Laporan Praktikum Elektronika Dasar - Fisika UGM

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR

TRANSISTOR, OP-AMPLIFIER, IC GERBANG LOGIKA,

SEVEN SEGMENT, DAN AKUISISI DATA

Disusun oleh:

Lintang Wisesa Atissalam

10/300414/PA/13247

LABORATORIUM FISIKA MATERIAL DAN INSTRUMENTASI JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2012

BAB I

TRANSISTOR

1.1 Pendahuluan

Dalam kehidupan sehari-hari, banyak dijumpai alat yang bekerja berbasis teknologi

elektronika. Di zaman sekarang kehidupan manusia tidak dapat dilepaskan dari

perangkat elektronik atau electronic devices. Elektronika merupakan ilmu dasar yang

mempelajari alat listik arus lemah yang dioperasikan dengan cara mengontrol aliran

electron atau partikel bermuatan listrik. Ilmu ini merupakan cabang dari fisika.

Revolusi besar-besaran dalam dunia elektronika terjadi pada tahun 1960-an saat

ditemukannya transistor. Penemuan transistor memungkinkan para ilmuwan dan teknisi

untuk membuat perangkat elektronik yang lebih kecil daripada versi sebelumnya, yang

menggunakan teknologi tabung vakum berukuran besar.

Eksperimen pertama elektronika dasar mengenai transistor bertujuan untuk

memperkenalkan transistor dan fungsinya, penggunaan transistor sebagai saklar dan

penggunaannya sebagai multivibrator.

1.2 Tinjauan Pustaka

Transistor merupakan komponen elektronika yang terdiri dari tiga lapisan

semikonduktor, NPN dan atau PNP. Transistor memiliki tiga buah kaki yang dinamakan

sebagai emitor (E), collector (C), dan basis (B). Kaki basis dapat diketahui jika saat

dipasang, polaritasnya negatif. Jika polaritas positif maka transistor berjenis PNP.

Penentuan kaki emitor dan collector diketahui melalui nilai hambatannya, nilai hambatan

collector lebih besar dari emitor.

Berdasarkan kaki-kakinya, transistor dibedakan menjadi Uni Junction Transistor

(UJT) dan Field Effect Transistor (FET). UJT adalah transistor dengan satu emitor dan

dua basis yang berfungsi untuk switch elektronik. FET yakni transistor khusus dengan

kaki Gate (G), Drain (D), dan Source (S), yang memiliki penguatan lebih besar dan noise

lebih rendah. Secara umum, transistor dapat dipergunakan sebagai penguat, penyearah,

mixer, osilator, maupun switch elektronik.

1.3 Metode Eksperimen

Alat dan Bahan

Breadboard

Kabel konektor

Kabel Jepit Buaya

Power Supply 5 V

Power Supply 12 V

Multimeter

Transistor FCS9014

Resistor 1 KΩ

Resistor 10 KΩ

Resistor 470 Ω

Push button

Motor DC 12 V

Relay 12 V

LED merah dan hijau

Capacitor 47 µF

Capacitor 100 µF

Capacitor 220 µF

Potensiometer 10 K

Skema Alat

a) Transistor sebagai saklar

b) Transistor sebagai multivibrator

Tata Laksana

Alat dan bahan dirangkai sesuai skema a terlebih dahulu.

Rangkaian dihubungkan ke power supply.

Tegangan pada titik 1, 2, dan 3 diukur.

Push button ditekan, tegangan pada titik 1, 2, dan 3 diukur kembali.

Alat dan bahan dikembalikan seperti semula.

Alat dan bahan dirangkai sesuai skema b.

Rangkaian dihubungkan ke power supply, LED diperhatikan.

Tegangan di titik 1, 2, 3, dan 4 diukur.

Kapasitor 100 µF keduanya diganti dengan 47 µF, LED diperhatikan.

Kapasitor 100 µF keduanya diganti dengan 220 µF, LED diperhatikan.

Alat dan bahan dikembalikan seperti semula.

Data dianalisa untuk pembuatan laporan.

1.4 Hasil Eksperimen

Didapatkan nilai V1 = 0,2 V, nilai V2 = 0,1 V, dan nilai V3 = 13,9 V.

