PENDAHULUAN. Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif. Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA

MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN LINEAR AKTIF

LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ISLAM KADIRI – KEDIRI

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA

PENDAHULUAN A. UMUM Sesuai dengan tujuan pendidikan di UNISKA, yaitu : -

Pembinaan hidup bermasyarakat

-

Pembinaan sikap ilmiah

-

Pembinaan sikap kepemimpinan

-

Pembinaan keahlian

Maka tugas dari Laboratorium Fakultas Teknik UNISKA antara lain : -

Memperkuat konsep

-

Melengkapi kuliah

-

Melatih keterampilan / penerapan teori

Dengan demikian praktikum Rangkaian Linear Aktif adalah melatih keterampilan dalam menerapkan teori-teori yang diperoleh dari mata kuliah Rangkaian Linear Aktif. Disamping itu praktikum Rangkaian Linear Aktif dapat mengasah kemampuan mahasiswa untuk memahami Operational Amplifier dan rangkaian-rangkaian yang menggunakan Operational Amplifier. Kesungguhan dan ketertiban dalam melakukan praktikum merupakan prasyarat utama untuk mencapai keberhasilan praktikum anda. Oleh karena itu, selama anda melaksanakan praktikum di laboratorium Elektronika ada beberapa hal yang perlu anda perhatikan : 1. Selama praktikum, praktikan dibimbing oleh asisten dan untuk itu praktikan harus mempersiapkan segala sesuatu tentang percobaan yang akan dilakukan seperti yang ada pada “BUKU PETUNJUK PRAKTIKUM” bersama rekan praktikumnya. 2. Sebelum melaksanakan praktikum, periksalah semua peralatan yang akan digunakan dan pinjamlah peralatan yang belum ada. 3. Dalam melaksanakan praktikum perlu diperhatikan penggunaan waktu yang ada, karena waktu pelaksanaan Praktikum Rangkaian Linear Aktif adalah “3 jam”. Rincian penggunaan adalah seperti berikut : -

Persiapan : Untuk persiapan, praktikan diberi waktu 30 menit dan pada saat persiapan tugas praktikan adalah : menyerahkan tugas pendahuluan dan meminjam peralatan yang belum ada.

2

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA -

Melakukan Percobaan : Dalam melakukan percobaan praktikan diberi waktu ± 120 menit dan sisanya (30 menit) digunakan untuk mencata hasil praktikum dalam lembar Laporan Sementara.

4. Tugas pendahuluan dikumpulkan sebelum praktikum dimulai kepada asistenya masing-masing. 5. Praktikan

dilarang

mengerjakan

Tugas

Pendahuluan

di

lingkungan

Laboratorium. 6. Sebelum melakukan percobaan, setiap praktikan harus mempersiapkan Laporan Resmi yang telah ditulisi dengan tujuan percobaan, teori, cara kerja, serta persiapkan pula kertas karbon dan kertas grafik bila diperlukan. B. TATA TERTIB Tata tertib yang harus diperhatikan dan ditaati selama melakukan praktikum Mikroprosessor adalah : 1. Praktikan harus hadir 10 menit sebelum praktikum dimulai. 2. Praktikan baru diperkenankan masuk Laboratorium setelah percobaan yang akan dilaksanakan dinyatakan SIAP oleh asisten. 3. Sebelum melakukan praktikum, semua perlengkapan kecuali buku petunjuk praktikum, alat tulis dan peralatan penunjang harus diletakkan di tempat yang telah ditentukan. 4. Setiap praktikan harus melakukan percobaan dengan rekan praktikum yang telah ditentukan. 5. Selama mengikuti praktikum, praktikan harus berpakaian sopan dan tidak diperbolehkan memakai sandal, bertopi, merokok, membuat gaduh, dan lain-lain. 6. Selama praktikum, praktikan hanya diperbolehkan menyelesaikan tugasnya pada meja yang telah disediakan (melakukan percobaan, membuat laporan sementara dan resmi). 7. Selama melakukan percobaan, semua data hasil percobaan ditulis dalam kolomkolom tabel yang dipersiapkan terlebih dahulu. Laporan sementara dibuat rangkap n + 1 dan dilaporkan pada asisten untuk ditanda tangani. n adalah jumlah praktikan dalam satu kelompok. 8. Berdasarkan Laporan Sementara yang telah disetujui oleh asisten, setiap praktikan membuat Laporan Resmi sesuai dengan tugas yang diberikan dalam buku petunjuk, kemudian diserahkan kepada asisten masing-masing dengan dilampiri laporan sementara.

