobaan

• Dilarang memakai perhiasan dari logam misalnya cincin, kalung, gelang dll.

• Hindari daerah, benda atau logam yang memiliki bagian tajam dan dapat melukai

• Tidak melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan luka pada diri sendiri atau orang lain

LAINLAIN

• Dilarang membawa makanan dan minuman ke dalam ruang praktikum

PENGGUNAAN PERALATAN PRAKTIKUM Berikut ini adalah panduan yang harus dipatuhi ketika menggunakan alat‐alat praktikum:

• Sebelum menggunakan alat‐alat praktikum, pahami petunjuk penggunaan alat itu. Petunjuk penggunaan beberapa alat dapat didownload di http://labdasar.ee.itb.ac.id

• Perhatikan dan patuhi peringatan (warning) yang biasa tertera pada badan alat

• Pahami fungsi atau peruntukan alat‐alat praktikum dan gunakanlah alat‐alat tersebut hanya untuk aktivitas yang sesuai fungsi atau peruntukannya. Menggunakan alat praktikum di luar fungsi atau peruntukannya dapat menimbulkan kerusakan pada alat tersebut dan bahaya keselamatan praktikan

• Pahami rating dan jangkauan kerja alat‐alat praktikum dan gunakanlah alat‐alat tersebut sesuai rating dan jangkauan kerjanya. Menggunakan alat praktikum di luar rating dan jangkauan kerjanya dapat menimbulkan kerusakan pada alat tersebut dan bahaya keselamatan praktikan

viii Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

• Pastikan seluruh peralatan praktikum yang digunakan aman dari benda/ logam tajam, api/ panas berlebih atau lainnya yang dapat mengakibatkan kerusakan pada alat tersebut

• Tidak melakukan aktifitas yang dapat menyebabkan kotor, coretan, goresan atau sejenisnya pada badan alat‐alat praktikum yang digunakan

SANKSI Pengabaian uraian panduan di atas dapat dikenakan sanksi tidak lulus mata kuliah praktikum yang bersangkutan

ix

PERCOBAAN 1 INSTRUMENTASI LABORATORIUM

PERCOBAAN 1

INSTRUMENTASI LABORATORIUM

TUJUAN

• Mempelajari fungsi multimeter

• Memahami kekurangan dan kelebihan multimeter digital dan analog

• Dapat menggunakan multimeter sebagai pengukuran tegangan (Voltmeter), sebagai pengukur arus (Amperemeter) dan sebagai pengukur resistansi (Ohmmeter)

• Mempelajari fungsi generator sinyal

• Dapat mengunakan generator sinyal sebagai sumber berbagai bentuk gelombang

• Mempelajari fungsi osiloskop

• Dapat menggunakan osiloskop sebagai pengukur tegangan dan sebagai pengukur frekuensi dari berbagai bentuk gelombang

• Mempelajari kode warna pada resistor

PERSIAPAN Baca appendix berjudul “Osiloskop dan Generator Sinyal” dan appendix mengenai kode warna resistor. Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul instrumentasi laboratorium ini. Agar mempermudah saat praktikum, praktikan disarankan untuk menyiapkan tabel‐tabel hasil percobaan pada Buku Catatan Laboratorium (BCL) sebelum praktikum dimulai. Kerjakan tugas pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang berlaku.

MULTIMETER

BEBERAPA CATATAN TENTANG PENGGUNAAN MULTIMETER Perhatikan baik‐baik beberapa catatan tentang penggunaan multimeter berikut ini. Kesalahan penggunaan multimeter dapat menyebabkan fuse pada multimeter putus. Putusnya fuse dapat mengakibatkan pemotongan nilai sebesar minimal 10.

• Dalam keadaan tidak dipakai, selector sebaiknya pada kedudukan AC volt pada harga skala cukup besar (misalnya 250 volt). Hal ini dimaksudkan untuk menghindari kesalahan pakai yang membahayakan multimeter.

• Sebelum mulai mengukur suatu besaran listrik perhatikanlah lebih dahulu besaran apakah yang hendak diukur dan kira‐kira berapakah besaranya, kemudian pilihlah kedudukan selector dan skala manakah yang akan dipergunakan. Perhatikan pula polaritas (tanda + dan ‐) bila perlu.

Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 1


• Jangan menyambungkan multimeter pada rangkaian, baru kemudian memilih kedudukan selector dan skala yang akan digunakan. Jika arus/tegangan melebihi batas maksimal pengukuran multimeter, fuse dapat putus.

• Pada waktu mulai melakukan pengukuran arus dan tegangan, bila tidak dapat dipastikan besarnya arus/ tegangan tersebut, maka mulailah dari batas ukur yang paling besar. Setelah itu selector dapat dipindahkan ke batas ukur yang lebih rendah untuk memperoleh ketelitian yang lebih baik.

• Pada pengukuran tegangan dan arus, pembacaan meter akan paling teliti bila penunjukan jarum terletak di daerah dekat skala penuh, sedangkan pada pengukuran resistansi bila penunjukan jarum terletak di daerah pertengahan skala.

• Harus diperhatikan: pengukuran resistansi hanya boleh dilakukan pada komponen atau rangkaian tidak mengandung sumber tegangan.

OSILOSKOP

MENGUKUR TEGANGAN SEARAH DAN TEGANGAN BOLAKBALIK

• Kesalahan yang mungkin timbul dalam pengukuran tegangan, disebabkan oleh kalibrasi osiloskop, pengaruh impendansi input, kabel penghubung serta gangguan parasitik

• Untuk mengurangi kesalahan yang disebabkan oleh impedansi input, dapat digunakan probe yang sesuai (dengan memperhitungkan maupun dengan kalibrasi dari osiloskop)

• Besar tegangan sinyal dapat langsung dilihat dari gambar pada layar dengan mengetahui nilai volt/div yang digunakan

• Osiloskop mempunyai impedansi input yang relative besar, jadi dalam mengukur rangkaian dengan impedansi rendah, maka impedansi input osiloskop dapat dianggap oleh circuit (impedansi input osiloskop CRC 5401,1 M ohm parallel dengan 30 pF)

MENGUKUR BEDA FASA Pengukuran beda fasa antar dua buah sinyal dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu:

• dengan osiloskop “dual trace”

• dengan metoda “lissajous”

DENGAN OSILOSKOP DUAL TRACE

• Sinyal pertama dihubungkan pada kanal A, sedangkan sinyal kedua dihubungkan pada kanal B dari osiloskop

2 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik


• Pada layar osiloskop akan terlihat bentuk tegangan kedua sinyal tersebut, dimana

beda fasanya dapat langsung dibaca dengan cara φ = Δt/T*360o

DENGAN METODA LISSAJOUS

• Sinyal pertama dihubungkan pada kanal B, dan sinyal kedua dihubungkan pada kanal A osiloskop

• Ubah mode osiloskop menjadi mode x‐y

• Pada layar akan terlihat suatu lintasan berbentuk lingkaran, garis lurus, atau ellips dimana dapat langsung ditentukan beda fasa antara kedua sinyal tersebut dengan

1 csind

φ −=

Sin

MENGUKUR FREKUENSI Pengukuran frekuensi suatu sinyal listrik dengan osiloskop dapat dilakukan dengan beberapa cara, anatara lain:

• Cara langsung

• Dengan osiloskop dual trace

• Metoda Lissajous

• Metoda cincin modulasi

CARA LANGSUNG

• Sinyal yang akan diukur dihubungkan pada kanal B osiloskop

• Frekuensi sinyal langsung dapat ditentukan dari gambar, dimana f = 1/T, untuk T = periode gelombang

yal A

VA

t

A B Sinyal B

0T

0

VB Δtt

cd




• Sinyal yang akan diukur dihubungkan pada kanal A. Generator dengan frekuensi yang diketahui dihubungkan pada kanal B.

• Bandingkan kedua gelombang tersebut dengan menampilkannya secara bersamaan.

• Frekuensi generator kemudian diubah sampai perioda sinyal yang diukur sama dengan perioda sinyal generator. Pada keadaan ini, frekuensi generator sama dengan frekuensi sinyal yang diukur

METODA LISSAJOUS

• Sinyal yang akan diukur dihubungkan pada kanal A, sedangkan generator dengan frekuensi yang diketahui (sebagai sinyal rujukan) dihubungkan pada kanal B.

• Ubah mode osiloskop menjadi mode x‐y

• Frekuensi generator sinyal kemudian diatur, sehingga pada layar didapat suatu lintasan seperti ini.

• Pada gambar di atas, perbandingan fx:fy adalah 1:2.

• Cara ini hanya mudah dilakukan untuk perbandingan frekuensi yang mudah dan bulat (1:2, 1:3, 3:4 dan seterusnya)

METODA CINCIN MODULASI

• Hubungkan generator sinyal sebagai input rangkaian penggeser fasa

• Sambungkan output rangkaian penggeser fasa ini ke input kanal B osiloskop

• Hubungkan input kanal A dengan sinyal yang akan diukur

• Ubah mode kerja osiloskop menjadi mode x‐y



• Pada layar akan didapat lintasan berbentuk ellips atau lingkaran dengan puncak‐puncak (lihat gambar). Bila jumlah puncak pada gambar adalah n, maka fx = n * fy.

• Metoda ini biasa digunakan pada perbandingan frekuensi yang besar, dimana metoda lissajous sukar digunakan

MENGUKUR FAKTOR PENGUATAN Ada dua cara pengukuran faktor penguatan yaitu:

• Cara langsung

• Dengan osiloskop dual trace

CARA LANGSUNG

• Hubungkan keluaran generator sinyal pada input rangkaian penguat. Input rangkaian penguat ini juga dihubungkan pada channel 1 osiloskop.

• Hubungkan output rangkaian penguat pada channel 2 osiloskop.

• Gunakan mode x‐y.



• Pada layar osiloskop akan didapat suatu garis lurus dengan sudut α terhadap sumbu horizontal

• Besar faktor penguatan langsung dapat diketahui dari gambar, dimana penguatan merupakan gradient kemiringan.


• Generator sinyal dihubungkan pada input rangkaian penguat yang akan diamati penguatannya, dan pada kanal A osiloskop

• Output rangkaian penguat dihubungkan pada kanal B osiloskop

• Pada layar akan didapat sinyal input dan output rangkaian penguat

• Dengan mengukur tegangan sinyal input dan sinyal output rangkaian penguat, maka faktor penguatan dapat ditentukan

MENGAMATI KARAKTERISTIK KOMPONEN DUA TERMINAL

• Osiloskop dapat digunakan untuk mengamati karakteristik tegangan terhadap arus dari suatu komponen dua terminal.

• Suatu sumber tegangan bolak‐balik dihubungkan pada komponen dua terminal ini.



• Tegangan pada komponen dua terminal dihubungkan pada input X osiloskop, sedangkan tegangan pada resistor R, yang sebanding dengan besarnya arus yang melalui komponen dua terminal (I = ‐ VR/R), dihubungkan pada input Y osiloskop.

Vs

Vx

VyVR

VDUT

+

-

+

-

+

- +

-

Keterangan: DUT = Device Under Test

• Pada layar osiloskop akan didapat grafik, dimana sumbu Y menyatakan besarnya arus yang melalui komponen dua terminal dan sumbu X menyatakan besarnya tegangan pada komponen dua terminal. Pada sumbu y, arus bernilai terbalik sehingga untuk mendapatkan karakteristik tegangan terhadap arus komponen yang baik, jangan lupa untuk menekan tombol invert.

ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN • Multimeter Analog (1 buah)

• Multimeter Digital (1 buah)

• Power Supply DC (1 buah)

• Generator Sinyal (1 buah)

• Osiloskop (1 buah)

• Kit Multimeter (1 buah)

• Kit Osiloskop & Generator Sinyal (1 buah)

• Kabel 4mm – 4mm (max 5 buah)

• Kabel BNC – 4mm (2 buah)

• Kabel BNC – BNC (1 buah)

• Konektor T BNC (1 buah)

TUGAS PENDAHULUAN 1. Parameter‐parameter apakah yang perlu diperhatikan pada spesifkasi multimeter

analog dan digital?



2. Pada pengukuran tegangan bolak‐balik, apa yang disebut dengan tegangan efektif? Tegangan apakah yang diukur dengan menggunakan osiloskop? Tegangan apakah yang diukur dengan menggunakan multimeter?

3. Apakah yang dimaksud dengan kalibrasi? Jelaskan!

4. Apakah yang dimaksud dengan sensitivitas? Jelaskan mengenai sensitivitas pada multimeter!

PERCOBAAN

MEMULAI PERCOBAAN 1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang

tertempel pada masing‐masing meja praktikum.

MENGUMPULKAN/ MENCARI SPESIFIKASI TEKNIK 1 2. Catatlah pada Buku Catatan Laboratorium (BCL) spesifikasi‐teknik multimeter analog dan

digital yang akan dipergunakan! (Ket.: Tabel 1a untuk multimeter analog dan Tabel 1b untuk multimeter digital)

Contoh:

Tabel 1a Multimeter model Sanwa YX260TRF

No. Spesifikasi Keterangan 1 Sensitivitas 20K Ohm/V DC, 9K

Ohm/V DC250V UP, 9K Ohm/V AC Nilai sensitivitas multimeter bergantung

pada skala pembacaan tegangan 2 dst.

MENGUKUR ARUS SEARAH 3. Gunakan Kit Multimeter. Buatlah rangkaian seri di bawah ini dengan Vs=6Volt dan

R1 = R2 = 120 ohm.

4. Dengan harga‐harga Vs dan R tersebut, hitunglah I (tidak menggunakan Amperemeter!) dan

cantumkan hasil perhitungan tersebut pada Tabel 2.



5. Sekarang ukurlah arus searah I tersebut dengan multimeter analog. (Perhatikan polaritas meter!). Sesuaikan batas ukur dengan nilai arus terhitung. Ulangilah pengukuran arus searah I dengan memodifikasi parameter rangkaian menjadi

• R1 = R2 = 1,5 kΩ

• R1 = R2 = 1,5 MΩ

Sebelum mengubah nilai R (dan menyambungkan amperemeter ke rangkaian), pastikan batas ukur amperemeter terpilih dengan tepat.

6. Lakukan kembali pengukuran arus searah I (dengan tiga harga R yang berbeda) menggunakan multimeter digital.

7. Catatlah semua hasil perhitungan dan pengukuran arus I pada BCL (Tabel 2)

Contoh:

Tabel 2

Multimeter Analog Multimeter Digital Parameter Rangkaian yang digunakan

Vs R1 R2

Nilai Arus Terhitung Batas Ukur

Nilai Arus Terukur (Ampere)

Nilai Arus Terukur (Ampere)

6V 120 Ohm

120 Ohm

dst.

2,5 mA

dst.

MENGUKUR TEGANGAN SEARAH 8. Perhatikan rangkaian berikut

9. Buatlah rangkaian tersebut dengan Vs = 6V dan R1 = R2 = 120Ω

10. Dengan harga‐harga Vs dan R tersebut, hitunglah tegangan Vab (tidak menggunakan Voltmeter!), cantumkan hasil perhitungan tersebut pada Tabel 3.

11. Kemudian ukurlah tegangan Vab dengan multimeter analog. (Perhatikanlah polaritas meter!) Sesuaikan batas ukur yang dipilih dengan hasil perhitungan Vab. Batas ukur manakah yang dipilih? Adakah pengaruh resistansi dalam meter terhadap hasil pengukuran ?



12. Ulangilah pengukuran tegangan Vab dengan memodifikasi parameter rangkaian menjadi

• R1 = R2 = 1,5 kΩ

• R1 = R2 = 1,5 MΩ

Sebelum mengubah nilai R (dan menyambungkan voltmeter ke rangkaian), pastikan batas ukur voltmeter terpilih dengan tepat.

