MODUL 4 - FILTER

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Dasar Teori

3. Alat dan Bahan

4. Tugas Pendahuluan

5. Prosedur Percobaan

6. Percobaan

Percobaan ...

MODUL 4

FILTER

1. Tujuan [Kembali]

1. Mengetahui prinsip kerja LPF (Low Pass Filter)

2. Mengetahui prinsip kerja HPF (High Pass Filter)

2. Dasar Teori [Kembali]

Rangkaian filter adalah suatu rangkaian listrik yang berfumgsi untuk melewatkan sinyal listrik dengan rentang frekuensi tertentu. Apabila terdapat sinyal listrik yang tidak sesuai dengan frekuensi yang diinginkan maka sinyal listrik tersebut tidak akan dilewatkan. Rangkaian filter dapat diaplikasikan secara luas, baik untuk menyaring sinyal pada frekuensi rendah, frekuensi tinggi, atau pada frekuensi-frekuensi tertentu.

Rangkaian filter dapat dikelompokkan menjadi filter pasif dan filter aktif, tergantung dari komponen yang digunakan. Apabila menggunakan komponen aktif, seperti transistor dan dioda maka dinamakan filter aktif. Sementara jika menggunakan komponen pasif seperti induktor, resistor, dan kapasitor maka dinamakan filter pasif.

Berdasarkan respon frekuensi, rangkaian filter dapat dikelompokkan menjadi:

1. LPF (Low Pass Filter)

Low pass filter (LPF) merupakan jenis filter yang berfungsi untuk meneruskan sinyal listrik yang frekuensinya berada dibawah frekuensi tertentu, diatasfrekuensi tersebut (frekuensi cut off) maka sinyal akan diredam. Low pass filter memberikan redaman yang sangat kecil pada frekuensi di bawah frekuensi cut-off yang telah ditentukan,sedangkan frekuensi di atasfrekuensi cut-off akan mendapatkanredaman yang sangat besar. Lebih sederhananya hanya frekuensi rendah saja yang dapat melewati rangkaian filter ini

Frekuensi cut-off (fc) dari Low Pass Filter (LPF) dengan RC dapat dituliskan dalam persamaan matematik sebagai berikut

Tegangan output (Vout) filter pasif LPF seperti terlihat pada rangkaian diatas dapat diekspresikan dalam persamaan matematis sebagai berikut.

2. HPF (High Pass Filter)

High pass filter (HPF) berfungsi untuk meneruskan sinyal di atas frekuensi cut off sedangkan yang berada dibawah frekuensi cut off diredam. Jenis filter ini memberikan redaman sangat kecil pada frekuensi di atas frekuensi cut-off yang telah ditentukan, sedangkan frekuensi di bawah frekuensi cut-off akan mendapatkan redaman yang sangat besar. Lebih sederhananya, hanya frekuensi tinggi saja yang dapat melewati rangkaian filter ini.

Frekuensi cut-off (fc) rangkaian high pass filter adalah :

3. Alat dan Bahan [Kembali]

A. Alat

a. Module RS-A04 Operational Amplifier 2

Merupakan module percobaan yang terdiri atas jenis-jenis rangkaian elektronika yang akan dicoba dalam praktikum.

b. Function Generator

Function generator adalah alat elektronik yang digunakan untuk menghasilkan berbagai bentuk sinyal output, seperti gelombang sinus, gelombang persegi, gelombang segitiga, gelombang sawtooth, dan berbagai bentuk gelombang lainnya. Perangkat ini memungkinkan pengguna untuk mengontrol berbagai parameter sinyal, seperti frekuensi, amplitudo, fase, dan bentuk gelombangnya.

c. Osiloskop

Oscilloskop adalah alat pengukur yang digunakan untuk mengukur, merekam, dan menampilkan sinyal listrik dalam bentuk grafik yang disebut osilogram atau osiloskopogram. Grafik ini menggambarkan bagaimana tegangan berubah seiring waktu. Osiloskop memungkinkan pengguna untuk memahami karakteristik sinyal, seperti amplitudo, frekuensi, periode, dan bentuk gelombang.

d. Jumper

Kabel jumper berfungsi untuk menghubungkan satu komponen dengan komponen lainnya dalam rangkaian elektronika.

e. Multimeter

Multimeter berfungsi untuk mengukur besaran listrik, seperti kuar arus litsrik, tegangan dan juga hambatan listrik. Pada percobaan ini, multimeter digunakan untuk mengukur tegangan pada rangkaian elektronika.