3

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA 9. Jika praktikan akan meninggalkan ruang praktikum, harus melaporkan pada asisten dan demikian pula sebaliknya. 10. Praktikan yang sudah menyelesaikan tugas-tugasnya, diharuskan meninggalkan ruang praktikum. C. SANKSI Ada beberapa sanksi yang dapat diterapkan terhadap praktikan yang melanggar peraturan tata tertib : 1. Pelanggaran tehadap : a. Point A-5, asisten berhak melakukan pencoretan terhadap tugas yang telah dikerjakan. b. Point A-6, B-1, B-5, B-6, dan B-9 dikenakan sanksi pembatalan percobaan yang dilakukan. c. Point A-2, B-3, B-4, dan B-9 dikenakan sanksi peringatan dan apabila telah mendapatkan peringatan 3 kali, praktikan akan dikeluarkan dan mendapat “Nilai E”. 2. Praktikan yang melakukan kecurangan dapat dikenakan sanksi berupa pembatalan seluruh praktikum dan diberi “Nilai E”. 3. Praktikan yang karena kelalaiannya menyebabkan kerusakan atau menghilangkan alat milik laboratorium harus mengganti alat tersebut. Apabila dalam waktu yang ditentukan belum mengganti, maka tidak diperkenankan mengikuti praktikum berikutnya. 4. Praktikan yang tidak mengikuti praktikum sebanyak 4 kali diberi sanksi pembatalan seluruh praktikum dan diberi “Nilai E”. 5. Sanksi lain yang ada di luar sanksi-sanksi diatas ditentukan kemudian oleh Kepala Laboratorium.

4


PERCOBAAN I RANGKAIAN OP AMP

1. TUJUAN a. Mempelajari penggunaan operational amplifier b. Mempelajari rangkaian‐rangkaian standar operational amplifier

2. TEORI DASAR 2.1.

PENGENALAN OP AMP Operational Amplifier, sering disingkat dengan sebutan Op Amp, merupakan komponen yang penting dan banyak digunakan dalam rangkaian elektronik berdaya rendah (low power). Istilah operational merujuk pada kegunaan Op Amp pada rangkaian elektronik yang memberikan operasi aritmetik pada tegangan input (atau arus input) yang diberikan pada rangkaian. Op Amp digambarkan secara skematik seperti pada gambar di bawah ini.

Gambar 1. Simbol Op Amp

Gambar di atas menunjukkan dua input, output, dan koneksi catu daya pada Op Amp. Simbol ”‐” menunjukkan inverting input dan ”+” menunjukkan non‐inverting input. Koneksi ke catu daya pada Op Amp tidak selalu digambarkan dalam diagram, namun harus dimasukkan pada rangkaian yang sebenarnya.

5

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA 2.2.

