MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKRONIKA Bagian II
DEPARTEMEN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2015
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika PERCOBAAN VII OP-AMP SEBAGAI PENGUAT DAN KOMPARATOR A. OP-AMP Sebagai Peguat TUJUAN PERCOBAAN 1. Mempelajari kerja op-amp sebagai penguat. TEORI UMUM IC 741 adalah salah satu IC yang berfungsi sebagai op-amp. Op-amp yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut : 1. resistansi input, Ri = 2. resitansi output, Ro = 0 3. tegangan input, Vi = 0 4. arus input, Ii = 0 5. penguatan tegangan, Av = Ada dua jenis penguat op-amp yaitu penguat pembalik dan penguat tak membalik. Langkah Percobaan A.
Percobaan penguat pembalik 1. Buat rangkain seperti Gambar 1. 2. Berikan V1 = 10 mVpp dengan frekuensi 100 Hz, R1 = 1K, R2 = 10K 3. Lihat Vo pada oscilloscope, catat nilainya. 4. Ulangi langkah 2 dan 3 dengan R2 = 100K
Percobaan penguat tak membalik 1. Buat rangkain seperti pada Gambar 2. 2. Lakukan langkah 2-4 seperti pada percobaan A. R2 R1 V1
-
Vo
+
Gambar 1. Penguat pembalik
Gambar 2. Penguat tak membalik
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika B. OPAMP Sebagai Pembanding (Komparator) TUJUAN PERCOBAAN 1. Mempelajari kerja Opamp sebagai pembanding TEORI UMUM 1. Tegangan keluaran Op-Amp dapat dinyatakan dengan Persamaan (1) yaitu : Vo=Vd.AOL…………………………………………………………….(1) dimana :
VO = tegangan Output. Vd = selisih tegangan masukan tak membalik dengan masukan membalik AOL= penguatan tegangan rangkaian terbuka.
Secara praktis sulit untuk medapatkan nilai Vd, sehingga untuk mengukur tegangan output dapat digunakan rangkaian seperti Gambar 3. Berdasarkan gambar tersebut, besar tegangan output dinyatakan dengan persamaan (2) dan (3). Vo = +Vsat untuk Vi>Vrot……………………………………………(2) Vo = -Vsat untuk Vi
Dimana +Vsat akan mendekati nilai Vcc + (catu positif) dan -Vsat akan mendekati nilai Vcc –
Gambar 3. Rangkaian Detektor Positif
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika Langkah Percobaan Percobaan detektor positif 1. Konfigurasi rangkaian seperti Gambar 3. 2. Atur Vrot=15 V, R=10K dan Vi=0-15 V. 3. Ukur dan catat nilai Vo seperti pada tabel 1 dengan mengubah-ubah Vi. Percobaan pembanding 1. Konfigurasi rangkaian seperti Gambar 4. 2. Catat LED yang menyala seperti pada tabel 2 dengan mengubah-ubah nilai Vi=1,2,3,.. 5V
Gambar 4. Rangkaian Pembanding
ALAT YANG DIGUNAKAN Power supply DC, multimeter, oscilloscope, bread board, LED, resistor (10K, 1K, 220 Ohm), IC741, IC4558.
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika Pelajari Secara Mendalam Poin-Poin di Bawah ini:
Karakteristik Op amp Simbol dan rangkaian dalam Op amp Jenis-jenis rangkaian Op amp Unity Gain untuk inverting,non inverting, Kerja rangkaian komparator Kerja rangkaian penguat Tegangan offset opamp
Nb : Penguasaan dari setiap materi yang tertulis di atas adalah WAJIB dan akan diuji pada Tes Pendahuluan. Asisten BERHAK memberikan sanksi kepada praktikan yang tidak menguasai materi tersebut.
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika PERCOBAAN VIII OP-AMP SEBAGAI INTEGRATOR DAN DIFFERENSIATOR TUJUAN PERCOBAAN Mempelajari integrasi dan differensiasi bentuk gelombang sinusoida dan non sinusoida serta pengaruhnya terhadap amplitudo dan sudut fasanya.
INTEGRATOR
Teori Integrator pada gambar 1 biasa dipakai untuk pengubahan bentuk gelombang, misalnya membentuk gelombang segitiga dari gelombang persegi dan sebaliknya. Integrator mempunyai keluaran berupa integral terhadap waktu dan masukannya.
C Vin
R
-
Tegangan output:
Vout K Vin .dt
Vout
+
Dengan : K 1 merupakan RC faktor skala.