B. Bahan

a. Resistor

Merupakan komponen yang berfungsi sebagai hambatan dalam rangkaian elektronika.

b. OP-AMP

Berfungsi sebagai penguat tegangan input yang diberikan pada suatu rangkaian.

4. Tugas Pendahuluan

5. Prosedur Percobaan [Kembali]

4.1 LPF -20dB

1. Carilah rangkaian LPF -20dB di dalam module RS-A04 Operational Amplifier 2

2. Hubungkan catu daya modul RS-A04 Opertational Amplifier 2.

3. Hubungkan function generator ke modul RS-A04 Opertational Amplifier 2.

4. Hubungkan probe pertama osiloskop ke V1 dan probe kedua pada Vo.

5. Atur frekuensi sesuai dengan jurnal 100Hz-1kHz.

6. Perhatikan gambar sinyal pada osiloskop.

7. Ukur tegangan input dan output menggunakan multimeter.

8. Catat hasil praktikum ke jurnal yang telah disediakan.

4.2 LPF -40dB

1. Carilah rangkaian LPF -40dB di dalam module RS-A04 Operational Amplifier 2

2. Hubungkan catu daya modul RS-A04 Operational Amplifier 2.

3. Hubungkan function generator ke modul RS-A04 Operational Amplifier 2.

4. Hubungkan probe pertama osiloskop ke V1 dan probe kedua pada Vo.

5. Atur frekuensi sesuai dengan jurnal 200Hz-1kHz.

6. Perhatikan gambar sinyal pada osiloskop.

7. Ukur tegangan input dan output menggunakan multimeter.

8. Catat hasil praktikum ke jurnal yang telah disediakan.

4.3 HPF 20dB

1. Carilah rangkaian HPF 20dB di dalam module RS-A04 Operational Amplifier 2

2. Hubungkan catu daya modul RS-A04 Operational Amplifier 2.

3. Hubungkan function generator ke modul RS-A04 Operational Amplifier 2.

4. Hubungkan probe pertama osiloskop ke V1 dan probe kedua pada Vo.

5. Atur frekuensi sesuai dengan jurnal 200Hz-1kHz.

6. Perhatikan gambar sinyal pada osiloskop.

7. Ukur tegangan input dan output menggunakan multimeter.

8. Catat hasil praktikum ke jurnal yang telah disediakan.

4.4 HPF 40dB

1. Carilah rangkaian HPF 40dB di dalam module RS-A04 Operational Amplifier 2

2. Hubungkan catu daya modul RS-A04 Operational Amplifier 2.

3. Hubungkan function generator ke modul RS-A04 Operational Amplifier 2.

4. Hubungkan probe pertama osiloskop ke V1 dan probe kedua pada Vo.

5. Atur frekuensi sesuai dengan jurnal 100Hz-1kHz.

6. Perhatikan gambar sinyal pada osiloskop.

7. Ukur tegangan input dan output menggunakan multimeter.

8. Catat hasil praktikum ke jurnal yang telah disediakan.

MODUL 3 · OP- AMP

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

5. Prosedur Percobaan

6. Percobaan

Percobaan ...