IC OP AMP 741

Gambar 2. Konfigurasi pin IC Op Amp 741

IC Op Amp yang digunakan pada percobaan ini ditunjukkan pada gambar 1. Rangkaian Op Amp ini dikemas dalam bentuk dual in‐line package (DIP). DIP memiliki tanda bulatan atau strip pada salah satu ujungnya untuk menandai arah yang benar dari rangkaian. Pada bagian atas DIP biasanya tercetak nomor standar IC. Perhatikan bahwa penomoran pin dilakukan berlawanan arah jarum jam, dimulai dari bagian yang dekat dengan tanda bulatan/strip. Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC (no connection), dan dua pin offset null. Pin offset null memungkinkan kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalam IC untuk memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai nol. Pada percobaan kali ini kita tidak akan menggunakan fitur offset null. Perhatikan bahwa tidak terdapat pin ”ground” pada Op Amp ini, Op Amp menerima referensi ground dari rangkaian dan komponen eksternal. Meskipun pada IC yang digunakan pada eksperimen ini hanya berisi satu buah Op Amp, terdapat banyak tipe IC lain yang memiliki dua atau lebih Op Amp dalam suatu kemasan DIP. IC Op Amp memiliki kelakukan yang sangat mirip dengan konsep Op Amp ideal pada analisis rangkaian. Bagaimanapun, terdapat batasan‐batasan penting yang perlu diperhatikan. Pertama, tegangan maksimum power supply tidak boleh melebihi rating maksimum, biasanya ±18V, karena akan merusak IC. Kedua, tegangan output dari IC Op Amp biasanya satu atau dua volt lebih kecil dari tegangan power supply. Sebagai contoh, tegangan swing output dari suatu Op Amp dengan tegangan supply 15V adalah ± 13V. Ketiga, arus output dari sebagian besar Op Amp memiliki batas pada 30mA, yang berarti bahwa resistansi beban yang ditambahkan pada output

6

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA Op Amp harus cukup besar sehingga pada tegangan output maksimum, arus output yang mengalir tidak melebihi batas arus maksimum. 2.3.

RANGKAIAN STANDAR OP AMP Berikut ini merupakan beberapa rangkaian standar Op Amp. Untuk penurunan persamaannya dapat merujuk ke buku teks kuliah. Jika ingin mendesain rangkaian sederhana, pilihlah resistor dalam range sekitar 1k Ohm sampai 200k Ohm.

Vout = Vin Gambar 3. Rangkaian penyangga (voltage follower)

𝐕𝐨𝐮𝐭 = −

𝐑𝟐 𝐕𝐢𝐧 𝐑𝟏

Gambar 4. Inverting Amplifier

𝐕𝐨𝐮𝐭 = − 𝟏 +

𝐑𝟐 𝐕𝐢𝐧 𝐑𝟏

Gambar 5. Non-inverting Amplifier

7


𝐕𝐨𝐮𝐭 =

𝐑𝟐 𝐑𝟏

𝐕𝐢𝐧, 𝟐 − 𝐕𝐢𝐧, 𝟏

Gambar 6. Difference‐Amplifier

3. ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN a. Power Supply DC (2 buah) b. Generator Sinyal (1 buah) c. Osiloskop (1 buah) d. Kabel e. Multimeter Digital (2 buah) f. Breadboard (1 buah) g. Kabel jumper (1 meter) h. IC Op Amp 741 (7 buah) i.

Kapasitor 1 nF (1 buah)

j.

Resistor 1 k ohm (6 buah)

k. Resistor 1,1 k ohm (2 buah) l.

Resistor 2,2 k ohm (7 buah)

m. Resistor 3,3 k ohm (4 buah)

8

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA 4. TUGAS PENDAHULUAN a. Rangkai keempat rangkaian berikut di atas breadboard, bawa pada saat praktikum.

Gambar 7. Rangkaian Penguat Non-Inverting

Gambar 7. Rangkaian Penguat Inverting

9


5. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN 5.1.

Penguat Non-Inverting a. Buatlah rangkaian penguat non-inverting seperti berikut ini

A A B C

VP

D

b. Ukur dan catat nilai aktual dari resistor 1K Ohm. c. Hubungkan VP dengan titik A kemudian catat nilai VIN dan VO dalam tabel d. Hubungkan VP dengan titik B kemudian catat nilai VIN dan VO dalam tabel e. Hubungkan VP dengan titik C kemudian catat nilai VIN dan VO dalam tabel f. Hubungkan VP dengan titik D kemudian catat nilai VIN dan VO dalam tabel.

Tabel Hasil Percobaan Nilai aktual dari resistor 1 K Ohm = ............. Ohm VP dihubungkan

Nilai VIN

Nilai VO

dengan titik

(Volt)

(Volt)

A B C D

10

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA 5.2.

