Teknik Elektronika Dasar

Teknik Elektronika Dasar

Buku Siswa

i


TEKNIK ELEKTRONIKA DASAR (Bahan Ajar Siswa)

oleh SENJA, S.Pd, M.T. SUMIRAN, S.ST, M.Pd.

Buku Siswa

ii


KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, atas rahmat dan karunianya penulis dapat menyelesaikan Bahan Ajar ini tepat pada waktunya, walaupun ada beberapa hambatan. Bahan Ajar ini ditulis untuk digunakan oleh siswa SMK sesuai dengan jurusannya agar dapat memahami dan lebih mendalami permasalahanpermasalahan materi yang dibahas pada buku ini yang pada akhirnya akan dapat meningkatkan kompetensi siswa. Ucapan terima kasih yang tak terhingga kepada semua pihak baik secara kelembagaan maupun perseorangan yang telah membantu dalam penyelesaian penulisan Bahan Ajar ini, semoga semua bantuannya mendapat ganjaran yang berlipat ganda. Harus diakui, dan kami menyadarinya bahwa Bahan Ajar ini jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kami harapkan saran, kritik atau apapun untuk perbaikan penulisan Bahan Ajar ini, terima kasih.

Penulis

Buku Siswa

iii


KATA PENGANTAR Kurikulum 2013 adalah kurikulum berbasis kompetensi. Di dalamnya dirumuskan secara terpadu kompetensi sikap, pengetahuan dan keterampilan yang harus dikuasai peserta didik serta rumusan proses pembelajaran dan penilaian yang diperlukan oleh peserta didik untuk mencapai kompetensi yang diinginkan. Faktor pendukung terhadap keberhasilan Implementasi Kurikulum 2013 adalah ketersediaan Buku Siswa dan Buku Guru, sebagai bahan ajar dan sumber belajar yang ditulis dengan mengacu pada Kurikulum 2013. Buku Siswa ini dirancang dengan menggunakan proses pembelajaran yang sesuai untuk mencapai kompetensi yang telah dirumuskan dan diukur dengan proses penilaian yang sesuai. Sejalan dengan itu, kompetensi keterampilan yang diharapkan dari seorang lulusan SMK adalah kemampuan pikir dan tindak yang efektif dan kreatif dalam ranah abstrak dan konkret. Kompetensi itu dirancang untuk dicapai melalui proses pembelajaran berbasis penemuan (discovery learning) melalui kegiatan-kegiatan berbentuk tugas (project based learning), dan penyelesaian masalah (problem solving based learning) yang mencakup proses mengamati, menanya, mengumpulkan informasi, mengasosiasi, dan mengomunikasikan. Khusus untuk SMK ditambah dengan kemampuan mencipta . Sebagaimana lazimnya buku teks pembelajaran yang mengacu pada kurikulum berbasis kompetensi, buku ini memuat rencana pembelajaran berbasis aktivitas. Buku ini memuat urutan pembelajaran yang dinyatakan dalam kegiatan-kegiatan yang harus dilakukan peserta didik. Buku ini mengarahkan hal-hal yang harus dilakukan peserta didik bersama guru dan teman sekelasnya untuk mencapai kompetensi tertentu; bukan buku yang materinya hanya dibaca, diisi, atau dihafal. Buku ini merupakan penjabaran hal-hal yang harus dilakukan peserta didik untuk mencapai kompetensi yang diharapkan. Sesuai dengan pendekatan kurikulum 2013, peserta didik diajak berani untuk mencari sumber belajar lain yang tersedia dan terbentang luas di sekitarnya. Buku ini merupakan edisi ke-1. Oleh sebab itu buku ini perlu terus menerus dilakukan perbaikan dan penyempurnaan. Kritik, saran, dan masukan untuk perbaikan dan penyempurnaan pada edisi berikutnya sangat kami harapkan; sekaligus, akan terus memperkaya kualitas penyajian buku ajar ini. Atas kontribusi itu, kami ucapkan terima kasih. Tak lupa kami mengucapkan terima kasih kepada kontributor naskah, editor isi, dan editor bahasa atas kerjasamanya. Mudah-mudahan, kita dapat memberikan yang terbaik bagi kemajuan dunia pendidikan menengah kejuruan dalam rangka mempersiapkan generasi seratus tahun Indonesia Merdeka (2045). Jakarta, Januari 2014 Direktur Pembinaan SMK

Drs. M. Mustaghfirin Amin, MBA

Buku Siswa

iv


DAFTAR ISI KATA PENGANTAR............................................................................................................ i DAFTAR ISI ...................................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR......................................................................................................... viii BAB I ............................................................................................................................... 1 PENDAHULUAN ............................................................................................................... 1 A. Deskripsi ................................................................................................................. 1 B. Persyaratan ............................................................................................................. 1 C. Petunjuk Penggunaan.............................................................................................. 1 D. Tujuan Akhir............................................................................................................ 2 E. Kompetensi Inti dan Kompetensi Dasar ................................................................... 2 F. Cek Kemampuan Awal ............................................................................................. 6 BAB II .............................................................................................................................. 7 PEMBELAJARAN .............................................................................................................. 7 A. Deskripsi ................................................................................................................. 7 B. Kegiatan Belajar ...................................................................................................... 8 1. Kegiatan Belajar 1.................................................................................................... 8 a. Tujuan Pembelajaran ........................................................................................... 8 b. Uraian Materi ...................................................................................................... 8 1). Pengamatan ................................................................................................... 8 2). Resistor ........................................................................................................ 10 3). Kapasitor ...................................................................................................... 25 4). Induktor ....................................................................................................... 31 5). Transformator .............................................................................................. 35 6). Dioda ............................................................................................................ 37 7). Transistor ..................................................................................................... 47 8). Piranti Optik ................................................................................................. 53 9). Thyristor ....................................................................................................... 64 c. Rangkuman ....................................................................................................... 74 d. Tugas ................................................................................................................. 74

Buku Siswa

v


e. Tes Formatif ...................................................................................................... 75 f. Lembar Kerja Peserta Didik ................................................................................ 76 2. Kegiatan Belajar 2.................................................................................................. 79 a. Tujuan Pembelajaran ......................................................................................... 79 b. Uraian Materi .................................................................................................... 79 1). Pengamatan ................................................................................................. 79 2). Konfigurasi Common Emitter ........................................................................ 80 3). Konfigurasi Common Base ............................................................................ 82 4). Konfigurasi Common Collector...................................................................... 82 c. Rangkuman ........................................................................................................ 83 d. Tugas ................................................................................................................. 84 e. Tes Formatif ...................................................................................................... 85 f. Lembar Kerja Peserta Didik ................................................................................ 85 3. Kegiatan Belajar 3.................................................................................................. 88 a. Tujuan Pembelajaran ......................................................................................... 88 b. Uraian Materi .................................................................................................... 88 1). Pengamatan ................................................................................................. 88 2). Fidelitas dan Efisiensi .................................................................................... 89 3). Operasi kelas A ............................................................................................. 93 4). Operasi Kelas B ............................................................................................. 96 5). Operasi Kelas AB .......................................................................................... 99 6). Operasi Kelas C ........................................................................................... 101 c. Rangkuman ...................................................................................................... 102 d. Tugas ............................................................................................................... 102 e. Tes Formatif .................................................................................................... 103 f. Lembar Kerja Peserta Didik .............................................................................. 103 4. Kegiatan Belajar 4................................................................................................ 107 a. Tujuan Pembelajaran ....................................................................................... 107 b. Uraian Materi .................................................................................................. 107 1). Pengamatan ............................................................................................... 107 2). Penggunaan OP-AMP.................................................................................. 108

Buku Siswa

vi


3). Rangkaian dasar OP-AMP ........................................................................... 109 4). Rangkaian OP-AMP sebagai amplifier ........................................................ 113 5). Rangkaian Pengurang/Subtractor ............................................................... 115 6). Rangkaian Diferensiator/Derivative ........................................................... 116 7). Rangkaian Integrator .................................................................................. 117 8). Rangkaian penguat logaritmik .................................................................... 119 9). Penguat diferensial .................................................................................... 121 10). Penguat penjumlah................................................................................... 122 11). Instrumenasi Amplifier (IN-AMP).............................................................. 123 12). Pemakaian OP-AMP dengan Catu Daya Tunggal ........................................ 125 c. Rangkuman ...................................................................................................... 126 d. Tugas ............................................................................................................... 127 e. Tes Formatif .................................................................................................... 127 f. Lembar Kerja Peserta Didik .............................................................................. 128 5. Kegiatan Belajar 5................................................................................................ 139 a. Tujuan Pembelajaran ....................................................................................... 139 b. Uraian Materi .................................................................................................. 139 1). Pengamatan ............................................................................................... 139 2). Multivibrator ............................................................................................. 140 3). Osilator Relaksasi (Relaxation Oscillator) .................................................... 142 4). Wien Bridge Oscillator - osilator pembangkit gelombang sinus ................... 146 c. Rangkuman ...................................................................................................... 151 d. Tugas ............................................................................................................... 151 e. Tes Formatif .................................................................................................... 151 f. Lembar Kerja Peserta Didik .............................................................................. 152 BAB III ......................................................................................................................... 159 EVALUASI .................................................................................................................... 159 Produk Benda Kerja Sesuai Kriteria .......................................................................... 159 BAB IV ......................................................................................................................... 160 PENUTUP .................................................................................................................... 160 DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................... 161

Buku Siswa

vii


DAFTAR GAMBAR Gambar 1. 1 Simbol resistor .......................................................................................... 10 Gambar 1. 2 Gambar resistor tetap ............................................................................... 13 Gambar 1. 3 Berbagai bentuk resistor variabel .............................................................. 13 Gambar 1. 4 Simbol dari resistor variabel ...................................................................... 14 Gambar 1. 5 Resistor keramik (kiri); resistor wirewound (kanan) ................................... 14 Gambar 1. 6 Thermistor ............................................................................................... 15 Gambar 1. 7 Kode warna resistor .................................................................................. 16 Gambar 1. 8 Rangkaian seri dengan sumber tegangan................................................... 17 Gambar 1. 9 Rangkaian seri dengan sumber tegangan................................................... 18 Gambar 1. 10 Rangkaian paralel .................................................................................... 20 Gambar 1. 11 Rangkaian paralel .................................................................................... 21 Gambar 1. 12 Rangkaian seri paralel ............................................................................. 23 Gambar 1. 13 Rangkaian seri ......................................................................................... 23 Gambar 1. 14 Rangkaian seri paralel ............................................................................. 24 Gambar 1. 15 Prinsip dasar kapasitor ............................................................................ 26 Gambar 1. 16 Lambang kondensator ............................................................................. 26 Gambar 1. 17 Lambang kapasitor (yang tidak memiliki polaritas) .................................. 26 Gambar 1. 18 Kondensator Keramik .............................................................................. 28 Gambar 1. 19 Kondensator Polyester ............................................................................ 28 Gambar 1. 20 Kondensator kertas ................................................................................. 29 Gambar 1. 21 Kondensator variabel .............................................................................. 29 Gambar 1. 22 Simbol induktor pada skematik rangkaian ............................................... 31 Gambar 1. 23 Solenoid .................................................................................................. 32 Gambar 1. 24 Toroida ................................................................................................... 34 Gambar 1. 25 Skematik transformator CT...................................................................... 36 Gambar 1. 26 Skematik transformator Non CT .............................................................. 36 Gambar 1. 27 Struktur dioda ......................................................................................... 38 Gambar 1. 28 Rangkaian bias maju ................................................................................ 38 Gambar 1. 29 Rangkaian bias mundur ........................................................................... 39 Gambar 1. 30 Grafik hubungan tegangan bias dan arus dioda ....................................... 39 Gambar 1. 31 Dioda ideal .............................................................................................. 40 Gambar 1. 32 Dioda sebagai penyearah ½ gelombang ................................................... 42 Gambar 1. 33 Dioda sebagai penyearah gelombang penuh dengan transformator tanpa CT ................................................................................................................................. 42 Gambar 1. 34 Penyearah gelombang penuh non CT ...................................................... 42 Gambar 1. 35 Penyearah gelombang penuh CT ............................................................. 43 Gambar 1. 36 Dioda sebagai pemotong ......................................................................... 43

Buku Siswa

viii


Gambar 1. 37 Dioda sebagai pelipat ganda tegangan .................................................... 43 Gambar 1. 38 Dioda sebagai pelipat tiga tegangan ........................................................ 44 Gambar 1. 39 Dioda sebagai rangkaian penggeser/clemper ........................................... 44 Gambar 1. 40 Dioda sebagai limiter .............................................................................. 44 Gambar 1. 41 Simbol dioda zener .................................................................................. 44 Gambar 1. 42 Grafik arus dan tegangan......................................................................... 45 Gambar 1. 43 Grafik arus dan tegangan rangkaian dioda zener ..................................... 45 Gambar 1. 44 Mengukur resistansi transistor BJT ......................................................... 49 Gambar 1. 45 Indikator transistor.................................................................................. 49 Gambar 1. 46 Bentuk transistor ..................................................................................... 50 Gambar 1. 47 Berbagai macam transistor ...................................................................... 50 Gambar 1. 48 Arus emitor ............................................................................................. 51 Gambar 1. 49 Simbol Jenis-jenis transistor .................................................................... 53 Gambar 1. 50 Simbol photodioda .................................................................................. 54 Gambar 1. 51 Model rangkaian pin photodioda............................................................. 54 Gambar 1. 52 (a) Simbol phototransistor; (b) Ekivalen .................................................. 56 Gambar 1. 53 Simbol phototransistor ............................................................................ 56 Gambar 1. 54 Aplikasi phototransistor untuk menyalakan lampu ................................. 57 Gambar 1. 55 Transmiter dan receiver infrared ............................................................. 58 Gambar 1. 56 Simbol LDR .............................................................................................. 60 Gambar 1. 57 Bentuk fisik LDR ...................................................................................... 61 Gambar 1. 58 a. LED; b. LED seven segment; c. konstruksi segmen; d. rangkaian LED..... 62 Gambar 1. 59 Diagram optocoupler .............................................................................. 64 Gambar 1. 60 Struktur thyristor..................................................................................... 65 Gambar 1. 61 Visualisasi thyristor dengan transistor .................................................... 65 Gambar 1. 62 Thyristor diberi tegangan ........................................................................ 66 Gambar 1. 63 Struktur SCR ............................................................................................ 67 Gambar 1. 64 Karakteristik kurva I-V dari sebuah SCR.................................................... 68 Gambar 1. 65 Rangkaian SCR ......................................................................................... 70 Gambar 1. 66 Lambang TRIAC di dalam skema elektronika, memiliki tiga kaki, dua diantaranya terminal MT1 (T1) dan MT2 (T2) dan lainnya terminal Gate (G) ................ 70 Gambar 1. 67 Struktur dan simbol DIAC ........................................................................ 71 Gambar 1. 68 Rangkaian dimmer................................................................................... 72 Gambar 1. 69 UJT (a) Susunan UJT; (b) rangkaian ekivalen ............................................ 73 Gambar 1. 70 Simbol skematik UJT ................................................................................ 73 Gambar 1. 71 Rangkaian osilator dengan UJT ................................................................ 73 Gambar 1. 72 Resistor warna ........................................................................................ 75 Gambar 2. 1 Rangkaian emitter follower........................................................................ 79 Gambar 2. 2 Konfigurasi common emitter ..................................................................... 80 Gambar 2. 3 Model phi.................................................................................................. 81 Gambar 2. 4 Konfigurasi common base ......................................................................... 82

Buku Siswa

ix


Gambar 2. 5 Konfigurasi common collector ................................................................... 83 Gambar 2. 6 Rangkaian common emmitter .................................................................... 84 Gambar 2. 7 Rangkaian konfigurasi common base ......................................................... 84 Gambar 2. 8 Rangkaian konfigurasi common colector .................................................... 84 Gambar 2. 9 Rangkaian untuk lembar latihan ................................................................ 87 Gambar 3. 1 Amplifier ................................................................................................... 88 Gambar 3. 2 Power amplifier tata panggung................................................................. 89 Gambar 3. 3 Simbol amplifier ........................................................................................ 90 Gambar 3. 4 Suatu sistem amplifier berpenguatan tinggi menggunakan tiga amplifier tunggal yang dihubungkan secara bertingkat (cascaded) ............................................... 92 Gambar 3. 5 Posisi amplifier pada suatu sistim pengukuran teknik ................................ 93 Gambar 3. 6 Rangkaian dasar penguat kelas A............................................................... 94 Gambar 3. 7 Garis beban dan titik Q kelas A .................................................................. 94 Gambar 3. 8 Rangkaian imajiner analisa ac kelas A ........................................................ 95 Gambar 3. 9 Kurva penguatan kelas A ........................................................................... 96 Gambar 3. 10 Titik Q penguat A, AB dan B ..................................................................... 97 Gambar 3. 11 Rangkaian dasar penguat kelas B ............................................................. 98 Gambar 3. 12 Kurva penguatan kelas B ......................................................................... 99 Gambar 3. 13 Overlaping sinyal keluaran penguat kelas AB ........................................... 99 Gambar 3. 14 Rangkaian dasar penguat kelas AB......................................................... 100 Gambar 3. 15 Rangkaian dasar penguat kelas C ........................................................... 101 Gambar 3. 16 Rangkaian amplifier audio ..................................................................... 103 Gambar 3. 17 Praktikum rangkaian dasar penguat kelas A ........................................... 106 Gambar 4. 1 Diagram blok OP-AMP ............................................................................. 108 Gambar 4. 2 Diagram blok OP-AMP ............................................................................. 109 Gambar 4. 3 Keterangan simbol untuk terminal-terminal suatu OP-AMP..................... 110 Gambar 4. 4 Pembalikan fasa sinyal output (b); terhadap sinyal input (c) .................... 110 Gambar 4. 5 Rangkaian penguat membalik dengan menggunakan OP-AMP tipe LM 741 ................................................................................................................................... 111 Gambar 4. 6 Rangkaian OP-AMP ................................................................................. 112 Gambar 4. 7 Pembuat nol............................................................................................ 113 Gambar 4. 8 Rangkaian proporsional pembalik phasa.................................................. 114 Gambar 4. 9 Rangkaian proporsional dengan OP-AMP ................................................ 115 Gambar 4. 10 Rangkaian pengurangan ........................................................................ 115 Gambar 4. 11 Diferensiator OP-AMP ........................................................................... 116 Gambar 4. 12 Integrator amplifier ............................................................................... 118 Gambar 4. 13 Rangkaian integrator praktis ................................................................. 118 Gambar 4. 14 Penguat logaritmik ............................................................................... 119 Gambar 4. 15 Penguat diferensial................................................................................ 121 Gambar 4. 16 Penguat penjumlah. .............................................................................. 122 Gambar 4. 17 Tranduser jembatan .............................................................................. 123

Buku Siswa

x


Gambar 4. 18 Rangkaian OP-AMP sebagai penguat instrumentasi ............................... 123 Gambar 4. 19 Rangkaian IN-AMP................................................................................. 124 Gambar 4. 20 Aplikasi instrumentasi amplifier pada pengukuran torsi turbin .............. 124 Gambar 4. 21 OP-AMP menggunakan catu daya tunggal. ............................................ 125 Gambar 4. 22 Penguat Penjumlah ............................................................................... 127 Gambar 4. 23 Penguat dengan catudaya tunggal ......................................................... 127 Gambar 4. 24 Penguat diferensial ............................................................................... 128 Gambar 4. 25 Penguat logaritmik ................................................................................ 128 Gambar 4. 26 Penguat penjumlah ............................................................................... 130 Gambar 4. 27 OP-AMP dengan catu daya tunggal........................................................ 131 Gambar 4. 28 Penguat diferensiator ............................................................................ 133 Gambar 4. 29 Integrator .............................................................................................. 134 Gambar 4. 30 Penguat logaritmik ................................................................................ 136 Gambar 4. 31 Penguat diferensial ............................................................................... 136 Gambar 5. 1 Rangkaian inverter .................................................................................. 139 Gambar 5. 2 Rangkaian flip-flop belum sempurna ....................................................... 141 Gambar 5. 3 Flip-flop RS .............................................................................................. 141 Gambar 5. 4 Rangkaian multivibrator astabil sebagai inverter. .................................... 142 Gambar 5. 5 Rangkaian osilator relaksasi dengan OP-AMP .......................................... 144 Gambar 5. 6 Diagram waktu frekuensi osilator ............................................................ 145 Gambar 5. 7 sistem penguat dengan umpan balik ....................................................... 147 Gambar 5. 8 Rangkaian penggeser fasa RC 2 tingkat .................................................... 148 Gambar 5. 9 Rangkaian wien-bridge oscillator ............................................................. 148 Gambar 5. 10 Rangkaian jembatan wien ..................................................................... 150 Gambar 5. 11 Osilator pergeseran fasa ........................................................................ 152 Gambar 5. 12 Rangkaian percobaan osilator relaksasi ................................................. 156

Buku Siswa

xi


BAB I PENDAHULUAN A. Deskripsi Teknik Elektronika Dasar merupakan modul bahan ajar siswa berisi tentang rangkaian elektronika sebagai dasar pada instrumen kontrol untuk pembangkit listrik (PLTMh, PLTB, PLTS, dan energi alternatif lainnya) yang merupakan energi baru terbarukan. Dengan menguasai modul ini diharapkan peserta didik mampu menganalisis rangkaian elektronika untuk kontrol instrumentasi dan menyajikan hasil praktik rangkaian tersebut. Pada pendahuluan ini, peserta didik disarankan mengetahui dan memahami prasyarat yang harus di miliki sebelum mempelajari buku ini, Selain itu agar mempermudah dalam memahami modul ini diharapkan mempelajari petunjuk penggunaan buku ini. Selajutnya dituangkan pula tujuan akhir serta kompetensi inti dan kompetensi dasar, hal ini bertujuan agar setelah mempelajari bahan ajar ini Anda akan mendapatkan kompetensi yang telah digariskan pada tujuan akhir. Cek kompetensi dimaksudkan agar setiap peserta didik mengetahui kompetensi awal yang dimiliki masing-masing. B. Persyaratan Untuk dapat mengikuti materi pembelajaran ini, peserta didik diharapkan sudah memahami hukum Ohm, dan dapat mengaplikasikan operasi hitung aljabar dan Aritmatika. C. Petunjuk Penggunaan 1. Baca semua isi dan petunjuk pembelajaran modul mulai halaman judul hingga akhir modul ini. Ikuti semua petunjuk pembelajaran yang harus diikuti pada setiap Kegiatan Belajar.