13. Lakukan kembali pengukuran tegangan searah Vab tersebut (dengan tiga harga R yang berbeda) menggunakan multimeter digital.

14. Catatlah semua hasil perhitungan dan pengukuran tegangan Vab tersebut pada BCL (Tabel 3)

Contoh:

Tabel 3

Multimeter Analog Multimeter Digital Parameter yang digunakan

Vs R1

(ohm) R2

(ohm) Batas Ukur Sensitivitas Vab (Volt) Vab (Volt)

6V 120 120 10V 200 k ohm dst. dst. dst.

MENGUKUR TEGANGAN BOLAKBALIK 15. Pada bagian ini akan digunakan generator sinyal untuk menghasilkan tegangan bolak‐balik

dengan frekuensi yang dapat diubah‐ubah. Catat pada BCL tipe dan spesifikasi generator sinyal yang dipergunakan.

16. Buatlah rangkaian berikut. Pada rangkaian ini digunakan G (Generator Sinyal) sebagai sumber tegangan bolak‐balik.

17. Aturlah frekuensi generator sinyal pada 50 Hz. Ukur dan aturlah amplitude generator sinyal

tersebut sebesar 6 Volt efektif dengan multimeter.

18. Hambatan yang dipiilh adalah R1 = R2 = 120 Ohm. Gunakan kedua multimeter analog dan digital secara parallel untuk mengukur tegangan Vab.

19. Ukurlah tegangan Vab pada multimeter analog dan digital, catat pada BCL (Tabel 4).



20. Lakukan kembali pengukuran tegangan Vab dengan mengatur frekuensi generator pada 500 Hz, 5 KHz, 50 KHz ,500 KHz dan 5 Mhz. Pada bagian pengaturan frekuensi generator ini, tidak perlu terlalu teliti (toleransi sekitar 5%). Perhatikan bahwa tegangan generator harus tetap sebesar 6 Volt efektif!

21. Apakah terdapat pengaruh frekuensi tegangan yang diukur terhadap kemampuan multimeter yang digunakan? Tetapkah hasil pengukuran Vab untuk bermacam‐macam frekuensi tersebut?

22. Ulangilah pengukuran tegangan Vab dengan memodifikasi parameter rangkaian menjadi

• R1 = R2 = 1,5 kΩ

• R1 = R2 = 1,5 MΩ

Sebelum mengubah nilai R (dan menyambungkan voltmeter ke rangkaian), pastikan batas ukur voltmeter analog terpilih dengan tepat.

23. Catatlah semua hasil percobaan di atas pada Tabel 4, analisis tabel tersebut pada laporan.

Contoh:

Tabel 4

Vab (Volt) No. Frekuensi (Hz)

R1, R2

(Ohm) Multimeter Analog Multimeter Digital 1. 50 120 dst. dst.

MENGUMPULKAN/ MENCARI SPESIFIKASI TEKNIK 2 24. Catatlah pada BCL spesifikasi‐teknik osiloskop yang akan dipergunakan!

KALIBRASI 25. Hubungkan output kalibrator dengan input X osiloskop

26. Ukur tegangan serta periodanya untuk dua harga “Volt/Div” dan “Time/Div”, catat ke dalam Tabel 5.

27. Lakukan percobaan ini untuk kanal 1 dan kanal 2.

Contoh:

Tabel 5

Harga Kalibrator Skala pembacaan Hasil Pengukuran No.

Tegangan Frekuensi Volt/div Time/div Tegangan Perioda Frekuensi



(V) (Hz) (V) (s) (Hz) 1 2

28. Bandingkan hasil pengukuran dengan harga kalibrator sebenarnya. Tulis analisis pada laporan

MENGUKUR TEGANGAN

TEGANGAN SEARAH

29. Atur tegangan output dari power supply DC sebesar 2 Volt (diukur dengan multimeter)

30. Kemudian ukur besar tegangan ini dengan osiloskop

31. Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 6

Contoh:

Tabel 6

Tegangan terukur (V) Multimeter Osiloskop

TEGANGAN BOLAK‐BALIK

32. Atur generator sinyal pada frekuensi 1 KHz gelombang sinus, dengan tegangan sebesar 2 Volt rms diukur dengan multimeter

33. Kemudian ukur tegangan ini dengan osiloskop

34. Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 7

Contoh:

Tabel 7

Tegangan Terukur (V) Frekuensi (Hz) Multimeter Osiloskop

MENGUKUR BEDA FASA

35. Gunakan kit Osiloskop dan Generator Sinyal. Atur generator sinyal pada frekuensi 1 KHz gelombang sinus, dengan tegangan sebesar 2 Volt peak to peak

36. Hubungkan generator sinyal ini dengan input rangkaian penggeser fasa pada kit praktikum (rangkaian RC)



37. Ukur beda fasa antar sinyal input dan output rangkaian penggeser fasa dengan menggunakan:

a. Osiloskop “Dual Trace”

b. Metoda Lissajous

Amatilah untuk beberapa kedudukan potensio R

38. Tuliskan hasil pengukuran pada tabel 8, lakukan analisis pada laporan.

Contoh:



Tabel 8

Pengukuran Beda Fasa Nilai potensio R

Vinput finputDual Trace (gambarkan) Lissajous (gambarkan)

Minimal 2Vpp 1KHz

Ø = … Ø = … Maksimum dst.

Ø = … Ø = …

MENGUKUR FREKUENSI 39. Hubungkan kabel power supply AC (colokan listrik) dari kit praktikum ke jala‐jala.

40. Gunakan keluaran dari osilator (pada kit Osiloskop dan Generator Sinyal).

41. Ukur frekuensi osilator f1, f2 dan f3 dengan menggunakan

a. Cara langsung

b. Cara Lissajous

42. Tuliskan hasil pengukuran pada tabel 9

Tabel 9

Pengukuran frekuensi Cara Langsung Cara Lissajous

Frekuensi

Tsinyal (s) fsinyal (Hz) fgenerator sinyal (Hz) tampilan fsinyal (Hz) f1 f2 f3

MENGUKUR FAKTOR PENGUATAN 43. Gunakan bagian “Penguat ” (pada kit Osiloskop dan Generator Sinyal). Sebagai inputnya,

gunakan gelombang sinus 10 KHz 2 Vpp dari Generator Fungsi.

44. Ukur penguatan (Vo/Vi) dari sinyal di input ke output menggunakan:

a. Cara langsung

b. Dengan osiloskop dual‐trace

45. Tuliskan hasil pengukuran pada Buku Catatan Laboratorium (Tabel 10).

Contoh:



Tabel 10

Vinput Cara Langsung Cara Dual Trace Tegangan

(V) Frekuensi

(Hz) Faktor

Penguatan Vout (V) Faktor

Penguatan 2Vpp 10K dst.

MENGUKUR KARAKTERISTIK KOMPONEN DUA TERMINAL 46. Gunakan resistor pada bagian tengah kit Osiloskop dan Generator Sinyal. Hubungkan

resistor sebagai komponen dua terminal.

Vs

Vx

VyVR

VDUT

+

-

+

-

+

- +

-

Keterangan: DUT = Device Under Test

47. Atur osiloskop pada mode x‐y. Perhatikan karakteristik komponen tersebut. Catat karakteristik i‐v komponen tersebut pada Buku Catatan Laboratorium.

48. Ulangilah pengukuran karakteristik di atas dengan memodifikasi komponen dua terminal rangkaian menjadi

• kapasitor

• diode

MENGUKUR RESISTANSI 49. Gunakan Kit Multimeter. Nyalakan multimeter analog pada fungsinya sebagai ohmmeter.

Hubung singkatkan kedua probe multimeter dan aturlah dengan pengatur harga nol sehingga Ohmmeter menunjuk nol. (Umumnya langkah ini harus dilakukan setiap kali kita mengubah batas ukur Ohmmeter)

50. Ukurlah resistansi R1, R2, R3, R4 dan R5 pada Kit Multimeter dengan menggunakan Ohmmeter. Tuliskan warna gelang masing‐masing resistor! Tentukan nilai toleransinya. (Pilihlah batas ukur yang memberikan pembacaan pada daerah pertengahan skala bila skala ohmmeter tidak linier). Tuliskanlah hasil pengukuran ini pada Tabel 11.

51. Lakukan kembali pengukuran kelima resistansi tersebut. dengan menggunakan multimeter digital.

52. Bandingkan hasil pengukuran dengan dua macam multimeter tadi.Tuliskan hasil analisismu pada laporan.

Contoh:



Tabel 11

Nilai Resistansi Terukur (Ohm) Nilai Resistansi

Tertulis (Ohm)

Warna Gelang Nilai Toleransi (Multimeter

Analog) (Multimeter

Digital)

R1 220K Merah‐Merah‐Coklat‐Emas

5% 218 218.56

dst. dst.

MENGAKHIRI PERCOBAAN 53. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan

matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala‐jala ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).

54. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan mendapatkan potongan nilai sebesar minimal 10.

55. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Buku Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai.


PERCOBAAN 2 RANGKAIAN DC

PERCOBAAN 2

RANGKAIAN DC

TUJUAN

• Mempelajari penggunaan teorema Thevenin dan teorema Norton pada rangkaian arus searah

• Mempelajari Teorema Superposisi

• Mempelajari Teorema Resiprositas

• Mempelajari tentang Rangkaian Pembagi Tegangan

• Mempelajari tentang rangkaian resistor seri dan paralel

PERSIAPAN Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul rangkaian DC ini. Kerjakan tugas pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang berlaku.

TEOREMA THEVENIN Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan atau sumber arus dependen maupun independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b, dapat diganti dengan suatu tegangan VT seri dengan resistor RT.

Gambar 1 Teorema Thevenin

VT = tegangan pada a‐b dalam keadaan tanpa beban (open circuit) = VOC

RT = resistansi pada a‐b “dilihat” kearah rangkaian dengan semua sumber independen diganti dengan resistansi dalamnya.

Dengan teorema ini kita dapat menghitung arus beban dengan cepat bila beban diubah‐ubah.



TEOREMA NORTON Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan ataua sumber arus dependen maupun independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b, dapat diganti dengan satu sumber arus IN paralel dengan satu resistor dengan resistansi RN.

Gambar 2 Teorema Norton

IN = arus melalui a‐b dalam keadaan hubung singkat (short circuit) = ISC

RN = resistansi pada a‐b “dilihat” ke arah rangkaian dengan semua sumber independen diganti dengan resistansi dalamnya.

TEOREMA SUPERPOSISI Prinsip superposisi menyebabkan suatu rangkaian rumit yang memilki sumber tegangan/arus lebih dari satu dapat dianalisis menjadi rangkaian dengan satu sumber. Teorema ini menyatakan bahwa respon yang terjadi pada suatu cabang, berupa arus atau tegangan, yang disebabkan oleh beberapa sumber (arus dan/atau sumber tegangan) yang bekerja bersama‐sama, sama dengan jumlah masing‐masing respon bila sumber tersebut bekerja sendiri dengan sumber lainnya diganti oleh resistansi dalamnya.

Ketika menentukan arus atau tegangan dari satu sumber tertentu, semua tegangan independent digantikan dengan hubung singkat dan semua sumber arus independent digantikan dengan hubung terbuka. Tegangan dependen tidak mengalami perubahan. Prinsip superposisi ini dapat diperluas untuk sumber yang bolak‐balik, namun hanya berlaku pada rangkaian yang linear.

Jadi bila pada suatu rangkaian terdapan n buah sumber, maka akibat total, berupa arus atau tegangan, pada suatu cabang dapat dituliskan sebagai berikut:

at = a1 + a2 + .... an

dimana

at = arus atau tegangan pada suatu cabang bila n buah sumber (sumber arus dan/atau sumber tegangan) bekerja bersama‐sama



a1 = arus atau tegangan pada suatu cabang tersebut bila hanya sumber S1 yang bekerja, sedangkan sumber S2, S3, ... Sn diganti oleh resistansi dalamnya.

a2 = arus atau tegangan pada suatu cabang tersebut bila hanya sumber S2 yang bekerja, sedangkan sumber S1, S3, ... Sn diganti oleh resistansi dalamnya.

dan seterusnya hingga a ke n (an)

an = arus atau tegangan pada suatu cabang tersebut bila hanya sumber Sn yang bekerja, sedangkan sumber S1, S2, ... Sn‐1 diganti oleh resistansi dalamnya.

TEOREMA RESIPROSITAS Dalam tiap rangkaian pasif yang bersifat linier, bila suatu sumber tegangan V yang dipasang pada cabang k menghasilkan arus I1 = I pada cabang m, maka bila sumber tegangan V tersebut dipindahkan ke cabang m, arus yang mengalir pada cabang k adalah I2 = I.

Gambar 3 Sumber tegangan v dipasang pada cabang k, dan arus pada cabang m adalah I1=I

V

R1

R6

R5R4

R3

R2

I2 = I

m k

Gambar 4 Sumber tegangan v dipindahkan ke cabang m, maka arus pada cabang k ialah I2 = I

ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN • Kit Teorema Thevenin dan Norton (1 buah)



• Kit Multimeter (1 buah)

• Kit Osiloskop dan Generator Sinyal (1 buah)

• Power Supply DC (2 buah)

• Multimeter (2 buah)

• Kabel 4mm – 4mm (max 10 buah)

TUGAS PENDAHULUAN 5. Perhatikan rangkaian di bawah ini untuk R1 = 33 K ohm, R2 = 1,5 K ohm, R3 = 2,2 K

ohm, dan R4 = 1,5 K ohm.

Hitunglah arus yang melalui R4 (yaitu I4) dan beda potensial pada R1 untuk nilai V1=12 Volt dan V2 = 6 Volt.

6. Asumsi di lab hanya tersedia resistor dengan nilai berikut ini:

a. 220 K ohm 1 buah

b. 10 ohm 1 buah

c. 33 K ohm 1 buah

d. 2,2 K ohm 1 buah

e. 120 ohm 2 buah

f. 1,5 K ohm 2 buah

g. 1,5 M ohm 2 buah

Kombinasikan sebagian dari resistor‐resistor tersebut untuk menghasilkan nilai resistansi di bawah ini:

a. 70 ohm

b. 870 ohm

c. 5,2 K ohm

d. 1,72 M ohm

e. 36,7 K ohm



PERCOBAAN



57. Kumpulkan tugas pendahuluan pada asisten yang bertugas.

TEOREMA THEVENIN (RANGKAIAN 1) Dalam percobaan ini, teorema Thevenin dipergunakan untuk mencari arus pada beban R (R1, R2, atau R3) pada cabang C‐D secara tidak langsung dengan mengukur VT, RT, dan R. Kemudian hasilnya dibandingkan dengan pengukuran arus melalui beban secara langsung dengan membaca milli Ammeter.

58. Gunakan kit Thevenin dan Norton. Pasanglah sumber tegangan searah 20 Volt pada A‐B. pada cabang C‐D pasanglah mA meter seri dengan beban R1. Catat arus yang melalui R1.

59. Bukalah beban dan mA‐meter, sehingga C‐D terbuka (open circuit). Ukurlah tegangan open circuit C‐D dengan Voltmeter Elektronik yang mempunyai impendansi input tinggi, catatlah tegangan open circuit ini sebagai nilai VT. Perhatikan bahwa tegangan sumber A‐B harus tetap = 20 Volt.

60. Untuk mengukur RT, yaitu resistansi yag “dilihat” pada terminal C‐D ke arah kiri, bukalah/lepaskan sumber tegangan dari A‐B dan hubung singkatkan A‐B. Ukurlah resistansi pada terminal C‐D dengan ohm meter (atau jembatan).