Penguat Inverting a. Buatlah rangkaian penguat inverting seperti berikut ini

VP

b. Ukur dan catat nilai aktual dari resistor yang digunakan c. Hubungkan VP dengan titik A kemudian catat nilai VIN dan VO dalam tabel d. Hubungkan VP dengan titik B kemudian catat nilai VIN dan VO dalam tabel e. Selanjutnya, pasang generator sinyal sebagai Vin dengan frekuensi 500 Hz. f. Atur keluaran generator sinyal sehingga menghasilkan output Op Amp (VO) sebesar 4 V peak to peak. g. Catat besar tegangan Vin peak to peak. Pastikan setting osiloskop menggunakan DC coupling.

Tabel Hasil Percobaan Nilai aktual dari resistor 2,2 K Ohm = ............. Ohm

1 K Ohm = ............. Ohm VP dihubungkan

Nilai VIN

Nilai VO

Titik A

................. Volt

................. Volt

Titik B

................. Volt

................. Volt

................. VPP

4 VPP

dengan

Generator Sinyal (F = 500 Hz)

11

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA 6. TUGAS UNTUK LAPORAN RESMI a.

Dari hasil percobaan penguat non-inverting, buatlah analisa hubungan antara Vout dengan Vin!

b.

Dari hasil percobaan penguat inverting, buatlah analisa hubungan antara Vout dengan Vin!

12


PERCOBAAN II COMPARATOR 1. TUJUAN a. Mempelajari penggunaan operational amplifier sebagai comparator b. Mempelajari rangkaian‐rangkaian comparator

2. TEORI DASAR Konfigurasi open-loop pada Op Amp dapat difungsikan sebagai komparator. Jika kedua input pada Op Amp pada kondisi open-loop, maka Op Amp akan membandingkan kedua saluran input tersebut. Hasil komparasi dua tegangan pada saluran masukan akan menghasilkan tegangan saturasi positif (+V sat) atau saturasi negatif (-Vsat). Sebuah rangkaian komparator akan membandingkan isyarat tegangan yang masuk pada satu saluran input dengan tegangan pada saluran input lain, yang disebut tegangan referensi. Tegangan output berupa isyarat tegangan high atau low sesuai dengan besar isyarat tegangan masukan yang lebih tinggi. Besar isyarat tegangan keluaran dari komparator tidak bersifat linier secara proporsional terhadap besar tegangan input. Terdapat dua macam komparator, antara lain : a.

Komparator Tak-Membalik (Non-Inverting Comparator)

b. Komparator Membalik (Inverting Comparator)

a. Komparator Tak-Membalik (Non-Inverting Comparator) Pada jenis komparator ini, isyarat tegangan input dipasang pada saluran input tak-membalik (saluran +) dan tegangan nol pada saluran input membalik (saluran -). Sehingga saluran input membalik di-ground-kan. Isyarat tegangan masukan disimbolkan dengan Vin dan isyarat tegangan referensi disimbolkan dengan Vref. Gambar 1. Menunjukkan rangkaian komparator Tak-Membalik.

Gambar 1. Rangkaian Komparator Tak-Membalik

13

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA Pada rangkaian komparator Tak-Membalik, jika Vin lebih besar dari Vref, maka tegangan output adalah +Vsat (mendekati tegangan +VCC). Jika Vin lebih kecil dari Vref, maka tegangan output adalah -Vsat (mendekati tegangan -VEE) Pada grafik Gambar 2. dijelaskan, saat Vref=0 dan Vin bernilai positif, maka Vout (Vo) = +Vsat ≈ +VCC. Sedangkan saat Vin bernilai negatif, maka Vo= -Vsat ≈ -VEE. Hal ini dikarenakan, saat Op Amp dalam kondisi open-loop, penguatan tegangan (AOL) yang dihasilkan sangat besar bahkan untuk input Vin yang sangat kecil, Op Amp dapat menghasilkan output saturasi. Berdasarkan model kerjanya, tingkat saturasi yang dihasilkan berupa +Vsat dan –Vsat tanpa adanya feed-back pada Op Amp dan diopersaikan dalam konsisi open-loop. Sehingga Op Amp bekerja dalam kondisi saturasi. Gambar 2. Menunjukkan Vin dalam gelombang sinusoidal. Dengan AOL yang besar, maka saat input inverting di-groundkan, tegangan input Vin dalam nilai mikrovolt pun sudah cukup untuk membuat Op Amp dalam kondisi saturasi. Besar ±Vsat ditunjukkan pada datasheet. Persamaan untuk mendapatkan tegangan input pada tingkat minimal saat saturasi adalah 𝑉𝑠𝑎𝑡

Vin(min) = 𝐴𝑂𝐿 saat saturasi ……….. (1)

Gambar 2. Grafik isyarat Vin dan Vout Komparator Tak-Membalik

Gambar 3. menunjukkan grafik karakteristik perpindahan tegangan saturasi yang dihasilkan.

