simulasi rangkaian elektronika - Laboratorium Elektronika dan

PR O GR AM S TUDI F ISI KA – F MI PA ITB
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN INSTRUMENTASI
MODUL 02
SIMULASI RANGKAIAN
ELEKTRONIKA
1 TUJUAN




Pengenalan simulasi menggunakan Proteus
Mengetahui karakteristik dioda dan transistor melalui simulasi
Mengetahui karakteristik dioda dan transistor melalui percobaan
Membandingkan hasil simulasi dan percobaan
2 PERSIAPAN




Menginstalasi Proteus (versi 7 atau 8)
Pelajari cara menggunakan aplikasi Proteus (manual guide/tutorial)
Kurva karakteristik dioda dan transistor
Praktikan membawa laptop pada saat praktikum.
3 PERALATAN PRAKTIKUM






Laptop yang terinstal Proteus (ISIS)
Dioda
Transistor NPN (misal BC 337)
Multimeter
Resistor 330, 10k
Catu Daya Variabel (mulai dari 0V)
1 buah
1 buah
2 buah (Voltmeter dan Ampermeter)
2 buah
1 buah
4 DASAR TEORI
Proteus merupakan salah satu peranti lunak yang digunakan untuk mendesain dan
menyimulasikan rangkaian elektronika[1]. Simulasi memberikan keleluasaan kepada pengguna tanpa
merusak komponen elektronika. Tentu dengan bantuan peranti lunak simulasi rangkaian akan lebih
menghemat kantung mahasiswa. Library Proteus yang cukup banyak membuat peranti lunak ini
dikatakan peranti lunak simulasi lengkap; yaitu dari komponen-komponen pasif, Analog, Transistor,
SCR, FET, jenis Buton/tombol, jenis sakelar/relay, IC digital, IC penguat, IC programmable
(mikrokontroler) dan IC memori. Selain didukung dengan kelengkapan komponen, juga didukung
dengan kelengkapan alat ukur seperti Voltmeter, Amper meter, Osiloskop, Penganalisis Sinyal, serta
pembangkit Frekuensi.
Proteus memiliki versi yang mengalami pembaharuan, setiap perubahan mengalami
penambahan library. Proteus 7.8 memiliki penampakan seperti pada gambar 1. Bagian yang ditunjuk
nomor 1 adalah menu bar; berupa menu-menu yang digunakan dalam pengolahan, perancangan,
dan sebagainya. Bagian nomor 2 adalah tool bar; berupa icon yang berfungsi untuk pengolahan,
perancangan, pengamatan. Bagian nomor 3 adalah mini view untuk menampilkan gambar di area
root sheet (bagian 4). Nomor 5 berisikan icon component mode, drawing tools, dan rotate. Nomor 6
MODUL PRAKTIKUM ELE KTR O NIK A DAS AR –
1
Gambar 1 . Tampilan ISIS Professional, Proteus 7.8
berupa list component. Nomor 7 tombol
untuk simulasi dan komentar pada bagian
nomor 8. Nomor 9 adalah contoh
komponen yang disimulasikan di ISIS.
Dioda dan transistor adalah
komponen elektronika yang sering
digunakan dalam
suatu
rangkaian
elektronika[2]. Dioda dan transistor memiliki
karakteristik
yang
unik,
kemudian
karakteristik tersebut dimanfaatkan dalam
berbagai aplikasi. Dalam praktikum ini
karakteristik Dioda dan Transistor (jenis BJT)
akan ditentukan melalui simulasi dan
percobaan.
5 TUGAS PENDAHULUAN
1.
2.
3.
4.
5.
Tuliskan langkah untuk menambahkan komponen di dalam sheet ! [nilai: 10]
Sebutkan dua kelebihan dan dua kekurangan simulasi menggunakan ISIS! [nilai: 20]
Gambar kurva karakteristik dioda (ID vs VD)! [nilai: 25]
Gambar kurva karakteristik transistor NPN (I C vs VCE dan garis bebannya)! [nilai: 25]
Tuliskan 5 contoh aplikasi dioda dan transistor! [nilai: 20]
6 LANGKAH PERCOBAAN
Pengenalan Menggunakan ISIS
Mari memulai merancang/membangun sistem rangkaian elektronika dengan ISIS. Mula-mula
tambahkan komponen yang akan digunakan ke dalam list component dengan mengklik icon
atau icon kemudian klik icon
atau hanya cukup tekan ‘p’ di keyboard. Kemudian akan
muncul jendela Pick Device seperti pada gambar 2. Masukkan keyword, misal ‘res’ maka akan
