Perancangan Sistim Elektronika Analog

Petunjuk Praktikum
Perancangan Sistim
Elektronika Analog
Lab. Elektronika Industri
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
Lab 1. Amplifier
Penguat Dengan Catu Tunggal
a. Ukurlah tegangan di A, B, dan C sebelum Vin diaplikasikan!
Berapa besar ideal tegangan di titik tersebut secara umum ? Jelaskan!
b. Ukurlah Vout(p-p) untuk fin seperti yang ditunjukkan pada tabel !
Frekuensi input
Vout (p-p)
(Hz)
(Volt)
10
100
1k
10 k
c. Jelaskan fungsi masing-masing kapasitor !
d. Buatlah kesimpulan !
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
1
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
Gain-Bandwidth Product
a. Dengan menaikkan frekuensi input mulai dari 100 Hz, Carilah dan catat frekuensi
kritis fc (saat penguatan Av =
-
Vout
= 0,707) dan hitunglah ( fc x Av ) dengan Av =
Vin
Rf
untuk harga Rf seperti yang ditunjukkan pada tabel !
10 k
Rf
(kOhm)
fc (kHz)
fc x |Av|
10
100
1000
b. Buatlah kesimpulan !
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
2
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
Lab 2. Non-Linear Amplifier
Logarithmic Amplifier
a. Ukurlah Vout untuk Vin seperti yang ditujukkan pada tabel!
Vin (mV)
Vout (mV)
1
10
100
1000
b. Gambarkan grafik Vout terhadap Vin dalam skala linear!
c. Turunkan persamaan Vout!
d. Modifikasi rangkaian tersebut jika dioda diganti dengan transistor, dan turunkan
persamaan Vout-nya! (Teoritis)!
e. Berilah contoh aplikasi penguat tersebut!(Teoritis)
f. Buatlah kesimpulan !
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
3
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
Antilogarithmic Amplifier
Vout =K3 .10K4 .Vin
a. Ukurlah Vout untuk Vin seperti yang ditunjukkan pada tabel !
Vin (mV)
Vout (mV)
0
- 100
- 200
-
300
-
400
-
500
-
600
b. Gambarlah grafik Vout terhadap Vin dalam skala linier!
c. Turunkan persamaan Vout!
d. Modifikasi rangkaian tersebut jika dioda diganti dengan transistor dan turunkan
persamaan Vout-nya!(Teoritis)!
e. Berilah contoh aplikasi penguat tersebut!(Teoritis) !
f. Buatlah kesimpulan !
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
4
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
Lab 3. Oscillator & Rectifier
Oscillator
fout
I
II
a. Pasang Ri = 100 Ohm, dan Rf = 47 K
b. Amati Vout1 dan Vout2 di osiloskop secara serentak, dan gambarkan bentuk
gelombangnya !
c. Ulangi langkah b untuk Ri = 22 k
d. Ulangi langkah b untuk Ri = 47 k, dan hitung atau ukur frekwensi fout!
e. Ulangi langkah d untuk Rf = 100K.
f. Jelaskan mengapa rangkaian I disebut Integrator. Turunkan persamaan pengisian &
pengosongan kapasitornya!
g. Jelaskan apa yang dimaksud osilator yang frekuensinya dikendalikan oleh tegangan input
(teoritis).
h. Gambarkan rangkaian pengubah sinyal segitiga ke sinusoidal ! Jelaskan prinsip kerjanya!
i. Buatlah kesimpulan !
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
5
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
Small Signal Rectifier
I2
I1
I3
a. Ukurlah V1, V2, V3, Vout dan hitunglah I1, I2, I3 untuk Vin seperti yang ditunjukkan
pada tabel !
Vin
V1
V2
V3
Vout
I1
I2
I3
(Volt)
(Volt)
(Volt)
(Volt)
(Volt)
(mA)
(mA)
(mA)
1.0
0,5
0,1
-1,0
-0,5
-0,1
b. Cabutlah potensio P, kemudian sambungkan Vin dengan generator sinus berfrekuensi
1 kHz dengan Vp-p = 0,1 Volt. Amati Vin dan Vout di osiloskop secara serentak dan
gambarlah bentuk gelombangnya!
c. Jelaskan prinsip kerja rangkaian tersebut yang meliputi :
- Penurunan persamaan I2 dan I3 sebagai fungsi I1 baik untuk polaritas Vin positif
maupun negatif
- Penurunan Vout sebagai fungsi Vin, baik untuk polaritas Vin positip maupun negatif.
a. Jelaskan keunggulan rangkaian tersebut dibandingkan dengan penyearah dioda
jembatan tanpa menggunakan Op-amp.
b. Buatlah kesimpulan !
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
6
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
Lab 4. Voltage & Current Sources
Voltage Source
a. Ukurlah VL dan hitunglah IL untuk beban RL dan suplai Vs seperti yang ditunjukkan
pada tabel!
RL
Vs =  9 Volt
VL(Volt)
IL(mA)
Vs =  6 Volt
VL(Volt)
IL(mA)
I
II
III
b. Turunkan persamaan VL !
c. Modifikasi rangkaian tersebut jika sumber 3 Volt diganti dengan dioda zener beserta
