PERCOBAAN I

Praktikum Rangkaian Elektronika
MODUL PRAKTIKUM
RANGKAIAN ELEKRONIKA
DEPARTEMEN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK
2010
Praktikum Rangkaian Elektronika
MODUL I
DIODA SEMIKONDUKTOR DAN APLIKASINYA
1. RANGKAIAN PENYEARAH & FILTER
A. TUJUAN PERCOBAAN
Mengamati dan memahami cara kerja beberapa rangkaian dioda sebagai penyearah.
B. TEORI
Penyearah setengah gelombang adalah rangkaian yang mengubah tegangan AC menjadi
tegangan DC berdenyut. Sumber tegangan AC yang biasa digunakan adalah transformator
penurun tegangan (step down). Pada siklus positif dari tegangan masukan, dioda akan dibias maju
(forward bias) dan pada siklus negatif dari tegangan masukan, dioda akan dibias mundur (reverse
bias).
Gambar 1.1. Rangkaian penyearah setengah gelombang
Tegangan yang muncul di R1 merupakan tegangan DC berdenyut yang memiliki nilai
efektif Vrms =
VM
untuk VM = tegangan maksimum.
2
Gambar 1.2 menunjukkan rangkaian penyearah gelombang penuh. Pada siklus positif
tegangan masukan, D2 dan D3 dibias maju dan selama siklus negatif, dioda D1 dan D4 dibias
maju. Arus yang mengalir melalui tahanan beban memiliki arah yang sama kedua setengah siklus
tersebut.
Praktikum Rangkaian Elektronika
Gambar 1.2. Rangkaian penyearah gelombang penuh.
Rangkaian filter digunakan untuk mengubah sinyal keluaran penyearah setengah
gelombang dan gelombang penuh menjadi tegangan DC yang memiliki ripple kecil. Hal ini
dapat diterapkan pada rangkaian sebelumnya dengan menambahkan komponen berupa kapasitor
yang dapat menyimpan muatan ketika potensial naik dan melepaskan muatan pada saat potensial
turun.
Gambar 1.3. Rangkaian penyearah dengan filter C
C. Percobaan 1A. Penyearah Setengah Gelombang
Alat dan Bahan :
1 buah transformator step down
1 buah dioda (1N4002 / 1N4007 / 1N4148)
1 buah resistor (10K)
1 unit osiloskop Hameg HM303-6 + probe
Unjuk Kerja :
1. Ukur tegangan puncak-ke-puncak (peak-to-peak) dari kumparan sekunder transformator
dengan cara menghubungkan probe negatif dari osiloskop ke terminal 0 Volt dan probe
positif ke terminal 12 Volt. Atur terlebih dahulu tombol input coupling dari osiloskop
(gambar 1.4 tombol no. 29) ke posisi AC.
Praktikum Rangkaian Elektronika
Gambar 1.4 Tombol input coupling dari osiloskop Hameg HM303-6
Bandingkanlah hasil pembacaan osiloskop dengan rating yang tertera pada transformator.
Apakah keduanya menunjukkan perbedaan ? Mengapa hal itu dapat terjadi ? Lalu jenis
tegangan apakah yang dibaca oleh osiloskop dan jenis tegangan apakah yang tertera pada
transformator ?
2. Susun dioda dan resistor seperti gambar 1.1 lalu hubungkan rangkaian tersebut ke terminal
transformator yang terdapat pada panel praktikum.
3. Ukurlah tegangan maksimum dari output rangkaian penyearah, yakni tegangan antara titik 2
dan 3 pada gambar 1.1 dengan input coupling dari osiloskop pada posisi DC.
Percobaan 1B. Penyearah Gelombang Penuh
Alat dan Bahan :
1 buah transformator step down
4 buah dioda (1N4002 / 1N4007 / 1N4148)
1 buah resistor (10K)
1 unit osiloskop Hameg HM303-6 + probe
Unjuk Kerja :
1. Ulangi langkah 1 dari percobaan 1A.
2. Susun keempat dioda dan resistor seperti gambar 1.2 lalu hubungkan rangkaian tersebut ke
terminal transformator yang terdapat pada panel praktikum.
3. Ukurlah tegangan maksimum dari output rangkaian penyearah, yakni tegangan antara titik 2
dan 0 pada gambar 1.2 dengan input coupling dari osiloskop pada posisi DC.