muncul hasil pencarian ( result) berupa resistor. Double click untuk menambahkan komponen
lalu klik ok. Selanjutnya klik komponen pada list dan kemudian klik di dalam root sheet untuk
menempatkannya (gambar 3). Edit nilai resistor dengan cara Double click resistor sehingga
Gambar 2 . Pick Device
Gambar 3 . Menambah komponen di root sheet
muncul jendela Edit Component Value (gambar 4). Buat penghubung antar komponen (kabel)
dengan cara mengklik ujung pin komponen dan akhiri dengan mengklik ujung pin komponen
lain yang dihubungkan (gambar 4). Selanjutnya tambahkan catu daya (generator), pilih DC pada
tools generator mode
. Edit nilai tegangan generator DC dengan cara Double click generator
sehingga muncul jendela Generator Properties (gambar 5). Tambahkan ground pada
rangkaian, pilih GROUND pada terminals mode . Tambahkan pada kabel rangkaian voltage
probe mode dan current probe mode . Sehingga rangkaian terlihat seperti gambar 6.
MODUL PRAKTIKUM ELE KTR O NIK A DAS AR –
2
Gambar 4 . Jendela Edit Component Value
Gambar 5 . Jendela Generator Properties
Gambar 6 . Simulasi rangkaian paralel resistor
Gambar 7 . Rangkaian
Kegiatan 1: Karakterisasi Dioda
MODUL PRAKTIKUM ELE KTR O NIK A DAS AR –
3
[ Simulasi ] Buat rangkaian gambar 7a, 7b, 7c dengan ISIS, kemudian simulasikan dengan cara
memvariasikan nilai tegangan Vcc mulai dari 0V hingga 1V dengan penambahan 100 mV dan
10 mV di sekitar daerah cut off. Catat tegangan dan arus dan buat grafik hasilnya.
[ Percobaan ] Buat rangkaian pada gambar 7c, gunakan catu daya variabel, variasikan mulai dari
200 mV hingga 1 V dengan penambahan kurang dari 100 mV. Ukur tegangan beserta arusnya.
Catat dan buat grafiknya.
Kegiatan 2: Karakterisasi Transistor NPN
[ Simulasi ] Buat rangkaian gambar 7d dengan ISIS, kemudian simulasikan dengan
memvariasikan tegangan VCE dari 0V hingga 1V dengan penambahan 100mV dan dari 1V
hingga 5V dengan penambahan 0.5V. Catat tegangan dan arus kemudian buat grafik hasilnya.
[ Percobaan ] Buat rangkaian gambar 7d, gunakan catu daya variabel, tegangan V CE dari 0V
hingga 1V dengan penambahan 100mV dan dari 1V hingga 5V dengan penambahan 0.5V.
Ukur tegangan beserta arusnya. Catat dan buat grafiknya.
7 TUGAS LAPORAN
1.
2.
3.
4.
Jelaskan mengapa simulasi diperlukan!
Jelaskan setiap kurva karakteristik dioda dan transistor NPN yang Anda peroleh!
Bandingkan hasil simulasi dengan hasil percobaan!
Jelaskan mengapa percobaan dilakukan pada gambar 7c dan 7d sedangkan gambar 7a dan
7b tidak.
5. Jelaskan prinsip kerja dioda dan transistor!
6. [Opsional] Jelaskan aplikasi dioda dan transistor!
7. [Opsional] Sebutkan dan jelaskan jenis-jenis dioda dan transistor!
8 REFERENSI
[1] User Manual. ISIS Intelligent Schematic Input System. Labcenter Electronic. 2002.
[2] Malvino, Albert., David J. Bates. Electronic Principles 7ed.
MODUL PRAKTIKUM ELE KTR O NIK A DAS AR –
4
LOG AKTIVITAS
Nama
NIM
Shift
:
:
:
Kegiatan 1
1. Simulasi kurva karakteristik dioda
VD (V)
ID (A)
2. Simulasi kurva karakteristik dioda paralel dengan resistor (R =
VD (V)
)
ID (A)
3. Simulasi kurva karakteristik dioda seri dengan resistor (R =
VD (V)
ID (A)
)
MODUL PRAKTIKUM ELE KTR O NIK A DAS AR –
5
Nama
NIM
Shift
:
:
:
4. Percobaan kurva karakteristik dioda seri dengan resistor (R =
VD (V)
ID (A)
Kegiatan 2
1. Simulasi kurva karakteristik transistor (
VCE (V)
) dengan tegangan basis =
,R=
.
IE (A)
2. Percobaan kurva karakteristik transistor (
) dengan tegangan basis =
IcE (A)
Ic (A)
VCE (V)
)
MODUL PRAKTIKUM ELE KTR O NIK A DAS AR –
6
,R=
.