1. Tujuan [Kembali]

1. Mengetahui prinsip kerja dari Inverting Amplifier

2. Mengetahui prinsip kerja dari Non Inverting Amplifier

3. Mengetahui prinsip kerja dari Adder

2. Dasar Teori [Kembali]

Penguat operasional atau yang disebut Operational Amplifier adalah suatu rangkaian terintegrasi yang berisi beberapa tingkat dan konfigurasi penguat diferensial. Penguat operasional memiliki dua masukan dan satu keluaran, untuk dapat bekerja dengan baik, penguat operasional memerlukan tegangan catu yang simetris, yaitu tegangan yang bernilai positif (v+) dan tegangan yang bernilai negatif (v-) terhadap tanah (ground). Berikut ini adalah simbol dari penguat operasional :

A. Inverting Op-Amp

Inverting amplifier dapat mengontrol penguatan tegangan (voltage gain) menggunakan Op-Amp. Sinyal input terhubung ke terminal negatif dan terminal positif terhubung ke ground. Output diberi umpan balik melalui Rf ke input inverting.

Impedansi masukan yang tak terbatas mencegah arus mengalir melalui input inverting. Hal ini berarti bahwa tidak ada penurunan tegangan antara input inverting dan input non-inverting, dan tegangan pada input (-) inverting adalah 0 karena input noninverting (+) terhubung ke ground. Karena arus yang mengalir menuju terminal input adalah 0, maka arus yang melalui Rin sama dengan arus yang melalui

Rf . Iin = If
Iin = Vin / Rin
If = - Vout / Rf

Penguatan outputnya berbeda phasa 1800 dengan inputnya, jika input positif maka output negatif.

Vout = - (Rf / Rin) Vin

Penguatan tegangan (voltage gain) inverting amplifier adalah

Acl = Vout / Vin = - Rf / Rin

Acl adalah penguatan tegangan closed-loop.

B. Non Inverting Op-Amp

Pada non-inverting amplifier input sinyal dihubungkan ke input (+) non-inverting dan sebagian output kembali melalui jaringan feedback dan dihubungkan ke input pembalik(-). Penguatan yang outputnya sama dengan input, tidak membalikkan fasa. Dikarenakan feedback yang negatif, maka tegangan diferensial (Vdiff = Vin – Vf) antara terminal input sangat kecil dan penguatan open loop tinggi (Aol).

Vout = Vin (1 + Rf / Rin)

Penguatan tegangan (voltage gain) non-inverting amplifier adalah

Acl = (Rf / Rin) + 1

C. Adder

Op-Amp adder merupakan jenis lain dari konfigurasi rangkaian op-amp. Op-Amp sebagai adder digunakan untuk menjumlahkan beberapa input masukan secara bersama sama menjadi satu keluaran.

Untuk mendapatkan output rangkaian inverting adder, digunakan rumus:

Untuk mendapatkan output rangkaian non inverting adder, digunakan rumus:

3. Alat dan Bahan [Kembali]

1. Module elektronika analog Operational Amplifier 1 dan RS-A4 elektronika analog

2. Function Generator

3. Osiloskop

4. Multimeter

5. Jumper

4. Tugas Pendahuluan

5. Prosedur Percobaan [Kembali]

4.1 Adder Inverting Amplifier

1. Carilah rangkaian Adder inverting amplifier di dalam module RS-A4 Operational Amplifier 1. 2. Atur nilai RF1 menggunakan potensiometer sesuai jurnal lalu hidupkan catu daya.

3. Hubungkan Vo1 ke V1 dan Vo2 ke V2. Lalu atur nilai V1 dan V2 sesuai jurnal.

4. Hitung nilai Vo, dan gain lalu catat pada jurnal.

5. Lengkapi jurnal dengan mengulang langkah 1-4.

4.2 Adder Non Inverting Amplifier

1. Carilah rangkaian Adder non inverting amplifier di dalam module RS-A4 elektronika Analog. 2. Atur nilai RF1 menggunakan potensiometer sesuai jurnal.

3. Hubungkan Vo1 ke V1 dan Vo2 ke V2. Lalu atur nilai V1 dan V2 sesuai jurnal.

4. Hitung nilai Vo, dan gain lalu catat pada jurnal.

5. Lengkapi jurnal dengan mengulang langkah 1-4.

MODUL 2 - TRANSISTOR

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

5. Prosedur Percobaan

6. Percobaan

Percobaan ...