Percobaan 1C. Penyearah Gelombang Penuh dengan Filter Kapasitor
Alat dan Bahan :
Praktikum Rangkaian Elektronika
1 buah transformator step down
4 buah dioda (1N4002 / 1N4007 / 1N4148)
1 buah resistor (10K)
2 buah kapasitor berorde mikroFarad
1 unit osiloskop Hameg HM303-6 + probe
Unjuk Kerja :
1. Ulangi langkah 1 dari percobaan 1A.
2. Susun keempat dioda, resistor, dan kapasitor berorde mikroFarad ( yang lebih rendah nilai
kapasitansinya ) seperti gambar 1.3 lalu hubungkan rangkaian tersebut ke terminal
transformator yang terdapat pada panel praktikum. Biasanya kapasitor yang dipakai
merupakan kapasitor elektrolit. Perhatikan polaritas dari kapasitor yang bersangkutan. Jangan
sampai terbalik polaritasnya !!!
3. Ukurlah tegangan maksimum dari output rangkaian penyearah, yakni tegangan antara titik 2
dan 0 pada gambar 1.3 dengan input coupling dari osiloskop pada posisi DC.
4. Ubahlah input coupling dari osiloskop menjadi AC, lalu ukurlah tegangan peak-to-peak dari
output rangkaian penyearah. Tegangan yang terukur disini adalah tegangan ripple dari
rangkaian penyearah yang bersangkutan.
5. Ulangi langkah 2 dengan menggunakan kapasitor berorde mikroFarad ( yang lebih tinggi
nilai kapasitansinya ).
6. Ulangi langkah 3 dan 4.
2. PENJEPIT TEGANGAN (CLAMPING CIRCUIT)
TUJUAN PERCOBAAN
Mengamati dan memahami cara kerja beberapa rangkaian dioda sebagai penjepit
tegangan.
TEORI
Penjepit tegangan adalah rangkaian yang inputnya berupa gelombang dan
bentukvoutputnya sama dengan input namun tegangannya dijepit pada polaritas yang ditentukan.
Gambar 2.1 menunjukkan gelombang pada ujung negatif dijepit menjadi nol sehingga
Praktikum Rangkaian Elektronika
menghasilkan output yang positif murni dan gambar 2.2 menunjukkan gelombang pada ujung
positif dijepit menjadi nol sehingga menghasilkan output yang negatif murni.
JALAN PERCOBAAN
1. Susun rangkaian seperti gambar 2.1
2. Ukur tegangan peak-to peak VA dan VB dengan osiloskop dan gambar bentuk gelombangnya.
3. Ulangi prosedur 1 dan 2 untuk rangkaian gambar 2.2 dan 2.3.
3. RANGKAIAN PEMOTONG TEGANGAN (CLIPPER CIRCUIT)
TUJUAN PERCOBAAN
Mengamati dan memahami cara kerja beberapa rangkaian dioda sebagai pemotong tegangan.
TEORI
Pemotong tegangan adalah rangkaian yang inputnya berupa gelombang dan bentuk sinyal
outputnya sama dengan sinyal input namun tegangannya dipotong, dimana sinyalnya berada
diatas atau dibawah suatu level tegangan yang dijadikan referensi. Gambar 3.1. menunjukkan
Praktikum Rangkaian Elektronika
gelombang pada bagian atas level tegangan yang dijadikan referensi dipotong sehingga outputnya
hanya gelombang yang berada di bagian bawah level tegangan referensi. Sedangkan pada gambar
3.2. menunjukkan gelombang pada bagian bawah level tegangan yang dijadikan referensi
dipotong sehingga outputnya hanya gelombang yang berada di bagian atas level tegangan
referensi.
Gambar 3.1. Clipping Sinyal di Atas Level Tegangan Referensi
Gambar 3.2. Clipping Sinyal di Bawah Level Tegangan Referensi
Praktikum Rangkaian Elektronika
3.3. Rangkaian Clipping
 Jalan Percobaan
1. Hubungkan power supply sesuai dengan rangkaian pada gambar 3.3.
2. Ukur tegangan peak-to peak VA dan VB dengan osiloskop dan gambar bentuk
gelombangnya.
3. Ulangi prosedur 1 dan 2 untuk nilai VAC yang berbeda-beda.
 Peralatan Percobaan
1. AC/DC Power Supply
2. Oscilloscope
3. Protoboard Modul 1: Rangkaian Dioda
4. Kabel Penghubung
Praktikum Rangkaian Elektronika
4.