14


(a) Ideal

(b) Secara Praktis

Gambar 3. Grafik Karakteristik Perpindahan Tegangan Saturasi

b. Komparator Membalik (Inverting Comparator) Gambar 4. Menunjukkan komparator membalik yang menggunakan tegangan referensi (Vref) pada saluran non-inverting (+) dan tegangan input (Vin) pada saluran inverting (-). Tegangan referensi dapat menggunakan sumber catu daya tegangan konstan atau rangkaian pembagi tegangan.

Gambar 4. Rangkaian Dasar Komparator Inverting

Pada saat Vin kurang dari Vref, tegangan output Vo adalah +Vsat (≈ +VCC). Hal ini dikarenakan tegangan pada saluran input inverting lebih kecil dari saluran input non-inverting.

Gambar 5. Gelombang Input dan Output pada Komparator Inverting

15

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA Gambar 6. Menunjukkan grafik karakteristik tegangan output yang dihasilkan komparator inverting terhadap tegangan inverting.

Gambar 6. Karakteristik perubahan tegangan output terhadap tegangan input pada komparator inverting

3. ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN a. Power Supply DC (2 buah) b. Kabel c. Multimeter Digital (2 buah) d. Breadboard (1 buah) e. Kabel jumper (1 meter) f. IC Op Amp 741 (7 buah) g. Resistor 100 k ohm (6 buah) h. Resistor 1 k ohm (2 buah)

4. TUGAS PENDAHULUAN a. Buat rangkaian dasar komparator inverting dan non inverting pada papan breadboard.

16

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA 5. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN Buatlah rangkaian komparator seperti berikut ini + 12 V 1K U1

5K

1K

741

V

U2

U3

+

1K

a. Ukur dan catat tegangan pada U2. b. Periksalah pada pengukuran tersebut, berapa besar tegangan pada saat LED mati c. Periksa tegangan pada U3 pada saat LED mati d. Periksalah pada pengukuran tersebut, berapa besar tegangan pada saat LED hidup e. Periksa tegangan pada U3 pada saat LED mati Tabel Hasil Percobaan Nilai V pada U2 = ..................... Volt Kondisi LED

Nilai V pada U1

Nilai V pada U1

(Volt)

(Volt)

Mati Hidup f. Tukarkan kedua masukkan (+) dan (-) dari komparator (IC 741) satu sama lainnya lalu ulangi langkah a sampai dengan e dan masukkan pada tabel dibawah ini. Tabel Hasil Percobaan Nilai V pada U2 = ..................... Volt Kondisi LED

Nilai V pada U1

Nilai V pada U1

(Volt)

(Volt)

Mati Hidup

17

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA 6. TUGAS UNTUK LAPORAN RESMI a.

Buat Kesimpulan dari percobaan diatas.

b.

Modifikasi rangkaian diatas agar dapat digunakan sebagai pengatur cahaya (Dimmer)

18


PERCOBAAN III FILTER 1. TUJUAN a. Mempelajari penggunaan operational amplifier dalam rangkaian filter aktif b. Mempelajari beberapa contoh filter aktif c. Mempelajari rangkaian‐rangkaian filter aktif