Buku Siswa

1


2. Belajar dan bekerjalah dengan penuh tanggung jawab dan sepenuh hati, baik secara kelompok maupun individual sesuai dengan tugas yang diberikan. 3. Kerjakan semua tugas yang diberikan dan kumpulkan sebanyak mungkin informasi yang dibutuhkan untuk meningkatkan pemahaman Anda terhadap modul ini. 4. Kompetensi yang dipelajari di dalam modul ini merupakan kompetensi minimal. Oleh karena itu disarankan Anda mampu belajar lebih optimal. 5. Laporkan semua pengalaman belajar yang Anda peroleh baik tertulis maupun lisan sesuai dengan tugas setiap modul. D. Tujuan Akhir Tujuan Akhir dari pembelajaran ini adalah peserta didik diharapkan mampu : a. Menganalisis dasar-dasar elektronika untuk instrumen kontrol pembangkit listrik. b. Menyajikan hasil praktek dasar elektronika untuk instrumen kontrol pembangkit listrik. E. Kompetensi Inti dan Kompetensi Dasar Mata Pelajaran : Dasar-dasar Energi Terbarukan KELAS X Semester 1 dan 2 Tabel Kompetensi Inti dan Kompetensi Dasar KOMPETENSI INTI (KELAS X)

KOMPETENSI DASAR

KI-1 Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya

1.1. Menghayati kebesaran Tuhan, bahwa kemampuan membaca merupakan bagian paling dasar bagi umat manusia untuk mengembangkan peradaban

Buku Siswa

2


KOMPETENSI INTI (KELAS X)

KOMPETENSI DASAR 1.2. Mengamalkan

pengetahuan

dan

keterampilan dasar energi terbarukan, agar potensi energi yang ada dapat diolah lebih efisien dan produktif. 1.3. Menjaga keseimbangan alam dengan cara memelihara

dan

menggunakan

sumberdaya alam secara bijaksana, serta memahami karaktersitik dari alam ini. KI-2 Menghayati dan mengamalkan

2.1 Menghargai

sikap

perilaku

ilmiah,

perilaku jujur, disiplin,

profesional, wirausaha dan pedulidalam

tanggungjawab, peduli (gotong

mempelajari dan menerapkan Dasar-dasar

royong, kerjasama, toleran,

energi terbarukan agar produk yang

damai), santun, responsif dan

dihasilkan lebih efisien, kompetitif dan

pro-aktif dan menunjukkan

awet.

sikap sebagai bagian dari solusi

2.2 Menghayati

sikap

perilaku

ilmiah,

atas berbagai permasalahan

profesional, wirausaha dan peduli dalam

dalam berinteraksi secara

mempelajari dan menerapkan Dasar-dasar

efektif dengan lingkungan sosial

energi terbarukan serta dalam berinteraksi

dan alam serta dalam

baik terhadap diri sendiri, organisasi,

menempatkan diri sebagai

pelanggan, masyarakat negara dan bangsa

cerminan bangsa dalam

dengan tetap arif dan peduli kepada

pergaulan dunia

kelestarian lingkungan dan sumber daya alam. 2.3 Mengamalkan

sikap

perilaku

ilmiah,

profesional, wirausaha dan peduli ketika

Buku Siswa

3


KOMPETENSI INTI (KELAS X)

KOMPETENSI DASAR mengaplikasikan terbarukan

Dasar-dasar

dalam

memanfaatkan

energi

mengolah

dan

sumber-sumber energi

terbarukan. KI-3 Memahami, menerapkan, dan

3.1 Menganalisis dasar-dasar mesin perkakas

menganalisis pengetahuan

3.2 Menganalisis dasar-dasar mesin konstruksi

faktual, konseptual, dan

3.3 Menganalisis dasar-dasar survey dan

prosedural berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dalam wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan

pemetaan 3.4 Menganalisis dasar-dasar konstruksi bangunan dan pemipaan 3.5 Menganalisis dasar-dasar kelistrikan untuk instrumen kontrol pembangkit listrik 3.6 Menganalisis dasar-dasar elektronika

peradaban terkait penyebab

untuk instrumen kontrol pembangkit

fenomena dan kejadian dalam

listrik

bidangkerja yang spesifik untuk memecahkan masalah. KI-4 Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu melaksanakan tugas spesifik di

Buku Siswa

4.1. Menyajikan hasil praktek pemesinan perkakas dasar 4.2. Menyajikan hasil praktek pemesinan konstruksi dasar 4.3. Menyajikan hasil praktek survey dan pemetaan dasar 4.4. Menyajikan hasil praktek dasar konstruksi

4


KOMPETENSI INTI (KELAS X) bawah pengawasan langsung.

KOMPETENSI DASAR batu beton dan pemipaan 4.5. Menyajikan hasil praktek dasar kelistrikan untuk kontrol pembangkit listrik 4.6. Menyajikan hasil praktek dasar elektronika untuk instrumen kontrol pembangkit listrik

Buku Siswa

5


F. Cek Kemampuan Awal Sebelum mempelajari modul bahan ajar ini, Anda diharapkan mengisi audit kompetensi dengan memberikan ceklist pada tabel di bawah ini. Kompeten No

Indikator Belum

1

Mengidentifikasi komponen elektronika.

2

Menganalisis rangkaian transistor.

3

Menganalisis rangkaian multivibrator/osilator.

4

Menganalisis rangkaian amplifier (transistor dan Op-Amp).

5

Aplikasi pada sistem kontrol pada PLTS dan pembangkit

Sudah

hybrid.

Buku Siswa

6


BAB II PEMBELAJARAN A. Deskripsi Teknik Elektronika Dasar merupakan modul bahan ajar siswa berisi tentang identifikasi komponen elektronika baik komponen aktif maupun pasif serta analisis rangkaian dasar dari komponen tersebut. Modul ini terdiri dari lima kegiatan belajar. Kegiatan belajar 1 berisi tentang teori identifikasi komponen elektronika. Kegiatan belajar 2

berisi tentang analisis rangkaian transistor.

Kegiatan belajar 3 berisi tentang rangkaian amplifier. Kegiatan belajar 4 mencakup rangkaian OP-AMP. Kegiatan belajar 5 merupakan rangkaian multivibrator/osilator. Dengan menguasai modul ini diharapkan peserta didik mampu mengidentifikasi komponen dan menganalisis rangkaian elektronika untuk aplikasi kontrol pembangkit listrik.

Orang tua bekerja untuk menghidupi anaknya, anaknya sekolah agar mendapatkan kehidupan yang lebih layak di kemudian hari. Dengan belajar dan mendapatkan nilai baik adalah cara jitu pelajar untuk membahagiakan orang tuanya.

7


B. Kegiatan Belajar 1. Kegiatan Belajar 1

Komponen Elektronika a. Tujuan Pembelajaran Setelah mengikuti materi pembelajaran ini peserta didik dapat : 1. Mengidentifikasi komponen-komponen elektronika 2. Membaca nilai komponen-komponen pasif 3. Menyebutkan fungsi dari komponen-komponen elektronika 4. Menjelaskan prinsip kerja komponen-komponen aktif. b. Uraian Materi 1). Pengamatan Coba Anda perhatikan tabel 1.1 di bawah ini. Tabel 1. 1 Gambar komponen-komponen elektronika

8


Apa yang Anda ketahui dengan gambar tersebut? Bagaimana simbol dari gambar tersebut? Apa kegunaan dari komponen tersebut? Bagaimana membaca nilai komponen tersebut? Diskusikan tentang komponen yang ada dalam komponen tersebut. Diskusikan pula jenis-jenis komponen tersebut, bacalah buku bahan ajar ini atau informasi dari sumber lain untuk mendapatkan informasi yang lebih dalam baik dari internet atau buku sumber lainnya, presentasikan setelah diskusi selesai.

9


2). Resistor Definisi Resistor Fungsi resistor adalah untuk menghambat arus listrik. Nilai resistansinya dinyatakan dalam satuan yang disebut “Ohm”(Ω). Resistor 1000 Ohm biasanya ditulis 1kΩ dan 1000kΩ ditulis sebagai 1Mohm. Resistor dibagi dalam dua kelas, resistor tetap dan resistor variabel. Jika dibagi berdasarkan bahan yang digunakan ada resistor karbon dan ada juga metal film. Ada juga jenis lainnya yang jarang digunakan. Nilai resistansi resistor tidak hanya sesuatu yang dipertimbangkan dalam memilih resistor yang digunakan dalam rangkaian. Toleransi dan daya dari resistor juga penting. Toleransi digunakan untuk menyatakan jangkauan dari nilai resistor. Sebagai contoh toleransi 5% akan menyatakan nilai resistansinya pada jangkauan 5% dari nilai yang tertulis. Jangkauan daya menyatakan seberapa besar toleransi daya yang aman. Jangkauan daya maksimum pada resistor dalam watt. Daya dihitung menggunakan kuadrat arus dikali nilai resistansi dari resistor. Jika daya maksimum resistor dilewati maka resistor akan menjadi panas dan terbakar. Resistor–resistor pada rangkaian elektronik bekisar antara 1/8 watt, ¼ watt dan ½ watt. Resistor 1/8 watt paling bayak digunakan pada rangkaian aplikasi sinyal. Biasanya untuk keamanan memilih resistor yang memiliki jangkauan daya kirakira dua kali daya yang dibutuhkan.

Gambar 1. 1 Simbol resistor Resistor tidak dijual dengan sembarang nilai resistivitas, tetapi nilai-nilai resistivitas yang terdapat dipasaran diatur dalam deret-deret norma. Terdapat deret E3, E6, E12, E24, E48, dan E96. Angka pada nama deret menunjukkan

10


berapa banyak nilai terdapat dalam satu decade. Dalam decade berikutnya terdapat angka yang sama hanya dengan orde 10 kali lipat. Tabel 1. 2 Tabel Nilai Resistansi E6

E12

E24

1.0

1.0

1.0 1.1

1.2

1.2 1.3

1.5

1.5

1.5 1.6

1.8

1.8 2.0

2.2

2.2

2.2 2.4

2.7

2.7 3.0

3.3

3.3

3.3 3.6

3.9

3.9 4.3

11


4.7

4.7

4.7 5.1

5.6

5.6 6.2

6.8

6.8

6.8 7.5

8.2

8.2 9.1

Jenis-jenis Resistor Jika dibagi berdasarkan nilainya, resistor terdiri dari resistor tetap dan resistor variabel. 1. Resistor Tetap Resistor tetap adalah nilai resistansinya tertentu dan tidak dapat diubah/tidak berubah. Resistor tetap terdiri dari : Resistor karbon dan Resistor metal film. Resistor karbon adalah Resistor yang paling umum digunakan. Biasanya nilai resistansinya memiliki toleransi 5%. Jangkauan daya 1/8W, 1/4W, dan 1/2W sering digunakan. Resistor film karbon memiliki kerugian, mereka mengeluarkan noise. Resistor metal film digunakan ketika memerlukan toleransi yang lebih tinggi atau lebih akurat. Resistor ini lebih akurat nilainya dibanding dengan resistor karbon. Mereka memiliki toleransi kurang lebih 0,05%. Resistor yang memiliki toleransi

12


1% lebih dari cukup untuk digunakan. Nicrom biasanya digunakan untuk bahan dari resistor ini.

Gambar 1. 2 Gambar resistor tetap

2. Resistor Variabel

Gambar 1. 3 Berbagai bentuk resistor variabel Ada dua jenis resistor variabel yang sering digunakan. Pertama resistor yang nilainya mudah diatur seperti pengatur volume pada radio/tape. Sedangkan yang satunya lagi resistor setengah variabel yaitu resistor yang hanya diatur oleh teknisi dengan menggunakan obeng. Resistor setengah variabel digunakan untuk menyeimbangkan ketidaksesuaian dari resistor dan memperbaiki rangkaian. Sudut putar dari resistor sekitar 300 derajat. Variabel resistor yang mudah untuk digunakan

disebut

potensiometer.

Sedangkan

resistor

variabel

yang

pengaturannya sulit atau pengaturannya dilakukan tidak periodik disebut trimpot.

13


Gambar 1. 4 Simbol dari resistor variabel

3. LDR Komponen ini dapat berubah nilai resistansinya jika pada permukaannya terkena cahaya. Semakin besar cahaya mengenai permukaannya resistansinya menjadi kecil berkisar 200 Ω, sedangkan jika tidak ada cahaya nilai resistansinya membesar mencapai 2 MΩ 4. Resistor Wirewound Resistor wirewound (lilitan kawat) dibuat dari resistansi kabel logam dan karena itu mereka dapat dibuat untuk nilai yang presisi. Resistor berdaya tinggi dapat dibuat menggunakan bahan kabel yang tebal. Resistor ini tidak dapat digunakan pada frekuensi yang tinggi. Resistor ini dibuat dengan menggulung kabel dan dibungkus dengan isolator keramik. Resistor wirewound akan berprilaku lain sebagai induktor.

Gambar 1. 5 Resistor keramik (kiri); resistor wirewound (kanan)

14


Thermistor ( thermally sensitif resistor ) Nilai resistansi dari thermistor berubah bersesuaian dengan temperatur. Komponen ini umumnya digunakan sebagai sensor temperatur,

Gambar 1. 6 Thermistor Ada tiga jenis Thermistor : 

Negative Temperatur Coefficient Thermistor (NTC), thermistor jenis ini nilai resistansi berkurang secara berkesinambungan jika temperatur naik.



Positive Temperatur Coefficient Thermistor (PTC), thermistor jenis ini nilai resistansi naik berkesinambungan jika temperatur naik.



Critical Temperatur Resister Thermistor (CTR), thermistor jenis ini nilai resistansi menurun drastis ketika temperatur mencapai titik

tertentu.

Thermistor jenis ini digunakan untuk mengatur temperatur. Membaca Nilai Resistor Nilai Resistor umumnya dinyatakan oleh kode warna. Namun ada juga yang ditulis dengan kode angka. Untuk resistor SMD atau Resistor Variabel ditulis dengan kode angka. Tabel 1. 3 Kode Warna Resistor Warna

Nilai

Pengali

Toleransi (%)

Hitam

0

0

-

Coklat

1

1

1

Merah

2

2

2

15


Jingga

3

3

0,05

Kuning

4

4

Hijau

5

5

0,5

Biru

6

6

0,25

Ungu

7

7

0,1

Abu-abu

8

8

Putih

9

9

Emas

-

-1

5

Perak

-

-2

10

Polos

-

-

20

Contoh 1 (Coklat=1),(Hitam=0),(Jingga=3) 10 x 103 = 10k ohm Toleransi(Emas) = ±5% Contoh 2 (Coklat=4),(Ungu=7),(Hitam=0),(Merah=2) 470 x 102 = 47k ohm Toleransi(Coklat) = ±1%

Gambar 1. 7 Kode warna resistor

Nilai resistor dengan kode angka dan huruf. Contoh Soal : 5W0,1RK atau 5W0,1K Arti dari kode angka dan huruf adalah sebagai berikut : 5W artinya kemampuan daya resistor maksimum 5 watt

16


0,1R atau 0,1

= resistansinya 0,1

K = toleransi 10% Rangkaian Seri Yang dimaksud dengan rangkaian seri adalah apabila beberapa resistor dihubungkan secara berturut-turut, yaitu ujung akhir dari resistor pertama disambung dengan ujung awal dari resistor kedua, dan seterusnya. Jika ujung awal dari resistor pertama dan ujung akhir resistor terakhir diberikan tegangan, maka arus akan mengalir melalui semua resistor yang besarnya sama.

I

Gambar 1. 8 Rangkaian seri dengan sumber tegangan Hubungan pada rangkaian seri : 

Besar tahanan totalnya adalah RT = R1 + R2 + R3 Besar arus listriknya adalah I = IR1 = IR2 = IR3

𝐄

𝐈=𝐑

𝐓

 Besar tegangan listriknya adalah ER1 = I . R1 ER2 = I . R2 ER3 = I . R3 ET = ER1 + ER2 + ER3 Contoh Soal : Tiga buah hambatan (R) dan satu buah baterai 24 Volt yang memiliki hambatan dalam 1 Ω.

17


Gambar 1. 9 Rangkaian seri dengan sumber tegangan a) Tentukan : a) Kuat arus rangkaian b) Kuat arus pada R1 , R2 dan R3 c) Beda potensial antara titik A dan B d) Beda potensial antara titik B dan C e) Beda potensial antara titik C dan D f) Beda potensial antara titik A dan C g) Beda potensial antara titik B dan D h) Beda potensial antara titik A dan D i) Beda potensial antara ujung-ujung baterai j) Daya pada hambatan R1 k) Energi listrik yang diserap hambatan R1 dalam 5 menit l) Daya rangkaian m) Energi rangkaian dalam 5 menit.

Pembahasan a) Kuat arus rangkaian Σ E + Σ I.R = 0 (-24) + I (1+2 +3 + 4) = 0 10.I= 24 Jadi I =

24 10

= 2,4 A

18


b) Kuat arus pada R1 , R2 dan R3 Kuat arus yang melewati hambatan-hambatan yang dirangkai seri adalah sama. 𝐼1

=

𝐼2

=

𝐼3

=

I

𝐼1 = 2,4 𝐴 c) Beda potensial antara titik A dan B VAB

= IAB R AB = 2,4 × 2 = 4,8 Volt

d) Beda potensial antara titik B dan C VBC

= IBC R BC = 2, 4 × 3 = 7, 2 Volt

e) Beda potensial antara titik C dan D VCD

= ICD R CD = 2,4 × 4 = 9,6 Volt

f) Beda potensial antara titik A dan C VAC

= IAC R AC = 2,4 × (2+3) = 12 Volt

g) Beda potensial antara titik B dan D VBD = IBD R BD = 2,4 × (2 + 3) = 16, 8 Volt h) Beda potensial antara titik A dan D VAD = IAD R AD = 2,4 × (2 + 3 + 4) = 21, 6 Volt

19


i) Beda potensial antara ujung-ujung baterai VAD = IAD R AD = 2,4 × (2 + 3 + 4) = 21, 6 Volt Atau : VAD = Σ E + Σ IR = 24 + −2,4 × 1 = 21, 6 Volt

j) Daya pada hambatan R1 𝑃1 = 𝐼1 2 . 𝑅1 = 2.42 . 2=11.52 watt k) Energi listrik yang diserap hambatan R1 dalam 5 menit 𝑊1 = 𝐼1 2 . 𝑅1 . 𝑡 = 2.42 . 2. 5𝑥60 = 3.456 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒 l) Daya rangkaian 𝑃𝑡𝑜𝑡 = 𝐼𝑡𝑜𝑡 2 . 𝑅𝑡𝑜𝑡 = 2.42 . 10 = 57.6 𝑤𝑎𝑡𝑡 m) Energi rangkaian dalam 5 menit 𝑃𝑡𝑜𝑡 = 𝐼𝑡𝑜𝑡 2 . 𝑅𝑡𝑜𝑡 . 𝑡 = 2.42 . 10 5𝑥60 = 17280 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒 Rangkaian Paralel Yang dimaksud rangkaian pararel jika beberapa resistor secara bersama dihubungkan antara dua titik yang dihubungkan antara tegangan yang sama. Dalam prakteknya, semua alat listrik yang ada di rumah dihubungkan secara paralel (lampu, setrika, pompa air, dll).

Gambar 1. 10 Rangkaian pararel

20


Hubungan pada rangkaian paralel :  Besar tahanan totalnya adalah 𝟏

RT =

𝑹𝟏

+

𝟏 𝑹𝟐

+

𝟏 𝑹𝟑

 Besar arus listrik yang mengalir adalah 𝑬

I =

𝐑𝐓 𝑬

IR1 =

𝐑𝟏 𝑬

IR2 = IR3 = 

𝐑𝟐 𝑬 𝐑𝟑

Besar tegangan listriknya adalah E = ER1 = ER2 = ER3 E = I . RT

Contoh Soal : Perhatikan gambar di bawah ini! Dari gambar tersebut diketahui: I = 9 A R1 = 5 Ω R2 = 2 Ω R3 = 3 Ω. Tentukan beda potensial atau tegangan (V) yang dihubungkan pada rangkaian tersebut dan hitung kuat arus yang mengalir pada masing-masing resistor!

Gambar 1. 11 Rangkaian paralel Penyelesaian: Diketahui: R1 = 3 Ω R2 = 4 Ω R3 = 6 Ω I = 9 A Ditanya:

21


RT =…….? V = .......? I1 = . . . ? I2 = . . . ? I3 = . . . ? Jawab : Untuk mengerjakan soal ini terlebih dahulu cari RT (hambatan total atau pengganti), yaitu: 𝟏

𝟏

𝟏

𝟏

RT= 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 + 𝑹𝟑 + 𝑹𝒏 1/RT = 1/R1 + 1/R2 +1/ R3 1/ RT = 1/3 Ω + 1/4 Ω + 1/6 Ω 1/ RT = 4/12 Ω + 3/12 Ω + 2/12 Ω 1/ RT = 9/12 Ω RT = 12 9 Ω Besarnya tegangan ditiap hambatan yang dirangkai pararel selalu sama, oleh karena itu besarnya tegangan pada hambatan pengganti adalah: V = I.Rs V = 9 A. 12 9 Ω V = 12 volt Besarnya arus yang melewati tiap-tiap hambatan yang dirangkai pararel besarnya berbeda-beda, tergantung besar hambatannya. Maka,

Jadi, besarnya tegangan pada rangkaian pararel tersebut adalah 12 V, sedangkan kuat arus pada masing-masing hambatan adalah 4 A, 3 A dan 2 A.

22


Rangkaian Seri – Paralel (Campuran) Yang di maksud dengan rangkaian seri-paralel adalah gabungan dari rangkaian seri dan rangkaian paralel. Oleh karena itu, rangkaian seri-paralel biasa disebut rangkaian campuran. Gambar rangkaian:

Gambar 1. 12 Rangkaian seri pararel

a. Besar tahanan totalnya adalah Pertama-tama kita cari dahulu tahanan paralel R2 dan R3, 1

1

R 2,3 = 𝑅2 + 𝑅3 Setelah kita hitung tahanan seri R 2,3, gambar rangkaian di atas menjadi seperti di bawah ini.

Gambar 1. 13 Rangkaian seri Maka tahanan totalnya adalah RT = R1 + R 2,3 + R4

b. Besar arus listriknya adalah 𝐄

I T = 𝐑𝐓 Untuk arus pada cabang R2 Dan R3 adalah 𝐄

I R2 = 𝐑𝟐 𝐄

I R3 = 𝐑𝟑 Jumlah besarnya arus listrik tiap cabang besarnya sama dengan arus total.

23


Dimana besarnya. IT = I R2 + IR3 c. Besar tegangan listriknya adalah ER1 = I . R1 ER 2 = ER3 = I . R Paralel 2,3 ER4 = I . R4 Dimana besar tegangan total adalah jumlah tegangan tiap-tiap tahanan. E = ER1 + ER 2,3 + ER4 SOAL Diketahui sebuah rangkaian listrik seperti gambar 1.14.

Gambar 1. 14 Rangkaian seri pararel Tentukan : a) Hambatan pengganti R 1,2,3 dan RT b) Kuat arus rangkaian c) Kuat arus yang melalui R4 d) Kuat arus yang melalui R1 e) Kuat arus yang melalui R2 f) Kuat arus yang melalui R3. Pembahasan: a) Hambatan pengganti R 1,2,3 dan RT R1,2,3 =

=

𝐑 𝟏 .𝐑 𝟐 .𝐑 𝟑 ((𝐑 𝟏 + 𝐑 𝟐 ) . 𝐑 𝟑 )+(𝐑 𝟐 .𝐑 𝟏 )

𝟐𝟎 . 𝟑𝟎 . 𝟔𝟎 𝟐𝟎+𝟑𝟎 . 𝟔𝟎 + (𝟑𝟎 . 𝟐𝟎)

=

𝟑𝟔𝟎𝟎𝟎 𝟑𝟎𝟎𝟎+𝟔𝟎𝟎

=

𝟑𝟔𝟎𝟎𝟎 𝟑𝟔𝟎𝟎

= 10 𝛀

24


R T = R 4 + R123 = 10 + 10 = 20 𝛀 b) Kuat arus rangkaian 𝑉

24

𝐼 = 𝑅𝑡𝑜𝑡 = 20 = 1.2𝐴 𝑡𝑜𝑡

c) Kuat arus yang melalui R4 sama dengan kuat arus rangkaian I4 = I =1.2A d) Kuat arus yang melalui R1

e) Kuat arus yang melalui R2

f) Kuat arus yang melalui R3

VR 1 R1

VR 2 R2

VR 3 R3

=

=

=

12 20

12 30

𝟏𝟐 𝟔𝟎

= 0, 6 A

= 0, 4 A

= 0, 2 A

3). Kapasitor Definisi Kapasitor Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini "tersimpan" selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung

25


kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.