1.5 Pembahasan

Dari data yang diperoleh, dapat disimpulkan bahwa transistor mampu difungsikan

sebagai switch elektronik atau saklar. Tegangan pada saat push button ON dan OFF

mengalami perbedaan. Tegangan di titik 1, 2, 3, dan 4 memiliki perbedaan yang

mencolok, yakni V1 = 0,2 V, nilai V2 = 0,1 V, dan nilai V3 = 13,9 V. Hal ini

menunjukkan adanya pemutusan arus saat push button diatur pada ON atau OFF, yang

terkait fungsi adanya transistor.

1.6 Kesimpulan

Komponen elektronika, transistor, mampu difungsikan sebagai switch elektronik

atau saklar dan multivibrator dalam rangkaian elektronik.

BAB II

OP-AMPLIFIER

2.1 Pendahuluan

Saat ini banyak dijumpai alat yang bekerja berbasis teknologi elektronika.

Kehidupan manusia tidak dapat dilepaskan dari perangkat elektronik atau electronic

devices. Elektronika merupakan ilmu dasar yang mempelajari alat listik arus lemah yang

dioperasikan dengan cara mengontrol aliran elektron atau partikel bermuatan listrik.

Revolusi besar dalam elektronika terjadi pada 1960-an saat ditemukannya transistor.

10 tahun kemudian ditemukanlah rangkaian yang lebih hebat, Integrated Circuit atau IC.

IC berisi puluhan hingga jutaan transistor berukuran super mini. Teknologi ini

memungkinkan terciptanya perangkat yang kecil bentuknya, namun banyak fungsinya.

Eksperimen elektronika dasar mengenai Op-Amplifier ini bertujuan untuk

memperkenalkan fungsi dan karakteristik Op-Amp, baik yang Inverting Op-Amp maupun

Non-inverting Op-Amp.


Operating Amplifier (Op-Amplifier atau Op-Amp) adalah perangkat penguat

operasional yang dirancang dalam bentuk IC sehingga dengan menambah sedikit

komponen luar dapat melakukan beragam fungsi. Fungsi utama Op-Amp yakni operasi

linear matematis, integrasi, dan penguatan arus maupun tegangan.

Op-Amp memiliki karakteristik sebagai berikut: 1) impedansi masukan amat tinggi

sehingga arus masukan dapat diabaikan, 2) penguatan lup terbuka amat tinggi, dan 3)

impedansi keluaran amat rendah. Idealnya penguatan Op-Amp tak berhingga, namun

kenyataannya terbatas hingga 200.000 kali pada modus lup terbuka.

Op-Amp dibedakan menjadi penguat membalik (Inverting Op-Amp) dan penguat tak

membalik (Non-inverting Op-Amp). Penguat membalik akan memperkuat sekaligus

membalik tegangan masukan, misal 3 V menjadi -30 V. Penguat tak membalik akan

memperkuat tegangan tanpa membaliknya, 3 V menjadi 30 V.


Alat dan Bahan

Breadboard

Kabel konektor

Kabel penjepit buaya

Power Supply 5 V

Power Supply 12 V

Multimeter

IC LM324

Resistor 10 KΩ

Resistor 20 KΩ

Potensiometer 10 K

Skema Alat

a) Inverting Amplifier

b) Non-inverting Amplifier

Tata Laksana

Alat dan bahan dirangkai sesuai skema a.


Tegangan masukan dan tegangan keluaran diukur dengan Voltmeter lalu dianalisa.

R1 diganti dengan 20 KΩ lalu tegangan in dan out dihitung kembali untuk dianalisa.

Alat dan bahan dirapikan lalu dirangkai sesuai skema b.


Tegangan masukan dan tegangan keluaran diukur dengan Voltmeter lalu dianalisa.

R1 diganti dengan 20 KΩ lalu tegangan in dan out dihitung kembali untuk dianalisa.

Alat dan bahan dirapikan seperti semula.


Untuk Non-inverting Op-Amp didapatkan hasil eksperimen sebagai berikut.

R1 = 10 KΩ

Vin (V) Vout (V)

1,04 2,08

2,00 4,01

3,01 6,02

4,00 8,01

5,01 10,02

R1 = 20 KΩ

Vin (V) Vout (V)

1,01 1,5

2,00 3,02

3,01 4,55

4,00 6,02

5,03 7,56

2.5 Pembahasan

Hasil eksperimen Non-Inverting Op-Amp menunjukkan pada saat hambatan yang

digunakan sebesar R1 = 10 KΩ nilai tegangan output Vout besarnya dua kali lipat dari

tegangan masukan Vin. Pada R1 = 20 KΩ nilai Vout 1,5 kali nilai Vin. Hal ini sesuai teori

dalam penguatan Non-inverting Op-Amp yakni bahwa nilai perbandingan tegangan

output (Vout) dan input (Vin) berbanding lurus dengan perbandingan hambatan parallel

Op-Amp (Rf) dan masukan (Ri). Secara matematis dirumuskan sebagai berikut.