PENGATURAN TEGANGAN (REGULATOR)
TUJUAN PERCOBAAN
Mengetahui cara kerja suatu pengaturan tegangan.
TEORI
Pengaturan tegangan dapat dilakukan dengan menggunakan komponen dioda zener yang
bekerja pada daerah breakdown dengan karakteristik sebagai berikut:
VIN < Vbreakdown menghasilkan VOUT = VIN
VIN > Vbreakdown menghasilkan VOUT = Vbreakdown
Untuk menetapkan daerah breakdown, dioda zener harus dipasang pada posisi reverse.
Gambar 4.1. Rangkaian pengaturan tegangan dengan zener.
JALAN PERCOBAAN
1. Susun rangkaian seperti pada gambar 3.1.
2. Ukur tegangan pada dioda zener (VZ) dengan voltmeter untuk setiap kenaikan tegangan pada
catu daya (VIN).
3. Bandingkan tegangan yang diukur tersebut.
BAHAN BACAAN

Sutanto, Rangkaian Elektronika Analog dan Terpadu.

Millman, Jacob & Arvin Grabel, Microelectronics.

Millman, Jacob & Christos Halkias, Integrated Electronics.
Praktikum Rangkaian Elektronika
MODUL II
BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR
TUJUAN PERCOBAAN
1.
Memahami prinsip kerja bipolar junction transistor.
2.
Mengamati dan memahami DC bias pada transistor.
3.
Mengamati dan memahami prinsip kerja transistor bipolar sebagai penguat.
4.
Memahami prinsip rangkaian logika melalui BJT
TEORI UMUM
Transistor merupakan suatu komponen aktif karena dapat melakukan penguatan terhadap sinyal
yang masuk. Pada dasarnya penguat transistor bipolar terdiri dari tiga konfigurasi dasar, yaitu
common emitter, common collector, dan common base, seperti terlihat pada gambar 1, 2, dan 3.
Gambar 1. (a) Rangkaian common-emitor,
(b) Rangkaian ekivalen
Gambar 2. (a) Rangkaian common-collector,
(b) Rangkaian ekivalen
Praktikum Rangkaian Elektronika
Gambar 3. (a) Rangkaian common-base,
(b) Rangkaian ekivalen
Common Emitter
Langkah Percobaan
1. Hubungkan rangkaian penguat CE dengan generator fungsi seperti Gambar 4. Atur agar
harga V1 = 10 volt dan frekuensinya = 1 kHz.
rg
10k
A
VA
Vg
V1
B
CE
1k
Gambar 4. Rangkaian perubahan CE-1
2. Ulangi langkah 1 di atas dengan frekuensi yang berbeda-beda.
Rangkaian logika
Selain untuk rangkaian amplifier, transistor juga biasa dalam proses switching. Proses
switching digunakan pada aplikasi digital, yaitu unutk merangkai gerbang-gerbang
logika, seperti:
Praktikum Rangkaian Elektronika
1. Gerbang NOT
2. Gerbang AND
Praktikum Rangkaian Elektronika
3. Gerbang OR
4. Gerbang NAND
Praktikum Rangkaian Elektronika
5. Gerbang NOR
ALAT YANG DIGUNAKAN
Power supply DC, multimeter, oscilloscope, bread board, LED, resistor (10K, 1K, 220 Ohm),
IC741, IC4558.
Praktikum Rangkaian Elektronika
MODUL III
OPERATIONAL AMPLIFIER
PERCOBAAN 1 : Op-Amp Sebagai Pembanding (Komparator)
TUJUAN PERCOBAAN
1. Mempelajari kerja op-amp sebagai pembanding
2. Mengamati fenomena saturasi pada op-amp saat bekerja tanpa umpan-balik
TEORI UMUM
Op-amp yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut :
1. resistansi input, Ri = tak hingga
2. resistansi output, Ro = 0
3. selisih tegangan antara masukan membalik dan tak membalik, Vd = 0
4. arus input, Ii = 0
5. penguatan tegangan open-loop, Av = tak hingga
Di zaman modern ini, op-amp sudah dikemas dalam bentuk kepingan IC. Salah
satu IC op-amp paling legendaris di dunia adalah keluarga IC 741 yang sudah diproduksi
oleh banyak perusahaan dengan kode nomor seri yang bervariasi.