Gambar 1. Rangkaian Integrator Ideal
Jika tegangan masukannya DC, maka :
Vout K .Vin .t R2 R1 Vin
+
Dari rangkaian penguat inverting gambar
-
+
Vout
2 dapat diketahui besarnya penguatan yang terjadi adalah : Avo
R2 R1
Untuk dapat menggambarkan tanggapan Gambar 2. Rangkaian Penguat Inverting penguatan integrator terhadap frekuensi, maka perlu diketahui besarnya : Avo
R2 R1
Gain 20. log | Avo | dB
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika Dari titik perpotongan frekuensi open-loop Op-Amp dengan response integrator fo
pada gambar 3 didapat
1 2. Ao .R.C
Serta frekuensi transisi dari penguat ke integrator (fc) :
fc
1 2. .R.C
SINYAL OUTPUT
SINYAL INPUT
Frek < fc
Frek > fc
Rangkaian Percobaan C R1
15 V
R
Vin
+
-
Vout
+
15 V
Gambar 3. Rangkaian Integrator Lengkap
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika Langkah Percobaan 1. Buat rangkaian integrator seperti pada gambar 3 dengan R = 1 k ; R1 = 10 k ; C = 10 nF ; V = 15 volt. 2. Atur generator untuk gelombang persegi dengan V = 1 Vpp dan f = 20 Hz. 3. Amati gelombang input dan outputnya, seperti pada tabel I ; bagaimana amplitudo dan fasanya, catat hasilnya pada lembar data. 4. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk frekuensi 14 KHz. 5. Ulangi langkah 2 sampai 4 untuk gelombang segitiga dan sinus. 6. Ubah nilai resistor R1 menjadi 22 k . 7. Ulangi langkah 2 sampai 5.
DIFFERENSIATOR
Teori Differensiator pada gambar 4 adalah rangkaian yang menghasilkan sinyal keluaran yang berupa turunan dari sinyal masukannya; sinyal keluaran tersebut sangat bergantung pada frekuensi sinyal masukan.
Tegangan keluaran : Vout K .
R Vin
C
-
Dengan : K R.C
Vout
+
Vout 2.R.C. . f Vin Pada kurva Gain vs f dapat dilihat :
Frekuensi transisi :
Gambar 4. Rangkaian Differensiator Ideal SINYAL INPUT
SINYAL OUTPUT Frek < fc
Frek > fc
dVin dt
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika SINYAL INPUT
SINYAL OUTPUT
Rangkaian Percobaan R1
15 V
R
Vin
C
+
-
+
Vout
15 V
Gambar 5. Rangkaian Differensiator Lengkap
Langkah Percobaan 1. Buat rangkaian differensiator seperti pada gambar 5 dengan R = 10 k ; R1 = 100 k ; C = 100 nF ; V = 15 volt. 2. Atur generator pada gelombang persegi dengan V = 3 Vpp dan frekuensi 10 Hz. 3. Amati gelombang masukan dan keluarannya seperti pada tabel 2. 4. Amati lagi gelombang keluarannya untuk f = 14 kHz. 5. Ulangi langkah 2 sampai 4 untuk gelombang segitiga dan sinus, catat hasilnya pada lembar data. 6. Ubah nilai resistor R menjadi 22 k. 7. Ulangi langkah 2 sampai 5.
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika
Pelajari Secara Mendalam Poin-Poin di Bawah ini:
Unity Gain untuk diff,integrator Kerja rangkaian differensiator Kerja rangkaian integrator Tegangan offset opamp
Nb : Penguasaan dari setiap materi yang tertulis di atas adalah WAJIB dan akan diuji pada Tes Pendahuluan. Asisten BERHAK memberikan sanksi kepada praktikan yang tidak menguasai materi tersebut.
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika PERCOBAAN IX FILTER AKTIF
I.
TUJUAN PERCOBAAN
1. Praktikan dapat mengetahui fungsi dan kegunaan dari sebuah filter. 2. Praktikan dapat mengetahui karakteristik sebuah filter. 3. Praktikan dapat membuat suatu filter aktif dengan karakteristik yang diinginkan.
II. TEORI UMUM Filter aktif RC adalah rangkaian pemilah frekuensi yang komponen-komponen pasifnya terdiri dari tahanan ( R ), kapasitor ( C ) dan Op Amp sebagai komponen aktifnya. Cara kerja filter secara umum adalah memakai karakteristik beban impedansi sehingga beban impedansi tersebut bisa berubah sesuai dengan frekuensi yang masuk.
III. KLASIFIKASI DAN JENIS FILTER
Terdapat empat klasifikasi umum filter yaitu : Low Pass Filter, Filter Elektronik yang melewatkan sinyal yang berfrekuensi lebih rendah daripada frekeuensi cutoff, dan mengatenuasi sinyal yang diatas frekuensi cut off. High Pass Filter, Filter Elektronik yang melewatkan sinyal yang berfrekuensi tinggi, dan mengatenuasi sinyal yang dibawah frekuensi cutoff. Band Pass Filter, Filter Elektronik yang melewatkan sinyal diantara frekuensi cut off, dan mengatenuasi sinyal selain diantara frekeunsi tersebut. Band Reject Filter, Filter Elektronik yang meatenuasi sinyal diantara frekuensi cut off, dan melewatkan sinyal selain diantara frekeunsi tersebut.