Gambar 1. 15 Prinsip dasar kapasitor Kondensator diidentikkan mempunyai dua kaki dan dua kutub yaitu positif dan negatif serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya berbentuk tabung. +

Gambar 1. 16 Lambang kondensator

Sedangkan jenis yang satunya lagi kebanyakan nilai kapasitasnya lebih rendah, tidak mempunyai kutub positif atau negatif pada kakinya, kebanyakan berbentuk bulat pipih berwarna coklat, merah, hijau dan lainnya seperti tablet atau kancing baju yang sering disebut kapasitor (capacitor).

Gambar 1. 17 Lambang kapasitor (yang tidak memiliki polaritas) Satuan dalam kondensator disebut Farad. Satu Farad = 9 x 1011 cm² yang artinya luas permukaan kepingan tersebut menjadi 1 Farad sama dengan 106 mikroFarad (µF), jadi 1 µF = 9 x 105 cm². Satuan-satuan sentimeter persegi (cm²) jarang sekali digunakan karena kurang praktis, satuan yang banyak digunakan adalah: 1 Farad = 1.000.000 µF (mikro Farad) 1 µF = 1.000.000 pF (piko Farad)

26


1 µF = 1.000 nF (nano Farad) 1 nF = 1.000 pF (piko Farad) 1 pF = 1.000 µµF (mikro-mikro Farad) Adapun cara memperbesar nilai kapasitor atau kondensator dengan cara menyusunnya berlapis-lapis atau dipasang secara paralel, memperluas permukaan variabel atau memakai bahan dengan daya tembus besar. Jenis-jenis Kapasitor Kapasitor terdiri dari beberapa jenis, tergantung dari bahan dielektriknya. Untuk lebih sederhana dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor electrostatic, electrolytic dan electrochemical. Berdasarkan kegunaannya kondensator kita bagi dalam dua bagian : 1. Kondensator tetap (nilai kapasitasnya tetap tidak dapat diubah) 2. Kondensator variabel (nilai kapasitasnya dapat diubah-ubah) 1. Kondensator tetap Kondensator tetap ialah suatu kondensator yang nilainya konstan dan tidak berubah-ubah. Kondensator tetap ada tiga macam bentuk yaitu sebagai berikut : 

Kondensator keramik (Ceramic Capacitor)

Bentuknya ada yang bulat tipis, ada yang persegi empat berwarna merah, hijau, coklat dan lain-lain. Dalam pemasangan di papan rangkaian (PCB), boleh dibolakbalik karena tidak mempunyai kaki positif dan negatif. Mempunyai kapasitas mulai dari beberapa piko Farad sampai dengan ratusan Kilopiko Farad (KpF). Dengan tegangan kerja maksimal 25 volt sampai 100 volt, tetapi ada juga yang sampai ribuan volt.

27


Gambar 1. 18 Kondensator Keramik 

Kondensator polyester

Pada dasarnya sama saja dengan kondensator keramik begitu juga cara menghitung nilainya. Bentuknya persegi empat seperti permen. Biasanya mempunyai warna merah, hijau, coklat dan sebagainya.

Gambar 1. 19 Kondensator Polyester 

Kondensator kertas

Kondensator kertas ini sering disebut juga kondensator padder. Misal pada radio dipasang seri dari spul osilator ke variabel kondensator. Nilai kapasitas yang dipakai pada sirkuit osilator. Nilai kapasitasnya ada yang tertulis langsung ada pula yang memakai kode warna.

28


Gambar 1. 20 Kondensator kertas 2. Kondensator Variabel Kondensator variabel adalah jenis kondensator yang kapasitasnya bisa diubahubah. Kondensator ini dapat berubah kapasitasnya karena secara fisik mempunyai poros yang dapat diputar dengan menggunakan obeng.

Gambar 1. 21 Kondensator variabel Membaca Nilai Kapasitansi Pada kapasitor yang berukuran besar, nilai kapasitansi umumnya ditulis dengan angka yang jelas. Lengkap dengan nilai tegangan maksimum dan polaritasnya. Misalnya pada kapasitor ELCO dengan jelas tertulis kapasitansinya sebesar 22uF/25v. Kapasitor yang ukuran fisiknya mungil dan kecil biasanya hanya bertuliskan 2 (dua) atau 3 (tiga) angka saja. Jika hanya ada dua angka satuannya adalah pF (pico farads). Sebagai contoh, kapasitor yang bertuliskan dua angka 47, maka kapasitansi kapasitor tersebut adalah 47 pF.

29


Jika ada 3 digit, angka pertama dan kedua menunjukkan nilai nominal, sedangkan angka ke-3 adalah faktor pengali. Faktor pengali sesuai dengan angka nominalnya, berturut-turut 1 = 10, 2 = 100, 3 = 1.000, 4 = 10.000 dan seterusnya. Misalnya pada kapasitor keramik tertulis 104, maka kapasitansinya adalah 10 x 10.000 = 100.000pF atau = 100nF. Contoh lain misalnya tertulis 222, artinya kapasitansi kapasitor tersebut adalah 22 x 100 = 2200 pF = 2.2 nF. Tabel 1. 4 Tabel Perkalian Kondensator Kertas Warna

Nomor Faktor Perkalian Toleransi Voltase Maksimum

Hitam

0

×1

Coklat

1

×101

100V

Merah

2

×102

250V

Jingga

3

×103

250V

Kuning

4

×104

400V

Hijau

5

×105

400V

Biru

6

630V

Ungu

7

630V

Abu-abu 8

630V

Putih

±20%

9

±10%

630V

Tabel 1. 5 Tabel Kode tegangan harga nominal A

B

C

D

E

F

G

H

J

K

0

1

1,25

1,6

2

2,5

3,15

4

5

6,3

8

1

10

12,5

16

20

25

31,5

40

50

63

80

2

100

125

160

200

250

315

400

500

630

800

M

30


3

1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000

Toleransi (%)

1

2

3

5

10

20

Contoh Soal : Apa arti dari kode huruf 2A103J pada kapasitor? 2A

= tegangan kerja maksimal 100V = 10000pF =10nF

J

= toleransi 5%

4). Induktor Definisi Induktor Induktor adalah komponen yang dapat menyimpan energi magnetik. Energi ini direpresentasikan dengan adanya tegangan emf (electromotive force) jika induktor dialiri listrik. Secara matematis tegangan emf ditulis :

E  L

di dt

Jika dibandingkan dengan rumus hukum Ohm V=RI, maka kelihatan ada kesamaan rumus. Jika R disebut resistansi dari resistor dan V adalah besar tegangan jepit jika resistor dialiri listrik sebesar I. Maka L adalah induktansi dari induktor dan E adalah tegangan yang timbul jika induktor dialiri listrik. Tegangan emf di sini adalah respon terhadap perubahan arus fungsi dari waktu terlihat dari rumus di/dt. Sedangkan bilangan negatif sesuai dengan hukum Lenz

yang

mengatakan

yang

efek

induksi

cenderung

melawan

perubahan

menyebabkannya.

Gambar 1. 22 Simbol induktor pada skematik rangkaian

31


Hubungan antara emf dan arus inilah yang disebut dengan induktansi, dan satuan yang digunakan adalah Henry (H). Induktor disebut self-inducted. Arus listrik yang melewati kabel, jalur-jalur pcb dalam suatu rangkain berpotensi untuk menghasilkan medan induksi. Ini yang sering menjadi pertimbangan dalam mendesain

pcb supaya bebas dari efek induktansi terutama jika multilayer.

Tegangan emf akan menjadi penting saat perubahan arusnya fluktuatif. Efek emf menjadi signifikan pada sebuah induktor, karena perubahan arus yang melewati tiap lilitan akan saling menginduksi. Ini yang dimaksud dengan self-induced. Secara matematis induktansi pada suatu induktor dengan jumlah lilitan sebanyak N adalah akumulasi flux magnet untuk tiap arus yang melewatinya :

L

N i

Jenis-jenis Induktor

1. solenoida Fungsi utama dari induktor di dalam suatu rangkaian adalah untuk melawan fluktuasi arus yang melewatinya. Aplikasinya pada rangkaian dc salah satunya adalah untuk menghasilkan tegangan dc yang konstan terhadap fluktuasi beban arus. Pada aplikasi rangkaian ac, salah satu gunanya adalah bisa untuk meredam perubahan fluktuasi arus yang tidak dinginkan. Akan lebih banyak lagi fungsi dari induktor yang bisa diaplikasikan pada rangkaian filter, tuner dan sebagainya.

Gambar 1. 23 Solenoid

32


Dari pemahaman fisika, elektron yang bergerak akan menimbulkan medan elektrik di sekitarnya. Berbagai bentuk kumparan, persegi empat, setegah lingkaran ataupun lingkaran penuh, jika dialiri listrik akan menghasilkan medan listrik yang berbeda. Penampang induktor biasanya berbentuk lingkaran, sehingga diketahui besar medan listrik di titik tengah lingkaran adalah :

B  . 0 .ni Jika dikembangkan, n adalah jumlah lilitan N relatif terhadap panjang induktor l. Secara matematis ditulis :

n

N l

Lalu i adalah besar arus melewati induktor tersebut. Ada simbol  yang dinamakan permeability dan 0 yang disebut permeability udara vakum. Besar permeability m tergantung dari bahan inti (core) dari induktor. Untuk induktor tanpa inti (air winding) m = 1. Jika rumus-rumus di atas di subsitusikan maka rumus induktansi induktor dapat ditulis menjadi :

L

. 0 .N 2 A l

Gambar 3.3 Induktor selenoida dengan inti (core) L : induktansi dalam H (Henry)

33


 : permeability inti (core) o : permeability udara vakum o = 4 x 10-7 N : jumlah lilitan induktor A : luas penampang induktor (m2) l : panjang induktor (m) Inilah rumus untuk menghitung nilai induktansi dari sebuah induktor. Tentu saja rumus ini bisa dibolak-balik untuk menghitung jumlah lilitan induktor jika nilai induktansinya sudah ditentukan. 2. Toroid Ada satu jenis induktor yang kenal dengan nama toroid. Jika biasanya induktor berbentuk silinder memanjang, maka toroid berbentuk lingkaran. Biasanya selalu menggunakan inti besi (core) yang juga berbentuk lingkaran seperti kue donat.

Gambar 1. 24 Toroida

Jika jari-jari toroid adalah r, yaitu jari-jari lingkar luar dikurang jari-jari lingkar dalam. Maka panjang induktor efektif adalah kira-kira :

34


l  2 .r Dengan demikian untuk toroida besar induktansi L adalah :

L

 N 2 A 2r

Salah satu keuntungan induktor berbentuk toroid, memperoleh induktansi yang lebih besar dan dimensi yang relatif lebih kecil dibandingkan dengan induktor berbentuk silinder. Juga karena toroid umumnya menggunakan inti (core) yang melingkar, maka medan induksinya tertutup dan relatif tidak menginduksi komponen lain yang berdekatan di dalam satu pcb. Membaca Nilai Induktor Biasanya nilai induktor ditulis dalam kode angka dan warna misalnya 103 artinya induktansinya 10mH. Untuk induktor dengan kode warna sama dengan pembacaan pada resistor dengan satuan miliHenri. 5). Transformator Definisi Transformator Transformator berfungsi sebagai pengubah arus bolak balik (AC). Transformator terdiri dari lilitan primer dan lilitan sekunder yang kedua lilitan tersebut secara elektrik tidak berhubungan tetapi dikopel oleh medan listrik. Alat pengkopel bisa berbentuk inti besi yang berlapis-lapis maupun menggunakan inti ferit. Inti besi dibuat berlapis dimaksudkan untuk mengurangi arus edi. Lilitan primer adalah lilitan yang terhubung ke tegangan input sedangkan lilitan sekunder terhubung output. Jumlah lilitan berbanding lurus dengan tegangan sehingga Np : Ns = Vp : Vs. Sebuah Transformator tidak bisa menaikkan daya. Bahkan dia berkurang akibat adanya arus edi dan tahanan kawat sehingga efisiensinya tidak mencapai 100%. Jika kita mengganggap Transformator ideal maka daya primer = daya sekunder, sehingga Vp.Ip = Vs.Is. Pada distribusi PLN dan industri umumnya menggunakan transformator tiga fasa.

35


Jenis-jenis Transformator Berdasar fungsinya ada dua jenis transformator : 1. Step UP yaitu transformator yang berfungsi sebagai pengubah tegangan rendah menjadi tegangan tinggi. 2. Step Down yaitu transformator yang berfungsi menggubah tegangan tinggi menjadi tegangan rendah. Berdasarkan bahannya transformator dibagi dua: 1. Transformator berinti besi 2. Transformator inti ferit, transformator ini memiliki ukuran yang lebih kecil untuk daya yang sama dengan transformator inti ferit. Bedasarkan konstruksinya transformator terdiri dari : 1. Transformator Center Tap (CT) 2to1 CT

Gambar 1. 25 Skematik transformator CT Transformator CT memiliki tiga pin tegangan keluaran : plus (+), minus (-), dan ground (0) 2. Transformator Non Center Tap (NCT) 1to 2

Gambar 1. 26 Skematik transformator Non CT

36


Transformator ini hanya memiliki dua pin tegangan keluaran yaitu 0 dan Plus (+). 3. Transformator 3 Fasa Transformator ini digunakan untuk keperluan tegangan tiga fasa seperti penurun dan penaik tegangan pada jalur distribusi. Transformator ini ada yang hubung bintang maupun delta atau kombinasi. Efisiensi Transformator Transformator yang ada di pasaran tidak ideal yaitu tidak memiliki efisiensi 100%. Efisiensi yang dimaksud adalah prosentase perbandingan daya sekunder terhadap daya primer.



Pout x100% Pin

Membaca Nilai Transformator Di pasaran transformator dinyatakan dalam besaran Amper. Misalkan transformator 1A memiliki tegangan primer 220/110V dengan sekunder 12V. Artinya transformator tersebut memiliki kemampuan menghasilkan arus maksimum 1A pada tegangan 12V. Dengan demikian daya maksimum adalah 12 Watt. 6). Dioda Definisi Dioda Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.

37


Gambar 1. 27 Struktur dioda Gambar di atas menunjukkan sambungan PN dengan sedikit porsi kecil yang disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat keseimbangan hole dan elektron. Seperti yang sudah diketahui, pada sisi P banyak terbentuk holehole yang siap menerima elektron sedangkan di sisi N banyak terdapat elektronelektron yang siap untuk bebas merdeka. Lalu jika diberi bias positif, dengan arti kata memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Tentu kalau elektron mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran hole dari P menuju N, Kalau mengunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.

Gambar 1. 28 Rangkaian bias maju Sebalikya apakah yang terjadi jika polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P.

38


Gambar 1. 29 Rangkaian bias mundur Tentu jawabanya adalah tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutub berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus. Demikianlah penjelasan bagaimana dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta di atas 0 volt, tetapi memang tegangan beberapa volt di atas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (deplesion layer). Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah di atas 0.7 volt. Kira-kira 0.2 volt batas minimum untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium.

Gambar 1. 30 Grafik hubungan tegangan bias dan arus dioda

39


Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun memang ada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi. Tegangan di mana arus mulai bertambah secara cepat disebut tegangan lutut (knee) atau offset. Untuk dioda silikon, tegangan ini sama dengan potensial barier, sekitar 0,7 V. (Dioda germanium mempunyai tegangan ofset 0,3 V). Tegangan di mana arus mulai bertambah secara cepat disebut tegangan lutut (knee) atau offset. Untuk dioda silikon, tegangan ini sama dengan potensial barier, sekitar 0,7 V. Pendekatan dioda 1. Dioda Ideal Forwad Bias _ +

Reverse Bias

Gambar 1. 31 Dioda ideal Marilah kita dekati karakteristik dioda. Apa yang dilakukan oleh dioda? la konduk dengan baik dalam arah forward dan buruk dalam arah reverse. Jika diambil inti sarinya, inilah yang kita peroleh: Suatu dioda ideal berlaku sebagai konduktor yang sempurna (bertegangan nol) bila diberi forward bias dan berlaku sebagai isolator yang sempurna (berarus nol) bila diberi reverse bias. Dalam istilah rangkaian, dioda ideal berlaku seperti saklar (switch). 2. Pendekatan Kedua Kita membutuhkan tegangan offset sekitar 0,7 V sebelum dioda silikon konduk dengan baik. Bila tegangan sumber besar, 0,7 V ini tidak menjadi persoalan.

Tetapi

bila

tegangan

sumber

tidak

besar,

kita

harus

memperhitungkan adanya tegangan lutut tersebut.

40


3. Pendekatan Ketiga Pada pendekatan ketiga dari dioda, kita perhitungkan tahanan bulk RB. Seperti yang lalu, dioda konduk pada 0,7V VF = 0,7V + IFRB Tahanan DC Dari Dioda Jika kalian menghitung perbandingan dari tegangan total dioda terhadap arus total dioda, kalian akan memperoleh tahanan dc dioda tersebut. Dalam arah forward tahanan dc ini diberi simbol RF ; dalam arah reverse diberi simbol RR . Tahanan forward Karena dioda adalah tahanan yang nonlinier, maka tahanan dc-nya bervariasi dengan arus yang melaluinya. Sebagai contoh, ini adalah beberapa pasang arus dan tegangan forward untuk tipe 1N914 : 10 mA pada 0,65 V, 30 mA pada 0,75 V, dan 50 mA pada 0,85 V. Pada titik pertama tahanan dc-nya adalah 65, 25 dan 17 ohm. Perhatikan bahwa tahanan dc berkurang bila arus naik. Dalam setiap hal, tahanan forward adalah kecil. Tahanan Reverse Secara sama, ini adalah dua pasang arus dan tegangan reverse untuk 1N914; 25 nA pada 20V ; 5 PA pada 75 V. Pada titik pertama, tahanan dc-nya adalah 800M Ohm dan Pada titik kedua, 15 MegaOhm. Perhatikanlah bahwa tahanan dc berkurang bila kita mendekati tegangan breakdown (75 V). Walaupun demikian, tahanan reverse dioda tetap tinggi, masih dalam ukuran MegaOhm.

41


Jenis-jenis Dioda 1. Dioda penyearah Dioda jenis ini berfungsi menyearahkan tegangan AC menjadi tegangan DC. Gambar 1.32 memperlihatkan rangkaian dioda sebagai penyearah setengah gelombang. Gambar 1.34 dan 1.35

secara berturut-turut memperlihatkan

rangkaian penyearah gelombang penuh dengan transformator Non CT dan CT. Gambar 1.36 memperlihatkan rangkaian dioda penyearah sebagai pemotong gelombang sinusoidal. Gambar 1.37 dan 1.38 memperlihatkan rangkaian dioda penyearah sebagai pelipat ganda dan pengali tiga tegangan input. Gambar 1.39 merupakan dioda penyearah sebagai penggeser gelombang. Dan gambar 3.40 merupakan dioda penyearah sebagai pembatas tegangan. T1 10TO 1

+

D1

Vs 100V -

R1

Gambar 1. 32 Dioda sebagai penyearah ½ gelombang Vp 0.318Vp

Gambar 1. 33 Dioda sebagai penyearah gelombang penuh dengan transformator tanpa CT

+

T1 10TO1

Vs 100V -

D1

D3

D2

D4

R1

Gambar 1. 34 Penyearah gelombang penuh non CT

42


Dioda sebagai penyearah gelombang penuh dengan Transformator CT

T1 10TO 1CT

+

Vs 100V -

D1

R1

D2

Gambar 1. 35 Penyearah gelombang penuh CT

R1 1k

+

Vs1 10V

D1 DIOD E

-

R3 1k 0,7V

Gambar 1. 36 Dioda sebagai pemotong C1 + + Vs1 -

D2

D1 C2 +

Gambar 1. 37 Dioda sebagai pelipat ganda tegangan

43


C3 1uF

C1 +

+

+ -

D3 DIOD E

D2

D1

Vs1

C2 +

Gambar 1. 38 Dioda sebagai pelipat tiga tegangan C1

+ D2

Vs1

R2

-

Gambar 1. 39 Dioda sebagai rangkaian penggeser/clemper R1 + Vs1

D2

R2

-

Gambar 1. 40 Dioda sebagai limiter 2. Dioda Zener Dioda Zener bekerja di daerah breakdown. Dioda ini merupakan tulang punggung dari pengatur tegangan, yaitu rangkaian yang menjaga tegangan beban tetap.

Gambar 1. 41 Simbol dioda zener

44


Grafik Arus dan Tegangan

vz

V Iz Izm I

Gambar 1. 42 Grafik arus dan tegangan Batas Kemampuan Maksimum Penyerapan daya pada dioda zener sama dengan hasil kali tegangan dan arusnya. Pz = Vz Iz Dioda zener yang dibeli dipasaran mempunyai batas kemampuan ¼ W sampai 50 W.

Rs

+

Vs

D1 ZENE R

RL

Gambar 1. 43 Grafik arus dan tegangan rangkaian dioda zener Contoh Soal : Dioda zener mempunyai Vz = 10V. Gunakan pendekatan zener ideal untuk menghitung arus arus zener minimum dan maksimum jika Vs = 20-40V dan Rs = 820Ω. Jika rangkaian tersebut belum di pasang beban RL?

45


Is 

Vs  10 RS

Iz min 

20  10  12,2mA 820

Iz max 

40  10  36,6mA 820

Tegangan theveninnya adalah

Vth 

RL .Vs RL  RS

Arus seri adalah

Is 

Vs  Vs Rs

Arus zener adalah Is =Iz +IL 3. Dioda Pemancar Cahaya /Light Emiting Diode (LED) Dioda pemancar cahaya atau lebih dikenal dengan sebutan LED (light-emitting diode) adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju. Gejala ini termasuk bentuk elektroluminesensi.

Warna

yang

dihasilkan

bergantung

pada

bahan

semikonduktor yang dipakai, dan bisa juga dekat ultraviolet, cahaya tampak, atau inframerah. 4. Dioda Varaktor Varaktor disebut juga kapasitansi diatur tegangan, varicap, epicap dan dioda tertala. Banyak digunakan pada pesawat televisi, penerima FM, dan peralatan komunikasi lainnya.

46


Lembar data mencantumkan kapasitansi acuan pada –4V dan mencantumkan jangkauan penanaan dan tegangan misal jangkauan penalaan 3:1 untuk tegangan –4 sampai –60V 7). Transistor Definisi Transistor Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, pemotong (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana diatur berdasarkan arus inputnya Bipolar Junction Transistor (BJT) atau tegangan inputnya Field Effect Transistor (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya yang mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia elektronika modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponen-komponen lainnya. Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya ada dua tipe dasar transistor, Bipolar Junction Transistor (BJT atau transistor bipolar) dan FieldEffect Transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara berbeda. Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya menggunakan dua polaritas pembawa muatan: elektron dan lubang, untuk membawa arus listrik. Dalam BJT, arus listrik utama harus melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan depletion zone, dan ketebalan lapisan ini

47


dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut. FET (juga dinamakan transistor unipolar) hanya menggunakan satu jenis pembawa muatan (elektron atau hole, tergantung dari tipe FET). Dalam FET, arus listrik utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone di kedua sisinya (dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah Basis memotong arah arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat dirubah dengan perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal konduksi tersebut. Lihat artikel untuk masing-masing tipe untuk penjelasan yang lebih lanjut. BJT (Bipolar Junction Transistor) adalah salah satu dari dua jenis transistor. Cara kerja BJT dapat dibayangkan sebagai dua dioda yang terminal positif atau negatifnya berdempet, sehingga ada tiga terminal. Ketiga terminal tersebut adalah emiter (E), kolektor (C), dan basis (B). Perubahan arus listrik dalam jumlah kecil pada terminal basis dapat menghasilkan perubahan arus listrik dalam jumlah besar pada terminal kolektor. Prinsip inilah yang mendasari penggunaan transistor sebagai penguat elektronik. Rasio antara arus pada kolektor dengan arus pada basis biasanya dilambangkan dengan β atau hFE. β biasanya berkisar sekitar 100 untuk transistor-transisor BJT.