2. TEORI DASAR Filter adalah suatu sistem yang dapat memisahkan sinyal berdasarkan frekuensinya. Ada frekuensi yang diterima, dalam hal ini dibiarkan lewat; dan ada pula frekuensi yang ditolak, dalam hal ini secara praktis dilemahkan. Berdasarkan kan komponen yang digunakan, Filter digolongkan menjadi 2 yaitu : a. Filter Pasif Filter yang disusun dari tahanan, kapasitor atau induktor. Filter ini menggunakan frekuensi diatas 1 MHz. Tidak mempunyai perolehan daya dan relatif sulit untuk ditala b. Filter Aktif Filter ini disusun dari resistor, kapasitor, dan penguat operasi (OP AMP), baik untuk digunakan pada frekuensi dibawah 1 MHz, mempunyai perolehan daya dan relatif mudah untuk ditala. Disamping itu, filter dapat diklasifikasikan menurut fungsi yang ditampilkan, dalam term jangkauan frekuensi, yaitu passband dan stopband. Umumnya filter aktif digolongkan menjadi : a. Low Pass Filter (LPF) b. High Pass Filter (HPF) c. Band Pass Filter (BPF) d. Band Reject Filter (BPF) e. All Pass Filter (APF) Pada masing masing filter aktif menggunakan op-amp sebagai elemen aktifnya dan tahanan, kapasitor sebagai elemen pasifnya. a. Low Pass Filter (LPF) Low Pass Filter mempunyai penguatan tetap dari 0 Hz sampai menjelang frekuensi cut off fH. Pada fH penguatan akan turun dengan – 3dB, artinya frekuensi dari 0 Hz sampai fH dinamakan pass band frekuensi (frekuensi yang

19

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA dilewatkan) dengan batas 0,707 tegangan output. Sedang frekuensi yang diredam dibawah –3dB atau 0,707 Vo dinamakan stop band frekuensi (frekuensi yang tidak dilewatkan). Rf

Ri

Vo

+

Vin

R C

Gambar 1. Low Pass Filter ordo pertama Seperti tampak pada gambar di atas adalah gambar Low Pass Filter ordo pertama dengan perhitungan sebagai berikut : 𝑣𝑜 = 1 +

𝑅𝑓 𝑅1

𝑣𝑖𝑛 1+

−1

𝑓 𝑓ℎ

Dimana : Vo = tegangan output Vin = tegangan input f

= frekuensi sinyal input

𝑓ℎ =

1 2𝜋𝑅𝐶

= cut off frekuensi tinggi dari filter

Gambar 2. Frekuensi respon dari LPF

20

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA b. High Pass Filter (HPF) High Pass Filter meredam frekuensi yang rendah sampai pada frekuensi cut on yang dianggap sebagai batas frekuensi rendahnya sehingga diberi nama fL. Batasan stop band adalah 0 < f fL. Rangkaian High Pass Filter ini perbedaannya dengan Low Pass Filter hanya perpindahan tempat tahanan dan kapasitor. Rf

Ri

Vo

+

Vin

C R

Gambar 3. High Pass Filter ordo pertama

Seperti tampak pada gambar di atas adalah gambar High Pass Filter ordo pertama dengan perhitungan sebagai berikut : 𝑅𝑓 𝑣𝑜 = 1 + 𝑅1

−1 1+

𝑓 𝑓𝐿

−1

𝑓 𝑓𝐿

𝑣𝑖𝑛

Dimana : Vo = tegangan output Vin = tegangan input f

= frekuensi sinyal input

𝑓𝐿 =

1 2𝜋𝑅𝐶

= cut off frekuensi rendah dari filter

Gambar 4. Frekuensi respon dari HPF

21

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA c. Band Pass Filter (BPF) Band Pass Filter adalah Suatu filter lolos pita dapat disusun dengan menggunakan dua tahap, pertama adalah filter lolos atas dan kedua adalah filter lolos bawah seperti pada gambar berikut.

Gambar 5. Band Pass Filter

Penguatan tegangan untuk pita lolos adalah: 𝐴𝑉 =

−𝑅2 𝑅1

−𝑅4 𝑅3

Besarnya frekuensi cut off atas didapat dari: 𝐹𝐶𝐻 =

1 2𝜋𝑅1 𝐶1

Besarnya frekuensi cut off bawah didapat dari: 𝐹𝐶𝐿 =

1 2𝜋𝑅4 𝐶2

Gambar 6. Frekuensi respon dari BPF

22

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA d. Band Reject Filter (BRF) Rangkaian Band Reject Filter ada 2 macam yaitu 1) BRF bidang lebar BRF bidang lebar adalah terdiri dari rangkaian HPF dan LPF yang dimasukkan ke rangkaian penjumlah. Sedang BRF bidang sempit adalah terkenal dengan rangkaian Notch Filter yaitu menolak frekuensi tertentu. Contoh rangkaian Band Reject Filter bidang lebar seperti gambar berikut ini.