61. Ukurlah resistansi R1

62. Hitunglah arus melalui R1 dari : T

T i

VIR R

=+

63. Bandingkan hasil perhitungan tersebut dengan hasil yang saudara peroleh dari pengukuran pada langkah no 3.

64. Ulangilah percobaan Thevenin ini (langkah 3 sampai 7) untuk harga R = R2 dan R = R3.

65. Tuliskan hasil percobaan di atas pada tabel dalam lembar kerja atau Buku Catatan Laboratorium (BCL).

TEOREMA THEVENIN (RANGKAIAN 2) 66. Buatlah rangkaian sebagai berikut.

Rangkaian N

AB

C

D

Vs=VTR1 I

RT



Aturlah tegangan sama dengan harga VT yang telah diukur pada langkah no 4. Sebagai RT dipergunakan rangkaian N dengan A‐B dihubung singkatkan dan dipasang menurut gambar di atas

67. Ukurlah arus yang mengalir melalui R1 dengan mA‐meter.

68. Ulangilah percobaan tersebut untuk R = R2, R = R3, dan R = 0 (hubungsingkat).

69. Tulislah hasil percobaan di atas pada tabel lembar kerja atau BCL.

TEOREMA NORTON Dalam percobaan ini, rangkaian pada percobaan thevenin 1 di atas diganti dengan sebuah sumber arus IN paralel dengan suatu resistansi RN yang besarnya sama dengan RT.

70. Mencari besar IN. Pasanglah sumber tegangan searah 20 Volt pada A‐B. Ukurlah arus hubung singkat pada C‐D (pasanglah mA‐meter pada C‐D).

71. RN = RT dapat diperoleh pada langkah 6 pada percobaan sebelumnya, tetapi dalam hal ini rangkaian N akan kita pergunakan sebagai RN. Aturlah sumber arus sehingga menghasilkan arus sebesar IN seperti telah diperoleh dari langkah nomor ke 15. Buatlah rangkaian seperti berikut:

72. Ukurlah arus melalui mA‐meter untuk R = R1, R2 dan RN2

73. Tulislah hasil pengamatan saudara pada tabel dalam lembar kerja atau BCL.



TEOREMA SUPERPOSISI 74. Gunakan Kit Multimeter. Perhatikan rangkaian sebagai berikut untuk R1 = 33 K ohm, R2 =

1,5 K ohm, R3 =1,5 K ohm, dan R4 = 2,2 K ohm.

75. Buatlah rangkaian seperti gambar di atas dengan

V1= 12 Volt, dan

V2 = 0 Volt (V2 dihubung singkat)

Ukur arus yang melalui R4 (yaitu arus I4) dan beda potensial pada R1. Catat hasilnya pada Buku Catatan Laboratorium. Keterangan: JANGAN menghubungsingkatkan sumber tegangan. Lepaskan sumber tegangan dari rangkaian, baru hubung singkatkan kedua titik pada rangkaian.

76. Kemudian modifikasilah rangkaian di atas menjadi V1=0 Volt (V1 dihubung singkat) dan V2= 6 Volt.

77. Ukur arus yang melalui R4 (yaitu arus I4) dan beda potensial pada R1. Catat hasilnya pada BCL.

78. Kemudian modifikasilah rangkaian di atas menjadi V1=12 Volt dan V2 = 6 Volt. (Petunjuk: Gunakan rangkaian pembagi tegangan menghasilkan V2 = 6Volt.)

79. Ukur arus yang melalui R4 (yaitu arus I4) dan beda potensial pada R1, catat pada BCL. Lakukan perhitungan nilai arus dan tegangan yang seharusnya terjadi dan analisis pada laporan.

TEOREMA RESIPROSITAS 80. Buatlah rangkaian berikut dengan R1= 1,5 K, R2= 33K, R3= 1,5K, R4= 220K, R5= 2,2K.



R1

R4R2

R5R3

a

b

81. Pasang sumber tegangan V = 12 Volt pada a‐b. Ukurlah arus yang melalui c‐d dengan memasang milli Ammeter pada c‐d. Perhatikan polaritas milli Ammeter.

82. Pindahkanalah sumber tegangan 12 Volt tersebut ke c‐d (Vcd = 12Volt)

83. Ukurlah arus melalui a‐b dengan memasang milli Ammeter pada a‐b.

RANGKAIAN PEMBAGI TEGANGAN 84. Gunakan Kit Osiloskop dan Generator Sinyal. Rangkai rangkaian pembagi tegangan seperti

gambar di bawah ini dengan nilai resistor RA = 10 K ohm dan RB = 1 K ohm. Ukur dan catat nilai aktual resistor RA dan RB yang digunakan.

85. Berikan tegangan sumber (Vs) sebesar 10 Volt peak‐to‐peak pada frekuensi 1kHz. Amati dan catat tegangan yang terjadi pada resistor RA dan RB. Analisis hasilnya pada laporan.

RANGKAIAN RESISTOR SERI DAN PARALEL 86. Gunakan Kit Multimeter. Rangkai suatu rangkaian dengan resistor‐resistor yang tersedia

pada kit, yang menghasilkan resistansi efektif sesuai di bawah ini (pilih hari yang sesuai dengan hari praktikum).

70 ohm (Senin)

870 ohm (Selasa)

5,2 K ohm (Rabu)

1,72 M ohm (Kamis)

36,7 K ohm (Jumat)



87. Ukur resistansi masing‐masing resistor yang digunakan dan resistansi efektif rangkaian tersebut dengan menggunakan multimeter digital, catat pada Buku Catatan Laboratorium.


matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala‐jala ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).




PERCOBAAN 3 RANGKAIAN OP AMP

PERCOBAAN 3

RANGKAIAN OP AMP

TUJUAN

• Mempelajari penggunaan operational amplifier

• Mempelajari rangkaian‐rangkaian standar operational amplifier

PERSIAPAN Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul op amp ini. Tugas pendahuluan pada modul ini adalah menyusun lima buah rangkaian menggunakan IC op amp 741 pada breadboard. Untuk mendukung pengerjaan tugas pendahuluan ini, siswa diharapkan telah membaca “Petunjuk Umum Penggunaan BreadBoard” dan Appendix berjudul “Rating Komponen”.

Peralatan dan perlengkapan yang akan digunakan, seperti breadboard, IC, dan kabel penghubung, akan disediakan dari lab dan dapat diambil di Laboratorium Dasar sehari sebelum praktikum dimulai. Buat rangkaian di rumah dan bawa rangkaian ini pada saat praktikum sebagai tugas pendahuluan sekaligus bahan praktikum.

PENGENALAN OP AMP Operational Amplifier, sering disingkat dengan sebutan Op Amp, merupakan komponen yang penting dan banyak digunakan dalam rangkaian elektronik berdaya rendah (low power). Istilah operational merujuk pada kegunaan op amp pada rangkaian elektronik yang memberikan operasi aritmetik pada tegangan input (atau arus input) yang diberikan pada rangkaian.

Op amp digambarkan secara skematik seperti pada gambar di bawah ini.



Gambar di atas menunjukkan dua input, output, dan koneksi catu daya pada op amp. Simbol ”‐” menunjukkan inverting input dan ”+” menunjukkan non‐inverting input. Koneksi ke catu daya pada op amp tidak selalu digambarkan dalam diagram, namun harus dimasukkan pada rangkaian yang sebenarnya.

IC OP AMP 741

Gambar 1 Konfigurasi pin IC Op amp 741

IC op amp yang digunakan pada percobaan ini ditunjukkan pada Gambar 1. Rangkaian op amp ini dikemas dalam bentuk dual in‐line package (DIP). DIP memiliki tanda bulatan atau strip pada salah satu ujungnya untuk menandai arah yang benar dari rangkaian. Pada bagian atas DIP biasanya tercetak nomor standar IC. Perhatikan bahwa penomoran pin dilakukan berlawanan arah jarum jam, dimulai dari bagian yang dekat dengan tanda bulatan/strip.

Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC (no connection), dan dua pin offset null. Pin offset null memungkinkan kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalam IC untuk memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai nol. Pada percobaan kali ini kita tidak akan menggunakan fitur offset null. Perhatikan bahwa tidak terdapat pin ”ground” pada op amp ini, amp menerima referensi ground dari rangkaian dan komponen eksternal.

Meskipun pada IC yang digunakan pada eksperimen ini hanya berisi satu buah op amp, terdapat banyak tipe IC lain yang memiliki dua atau lebih op amp dalam suatu kemasan DIP. IC op amp memiliki kelakukan yang sangat mirip dengan konsep op amp ideal pada analisis rangkaian. Bagaimanapun, terdapat batasan‐batasan penting yang perlu diperhatikan. Pertama, tegangan maksimum power supply tidak boleh melebihi rating maksimum, biasanya ±18V, karena akan merusak IC. Kedua, tegangan output dari IC op amp biasanya satu atau dua volt lebih kecil dari tegangan power supply. Sebagai contoh, tegangan swing output dari suatu op amp dengan tegangan supply 15 V adalah ±13V. Ketiga, arus output



dari sebagian besar op amp memiliki batas pada 30mA, yang berarti bahwa resistansi beban yang ditambahkan pada output op amp harus cukup besar sehingga pada tegangan output maksimum, arus output yang mengalir tidak melebihi batas arus maksimum.

RANGKAIAN STANDAR OP AMP Berikut ini merupakan beberapa rangkaian standar op amp. Untuk penurunan persamaannya dapat merujuk ke buku teks kuliah. Jika ingin mendesain rangkaian sederhana, pilihlah resistor dalam range sekitar 1k Ohm sampai 200k Ohm.

Vout = Vin

Gambar 5 Rangkaian penyangga (voltage follower)

Vout = ‐(R2/R1)Vin

Gambar 6 Inverting‐Amplifier

Vout = (1+R2/R1)Vin

Gambar 7 Noninverting‐Amplifier



Vout = (R2/R1)(Vin,2‐Vin,1)

Gambar 8 Difference‐Amplifier

ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN • Power Supply DC (2 buah)

• Generator Sinyal (1 buah)


• Kabel BNC – probe jepit (2 buah)

• Kabel BNC – BNC (1 buah)

• Kabel 4mm – 4mm (max. 5 buah)

• Kabel 4mm – jepit buaya (max. 5 buah)


• Breadboard (1 buah)

• Kabel jumper (1 meter)

• IC Op Amp 741 (7 buah)

• Kapasitor 1 nF (1 buah)

• Resistor 1 k ohm (6 buah)

• Resistor 1,1 k ohm (2 buah)



TUGAS PENDAHULUAN 7. Rangkai keempat rangkaian berikut di atas breadboard, bawa pada saat praktikum.



Gambar 6 Rangkaian penguat non‐inverting

Gambar 7 Rangkaian penguat inverting



Gambar 8 Rangkaian summer

- 12 V

+ 12 V

VoRs = 1k ohm

Vs

CF = 1nF

Gambar 9 Rangkaian Integrator

8. Desain dan susunlah suatu rangkaian yang menghasilkan hubungan keluaran dan masukan sebagai berikut

a. Kombinasi 1,

b. Kombinasi 2,

c. Kombinasi 3,

d. Kombinasi 4,

Dengan Va dan Vb adalah input tegangan, dan nilai kombinasi (x) memenuhi persamaan berikut.

x = ((3 digit terakhir NIM salah satu anggota kelompok) mod 4) + 1

Misalkan untuk NIM 128, gunakan Kombinasi 1.



Petunjuk: Pastikan untuk menggunakan orde resistor yang tepat (k ohm) sesuai dengan rating daya pada resistor. Kelebihan daya pada resistor dapat menyebabkan resistor dan op amp mengalami kerusakan. Jika ini terjadi maka dapat menyebabkan pengurangan nilai.

PERCOBAAN



92. Pada percobaan ini akan digunakan tegangan catu + 12 V dan ‐12 V untuk rangkaian op amp. Pastikan tegangan catu OFF ketika menyusun rangkaian. Setelah rangkaian telah dicek (yakin bahwa tidak terdapat kesalahan perangkaian) baru berikan tegangan. Koneksi tegangan yang tidak tepat akan merusak IC dan pengurangan nilai.

RANGKAIAN PENGUAT NONINVERTING 93. Perhatikan rangkaian berikut.

94. Ukur dan catat nilai aktual resistor 1k ohm.

95. Sambungkan VP ke titik A, catat nilai Vin dan Vo.

96. Sambungkan VP ke titik B, catat nilai Vin dan Vo.



97. Sambungkan VP ke titik C, catat nilai Vin dan Vo.

98. Sambungkan VP ke titik D, catat nilai Vin dan Vo.

99. Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin? Catat dan analisis pada laporan.

RANGKAIAN PENGUAT INVERTING 100. Perhatikan rangkaian berikut.

2,2k ohm

- 12 V

+ 12 V

1,1k ohm

2,2k ohm

- 12 V

3,3k ohm

Vo1k ohm

B

A

Vin

101. Ukur dan catat nilai aktual resistor yang digunakan.

102. Sambungkan VP ke titik A, catat nilai Vin dan Vo.



105. Selanjutnya, pasang generator sinyal sebagai Vin dengan frekuensi 500 Hz. Atur keluaran generator sinyal sehingga menghasilkan output op amp sebesar 4 V peak to peak.

106. Catat besar tegangan Vin peak to peak. Pastikan setting osiloskop menggunakan DC coupling. Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin? Lakukan analisis pada laporan.

RANGKAIAN SUMMER 107. Modifikasi rangkaian pada Gambar 2 dengan menambahkan input lain (Vin2)dari

generator sinyal, seperti pada gambar berikut.



108. Ukur dan catat nilai aktual resistor yang digunakan.

109. Buka sambungan dari titik C ke rangkaian. Pasang generator sinyal sebagai Vin dengan frekuensi 500 Hz. Atur keluaran generator sinyal sehingga menghasilkan output op amp sebesar 4 V peak to peak.

110. Sambungkan VP ke titik A. Amati dengan menggunakan osiloskop dan catat nilai Vin serta Vo. Pastikan setting osiloskop menggunakan DC coupling.



RANGKAIAN INTEGRATOR 113. Perhatikan rangkaian berikut.

114. Rangkai Vs dengan sinyal kotak menggunakan generator sinyal pada frekuensi 1kHz 0,5 Vpp.



115. Amati gelombang output dengan menggunakan osiloskop. Plot kedua gelombang input dan output. Apakah hubungan antara gelombang input dan output? Analisis pada laporan.

DESAIN 116. Gunakan rangkaian yang sudah Anda persiapkan dari rumah.

117. Tunjukkan pada asisten bahwa hubungan antara Vouput dengan Vinput pada rangkaian Anda adalah benar. (Petunjuk: Gunakan tegangan input Va sekitar 0,5 V dan tegangan Vb sekitar 0,1 Vpp.)


matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).


120. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai.


PERCOBAAN 4 GEJALA TRANSIEN

PERCOBAAN 4

GEJALA TRANSIEN

TUJUAN

• Mempelajari respon natural, respon paksa, dan respon lengkap dari suatu rangkaian yang mengandung komponen penyimpan tenaga.

• Melakukan pengukuran arus dan tegangan transient pada rangkaian RC.

PERSIAPAN Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul Gejala Transien ini. Kerjakan tugas pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang berlaku.

PENGENALAN Gejala transien terjadi pada rangkaian‐rangkaian yang mengandung komponen penyimpan energi seperti inductor dan/atau kapasitor. Gejala ini timbul karena energi yang diterima atau dilepaskan oleh komponen tersebut tidak dapat berubah seketika (arus pada induktor dan tegangan pada kapasitor).



Perhatikan gambar 1. pada rangkaian tersebut terdapat dua kapasitor C1 dan C2. Kapasitor C1 berfungsi untuk menyimpan muatan yang pada awalnya didapat dari power supply, yang lalu akan disimpannya dan dibuang ke C2 (saklar S2 ‘on’) ketika sudah tidak lagi tersambung dengan power‐supply (saklar S1 ‘off’). Saklar S1 dan S2 menggunakan rangkaian terintegrasi analog switch 4066 yang memiliki resistansi kontak (on) sekitar 80 ohm.