48


Gambar 1. 44 Mengukur resistansi transistor BJT

(1) Indikasi transistor: Sebuah transistor diberi indikasi/nama seperti misalnya 2S 0. . . , sedangkan IS berarti sebuah dioda. Metoda indikasi ditunjukkan pada Gbr. Huruf A, B, C dan D diikuti 2S memperlihatkan karakteristik transistor, maka sangat penting diketahui.

Gambar 1. 45 Indikator transistor

49


(2) Karakteristik transistor: Pada karakteristik transistor sebuah huruf yang menyatakan frekuensi yang digunakan dan tipe dari junction (hubungan) adalah sangat penting, bersama batas maksimum, penguatan arus (hFF atau hfe), juga frekuensi cut off (patah) transistor. Semuanya diperlihatkan pada daftar karakteristik. Karakteristik tersebut berubah pada pemakaian frekuensi yang melebihi fab (j,.). Bila transistor diganti dengan tipe yang sama maka tidak timbul masalah, tetapi bila diganti dengan tipe yang berbeda tidak akan bekerja bahkan mungkin menjadi rusak.

Gambar 1. 46 Bentuk transistor

Gambar 1. 47 Berbagai macam transistor Arus bias Ada tiga konfigurasi yang umum untuk merangkai transistor, yaitu rangkaian Common Emitter (CE), Common Collector (CC) dan Common Base (CB). Namun saat ini akan lebih detail dijelaskan konfigurasi transistor rangkaian CE. Dengan menganalisa rangkaian CE akan dapat diketahui beberapa parameter penting dan

50


berguna terutama untuk memilih transistor yang tepat untuk aplikasi tertentu. Tentu untuk aplikasi pengolahan sinyal frekuensi audio semestinya tidak menggunakan transistor power, misalnya. Arus Emiter Dari hukum Kirchhoff diketahui bahwa jumlah arus yang masuk ke satu titik akan sama jumlahnya dengan arus yang keluar. Jika hukum tersebut diaplikasikan pada transistor, maka hukum itu menjelaskan hubungan : IE = IC + IB

Gambar 1. 48 Arus emitor Persamanaan (1) tersebut mengatakan arus emiter I E adalah jumlah dari arus kolektor IC dengan arus base IB. Karena arus IB sangat kecil sekali atau disebutkan IB << IC, maka dapat di nyatakan : IE = IC Alpha () Pada tabel data transistor (databook) sering dijumpai spesifikasi dc (alpha dc) yang tidak lain adalah : dc = IC/IE Defenisinya adalah perbandingan arus kolektor terhadap arus emitor.

51


Karena besar arus kolektor umumnya hampir sama dengan besar arus emiter maka idealnya besara dc adalah = 1 (satu). Namun umumnya transistor yang ada memilikiadc kurang lebih antara 0.95 sampai 0.99. Beta () Beta didefenisikan sebagai besar perbandingan antara arus kolektor dengan arus base.  = IC/IB Dengan kata lain,  adalah parameter yang menunjukkan kemampuan penguatan arus (current gain) dari suatu transistor. Parameter ini ada tertera di databook transistor dan sangat membantu para perancang rangkaian elektronika dalam merencanakan rangkaiannya. Misalnya jika suatu transistor diketahui besar =250 dan diinginkan arus kolektor sebesar 10 mA, maka berapakah arus bias base yang diperlukan. Tentu jawabannya sangat mudah yaitu : IB = IC/b = 10mA/250 = 40 uA Arus yang terjadi pada kolektor transistor yang memiliki  = 200 jika diberi arus bias base sebesar 0.1mA adalah : IC = .IB = 200 x 0.1mA = 20 mA Dari rumusan ini lebih terlihat defenisi penguatan arus transistor, yaitu sekali lagi, arus base yang kecil menjadi arus kolektor yang lebih besar. Jenis-jenis Transistor Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak kategori:

52




Materi semikonduktor: germanium, silikon, gallium arsenide.



Kemasan fisik: through hole metal, through hole plastic, surface mount, ic, dan lain-lain.



Tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT, MISFET, VMOSFET, serta pengembangan dari transistor yaitu Integrated Circuit (IC) dan lain-lain.



Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel.



Maximum kapasitas daya: low power, medium power, high power.



Maximum frekuensi kerja: low, medium, atau high frequency, rftransistor, microwave, dan lain-lain.



Aplikasi: amplifier, saklar, general purpose, audio, tegangan tinggi, dan lain-lain.

NPN

NPN1

NJFET

NIGB T

NDMO S

PNP

PNP1

PJFET

PIGB T

PDMO S

Transistor

Darlington

JFET

IGBT

D MOSFET

NEMOS

PEMO S

E MOSFET

Gambar 1. 49 Simbol Jenis-jenis transistor 8). Piranti Optik Definisi Piranti Optik Opto electronic adalah device atau komponen elektronik yang bersinggungan dengan besaran fisik cahaya. Beberapa komponen yang termasuk piranti optik adalah photodiode, photo transistor, optocoupler, LDR, LED, infra merah, ultraviolet dan laser.

53


Jenis-jenis Piranti Optik 1. Photodioda Photodioda merupakan komponen elektronik dari jenis detektor cahaya. Dioda ini merupakan pertemuan antara P-N yang dirancang untuk menanggapi input cahaya. Photodioda memiliki jendela atau sambungan serat optik. Bagian ini merupakan bagian yang peka pada komponen. Photodioda dapat digunakan pada bias nol dan bias mundur. Pada bias nol cahaya yang jatuh pada dioda menyebabkan adanya tegangan pada komponen itu, yang didahului oleh arus pada arah maju. Ini disebut efek photovoltaic dan sebagai dasar solar cell. Pada kenyataannya solar cell hanya memiliki photodioda dalam jumlah yang besar dan lebar. Ketika dibias mundur dioda biasanya memiliki tahanan yang sangat tinggi Tahanan ini berkurang ketika cahaya jatuh pada pertemuan. Dioda yang dibias mundur dapat digunakan sebagai detektor dengan melihat arus yang melewatinya.

Gambar 1. 50 Simbol photodioda K

D

I

A

R

Gambar 1. 51 Model rangkaian pin photodioda

54


Model sederhana photodioda adalah hanya memiliki dioda yang diparalel dengan sumber arus seperti ditunjukkan pada gambar 1.51. Besarnya arus listrik sesuai dengan fluksi cahaya yang diterima oleh photodioda. Polaritas arus photo ini dari katoda ke anoda. Arus Photo akan menyebabkan anoda lebih positif daripada katoda sebagian arus photo akan mengalir kembali melalui photodioda dan sebagian lagi akan mengalir melalui R beban. Jika tahanan beban terbuka atau terlalu tinggi, mak arus photo mengalir paling banyak ke arah maju melalui dioda. Pada operasi bias nol yang disebut sebagai photovoltaic menyebabkan photodioda kenyataannya menghasilkan tegangan pada beban. Operasi photodioda dapat linear atau logaritmik tergantung beban. Jika beban resistansinya sangat tinggi maka akan logaritmik. Jika beban mendekati nol maka tegangannya lenear. Tegangan maksimum agar dapat beroperasi linear adalah pada 100mV. Sedangkan jika R beban diperbesar lagi akan menghasilkan sensitivitas yang lebih besar atau tegangannya menjadi lebih besar. Walaupun kurang begitu linear. 2. Phototransistor Phototransistor pada dasarnya tidak jauh berbeda dengan transistor bipolar biasa cuma dikemas dengan kemasan tembus pandang

sehingga cahaya

menjangkau area dioda basis-kolektor. Phototransistor bekerja seperti photodioda tetapi dengan penguatan yang lebih peka terhadap cahaya, karena elektron-elektron yang diterima melalui basis-kolektor dikuatkan oleh fungsi transistor. Penggunaan. P-N photodioda digunakan dalam aplikasi yang sama seperti photokonduktor. Pemakaian dioda ini sebagai pengukur cahaya kamera, jam radio (ketika gelap akan menyala), penerangan jalan raya biasanya menggunakan photokonduktor daripada photodioda, walaupun pada prinsipnya yang lain pun dapat digunakan.

55


Penerima remote kontrol VCD dan TV sering menggunakan photodioda. Photodioda sering digunakan untuk pengukuran akurat intensitas penerangan pada bidang sain dan industri. Photodioda tidak digunakan untuk mengukur intensitas

cahaya

yang

sangat

rendah

tetapi

menggunakan

tabung

photomultiplier.

(a)

(b)

Gambar 1. 52 (a) Simbol phototransistor; (b) Ekivalen

Gambar 1. 53 Simbol phototransistor

56


Gambar 1. 54 Aplikasi phototransistor untuk menyalakan lampu Pada saat gelap tidak ada arus yang mengalir melalui phototransistor sehingga basis dari transistor Q2 tidak dibias, maka Q2 off dan lampu led tidak menyala. Sedangkan pada saat terang ada arus dari kolektor ke emitor phototransistor mengakibatkan ada arus basis Q2 yang diperkuat dengan

adanya dc

menghasilkan IC dan menyalakan LED. Rangkaian di atas dapat digunakan untuk menguji remote control infra merah. 3. Photomultiplier Photomultiplier adalah detektor yang sangat peka untuk semua cahaya baik ultraviolet, cahaya tampak maupun infrared. Mereka sejenis hampa yang mana photon-photon menghasilkan elektron dalam photokatoda. Konsekuensinya efek photolistrik dan elektron-elektron ini berulang-ulang dikuatkan oleh multiplikasi pada permukaan dynode. Sebuah sinyal dihasilkan pada komponen anoda. Penguatan dapat mencapai 100 juta berarti dapat mengukur pulsa yang diperoleh dari sebuah photon. Gabungan penguatan yang tinggi, noise yang rendah, tanggapan frekuensi yang tinggi dan area yang luas berarti bahwa peralatan ini masih banyak ditemui pada aplikasi dalam partikel, astronomi dan medis.

57


3. Infrared Radiasi Infrared (IR) adalah radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang yang lebih besar dari cahaya tampak. Tetapi lebih pendek dari radiasi microwave. Arti nama infrared adalah frekuensinya di bawah cahaya merah (cahaya tampak) dan panjang gelombangnya lebih tinggi antara 700nm sampai 1nm. Infrared biasanya dibagi-bagi lagi menjadi beberapa bagian : 1. IR-dekat (NIR, dengan panjang gelombang 0,7-0,5 m) 2. IR-menengah (MIR, dengan panjang gelombang 5-30m) 3. IR-jauh (FIR), 30-1000m Bagaimanapun juga pembagian ini tidaklah tepat. Radiasi infrared menimbulkan panas. Konsentrasi dan radiasi yang lebih besar terletak pada IR menengah. Penggunaan Infrared. Infrared digunakan untuk melihat benda di malam hari ketika tidak ada cahaya tampak. Biasanya banyak digunakan pada remote kontrol televisi transmisi data IR, modulasi data. Komunikasi serat optik pun didasarkan pada prinsip kerja Infrared. 15V

1k VCC 1k2

22k

2,2 M

10n

Tx IR

BC548

Rx IR 10k

0

BC548

0

0

0

Gambar 1. 55 Transmiter dan receiver infrared Cara kerja rangkaian :

58


Dioda pemancar infrared bekerja sesuai dengan sinyal input yang diberikan dari sumber sinyal. Dioda menyala pada saat pulsa high. Penerima dioda infrared bekerja pada mode bias mundur. Pada saat ada sinyal atau transmitter Infrared TxIR menyala maka tahanan dioda penerima berkurang dan konduksi. Pada anoda penerima sinyalnya menjadi kebalikan. Sinyal tersebut di kopel oleh kapasitor dan dikuatkan meggunakan transistor yang dibias sendiri atau bias umpan balik. Transistor bekerja sebagai penguat inverting yang menghasilkan outputnya berbeda fase 180o dengan demikian secara keseluruhan outputnya sefasa dengan input pengirim. 4. Photoresistor Photoresistor adalah komponen elektronik yang mana hambatannya menurun dengan peningkatan intensitas cahaya yang datang. Photoresistor disebut juga Light Dependent Resistor (LDR) artinya resistor yang nilai resistansinya tergantung pada intensitas penerangan atau disebut juga photokonduktor yang mana akan konduksi jika ada cahaya. Photoresistor terbuat dari semikonduktor dengan hamabatan yang tinggi. Jika cahaya jatuh pada permukaan komponen ini pada frekuensi yang cukup tinggi, poton diserap oleh semikonduktor dan memberikan lintasan elektron energi yang cukup untuk loncat ke pita konduksi. Menghasilkan elektron bebas dan mengalirkan listrik sehingga adanya tahanan yang rendah. Penggunaan. Photoresistor terbuat dari berbagai jenis yang berbeda. Cadmium Sulfide (CdS) salah satunya digunakan untuk ukuran cahaya kamera, alarm keamanan, pengaturan penerangan lalu lintas. Untuk jarak yang jauh infrared lebih memungkinkan dan digunakan untuk astronimi, spektroskop.

59


Gambar 1. 56 Simbol LDR Pemasangan LDR hanya ada dua cara pada rangkaian pembagi tegangan, LDR berada di atas atau di bawah:

Gambar 8.8. Rangkaian sensor untuk LDR

Contoh Soal : Misalkan untuk gambar yang kanan pada kondisi gelap LDR memiliki resitansi 1M dan pada kondisi terang 100  sedangkan R = 10k. Berapa tegangan output pada dua kondisi tersebut? Penyelesaian :

Vo 

1M  15  15V 1k  1M

Vo 

100  15  0,1  0V 10k  100

60


Kalian harus mengamati prilaku dari kedua rangkaian di atas. Kalian juga akan menemukan keluaran bagaimana memilih nilai yang peka untuk resistor tetap pada rangkaian pembagi tegangan. Ingat rumus perhitungan pembagi tegangan pada Vout.

Vout 

R atas  Vin R atas R bawah

Apa yang akan terjadi jika R atas >>R bawah dan apa pula yang akan terjadi jika R atas << R bawah

Gambar 1. 57 Bentuk fisik LDR

5. LASER Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER) artinya radiasi atau pancaran cahaya yang di kuatkan oleh rangsangan emisi. Ini adalah komponen yang menggunakan efek mekanika kuantum. Rangsangan emisi untuk mengasilkan berkas cahaya yang koheren dan monokrom. Penggunaan LASER. LASER umumnya digunakan untuk optik CD, keperluan medis dan militer. 6. Light Emitting Diode (LED) Sebuah LED adalah sejenis dioda semikonduktor istimewa. Seperti sebuah dioda normal, dia terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi penuh, atau di-dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut P-N junction. Pembawa muatan elektron dan lubang mengalir ke junction dari

61


elektroda dengan voltase berbeda. Ketika elektron bertemu dengan lubang, dia jatuh ke level energi yang lebih rendah, dan melepas energi dalam bentuk photon. V1 10V +V

R1

D1 LED1

(a)

(b)

(c)

(d)

Gambar 1. 58 a. LED; b. LED seven segment; c. konstruksi segmen; d. rangkaian LED

Contoh Soal: pada gambar d tentukan R1 agar lampu led menyala dengan aman dengan arus 10mA

R1 

10V  2V  800 10mA

7. Photocell Photocell

merupakan

komponen

optoelektronik

yang

termasuk

pada

photovoltaic. Dimana pada saat siang hari dapat menghasilkan tegangan sebesar 0,5 Volt. Sifat- sipat photocell adalah sebagai berikut :

62


1. Merupakan transducer aktif yang dapat menghasilkan suatu sumber energi tanpa memerlukan catu daya. 2. Tegangan output open circuit memiliki tanggapan logaritma negatif, sedangkan arus short circuit yang dihasilkan memiliki tanggapan linear terhadap perubahan intensitas cahaya. Cara kerja photocell adalah sebagai berikut : Cahaya adalah gelombang elektromagnetik dengan frekuensi yang sangat tinggi. Tenaga yang dibawa oleh suatu gelombang elektromagnetik selalu dibawa didalam satuan satuan yang besarnya sebanding dengan frekuensi gelombang itu. Satuan tenaga itu disebut foton. Jika cahaya datang mengenai permukaan konduktor logam maka ada pembebasan elektron dari permukaan suatu konduktor. Ini dapat dipahami secara kualitatif adas dasar bahwa elektron yang ada dekat permukaan dan bahwa beberapa dari elektron itu memperoleh cukup tenaga untuk mengatasi perintangan tenaga potensial pada permukaan itu dan lepas dari bahan itu masuk ke ruang bebas. Pada emisi termionik elektron dari logam, tenaga diperlukan oleh sebuah elektron untuk lepas dari permukaan logam. Elektron dapat juga memperoleh cukup tenaga untuk lepas dari logam walaupun pada suhu rendah, jika logam disinari oleh cahaya yang panjang gelombangnya cukup pendek. Fenomena ini disebut efek foto listrik. Jadi apabila foton bertumbukan dengan sebuah elektron didalam permukaan logam ia dapat memindahkan tenaganya kepada elektron itu. Elektron itu akan tereksitasi keluar menjadi arus listrik. 8. Optocoupler Optocoupler terdiri dari sebuah LED sebagai input yang dibias maju agar dapat memancarkan cahaya. Sebuah photodioda sebagai penerima sinyal input . Ada juga photodioda dari phototransistotor, photodarlington dan photoSCR. Keuntungan dari optocoupler adalah memiliki isolasi yang tinggi sehingga inputnya terhindari dari kerusakan kelebihan beban. Dapat mengendalikan daya

63


yang besar dengan kontrol TTL atau mikrokontroler. Rangkaian opto coupler dikemas dalam bentuk IC misalnya MOC1006 terdiri dari LED dan Phototransistor. U1 MOC100 6

1

U2 H11 AV3

5

4

6

2

Gambar 1. 59 Diagram optocoupler 9). Thyristor Definisi Thyristor Thyristor berakar kata dari bahasa Yunani yang berarti ‘pintu'. Dinamakan demikian barangkali karena sifat dari komponen ini yang mirip dengan pintu yang dapat dibuka dan ditutup untuk melewatkan arus listrik. Ada beberapa komponen yang termasuk thyristor antara lain PUT (programmable uni-junction transistor), UJT (uni-junction transistor ), GTO (gate turn off switch), photo SCR dan sebagainya. Namun pada kesempatan ini, yang akan kemukakan adalah komponen-komponen thyristor yang dikenal dengan sebutan SCR (silicon controlled rectifier), TRIAC dan DIAC. Struktur Thyristor Ciri-ciri utama dari sebuah thyristor adalah komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor silikon. Walaupun bahannya sama, tetapi struktur P-N junction yang dimilikinya lebih kompleks dibanding transistor bipolar atau MOS.

64


Komponen thyristor lebih digunakan sebagai saklar (switch) ketimbang sebagai penguat arus atau tegangan seperti halnya transistor.

Gambar 1. 60 Struktur thyristor Struktur dasar thyristor adalah struktur 4 layer PNPN seperti yang ditunjukkan pada gambar-1a. Jika dipilah, struktur ini dapat dilihat sebagai dua buah struktur junction PNP dan NPN yang tersambung di tengah seperti pada gambar 1.61b. Ini tidak lain adalah dua buah transistor PNP dan NPN yang tersambung pada masing-masing kolektor dan base. Jika divisualisasikan sebagai transistor Q1 dan Q2, maka struktur thyristor ini dapat diperlihatkan seperti pada gambar 1.62 berikut ini.

Gambar 1. 61 Visualisasi thyristor dengan transistor

65


Terlihat di sini kolektor transistor Q1 tersambung pada base transistor Q2 dan sebaliknya kolektor transistor Q2 tersambung pada base transistor Q1. Rangkaian transistor yang demikian menunjukkan adanya loop penguatan arus di bagian tengah. Dimana diketahui bahwa Ic = Ib, Ib yaitu arus kolektor adalah penguatan dari arus basis. Jika misalnya ada arus sebesar Ib yang mengalir pada base transistor Q2, maka akan ada arus Ic yang mengalir pada kolektor Q2. Arus kolektor ini merupakan arus basis Ib pada transistor Q1, sehingga akan muncul penguatan pada pada arus kolektor transistor Q1. Arus kolektor transistor Q1 tdak lain adalah arus base bagi transistor Q2. Demikian seterusnya sehingga makin lama sambungan PN dari thyristor ini di bagian tengah akan mengecil dan hilang sehingga yang tertinggal hanyalah lapisan P dan N dibagian luar. Jika keadaan ini tercapai, maka struktur yang demikian todak lain adalah struktur dioda PN (anoda-katoda) yang sudah dikenal. Pada saat yang demikian, disebut bahwa thyristor dalam keadaan ON dan dapat mengalirkan arus dari anoda menuju katoda seperti layaknya sebuah dioda.

Gambar 1. 62 Thyristor diberi tegangan Bagaimana kalau pada thyristor ini kita beri beban lampu dc dan diberi suplai tegangan dari nol sampai tegangan tertentu seperti pada gambar 1.63. Apa yang

66


terjadi pada lampu ketika tegangan dinaikkan dari nol. Ya betul, tentu saja lampu akan tetap padam karena lapisan N-P yang ada ditengah akan mendapatkan reverse-bias (teori dioda). Pada saat ini disebut thyristor dalam keadaan OFF karena tidak ada arus yang bisa mengalir atau sangat kecil sekali. Arus tidak dapat mengalir sampai pada suatu tegangan reverse-bias tertentu yang menyebabkan sambungan NP ini jenuh dan hilang. Tegangan ini disebut tegangan breakdown dan pada saat itu arus mulai dapat mengalir melewati thyristor sebagaimana dioda umumnya. Pada thyristor tegangan ini disebut tegangan breakover Vbo. Jenis-jenis Thyristor SCR Telah dibahas, bahwa untuk membuat thyristor menjadi ON adalah dengan memberi arus trigger lapisan P yang dekat dengan katoda. Yaitu dengan membuat kaki gate pada thyristor PNPN seperti pada gambar 1.64a. Karena letaknya yang dekat dengan katoda, bisa juga pin gate ini disebut pin gate katoda (cathode gate). Beginilah SCR dibuat dan simbol SCR digambarkan seperti gambar 1.64b. SCR dalam banyak literatur disebut thyristor saja.

Gambar 1. 63 Struktur SCR

67


Melalui kaki (pin) gate tersebut memungkinkan komponen ini di trigger menjadi ON, yaitu dengan memberi arus gate. Ternyata dengan memberi arus gate Ig yang semakin besar dapat menurunkan tegangan breakover (Vbo) sebuah SCR. Dimana tegangan ini adalah tegangan minimum yang diperlukan SCR untuk menjadi ON. Sampai pada suatu besar arus gate tertentu, ternyata akan sangat mudah membuat SCR menjadi ON. Bahkan dengan tegangan forward yang kecil sekalipun. Misalnya 1 volt saja atau lebih kecil lagi. Kurva tegangan dan arus dari sebuah SCR adalah seperti yang ada pada gambar 1.65 berikut ini.