Gambar 7. BRF bidang lebar

Gambar 8. Frekuensi respon dari BRF bidang Lebar

23

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA 2) BRF bidang sempit Nama band reject filter bidang sempit ini sering dikenal dengan nama Aktif Notch Filter. Rangkaian menggunakan model twin-T circuit. Biasanya rangkaian aktif Notch Filter ini digunakan pada rangkaian medika. Rumus untuk rangkaian ini adalah : 𝑓ℎ =

1 2𝜋𝑅𝐶

Gambar rangkaian nya adalah sebagai berikut :

Gambar 9. Rangkaian Notch Filter e. All Pass Filter (APF) Rangkain APF ini bisa dikatakan pula bukan termasuk rangkaian filter karena tidak ada yang di filter. Rangkaian ini terkenal dengan nama delay equalizer atau phase corector, karena berhubungan dengan fungsi rangkaian dalam aplikasinya. Rangkain ini sering digunakan pada sinyal telekomunikasi untuk mencocokan fasa sinyalnya atau sengaja membuat selisih dengan aslinya, dan juga terdapat pada aplikasi yang lainnya misalnya digunakan untuk stereo buatan di audio, atau untuk penggetar suara pada gitar elektrik, dan lain lain.

Gambar 10. Rangkaian All Pass Filter

3. ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN a. Osciloscope ............................................. 1 buah b. Multimeter .............................................. 1 buah c. Catu daya 12 Volt.................................... 1 buah 24

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA d. Pembangkit sinyal .................................. 1 buah e. IC LM 741 ............................................... 1 buah f. Resistor 10 k Ohm................................... 2 buah g. Resistor variabel 10 k Ohm ...................... 2 buah h. Kapasitor 0,01 mF.................................... 1 buah i.

Kertas Semilog ....................................... secukupnya

j.

Kabel penghubung .................................. secukupnya

4. TUGAS PENDAHULUAN Rangkai rangkaian berikut di atas breadboard, bawa pada saat praktikum. a. Low Pass Filter (LPF) Rf

Ri

Vo Vin

+ R C

b. High Pass Filter (HPF) Rf

Ri

Vo Vin

+ C R

25

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA c. Band Pass Filter (BPF)

d. Band Reject Filter (BPF)

e. All Pass Filter (APF)

5. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN a.

Pada rangkaian LPF yang anda buat, hubungkan pembangkit sinyal pada masukkan (Vin), osiloskop pada masukkan dan keluaran (Vo).

b.

Beri catu daya pada filter dan hidupkan pembangkit sinyal, dan osiloskop (cek rangkaian dan minta ijin kepada pembimbing sebelum menyalakan rangkaian)

c.

Pilihlah sinyal jenis sinus pada pembangkit sinyal! Pilihlah frekuensi 10 Hz! Aturlah amplitudo sinyal keluaran dari pembangkit sinyal, sedemikian rupa sehingga keluaran filter maksimum dan tidak cacat! 26

Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA d.

Ukurlah tegangan puncak ke pucak pada masukan (Vi) dan pada keluaran (Vo) dengan menggunakan oscilloscope!

e.

Kemudian ulangi hal tersebut untuk berbagai frekuensi!

f.

Hitunglah perbandingan Vo dan Vi, kemudian nyatakan perbandingan tersebut dalam dB. Sehingga Tabel 12 berikut dapat terisi secara lengkap:

Tabel Tanggapan Frekuensi dari Filter Lolos Bawah

g.

Pindahkan hasil pengamatan dalam tabel diatas ke dalam kertas semilog! Nilai frekuensi dalam Hz tersebut digambar pada sumbu datar yang logaritmis, sementara nilai perbandingan Vo/Vi (dalam dB) digambar pada sumbu vertikal yang linier!

h.