Tegangan keluaran op-amp dapat dinyatakan dengan persamaan (1) yaitu :
Vo = Vd.AOL……………………………………….(1)
dimana : Vo = tegangan output.
Vd = selisih tegangan masukan non-inverting dan masukan inverting
AOL = penguatan tegangan rangkaian terbuka (tanpa umpan balik)
Secara praktis nilai AOL sangat besar sehingga nilai Vd yang sangat kecil dapat
menghasilkan Vo yang sangat besar. Namun tegangan yang sangat tinggi tersebut tidak
mungkin dicapai karena sudah melebihi nilai tegangan suplai untuk menghidupkan opamp tersebut. Akibatnya, tegangan output yang mungkin muncul pada sebuah op-amp
hanya berayun di antara nilai suplai tegangan positif (+VCC) dan negatifnya (-VCC).
Suatu keadaan dimana tegangan output dari op-amp hampir sama dengan
tegangan suplainya dinamakan kondisi saturasi. Pada saat terjadi saturasi, tegangan
output cenderung tetap dan tidak akan bisa bertambah lagi meskipun tegangan input
dinaikkan.
Praktikum Rangkaian Elektronika
ALAT YANG DIGUNAKAN
Op-Amp Motorola MC1741CP1 (2 buah), Osiloskop, Function Generator, Catu daya
DC, Resistor 1K (2 buah), 220R (2 buah), LED (2 buah).
LANGKAH PERCOBAAN
1. Susun rangkaian seperti Gambar 4.1.
2. Aturlah Vi dengan cara mengatur catu daya DC sebesar 1 Volt. Amati LED
mana yang menyala dan padam.
3. Ulangi langkah 2 diatas untuk nilai Vi = 2, 3, 4, dan 5 Volt.
Gambar 4.1 Rangkaian Pembanding
PERCOBAAN 2 : Op-Amp Sebagai Penguat
TUJUAN PERCOBAAN
Praktikum Rangkaian Elektronika
1. Mempelajari kerja op-amp sebagai penguat.
2. Memodelkan op-amp sebagai sebuah voltage-controlled voltage source (VCCS)
TEORI UMUM
Secara umum, ada dua jenis konfigurasi penguat yang menggunakan op-amp yaitu
penguat membalik (inverting amplifier) dan penguat tak-membalik (non-inverting
amplifier). Gambar 4.2 menunjukkan rangkaian inverting amplifier dan gambar 4.3
menunjukkan rangkaian non-inverting amplifier. Besarnya penguatan yang terjadi,
ditentukan oleh nilai dan konfigurasi rangkaian umpan-balik yang dipasang antara output
dan input op-amp tersebut.
ALAT YANG DIGUNAKAN
Op-Amp Motorola MC1741CP1, Osiloskop, Function Generator, Resistor.
LANGKAH PERCOBAAN
A. Percobaan penguat pembalik
1. Susun rangkaian seperti Gambar 4.2.
2. Aturlah tegangan V1 yang berasal dari function generator hingga
menghasilkan gelombang sinusoid dengan amplitudo 1 Vpp dan frekuensi 100
Hz. Nilai R1 dan R2 ditentukan oleh asisten.
3. Lihat Vo pada oscilloscope. Catat amplitudo dari tegangan output dan amati
juga pergeseran fasa yang mungkin terjadi pada output.
4. Ulangi langkah 2 dan 3 dengan nilai R2 yang berbeda.
B. Percobaan penguat tak membalik
1. Susun rangkaian seperti pada Gambar 4.3.
2. Lakukan langkah 2-4 seperti pada percobaan A.
Praktikum Rangkaian Elektronika
Gambar 4.2 Penguat pembalik
Gambar 4.3 Penguat tak membalik
PERCOBAAN 3 : INTEGRATOR
TUJUAN PERCOBAAN
1. Mempelajari arti fisis dari proses integarasi gelombang sinusoid dan non-sinusoid
serta pengaruh proses integrasi terhadap amplitudo dan sudut fasanya.
TEORI UMUM
Integrator merupakan sebuah rangkaian yang digunakan untuk
mengimplementasikan proses pengintegralan dari suatu sinyal yang dinyatakan dengan
fungsi matematis tertentu. Output dari sebuah integrator merupakan integral dari inputnya
tehadap waktu. Integrator seperti pada gambar 1 biasa dipakai untuk pengubahan bentuk
gelombang, misalnya membentuk gelombang segitiga dari gelombang persegi dan
sebaliknya.