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika Jika melihat konfigurasi rangkaiannya, Filter aktif dapat dibagi menjadi beberapa jenis: 1.
Filter Butterworth, merupakan filter yang keluarannya dapat mengurangi atenuasi,
seiring dengan bertambahnya orde dari filter tersebut. 2.
Filter Chebyshev, merupakan filter yang keluarannya dapat mengurangi ripple, seiring
dengan bertambahnya orde dari filter tersebut. 3.
Filter Bassel, merupakan filter yang keluarannya dapat mengurangi perbedaan fasa,
seiring dengan bertambahnya orde dari filter tersebut. 4.
Filter Sallen Key, merupakan filter aktif, yang digunakan untuk orde genap (n = 2,4,6,..)
sehingga dapat langsung men:ghasilkan orde 2 (atau kelipatannya) dan dapat menghemat pemakaian komponen lainnya.
IV. PARAMETER FILTER Beberapa Parameter yang disebutkan : A. Lewat bawah (Low Pass), keluaran filter (yang mungkin merupakan penguatan), yang dinyatakan oleh H(j2 f) muncul untuk frekuensi-frekuensi rendah, dalam gambar ditunjukkan dari frekuensi nol sampai frekuensi batas atas fH. B. Lewat pita (Band Pass), keluaran filter yang dinyatakan oleh H(j2 f) muncul untuk frekuensi-frekuensi antara frekuensi batas bawah f1 dan frekuensi batas atas f2. C. Lewat atas (High Pass), keluaran filter yang dinyatakan oleh H(j2 f) muncul untuk frekuensi-frekuensi antara frekuensi batas bawah f1 dan frekuensi batas atas tak terhingga. D. Eliminasi pita / penolakan pita (Band Rejection), keluaran filter yang dinyatakan oleh H(j2 f) tidak muncul untuk frekuensi-frekuensi antara frekuensi batas bawah f1 dan frekuensi batas atas f2.
Pada kenyataannya, tanggapan frekuensi sebuah filter tidak seideal seperti yang ditunjukkan pada gambar 1. Tanggapan H(j2 f) tidak tetap besarnya, bervariasi antara harga maksimum H0 dan H1. Beda antara H0 dan H1 dinamakan kerutan (ripple). Untuk lebih
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika jelasnya pada gambar 2 akan terlihat karakteristik yang sesungguhnya dari suatu filter lewat bawah (Low Pass).
V. RANGKAIAN PERCOBAAN i.
LOW PASS FILTER a.
Rangkaian Percobaan
b.
Langkah Percobaan 1. Susun rangkaian seperti pada gambar.
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika 2. Pasang function generator dengan mode gelombang sinusoidal pada kanal input dan oscillator pada kanal output. 3. Beri catu daya pada rangkaian, catat level tegangan dan frekuensi yang tertera pada oscilloscope untuk masukan frekuensi yang berbeda. c.
Peralatan Percobaan
Function generator
Oscilloscope
Protoboard dan kabel penghubung
DC power supply
Komponen: Resistor: 220Ω/1W (2); 100Ω/2W (1); 100kΩ/0,5W (1) Kapasitor: 0,1μF/400V (2) Op Amp (1)
ii. HIGH PASS FILTER a. Rangkaian Percobaan
b. Langkah Percobaan 1. Susun rangkaian seperti pada gambar 2. Pasang function generator dengan mode gelombang sinusoidal pada kanal input dan oscilloscope pada kanal output. 3. Beri catu daya pada rangkaian, catat level tegangan dan frekuensi yang tertera pada oscilloscope untuk masukan frekuensi yang berbeda-beda
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika
c. Peralatan Percobaan Function generator Oscilloscope Protoboard dan kabel penghubung DC power supply Komponen: o
Resistor: 2,2kΩ/1W (2); 100Ω/2W (1); 100kΩ/0,5W (1)
o
Kapasitor: 0,1μF/400V (2) o Op Amp (1)
iii. BAND PASS FILTER a. Rangkaian Percobaan
b. Langkah Percobaan 1. Susun rangkaian Low Pass dan High Pass secara seri. 2. Pasang function generator dengan mode gelombang sinusoidal pada kanal input dan oscilloscope pada kanal output. 3. Beri catu daya pada rangkaian, catat level tegangan dan frekuensi yang tertera pada oscilloscope untuk masukan frekuensi yang berbeda-beda.