tahanan pembatas arusnya! (secara teoritis)
d. Mengapa rangkaian tersebut dinamai sumber tegangan?
e. Buatlah kesimpulan !
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
7
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
Current Source
IR
a. Ukurlah VR, VEC, VL, Io dan hitunglah IR, IL untuk beban RL seperti yang ditunjukkan
pada tabel !
RL
VR
VEC
VL
IO
IR
IL
(Volt)
(Volt)
(Volt)
(mA)
(mA)
(mA)
I
II
III
b. Turunkan besarnya IL !(Teoritis)
c. Jelaskan fungsi transistor!
d. Modifikasi rangkaian tersebut jika sumber 3 Volt diganti dengan dioda zener beserta
tahanan pembatas arusnya! (Teoritis)
e. Mengapa rangkaian tersebut dinamai sumber arus?
f. Buatlah kesimpulan !
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
8
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
Lab 5. Voltage Doubler & Inverter
Voltage Doubler
c. Ukurlah Vout untuk frekuensi input dan beban seperti yang ditunjukkan pada tabel !
Vout (Volt)
Frekuensi
C = 1 uF
(Hz)
Tanpa beban
Dengan beban
C = 100 uF
Tanpa beban
Dengan beban
1
10
10 k
d. Jelaskan prinsip kerja rangkaian tersebut!
e. Buatlah kesimpulan !
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
9
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
Voltage Inverter
a. Ukurlah tegangan output Vout untuk frekuensi input dan beban seperti yang
ditunjukkan pada tabel !
Vout (Volt)
Frekuensi
C = 1 uF
(Hz)
Tanpa beban
Dengan beban
C = 100 uF
Tanpa beban
Dengan beban
1
10
10 k
b. Jelaskan prinsip kerja rangkaian tersebut!
c. Buatlah kesimpulan !
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
10
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
Lab 6. DC to DC converters
a. Ukurlah tegangan Vo dan lengkapi tabel-nya untuk setiap rangkaian berikut !
b. Jelaskan prinsip kerja setiap rangkaian!
c. Buatlah kesimpulan !
Step-up (boost) converter
100 mH
+
1N4148
Vi = 5V
100nF
1K
5V
D
0V
VO
IRF540
-
f = 10 kHz
Duty Cycle ( % )
20
30
40
50
60
70
80
VO (Volt)
Step-down (buck) converter
100 mH
IRF540
Vi = 10V
1N4148
10V
0V
+
100nF
1K
VO
D
-
f = 10 kHz
Duty Cycle ( % )
20
30
40
50
60
70
80
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
VO (Volt)
11
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
Inverting (buck–boost) Converter
IRF540
1N4148
100nF
Vi = 10V
100 mH
10V
0V
+
1K
VO
D
-
f = 10 kHz
Duty Cycle ( % )
20
30
40
50
60
70
80
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
VO (Volt)
12
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
Lab 7. Active Filter
Low-Pass Filter
Av
A0
A0
2
Av 
0
fc
Vout
Vin
f
a. Gunakan R = 100K. Amati Vin dan Vout di osiloskop secara serentak!
Naikkan frekuensi input dari 100 Hz sampai frekuensi kritis (fc) !
Catat fc!
b. Catat penguatan Av saat f = 0,1 fc ; f = fc ; f = 10 fc ; f = 100 fc.
Amati beda fasa antara Vin dan Vout pada frekuensi-frekuensi tersebut. Gambar
bentuk gelombangnya!
c. Gambarkan grafik (20 log Av)dB dalam skala linier terhadap frekuensi dalam skala
logaritmik!
d. Jelaskan mengapa rangkaian ini disebut filter low-pass – 40 dB/decade!
e. Carilah fc jika R = 10 k!
f. Buatlah kesimpulan !
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
13
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
High-Pass Filter
Av
A0
A0
2
0
Av 
fc
Vout
Vin
f
a. Amati Vin dan Vout di osiloskop secara serentak!
Turunkan frekuensi input dari 100 kHz sampai frekuensi kritis (fc) !
Catat fc!
b. Catat penguatan Av saat f = 0,1 fc ; f = fc ; f = 10 fc ; f = 100 fc!
c. Gambarkan grafik (20 log Av)dB dalam skala linier terhadap frekuensi dalam skala
logaritmik!
d. Buatlah kesimpulan !
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
14
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
Lab 8. Data Conversion
Digital-to-analog converter
10K
+9V
10K
10K
LM741
20K
20K
20K
20K
D0
‘0’ 0 Volt
‘1’ Vr Volt
D1
VO
D2
-9V
Vr
D2 D1 D0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
VO (Volt)
Vr = +5V
Vr = -5V
0
1
0
1
0
1
0
1
d. Ukurlah tegangan Vo dan lengkapi tabel-nya !
e. Tentukan dan jelaskan mengenai half scale, full scale dan resolusi DAC!
f. Modifikasi rangkaian tersebut sehingga bisa menghasilkan tegangan bipolar! (Teoritis)
g. Buatlah kesimpulan !
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
15
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