Gambar 1. Rangkaian dasar percobaan gejala transient

Untuk lebih jelasnya, terdapat tahapan :

• Titik‐titik A, B, C & gnd akan membentuk loop tertutup (ketika S1 ‘on’ & S2 ‘off’), sehingga muatan di C1 akan terisi. Sampai pada akhirnya tegangannya sama dengan 6V.



• Titik‐titik C, D, E & gnd akan membentuk loop tertutup (ketika S1 ‘off’ & S2 ‘on’), maka muatan yang terdapat pada C1 akan mengalir mengisi C2, hingga pada suatu saat tegangan di C2 sama dengan tegangan di C1.

Pada percobaan kita kali ini, sistem menyala‐matikan saklar‐saklar (saklar elektrik) akan dikendalikan otomatis oleh sebuah rangkaian kontroller. Sehingga keseluruhan siklus yang akan kita amati :

a. mengisi C1

b. memindahkan sebagian isi C1 ke C2.

c. mengosongkan kedua kapasitor, dan kembali ke a.

akan dilakukan secara otomatis oleh kontroller selama 20ms tiap siklusnya.

ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN • Kit Transien (1 buah)


• Sumber daya DC (1 buah)


• Kabel 4mm‐4mm (max. 10 buah)

• Kabel BNC‐4mm (max. 3 buah)

TUGAS PENDAHULUAN 1. Perhatikan gambar 1. Jika pada :

a) t0: S1 ‘off’ & S2 ‘off’,

b) t1: S1 ‘on’ & S2 ‘off’,

c) t2: S1 ‘off’ & S2 ‘on’,

d) t3 = t0,

Turunkan persamaan yang menyatakan besaran VC1(t) dan VC1(t) pada setiap saat.

2. Gambarkan grafik yang bersesuaian dengan pertanyaan 1.

PERCOBAAN





PERCOBAAN 1 2. Pastikan kapasitor dalam keadaan kosong dengan menghubung‐singkatkan kaki‐

kaki tiap kapasitor.

3. Siapkan rangkaian seperti pada gambar 1, dengan nilai komponen pada tabel 1.

Tabel 1.

R1 2,2 K

R2 4,7 K

C1 220 nF

C2 470 nF

4. Siapkan Osiloskop (kalibrasi dulu).

5. Hubungkan kabel power supply AC (colokan listrik) dari kit Transien ke jala‐jala.

6. Hubungkan Vcc dan Ground ke Power‐Supply dengan tegangan 6Vdc.

7. Pergunakan sinyal “Vcontrol S1” sebagai sinyal sinkronisasi.

8. Gunakan channel‐1 Osiloskop untuk melihat tegangan yang terjadi di C1 (VC1). Dan catat plot tegangan‐waktu dari VC1.

9. Gunakan channel‐2 Osiloskop untuk melihat tegangan yang terjadi di C2 (VC2). Dan catat plot tegangan‐waktu dari VC2.

10. Gabungkan kedua channel dengan fungsi “DUAL” di osiloskop. Plot secara detail gabungan dari VC1 ‐ VC2 ‐ waktu.

11. Tuliskan hasil percobaan di atas pada tabel dalam lembar kerja atau Buku Catatan Laboratorium

PERCOBAAN 2 12. Dengan nilai komponen lain sama seperti tabel 1, ulangi percobaan dengan 2 nilai

R1 lain.

13. Dengan nilai komponen lain sama seperti tabel 1, ulangi percobaan dengan 2 nilai R2 lain.

14. Dengan nilai komponen lain sama seperti tabel 1, ulangi percobaan dengan 2 nilai C1 lain.

15. Dengan nilai komponen lain sama seperti tabel 1, ulangi percobaan dengan 2 nilai C2 lain.

16. Analisalah data yang anda dapat dan buatlah kesimpulan dari percobaan ini.

PERCOBAAN 3 17. Susunlah rangkaian berikut



18. Amati tegangan pada titik E (Petunjuk: atur setting pada osiloskop menjadi 0,2V/div, x5 40μs, slope turun, dan external trigger dari VCS4).

19. Amatilah perubahan tegangan untuk nilai C2 yang berbeda.

20. Analisalah data yang anda dapat dan buatlah kesimpulan dari percobaan ini.

MENGAKHIRI PERCOBAAN 21. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel,

matikan osiloskop, power supply DC, dan cabut daya dari jala‐jala ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).




PERCOBAAN 5 RANGKAIAN AC

PERCOBAAN 5

RANGKAIAN AC

TUJUAN

• Mempelajari pengertian impedansi

• Mepelajari hubungan antara impedansi resistansi dan reaktansi pada rangkaian seri RC dan RL

• Mempelajari hubungan tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL

• Melihat pada fasa tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL

• Mempelajari “response” terhadap frekuensi pada rangkaian seri RC dan RL

PERSIAPAN Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul rangkaian AC ini. Kerjakan tugas pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang berlaku.

PENDAHULUAN Dalam arus bolak‐balik, untuk bentuk gelombang sinus, impedansi adalah perbandingan phasor tegangan dan phasor arus.

Dari hubungan tegangan dan arus seperti v = Ri;

dtdvCi

dtdiLv == ; , maka akan terlihat bahwa:

pada R ; tegangan sefasa dengan arusnya

pada L ; tegangan mendahului 90o terhadap arusnya

pada C ; tegangan ketinggian 90o dari arusnya

Bila perbandingan tegangan dan arus pada R disebut resistansi, dan perbandingan tegangan dan arus pada L dan C disebut reaktansi, maka akan terlihat bahwa resistansi tidak akan “sebanding” dengan reaktansi.

Hal ini dinyatakan dengan adanya suatu operator “j” yang besarnya = 1− yang menunjukan perputaran 90o searah atau berlawanan arah dengan jarum jam terhadap besaran semula.



RANGKAIAN RC

Gambar 9 Rangkaian RC

Menurut hukum Kirchoff II (KVL), dapat di tulis : ∫+= dtiC

Rivi .1

vi = vR + vC

vR sefasa dengan i

vC ketinggalan 90o dari 0o < 90o

vi ketinggalan θ ditentukan oleh perbandingan reaktansi dan resistansinya. Beda fasa antara vC dan i. atau vi dan I dapat dilihat dengan membandingkan beda fasa antara vC dan vR, atau antara vi dan vR (mengapa?)

Dari persamaan R C1v Ri i.dt atau vi vi v vC

= + = = =∫

Bila vR = vO

Untuk vC >> vR v,maka vi ≈ vC

∫ ≈≈dtdvt

CtataudtiC

vi .1

Sehingga diperoleh hubungan output (vO = vR) dengan input (vi) sebagai berikut :

Odvtv Ri RCdt

= =

Rangkaian dengan persyaratan ini dikenal sebagai rangkaian differensiator.

Dalam bentuk phasornya, persyaratan di atas dapat dituliskan sebagai berikut :

RCRC VVatauvv >>>>



1

1

1

>>

>>

CRC

IRICj

ωω

ω

Bila RC

fatauRC OO π

ω2

11==

Oωωωω

<<→<< 1

Dari persamaan ,CRt VVV += bila diambil

RO VV = , maka dapat dituliskan

ωω

ωωoj

R

CjCjR

RVV

t

O

−=

+=

+=

111

11

Untuk oωω >> akan diperoleh 1≈VtV O

oω disebut frekuensi “cut off” dimana pada frekuensi ini harga

21

=VtVo

Dari 2

1=

VtVo

, dapat diturunkan bahwa daya R adalah :

( )max

222

21

22/ P

RVt

RVt

RVoPR ==−=

Pmax adalah daya pada R

Untuk ( )VtVoo ≈>> ωω

Dengan persyaratan oωω >> ini, rangkaian merupakan High Pass Filter (HPF) yang sederhana

Dari persamaan OCCRii vvbilavvvataudtiC

Rvo ===+= ∫ .1

Untuk vR >> vC , maka vi . vR → vi ≈ R atau ivR

i 1≈

Sehingga diperoleh hubungan output (vO = vC) dengan input (vi) sebagai berikut :



∫ ∫== dtvRC

dtiC

v iO .1.1

Rangkaian dengan persyaratanini dikenal sebagai rangkaian integrator. Dalam bentuk phasornya, hubungan di atas dapat dituliskan sebagai berikut :

OO

OO

CRCR

maka

RCfatau

RCwbila

CRC

R

ICj

IRVVatauvv

ωωωω

π

ωω

ω

>>→>>

==

>>

>>

>>>>>>

1

211

1

1

1.

Dari persamaan RRt VVV += , bila diambil CR VV + maka dapat dituliskan :

O

t

O

jCRjCj

R

CjVV

ωωω

ω

ω

+=

+=

+=

1

11

11

1

Untuk ,Oωω << akan diperoleh 1≈t

O

VV

Dengan persyaratan ini, rangkaian merupakan Low Pass Filter (LPF) yang sederhana.

RANGKAIAN RL Analisa pada rangkaian RL dapat dilakukan dengan cara yang sama seperti pada rangkaian RC.

Gambar 10 Rangkaian RL

Menurut hukum Kirchoff II (KVL) idiV Ri Ldt

= +



vi =VR + VL

VR sefasa dengan i

vi mendahului terhadap I (dimana 0o < 90o)

sama halnya dengan rangkaian RC, sudut θ ditentukan oleh perbandingan reaktansi dan resistansinya. Beda fasa antara VL dan I, atau anata vi dan I dapat dilihat dengan membandingakan beda fasa VL dan VR, atau vi dan VR (mengapa?)

Dari persamaan idiV Ri Ldt

= + atau vi =VR + VL

Dengan cara yang sama seperti pada rangkaian RC, dapat diturunkan persyaratannya yang harus dipenuhi agar rangkaian RL berfungsi sebagai differensiator, integrator, High Pass Filter, ataupun Low Pass Filter.

ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN • Kit Rangkaian RC & RL (1 buah)

• Generator sinyal (1 buah)



• Resistor : 1 KΩ, 10 KΩ, 100 KΩ, 1MΩ (masing‐masing 1 buah)

• Kapasitor : 0,1 μF, 0,01 μF, 0,001 μF (masing‐masing 1 buah)

• Inductor : 2,5 mH (1 buah)

TUGAS PENDAHULUAN 1. Turunkan persyaratan yang harus dipenuhi oleh rangkaian RL agar berfungsi sebagai:

• differensiator

• integrator

• high pass filter

• low pass filter

2. Dengan harga R = 10 KΩ; 100 KΩ dan 1MΩ hitunglah harga C dan L dari rangkaian RC dan RL untuk menjadi differensiator, integrator, high pass filter dan low pass filter. Isikanlah syarat ini pada tabel 1 dalam Buku Catatan Laboratorium (BCL) saudara.



PERCOBAAN



25. Kumpulkan tugas pendahuluan pada asisten yang bertugas.

RANGKAIAN RC 26. Buatlah rangkaian dengan harga‐harga besaran seperti pada gambar berikut.

Vi = 2 Volt rms (bentuk gelombang sinus)

R = 10 K ohm; C= 0,1μF; f = 300 Hz

27. Hitunglah VR dan VC dengan harga besaran yang telah diketahui.

28. Ukurlah VR dan VC dengan multimeter. Cek apakah Vi = VR + VC.

29. Amati Vi, VR dan VC dengan osiloskop.

30. Carilah beda fasa antara Vi dan VR, juga antara VC dan VR dengan bantuan osiloskop.

31. Carilah hasil perhitungan, pengukuran dan pengamatan saudara ke dalam tabel 2 Buku Catatan Laboratorium (BCL).

RANGKAIAN RL 32. Buatlah rangkaian dengan harga‐harga besaran seperti pada gambar berikut.

Vi = 2 Volt rms (bentuk gelombang sinus)



R = 1 K ohm; L = 2,5 mH; f = 60 kHz

33. Hitunglah VR dan VL dengan harga besaran yang telah diketahui.

34. Amati nilai Vi dengan osiloskop, catat pada Buku Catatan Laboratorium.

35. Carilah beda fasa antara Vi dan VR dan VL dengan bantuan osiloskop.

36. Carilah hasil perhitungan, pengukuran dan pengamatan saudara ke dalam tabel 3 BCL.

RANGKAIAN DIFERENSIATOR 37. Buatlah rangkaian seperti pada gambar berikut.

38. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 Volt peak to peak pada frekuensi 500 Hz dengan bantuan osiloskop

39. Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga‐harga C dan R yang tersedia (lihat tabel 4)

40. Gambarlah bentuk gelombang output (ideal) dengan input bentuk gelombang segi empat

41. Ukurlah bentuk gelombang output yang terjadi dengan osiloskop

42. Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta gambarlah hasil pengamatan saudara pada tabel 4 dalam BCL.

RANGKAIAN INTEGRATOR 43. Buatlah rangkaian seperti pada gambar berikut.

44. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 Volt peak to pada frekuensi 500Hz dengan bantuan osiloskop



45. Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga‐harga C dan R yang tersedia (lihat table‐5)

46. Gambarlah bentuk gelombang output (ideal) dengan input bentuk gelombang segi empat

47. Ukurlah bentuk gelombang output yang terjadi dengan osiloskop

48. Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta gambarlah hasil pengamatan saudara pada tabel 5 pada BCL.

49. Ulangi untuk gelombang segitiga

PENGARUH FREKUENSI DIAMATI PADA DOMAIN WAKTU 50. Buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan rangkaian diferensiator, dengan harga R = 10

KΩ dan C = 0,1 μF

51. Hitunglah konstanta waktu = RC

52. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 Volt peak to peak pada frekuensi 50 Hz dengan bantuan osiloskop

53. Ukur dan gambarlah bentuk gelombang output untuk harga‐harga frekuensi 50 Hz, 500 Hz , 5 KHz, dan 50 KHz

54. Catatlah hasilnya pada tabel 6 pada BCL.

55. Kemudian buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan rangkaian integrator, dengan harga

R = 10 KΩ, dan C = 0,1 μF.Lakukanlah langkah 28, 29, 30, dan 31.

PENGARUH FREKUENSI DIAMATI PADA DOMAIN FREKUENSI 56. Buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan rangkaian diferensiator dengan harga R = 10

KΩ dan C = 0,1 μF

57. Hitunglah konstanta waktu (τ) = RC serta frekuensi cut‐off (fc) = 1/(2πτ).

58. Aturlah bentuk masukan sinusoidal.

59. Ukurlah Vo (tegangan keluaran) /Vi (tegangan masukan) dengan bantuan osiloskop (input di ch. 1 dan output di ch. 2) untuk 5 titik pengukuran yaitu:

a. 1 titik frekuensi cut off (petunjuk: ubah frekuensi input dimana frekuensi ini di

sekitar frekuensi cut off hasil perhintungan sehingga diperoleh Vo/Vi = 1/√2 atau = 0,7. Kemudian catat frekuensi ini sebagai fo).

b. 2 titik untuk zona datar (LPF) atau zona naik (HPF) (petunjuk: pilih titik frekuensi 1/100 fo dan 1/10 fo)

c. 2 titik untuk zona turun (LPF) atau zona datar (HPF). (petunjuk: pilih titik frekuensi 10 fo dan 100 fo)

60. Hitunglah Vo/Vi yang terjadi dalam dB.

61. Catatlah hasilnya tabel 6 BCL. Plot 5 titik pengukuran tersebut dengan skala logaritmik.

62. Note : Hasil plot 5 titik pengukuran adalah seeperti grafik berikut



:LPF

63. Kemudian buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan 4.5 (gambar 6) dengan harga R =

10 KΩ, dan C = 0,1 μF.Lakukanlah langkah b, c, d, e dan f.


matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).




PERCOBAAN 6 RESONANSI

PERCOBAAN 6

RESONANSI

TUJUAN

• Mempelajari sifat rangkaian RLC

• Mempelajari resonansi seri, resonansi paralel, resonansi seri paralel

PERSIAPAN Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul rangkaian resonansi ini. Pada modul ini tidak terdapat tugas pendahuluan.