Gambar 1. 64 Karakteristik kurva I-V dari sebuah SCR Pada gambar tertera tegangan breakover Vbo, yang jika tegangan forward SCR mencapai titik ini, maka SCR akan ON. Lebih penting lagi adalah arus Ig yang dapat menyebabkan tegangan Vbo turun menjadi lebih kecil. Pada gambar ditunjukkan beberapa arus Ig dan korelasinya terhadap tegangan breakover. Pada datasheet SCR, arus trigger gate ini sering ditulis dengan notasi IGT (gate trigger current). Pada gambar ada ditunjukkan juga arus Ih yaitu arus holding yang mempertahankan SCR tetap ON. Jadi agar SCR tetap ON maka arus forward dari anoda menuju katoda harus berada di atas parameter ini.

68


Sejauh ini yang dikemukakan adalah bagaimana membuat SCR menjadi ON. Pada kenyataannya, sekali SCR mencapai keadaan ON maka selamanya akan ON, walaupun tegangan gate dilepas atau di short ke katoda. Satu-satunya cara untuk membuat SCR menjadi OFF adalah dengan membuat arus anoda-katoda turun di bawah arus Ih (holding current). Pada gambar-5 kurva I-V SCR, jika arus forward berada di bawah titik Ih, maka SCR kembali pada keadaan OFF. Berapa besar arus holding ini, umumnya ada di dalam datasheet SCR. Cara membuat SCR menjadi OFF tersebut adalah sama saja dengan menurunkan tegangan anoda-katoda ke titik nol. Karena inilah SCR atau thyristor pada umumnya tidak cocok digunakan untuk aplikasi DC. Komponen ini lebih banyak digunakan untuk aplikasi-aplikasi tegangan AC, dimana SCR bisa OFF pada saat gelombang tegangan AC berada di titik nol. Ada satu parameter penting lain dari SCR, yaitu VGT. Parameter ini adalah tegangan trigger pada gate yang menyebabkab SCR ON. Kalau dilihat dari model thyristor pada gambar 1.62, tegangan ini adalah tegangan Vbe pada transistor Q2. VGT seperti halnya Vbe, besarnya kira-kira 0.7 volt. Seperti contoh rangkaian gambar 1.66 berikut ini sebuah SCR diketahui memiliki I GT = 10 mA dan VGT = 0.7 volt. Maka dapat dihitung tegangan Vin yang diperlukan agar SCR ini ON adalah sebesar : Vin = Vr + VGT Vin = IGT(R) + VGT = 4.9 volt

69


Gambar 1. 65 Rangkaian SCR TRIAC Boleh dikatakan SCR adalah thyristor yang uni-directional, karena ketika ON hanya bisa melewatkan arus satu arah saja yaitu dari anoda menuju katoda. Struktur TRIAC sebenarnya adalah sama dengan dua buah SCR yang arahnya bolak-balik dan kedua gate-nya disatukan. Simbol TRIAC ditunjukkan pada gambar 1.66. TRIAC biasa juga disebut thyristor bidirectional.

Gambar 1. 66 Lambang TRIAC di dalam skema elektronika, memiliki tiga kaki, dua diantaranya terminal MT1 (T1) dan MT2 (T2) dan lainnya terminal Gate (G) TRIAC bekerja mirip seperti SCR yang paralel bolak-balik, sehingga dapat melewatkan arus dua arah. Pada datasheet akan lebih detail diberikan besar parameter-parameter seperti Vbo dan -Vbo, lalu IGT dan -IGT, Ih serta -

70


Ih dan sebagainya. Umumnya besar parameter ini simetris antara yang plus dan yang minus. Dalam perhitungan desain, bisa dianggap parameter ini simetris sehingga lebih mudah di hitung. DIAC Kalau dilihat strukturnya seperti gambar 1.68a, DIAC bukanlah termasuk keluarga thyristor, namun prisip kerjanya membuat ia digolongkan sebagai thyristor. DIAC dibuat dengan struktur PNP mirip seperti transistor. Lapisan N pada transistor dibuat sangat tipis sehingga elektron dengan mudah dapat menyeberang menembus lapisan ini. Sedangkan pada DIAC, lapisan N di buat

cukup tebal sehingga elektron cukup sukar untuk

menembusnya. Struktur DIAC yang demikian dapat juga dipandang sebagai dua buah dioda PN dan NP, sehingga dalam beberapa literatur DIAC digolongkan sebagai dioda.

Gambar 1. 67 Struktur dan simbol DIAC Sukar dilewati oleh arus dua arah, DIAC memang dimaksudkan untuk tujuan ini. Hanya dengan tegangan breakdown tertentu barulah DIAC dapat menghantarkan arus. Arus yang dihantarkan tentu saja bisa bolak-balik dari anoda menuju katoda dan sebaliknya. Kurva karakteristik DIAC sama

71


seperti TRIAC, tetapi yang hanya perlu diketahui adalah berapa tegangan breakdown-nya. Simbol dari DIAC adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar 1.69b. DIAC umumnya dipakai sebagai pemicu TRIAC agar ON pada tegangan input tertentu yang relatif tinggi. Contohnya adalah aplikasi rangkaian dimmer lampu yang ditunjukkan seperti pada gambar 1.69.

Gambar 1. 68 Rangkaian dimmer Jika diketahui IGT dari TRIAC pada rangkaian di atas 10 mA dan VGT = 0.7 volt. Lalu diketahui juga yang digunakan adalah sebuah DIAC dengan Vbo = 20 V, maka dapat dihitung TRIAC akan ON pada tegangan : V = IGT(R)+Vbo+VGT = 120.7 V Pada rangkaian dimmer, resistor R biasanya diganti dengan rangkaian seri resistor dan potensiometer. Di sini kapasitor C bersama rangkaian R digunakan untuk menggeser fasa tegangan VAC. Lampu dapat diatur menyala redup dan terang, tergantung pada saat kapan TRIAC di picu.

UJT (Uni Junction Transistor)

72


UJT merupakan transistor persambungan tunggal dengan tiga terminal luar. Alat ini mempunyai satu terminal emiter dan dua terminal basis. B1 R2

E Q1 PNP

p

Q2 NPN

n

R1

B2

(a)

(b)

Gambar 1. 69 UJT (a) Susunan UJT; (b) rangkaian ekivalen UJT

Gambar 1. 70 Simbol skematik UJT



R1 R1  R2

Dengan  (dibaca etha) adalah perbandingan penolakan intrinsik. Nilai ini biasanya disertakan pada datasheet. Osilator relaksasi UJT : 20V

50k

330 A

A 2N26 46 B B

.1uF 47

Gambar 1. 71 Rangkaian osilator dengan UJT

73


c. Rangkuman Komponen elektronika terdiri dari komponen pasif dan aktif. Komponen pasif ditandai dengan tidak memerlukan tegangan catu daya tetapi alat tersebut sudah dapat bekerja. Komponen aktif sebaliknya yaitu hanya bekerja jika diberi tegangan atau catu daya. Komponen elektronika yang termasuk komponen pasif adalah diantaranya resistor, induktor, kapasitor dan dioda. Sedangkan komponen aktif contohnya adalah transistor, thyristor dan IC. Resistor merupakan komponen yang menyerap energi, sedangkan komponen pasif lainnya hanya menyimpan energi. Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Induktor adalah komponen yang dapat menyimpan energi magnetik. Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Optoelectronic adalah device atau komponen elektronik yang bersinggungan dengan besaran fisik cahaya. Beberapa komponen yang termasuk piranti optik adalah photodiode, photo transistor, optokopler, LDR, LED, infra merah, ultraviolet

dan LASER. Komponen thyristor lebih digunakan sebagai

saklar (switch) ketimbang sebagai penguat arus atau tegangan seperti halnya transistor. d. Tugas 1. Buatlah induktor solenoid dengan jumlah lilitan seperti pada tabel 2. Ukurlah nilai induktansinya menggunakan RLC meter!

74


Jumlah

Diameter

Lilitan

Kawat

Inti

Diameter

Nilai

Lilitan

Induktansi (H)

5

Udara

5mm

5

Udara

6 mm

5

Udara

7mm

10

Udara

5mm

10

Udara

6mm

10

Udara

7mm

3. Bandingkan dengan menggunakan perhitungan ! 4. Buatlah sebuah rangkaian transistor sebagai saklar? 5. Buatlah rangkaian dimmer dengan menggunakan TRIAC! e. Tes Formatif 1. Sebutkan minimal 5 komponen-komponen elektronika.

Gambar 1. 72 Resistor warna 2. Berapa nilai resistor dari gambar 1.72 di atas? dengan warna (hijau-biru-merah-emas) dan (hijau-biru-hitam-coklatcoklat) 3. Sebutkan fungsi-fungsi dari dari dioda. 4. Sebutkan jenis-jenis kapasitor. 5. Sebutkan jenis-jenis inductor. 6. Sebutkan jenis-jenis resistor. 7. Jika diketahui kapasitor tertulis 473J, Berapakah nilai kapasitor tersebut? 8. Apa perbedaan BJT dengan FET? 9. Bagaimana cara mematikan SCR yang sudah ON? 10. Sebutkan kegunaan dari piranti optik.

75


11. Resistor lilitan kawat memiliki nilai 5W2, 2RJ, apa arti dari kode tersebut? 12. Potensiometer memiliki kode huruf B50K apa arti dari huruf tersebut? f. Lembar Kerja Peserta Didik 1. Diberikan komponen resistor sebanyak 10 yaitu R1-R10, Isilah tabel berikut ini : Pita 1

Pita 2

Pita 3

Pita 4

Pita 5

Nilai Ω

R1

R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10

2. Ukurlah nilai resistansi transistor NPN Probe Hitam

Probe Merah

B

C

B

E

C

E

C

B

E

B

E

C

Menyimpang

Tetap

3. Ukurlah nilai resistansi transistor PNP

76


Probe Merah

Probe Hitam

B

C

B

E

C

E

C

B

E

B

E

C

Menyimpang

Tetap

4. Buatlah rangkaian sebagai berikut : Gunakan transistor NPN 2N2222

VB (V)

VCC(V)

2

10

2

20

2

30

2

40

3

10

3

20

3

30

3

40

4

10

4

20

4

30

4

40

IB

IC

VCE

77


5

10

5

20

5

30

5

40

5. Buatlah kurva kolektor yaitu fungsi VCE terhadap IC , gambarkan pula fungsi IC terhadap IB? 6. Bagaimana hubungan IC terhadap IB ?

78


2. Kegiatan Belajar 2

Analisis Rangkaian Transistor a. Tujuan Pembelajaran Setelah mengikuti materi pembelajaran ini peserta didik dapat : 1.

Menyebutkan 3 konfigurasi transistor

2.

Membedakan masing-masing konfigurasi transistor

3.

Menyebutkan karakteristik masing-masing konfigurasi transistor.

b. Uraian Materi 1). Pengamatan Coba Anda perhatikan gambar rangkaian transistor di bawah ini. +15V 18k B

.01uF 2N2222AC2 1uF

6kHz 18k

200

R1 10k

Gambar 2. 1 Rangkaian emitter follower Anda sebelumnya telah mempelajari karakteristik komponen transistor. Bagaimana transistor (komponen aktif) tersebut harus diberikan bias supaya dapat bekerja.

Termasuk konfigurasi apakah rangkaian di atas? Berapa

penguatan tegangan, impedansi input dan impedansi output rangkaian di atas? Diskusikan tentang jenis-jenis konfigurasi pada penguat transistor, diskusikan pula tentang pemberian bias pada transistor NPN maupun PNP? Bacalah buku bahan ajar ini atau informasi dari sumber lain untuk mendapatkan informasi

79


yang lebih dalam, baik dari internet atau buku sumber lainnya, presentasikan setelah diskusi selesai. 2). Konfigurasi Common Emitter Konfigurasi ini memiliki resistansi input yang sedang, transkonduktansi yang tinggi, resistansi output yang tinggi dan memiliki penguatan arus (A I) serta penguatan tegangan (AV) yang tinggi. Secara umum, konfigurasi common emitter diilustrasikan oleh gambar 2.2 di bawah ini.

Gambar 2. 2 Konfigurasi common emitter Untuk menentukan penguatan teoritis-nya, terlebih dahulu akan kita hitung resistansi input dan outputnya. Resistansi Input (Ri) adalah nilai resistansi yang dilihat dari masukan sumber tegangan vi. Perhatikan bahwa Rs adalah resistansi dalam dari sumber tegangan. Sedangkan resistansi output (Ro) adalah resistansi yang dilihat dari keluaran. Jika rangkaian di atas kita modelkan dengan model-π, maka rangkaian tersebut dapat menjadi seperti gambar berikut ini.

80


Gambar 2. 3 Model phi Dengan model ini, Ri (resistansi input) adalah: Ri = RB // rπ Jika RB >> rπ maka resistansi input akan menjadi : Ri ≈ rπ Kemudian, untuk menentukan resistansi output konfigurasi CE, kita buat Vs = 0, sehingga gmvπ = 0, maka: RO = RC // ro untuk komponen diskrit yang RC << ro, persamaan tersebut menjadi RO ≈ RC Dan untuk faktor penguatan tegangan, Av merupakan perbandingan antara tegangan keluaran dengan tegangan masukan:

Av  

 ( RC // RL // ro ) r  RS

Jika terdapat resistor Re yang terhubung ke emiter, maka berlaku: Ri = RB//rπ(1 + gmRe) RO ≈ RC Av  

RC // RL re  Re

81


3). Konfigurasi Common Base Konfigurasi ini memiliki resistansi input yang kecil dan menghasilkan arus kolektor yang hampir sama dengan arus input dengan impedansi yang besar. Konfigurasi ini biasanya digunakan sebagai buffer. Konfigurasi common base ditunjukkan oleh gambar 2.4.

Gambar 2. 4 Konfigurasi common base

Resistansi input untuk konfigurasi ini adalah : Ri  re Resistansi outputnya adalah : Ro  RC Faktor penguatan keseluruhan adalah : dengan,

Rs

Av 

Ri Gm( RC // RL) Ri  Rs

adalah resistansi sumber sinyal input dan

Gm

adalah

transkonduktansi.

4). Konfigurasi Common Collector Konfigurasi ini memiliki resistansi output yang kecil sehingga baik untuk digunakan pada beban dengan resistansi yang kecil. Oleh karena itu, konfigurasi

82


ini biasanya digunakan pada tingkat akhir pada penguat bertingkat. Konfigurasi common collector ditunjukkkan oleh gambar berikut ini.

Gambar 2. 5 Konfigurasi common collector Pada konfigurasi ini berlaku: Resistansi input: Ri  r  (   1) RL Resistansi output: Ro  re Faktor penguatan: Av 

( Rs // RB)  1

RL RL  Ro

c. Rangkuman Ada tiga konfigurasi yang dapat dilakukan pada penguat tunggal transistor. Ketiga konfigurasi tersebut yaitu Emitor bersama (CE), kolektor bersama(CC) dan basis bersama (CB). Ketiga konfigurasi tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan. Masing-masing konfigurasi dapat ditinjau dari penguatan dan impedansi output dan input.

83


d. Tugas 1. Berapa besarnya Av, Ri dan Ro dari penguat yang ditunjukkan pada gambar 2.6. +15V 18k

B

675

.01uF A

.01uF

B

A

2N2222A

10K

6kHz 3.3k

200

.01uF

Gambar 2. 6 Rangkaian common emmitter 2. Berapa besarnya Av, Ri dan Ro dari penguat pada gambar 2.7?

C1 1uF +

V1

C2 1uF +

Q1 2N3904

B

A

R2 4.7K

R1 4.7K

1kHz V2 5V

R3 10K

+ V3 12V

+

Gambar 2. 7 Rangkaian konfigurasi common base

3. Berapa besarnya Av, Ri dan Ro dari rangkaian penguat gambar 2.8?

+15V 18k B

.01uF 2N2222AC2 1uF

6kHz 18k

200

R1 10k

Gambar 2. 8 Rangkaian konfigurasi common colector

84


4. Isilah tabel 1.6 berikut ini Tabel 2. 1 Jenis-jenis konfigurasi Jenis Konfigurasi

Av

Zin

Zout

CC CE CB e. Tes Formatif Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan tepat dan jelas ! 1. Sebutkan 3 konfigurasi transistor. 2. Apa perbedaan dari ketiga konfigurasi tersebut? Gambarkan! 3. Bagaimana karakteristik penguatan, impedansi masukan dan keluaran dari masing-masing penguat tersebut?

f. Lembar Kerja Peserta Didik Peralatan : 1. Function generator 2. Catu daya 3. Osciloskop + probe Bahan : 1. Project board 2. Resistor 18K, 3,3K, 200, 10K, 680,1K5 3. Kapasitor 0.1uF 3X 4. Transistor 2N2222 5. Kabel jamper. Kesehatan dan Keselamatan Kerja : 1. Berdo’alah sebelum memulai kegiatan belajar! 2. Bacalah dan pahami petunjuk praktikum pada setiap lembar kegiatan

85


belajar ! 3. Gunakanlah peralatan praktikum dengan hati-hati! Langkah Kerja: 1. Siapkanlah alat dan bahan yang akan digunakan! 2. Rangkailah Komponen seperti pada gambar 2.9 lembar latihan! 3. Sambungkan Fungtion generator ke titik B 4. Sambungkan osiloskop ke titik A. 5. Atur volt/div osiloskop pada 100mV/div dan time/div pada 1mS 6. Isilah tabel di bawah ini! Tabel 2. 2 Pengujian gain (Av) Vin

Frekuensi

50mV

1KHz

100mV

1KHz

150mV

1KHz

200mV

1KHz

300mV

1KHz

3500mV

1KHz

500mV

1KHz

Vout

Av=Vout/Vin

7. Buatlah kesimpulan dari hasil praktikum tadi! 8. Ulangi dari langkah 1 dengan mengganti komponen 680 ohm menjadi 1K5.

Tabel 2. 3 Pengujian gain dengan perubahan nilai R Vin

Frekuensi

Vout

Av=Vout/Vin

86


50mV

1KHz

100mV

1KHz

150mV

1KHz

200mV

1KHz

300mV

1KHz

3500mV

1KHz

500mV

1KHz

9. Isilah tabel di atas! 10. Kumpulkanlah hasil latihan jika sudah selesai! 11. Setelah selesai bersihkan peralatan dan kembalikan ke tempatnya! Lembar Latihan : Rangkailah seperti gambar ini! +15V 18k

B

B

675

.01uF A

.01uF

A

2N2222A

10K

6kHz 3.3k

200

.01uF

Gambar 2. 9 Rangkaian untuk lembar latihan

87



Amplifier a. Tujuan Pembelajaran Setelah mengikuti materi pembelajaran ini peserta didik dapat : 1. Mengidentifikasi kelas-kelas penguat transistor 2. Menjelaskan penguat operasi kelas A 3. Menjelaskan penguat operasi kelas B 4. Menjelaskan penguat operasi kelas AB 5. Menjelaskan penguat operasi kelas C. b. Uraian Materi 1). Pengamatan Coba Anda perhatikan gambar 3.1 di bawah ini.

Gambar 3. 1 Amplifier

Apa yang terpikirkan pada benak Anda jika melihat sebuah box amplifier, Mengapa rangkaian didalamnya dapat menguatkan sinyal berukuran mikrowatt menjadi ratusan watt bahkan ribuan watt sehingga dapat menggerakan speaker

88


atau

aktuator

lainnya?

Diskusikan

tentang

rangkaian

amplifier

baik

menggunakan transistor. Maupun IC OP-AMP, bacalah buku bahan ajar ini atau informasi dari sumber lain untuk mendapatkan informasi yang lebih dalam, baik dari internet atau buku sumber lainnya, presentasikan setelah diskusi selesai. Amplifier atau power amplifier berfungsi untuk menguatkan sinyal masukan yang masih lemah/ kecil menjadi kuat dan sesuai kebutuhan. Hal utama dari sebuah penguat selain dari kesetabilan adalah fidelity dan efisiensi

Gambar 3. 2 Power amplifier tata panggung

2). Fidelitas dan Efisiensi Penguat audio (amplifier) secara harfiah diartikan dengan memperbesar dan menguatkan sinyal input. Tetapi yang terjadi sebenarnya adalah, sinyal input direplika (copied) dan kemudian di reka ulang (re-produced) menjadi sinyal yang lebih besar dan lebih kuat. Dari sinilah muncul istilah fidelitas (fidelity) yang berarti seberapa mirip bentuk sinyal keluaran hasil replika terhadap sinyal masukan. Ada kalanya sinyal input dalam prosesnya mengalami distorsi karena berbagai sebab, sehingga bentuk sinyal keluarannya menjadi cacat. Sistem

89


penguat dikatakan memiliki fidelitas yang tinggi High Fidelity (HiFi), jika sistem tersebut mampu menghasilkan sinyal keluaran yang bentuknya persis sama dengan sinyal input. Hanya level tegangan atau amplitudo saja yang telah diperbesar dan dikuatkan. Di sisi lain, efisiensi juga mesti diperhatikan. Efisiensi yang dimaksud adalah efisiensi dari penguat g dinyatakan dengan besaran persentasi dari power output dibandingkan dengan power input. Sistem penguat dikatakan memiliki tingkat efisiensi tinggi (100 %) jika tidak ada kehilangan daya / loss pada proses penguatannya yang terbuang menjadi panas. Amplifier adalah merupakan salah satu komponen yang paling penting di dalam suatu sistim pengukuran dan instrumenasi. Amplifier digunakan pada hampir seluruh sistim untuk meningkatkan sinyal dengan level rendah (kecil) yang dihasilkan dari suatu transduser agar dapat mencapai suatu level yang sesuai untuk dimanfaatkan oleh instrumen perekam. Dalam suatu skema sistem instrumentasi, amplifier dilambangkan dengan simbol segitiga seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.3.

Gambar 3. 3 Simbol amplifier Tegangan input kepada amplifier adalah Ei ; tegangan output adalah E0. Sedangkan Es adalah tegangan sumber atau catu daya. Perbandingan antara E0 / Ei disebut faktor Gain (G) atau faktor penguatan sinyal dari amplifier tersebut. Sebagai hasil dari meningkatnya tegangan input, maka tegangan output juga

90


meningkat. Kenaikan tegangan output akibat peningkatan tegangan input berada pada suatu range yang linier. Hubungan ini dinyatakan dengan persamaan berikut ini. E0 = G.Ei Daerah linier dari amplifier memiliki batas karena besarnya tegangan output tepergantung pula pada besarnya tegangan catu daya dan karakteristik dari komponen-komponen pembentuk amplifier. Jika amplifier dipaksa untuk bekerja pada daerah non-linier atau pada di luar kemampuan operasi amplifier (overdriven) maka dan besaran G dibuat konstan, maka hal ini menyebabkan terjadinya kesalahan atau error yang serius. Jika gain dari amplifier tunggal tidak mencukupi kebutuhan penguatan untuk mencapai suatu besaran sinyal tertentu maka dapat dilakukan penggabungan secara seri/bertingkat (cascaded) dari beberapa amplifier untuk mendapatkan penguatan yang besar. Untuk kondisi ini besarnya E0 dinyatakan oleh persamaan

Keterangan : Zi adalah impedansi input amplifier. Z0 adalah impedansi output amplifier. Z1 adalah impedansi internal dari sumber. Z2 adalah impedansi input dari alat perekam (recorder). Pada rangkaian amplifier yang dirancang dengan baik Zi >> Z1 dan Zi >> Z0 ; persamaan 14 akan diubah menjadi:

91


Batasan Z2/(Z0+Z2) pada persamaan 15 mewakili peredaman tegangan akibat adanya arus yang digunakan untuk menggerakkan recorder. Untuk menghindari peredaman ini dapat digunakan recorder dengan impedansi input yang besar (dalam hal ini Z2>>Z0). Persamaan selanjutnya menjadi:

Dengan melakukan pemilihan yang teliti untuk Z0, Zi, Z1 dan Z2 gain keseluruhan dari amplifier bertingkat (cascaded) akan setara dengan seluruh hasil penguatan dari masing -masing amplifier.