MODUL 2

TRANSISTOR

1. Tujuan [Kembali]

1. Mengetahui prinsip kerja transistor.

2. Mengetahui prinsip kerja dan karakteristik dari rangkaian fixed bias.

3. Mengetahui prinsip kerja dan karakteristik dari rangkaian self bias.

4. Mengetahui prinsip kerja dan karakteristik dari rangkaian voltage divider bias.

2. Dasar Teori [Kembali]

Transistor adalah komponen berbahan semikonduktor yang digunakan sebagai penguat, sirkuit pemutus, penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Pada umumnya transistormemiliki 3 terminal yaitu basis (B), emitter (E), dan collector (C). Berdasarkan susunan semikonduktor yang membentuknya, transistor dibedakan menjadi dua tipe, yaitu:

1. Transistor NPN

Transistor ini disusun oleh bahan semikonduktor tiga lapis yang terdiri dari dua bahan tipe N dan satu bahan tipe P.

2.Transistor PNP

Transistor ini disusun oleh bahan semikonduktor tiga lapis yang terdiri dari dua bahan tipe P dan satu bahan tipe N.

A. Daerah operasi transistor

Berdasarkan kurva hubungan VCE, IC, dan IB diatas, terdapat beberapa region yang menunjukkan daerah kerja transistor, yaitu:

1. Daerah Potong (Cutoff)

Pada kondisi cutoff, arus Basis (IB) = 0 dan arus Kolektor (IC) = 0, hal ini dikarenakan pada emitter dan kolektor menerima reverse bias.

2. Daerah Saturasi

Pada kondisi saturasi, arus Kolektor (IC) akan mencapai harga maksimum, tanpa bergantung kepada arus Basis (IB), dan βdc, hal ini dikarenakan pada emitter dan kolektor menerima forward bias.

3. Daerah Aktif

Pada kondisi aktif, terjadi sifat-sifat yang diinginkan, dimana:

Hal ini dikarenakan pada emitter menerima forward bias sedangkan pada kolektor menerima reverse bias.

4. Daerah Breakdown

Kondisi breakdown ini dapat terjadi ketika arus Kolektor (IC) melebihi spesifikasi yang diperbolehkan, kondisi breakdown ini dapat mengakibatkan kerusakan pada transistor, maka daerah ini harus dihindari.

B. Pemberian Bias pada BJT

Istilah bias dimaksudkan penerapan tegangan dc untuk menetapkan tingkat arus dan tegangan tetap. Tegangan dan arus yang dihasilkan menyatakan titik operasi (quiescent point) atau titik Q yang menentukan daerah kerja transistor. Terdapat beberapa jenis pemberian bias pada BJT, sebagai berikut:

1. Fixed Bias

2. Self Bias

3. Voltage Divider Bias

3. Alat dan Bahan [Kembali]

A. Alat

a. Multimeter

Multimeter berfungsi untuk mengukur besaran listrik, seperti kuat arus listrik, tegangan dan juga hambatan listrik

b. Jumper

Kabel jumper berfungsi untuk menghubungkan satu komponen dengan komponen lainnya dalam rangkaian elektronika.

c. DC Power supply

DC Power Supply adalah pencatu daya yang menyediakan tegangan maupun arus listrik dalam bentuk DC (Direct Current) dan memiliki Polaritas yang tetap yaitu Positif dan Negatif untuk bebannya.

B. Bahan

a. Transistor 2N3904

Transistor adalah komponen semikonduktor yang memiliki berbagai macam fungsi seperti sebagai penguat, pengendali, penyearah, osilator, modulator dan lain sebagainya. Transistor merupakan salah satu komponen semikonduktor yang paling banyak ditemukan dalam rangkaian-rangkaian elektronika.

b. Resistor

Resistor merupakan komponen yang berfungsi sebagai hambatan dalam rangkaian elektronika.