RANGKAIAN RLC Dalam rangkaian seri RLC impedansi total rangkaian dapat dituliskan sebagai berikut:

Ztot = R + j (XL – XC)

Dari hubungan ini akan terlihat bahwa reaktansi induktif dan kapasitif selalu akan saling mengurangi. Bila kedua komponen ini sama besar, maka akan saling meniadakan, dan dikatakan bahwa rangkaian dalam keadaan resonansi. Resonansinya adalah resonansi seri. Demikian pula halnya pada rangkaian paralel RLC admitansi total rangkaian dapat dituliskan sebagai:

Ytot = G + j (BC – BL )

dimana G adalah konduktansi dan B adalah suseptansi

Dari hubungan ini juga akan terlihat bahwa suseptansi kapasitif dan induktif akan selalu saling mengurangi. Pada keadaan resonansi, kedua suseptansi tersebut akan saling meniadakan. Resonansinya adalah resonansi paralel.

Dari kedua pembahasan di atas, jelas bahwa jenis resonansi tergantung dari macam hubungan L dan C (seri/paralel).



RESONANSI SERI

Dari hubungan Ztot = R + j (XL – XC) terlihat bahwa pada waktu resonansi dimana XL = XC maka Ztot = R merupakan Zminimum, sehingga akan diperoleh arus yang maksimum. Dalam keadaan ini rangkaian hanya bersifat resistif sehingga fasa arus sama dengan fasa tegangan yang terpasang.

Kapankah terjadi XL = XC?

Dari XL = ωL dan Xc = 1 / (ωC) dapat dituliskan

ωL = 1 / (ωC)

ω = ωo = 1 / (akar) LC

atau

fo = 1/ 2 (phi) (akar) LC

Jadi pada frekuensi = fo, rangkaian bersifat resistif dan akan terjadi arus maksimum atau tegangan maksimum pada R. Bila dilihat dari impedansi rangkaian Ztot, maka pada f<fo rangkaian akan bersifat kapasitif dan pada f<fo rangkaian akan bersifat induktif.

Pada waktu resonansi seri, sangat mungkin terjadi bahwa tegangan pada L atau pada C lebih besar dari tegangan sumbernya. Pembesaran tegangan pada L atau pada C pada saat resonansi ini didefinisikan sebagai faktor kualitas Q.

ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN • Generator Sinyal (1 buah)


• Kabel BNC – probe jepit (2 buah)

• Kabel 4mm – jepit buaya (max. 5 buah)




• Breadboard (1 buah)

• Kabel jumper (1 meter)

• Induktor 2,5 mH (5 buah)

• Kapasitor 470 pF (5 buah)

• Resistor 47 ohm (4 buah)

PERCOBAAN



RANGKAIAN SERI R, L, C 68. Susun rangkaian berikut ini. Perhatikan bahwa hambatan 50 ohm merupakan resistansi

dalam Generator Sinyal.

69. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimal dan atau minimum lokal. Catat nilai tegangan Vo maksimal dan atau minimum tersebut.

70. Pada frekuensi yang menyebabkan tegangan Vo maksimal dan atau minimum lokal tersebut, catat besarnya tegangan induktor (VAB) dan kapasitor (VBO).

71. Bagaimana karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Analisis pada laporan.

RANGKAIAN PARALEL L DAN C 72. Perhatikan rangkaian berikut.



GeneratorSinyal

1 Vpp

50 ohm

2,5 mH

470 pF

47 ohm

VA

VO




RANGKAIAN PARALEL L DENGAN SERI L DAN C 76. Perhatikan rangkaian berikut.






RANGKAIAN SERI C DENGAN PARALEL C DAN L 80. Perhatikan rangkaian berikut.





matikan osiloskop dan generator sinyal. Pastikan juga multimeter analog, multimeter dan digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).




APENDIKS A AKURASI, PRESISI, DAN NILAI PENTING

APENDIKS A AKURASI, PRESISI DAN NILAI PENTING

Di setiap melakukan pengukuran, selalu saja terdapat error pada hasil pengukuran tersebut. Misalnya, kita akan mendapatkan hasil yang tidak benar‐benar sama dari beberapa kali pengulangan pengukuran nilai tegangan dari terminal yang sama dengan Voltmeter. Lantas, bagaimana cara mengetahui error pengukuran sehingga nilai yang sebenarnya dapat diperoleh? Ada dua parameter yang berkaitan dengan error pengukuran tersebut, yaitu akurasi dan presisi.

AKURASI DAN PRESISI

Akurasi menyatakan seberapa dekat nilai hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya (true value) atau nilai yang dianggap benar (accepted value). Jika tidak ada data bila sebenarnya atau nilai yang dianggap benar tersebut maka tidak mungkin untuk menentukan berapa akurasi pengukuran tersebut.

Presisi menyatakan seberapa dekat nilai hasil dua kali atau lebih pengulangan pengukuran. Semakin dekat nilai‐nilai hasil pengulangan pengukuran maka semakin presisi pengukuran tersebut.

a b

c d

Gambar 11 a. Presisi dan akurasi tinggi; b. Presisi rendah, akurasi tinggi; c. Presisi tinggi, akurasi rendah; d. Presisi dan akurasi rendah


APENDIKS A AKURASI, PRESISI, DAN NILAI PENTING

ERROR SISTEMATIK DAN ERROR ACAK Error sistematik akan berdampak pada akurasi pengukuran. Jika error sistematik terjadi maka akurasi pengukuran tidak dapat ditingkatkan dengan melakukan pengulangan pengukuran. Biasanya, sumber error sistematik terjadi karena istrumen pengukuran tersebut tidak terkalibrasi atau kesalahan pembacaan (error paralax, misalnya).

Error acak akan berdampak pada presisi pengukuran. Error acak hadir memberikan hasil pengukuran yang fluktuatif, di atas dan di bawah nilai sebenarnya atau nilai yang diangap benar. Presisi pengukuran akibat error acak ini dapat diperbaiki dengan melakukan pengulangan pengukuran. Biasanya, error ini terjadi karena permasalahan dalam memperkirakan (estimating) nilai pengukuran saat jarum berada di antara dua garis‐skala atau karena nilai yang ditunjukan oleh instrumen tersebut berfluktuasi dalam rentang tertentu.

NILAI PENTING

Nilai penting (signifikan) dari suatu pengukuran bergantung pada unit terkecil yang dapat diukur menggunakan instrumen pengukuran tersebut. Dari nilai penting ini, presisi pengukuran dapat diperkirakan.

Secara umum, presisi pengukuran adalah ±1/10 dari unit terkecil yang dapat diukur oleh suatu instrumen pengukuran. Misalnya, sebuah mistar yang memiliki skala terkecil 1mm akan digunakan untuk mengukur suatu panjang benda. Dengan demikian, pengukuran panjang yang dilakukan tersebut dapat dikatakan memiliki presisi sebesar 0.1mm.

Perkiraan presisi di atas berbeda bila kita menggunakan instrumen digital. Biasanya presisi pengukuran dengan instrumen digital adalah ±1/2 dari unit terkecil yang dapat diukur oleh suatu instrumen pengukuran tersebut. Misalnya, nilai tegangan yang ditunjukan oleh Voltmeter digital adalah 1.523Volt ; dengan demikian, presisi pengukuran tegangan tersebut adalah ±1/2 x 0.001 atau samadengan ±0.0005Volt.


APENDIKS B PETUNJUK PEMBUATAN RANGKAIAN ELEKTRONIK PADA BREADBOARD


BREADBOARD

Gambar 12 Implementasi rangkaian joystick motor driver untuk Robot pada breadboard [1]

Breadboard adalah suatu perangkat yang seringkali digunakan untuk melakukan implementasi suatu rancangan rangkaian elektronik secara tidak disolder (solderless) (Gambar 1). Implementasi rancangan yang demikian bertujuan untuk menguji‐coba rancangan tersebut yang biasanya melibatkan pasang‐bongkar komponen. Bentuk implementasi lainnya adalah implementasi dengan melakukan penyolderan komponen yang dikerjakan pada PCB (Printed Circuit Board) (Gambar 2).



Gambar 13 Implementasi rangkaian joystick motor driver untuk Robot pada PCB[1]

Tampak pada Gambar 1 bahwa breadboard memiliki lubang‐lubang tempat terpasangnya kaki‐kaki komponen dan kawat kabel. Lubang‐lubang tersebut adalah sesungguhnya soket‐soket dari bahan logam (konduktor) yang tersusun sedemikian sehingga ada bagian lubang‐lubang yang terhubung secara horizontal dan ada yang terhubung secara vertikal.

Gambar 14 Jenis-jenis breadboard



Gambar 3 adalah gambar jenis‐jenis breadboard yang dimiliki oleh Lab Dasar Teknik Elektro STEI ITB. Setidaknya ada empat bagian penting yang harus diperhatikan sebelum menggunakan breadboard (lihat Gambar 4):

Pada bagian ini lubang‐lubang breadboard saling terhubung secara vertikal. Tiap set lubang pada bagian ini terdiri dari lima lubang yang saling terhubung.

Pada bagian ini lubang‐lubang breadboard saling terhubung secara horizontal. Tiap set lubang pada bagian ini terdiri dari 25 lubang yang saling terhubung. Perhatikan bahwa pada tiap set lubang tersebut terdapat jarak pemisah antar lubang yang lebih besar setiap lima lubang.

Bagian ini adalah pemisah yang menyatakan bahwa bagian lubang‐lubang breadboard yang saling terhubung secara vertikal di sebelah atas tidak terhubung dengan bagian lubang‐lubang breadboard di sebelah bawah.

Bagian ini adalah pemisah yang menyatakan bahwa bagian lubang‐lubang breadboard yang saling terhubung secara horizontal di sebelah kiri tidak terhubung dengan bagian lubang‐lubang breadboard di sebelah kanan. Pada banyak jenis breadboard, pemisah ini ditandai dengan jarak pemisah yang lebih besar daripada jarak pemisah antar set lubang pada bagian b.

Gambar 15 Bagian-bagian yang harus diperhatikan pada breadboard

Breadboard dapat bekerja dengan baik untuk rangkaian ber‐frekuensi rendah. Pada frekuensi tinggi, kapasitansi besar antara set lubang yang bersebelahan akan saling berinterferensi.



MERANGKAI KABEL, KOMPONEN DAN INSTRUMEN

KABEL Kabel yang digunakan untuk membuat rangkaian pada breadboard adalah kabel dengan isi kawat tunggal (biasanya) berdiameter #22 atau #24 AWG. Untuk menghasilkan pemasangkan yang baik pada breadboard, kupas kedua ujung kabel sehingga diperoleh panjang kawat (yang sudah terkupas) sekitar 12 mm. Kemudian pastikan seluruh bagian kawat yang sudah terkupas tadi masuk ke dalam lubang breadboard.

Biasakan memasang kabel pada breadboard dengan rapih sejak awal. Hal ini akan mempermudah penelusuran sebab terjadinya kesalahan akibat salah pasang kabel, misalnya. Berikut ini adalah berbagai petunjuk penting lainnnya yang harus diperhatikan dalam membuat rangkaian pada breadboard:

Pastikan Power Supply dalam keadaan mati atau tidak terpasang para breadboard ketika merangkai komponen dan kabel pada breadboard

Pahami (jika belum ada, buat) terlebih dahulu skema rangkaian elektronik yang akan diimplementasikan pada breadboard. Dengan demikian, kemungkinan terjadinya kesalahan akan lebih kecil.

Tandai setiap kabel atau komponen yang telah terpasang dengan benar, misalnya dengan spidol.

Gunakan kabel sependek mungkin. Kabel yang terlalu panjang berpotensi membuat rangkaian pada breadboard menjadi tidak rapih. Selain itu, kabel yang terpasang terlalu panjang dan berantakan dapat menghasilkan interferensi berupa sifat kapasitif, induktif dan elektromanetik yang tidak diharapkan.

Usahakan kabel dipasang pada breadboard dengan rapih dan, jika memungkinkan, tubuh kabelnya mendatar pada breadboard.

Rangkai komponen (hubungkan suatu komponen dengan komponen‐komponen lainnya) secara langsung tanpa menggunakan tambahan kabel jika itu memungkinkan

Usahakan tidak menumpuk komponen atau kabel (komponen/ kabel yang akan dipasang tidak melangkahi komponen/ kabel lain yang telah terpasang). Hal ini akan menyulitkan pengecekan rangkain yang telah diimplementasikan pada breadboard. Selain itu, akan menyulitkan bongkar‐pasang komponen ketika diperlukan.

Usahakan menggunakan warna kabel berbeda untuk membuat koneksi yang berbeda. Misalnya mengunakan kabel warna merah untuk koneksi ke Power Supply dan menggunakan kabel warna hitam untuk koneksi ke ”ground”.



KOMPONEN

Gambar 16 Pemasangan IC pada breadboard

Pada prinsipnya, komponen‐komponen elektronik seperti resistor, kapasitor atau Integrated Circuit (IC) dapat dipasang secara langsung pada lubang breadboard. Khusus untuk resistor, kaki resistor dengan rating daya lebih dari 0.5 W tidak cocok untuk digunakan pada breadboard karena ukuran kakinya yang terlalu besar. Namun ini tidak menjadi masalah karena praktikan hanya menggunakan resistor dengan rating daya 0.25 W di dalam praktikum ini. Di bawah ini adalah beberapa hal penting lainnya yang berkaitan dengan komponen secara khusus :

Ingatlah bahwa IC (terutama MOS) dapat rusak akibat listrik statik, termasuk listrik statik di dalam tubuh kita. Di negara subtropis, karena kelembaban sangat rendah, gesekan‐gesekan pakaian dengan material lain dapat membangkitkan listrik statik pada tubuh. Listrik statik ini dapat membentuk tegangan tinggi sesaat bila kita menyentuk kaki‐kaki komponen dan menyebabkan kerusakan. Tapi, karena kita berada di negara tropis yang berkelembaban tinggi, pengumpulan listrik statik tadi tidak signifikan.

Sebelum mencoba dipasang pada breadboard, pastikan kaki‐kaki IC lurus. Bila tidak lurus, gunakan tang untuk meluruskan/ memperbaiki kaki‐kaki IC tersebut. Demikian juga ketika akan mencopot IC dari breadboard; gunakan pinset dengan cara mencungkil kedua ujung IC tersebut. Usahakan tidak terjadi sudut (antara badan IC dan breadboard) lebih besar dari 10 sehingga dapat meminimalisasi kemungkinan bengkoknya (bahkan patahnya) kaki‐kaki IC.

Pastikan ikuti Gambar 5 untuk pemasangan IC pada breadboard. Dengan demikian, kaki‐kaki IC tidak saling terhubung.

Perhatikan rating tegangan kapasitor. Jika menggunakan kapasitor elektrolit, perhatikan polaritasnya. Pemasangan polaritas yang terbalik akan menyebakan rusaknya kapasitor.



Pastikan kapasitor dalam keadaan discharge sebelum dipasang. Jika ragu, hubungkan kedua kaki kapasitornya. Lakukan dua kali untuk kapasitor yang sama karena ada kalanya kapasitor masih memiliki muatan sisa setelah discharging yang pertama.

INSTRUMEN Di bawah ini adalah hal‐hal penting yang harus diperhatikan ketika menggunakan/ menghubungkan instrumen laboratorium ke rangkaian di breadboard:

Gunakan kabel yang tepat untuk menghubungkan suatu instrumen ke breadboard (lihat Kabel Aksesoris). Pegang badan konektor (bukan badan kabelnya) saat memasang dan mencabut kabel.