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika c. Peralatan Percobaan Function generator Oscilloscop Protoboard dan kabel penghubung DC power supply Komponen: o Resistor: 220Ω/1W (2); 2,2kΩ/1W (2); 100Ω/2W (1); 100kΩ/0,5W (1) o Kapasitor: 0,1μF/400V (4) o Op Amp (2) iv. BAND REJECT FILTER a. Rangkaian Percobaan
b. Langkah Percobaan 1. Susun rangkaian High Pass dan Low Pass secara seri. 2. Pasang function generator dengan mode gelombang sinusoidal pada kanal input dan oscilloscope pada kanal output. 3. Beri catu daya pada rangkaian, catat level tegangan dan frekuensi yang tertera pada oscilloscope untuk masukan frekuensi yang berbeda-beda. c. Peralatan Percobaan
Function generator
Oscilloscope
Protoboard dan kabel penghubung
DC power supply
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika
Komponen: o Resistor: 220Ω/1W (2); 2,2kΩ/1W (2); 100Ω/2W (1); 100kΩ/0,5W (1) o Kapasitor: 0,1μF/400V (4) o Op Amp (2)
BAHAN BACAAN
Sutanto, Rangkaian Elektronika Analog dan Terpadu.
Millman, Jacob & Arvin Grabel, Microelectronics.
Millman, Jacob & Christos Halkias, Integrated Electronics.
Buatlah dasar teori dengan mengikuti kerangka dasar teori berikut:
Definisi Filter Cara Kerja Filter Klasifikasi dan Jenis Filter Parameter Filter Rangkaian Percobaan Praktikum
Nb : kelengkapan dasar teori menjadi pertimbangan untuk mengikuti praktikum, harap diperhatikan dan dikerjakan sebaik-baiknya
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika PERCOBAAN X LINEAR DIGITAL IC DASAR TEORI Integrated Circuit atau disingkat dengan IC adalah Komponen Elektronika Aktif yang terdiri dari gabungan ratusan, ribuan bahkan jutaan Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang diintegrasikan menjadi suatu Rangkaian Elektronika dalam sebuah kemasan kecil. IC Digital memiliki batasan dalam kerja bergantung pada jumlah diskrit input dan hasil outputnya, sementara Linear Digital IC memiliki jumlah kerja yang tanpa batas. Hal ini disebabkan oleh Linear Digital IC memiliki input dan output yang proporsional, penguatannya berbentuk garis lurus pada grafik input- output. Input dari linear digital IC ada dua yaitu inverting dan non-inverting, input inverting akan menghasilkan output dengan fase yang berlawanan semenatara input non-inverting menghasilkan signal yang identik dengan fase output. Pada linear digital IC terdapat variable resistor yang dikoneksikan antara input inverting dengan output, fungsinya adalah sebagai pengontrol faktor penguatan (amplification factor). Aplikasi Linear Digital IC antara lain adalah untuk audio amplifiers, Analog to Digital Converter, DC amplfiers, integrator, differentiator, dan audio filters.
A. Digital IC Sebagai DAC TUJUAN PERCOBAAN 1. Mempelajari kerja digital to analog converter
Langkah Percobaan A. Percobaan digital to analog converter 1. Buat rangkain seperti Gambar dibawah 2. Berikan D0 dan D3 =ground serta D1 dan D2 sebagai input 1 3. Lihat Vo pada oscilloscope, catat nilainya. 4. Ulangi langkah dengan susunan input yang berbeda
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika
Elektronik B. Digital IC Sebagai Digital to analog Converter TUJUAN PERCOBAAN 1. Mempelajari kerja digital to analog converter
Langkah Percobaan 1. Konfigurasi rangkaian seperti Gambar dibawah
2. Ukur dan catat tegangan output
C. Digital IC Sebagai voltage regulator
TUJUAN PERCOBAAN 1. Mempelajari kerja digital IC Sebagai pengatur tegangan
Langkah Percobaan 1. Konfigurasi rangkaian seperti Gambar dibawah
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika 2. Ukur dan catat nilai Vo
ALAT YANG DIGUNAKAN Power supply DC, multimeter, oscilloscope, bread board, resistor, LM555, LM7805
Buatlah dasar teori dengan mengikuti kerangka dasar teori berikut:
KERANGKA DASAR TEORI
Definisi Digital IC Cara Fabrikasi IC Gerbang logika, K-map, flip-flop Cara Kerja DAC, ADC, ladder network, voltage controlled osilator, PLL Pelajari IC 555 Voltage regulator dengan IC 78XX dan RC filter
Nb : kelengkapan dasar teori menjadi pertimbangan untuk mengikuti praktikum, harap diperhatikan dan dikerjakan sebaik-baiknya
MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKTRONIKA Laboratorium 2015 Elektronika