Gambar 3. 4 Suatu sistem amplifier berpenguatan tinggi menggunakan tiga amplifier tunggal yang dihubungkan secara bertingkat (cascaded) Tanggapan frekuensi dari suatu unit amplifier yang di rancang untuk digunakan pada sistim instrumenasi harus mendapat perhatian khusus. Gain dari suatu amplifier adalah merupakan fungsi dari frekuensi tegangan input. Hal ini dapat menyebabkan suatu amplifier akan memiliki gain yang lebih kecil pada frekuensi tinggi sebaliknya akan memiliki gain yang lebih besar pada daerah frekuensi rendah. Amplifier merupakan salah satu jenis rangkaian signal conditioner (penyesuai sinyal). Kedudukan amplifier akan berada diantara transduser atau sensor dengan recorder atau display unit. Amplifier digunakan dengan tujuan untuk memperkuat level atau taraf tegangan dan arus dari keluaran suatu transduser.

92


Gambar 3. 5 Posisi amplifier pada suatu sistim pengukuran teknik Kelas operasi dari sebuah penguat transistor ditentukan oleh jumlah waktu (dalam hubungannya dengan input) terhadap aliran arus output rangkaian. Ini merupakan fungsi dari titik kerja penguat. Titik operasi penguat ditentukan oleh bias yang diberikan pada transistor. Ada 4 Kelas operasi pada amplifier transistor. Operasi Kelas A, B, C, dan AB. Tiap Kelas operasi memiliki karakteristik dan kegunaan tertentu. Tidak ada satu kelas operasi yang lebih baik dari kelas yang lain. Kelas yang bagus untuk penguat microphone belum tentu bagus untuk penguat pemancar. 3). Operasi kelas A Operasi kelas A berarti bahwa transistor (100%) selalu beroperasi di daerah aktif. ini berarti arus kolektor mengalir sepanjang siklus (3600) dari siklus input AC. Penguat tipe kelas A dibuat dengan mengatur arus bias yang sesuai di titik tertentu yang ada pada garis bebannya. Sedemikian rupa sehingga titik Q ini berada tepat di tengah garis beban kurva VCE-IC dari rangkaian penguat tersebut dan sebut saja titik ini titik A. Gambar berikut adalah contoh rangkaian common emittor dengan transistor NPN Q1.

93


Gambar 3. 6 Rangkaian dasar penguat kelas A

Garis beban pada penguat ini ditentukan oleh resistor Rc dan Re dari rumus VCC = VCE + IcRc + IeRe. Jika Ie = Ic maka dapat disederhanakan menjadi VCC = VCE + Ic.(Rc+Re). Selanjutnya kalian dapat menggambar garis beban rangkaian ini dari rumus tersebut. Sedangkan resistor Ra dan Rb dipasang untuk menentukan arus bias. Kalian dapat menentukan sendiri besar resistor-resistor pada rangkaian tersebut dengan pertama menetapkan berapa besar arus Ib yang memotong titik Q.

Gambar 3. 7 Garis beban dan titik Q kelas A

94


Besar arus Ib biasanya tercantum pada datasheet transistor yang digunakan. Besar penguatan sinyal AC dapat dihitung dengan teori analisa rangkaian sinyal AC. Analisa rangkaian AC dilakukan dengan menghubung singkat setiap komponen kapasitor C dan secara imajiner menyambungkan VCC ke ground. Dengan cara ini rangkaian gambar 3.7 dapat dirangkai menjadi seperti gambar 3.8. Resistor Ra dan Rc dihubungkan ke ground dan semua kapasitor dihubung singkat.

Gambar 3. 8 Rangkaian imajiner analisa ac kelas A

Dengan adanya kapasitor Ce, nilai Re pada analisa sinyal AC menjadi tidak berarti. Kalian dapat mencari lebih lanjut literatur yang membahas penguatan transistor untuk mengetahui bagaimana perhitungan nilai penguatan transistor secara detail. Penguatan didefenisikan dengan Vout/Vin = rc / re`, dimana rc adalah resistansi Rc paralel dengan beban RL (pada penguat akhir, RL adalah speaker 8 Ohm) dan r’e adalah resistansi penguatan transitor. Nilai r’e dapat dihitung dari rumus r’e = hfe/hie yang datanya juga ada di data sheet transistor. Gambar 2.4 menunjukkan ilustrasi penguatan sinyal input serta proyeksinya menjadi sinyal output terhadap garis kurva X-Y rumus penguatan vout = (Rc/Re) Vin.

95


Gambar 3. 9 Kurva penguatan kelas A

Ciri khas dari penguat kelas A adalah seluruh sinyal keluarannya bekerja pada daerah aktif. Penguat tipe kelas A disebut sebagai penguat yang memiliki tingkat fidelitas yang tinggi. Selama sinyal masih bekerja di daerah aktif, bentuk sinyal keluarannya akan sama persis dengan sinyal input. Namun penguat kelas A ini memiliki efisiensi yang rendah kira-kira hanya 25% - 50%. Ini tidak lain karena titik Q yang ada pada titik A, sehingga walaupun tidak ada sinyal input (atau ketika sinyal input = 0 Vac) transistor tetap bekerja pada daerah aktif dengan arus bias konstan. Transistor selalu aktif (ON) sehingga sebagian besar dari sumber catu daya terbuang menjadi panas. Karena ini transistor penguat kelas A perlu ditambah dengan pendingin ekstra seperti heatsink yang lebih besar. 4). Operasi Kelas B Titik B adalah satu titik pada garis beban dimana titik ini berpotongan dengan garis arus Ib = 0. Karena letak titik yang demikian, maka transistor hanya bekerja aktif pada satu bagian fasa gelombang saja. Kelas B hanya bekerja 50% dari sinyal

96


input. Oleh sebab itu penguat kelas B selalu dibuat dengan 2 buah transistor Q1 (NPN) dan Q2 (PNP).

Gambar 3. 10 Titik Q penguat A, AB dan B

Karena kedua transistor ini bekerja bergantian, maka penguat kelas B sering dinamakan sebagai penguat push-pull. Rangkaian dasar Power Amplifier kelas B adalah seperti pada gambar 3.11. Jika sinyalnya berupa gelombang sinus, maka transistor Q1 aktif pada 50 % siklus pertama (fasa positif 0o-180o) dan selanjutnya giliran transistor Q2 aktif pada siklus 50 % berikutnya (fasa negatif 180o – 360o). Penguat kelas B lebih efisien dibanding dengan kelas A, sebab jika tidak ada sinyal input ( vin = 0 volt) maka arus bias Ib juga = 0 dan praktis membuat kedua trasistor dalam keadaan OFF.

97


Gambar 3. 11 Rangkaian dasar penguat kelas B

Efisiensi penguat kelas B kira-kira sebesar 75%. Namun bukan berarti masalah sudah selesai, sebab transistor memiliki ke-tidak ideal-an. Pada kenyataanya ada tegangan jepit Vbe kira-kira sebesar 0.7 volt yang menyebabkan transistor masih dalam keadaan OFF walaupun arus Ib telah lebih besar beberapa mA dari 0. Ini yang menyebabkan masalah cross-over pada saat transisi dari transistor Q1 menjadi transistor Q2 yang bergantian menjadi aktif. Gambar 3.12 menunjukkan masalah cross-over ini yang penyebabnya adalah adanya daerah mati /dead zone transistor Q1 dan Q2 pada saat transisi. Pada penguat akhir, salah satu cara mengatasi masalah cross-over adalah dengan menambah filter cross-over (filter pasif L dan C) pada masukan speaker.

98


Gambar 3. 12 Kurva penguatan kelas B 5). Operasi Kelas AB Cara lain untuk mengatasi cross-over adalah dengan menggeser sedikit titik Q pada garis beban dari titik B ke titik AB (gambar 3.13). Ini tujuannya tidak lain adalah agar pada saat transisi sinyal dari fasa positif ke fasa negatif dan sebaliknya, terjadi overlap diantara transistor Q1 dan Q2. Pada saat itu, transistor Q1 masih aktif sementara transistor Q2 mulai aktif dan demikian juga pada fasa sebaliknya. Penguat kelas AB merupakan kompromi antara efesiensi (sekitar 51% - 99%) dengan mempertahankan fidelitas sinyal keluaran.

Gambar 3. 13 Overlaping sinyal keluaran penguat kelas AB

Ada beberapa teknik yang sering dipakai untuk menggeser titik Q sedikit di atas daerah cut-off. Daerah cut-off adalah daerah dimana transistor tidak bekerja.

99


Salah satu contohnya adalah seperti gambar 3.14 berikut ini. Resistor R2 di sini berfungsi untuk memberi tegangan jepit antara base transistor Q1 dan Q2. Kalian dapat menentukan berapa nilai R2 ini untuk memberikan arus bias tertentu bagi kedua transistor. Tegangan jepit pada R2 dihitung dari pembagi tegangan R1, R2 dan R3 dengan rumus VR2 = (2VCC) R2/(R1+R2+R3). Lalu tentukan arus base dan lihat relasinya dengan arus Ic dan Ie sehingga dapat dihitung relasinya dengan tegangan jepit R2 dari rumus VR2 = 2x0.7 + Ie.(Re1 + Re2). Penguat kelas AB ternyata punya masalah dengan teknik ini, sebab akan terjadi penggemukan sinyal pada kedua transistornya yang aktif ketika saat transisi. Masalah ini disebut dengan gumming.

Gambar 3. 14 Rangkaian dasar penguat kelas AB

Oleh karena itu dibuatlah teknik yang hanya mengaktifkan salah satu transistor saja pada saat transisi. Caranya adalah dengan membuat salah satu transistornya bekerja pada kelas AB dan satu lainnya bekerja pada kelas B. Teknik ini dapat dilakukan dengan memberi bias konstan pada salah satu transistornya yang bekerja pada kelas AB (biasanya selalu yang PNP). Caranya dengan memasang basis transistor tersebut menggunakan deretan dioda atau susunan satu transistor aktif. Penguat seperti ini disebut juga dengan penguat kelas AB plus B atau bisa saja diklaim sebagai kelas AB saja atau kelas B karena dasarnya adalah PA kelas B. Penyebutan ini tergantung dari bagaimana produk amplifier anda

10 0


mau diiklankan, karena penguat kelas AB terlanjur memiliki konotasi lebih baik dari kelas A dan B. Namun yang penting adalah dengan teknik-teknik ini tujuan untuk mendapatkan efisiensi dan fidelitas yang lebih baik dapat terpenuhi . 6). Operasi Kelas C Penguat Kelas C digunakan jika hanya dibutuhkan sebagian kecil dari setengah gelombang sinyal input saja. Setiap penguat yang beroperasi kurang dari 50% sinyal input adalah operasi kelas C. Kalau penguat kelas B perlu 2 transistor untuk bekerja dengan baik, maka ada penguat yang disebut kelas C yang hanya perlu 1 transistor. Ada beberapa aplikasi yang memang hanya memerlukan 1 fasa positif. Contohnya adalah pendeteksi dan penguat frekuensi pilot, rangkaian penguat tuner RF dan sebagainya. Transistor penguat kelas C bekerja aktif hanya pada fasa positif saja, bahkan jika perlu cukup sempit hanya pada puncakpuncaknya saja yang dikuatkan. Sisa sinyalnya bisa direplika oleh rangkaian resonansi L dan C. Tipikal dari rangkaian penguat kelas C adalah seperti pada rangkaian berikut ini.

Gambar 3. 15 Rangkaian dasar penguat kelas C

Rangkaian ini juga tidak perlu dibuatkan bias, karena transistor memang sengaja dibuat bekerja pada daerah saturasi. Rangkaian L C pada rangkaian tersebut akan

10 1


beresonansi dan ikut berperan penting dalam mereplika kembali sinyal input menjadi sinyal output dengan frekuensi yang sama. Rangkaian ini jika diberi umpan balik dapat menjadi rangkaian osilator RF yang sering digunakan pada pemancar. Penguat kelas C memiliki efisiensi yang tinggi bahkan sampai 100%, namun tingkat fidelitasnya lebih rendah. Tetapi sebenarnya fidelitas yang tinggi bukan menjadi tujuan dari penguat jenis ini. c. Rangkuman Kelas operasi dari sebuah penguat ditentukan oleh jumlah waktu ( dalam hubungannya dengan input) terhadap aliran arus output rangkaian. Ini merupakan fungsi dari titik kerja penguat. Titik operasi penguat ditentukan oleh bias yang diberikan pada transistor. Ada 4 Kelas operasi pada amplifier. Operasi Kelas A, B, C, dan AB. Tiap Kelas operasi memiliki karakteristik dan kegunaan tertentu. Tabel 3. 1 Perbandingan kelas penguat Klasifikasi penguat

Perbandingan Waktu Sinyal Titik Kerja Transistor (Q) output/ sinyal input

A

100%

Ditengah garis beban

B

50%

Pada posisi cut off

AB

51-99%

Sedikit di atas cutoff

C

< 50%

Di bawah cutoff

d. Tugas Pada rangkaian lengkap gambar 3.16 merupakan rangkaian utuh dari penguat Audio. Beroperasi pada kelas apakah masing-masing transistor (Q1 s/d Q16) tersebut jelaskan apa alasannya?

10 2


Gambar 3. 16 Rangkaian amplifier audio e. Tes Formatif 1.

Apa yang menentukan dari klasifikasi operasi penguat?

2.

Mengapa kelas C lebih efisien dibanding kelas A?

3.

Kelas apa yang paling High Fidelity?

4.

Mengapa penguat kelas A tidak cocok digunakan pada bagian output?

5.

Penguat kelas C cocok digunakan pada penguat apa?

f. Lembar Kerja Peserta Didik Peralatan : 1. Function Generator 2. Catu daya terbagi (+12V, 0, -12V) 3. Osciloskop + probe Bahan : 1. Project board 2. Kabel jamper 3. Ra =4K7 4. Rb =10K

10 3


5. Rc =1K 6. Re =200 7. RL= 10k 8. Cin =0.1uF 9. Cout =1uF 10. Ce=0.1uF 11. Q1=2N2222

Keselamatan Kerja : 1. Berdo’alah sebelum memulai kegiatan belajar! 2. Bacalah dan pahami petunjuk praktikum pada setiap lembar kegiatan belajar! 3. Gunakanlah peralatan praktikum dengan hati-hati! Langkah Kerja: 1. Siapkanlah alat dan bahan yang akan digunakan! 2. Rangkailah komponen seperti pada gambar lembar latihan! 3. Sambungkan fungtion generator ke titik Vin 4. Sambungkan osiloskop ke titik Vout 5. Atur volt/div osiloskop pada 100mV/div dan time/div pada 1mS 6. Isilah tabel 3.2 di bawah ini! Tabel 3. 2 Gain pada penguat kelas A Vin

Frekuensi

50mV

1KHz

100mV

1KHz

150mV

1KHz

200mV

1KHz

Vout

Av = Vout/Vin

10 4


300mV

1KHz

3500mV

1KHz

500mV

1KHz

7. Buatlah kesimpulan dari hasil praktikum tadi! 8. Ulangi dari langkah 1 dengan Vin =100mV tetapi frekuensi diubah. Tabel 3. 3 Respon frekuensi pada kelas A Vin

Frekuensi

100mV

50Hz

100mV

100Hz

100mV

500Hz

100mV

1KHz

100mV

2KHz

100mV

3KHz

100mV

4KHz

100mV

5KHz

100mV

10KHz

100mV

20KHz

100mV

50KHz

100mV

100KHz

Vout

Av=Vout/Vin

9. Gambarkan grafik hubungan antara frekuensi dengan Av! 10. Kumpulkanlah hasil latihan jika sudah selesai! 11. Setelah selesai bersihkan alat gambar dan kembalikan ke tempatnya!

10 5


Lembar Latihan : Rangkailah seperti gambar 3.17 ini!

Gambar 3. 17 Praktikum rangkaian dasar penguat kelas A

10 6



OP-AMP a. Tujuan Pembelajaran Setelah mengikuti materi pembelajaran ini peserta didik dapat : 1. Menjelaskan karakteristik OP-AMP Ideal 2. Menerapkan rangkaian OP-AMP sebagai amplifier 3. Menerapkan rangkaian OP-AMP sebagai subtractor 4. Menerapkan rangkaian OP-AMP sebagai diferensiator 5. Menerapkan rangkaian OP-AMP sebagai integrator 6. Menerapkan rangkaian OP-AMP sebagai penguat logaritmik 7. Menerapkan rangkaian OP-AMP sebagai penguat diferensial 8. Menerapkan rangkaian OP-AMP sebagai penguat penjumlah. b. Uraian Materi 1). Pengamatan Coba Anda perhatikan gambar 4.1. Apa yang Anda ketahui dengan simbol tersebut, Jelaskan maksud dari V1, V2 dan Vout pada gambar 4.1, Bagaimana rangkaian tersebut dapat bekerja? Diskusikan tentang karakteristik OP-AMP Ideal, Berikan contoh aplikasi OP-AMP pada rangkaian kontrol. Apa Fungsi OPAMP, bacalah buku bahan ajar ini

atau informasi dari sumber lain untuk

mendapatkan informasi yang lebih dalam, baik dari internet atau buku sumber lainnya, presentasikan setelah diskusi selesai.

10 7


Gambar 4. 1 Diagram blok OP-AMP 2). Penggunaan OP-AMP OP-AMP atau operasional amplifier yang dikemas dalam bentuk IC merupakan penguat yang mudah untuk dioperasikan. Hanya dengan menambah beberapa komponen kita dapat menggunakan OP-AMP. OP- AMP selain dapat digunakan dalam bentuk feedback negatif juga digunakan dalam bentuk feedback positif. Dalam bentuk feedback negatif diantaranya digunakan sebagai komparator, rangkaian gelombang kotak, penguat noninverting, penguat inverting, rangkaian dioda aktif, clemper, clipper, penguat instrumen, penguat logaritmik, integrator, diferentiator dan lain-lain. Sedangkan dalam bentuk feedback positif dapat digunakan sebagai rangkaian penghasil gelombang atau oscillator baik sinus maupun non sinus. Karakteristik OP-AMP ideal : 1. Impedansi input tinggi (tahingga) 2. Impedansi output rendah ( mendekati 0) 3. Memiliki penguatan yang sangat tinggi 4. Arus kedua inputnya 0 A 5. Tegangan antara V1 dan V2 adalah 0 Volt

10 8


6. Penguatan dari 0 sampai 10MHz. Suatu operational amplifier/penguat operasi (OP-AMP) adalah merupakan suatu rangkaian amplifier lengkap berupa satu chip rangkaian terintegrasi (integrated Circuit / IC) dimana komponen-komponen seperti transistor, dioda, resistor, dan lain-lain diperkecil dan ditempatkan pada suatu wadah tunggal. OP-AMP dapat digunakan dengan berbagai cara dengan menambahkan sejumlah kecil komponen-komponen pasif eksternal seperti resistor dan kapasitor. OP-AMP memiliki gain yang sangat tinggi (rata-rata G=105).

Gambar 4. 2 Diagram blok OP-AMP 3). Rangkaian dasar OP-AMP menunjukkan simbol yang digunakan untuk mewakili suatu rangkaian OP-AMP. Dua jalur terminal input ditandai sebagai inverting () terminal dan noninverting ( + ) terminal. Common bus adalah jalur negatif ground bersama antara input dan output. Besarnya tegangan input E0 dinyatakan sebagai 𝐸𝑜 = 𝐺(𝐸𝑖1 − 𝐸𝑖2 ) .....................4.1 Dari persamaan ternyata bahwa OP-AMP adalah suatu penguat diferensial. OPAMP tidak digunakan sebagai suatu amplifier diferensial konvensional disebabkan karena sifat penguatannya yang sangat tinggi dan kestabilannya yang kurang baik. OP-AMP dapat digunakan dengan efektif, apabila digunakan sebagai

10 9


bagian dari suatu rangkaian yang besar. Beberapa penerapan penggunaan OPAMP, diantaranya sebagai: penguat penjumlah, pengikut tegangan, penguat terintegrasi, dan diferensial amplifier.

Gambar 4. 3 Keterangan simbol untuk terminal-terminal suatu OP-AMP Inverting Amplifier (penguat membalik) OP-AMP yang dikonfigurasikan seperti rangkaian Gambar adalah merupakan bentuk penerapan OP-AMP sebagai penguat atau amplifier. Rangkaian ini disebut sebagai inverting amplifier (penguat membalik) disebabkan karena sifat rangkaian yang akan membalikan fasa sinyal output sebesar 180° terhadap fasa sinyal masukan. Pembalikan fasa sinyal output sebesar 180° dilustrasikan pada Gambar 4.4.

Gambar 4. 4 Pembalikan fasa sinyal output (b); terhadap sinyal input (c)

11 0


Gambar 4. 5 Rangkaian penguat membalik dengan menggunakan OPAMP tipe LM 741 Rf = resistor feed back (resistor umpan balik) Ri = resistor input Faktor penguatan G dari rangkaian ini dinyatakan sebagai : 𝑅

𝐺 = − 𝑅𝐹 ..........(4.2) 𝑖

Contoh Soal : Jika Rf = 100 K dan Ri = 10 K maka, 𝐺=−

𝑅𝑓 100 =− = −10 𝑅𝑖 10

Jika pada terminal input diberikan tegangan masukan sebesar 0.02 V maka level tegangan ini akan diperkuat sebesar -10 X 0.02 V = -0.2 V. (tegangan input diperbesar 10X dengan tanda minus menyatakan terjadinya pembalikan fasa sinyal). Penguat umum yang digunakan adalah Operational Amplifier (Penguat Operasi) yang biasanya dalam bentuk Integrated Circuit (IC). Rangkaian dasar penguat signal atau tegangan tersebut ditunjukkan pada gambar 4.6.

11 1


Gambar 4. 6 Rangkaian OP-AMP Faktor penguatan tegangan AV dari rangkaian dapat dicari atau ditentukan dengan persamaan : 𝑅

𝐴𝑣 = − 𝑅𝐹 ..........(4.3) 1

Dengan Rf R1

: nilai resistor umpan balik. : nilai resistor masukan pada terminal input membalik tanda minus menunjukkan bahwa tegangan keluaran akan berlawanan fasa dengan tegangan masukan atau akan terjadi pembalikan fasa.

a. Arus Bias Input Agar OP-AMP dapat bekerja Anda harus menghubungkan catu daya VCC dan VEE. Tetapi itu tidak cukup, Anda juga harus menghubungkan pengembalian DC luar untuk input basis yang mengambang. Dengan kata lain arus basis Q1 dan Q2 harus mengalir ketanah karena ujung lain dari catu daya dihubungkan ke tanah. Makin kecil arus basis makin baik karena makin kecil kemungkinan ketidak seimbangan. Keluarga 741 memiliki arus bias input 80nA. . Arus bias input adalah rata-rata dari dari dua arus input.