Untuk percobaan yang menggunakan Generator Signal dan Power Supply: nyalakan Power Supply terlebih dahulu, lalu nyalakan Generator Signal. Jika dilakukan dengan cara sebaliknya, akan menyebabkan kerusakan pada IC. Demikian juga ketika mengakhiri: matikan Generator Signal terlebih dahulu, kemudian matikan Power Supply.

DAFTAR PUSTAKA

[1] www.robotroom.com

[2] Y. Tsividis, A First Lab in Circuits and Electronics, Jons Wiley and Sons, 2001


http://www.robotroom.com/

APENDIKS C NILAI DAN RATING KOMPONEN


RESISTOR

FUNGSI Resistor berfungsi untuk mengatur aliran arus listrik. Misalnya, resistor dipasang seri dengan LED (Light‐Emitting Diode) untuk membatasi besar arus yang melalui LED.

KODE WARNA

Gambar 17 Resistor

Resistor yang biasa kita jumpai memiliki nilai resistansi yang direpresentasikan oleh kode warna pada badan resistor. Resistor tersebut adalah seperti yang ditunjukan pada Gambar 1.

Tabel 1 Kode warna

Warna A Angka pertama

B Angka kedua

C Faktor penggali

D Toleransi

Hitam Coklat Merah Jingga Kuning Hijau Biru Ungu

Abu‐abu Putih

Warna emas Warna perak Tanpa warna

‐ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 10 102

103

104

105

106

10‐1

10‐2

±1% ±2%

±4%

±5% ±10% ±20%

Label kode warna pada badan resistor ada yang berjumlah 4, 5 atau 6 gelang warna. Aturan pembacaan kode warna tersebut adalah sebagai berikut:

• warna pertama: angka pertama nilai resistansi (resistor dengan 4, 5 atau 6 gelang warna)



• warna kedua: angka kedua nilai resistansi (resistor dengan 4, 5 atau 6 gelang warna)

• warna ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan Ohm (resistor dengan 4 gelang warna) atau angka ketiga nilai resistansi (resistor dengan 5 atau 6 gelang warna)

• warna keempat: toleransi (resistor dengan 4 gelang warna) atau faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan Ohm (resistor dengan 5 atau 6 gelang warna)

• warna kelima: toleransi (resistor dengan 5 atau 6 gelang warna)

• warna keenam: koefisien temperatur dengan satuan PPM/0C (resistor dengan 6 gelang warna)

NILAI RESITOR Resistor tidak tersedia dalam sembarang nilai resistansi. Nilai resistansi setiap resistor mengikuti standard Electronic Industries Association (EIA). Nilai resistansi berdasarkan EIA yang paling banyak dijumpai di pasaran adalah seri E6 (toleransi 20%):

1, 1.5, 2.2, 3.3, 4.7, 6.8, 10, 15, 22, 33, 47, 68, 100, 150, 220, 330, 470, 680,1000,... dst. (Ohm)

dan seri E12 (toleransi 10%):

1, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, 8.2, 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82,100... dst. (Ohm)

Terlihat bahwa ada perulangan setiap 6 deret angka (seri E6) dan 12 deret angka (seri E12) yang masing‐masing angka telah dikalikan 10.

Selain nilai‐nilai resistansi di atas, ada nilai‐nilai resistansi lebih presisi yang sukar dijumpai. Nilai‐nilai resistansi itu mengukuti standard EIA seri E24 (toleransi 5% dan 2%), E96 (1%) dan E192 (0.5%, 0.25% dan 0.1%). Secara lengkap, nilai‐nilai resistansi tersebut dapat dilihat di [1].

RATING DAYA Ketika melewati resistor, energi listrik diubah menjadi energi panas. Tentu saja dampak energi panas yang berlebih akan menimbulkan kerusakan pada resistor. Oleh karena itu, resistor memiliki rating daya yang merepresentasikan seberapa besar arus maksimum yang diperkenankan melewati resistor.

Rating daya resistor yang banyak digunakan adalah ¼ Watt atau ½ Watt. Resistor tersebut adalah resistor dengan label kode warna yang banyak dipasaran. Selain itu, ada pula resistor dengan rating tegangan 5 Watt atau lebih besar. Untuk resistor jenis ini nilai resistansi dan rating tegangannya dapat dibaca secara langsung di badan resistornya.



Perlu diperhatikan bahwa guna keamanan dan agar resistor tidak mudah rusak (terbakar), pastikan menggunakan resistor yang menghasilkan daya disipasi maksimum sebesar 60% rating daya disipasinya.

KAPASITOR

FUNGSI Kapasitor adalah instrumen yang bekerja dengan menyimpan muatan. Aplikasi kapasitor diantaranya digunakan sebagai filter pada rangkaian penyearah tegangan.

Ada dua tipe kapasitor, yaitu polar dan nonpolar/ bipolar. Perbedaan dari keduanya adalah pada ketentuan pemasangan kaki‐kakinya. Polaritas pada kapasitor polar dapat diketahui melalui label polaritas (negatif atau positif) kaki kapasitornya atau panjang‐pendek kaki‐kakinya. Pemasangan kapasitor polar ini harus sesuai dengan polaritasnya. Sementara, untuk pemasangan kapasitor nonpolar, tidak ada ketentuan pemasangan polaritas kaki‐kakinya karena itu pula pada kapasitor nonpolar tidak ada label polaritasnya.

Desain kapasitor, baik polar maupun nonpolar, ada dua bentuk, yaitu aksial dan radial. Contoh bentuk kapasitor aksial dan radial ditunjukan pada Gambar 1 (perhatikan posisi kaki‐kakinya).

Gambar 18 Kapasitor bentuk radial (kiri) [2] dan kapasitor bentuk aksial (kanan) [3]

KAPASITOR POLAR

Gambar 19 (Dari kiri) simbol kapasitor polar, kapasitor tantlum dan kapasitor elektrolit

[2]



Kapasitor elektrolit dan kapasitor tantalum adalah contoh jenis kapasitor polar. Rating tegangan kedua kapasitor tersebut rendah, yaitu 6.3 Volt – 35 Volt. Pada badan kapasitor tersebut tercetak label polaritas yang menunjukan polaritas kaki komponen yang sejajar dengan label polaritas tersebut.

Saat ini, nilai kapasitansi dan rating tegangan kedua jenis kapasitor tersebut dapat dibaca langsung dari label yang tercetak dengan jelas pada badan kapasitornya. Namun, pada kapasitor tantalum biasanya dicetak dengan kode angka. Dahulu, mungkin saat ini juga masih ditemukan di beberapa toko komponen elektronik, nilai kapasitansi dan rating tegangan kapasitor tantalum dicetak dengan label kode warna. Kode warna tersebut mengikuti kode warna standard (seperti kode warna pada resistor).

Besar muatan yang dapat disimpan oleh suatu kapasitor ditunjukan oleh nilai yang tertera pada kapasitor tersebut. Besar muatan tersebut biasanya ditulis dalam besaran piko (p),

nano (n) dan mikro (μ) Farad:

• μ = 10‐6, 1000000μF = 1F

• n = 10‐9, 1000nF = 1μF

• p = 10‐12, 1000pF = 1nF

KAPASITOR NONPOLAR

Gambar 20 (Dari kiri) simbol kapasitor nonpolar dan jenis‐jenis kapasitor nonpolar [5]

Kapasitor nonpolar memiliki rating tegangan paling kecil 50 Volt. Kapasitor nonpolar yang banyak digunakan biasanya memiliki rating tegangan 250 Volt atau lebih. Nilai kapasitansi kapasitor nonpolar yang tercetak pada label berupa kode angka atau kode warna.

NILAI KAPASITANSI KAPASITOR NONPOLAR Perhatikan gambar jenis‐jenis kapasitor pada Gambar 3:

• Label ”0.1” pada kapasitor paling kiri artinya bahwa kapasitor tersebut memilki nilai

kapasitansi 0.1μF = 100nF. Contoh lain, label “4n7” artinya nilai kapasitansi kapasitor tersebut adalah 4.7nF.



• Aturan pembacaan kode warna kapasitor (gambar kedua dari kiri) mirip dengan pembacaan kode warna resistor. Kode warna dibaca dari warna paling atas:

warna pertama: angka pertama nilai kapasitansi

warna kedua: angka kedua nilai kapasitansi

warna ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan pF

warna keempat: toleransi

warna kelima: Rating tegangan

Misal, tiga warna pertama kapasitor tersebut adalah coklat‐hitam‐jingga memiliki arti bahwa nilai kapasitansinya 10x103pF = 10000pF.

• Aturan pembacaan kode angka pada jenis kapasitor seperti tampak pada gambar ketiga adalah sebagai berikut:

angka pertama: angka pertama nilai kapasitansi

angka kedua: angka kedua nilai kapasitansi

angka ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan pF

huruf yang mengikuti angka‐angka tersebut adalah nilai toleransi dan rating tegangannya

Misalnya, label ”102” artinya 10x102pF=1000pF; ”472” artinya 4700pF dengan toleransi ”J”, yaitu 5%.

• Label ”470” pada gambar kapasitor nonpolar paling kanan artinya kapasitor tersebut memiliki kapasitansi 470pF. Kapasitor jenis ini, yaitu kapasitor polystyrene sudah jarang digunakan saat ini.

STANDARD NILAI KAPASITANSI Nilai kapasitansi berdasarkan standard EIA yang banyak di pasaran adalah seri E6. Perlu dicatat bahwa, seperti pada resistor, kapasitor tidak tersedia dalam sembarang nilai kapasitansi, melainkan mengikuti standard EIA.

Kapasitor seri E6 memiliki toleransi ±20%. Berikut adalah nilai‐nilai kapasitansinya:

10, 15, 22, 33, 47, 68, 100, 150, 220, 330, 470, 680, 1000,... dst. (dengan satuan pF)

Terlihat bahwa ada perulangan setiap enam deret angka yang masing‐masing angka telah dikalikan 10.

Seperti pada resistor, selain nilai‐nilai kapasitansi di atas ada pula nilai‐nilai kapasitansi yang lebih presisi dengan mengikuti standard EIA.



KAPASITOR VARIABEL

Gambar 21 Kapasitor variabel [5]

Kapasitor jenis ini biasanya digunakan di dalam rangkaian tuning radio. Nilai kapasitansinya relatif kecil, biasanya diantara 100pF dan 500pF.

KAPASITOR TRIMMER

Gambar 22 Kapasitor trimmer [5]

Kapasitor trimmer adalah ukuran mini dari kapasitor variabel. Kapasitor ini didesain untuk dapat dipasangkan langsung pada PCB dan untuk diatur nilainya hanya pada saat pembuatan rangkaian. Nilai kapasitansi kapasitor ini biasanya kurang dari 100pF. Di dalam rentang nilai kapasitansinya, kapasitor trimmer memiliki nilai minimum yang lebih besar dari nol.

INDUKTOR

FUNGSI Pada rangkaian DC, induktor dapat digunakan untuk memperoleh tegangan DC yang konstan terhadap fluktuasi arus. Pada rangkai AC, induktor dapat meredam fluktuasi arus yang tidak diinginkan.



Gambar 23 (Dari kiri) simbol induktor dan jenis‐jenis induktor [4]

KODE WARNA Ada jenis induktor yang desain fisiknya mirip dengan resistor. Nilai induktansinya dinyatakan dengan kode warna. Induktor jenis ini ditunjukan oleh Gambar 8.

Gambar 24 Induktor dengan kode warna [5]

Membaca kode warna pada induktor sama dengan membaca kode warna pada resistor dan kapasitor:

• warna pertama: angka pertama nilai kapasitansi

• warna kedua: angka kedua nilai kapasitansi

• warna ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan μH

• warna keempat: toleransi

Induktor memiliki rating arus tertemtu. Dalam suatu rangkaian biasanya digunakan stress ratio 60%.



DIODA

FUNGSI Dioda berfungsi untuk membuat arus listrik mengalir pada satu arah saja. Arah arus tersebut ditunjukan oleh arah tanda panah pada simbol dioda (Gambar 8).

Gambar 25 Simbol dioda [5]

FORWARD VOLTAGE DROP Seperti halnya orang yang mengeluarkan energi untuk membuka pintu dan melaluinya, listrik juga mengeluarkan energi saat melalui dioda. Tegangan listrik akan berkurang sekitar 0.7 Volt saat arus listrik melewati dioda (yang terbuat dari silikon). Tegangan sebesar 0.7 Volt ini disebut forward voltage drop.

REVERSE VOLTAGE Dioda ideal tidak akan melewatkan arus yang mengalir pada arah yang berlawanan (dengan panah pada simbol dioda). Namun, secara praktis terdapat kebocoran, yaitu ada arus

dilewatkan maksimum sebesar beberapa μA meski dapat diabaikan.

Tegangan balik maksimum (maximum reverse voltage) sebesar 50V atau lebih adalah nilai maksimum tegangan (dengan arah arus berlawanan) yang masih dapat ditahan oleh dioda. Bila tegangan balik melebihi rating tegangan balik maksimum ini maka dioda akan rusak, kebocoran arus.

JENIS DIODA

DIODA SIGNAL

Dioda jenis ini digunakan untuk meneruskan arus dengan nilai arus kecil, yaitu hingga 100mA. Contoh dioda jenis ini adalah dioda 1N4148 yang terbuat dari bahan silikon.

DIODA RECTIFIER

Dioda jenis ini digunakan dalam rangkaian Power Supply. Dioda tersebut berfungsi untuk mengubah arus bolak‐balik ke arus searah. Rating maksimum arus yang dapat dilewatkan samadengan 1A atau lebih besar dan maximum reverse voltage samadengan 50V atau lebih besar.



DIODA ZENER

Dioda ini digunakan untuk memperoleh tegangan (dioda zener) yang tetap ketika reverse voltage sudah berada di daerah breakdown. Ketika reverse voltage, meski nilainya berubah‐ubah, asalkan berada di daerah breakdown maka tegangan dioda zener tersebut akan tetap.

TRANSISTOR

FUNGSI Transistor berfungsi sebagai penguat arus. Karena besar arus yang dikuatkan dapat diubah ke dalam bentuk tegangan, maka dapat dikatakan juga bahwa transistor dapat menguatkan tegangan. Selain itu, transistor juga dapat berfungsi sebagai switch elektronik.

Ada dua jenis transistor, yaitu NPN dan PNP. Simbol kedua jenis transistor tersebut ditunjukan oleh Gambar 6.

Gambar 26 Simbol transistor NPN dan PNP (ket.: B = Base, C = Collector dan E = Emitter) [5]

Transistor memiliki tiga kaki yang masing‐masing harus dipasang secara tepat. Kesalahan pemasangan kaki‐kaki transistor akan dapat merusakan transistor secara langsung. Perlu dicatat bahwa pada badan transistor tidak ada label yang menunjukan bahwa kaki transistor tersebut adalah B, C atau E. Dengan demikian, sebelum memasang sebuah transistor, pastikan dimana kaki B, C dan E dengan membaca datasheet‐nya. Di dalam penggunaannya harus pula diperhatikan dua rating: daya disipasi kolektor, yaitu VCE x IC, dan breakdown voltage, yaitu VBE reverse.

DAFTAR PUSTAKA [1] www.em.avnet.com/ctf_shared/pgw/ df2df2usa/Resistance%20Decade%20Values.pdf

[2] www.columbia.k12.mo.us

[3] www.banzaieffects.com

[4] en.wikipedia.org/wiki/Inductor

[5] www.kpsec.freeuk.com


APENDIKS D INSTRUMEN DASAR DAN AKSESORIS


INSTRUMEN DASAR

MULTIMETER Di dalam praktikum yang akan dilakukan nanti, praktikan akan menggunakan dua macam multimeter, yaitu multimeter analog dan multimeter digital (Gambar 1).

Gambar 27 Multimeter digital (kiri) dan multimeter analog (kanan)

GENERATOR SINYAL Generator sinyal adalah instrumen yang menghasilkan/ membangkitkan berbagai bentuk gelombang: sinus, kotak dan gergaji.