Praktikum Rangkaian Elektronika
Gambar 4.4 Rangkaian integrator sederhana
Secara matematis, hubungan antara tegangan output dan tegangan input dari
rangkaian pada gambar 4.4 tersebut adalah :
Gambar 4.5 menunjukkan rangkaian integrator yang akan digunakan pada praktikum.
Peralihan fungsi dari penguat membalik ke integrator terjadi pada saat XC = R2 dengan
frekuensi transisi :
Pembuktian persamaan 3 tersebut dapat dilakukan dengan analisa rangkaian pada domain
frekuensi (domain s) untuk mendapatkan transfer function dari integrator tersebut.
Frekuensi transisi dapat dicari dengan membaca bode plot dari transfer function tersebut.
Bode plot dapat dibuat dengan bantuan software MATLAB. Berikut adalah tabel sinyal
output ideal yang dihasilkan oleh integrator tersebut.
Praktikum Rangkaian Elektronika
Gambar 4.5 Rangkaian percobaan integrator
ALAT YANG DIGUNAKAN
Op-Amp Motorola MC1741CP1, Osiloskop, Function Generator, Resistor (2 buah),
Kapasitor.
Praktikum Rangkaian Elektronika
LANGKAH PERCOBAAN
1. Susun rangkaian integrator seperti pada gambar 4.5 dengan nilai R, R1, dan C
yang ditentukan oleh asisten. Tegangan suplai op-amp = 15 Volt.
2. Atur generator untuk gelombang sinusoid dengan amplitudo 1 Vpp dan frekuensi
yang ditentukan oleh asisten.
3. Amati gelombang input dan outputnya, seperti pada tabel 1. Bagaimana amplitudo
dan fasanya ? Catat hasilnya pada lembar data.
4. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk frekuensi yang berbeda.
5. Ulangi langkah 2 sampai 4 untuk gelombang segitiga dan persegi.
6. Ubah nilai resistor R1 sesuai petunjuk asisten.
7. Ulangi langkah 2 sampai 5.
PERCOBAAN 4 : DIFFERENSIATOR
TEORI UMUM
Differensiator pada gambar 4.6 adalah rangkaian yang menghasilkan sinyal
keluaran yang berupa turunan dari sinyal masukannya. Sinyal keluaran yang dihasilkan
sangat bergantung pada frekuensi sinyal masukan.
Gambar 4.6 Rangkaian differensiator sederhana
Praktikum Rangkaian Elektronika
Hubungan matematis antara tegangan output dan input dari rangkaian tersebut adalah
Frekuensi transisinya adalah
Praktikum Rangkaian Elektronika
Gambar 4.7 Rangkaian differensiator percobaan
ALAT YANG DIGUNAKAN
Op-Amp Motorola MC1741CP1, Osiloskop, Function Generator, Resistor (2 buah),
Kapasitor.
LANGKAH PERCOBAAN
1. Susun rangkaian differensiator seperti pada gambar 4.7 dengan nilai R, R1, dan C
yang ditentukan oleh asisten. Tegangan suplai op-amp = 15 Volt. Praktikum Rangkaian
Elektronika – Modul IV
2. Atur generator untuk gelombang sinusoid dengan amplitudo 1 Vpp dan frekuensi
yang ditentukan oleh asisten.
3. Amati gelombang input dan outputnya, seperti pada tabel 2. Bagaimana amplitudo
dan fasanya ? Catat hasilnya pada lembar data.
4. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk frekuensi yang berbeda.
5. Ulangi langkah 2 sampai 4 untuk gelombang segitiga dan persegi.
6. Ubah nilai resistor R1 sesuai petunjuk asisten.
7. Ulangi langkah 2 sampai 5.
Praktikum Rangkaian Elektronika
BAHAN BACAAN
Kissel, Thomas E., Industrial Electronics, Applications for Programmable
Controllers, Instrumentation and Process Control, and Electrical Machines and
Motor Controls, 3rd
edition, Chapter 8.
Sutanto, Rangkaian Elektronika Analog dan Terpadu.
Millman, Jacob & Arvin Grabel, Microelectronics.
Millman, Jacob & Christos Halkias, Integrated Electronics. Chapter 15, 16
Malvino, Albert Paul, Electronic Principles, 7th
edition, Chapter 17, 18, 20, 22