Vout =

Vin

2.6 Kesimpulan

Non-inverting Op-Amp dapat berfungsi sebagai penguat tegangan keluaran. nilai

perbandingan tegangan output (Vout) dan input (Vin) berbanding lurus dengan

perbandingan hambatan parallel Op-Amp (Rf) dan masukan (Ri). Sehingga untuk

menghasilkan tegangan keluaran yang tinggi, maka hambatan parallel diperbesar

sedangkan hambatan masukan diperkecil.

BAB III

IC GERBANG LOGIKA

3.1 Pendahuluan








Eksperimen elektronika dasar mengenai IC gerbang logika ini bertujuan untuk

memperkenalkan fungsi dan karakteristik IC gerbang logika dan Aljabar Boolean,

meliputi ekspresi AND, OR, EXOR, dan NOT.


Integrated Circuit (IC) merupakan kesatuan dari beberapa komponen elektronika.

Beberapa rangkaian besar dirangkai dan diintegrasikan menjadi satu dan dikemas dalam

kemasan IC yang mini. Suatu IC yang kecil dapat memuat ratusan hingga ribuan

komponen. Bentuk IC beragam, ada yang berkai tiga, berkaki banyak, bulat, segiempat

dengan kaki di keempat sisi, bentuk sisir (single in line), dan yang paling banyak adalah

IC dengan kaki di kedua sisi (dual in line).

Setiap IC ditandai dengan nomor tertentu. Nomor ini menunjukkan jenis, fungsi, dan

pabrikan pembuat IC. Misalnya Op-Amp tipe 741 dapat muncul dengan beragam kode

produsen, misal uA741, LM741, MC741, RM741, atau SN72741. Kode 741 merupakan

kode fungsi, kode lain adalah kode dari produsen. Contoh, IC L293D berfungsi sebagai

driver motor pada robotika, yang mampu memperkuat arus lemah dari Arduino sehingga

menggerakkan motor robot.


Alat dan Bahan

Breadboard

Kabel konektor

Kabel jepit buaya

Power supply 5 V

Resistor 1 KΩ

LED merah

IC 7408 (AND)

IC 7432 (OR)

IC 7486 (EXOR)

IC 7404 (NOT)

Skema Alat

a) Gerbang AND

b) Gerbang OR

c) Gerbang EXOR

d) Gerbang NOT

Tata Laksana

Alat dan bahan dirangkai sesuai skema.


Logika pada titik A dan B diatur, yakni logika 1 = vcc dan logika 0 = gnd.

Kondisi output LED dianalisa, yakni LED nyala = 1 dan LED padam = 0.

Eksperimen dilakukan kembali untuk gerbang AND, OR, EXOR, dan NOT.

Alat dan bahan dirapikan ke tempat semula.


AND

A B Y

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

OR

A B Y

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

EXOR

A B Y

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

NOT

A Y

0 1

1 0

3.5 Pembahasan

Gerbang logika yang dihasilkan sesuai dengan teori dalam logika matematika. Untuk

logika AND didapatkan akan bernilai 1 jika kedua gerbang bernilai 1. Logika OR bernilai

1 jika salah satu atau kedua gerbang logika bernilai 1. Logika EXOR bernilai 1 hanya jika

salah satu gerbang bernilai 1 dan yang lainnya 0. Sementara NOT layaknya negasi yang

mampu membalik gerbang masukan. Hasil ini sesuai teori logika matematis.

3.6 Kesimpulan

Gerbang logika dalam elektronika dapat difungsikan sebagai dasar pemrograman

dan setting perangkat elektronik, sehingga mampu mengerjakan suatu perintah dengan

lebih terinci. Beberapa gerbang logika dasar dalam elektronika yakni AND, OR, EXOR,

dan NOT.