Gambar 28 Generator sinyal



OSILOSKOP Osiloskop adalah instrumen ukur yang dapat menampilkan visualisasi dinamis signal tegangan yang diukurnya.

Gambar 29 Osiloskop

POWER SUPPLY Perangkat ini adalah instrumen sumber tegangan dan sumber arus. Gambar 4 adalah gambar Power Supply yang dimiliki oleh Labdas. Jika anda menggunakan jenis Power Supply seperti yang ditunjukan oleh gambar di sebelah kanan, pastikan lampu ”Output” menyala agar kit praktikum yang telah anda hubungkan pada Power Supply tersebut bekerja.

Gambar 30 Power Supply



KABEL AKSESORIS

KABEL KOAKSIAL Kabel koaksial memiliki jenis konektor yang berbeda‐beda untuk fungsi yang berbeda pula. Pada bagian ini akan ditunjukan berbagai jenis kabel koaksial berdasarkan konektor yang terpasang.

BNC – 1 BANANA/ 4 MM

Gambar 31 Kabel koaksial dengan konektor BNC dan 1 banana

Gambar 32 Konektor BNC (dua gambar kiri) dan 1 banana+lubang untuk kabel ground (paling kanan)

Di dalam penggunaanya, kabel seperti tampak pada Gambar 5 akan digunakan bersama‐sama dengan kabel seperti pada Gambar 7. Salah satu ujung kabel Gambar 7 di dipasangkan pada lubang konektor untuk Ground (Gambar 5).



Gambar 33 Kabel isi kawat tunggal berdiameter 4 mm yang terpasang konektor stackable

banana di kedua ujungnya

BNC – 2 UNSTACKBLE BANANA/ 4 mm

Gambar 34 Kabel koaksial dengan konektor BNC dan 2 buah unstackable banana

Gambar 35 Konektor unstackabel banana



BNC – PROBE KAIT DAN JEPIT BUAYA

Gambar 36 Kabel koaksial dengan konektor BNC dan probe kait + jepit buaya

Kabel ini adalah aksesoris Osiloskop. Pada konektor BNC dan probe kait terdapat fasilitas adjustment.

adjustment redaman

skrup adjustmen

Gambar 37 (Dari kiri) konektor BNC dengan skrup adjustment (lubang), probe jepit dengan adjustment redaman dan capit buaya (untuk dihubungkan ke Ground)



ADAPTER Adapter digunakan untuk menghubungkan dua atau lebih konektor yang berbeda jenis.

BNC T‐CONNECTOR

Gambar 38 Adapter BNC T-connector

BNC – BANANA/ 4 mm TERMINAL (BINDING POST)

Gambar 39 Adapter BNC – 4 mm terminal

KABEL 4 mm Selain telah ditunjukan pada Gambar 7, kabel 4 mm bisa saja memiliki konektor yang lain, misalnya konektor jepit buaya satu atau kedua ujungnya.


APENDIKS E PRINSIP KERJA MULTIMETER


JENIS MULTIMETER

MULTIMETER NON ELEKTRONIS

Multimeter jenis bukan elektronik kadang‐kadang disebut juga AVO‐meter, VOM (Volt‐Ohm‐Meter), Multitester, atau Circuit Tester. Pada dasarnya alat ini merupakan gabungan dari alat ukur searah, tegangan searah, resistansi, tegangan bolak‐balik. Untuk mengetahui fungsi dan sifat multimeter yang dipergunakan pelajarilah baik‐baik spesifikasi teknik (technical specification) alat tersebut.

Spesifikasi yang harus diperhatikan terutama adalah:

• batas ukur dan skala pada setiap besaran yang diukur: tegangan searah (DC volt),

tegangan bolak‐balik (AC volt), arus searah (DC amp, mA, μA), arus bolak‐balik (AC amp) resistansi (ohm, kilo ohm).

• sensitivitas yang dinyatakan dalam ohm‐per‐volt pada pengukuran tegangan searah dan bolak‐balik.

• Ketelitian yang dinyatakan dalam %

• Daerah frekuensi yang mampu diukur pada pengukuran tegangan bolak‐balik (misalnya antara 20 Hz sampai dengan 30 KHz).

• Batere yang diperlukan

Sebelum menggunakan alat tersebut, perlu dipelajari

• cara membaca skala

• cara melakukan “zero adjustment” (membuat jarum pada kedudukan nol)

• cara memilih batas ukur

• cara memilih terminal, yaitu mempergunakan polaritas (tanda + dan ‐) pada pengukuran tegangan dan arus searah (perlukah hal ini diperhatikan pada pengukuran tegangan bolak‐balik?)

Dalam memilih batas ukur tegangan atau arus perlu diperhatikan faktor keamanan dan ketelitian. Mulailah dari batas ukur yang cukup besar untuk keamanan alat, kemudian turunkanlah batas ukur sedikit demi sedikit. Ketelitian akan paling baik bila jarum menunjuk pada daerah dekat dengan skala maksimum.



Pada pengukuran tegangan searah maupun bolak‐balik, perlu diperhatikan sensitivitas meter yang dinyatakan dalam ohm per volt. Sensitivitas meter sebagai pengukur tegangan bolak‐balik lebih rendah daripada sensitivitas sebagai pengukur tegangan searah.

Resistansi dalam voltmeter (dalam ohm)=batas ukur x sensitivitas

Pada pengukuran tegangan bolak‐balik perlu diperhatikan pula spesifikasi daerah frekuensi (frequency converege/range). Perlu diketahui bahwa multimeter mempunyai kemampuan yang terbatas, dan bahwa harga efektif (rms = root mean square) tegangan bolak‐balik umumnya dikalibrasi (ditera) dengan gelombang sinusoida murni bila kita ingin mengukur tegangan tegangan bolak‐balik yang mengandung tegangan searah, misalnya pada anoda suatu penguat tabung trioda atau pada kolektor suatu penguat, suatu penguat transistor, maka terminal kita hubungkan seri dengan sebuah kapasitor dengan kapasitas 0,1 mikrofarad.

Kapasitor ini akan mencegah mengalirnya arus searah, tetapi tetap dapat mengalirkan arus bolak‐balik. Pada multimeter tertentu, kadang‐kadang kapasitor ini telah terpasang didalamnya.

MULTIMETER ELEKTRONIS

Multimeter ini dapat mempunyai nama: Viltohymst, VTM + Vacuum Tube Volt Meter, Solid State Multimeter = Transistorized Multimeter. Alat ini mempunyai fungsi seperti multimeter non elektronis. Adanya rangkaian elektronis menyebabkan alat ini mempunyai beberapa kelebihan. Bacalah spesifikasi alat tersebut. Perhatikan " resistasi dalam" (input resistance, input impedance) pada pengukuran tegangan DC dan AC.

Pelajarilah: kedudukan On‐Off, cara melakukan zero adjusment, cara memilih batas ukur (range), cara mempergunakan probe dan cara membaca skala.

Multimeter/Voltmeter elektronis dapat dibagi atas dua macam yaitu tipe analog dan tipe digital. Apakah perbedaan kedua macam alat tersebut?

PENGGUNAAN MULTIMETER

MENGUKUR ARUS SEARAH

Ammeter arus searah (DC ammeter) dipergunakan untuk mengukur arus searah. Alat ukur ini dapat berupa amperemeter, milliamperemeter dan galvanometer?



Dalam mempergunakan ammeter arus searah perlu diperhatikan beberapa hal yaitu:

• Ammeter tidak boleh dipasang sejajar (paralel) dengan power supply

• Ammeter harus dipasang seri dengan rangkaian yang diukur arusnya

• Polaritas (tanda + dan ‐)

Bila kita mempunyai milliamperemeter arus searah, hendak digunakan sebagai ammeter dengan beberapa macam batas ukur, dapat dilakukan sebagai berikut:

Gambar 40 Rangkaian dasar Ammeter searah

Misalkan M adalah milliamperemeter dengan batas ukur 1 mA dan resistansi dalam = RM (lihat Gambar 40). Kita pasang suatu resistor RP paralel dengan meter M. Dari rangkaian, dapat dilakukan perhitungan berikut:

P

MMPMMPP R

RIIRIRI =→=

Arus yang diukur adalah :

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=+=+=

P

MMM

P

MMMPx R

RII

RRI

III 1

Misalkan IM adalah batas ukur meter M = 1 mA dan dipilih MP RR91

= maka arus yang

diukur adalah : MX M M

M

RI I 1 10 I 10 mA1 R9

⎡ ⎤⎢ ⎥

= + = =⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

Jadi dengan memilih harga RP tertentu, kita dapat mengatur besarnya arus IX yang diukur. Resistor RP disebut resistor paralel atau "shunt“ dari rangkaian ammeter.



MENGUKUR TEGANGAN SEARAH

Suatu alat ukur tegangan searah umumnya terdiri dari: meter dasar (Amperemeter) dan rangkaian tambahan untuk memperoleh hubungan antara tegangan searah yang diukur dengan arus searah yang mengalir melalui meter dasar. Meter dasar merupakan suatu alat yang bekerja (merupakan stator), dan suatu kumparan yang akan dilalui arus yang bebas bergerak dalam medan magnet tetap tersebut. Rangkaian dasar voltmeter dapat digambarkan seperti pada Gambar 41.

Gambar 41 Rangkaian dasar Voltmeter searah

Dari gambar ini dapat diperoleh:

VX = IM RS + IM RM

Dengan :

VX = tegangan yang diukur

RS = resistor seri

RM = resistansi dalam meter

M = meter dasar (berupa mA‐meter)

Bila IM adalah batas ukur meter M atau skala penuh maka RS harus dipilih sehingga VX merupakan batas ukur dari seluruh rangkaian sebagai voltmeter.

MENGUKUR TEGANGAN BOLAK‐BALIK

Multimeter untuk pengukuran tegangan bolak‐balik dapat dibedakan menjadi dua, yaitu multimeter yang True RMS dan non True RMS. True RMS dilakukan dengan beberapa cara, antara lain dengan termokopel dan DSP. Sedangkan non True RMS mengukur tegangan rata‐rata sinyal yang telah disearahkan dengan dikalikan dengan konstanta 2/(phi) atau 1/(phi) bergantung penyearahnya.

Pada dasarnya voltmeter bolak‐balik non True RMS terdiri dari: rangkaian penyearah, meter

dasar (misalnya μA‐meter searah) dan resistor seri (lihat Gambar 42).

Rangkaian



Gambar 42 Rangkaian Dasar Voltmeter Bolak‐Balik

untuk (a):

Arus searah:

)(11,1)arg(

9,0222222

2

MSMX

MS

X

MS

X

MS

X

MS

XM

FMS

XMM

RRIefektifahVatauRR

VRR

VRR

VRR

VRRR

VI

+≈+

≈+

=+

=+

≈++

=ππππ

Untuk (b)

Arus searah

)(22,2)arg(

45,02112

1

MSMX

MS

X

MS

X

MS

XM

FMS

XMM

RRIefektifahVatauRR

VRR

VRR

VRRR

VI

+≈+

≈+

=+

≈++

=ππππ

Skala multimeter sebagai voltmeter bolak‐balik umumnya ditera (dikalibrasi) untuk bentuk gelombang sinusoida murni. Dengan demikian meter akan menunjukan harga yang salah bila kita mengukur tegangan bolak‐balik bukan sinus murni

MENGUKUR RESISTANSI

Pada dasarnya pengukuran resistansi dapat dilakukan dengan menggunakan Hukum Ohm. Ada dua cara yang dapat dipilih:

1. Memompakan arus konstan pada resistor dan mengukur tegangannya (hubungan resistansi‐tegangan sebanding)

2. Memberikan tegangan pada resistor dan mengukur arusnya (hubungan resistansi‐arus berbanding terbalik)

Multimeter sederhana menggunakan cara yang kedua. Secara umum rangkaian ohmmeter cara kedua ini terdiri dari meter dasar berupa miliammeter/mikroammeter arus searah,



beberapa buah resistor dan potensiometer serta suatu sumber tegangan searah/batere. Kita mengenal dua macam ohmmeter, yaitu ohmmeter seri dan ohmmeter paralel.

Gambar 43 Rangkaian Dasar Ohmmeter

V adalah sumber tegangan searah/batere dan RM adalah resistansi dalam meter dasar M

Mula‐mula diambil RX = nol atau A‐B dihubungkan sehingga diperoleh arus melalui meter M adalah:

)1.........(......................................................................

)1.(......................................................................

21

21

aRIVRR

IRRR

VI

Mmaks

maksM

M

=++

=++

=

Pada keadaan tersebut R2 diatur agar meter M menunjukan harga maksimum. Imaks = arus skala penuh (full‐scale).

Bila diambil RX = tak terhingga atau A‐B dalam keadaan terbuka, maka diperoleh:

0=MI

Sekarang dimisalkan suatu resistor RX dipasang pada A‐B, maka arus melalui M adalah:]

)3.....(................................................................................21 XM

M RRRRVI

+++=

Sehingga:

)4......(................................................................................

)( 21

maksM

MM

X

IV

IV

RRRIVR

−=

++−=

Dalam persamaan tersebut IM = arus yang mengalir melalui meter M dan RX = resistansi yang diukur.

Kurva Kalibrasi



Dari persamaan (4) terlihat bahwa RX dapat dinyatakan dalam IM atau terdapat hubungan antara resistansi RX (yang kita ukur) dengan arus melalui meter IM. Perhatikan pula bahwa grafik hubungan antara RX dan IM disebut sebagai kurva kalibrasi. Gambar 5 menunjukan contoh bentuk kurva kalibrasi untuk suatu ohmmeter seri.

Gambar 44 Contoh Bentuk Kurva Kalibrasi Suatu Ohmmeter Seri

Dari kurva kalibrasi, terlihat bahwa skala ohmmeter merupakan skala yang tidak linier. Pada daerah dekat dengan harga nol terdapat skala yang jarang dan makin dekat dengan harga tak terhingga diperoleh skala yang makin rapat. Selain itu perlu diperhatikan bahwa skala ohmmeter seri harga nol ohm terletak di sebelah kanan pada simpangan maksimum.

Resistansi Skala Tengah Resistamsi skala tengah Rt ( = Rh = "half scale resistance") adalah harga resistansi Rt = RX yang menyebabkan jarum meter menunjuk pada pertengahan skala.

Keadaan ini sesuai dengan arus meter 2

maksM

II =

Harga Rt sangat penting karena menunjukan jarum pada daerah sekitar Rt, akan mempunyai ketelitian yang paling baik.

Mengapa?

Untuk menentukan harga Rt, dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut:

Dari persamaan (3), arus melalui meter adalah:

XMM RRRR

VI+++

=21

Untuk RX = nol, maka



)5........(..................................................21

penuhskalamaks

MM

IIRRR

VI

=++

=

Untuk RX = Rt = Resistansi skala tengah, maka:

)6.....(............................................................)(2

2

21

21

21

XM

maks

tM

XMM

RRRRV

IRRRR

VRRRR

VI

+++=

=+++

=

+++=

Jadi: R1 +R2 +RM +Rt=2 (R1+R2+RM)

Maka: Rt = R1 +R2 + RM

RANGKAIAN DASAR OHMMETER PARALEL

Gambar 45 Rangkaian Dasar Ohmmeter Paralel

V = sumber tegangan searah/batere

RM = resistansi dalam meter M

Dalam keadaan tidak dipergunakan, saklar S harus dibuka agar batere V tidak lekas menjadi lemah. Bila ohmmeter dipergunakan, maka saklar S ditutup.

