LAPORAN

PRAKTIKUM ELEKTRONIKA 1

Nama : Arif Wica Wibisono

NPM : 1306443255

Fakultas / Program Studi : FMIPA / Fisika

Nomor Modul : 3

Nama Modul : Aplikasi Dioda

Kelompok : 15

Rekan Kerja : Hanafi Anis

Tanggal Percobaan : 2 Oktober 2014

Laboratorium Elektronika

Departemen Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Indonesia

Depok

2014

A. Tujuan

1. Memahami ide dari aplikasi rangkaian dioda berdasarkan prinsip kerja dioda

secara teorikal.

2. Mengembangkan ide praktikan dalam berpikir aplikasi.

3. Membuktikan teori dengan eksperimen.

B. Teori Dasar

Dioda merupakan sebuah komponen dasar yang banyak digunakan pada alat-alat

elektronik, dan salah satunya adalah pada power supply. Power supply adalah sebuah alat

yang digunakan untuk mengubah tegangan AC menjadi DC. Alt ini berguna pada alat-alat

elektronik seperti TV, AC, Kulkas, dll agar tegangan stabil sehingga alat elektronik tidak

rusak.

Power supply juga memiliki fungsi untuk menurunkan tegangan karena di dalamnya

juga terdapat 2 kumparan yang berfungsi seperti trafo step down. Untuk di Indonesia,

PLN menyuplai daya listrik dengan tegangan 220 Vrms dan frekuensi 50 Hz. Jika

tegangan 220 V ini langsung masuk ke barang elektronik, maka barang tersebut akan

rusak karena tegangan akan terlalu besar. Maka dibuatlah trafo step down sehingga level

tegangan bisa diturunkan hingga level aman untuk penggunaan pada alat elektronik.

Setelah voltage diturunkan oleh trafo step down, maka tegangan output akan menjadi

tegangan input dari rectifire. Rectifire inilah yang akan mengubah tegangan AC menjadi

DC. Dengan memanfaatkan sifat karakteristik dioda, yaitu berfungsi seperti saklar

terbuka jika diode pada posisi reverse dan saklar tertutup jika diode pada posisi forward.

Ada tiga jenis rectifier tergantung pada jumlah banyaknya diode yang digunakan dan

output voltagenya, yaitu half-wave rectifier, full wave rectifire, dan bridge rectifier

Penggunaan diode juga diaplikasikan pada voltage multiplier atau pengganda

tegangan. Fungsi dari alat ini adalah menaikkan tegangan menjadi beberpa kali lipat

tergantung dari jenis multipliernya. Pada rangkaian voltage multiplier, juga digunakan

capacitor yang berfungsi untuk menyimpan tegangan. Namun, voltage multiplier

dipergunakan hanya pada beban konstan dan mempunyai impedansi tinggi atau tegangan

inputnya stabil.

1. Half-Wave Rectifier

Half-Walf Rectifier adalah rangkaian seri dari dioda dengan hambatan beban.

Tegangan beban adalah gelombang sinusoidal half-wave yang telah direktifikasi

(disearahkan). Dimana nilai peaknya secara aproksimasi sama dengan peak dari

tegangan input (jika menggunakan transformator maka tegangan yang diperhatikan

adalah tegangan sekunder). Nilai rata-rata tegangan beban disebut juga nilai dc adalah

sebesar 31,8 % dari tegangan puncak beban.

Vdc = 0,318 Vp

Frekuensi ripple yang terjadi pada half wave rectifier atau Bridge Rectifier ini

adalah sama dengan frekuensi line.

fout = fin

Pada half wave rectifier, output voltagenya memiliki bentuk setengah

gelombang sinusoidal. Keluaran dari Half Wave Rectifire ini bukanlah tegangan DC

yang diinginkan untuk peralatan elektronik karena yang diperlukan untuk peralatan

elektronik adalah tegangan yang konstan, tegangan yang sama yang dihasilkan oleh

batere.

Gambar 3.1 Halfwave rectifier

2. Full-Wave Rectifier

Full-Wave Rectifier berisi transformer centertapped dengan 2 dioda dan sebuah

hambatan beban. Tegangan beban berupa gelombang sinus half-wave yang telah

disearahkan dengan nilai peaknya secara aproksimasi sama dengan setengah puncak

dari tegangan sekunder.

Vdc = 0.636 Vp

Gambar 3.2 Fullwave rectifier

Frekuensi ripple yang terjadi pada Full Wave Rectifire adalah sebesar 2 kali

frekuensi sumber.

fout = 2 fin

Full-Wave Rectifier sama saja dengan dua half-wave rectifier. Akibat dari center

tap, masing-masing rectifier mempunyai tegangan masuk sama dengan setengah

tegangan sekunder.

3. Bridge Rectifier

Bridge Rectifier berisi 4 dioda. Tegangan bebannya berupa gelombang sinus

full-wave yang telah diarahkan dengan nilai peaknya secara aproksimasi sama dengan

nilai tegangan sekundernya. Nilai dc atau rata-rata tegangan pada beban adalah

sebesar 63,6 % tegangan peak beban.

Bridge rectifier memiliki kesamaan pada full-wave rectifier yaitu menghasilkan

tegangan keluaran yang sama dengan full-wave. Namun, keuntungan menggunakan

tipe dari full-wave yang melalui center-tapped bahwa seluruh tegangan sekunder

dapat digunakan.

V1

4 Vpk 1kHz 0°

U1

2

R110kΩ

D1

1B4B42

3

1

4

2

Gambar 3.3 Bridge rectifier

4. Voltage Multiplier

Voltage Multiplier adalah dua atau lebih penyearah yang menghasilkan sebuah

tegangan dc yang sama dengan perkalian tegangan peak input (2Vp, 3Vp, 4Vp, dst).