11 2


b. Arus Offset Input Arus Offset input adalah perbedaan antara dua arus input. Keluarga 741 memiliki arus offset input sebesar 20nA. Makin kecil arus offset input makin baik, karena tidak menimbulkan sinyal input diferensial. c. Tegangan Offset Input Tegangan offset input adalah tegangan input diferensial yang diperlukan untuk me nol kan tegangan input stasioner. Untuk 741 kita perlu memberikan input diferensial sebesar 5mV untuk me-nol-kan tegangan output.

7 1

+VCC

-

3

+

LM741 6

4 5

2

VR

-VCC

Gambar 4. 7 Pembuat nol OP- AMP yang memiliki penguatan yang sangat tinggi tidak dirancang untuk digunakan pada loop terbuka kecuali untuk komparator. OP-AMP digunakan pada penguatan tertutup atau feedback untuk aplikasinya. 4). Rangkaian OP-AMP sebagai amplifier Rangkaian elektronika analog untuk rangkaian proporsional adalah penguat dengan gain tertentu. Penguat ini dapat berupa penguat berbasis transistor maupun menggunakan OP-AMP. Pada penguat yang menggunakan OP-AMP terdiri dari penguat inverting dan noninverting.

11 3


Penguat Inverting Inverting amplifier memiliki besar penguatan yang Negatif. Jika masukan sinyalnya positif maka keluaran sinyalnya negatif begitu juga sebaliknya jika sinyal masukan negatif akan menghasilkan sinyal keluaran positif. Antara masukan dan keluaran berbeda fase 180

o

atau berlawanan polaritas. pada

rumus penguatannya. Penguatan inverting amplifier adalah bisa lebih kecil nilai besaran dari 1. Rumus-nya : 𝑅

𝑉𝑜 = − 𝑅𝑖𝐹 . 𝑉𝑖……….(4.4) RF U1 4

-Vee

RI Vin

2 6

Vout

7

3

AD8047

+Vcc

Gambar 4. 8 Rangkaian proporsional pembalik phasa Penguat Non Inverting Rangkaian non inverting ini hampir sama dengan rangkaian inverting hanya perbedaannya adalah terletak pada tegangan inputnya dari masukan noninverting. Rumus untuk menghitung tegangan outputnya seperti berikut :

……….(4.5) sehingga persamaan menjadi ……….(4.6) Hasil tegangan output noninverting ini akan lebih dari satu dan selalu positif. Rangkaian penguat noninverting adalah seperti pada gambar 4.9.

11 4


+Vcc

7

U1 3

Vi

6

Vo

4

2

AD8047 -Vcc

RF RI

Gambar 4. 9 Rangkaian proporsional dengan OP-AMP 5). Rangkaian Pengurang/Subtractor Dalam sistem kontrol umumnya rangkaian ini digunakan untuk mencari error yaitu selisih antara tegangan set point dengan sinyal dari sensor umpan balik. Rangkaian pengurang ini berasal dari rangkaian inverting dengan memanfaatkan masukan noninverting, sehingga persamaannya menjadi sedikit ada perubahan. Supaya benar benar terjadi pengurangan maka nilai dibuat seragam seperti gambar. Rumusnya Adalah :

……….(4.7) Sehingga ……….(4.8)

Gambar 4. 10 Rangkaian pengurangan

11 5


6). Rangkaian Diferensiator/Derivative Rangkaian diferensiator adalah rangkaian aplikasi dari rumusan matematika yang dapat dimainkan (dipengaruhi) dari kerja kapasitor. Rangkaian nya seperti pada gambar 4.11. dengan rangkaian sederhana dari differensiator. Untuk mendapatkan rumus diferensiator, urutannya adalah sebagai berikut :

dan selama nilai Ic =If dan Ib =0 selisih dari input

inverting dan input noninverting (v1 dan v2) adalah nol dan penguatan tegangannya sangat besar, maka didapat persamaan pengisian kapasitor sebagai berikut :

….(4.9)

Gambar 4. 11 Diferensiator OP-AMP Pada rangkaian aplikasi rangkaian diferensiator OP-AMP ini ada sedikit perubahan yaitu penambahan tahanan dan kapasitor yang fungsinya untuk menfilter sinyal masukan. Seperti tampak pada gambar 4.11 adalah rangkaian diferensiator yang dimaksud. Dengan demikian maka ada batasan input dari frekuensi yang masuk, batasan tersebut adalah 1

𝑓𝑎 = 2𝜋 𝑅

𝑓𝐶 1

……….(4.10)

sedangkan nilai frekuensi yang diakibatkan oleh R F dan C1 adalah sebagai berikut :

11 6


1

1

𝑓𝑏 = 2𝜋 𝑅

𝐹 𝐶𝐹

= 2𝜋 𝑅

1 𝐶1

……….(4.11)

Bila sinyal input melebihi frekuensi fa maka hasil output akan sama dengan hasil input, alias fungsi rangkaian tersebut tidak diferensiator lagi tapi sebagai pelewat biasa. 7). Rangkaian Integrator Rangkaian OP-AMP integrator ini juga berasal dari rangkaian inverting dengan

tahanan

umpan

baliknya

diganti

dengan

kapasitor.

Proses

perhitungannya sebagai berikut : I1=Ib +If , Ib diabaikan karena sangat kecil nilainya sehingga : I 1= If . Arus pada kapasitor adalah ……….(4.12) yang sama dengan If , sehingga

……….(4.13) karena v1 = v2 = 0, karena penguatan A terlalu besar, sehingga

………….(4.14)

……….(4.15) Batas frekuensi yang dilalui oleh kapasitor dalam rangkaian integrator adalah 1

𝑓𝑎 = 2𝜋 𝑅

1 𝐶𝐹

……….(4.16)

Biasanya rangkaian untuk aplikasi ada penambahan tahanan yang diparalel atau diseri dengan kapasitor dengan nama RF. Seperti pada gambar 4.12 rangkaian integrator yang belum ditambah tahanan yang diparalel dengan kapasitor. Nilai ROM
11 7


Gambar 4. 12 Integrator amplifier

Perhitungan nilai untuk RF berkaitan dengan komponen lainnya yaitu f a< fb dimana rumus fa adalah : 1

𝑓𝑏 = 2𝜋 𝑅

1 𝐶𝐹

1

, 𝑓𝑎 = 2𝜋𝑅

𝐹 𝐶𝐹

……….(4.17)

Sebagai contoh jika fa = fb/10. CF

RF -Vcc

4

U1 R1 Vi

2 6

Vo

7

3

AD8047

RMOM +Vcc

Gambar 4. 13 Rangkaian integrator praktis

11 8


8). Rangkaian penguat logaritmik Q

R

+

Gambar 4. 14 Penguat logaritmik Gambar 4.14 adalah sebuah penguat logaritmik. Karena pentanahan semu I IN didorong melalui sebuah transistor, sehingga IC = IN =

Vin ..........(4.18) R

Pentanahan semu juga menyatakan Vout = -VBE..........(4.19) Karena kurva-kurva trankonduktansi

dari transistor adalah eksponensial.

Tegangan output dihubungkan secara logaritmik dengan tegangan input. Penurunan lebih lanjut menunjukkan bahwa pada temperatur kamar, Vout  0,06 log

V IN ..........(4.20) Is.R

Dengan Is adalah arus jenuh balik dari dioda basis emitor dan logaritma menggunakan bilangan pokok 10. Tanda negatif menunjukkan inversi fasa. Tiap kali tegangan input bertambah dengan faktor 10 (satu dekade) tegangan output bertambah dengan 60mV berarti tegangan input telah bertambah 20 dB.

11 9


Satu penggunaan dari ini adalah konversi desibel . Kegunaan lain adalah konversi jangkauan sinyal dengan jangkauan dinamik yang sangat lebar akan menjenuhkan penguat linear tetapi penguat logaritmik tidak seperti itu. Jangkauan semula dapat dipulihkan dengan sebuah penguat anti logaritmik. Jangkauan semula dapat dipulihkan dengan sebuah penguat anti logaritmik. Soal: Penguat log dalam gambar 6 mempunyai harga Is.R sebesar 1mV. Hitung tegangan output untuk tegangan input berikut. 10mV, 100mV, 1V, 10V, dan 100V. Penyelesaian: Untuk VIN = 10mV, Persamaan memberikan

Vout  0,06 log

10mV  0,06V 1mV

untuk VIN =100mV

Vout  0,06 log

100mV  0,12V 1mV

Tiap penambahan tegangan input satu decade membuat output lebih negatif 60mV, oleh karena itu output sisa adalah –0.18 , -0.24 dan –0.30V.

12 0


9). Penguat diferensial

Gambar 4. 15 Penguat diferensial. Penguat diferensial digunakan untuk mencari selisih dari dua tegangan yang telah dikalikan dengan konstanta tertentu yang ditentukan oleh nilai resistansi yaitu sebesar

𝑅𝑓 𝑅1

untuk R1 = Rf dan Rf = Rg. Penguat jenis ini berbeda dengan

diferensiator. Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut: ..........(4.21) Sedangkan untuk R1 = R2 dan Rf = Rg maka bati diferensial adalah: ..........(4.22) Contoh soal : Hitunglah Vout dari penguat diferensial jika rangkaiannya seperti pada gambar 4.15 dengan R1 = 2kΩ, R2=5kΩ, Rg= 5kΩ , Rf= 10KΩ dan V1 = 2mV, V2 =1mV Penyelesaian :

 Rg Rf  R1   Rf     .V2  ..........(4.23) Vo   .v1 . R1   R1   Rg  R3

12 1


10k  2k   10k  5k  Vo   .2mV. .1mV   2k   2k  5k  5k  10k  2k   10k  5k  Vo   .2mV. .1mV   2k   2k  5k  5k  Vo  6V  5V   1V 10). Penguat penjumlah

Gambar 4. 16 Penguat penjumlah. Penguat penjumlah menjumlahkan beberapa tegangan masukan, dengan persamaan sebagai berikut: ..........(4.24) 

Saat R1 = R2 = R….= Rn , dan Rf saling bebas maka: ..........(4.25)



Saat Saat R1 = R2 = R….= Rn = Rf, maka: ..........(4.26)



Keluaran adalah terbalik (berbeda fasa 180o).



Impedansi masukan dari masukan ke-n adalah Zn =Rn

12 2


11). Instrumenasi Amplifier (IN-AMP) Adakalanya sensor tersusun dari rangkaian Bridge Transducer seperti yang diperlihatkan pada gambar 4.17. Transducer tekanan, gaya, torsi, timbangan dan lain-lain umumnya menggunakan bridge transducer.

Gambar 4. 17 Tranduser jembatan Rangkaian penguat /amplifier yang dapat digunakan untuk mengkondisikan sinyal dari dua output tersebut adalah dengan rangkaian instrumentasi amplifier yang dibentuk dari 3 OP-AMP.

Gambar 4. 18 Rangkaian OP-AMP sebagai penguat instrumentasi

12 3


Untuk lebih praktisnya Anda dapat menggunakan IN-AMP (instrumentasi amplifier) yang merupakan gabungan dari OP-AMP sudah dikemas menjadi satu chip IC. Anda cukup menambahkan satu komponen resistor luar untuk mengatur penguatannya. Anda dapat menggunakan IN-Amp AD620 atau IN-AMP yang sejenis untuk penguat dengan transducer bridge.

Gambar 4. 19 Rangkaian IN-AMP Gambar 4.20 sebagai salah satu contoh penggunaan IN-AMP untuk mengukur torsi dari sebuah putaran turbin. Besarnya penguatan dengan Ro = 499Ω dapat anda lihat dalam datasheet komponen yang bersangkutan. Atau dapat menggunakan rumus sebagai berikut :

……….(4.27).

Gambar 4. 20 Aplikasi instrumentasi amplifier pada pengukuran torsi turbin

12 4


12). Pemakaian OP-AMP dengan Catu Daya Tunggal Pemakaian OP-AMP biasanya memakai catu daya simetris (+, GND, -) akan tetapi tidak tertutup kemungkinan menggunakan OP-AMP dengan catu daya tunggal (+, 0). Prinsip penggunaan OP-AMP dengan menggunakan catu daya tunggal tidak jauh berbeda dengan catu daya simetris. Tetapi ada sedikit yang harus diperhatikan dalam pemakaian OP-AMP dengan catu daya tunggal yaitu adanya tegangan penumbu yang berfungsi mengatu keadaan output pada kondisi tanpa sinyal. Pada keadaan catu daya tunggal output dalam keadaan nol, jika diberi input inverting maka output tidak bisa lebih kecil dari nol. Oleh sebab itu perlu penentuan titik kerja stasioner berada pada titik tengahnya seperti kelas A. Agar keluarannya bisa mengayun ke atas maupun ke bawah. Untuk mengatur level Vo pada kondisi tersebut kita membutuhkan V penumbu pada salah satu inputnya. Misalkan V1 dijadikan V penumbu

yang dihubungkan ke Vcc.Agar ayunan

outputnya maksimal maka kita setel Vout ½ Vcc. Contoh Soal : Hitunglah R dari OP-AMP catu daya tunggal jika rangkaian seperti pada gambar . 2k +12 VIN

7 1

1k +12

-

3

+

6

4 5

1k

2

V1 R

VR

Gambar 4. 21 OP-AMP menggunakan catu daya tunggal.

12 5


Penyelesaian : Karena VIN = 0 maka V2 = V3 Jika VIN tidak ada sinyal maka tidak ada arus yang mengalir melalui R 2K sehingga Vo = V di 2 dan V di 3 V3 = 6 Volt sehingga:

6 R  12 R  1k R  1k c. Rangkuman 1. Suatu penguat operasi dapat digunakan sebagai aplikasi rangkaian dengan memberikan komponen diskrit pada rangkaian eksternal. 2. OP-AMP yang memiliki penguatan yang sangat tinggi tidak digunakan tetapi menggunakan penguatan loop tertutup dengan penggunaan feedback. 3. Penggunaan OP-AMP sebagai penguat penjumlah outputnya ditentukan dengan rumus :

v v  Vo   1  2  RL  R1 R2  4. OP-AMP dapat digunakan untuk aplikasi penguat, diferensiator, integrator, penguat logaritmik, pengurang, penjumlah, komparator, instrument amplifier, osilator dan lain-lain. 5. Pemakaian OP-AMP dengan catu daya tunggal perlu adanya tegangan penumbu yang berfungsi mengatu keadaan output pada kondisi tanpa sinyal. Tegangan penumbu diberikan pada salah satu inputnya agar outputnya ½ dari tegangan catu.

12 6


d. Tugas 1. Hitunglah tegangan keluaran dari penguat penjumlah jika rangkaiannya seperti pada gambar 4.22 dengan V1 = 2V dan V2 = 3V 10k 10k

V1

+

V2

10k

Gambar 4. 22 Penguat Penjumlah 2. Hitunglah tegangan keluaran dari penguat dengan catu daya tunggal jika R = 1k  , Vi = 4V pada rangkaian seperti gambar 4.23. 2k +12 VIN

7 1

1k +12 2 3

6

+

4 5

1k

-

V1 R

VR

Gambar 4. 23 Penguat dengan catudaya tunggal e. Tes Formatif Jawablah Pertanyaan di bawah ini dengan singkat dan jelas! 1. Jelaskan karakteristik dari sebuah OP-AMP Ideal. 2. Sebutkan penggunaan dari OP-AMP yang Anda ketahui. 3. Sebutkan pengertian dari :

12 7


a. Arus bias input b. Arus offset input c. Tegangan offset input 4. Bagaimana membuat rangkaian OP-AMP dengan catu daya tunggal? 10K

7 1

+VCC

2

-

3

+

1K 10K

6

4 5

1K

LM741

-VCC

Gambar 4. 24 Penguat diferensial

5. Hitunglah Vout dari penguat diferensial jika rangkaiannya seperti pada gambar 4.24. V1 = 2mV dan V2 =1mV!. 6. Hitunglah tegangan keluaran dari penguat logaritmik jika rangkaiannya seperti pada gambar 4.25. Arus jenuh balik sebesar 3 mV . Untuk V input 10mV, 100mV, 1V dan 10 V! Q

1k

+

Gambar 4. 25 Penguat logaritmik f. Lembar Kerja Peserta Didik Setelah mengikuti kegiatan praktikum ini Anda diharapkan dapat :

12 8


1. Membuat rangkaian penguat operasi 741 sebagai penjumlah 2. Membuat rangkaian penguat operasi 741 sebagai diferentiator 3. Membuat rangkaian penguat operasi 741 sebagai integrator 4. Membuat rangkaian penguat operasi 741 sebagai penguat logaritmik 5. Membuat rangkaian penguat operasi 741 sebagai penguat diferensial 6. Mengukur gelombang output 7. Menentukan pengaruh-pengaruh perubahan nilai-nilai komponen.

Peralatan yang Dibutuhkan : 1. Catu daya polaritas ganda +/- 15 Volts 2. Osiloskop 3. Function generator 4. AVO meter Komponen yang Diperlukan : Modul aplikasi OP-AMP Langkah Kerja : 1. Ambil modul 17 aplikasi OP-AMP beri tegangan +/- 15 Volt 2. Kedua input dihubungkan ke ground. 3. Ukurlah tegangan keluaran dengan voltmeter dan yakinkan keluarannya 0V jika tidak, Aturlah VR sehingga diperoleh keluaran 0 volt 4. Hubungkan rangkaian seperti yang diperlihatkan di bawah (gambar 4.26).

12 9


RL R1 + R2

Gambar 4. 26 Penguat penjumlah 5. Input R1 dihubungkan dengan frekuensi generator 1kHz dan ukurlah input dan output dari rangkaian menggunakan kanal osiloskop yang berbeda. Aturlah amplitudo input agar keluarannya tidak cacat. Sketsalah bentuk gelombang keluarannya. ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………….. 6. Masukan juga tegangan yang sama ke R2 (A) dari frekuensi generator. Gambar kembali bentuk gelombang keluarannya. ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………….. 7. Masukan tegangan DC 500mV ke input R1 ukurlah keluarannya berapa Volt. ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………

13 0


………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………….. 8. Masukan tegangan DC 500mV ke input R2 ukurlah keluarannya ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………….. 9. Masih rangkaian yang di atas. Tegangan (-Vcc) pin 4 diganti dengan 0V. 10k

7 1

+VCC

5k 3 1k

R

-

LM741 6

+

4 5

2

VR

Gambar 4. 27 OP-AMP dengan catu daya tunggal 10. Ukur berapa tegangan keluarannya dengan menggunakan Voltmeter ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………..

13 1


11. Tegangan yang diinginkan adalah kira –kira ½ Vcc Jika tegangannya masih 0 V hubungkan input noninverting ke Vcc melalui pembagi tegangan. ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… 12. Ukur berapa tegangan keluaran menggunakan voltmeter ……………………………………………………………………………………………………………………… 13. Input R1 dihubungkan dengan frekuensi generator 1kHz dan dari keluaran penguat penjumlah diukur menggunakan osiloskop. Sketsalah bentuk gelombang masukan dan keluarannya. ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………….. 14. Masukan juga tegangan yang sama ke R2 dari frekuensi generator. Gambar kembali kedua bentuk gelombang keluarannya! ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… 15. Rangkaian menggunakan tegangan simetris yaitu dihubungkan kembali seperti semula pada pin 4 menggunakan

tegangan (-Vcc). Hubungkan

rangkaian seperti pada gambar 4.28.

13 2


RL C input

i2 i1

+

Gambar 4. 28 Penguat diferensiator 16. Hubungkan inputnya ke function generator gelombang persegi pada frekuensi 1KHz ,50mVpp amplitudonyan dan ukurlah keluarannya dengan osiloskop. Aturlah time/div agar diperoleh gambar yang lebih baik. Gambarkan bentuk gelombangnya. ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………….. 17. Hubungkan inputnya ke function generator gelombang persegi pada frekuensi 400KHz, 50mVpp dan ukurlah keluarannya dengan osiloskop. Aturlah time/div agar diperoleh gambar yang lebih baik. Gambarkan bentuk gelombangnya. ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………..

13 3


18. Jika terjadi osilasi inputnya diseri dengan R1 yaitu inputnya dihubungkan ke A atau C. Hubungkan inputnya ke function generator gelombang persegi pada frekuensi 1KHz, dan 0,5Vpp ukurlah keluarannya dengan osiloskop. Aturlah time/div agar diperoleh gambar yang lebih baik. Gambarkan bentuk gelombangnya. ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………….. 19. Hubungkan inputnya ke function generator gelombang persegi pada frekuensi 400KHz, 0.5Vpp dan ukurlah keluarannya dengan osiloskop. Aturlah time/div agar diperoleh gambar yang lebih baik. Gambarkan bentuk gelombangnya. ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………….. 20. Hubungkan rangkaian seperti pada gambar 4.29 berikut. 100nF

5k

+

Gambar 4. 29 Integrator

13 4


21. Hubungkan inputnya ke function generator gelombang sinus pada frekuensi 1KHz, 2Vpp ukurlah keluarannya dengan osiloskop. Aturlah time/div agar diperoleh gambar yang lebih baik. Gambarkan bentuk gelombangnya. ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………….. 22. Hubungkan inputnya ke function generator gelombang sinus pada frekuensi 10KHz, 2 Vpp ,dan ukurlah keluarannya dengan osiloskop. Aturlah time/div agar diperoleh gambar yang lebih baik. Gambarkan bentuk gelombangnya. ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………….. 23. Hubungkan inputnya ke function generator gelombang persegi pada frekuensi 1KHz, 2Vpp dan ukurlah keluarannya dengan osiloskop. Aturlah time/div agar diperoleh gambar yang lebih baik. Gambarkan bentuk gelombangnya. ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………….. 24. Hubungkan input ke function generator gelombang persegi pada frekuensi 10KHz, dan ukurlah keluarannya dengan osiloskop. Aturlah time/div agar diperoleh gambar yang lebih baik. Gambarkan bentuk gelombangnya!

13 5


25. Hubungkan inputnya ke tegangan DC yang bervariasi dari 10mV, 100mV, 1V, dan 10V, ukur tegangan tersebut menggunakan voltmeter. Ukurlah keluarannya dengan osiloskop atau voltmeter. Aturlah volt/div

agar

diperoleh gambar yang lebih baik. Q

1k

+

Gambar 4. 30 Penguat logaritmik 26. Dari hasil pengukuran, berapakah tegangan keluaran untuk masing-masing masukan? ……………………………………………………………………………………………………………………….. 27. Rangkailah seperti gambar 4.31 di bawah ini : 10k

7 1

+VCC

-

3

+

5k 1k

R

LM741 6

4 5

2

VR

- VCC

Gambar 4. 31 Penguat diferensial

13 6


28. Hubungkan input positif

ke function generator gelombang sinus pada

frekuensi 1KHz, 1V dan ukurlah keluaran rangkaian

dengan osiloskop.

Aturlah time/div agar diperoleh gambar yang lebih baik. Gambarkan bentuk gelombangnya! ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………….. 29. Hubungkan input negatifnya pada frekuensi dan tegangan yang sama ke function generator gelombang sinus pada frekuensi 1KHz, 1V dan ukurlah keluarannya dengan osiloskop. Aturlah time/div agar diperoleh gambar yang lebih baik. Gambarkan bentuk gelombangnya! ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………….. 30. Hubungkan input positif

ke function generator gelombang sinus pada

frekuensi 2KHz, 1V dan ukurlah keluaran rangkaian

dengan osiloskop.