BAB IV

SEVEN SEGMENT

4.1 Pendahuluan




Termasuk dalam beragam perangkat elektronik, terdapat display visual yang

menampilkan informasi dalam bentuk angka maupun alphabet. Misalnya dalam lampu

lalu lintas terdapat angka penghitung mundur tanda bergantinya warna lampu. Teknologi

tersebut memanfaatkan LED yang tersusun sebagai seven segment.

Praktikum elektronika seven segment kali ini bertujuan untuk mengetahui

konfigurasi dan proses pembuatan symbol (angka) dalam seven segment.


Seven segment merupakan perangkat elektronika sebagai penampil (display visual)

yang tersusun atas tujuh buah LED yang membentuk angka delapan. Setiap LED diberi

label “a” sampai “h” dengan salah satu kaki sebagai common. Seven segment dapat

menampilkan angka desimal melalui kombinasi aktif tidaknya LED penyusun dalam

seven segment. Untuk memudahkan penggunaan seven segment biasanya digunakan

sebuah decoder atau seven segment driver yang akan mengatur seven segment menyala

sesuai bilangan biner yang diberikan.

Common anoda merupakan pin yang terhubung dengan semua kaki anoda LED

dalam seven segment. Sedangkan common katoda merupakan pin yang terhubung dengan

semua kaki katoda LED dalam seven segment. Common katoda akan digroundkan

sehingga seven segment dengan common katoda akan aktif apabila diberi logika tinggi

atau disebut aktif high. Kaki anoda dengan label “a” sampai “h” sebgai pin aktifasi yang

menentukan nyala LED.


Alat dan Bahan

Breadboard

Kabel konektor

Kabel jepit buaya

Power supply 5 V

Multimeter

Seven segment

Resistor 1 KΩ

Skema Alat

Tata Laksana

Seven segment dicek termasuk CC atau CA.

Konfigurasi kaki pin pada seven segment dicek dari “a” sampai “h”.

Alat dan bahan dirangkai sesuai skema.

Logika segment divariasikan sehingga konfigurasi membentuk angka 1 sampai 9.

Data dicatat dan dianalisis. Alat dan bahan dirapikan seperti semula.


Konfigurasi

Angka

Logika segment

a b c d e f g

0 1 1 1 1 1 1 0

1 0 1 1 0 0 0 0

2 1 1 0 1 1 0 1

3 1 1 1 1 0 0 1

4 0 1 1 0 0 1 1

5 1 0 1 1 0 1 1

6 1 0 1 1 1 1 1

7 1 1 1 0 0 0 0

8 1 1 1 1 1 1 1

9 1 1 1 1 0 1 1

4.5 Pembahasan

Didapatkan hasil kaitan lampu LED dalam seven segment dengan kaki konektornya

seperti gambar di sub-bab 4.4 di atas. Masing-masing LED dalam seven segment akan

menyala atau mati jika kaki konektornya terhubung dengan arus listrik. Untuk

pembentukan konfigurasi angka 0 hingga 9 dalam seven segment, ditunjukkan pada tabel

di sub-bab 4.4 di atas.

4.6 Kesimpulan

Seven segment merupakan konfigurasi LED yang disusun membentuk angka

delapan. Pemanfaatan seven segment telah diaplikasikan di berbagai perangkat

elektronik, misal lampu lalu lintas (traffic light), counter, SCA (single channel analyzer),

dan perangkat lainnya sebagai penunjuk visual.

BAB V

AKUISISI DATA

5.1 Pendahuluan








Termasuk dalam penggunaan perangkat Analog to Digital Converter.

Eksperimen elektronika dasar ini bertujuan untuk mengetahui teori dasar akuisisi

data pada perangkat elektronik via ADC (Analog to Digital Converter).


Analog to Digital Converter (ADC) merupakan perangkat elektronik yang mampu

mengkonversi atau mengubah besaran analog menjadi besaran digital. Parameter ADC

yakni resolusi dan kecepatan konversinya. Resolusi yang dimaksud adalah jumlah bit

(dalam kode digital) pada keluaran (output) ADC yang menyatakan nilai tegangan analog

pada masukan (input) ADC. ADC 8 bit memiliki 255 keadaan kode digital (dari 0000

0000 sampai 1111 1111) yang menyatakan besaran analog dari 0 hingga 5 V, yang berarti

resolusinya adalah 5 V per 255, yakni sekitar 19,6 mV per step.