Amati dari grafik hasil pengamatan! Berapakah magnitude pada frekuensi 1 k Hz ? Apakah nilainya –3 dB ? Kalau tidak, kenapa? Dan bagaimana cara untuk membetulkannya? i.

Ulangi langkah a – h untuk rangkaian high pass filter, band pass filter, band reject filter, All pass filter.

6. TUGAS UNTUK LAPORAN RESMI a. Berapakah nilai magnitude pada filter riil dimana frekuensi cut-off berada? b. Apa yang membedakan filter pasif dengan filter aktif ? c. Sebutkan kelebihan filter aktif dibandingkan dengan filter pasif !

27


PERCOBAAN IV OSCILATOR 1. TUJUAN a.

Mempelajari penggunaan operational amplifier sebagai Oscilator

b. Mempelajari rangkaian‐rangkaian Oscilator

2. TEORI DASAR Yang termasuk ke dalam golongan osilator adalah a.

Pembangkit Gelombang Kotak Pembangkit gelombang kotak disebut juga multivibrator astabil atau multivibrator bergerak bebas (free-running), karena keluaran terus menerus berubah keadaannya (tinggi dan rendah) tanpa adanya masukan.

Gambar 1. Pembangkit Gelombang kotak b. Pembangkit Gelombang Sinus Terdapat berbagai macam pembangkit gelombang sinus dalam rangkaian elektronika, salah satunya adalah generator gelombang sinus dengan osilator jembatan Wien. Dalam Gambar 52. berikut diperlihatkan sebuah contoh penerapan osilator jembatan Wien untuk menghasilkan gelombang sinus dengan menggunakan opamp 741.

28


Gambar 2. Pembangkit Gelombang Sinus Jembatan Wien. Frekuensi keluaran dapat ditentukan dengan rumus : 𝐹𝑂𝑈𝑇 =

1 2𝜋𝑅1 𝑅2 𝐶1 𝐶2

Atau bila R1 = R2 dan C1 = C2, maka : 𝐹𝑂𝑈𝑇 =

c.

1 2𝜋𝑅1 𝐶1

Pembangkit Gelombang Segitiga Untuk pembangkitan gelombang segitiga digunakan dua buah op-amp. Sebuah op-amp dipakai untuk membuat rangkaian dasar yakni pembangkit gelombang kotak, sebuah lagi untuk membuat integrator.

Gambar 3. Pembangkit Gelombang segitiga.

29


Gambar 3. Bentuk Gelombang Keluaran Rangkaian Gelombang Segitiga 3. ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN a. Osciloscope ............................................. 1 buah b. Multimeter .............................................. 1 buah c. Catu daya 12 Volt.................................... 1 buah d. Pembangkit sinyal .................................. 1 buah e. IC LM 741 ............................................... 1 buah f. Resistor 10 k Ohm................................... 2 buah g. Resistor variabel 10 k Ohm ...................... 2 buah h. Kapasitor 0,01 mF.................................... 1 buah i.

Kertas Semilog ....................................... secukupnya

j.

Kabel penghubung .................................. secukupnya

4. TUGAS PENDAHULUAN Buat rangkaian pembangkit gelombang kotak, gelombang sinus, gelombang segitiga seperti pada gambar diatas pada papan breadboard, bawa pada saat praktikum.

5. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN a.

Pada rangkaian pembangkit gelombang kotak yang anda buat, hubungkan osiloskop pada keluaran (Vo).

b.

Beri catu daya pada rangkaian pembangkit tersebut, dan hidupkan pembangkit sinyal, dan osiloskop (cek rangkaian dan minta ijin kepada pembimbing sebelum menyalakan rangkaian)

c.

Amati bentuk sinyal keluaran pada osiloskop dan gambarkan pada kertas semilog hasil percobaan anda. d.

Kemudian ulangi langkah a - c untuk rangkaian pembangkit gelombang sinus, dan pembangkit gelombang segitiga.

30


6. TUGAS UNTUK LAPORAN RESMI a. Berikan kesimpulan dari hasil percobaan anda!

31

PENDAHULUAN. Modul Praktikum Rangkaian Linear Aktif. Lab. Elektronika Fakultas Teknik UNISKA

Recommend Documents