Power supply ini digunakan pada peralatan bertegangan tinggi atau berarus rendah

seperti catode-ray tube (tabung gambar pada pesawat TV, osiloskop dan display

komputer).

Gambar 3.4 (a) Doubler (b) Tripler (c) Quadrupler

C. Alat

1. Resistor 200 k, 1k, 10 k

2. Dioda 1N4001

3. Kapasitor 10F, 100F

4. Osiloskop

5. Multimeter

6. Catu Daya (Power Supply)

7. Protoboard

D. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Half wave dan Full wave Rectifier

a. Menyusun dan membuat rangkaian Half Wave Rectifier (HWR) dan Full

Wave Rectifier (FWR) dengan teliti dan benar (gambar 3.8 dan 3.9) dengan

RL = 10kΩ

V1

2 Vpk 1kHz 0°

T1

D1

1N4001 R1

10kΩ

Gambar 3.5 simulasi HWR

V2

1 Vpk 1kHz 0°

T2

D2

1N4001 R210kΩ

D3

1N4001

Gambar 3.6 simulasi FWR

b. Mengatur input sekunder trafo sebesar 2 Vpp.

c. Menggambarkan bentuk gelombang input sekunder trafo tersebut.

d. Mengukur dan menggambarkan bentuk gelombang pada Rbeban pada masing-

masing rangkaian HWR dan FWR.

e. Mengatur input sekunder trafo sebesar 4 Vpp, kemudian mengulangi

percobaan.

2. Rangkaian Bridge Rectifier

a. Menyusun rangkaian seperti pada gambar 3.10 tetapi dengan RL=10kΩ

b. Mengatur bagian trafo sekunder trafo sebesar 2 Vpp dan menggambarkan

bentuk gelombangnya

c. Mengukur tegangan pada Rbeban dan menggambarkan bentuk gelombangnya

untuk rangkaian tanpa dan dengan kapasitor filter.

d. Menset input sekunder trafo sebesar 4 Vpp, kemudian mengulangi percobaan.

V1

4 Vpk 1kHz 0°

U1

2

R110kΩ

D1

1B4B42

3

1

4

2

Gambar 3.7 Simulasi Bridge Rectifier

3. Rangkaian Multiplier voltage quadrupler

a. Menyusun dan membuat rangkain seperti pada gambar 3.11 dan mengatur

tegangan input AC 2 volt.

b. Mengukur dan mencatat tegangan pada titik FH (sebagai voltage doubler), AD

(sebagai voltage trippler) dan FJ (rangkaian voltage quadrupler)

c. Mengatur tegangan input AC 2 volt, kemudian mengulangi percobaan.

Gambar 3.8 Simulasi Voltage Quadrupler

E. TUGAS PENDAHULUAN

1. Turunkan persamaan yang menghubungkan antara input dan output dari rangkaian

pada gambar 3.5, 3.6, 3.7 dan 3.8!

Pada ketiga rectifier sumber tegangan berupa Vrms dirubah menjadi tegangan peak:

Vp(1) = V rms∗√2

=

yang kemudian melewati trafo sehingga menjadi

Gambar 3.5

- Pada kondisi ideal: Vp(out) = Vp(2)

maka tegangan beban DC menjadi:

Vdc = 0,318 Vp

- Pada pendekatan kedua:

Vp(out) = Vp(2) – 0,7 V

maka tegangan beban DC menjadi:

Vdc = 0,318 Vp(out)

Gambar 3.6

- Pada kondisi ideal:

Vp(out) = Vp(2)

maka tegangan beban DC menjadi:

Vdc = 0,636 Vp(out)

- Pada pendekatan kedua:

Vp(out) = Vp(2) – 0,7 V

maka tegangan beban DC menjadi:

Vdc = 0,636 Vp(out)

fout = 2 fin

Gambar 3.7

- Pada kondisi ideal:

Vp(out) = Vp(2)

maka tegangan beban DC menjadi:

Vdc = 0,636 Vp(out)

- Jika menggunakan pendekatan kedua, didapat:

Vp(out) = Vp(2) – 1,4 V

maka tegangan beban DC menjadi:

Vdc = 0,636 Vp(out)

fout = 2 fin

Gambar 3.8

Pada Vsumber = 2 V

Pada AD, VAD = 0.348 V

Pada FH, VFH = 0.146 V

Pada FJ, VFJ = 0.122 V

Pada Vsumber = 4 V

Pada AD, VAD = 1.139 V

Pada FH, VFH = 0.583 V

Pada FJ, VFJ = 0.501 V

2. Bila sinyal input pada gambar dibawah ini diberikan pada sinyal input gambar 3.5,

3.6, 3.7 dan 3.8 maka sinyal output dari rangkaian tersebut adalah

HWR dengan sinyal input dan output 2Vpp

HWR dengan sinyal input dan output 4 Vpp

FWR dengan sinyal input dan output 2Vpp

BR dengan sinyal input 4Vpp

FWR dengan sinyal input dan output 4Vpp

Bridge Rectifier dengan sinyal input dan output 2 Vpp

Bridge Rectifier dengan sinyal input dan output 4 Vpp

F. REFRENSI (sementara)

- Penuntun Praktikum Elektronika I, Laboratorium Elektronika Dasar Departement

Fisika UI

- Malvino, Albert Paul. Eletronic Principles 6th Edition. Tata McGraw-Hill Publishing

Company Limited. 1999.