4. Tugas Pendahuluan

5. Prosedur Percobaan [Kembali]

4.1 Fixed Bias

1). Buatlah rangkaian seperti gambar 2.3 dengan sumber DC.

2). Atur Vcc sebesar 12 Volt DC.

3). Hidupkan power supply dan ukur parameter RB, RC, VRB, VRC, VB, VC, VBE, VCE, IB, dan IC serta dicatat ke dalam tabel.

4.2 Self Bias

1). Buatlah rangakain seperti gambar 2.4 dengan sumber DC.

2). Atur Vcc sebesar 12 Volt Dc.

3). Hidupkan power supply dan ukur parameter RB, RC, RE, VRB, VRC, VRE, VB, VC, VE, VBE, VCE, IB, dan IC serta dicatat ke dalam tabel.

4.3 Voltage Divider Bias

1). Buatlah rangakain seperti gambar 2.5 dengan sumber DC.

2). Atur Vcc sebesar 12 Volt DC.

3). Hidupkan power supply dan ukur parameter RB, RB2, RC, RE, VRB, VRC, VRE, VB, VC, VE, VBE, VCE, IB, dan IC serta dicatat ke dalam tabel.

MODUL 1 - DIODA

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

5. Prosedur Percobaan

6. Percobaan

Percobaan ...

1. Tujuan [Kembali]

1. Mengetahui prinsip kerja dan karakteristik dioda.

2. Mengetahui prinsip kerja dan karakteristik dioda Zener.

3. Mengetahui prinsip kerja dan karakteristik rangkaian clipper.

2. Dasar Teori [Kembali]

Dioda adalah komponen elektronika aktif yang terdiri dari pertemuan semikonduktor jenis P dan semikonduktor jenis N ( P-N Junction ). Elektroda yang dihubungan dengan material jenis P disebut anoda dan yang dihubungkan dengan material jenis N disebut katoda. Kontruksi dan simbol dioda seperti pada gambar berikut :

Dioda akan mengalirkan arus maju (konduksi) jika diberi bias maju (forward bias) yaitu anoda mendapat tegangan positif dan katoda mendapat tegangan negatif. Sebaliknya, jika diberi bias mundur (reverse bias) maka dioda mempunyai resistansi tinggi. Pada dasarnya dioda akan mengalami konduksi jika diberi tegangan maju yang cukup (0,7 V untuk dioda silikon dan 0,2 V untuk dioda germanium). Setelah mencapai tegangan tersebut, setiap kenaikan tegangan akan diikuti dengan kenaikan arus. Pada saat terjadi forward bias, terjadi perpindahan muatan listrik positif ke bagian positif dioda yang akan mengisi positif layer sehingga menekan depletion layer.

Sedangkan pada reverse bias, muatan positif dan muatan negative pada daerah P dioda akan ditarik oleh sumber. Sehingga depletion layer akan melebar dan tidak dapat mengalirkan arus.

Dioda ideal, didekati melalui pendekatan setengah linier (Piece Wise Linear) ada 3 pendekatan, yang didekati secara grafis.

Dioda Zener

Dioda Zener merupakan jenis diode yang dirancang khusus untuk dapat beroperasi di rangkaian reverse bias (bias balik).

Pada dasarnya, dioda zener akan menyalurkan arus listrik ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas tegangan tembusnya. Karakteristik ini berbeda dengan dioda biasa yang hanya dapat menyalurkan arus listrik ke satu arah. Sebuah dioda zener yang dipasangkan dalam rangkaian reverse bias akan menjaga agartegangan jatuhnya outputnya tetap stabil walaupun tegangan input diubah-ubah.

Aplikasi rangkaian dioda

Terdapat beberapa jenis aplikasi dari dioda, salah satu aplikasinya adalah clipper. Diamana rangkaian clipper adalah rangkaian pembentuk gelombang (waveshaping) yang berfungsi memotong bentuk gelombang pada level dc tertentu.