Mula‐mula diambil RX = tak terhingga atau A‐B dalam keadaan terbuka, sehingga diperoleh arus melalui M + IM. Pada keadaan ini pontensiometer R2 diatur agar arus melalui M mencapai harga maksimum (skala penuh), sehingga:



)8(............................................................21 M

maks RRRVI++

=

Kedudukan R2 jangan diubah lagi sehingga selalu terpenuhi persamaan (8) dengan demikian akan diperoleh bahwa skala dengan RX = tak terhingga terletak id sebelah kanan. Untuk RX =

nol atau A‐B dihubungsingkatkan maka tidak ada arus melalui M atau . Jadi skala

nol ohm terletak di sebelah kiri.

nolI M =

Apakah perbedaan dengan ohmmeter seri ?

Kurva Kalibrasi Bila dipasang resistansi RX pada rangkaian pada Gambar 6 maka dapat dihitung arus melalui M:

)9...(............................................................)( 2121 RR

RRRRR

VI

X

MM

M

++++=

Dari persamaan (9) dapat dibuat kurva kalibrasi yaitu grafik RX sebagai fungsi IM. Contoh bentuk kurva kalibrasi suatu ohmmeter paralel dapat dilihat pada Gambar 46.

Gambar 46 Contoh Bentuk Kurva Suatu Ohmmeter Paralel

Resistansi Skala Tengah Seperti pada ohmmeter seri, resistansi skala tengah (Rt) adalah resistansi Rt = RX yang menyebabkan jarum meter menunjuk pada pertengahan skala.

Untuk RX = Rt maka harus melalui M dapat dihitung dari persamaan (8) sebagai berikut:

)10(............................................................)(22 21 M

maksM RRR

VII++

==

Sedangkan dari persamaan (9) untuk RX = Rt diperoleh:



)11(............................................................( )2121 RR

RRRRR

VI

t

MM

M

++++=

Maka dari persamaan (10) dan (11) dapat dihitung resistansi skala penuh:

)12......(..................................................)(

21

21

RRRRRRR

M

Mt ++

+=

Perhatikan bahwa dengan rangkaian seperti pada Gambar 45 kita peroleh Rt selalu lebih kecil dari RM (lihat persamaan 12). Jadi ohmmeter paralel umumnya digunakan untuk mengukur resistansi rendah. Bandingkanlah dengan ohmmeter seri 1.

CONTOH RANGKAIAN MULTIMETER Gambar‐gambar di bawah ini menunjukan contoh rangkaian multimeter yang digambarkan secara terpisah, sebagai ammeter searah (Gambar 47), sebagai voltmeter searah (Gambar 48), sebagai voltmeter bolak‐balik (

Gambar 49), dan sebagai ohmmeter.

50

200

3000 225 2 0,475 0,025

100mA

500mA10mA

+ 10A

- 10A

pos

neg

Gambar 47 Rangkaian Ammeter Searah



Gambar 48 Rangkaian Voltmeter Searah

Gambar 49 Rangkaian Voltmeter Bolak‐Balik

MULTIMETER SEBAGAI ALAT UKUR BESARAN LAIN Dengan menggunakan prinsip pengukuran yang telah diterangkan di atas (yaitu pengukuran arus searah, tegangan bolak‐balik dan resistansi) multimeter dapat juga dipergunakan untuk mengukur besaran‐besaran (atau sifat‐sifat komponen) secara tidak langsung).

Beberapa contoh diantaranya adalah:

• mengukur polaritas dan baik buruknya dioda secara sederhana

• mengetahui baik buruknya transistor secara sederhana

• mengukur kapasitansi

• mengukur induktansi

• bila pada multimeter ditambahkan rangkaian tertentu, multimeter tersebut dapat berfungsi sebagai:

- Transistor tester



- Wattmeter

- Pengukur suhu

SPESIFIKASI MULTIMETER Yang perlu diperhatikan pada penggunaan multimeter adalah spesifikasi‐spesifikasi yang tertera pada badan multimeter. Contoh spesifikasi yang biasa tertera adalah sebagai berikut.

Gambar 11 Sensitivitas multimeter analog

Dari spesifikasi tersebut dapat diketahui besar sensitivitas multimeter analog, sehingga dapat dicari besar hambatan dalam multimeter analog pada saat pengukuran pada batas ukur tertentu. Misalnya jika menggunakan besar batas ukur 50V, hambatan dalam voltmeter analog ini adalah 1M ohm (yaitu 20K ohm/V DC * 50V).

Gambar 12 Besar input maksimum multimeter analog (kiri) dan multimeter digital (kanan)

Hal penting lainnya yang harus diperhatikan dari spesifikasi multimeter adalah besar tegangan atau arus maksimum yang dapat diukur multimeter ini. Pada contoh di atas, multimeter analog ini mampu mengukur tegangan DC sampai 1000V. Sedangkan multimeter digital di atas mampu mengukur tegangan AC dan DC sampai 600V, dengan arus tidak melebihi 400mA. Jika besar arus yang melewati multimeter ini melebihi 400mA, maka sekering (fuse) pengaman yang terdapat dalam multimeter ini akan putus.


APENDIKS F CARA MENGGUNAKAN GENERATOR SINYAL


Generator sinyal merupakan suatu alat yang menghasilkan sinyal/gelombang sinus (ada juga gelombang segi empat, gelombang segi tiga) dimana frekuensi serta amplitudanya dapat diubah‐ubah. Pada umumnya dalam melakukan praktikum Rangkaian Elektronika (Rangkaian Listrik), generator sinyal ini dipakai bersama‐sama dengan osiloskop.

Beberapa tombol/saklar pengatur yang biasanya terdapat pada generator ini adalah:

1. Saklar daya (power switch): Untuk menyalakan generator sinyal, sambungkan generator sinyal ke tegangan jala‐jala, lalu tekan saklar daya ini.

2. Pengatur Frekuensi: Tekan dan putar untuk mengatur frekuensi keluaran dalam range frekuensi yang telah dipilih.

3. Indikator frekuensi: Menunjukkan nilai frekuensi sekarang 4. Terminal output TTL/CMOS: terminal yang menghasilkan keluaran yang kompatibel

dengan TTL/CMOS 5. Duty function: Tarik dan putar tombol ini untuk mengatur duty cycle gelombang. 6. Selektor TTL/CMOS: Ketika tombol ini ditekan, terminal output TTL/CMOS akan

mengeluarkan gelombang yang kompatibel dengan TTL. Sedangkan jika tombol ini ditarik, maka besarnya tegangan kompatibel output (yang akan keluar dari terminal



output TTL/CMOS) dapat diatur antara 5‐15Vpp, sesuai besarnya tegangan yang kompatibel dengan CMOS.

7. DC Offset: Untuk memberikan offset (tegangan DC) pada sinyal +/‐ 10V. Tarik dan putar searah jarum jam untuk mendapatkan level tegangan DC positif, atau putar ke arah yang berlawanan untuk mendapatkan level tegangan DC negatif. Jika tombol ini tidak ditarik, keluaran dari generator sinyal adalah murni tegangan AC. Misalnya jika tanpa offset, sinyal yang dikeluarkan adalah sinyal dengan amplitude berkisar +2,5V dan ‐2,5V. Sedangkan jika tombol offset ini ditarik, tegangan yang dikeluarkan dapat diatur (dengan cara memutar tombol tersebut) sehingga sesuai tegangan yang diinginkan (misal berkisar +5V dan 0V).

8. Amplitude output: Putar searah jarum jam untuk mendapatkan tegangan output yang maksimal, dan kebalikannya untuk output ‐20dB. Jika tombol ditarik, maka output akan diperlemah sebesar 20dB.

9. Selektor fungsi: Tekan salah satu dari ketiga tombol ini untuk memilih bentuk gelombang output yang diinginkan

10. Terminal output utama: terminal yang mengelurakan sinyal output utama 11. Tampilan pencacah (counter display): tampilan nilai frekuensi dalam format 6x0,3" 12. Selektor range frekuensi: Tekan tombol yang relevan untuk memilih range frekuensi

yang dibutuhkan.

13. Pelemahan 20dB: tekan tombol untuk mendapat output tegangan yang diperlemah sebesar 20dB


APENDIKS G PRINSIP KERJA OSILOSKOP


BAGIANBAGIAN OSILOSKOP Osiloskop merupakan alat ukur dimana bentuk gelombang sinyal listrik yang diukur akan tergambar pada layer tabung sinar katoda. Diagram bloknya dilihat pada Gambar 11 sebagai berikut:

Gambar 50 Diagram Blok Osiloskop

Gambar 51 Gambar Tabung Sinar Katoda atau Cathodde Ray Tube (CRT)



• Elektron diemisikan (dipancarkan) dari katoda yang dipanaskan

• Tegangan kisi menentukan jumlah elektron yang dapat diteruskan (untuk meintensitaskan gambar pada layer)

• Tegangan pada anoda 1 dan 2 menentukan percepatan yang diperoleh elektron‐elektron mempunyai energi kinetik yang cukup tinggi pada saat menunbuk layer

• Kedua pelat defleksi X dan Y bersifat sebagai kapasitor yang memberikan medan listrik pada aliran elektron yang melaluinya

• Simpangan (defleksi) elektron pada layer ditentukan oleh besar tegangan yang diberikan pada kedua pelat defleksi ini

• Tegangan pada pelat defleksi Y didapat dari sinyal input Y, sehingga simpangan vertikal pada layer akan sebanding dengan tegangan sinyal input Y

• Tegangan pada pelat defleksi X didapat dari generator “time base” yang memberikan tegangan berupa gigi gergaji, mengakibatkan simpangan horizontal bergerak dari kiri ke kanan secara linier

• Pada layer tabung sinar katoda akan didapatkan gambar sesuai dengan tegangan sinyal input Y yang tergambar secara linier dari kiri ke kanan

• Lapisan phosphor pada layar osiloskop menyebabkan layar akan berpencar pada tempat‐tempat yang dikenal elektron

PENGUAT Y ( PENGUAT VERTIKAL)

• Penguat Y akan memperkuat sinyal input Y, sebelum diteruskan pada pelat defleksi Y

• Pada input penguat ini, ditambahkan peredam yang dinilai redamannya akan menentukan besar simpangan gambar pada layar

• Suatu tegangan searah (dc) ditambahkan pada sinyal input Y, untuk dapat mengatur letak gambar dalam arah vertikal



GENERATOR “TIME BASE” DAN PENGUAT X (PENGUAT HORIZONTAL)

• Generator “time base” menghasilkan tegangan “sweep” berbentuk gigi gergaji, yang dihasilkan oleh suatu multivibrator untuk diberikan pada pelat defleksi X

• Dari bentuk tegangan sweep ini dapat terlihat bahwa simpangan horizontal pada layar akan bergerak dari kiri ke kanan secara linier, kemudian dengan cepat kembali lagi ke kiri.

• Pergerakan berlangsung berulang kali sesuai dengan frekuensi dari sinyal generator time base ini

• Gambar yang diinginkan diperoleh pada layar, hanyalah yang terjadi pada saat pergerakan dari kiri ke kanan (“rise periode”)

• Gambar yang ingin diperoleh pada layar, hanyalah yang terjadi pada saat pergerakan dari kanan ke kiri (“fly back period”) harus ditiadakan, karena hanya akan mengacaukan pengamatan

• Untuk dapat memadamkan intensitas gambar selama periode “fly back” ini, maka pada kisi tabung sinar katoda diberikan sinyal “blanking”



• Sinyal “blanking” akan menghentikan aliran elektron dalam tabung katoda selama setiap perioda “fly back”

• Bila pada pelat defleksi X diberikan tegangan berupa gigi gergaji, dan pada pelat defleksi Y diberikan tegangan sesuai dengan input sinyal Y, maka pada layar akan diperoleh lintasan gambar sinyal input Y sebagai fungsi waktu

• Untuk dapat mengadakan persamaan, maka sinyal dari generator “time base”: harus dikalibrasi terhadap waktu

• penguat X memperkuat sinyal dari generator “time base” sebelum dihubungkan pada pelat defleksi X

• Suatu tegangan dc ditambahkan pada sinyal generator “time base”, untuk mengatur letak gambar dalam arah horizontal



RANGKAIAN “TRIGGER”

• Tugas utama dari rangkaian trigger adalah gambar yang diperoleh pada layar selalu diam (tidak bergerak)

• Rangkaian trigger mendapat input dari penguat Y, dan outputnya yang berupa pulsa‐pulsa, akan menjalankan generator “time base”

• Pulsa yang dihasilkan oleh rangkaian ini, selalu bersamaan dengan permulaan perioda dari sinyal input Y

• Dengan adanya pulsa “trigger” ini, maka sinyal dari generator “time base” selalu seiring dengan sinyal input Y, sehingga gambar pada layar tidak akan bergerak

STABILITAS Stabilitas gambar yang diperoleh ditentukan oleh stabilitas antara lain

• Stabilitas power supply

• Stabilitas frekuensi generator “time base”

• Stabilitas fermis setiap komponen

• Stabilitas terhadap gangguan luar

Semua faktor tersebut menentukan hasil yang diperoleh pada layar

OSILOSKOP “DUAL TRACE”

• Dengan pertolongann suatu saklar elektronik dapat diamati dua sinyal sekaligus pada layar

• Saklar elektronik ini mengatur kerja dari pre amplifier A dan B secara bergantian seiring dengan sinyal dari generator time base



• Saklar elektronik tak akan bekerja, bila hanya satu kanal saja yang dipergunakan

KALIBRATOR

• Osiloskop biasanya dilengkapi dengan suatu sinyal kalibrasi yang mempunyai bentuk tegangan serta periode tertentu

• Dengan mengamati sinyal ini pada layar, maka “time/div” dan “volt/div” osiloskop dapat dikalibrasi

PROBE DAN PEREDAM

• Kabel penghubung seringkali dapat merubah bentuk sinyal serta menyebabkan pergeseran fasa ataupun osilasi disebabkan adanya kapasitas pada kabel yang digunakan

• Jenis probe tertentu dapat digunakan di sini untuk mengkompensasikan hal tersebut

• Peredam digunakan apabila tegangan sinyal yang akan diukur jauh melampaui kemampuan dari osiloskop

SKEMA GAMBAR OSILOSKOP

Gambar 52 Tampilan Muka Osiloskop

Beberapa tombol pengatur yang penting:

• Intensitas: mengatur intensitas cahaya pada layar.

• Fokus : mengatur ketajaman gambar yang terjadi pada layar

• Horizontal dan Vertikal: mengatur kedudukan gambar dalam arah horizontal dan vertical



• Volt/Div (atau Volts/cm), ada 2 tombol yang konsentris. Tombol ditempatkan pada kedudukan maksimum ke kanan (searah dengan jarum jam) menyatakan osiloskop dalam keadaan terkalibrasi untuk pengukuran. Kedudukan tombol di luar menyatakan besar tegangan yang tergambar pada layar per kotak (per cm) dalam arah vertikal

• Time/Div (atau Time/cm), ada 2 tombol yang konsentris. Tombol di tengah pada kedudukan maksimum ke kanan (searah dengan jarum jam) menyatakan osiloskop dalam keadaan terkalibrasi untuk pengukuran. Kedudukan tombol diluar menyatakan factor pengali untuk waktu dari gambar pada layar dalam arah horizontal

• Sinkronisasi: mengatur supaya pada layar diperoleh gambar yang tidak bergerak

• Slope: mengatur saat trigger dilakukan, yaitu pada waktu sinyal naik (+) atau pada waktu sinyal turun (‐)

• Kopling: menunjukan hubungan dengan sinyal searah atau bolak‐balik

• External Trigger: Trigger dikendalikan oleh rangkaian di luar osiloskop. Pada kedudukan ini fungsi tombol “sinkronisasi”, “slope” dan “kopling” tidak dapat dipergunakan

• Internal Trigger: trigger dikendalikan oleh rangkaian di dalam osiloskop. Pada kedudukan ini fungsi tombol “simkronisasi”, “slope” dan “kopling” dapat dipergunakan


Final Modul Re

Documents

Transcript of Final Modul Re