Aturlah time/div agar diperoleh gambar yang lebih baik. Gambarkan bentuk gelombangnya! ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………..

13 7


31. Hubungkan input negatifnya pada tegangan DC 1V dan ukurlah keluarannya dengan osiloskop. Aturlah time/div agar diperoleh gambar yang lebih baik. Gambarkan bentuk gelombangnya! ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………..

13 8



Analisis Rangkaian Osilator/Multivibrator a. Tujuan Pembelajaran Setelah mengikuti materi pembelajaran ini peserta didik dapat : 1. Menjelaskan rangkaian multivibrator 2. Menjelaskan rangkaian osilator relaksasi 3. Menjelaskan rangkaian osilator Wien-Bridge 4. Menghitung frekuensi osilasi dari rangkaian osilator.

b. Uraian Materi 1). Pengamatan Coba Anda perhatikan gambar 5.1 di bawah ini.

Gambar 5. 1 Rangkaian inverter Dengan diberikan tegangan DC 12V dapat menghasilkan tegangan AC 110V hingga 220V. Mengapa demikian? Diskusikan bagaimana hal tersebut terjadi, bacalah buku bahan ajar ini atau informasi dari sumber lain untuk mendapatkan informasi yang lebih dalam, baik dari internet atau buku sumber lainnya. Presentasikan setelah diskusi selesai.

13 9


2). Multivibrator Mutivibrator adalah suatu rangkaian regeneratif dengan dua buah piranti aktif, yang dirancang sedemikian sehingga salah satu piranti bersifat menghantar pada saat piranti yang lain terpancung. Multivibrator dapat menyimpan bilangan biner, mencacah pulsa, menyerempakan operasi aritmetika serta melaksanakan fungsi pokok lainnya dalam sistem digital. Multivibrator terbagi menjadi tiga kelompok yaitu : 1. Multivibrator bistabil (memiliki dua keadaan stabil) 2. Multivibrator astabil (tidak stabil/ berosilasi) 3. Multivibrator monostabil (On –Delay atau Off Delay). Flip-flop adalah nama lain dari multivibrator bistabil, yakni multivibrator yang keluarannya adalah suatu tegangan rendah atau tinggi (0 atau 1). Keluaran itu tetap rendah atau tetap tinggi; untuk mengubahnya rangkaian yang bersangkutan harus dikenadalikan oleh suatu masukan yang disebut pemicu/ trigger. Sampai datangnya pemicu, tegangan keluaran tetap rendah atau tinggi untuk selang waktu yang tak terbatas. Rangkaian dasar Perhatikanlah gandeng silang pada gambar 5.2 dari masing-masing kolektor ke basis yang berlawanan. Gandeng silang ini menghasilkan umpan balik positif, oleh karena itu jika Q1 jenuh, tegangan kolektor Q1 yang rendah akan mendorong Q2 ke keadaan terpancung. Demikian juga , jika pada suatu saat kita dapat menjenuhkan Q2, maka transistor tersebut akan mendorong Q1 ke keadaan terpancung. Maka terdapat dua keadaan kerja yang stabil yaitu : Q1 jenuh Q2 terpancung atau sebaliknya Q2 jenuh Q1 terpancung.

14 0


5V

2K

2K 100K

100K y Q2

Q1

Gambar 5. 2 Rangkaian flip-flop belum sempurna Untuk mengendalikan keadaan suatu flip-flop, harus ditambahkan masukanmasukan pemicu seperti terlihat pada gambar 5.3 Jika suatu tegangan tinggi diterapkan pada masukan S (set), maka Q1 jenuh; hal ini mendorong Q2 ke keadaan terpancung. Setelah Q1 jenuh dan Q2 terpancung, pemicu pada masukkan S dapat dihilangkan. Demikian pula, suatu tegangan tinggi dapat diterapkan pada masukan R (reset). Hal tersebut menjenuhkan Q2 dan mendorong Q1 kekeadaan terpancung. 5V

2K

2K 100K

100K

y Q1

Q2

S R

Gambar 5. 3 Flip-flop RS

14 1


Mengeset dan mereset Memberikan suatu tegangan logika tinggi pada masukan S disebut mengeset flipflop menghasilkan keluaran biner y = 1. Sebaliknya memberikan suatu tegangan logika tinggi pada masukan R disebut mereset flip-flop menghasilkan keluaran biner y = 0. Jika kita tambahkan rangkaian umpan balik tersebut dengan sebuat kapasitor seperti pada gambar 5.4 akan menghasilkan osilasi atau menjadi multivibrator astabil. Rangkaian osilator ini dapat digunakan pada pembangkit listrik tenaga surya untuk rangkaian inverter.

Gambar 5. 4 Rangkaian multivibrator astabil sebagai inverter. 3). Osilator Relaksasi (Relaxation Oscillator) Telah dimaklumi bahwa umpan balik positif dapat menimbulkan osilasi pada keluaran sistem loop tertutup. Pada tulisan berikut ini dipaparkan tipe osilator yang paling sederhana yang dinamakan osilator relaksasi (relaxation oscillator). Osilator pembangkit gelombang ini dibuat dengan OP-AMP komparator, misalnya LM393.

14 2


Histeresis Umpan balik positif Rangkaian pada gambar 5.5 berikut adalah rangkaian osilator dengan satu komparator. Mari kita analisa rangkaian ini bagian perbagian. Bagian pertama adalah rangkaian umpan balik (feedback) positif yang terdiri dari resistor R1 dan R2. Kedua resistor ini tidak lain merupakan pembagi tegangan yang mengumpanbalikkan sebagian porsi dari tegangan output komparator. Tegangan umpan balik ini diumpankan kembali pada masukan referensi positif komparator LM393. Kita sebut saja titik masukan ini titik referensi positif atau dengan notasi +Vref. Karena tegangan output komparator OP-AMP bisa mecapai titik tertinggi (+Vsat) dan bisa juga ada pada titik terendah (-Vsat), maka tegangan titik referensi ini juga akan berubah-ubah. Jika tegangan keluaran OP-AMP ada pada titik tertinggi (+Vsat) maka tegangan referensi OP-AMP pada saat ini adalah +Vref = +BVsat. B diketahui adalah porsi tegangan umpan balik yaitu B = (R1/R2+R1). Kita sebut tegangan ini titik UTP (upper trip point). Sebaliknya jika tegangan keluaran komparator ada pada titik terendah (-Vsat), maka tegangan referensi positif pada saat ini adalah +vref = BVsat dan kita namakan tegangan tersebut titik LTP (lower trip point). Ini dikenal dengan histeresis.

14 3


Gambar 5. 5 Rangkaian osilator relaksasi dengan OP-AMP Osilasi relaksasi Bagian lain dari rangkaian gambar 5.5 adalah rangkaian umpan balik negatif yang terdiri dari resistor R dan kapasitor C. Sama halnya seperti rangkain umpan balik positif, tegangan referensi negatif pada bagian ini juga akan berubah-ubah tergantung dari tegangan keluaran pada saat itu. Kita sebut saja titik referensi komparator ini -Vref. Bedanya, pada rangkaian umpan balik negatif ada komponen C yang sangat berperan dalam pembentukan osilasi. Tegangan -vref akan berbentuk eksponensial sesuai dengan sifat pengisian kapasitor. Dari keadaan kapasitor C yang kosong, tegangan akan naik secara ekponensial. Namun pada rangkaian ini tegangan -vref tidak akan dapat mencapai tegangan tertinggi +Vsat. Karena ketika tegangan -vref sudah mencapai titik UTP maka keluaran komparator OP-AMP akan relaks menjadi -Vsat. Demikian juga sebaliknya ketika tegangan keluaran OP-AMP relaks pada titik saturasi terendah -Vsat, kapasitor C kembali kosong secara eksponensial. Tentu saja pengosongan kapasitor C tidak akan sampai menyebabkan tegangan -Vref mencapai -Vsat. Ingat jika tegangan keluaran OP-AMP pada titik saturasi terendah (-Vsat), tegangan referensi positif berubah menjadi titik LTP, sehingga ketika -Vref < LTP tegangan keluaran OP-AMP kembali relaks ke titik saturasi

14 4


tertinggi (+Vsat). Demikian seterusnya sehingga terbentuk osilasi pada keluaran komparator. Frekuensi osilator Demikian prinsip kerja osilator ini dan dinamakan osilator relaksasi sebab tegangan keluarannya relaks pada titik saturasi tertinggi dan terendah. Berapa frekuensi osilator yang dapat dibuat, dapat dihitung dari kecepatan pengisian dan pengosongan kapasitor C melalui resistasi R. Pada gambar diagram waktu gambar 5.6, hendak ditentukan berapa perioda T dari osilator. Karena T = 2t maka dihitung saja berapa nilai t. Pada contoh ini t = t2-t1.

Gambar 5. 6 Diagram waktu frekuensi osilator Masing-masing pada saat t2 dan t1 tegangan kapasitor adalah Vt2 = Vsat (1-e-t2/RC) ……….(5.1) dan

14 5


Vt1 = Vsat (1 - e-t1/RC) ……….(5.2) Perhatikan bahwa Vt2 = +BVsat dan Vt1 = -BVsat. Dengan mengaplikasikan persamaan matematika eksponensial dari persamaan di atas akan diperoleh : t = t2 - t1 = RC.ln [( 1+B)/(1-B)] ……….(5.3) dan T = 2t = 2RC ln [( 1+B)/(1-B)] ……….(5.4) Tentu frekuensi osilator dapat dihitung dengan f = 1/T. Sebagai contoh pada rangkaian gambar 5.5, jika dihitung maka akan didapat T = 589 us atau f = 1.7 kHz. 4). Wien Bridge Oscillator - osilator pembangkit gelombang sinus Pembangkit gelombang sinus merupakan instrumen utama yang perlu ada dalam tiap bengkel desain elektronika. Misalnya diperlukan untuk pengujian rangkaian audio Hi-Fi yang memerlukan sinyal sinusoidal sebagai input. Ada banyak tipetipe osilator yang dikenal sesuai dengan nama penemunya antara lain Amstrong, Colpitts, Hartley dan lain sebagainya. Osilator Wien-bridge yang dapat direalisasikan dengan satu OP-AMP dan beberapa komponen pasif. Bagaimana terjadi osilasi Fenomena osilasi tercipta karena ada ketidakstabilan pada sistem penguat dengan umpan balik. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar berikut, yaitu sistem penguat A dengan umpan balik B. Biasanya sistem umpan balik dibuat untuk mencapai suatu keadaan stabil pada keluarannya dengan mengatur porsi penguatan umpan balik dengan nilai tertentu. Namun ada suatu keadaan dimana

14 6


sistem menjadi tidak stabil. Secara matematis sistem ini dimodelkan dengan rumus 1.

Gambar 5. 7 sistem penguat dengan umpan balik

……….(5.5) Pada persamaan 5.5, sistem menjadi tidak stabil jika 1+AB = 0 atau AB= -1. Sehingga Vout/Vin pada rumus tersebut nilainya menjadi infinite. Keadaan ini dikenal dengan sebutan kriteria Barkhausen. AB = -1 dapat juga ditulis dengan : AB = 1 (- 180o) Inilah syarat terjadinya osilasi, jika dan hanya jika penguatan sistem keseluruhan = 1 dan phasa sinyal tergeser (fasa shift) sebesar 180o. Seperti yang sudah diketahui pada rangkain filter pasif, satu tingkat (single pole) rangkaian RL atau RC dapat menggeser phasa sinyal sebesar 90o. Setidak-tidaknya diperlukan rangkaian penggeser fasa 2 tingkat agar phasa sinyal tergeser 180 o. Sebenarnya rangkaian LC adalah penggeser fasa 2 tingkat, namun untuk aplikasi frekuensi rendah (< 1 MHz) akan diperlukan nilai induktansi L yang relatif besar dengan ukuran fisik yang besar juga. Sehingga pada kali ini dihindari pemakaian induktor L tetapi menggunakan rangkaian penggeser phasa RC 2 tingkat.

14 7


Gambar 5. 8 Rangkaian penggeser fasa RC 2 tingkat Inilah rangkaian RC yang akan digunakan sebagai rangkaian umpan balik pada sistem pembangkit gelombang sinus yang hendak dibuat. Rangkaian osilator Wien-bridge dengan satu OP-AMP Osilator dinamakan demikian karena penemunya Max Wien lahir tahun 1866 di Kaliningrad Rusia dan tinggal di Jerman adalah orang pertama yang mencetuskan ide penggeser phasa 2 tingkat. Secara utuh bentuk rangkaian tersebut ada pada gambar 5.9 berikut. Rangkain ini merupakan analogi dari sistem umpan balik seperti model gambar 5.7. Tentu anda sekarang dapat menunjukkan dimana penguat A dan yang mana umpan balik dengan penguatan B.

Gambar 5. 9 Rangkaian wien-bridge oscillator

14 8


Dari teori diketahui penguatan A adalah penguatan OP-AMP yang dibentuk oleh rangkaian resistor Rf dan Rg yang dirangkai ke input negatif OP-AMP. Rumus penguatannya adalah : 𝐴=

𝑅𝑓 𝑅𝑔

+ 1……….(5.6)

Pada rangkain gambar 5.9 diketahui Rf = 2Rg, sehingga dengan demikian besar pengguat A = 3. Dengan hasil ini, untuk memenuhi syarat terjadinya osilasi dimana AB = 1 maka B penguatannya harus 1/3. Karena keterbatasan ruang, kalian dapat menganalisa sendiri rangkaian penggeser phasa pada gambar 5.8 dengan pesyaratan osilasi yaitu Vout/Vin = 1/3. Kalian akan menemukan bahwa rangkaian penggeser phasa tersebut akan mencapai nilai maksimum pada satu frekuensi tertentu. Nilai maksimun ini akan tercapai jika C = R dan diketahui  = 2πf. Selanjutnya jika diuraikan dapat diketahui besar frekuensi ini adalah : 1

𝑓 = 2𝜋𝑅𝐶 ……….(5.7) Ini yang dikenal dengan sebutab frekuensi resonansi (resonant frequency). Dengan demikian osilator wien yang dibuat akan menghasilkan gelombang sinus dengan frekuensi resonansi tersebut. Dimana Jembatannya? Mengapa rangkaian ini diberi embel-embel jembatan (bridge)? Dimana jembatannya? Pertanyaan ini mungkin sedikit mengganggu pikiran anda yang tidak melihat ada jembatan pada rangkaian gambar 5.9. Bagaimana kalau gambar 5.9 di buat kembali menjadi gambar 5.10 berikut ini.

14 9


Gambar 5. 10 Rangkaian jembatan wien Tentu sekarang anda sudah dapat melihat ada jembatannya bukan. Ya, rangkaian yang berbentuk seperti dioda bridge itulah jembatannya, jembatan Wien. Distorsi Frekuensi Resonansi Dengan menggunakan persamaan 5.7, rangkaian gambar 5.9 (atau gambar 5.10) akan menghasilkan gelombang sinusoidal dengan frekuensi 1.59 kHz. Tetapi kalau anda berkesempatan mencoba rangkaian ini dan mengukur hasilnya dengan osiloskop atau frekuesi counter, ternyata frekuensi resonansinya adalah 1.65 kHz. Hal ini memang diketahui karena adanya distorsi pada rangkaian penggeser phasa yang non-linier. Untuk mengkompensasi distorsi tersebut, dapat digunakan rangkaian umpan balik non linear. Misalnya dengan mengganti resistor Rg dengan lampu dc 6volt 1 watt, tentu besar resistor Rf juga harus disesuaikan agar tetap nilainya lebih kurang 2Rg. Besar arus yang melewati lampu tidak akan menyalakannya, tetapi cukup untuk memanaskan filamennya. Besar resistansi lampu akan berubah-ubah karena pasan sesuai dengan besar arus yang melewatinya. Ini yang membuat penguatan OP-AMP mejadi tidak liner. Pada rangkaian pembangkit sinyal sinus jembatan Wien yang lebih profesional biasanya kompensasi ini dibuat dengan menambahkan rangkaian AGC (automatic gain controller).

15 0


c. Rangkuman Mutivibrator adalah suatu rangkaian regeneratif dengan dua buah piranti aktif, yang dirancang sedemikian sehingga salah satu piranti bersifat menghantar pada saat piranti yang lain terpancung. Multivibrator terbagi menjadi tiga kelompok yaitu : 1. Multivibrator Bistabil (memiliki dua keadaan stabil) 2. Multivibrator Astabil (tidak stabil/ berosilasi) 3. Multivibrator Monostabil (On–Delay atau Off Delay). Osilasi diperoleh dengan memberikan umpan balik positif. Beberapa rangkaian osilator yang sudah ada adalah diantaranya, Amstrong, Colpitts, Hartley, pergesaeran fasa, osilator relaksasi, dan jembatan wien. d. Tugas 1. Carilah dan gambarkan rangkaian-rangkaian osilator colfit, Amstrong, dan Hartley 2. Carilah dan gambarkan rangkaian-rangkaian osilator dengan menggunakan crystal. e. Tes Formatif 1. Sebutkan 3 jenis rangkaian multivibrator.

2. Jelaskan prinsip kerja rangkaian osilator relaksasi. 3. Jelaskan prinsip kerja rangkaian osilator wien-bridge. 4. Perhatikan rangkaian gambar 5.10. Jika Nilai C =1nF dan R =100k berapakan frekuensi osilasi yang terjadi?

15 1


f. Lembar Kerja Peserta Didik 1). Percobaan Osilator Pergeseran Fase

Peralatan yang Dibutuhkan : 1. Catu daya polaritas ganda yang dapat diatur sampai +/- 18 volt. 2. Osiloskop. 3. Frekuency counter.

Komponen yang diperlukan : 1. IC 741, 8 pin DIL

1 buah

2. Kapasitor 0,001 uF

3 buah

3. Resistor 10 k

3 buah

4. Resistor 22 k

3 buah

Langkah Kerja : 1. Hubungkan rangkaian seperti yang diperlihatkan pada gambar 5.11, menggunakan nilai resistansi yang sesuai untuk Rf yang telah anda tentukan dalam persiapan praktik. Jika rangkaian anda tidak berosilasi gunakan nilai Rf berikut yang lebih tinggi.

Gambar 5. 11 Osilator pergeseran fasa

15 2


2. Dalam aktivitas ini, buatlah gambar sketsa bentuk gelombang dari keluaran osilator, seperti yang diperlihatkan pada osiloskop. ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… 3. Ukurlah frekuensi osilasi dengan menggunakan sebuah osiloskop : …………. Hz. ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… 4. Buktikan pengukuran frekuensi dengan menggunakan frequency counter : …….. Hz. Dalam hal ini anda boleh menanyakan kepada pengawas anda sebagai bantuan jika anda tidak bisa menggunakan alat ukur frequency counter) 5. Besarkan nilai R dan Ri menjadi 22 k. a. Hitunglah harga minimum Rf yang dikehendaki rangkaian untuk berosilasi. ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… b. Hitunglah frekuensi osilasi

15 3


………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… c. Ganti resistor R, Ri dan Rf dengan nilai-nilai yang baru. ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… d. Ukur frekuensi osilasi : ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………

6. Kembalikan nilai-nilai R, Ri, dan Rf ke nilai aslinya. Ubahlah nilai kapasitor menjadi 0,01 uF. a. Hitunglah frekuensi osilasi : ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………

15 4


b. Ubah kapasitor dengan nilai-nilai yang baru ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… c. Ukur frekuensi osilasi ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… 2). Percobaan Osilator Relaksasi Peralatan yang dibutuhkan : 1. Catu daya polaritas ganda yang dapat diatur sampai +/- 18 volt. 2. Osiloskop. 3. Frekuency counter. Komponen yang Diperlukan : 1. IC LM393

1 buah


1 buah


1 buah

4. Resistor 1 k

1 buah

5. Resistor 2k

1 buah

6. Resistor 18k

1 buah

15 5


Langkah Kerja : 1. Hubungkan rangkaian seperti yang diperlihatkan pada gambar 5.12, menggunakan nilai resistansi yang sesuai untuk Rf yang telah anda tentukan dalam persiapan praktik. Jika rangkaian anda tidak berosilasi gunakan nilai Rf berikut yang lebih tinggi.

Gambar 5. 12 Rangkaian percobaan osilator relaksasi

2. Dalam aktivitas ini, buatlah gambar sketsa bentuk gelombang dari keluaran osilator, seperti yang diperlihatkan pada osiloskop. ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… 3. Ukurlah frekuensi osilasi dengan menggunakan sebuah osiloskop : …………. Hz. ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………

15 6


………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… 4. Buktikan pengukuran frekuensi dengan menggunakan frequency counter : …….. Hz. Dalam hal ini anda boleh menanyakan kepada pengawas anda sebagai bantuan jika anda tidak bisa menggunakan alat ukur frequency counter) 5. Besarkan nilai R menjadi 2 k. a. Hitunglah harga minimum R yang dikehendaki rangkaian untuk berosilasi. ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… b. Hitunglah frekuensi osilasi ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… 6. Kembalikan nilai-nilai R ke nilai aslinya. Ubahlah nilai kapasitor menjadi 0,001 uF. a. Hitunglah frekuensi osilasi : ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………

15 7


b. Ubah kapasitor dengan nilai-nilai yang baru ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… c. Ukur frekuensi osilasi ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………

15 8


BAB III EVALUASI

Produk Benda Kerja Sesuai Kriteria Buatlah desain rangkaian inverter dengan tegangan input merupakan keluaran dari panel surya /accumulator yang akan digunakan untuk menggerakan motor pompa air.

15 9


BAB IV PENUTUP

Pada pembelajaran teknik ektronika dasar telah mengidentifikasi komponenkomponen elektronika, menganalisis rangkaian elektronika, dan Beberapa aplikasi rangkaian elektronika yang terkait dengan kontrol instrumen pada pembangkit listrik. Untuk menghasilkan kontroler elektronika pada pembangkit listrik diperlukan penguasaan materi dasar elektronika. Hal-hal yang paling dipertimbangkan adalah pemahaman terhadap dasar elektronika. Apapun aplikasi dari rangkaian elektronika akan mudah dianalisis dan didesain jika telah memahami dasar elektronika. Anda hanya perlu mengetahuai secara global alur kerjanya. Selanjutnya dapat didesain rangkaian sebagaimana alur kerjanya. Pemahaman terhadap dasar elektronika pada program keahlian energi baru terbarukan dimaksudkan untuk membekali siswa sebagai calon teknisi maupun operator sehingga dapat bekerja secara profesional dalam kontrol elekrtonika baik pada PLTS, PLTMh, maupun PLTB. Banyak rangkaian kontrol pada peralatan tersebut yang berbasis elektronika. Dengan

demikian,

dimungkinkan

peserta

didik

didik

untuk

lebih

mengembangkan materi Teknik Elektronika Dasar dengan mecoba melakukan analisis pada rangkaian-rangkaian, kemudian menguji cobanya. Itu akan lebih efektif dalam memahami dan menguasai materi tersebut dalam mempelajarinya agar tercapai tujuan pembelajaran.

16 0


DAFTAR PUSTAKA Albert Paul Malvino, Elektronic Principle - McGraw-Hill 6th edition 1999. Analog Device, AD620 Instrumentation Amplifier. Malvino Leach, Prinsip-prinsip dan Penerapan Digital, Edisi Ketiga, Erlangga, Jakarta,1994. National Semiconductor, LM393 low power low offset voltage dual comparators http://www.elektroniclab.com

16 1

Teknik Elektronika Dasar

Recommend Documents