ADC berdasarkan proses konversinya dibedakan menjadi lima macam, yakni:

Voltage Controlled Oscillator (VCO), Successive Approximation Register (SAR), Flash

ADC, Dual slope ADC, dan Parallel conversion.


Alat dan Bahan

Breadboard

Kabel konektor

Kabel jepit buaya

Power supply 5 V

Multimeter

IC ADC0804

Resistor 10 KΩ

Push button

Kapasitor 100 nF

Kapasitor 150 nF

Kapasitor 10 µF

Potensiometer 10 K

LED merah 8 buah

Skema Alat

Tata Laksana

Alat dan bahan dirangkai seperti skema kemudian dihubungkan ke power supply.

Tegangan pada VReff diukur dan potensiometer R3 diatur pada 2,5 V pada VReff

dengan Voltmeter.

Tombol start ditekan, potensiometer R2 diatur, lalu tegangan pada pin 6 diukur.

Perilaku LED diamati dan dicatat, LED nyala = 0 dan LED padam = 1.

Alat dan bahan dirapikan ke tempat semula.


V pin 6

Konversi LED (LED nyala = 0 dan LED padam = 1)

Pin 11

DB7

Pin 12

DB6

Pin 13

DB5

Pin 14

DB4

Pin 15

DB3

Pin 16

DB2

Pin 17

DB1

Pin 18

DB0

0 V 1 1 1 1 1 1 1 0

0,5 V 1 1 0 1 1 1 1 1

1 V 1 1 0 0 1 0 1 1

1,5 V 1 0 1 0 1 1 1 1

2 V 1 0 0 1 0 1 1 0

2,5 V 0 1 1 1 1 1 1 0

3 V 0 1 0 1 1 1 1 1

3,5 V 0 1 0 0 1 1 1 1

4 V 0 0 1 0 1 1 1 1

5 V 0 1 1 1 1 1 1 1

5.5 Pembahasan

Konversi bilangan biner disajikan tabel berikut.

Biner Konversi Hasil

1111 1110 00 + 2

1 + 2

2 + 2

3 + 2

4 + 2

5 + 2

6 + 2

7 254

1101 1111 20 + 2

1 + 2

2 + 2

3 + 2

4 + 2

5 + 0

6 + 2

7 223

1100 1011 20 + 2

1 + 2

2 + 0

3 + 2

4 + 0

5 + 0

6 + 2

7 203

1010 1111 20 + 2

1 + 2

2 + 2

3 + 2

4 + 0

5 + 2

6 + 0

7 175

1001 0110 00 + 2

1 + 2

2 + 2

3 + 0

4 + 2

5 + 0

6 + 0

7 150

0111 1110 00 + 2

1 + 2

2 + 2

3 + 2

4 + 2

5 + 2

6 + 2

7 126

0101 1111 20 + 2

1 + 2

2 + 2

3 + 2

4 + 2

5 + 0

6 + 2

7 95

0100 1111 20 + 2

1 + 2

2 + 2

3 + 2

4 + 0

5 + 0

6 + 2

7 79

0010 1111 20 + 2

1 + 2

2 + 2

3 + 2

4 + 0

5 + 2

6 + 0

7 47

0111 1111 20 + 2

1 + 2

2 + 2

3 + 2

4 + 2

5 + 2

6 + 2

7 127

5.6 Kesimpulan

Bilangan biner yakni bilangan yang hanya dinyatakan dalam dua keadaan, yakni 1

dan 0 atau benar dan salah. Akuisisi data dalam konversi bilangan biner ke bilangan

decimal yang berbanjar, setiap kelompok banjarnya disebut byte. Inilah dasar pengukuran

dalam kapasitas penyimpanan data.

DAFTAR PUSTAKA

Daryanto. 2011. Keterampilan Kejuruan Teknik Elektronika. Bandung: Sarana Tutorial

Nurani Sejahtera.

Fadillah, Kismet. 2000. Penerapan Dasar Listrik dan Elektronika. Bandung: Angkasa.

Tim Instrumentasi. 2012. Modul Praktikum Elektronika Dasar. Yogyakarta: Laboratorium

Fisika Material dan Instrumentasi Jurusan Fisika FMIPA Universitas Gadjah Mada.

Wollard, Barry. 1999. Elektronika Praktis. Jakarta: Pradnya Paramita.

Laporan Praktikum Elektronika Dasar - Fisika UGM

Documents

Transcript of Laporan Praktikum Elektronika Dasar - Fisika UGM