Analog-to-digital converter
+5V
1K
P
10K
Vi
1N4148
74LS86
Vi (Volt)
LM324
1K
+5V
D1
0
0
1
1
D0
0
1
0
1
+5V
1K
D1
1K
1K
D0
‘0’ 0 Volt
‘1’  4V Volt
1K
a. Posisikan potensiometer P sehingga Vi terukur 0 Volt !
b. Putarlah tuas potensiometer secara perlahan sehingga Vi menaik, dan lengkapi tabelnya
c. Jelaskan fungsi diode !
d. Tentukan dan jelaskan mengenai half scale, full scale dan resolusi ADC!
e. Modifikasi rangkaian tersebut sehingga bisa mengkonversi tegangan bipolar!
(Teoritis)
f. Perbaharui rangkaian tersebut untuk 3-bit ADC (Teoritis)!
g.
Buatlah kesimpulan !
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
16
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
Lab 9. Field Programmable Analog Array
Comparator Dengan Input Fullwave Rectifier
Ipmodules yang digunakan:
1. sinewave oscillator
2. positif dc source
3. fullwave rectifier with lowpass
4. dual input comparator
5. inverting gain stage
1.
2.
3.
4.
5.
Set frekuensi untuk sinewave oscillator (Fo)= 50 kHz. Dan amplitudo =2.
Set corner frekuensi untuk fullwave rectifier = 200 kHz dan gain = 1
Set positif dc source dengan tegangan dc 1
Set gain untuk inverting gain =1
Amati Vout1 untuk sinwave osilator,Vout2 untuk output fullwave rectifier dan Vout3 dari
inverting gain.
6. Ulangi langkah 1-5 untuk nilai-nilai berikut
No
1
2
3
4
5
Fo
(sinwave
osc)
50Khz
50 Khz
50 Khz
75 Khz
100 Khz
Amplitudo
(sinwave
osc)
2
2
2
1
2
Corner freq.
(fullwave)
Gain
(fullwave)
Tegangan dc
source
200 Khz
200 Khz
100 Khz
150 Khz
150 Khz
1.5
1
1,5
1
1
1
1
1
1
1
Gain
(inverting
gain)
1
1.5
1
1
1
7. Jelaskan cara kerja rangkaian tersebut!
8. Buatlah analisa untuk masing-masing rangkaian!
9. catat nilai-nilai untuk table dibawah ini!
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
17
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
No
Freq.
sinwave
osc
Amplitudo
sinwave
osc)
Freq.
fullwave
Amplitudo dari output
gain inverting
1
2
3
4
5
10. Jelaskan output masing-masing rangkaian Untuk percobaan no 1 dan 2!
11. Jelaskan apa perbedaan output dari fullwave rectifier dari percobaan no1 dan 3!
12. Buat kesimpulan dari percobaan tersebut!
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
18
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
Comparator Dengan Input function generator
Ipmodules yang digunakan:
1. positif dc source
2. dual input comparator
3. inverting gain stage
1. set gain untuk inverting gain =1
2. atur nilai amplitudo pada source dc positif = 1
3. pada input comparator (+), beri input dengan amplitude 2V dan frekuensi 30Khz
 sebelum masuk modul fpaa pastikan function generator memiliki amplitude dan frekuensi
sesuai dengan modul
4. pada input comparator (+), beri input dengan amplitude 3V dan frekuensi 50Khz
5. gambar sinyal pada output dan catat nilai amplitudonya
6. ulangi percobaan tersebut, ubah input comparator dengan nilai amplitude 3V dan frekuensi 50
Khz.
7. Ulangi percobaan tersebut, tetapi memiliki output dengan duty cyle 70%! Nilai input
comparator (+) memiliki frekuensi 50 Khz dan amplitude 3V. anda dapat merubah source dc
positif sehingga output memiliki duty cyle 70%
8. Jelaskan cara kerja rangkaian tersebut!
9. Buat analisa setiap percobaan!
10. Buat kesimpulan pada percobaan ini!
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
19
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
Pin Configurations
LM324
74LS86
BC109, BC141, BC178
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
20
Praktikum Perancangan Sistim Elektronika Analog
Laporan Praktikum

Ukuran kertas A4 (210mm x 297mm), satu kolom, perkirakan berspasi satu

Dibuat dalam tulisan tangan (tidak diketik) dengan tinta biru

Gambar atau Grafik bisa ditempelkan

Tulisan terdiri: TEORI, PERCOBAAN, HASIL DAN ANALISA, KESIMPULAN,
dan LAMPIRAN (untuk masing-masing percobaan)
Lampiran bisa terdiri dari data penunjang, hasil simulasi penunjang, datasheet dsb.

Soft Cover dengan warna cover putih polos tebal, tanpa plastik transparan (format Cover
terlampir)
M.Rivai - Electrical Engineering ITS Surabaya
21
Laporan Praktikum
Perancangan Sistim
Elektronika Analog
Nama
:
NRP
:
Kelompok :
Tanggal
:
Lab. Elektronika Industri
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember