MODUL 03 RANGKAIAN DIODA PRAKTIKUM ELEKTRONIKA TA 2017/2018

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "MODUL 03 RANGKAIAN DIODA PRAKTIKUM ELEKTRONIKA TA 2017/2018"

Dewi Indradjaja
6 tahun lalu
Tontonan:

1 MOUL 03 RANGKAIAN IOA PRAKTIKUM ELEKTRONIKA TA 2017/2018 LABORATORIUM ELEKTRONIKA AN INSTRUMENTASI PROGRAM STUI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA AN PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANUNG Riwayat Revisi Rev

2 1 TUJUAN Memahami karakteristik dioda. Memahami prinsip kerja rangkaian clipper. Memahami prinsip kerja rangkaian clamper. Memahami prinsip kerja rectifier. 2 PERSIAPAN Malvino, Electronic Principles, hapter 3 iode Theory Malvino, Electronic Principles, hapter 4 iode ircuits 3 PERALATAN PRAKTIKUM Resistor 1k dan 10k Kapasitor 100 nf, 47 µf, dan 470 µf ioda dan dioda zener Kabel jumper Transformator T 1 Breadboard 2 Multimeter 1 Osiloskop 1 Signal Generator 1 Power Supply 4 ASAR TEORI 4.1 Rangkaian ioda Kurva karakteristik dioda digambarkan sebagai berikut: Gambar 1. Kurva karakteristik dioda Kurva diatas menunjukkan, dioda akan melakukan konduksi hanya bila tegangan lebih besar dari Knee Voltage atau Breakdown Voltage pada kasus panjar mundur. Apabila potensial pada anoda dioda lebih besar dari katoda, maka dioda akan masuk ke Forward Region. Pada daerah ini arus akan mengalir apabila tegangan yang diberikan lebih dari Knee Voltage. Nilai dari Knee Voltage suatu dioda akan bergantung degan jenis material semikonduktor yang digunakan, yakni ~0.7 V untuk silikon dan ~0.3 V untuk germanium. Sebaliknya, apabila potensial pada anoda lebih kecil dari katoda, maka dioda akan masuk ke Reverse Region. Pada Reverse Region arus yang mengalir sangatlah kecil. Ketika tegangan yang diberikan pada dioda lebih besar dari Breakdown Voltage, maka dioda akan mengalirkan arus dan berperilaku seperti dioda pada kondisi panjar maju. Gambar 2. ioda pada kondisi panjar maju dan panjar mundur. 4.2 Rangkaian lipper Rangkaian dioda pemotong (clipper) digunakan untuk membatasi tegangan sinyal input dengan cara memotong sinyal pada suatu level tegangan tertentu. Berdasarkan level tegangan yang dipotong terdapat dua jenis rangkaian clipper yaitu clipper positif dan clipper negatif. Pada rangkaian clipper dibias, dioda diberikan bias dari sumber tegangan eksternal ( ). Besar tegangan yang terpotong akan bergantung pada tegangan bias yang diberikan.

3 Pada clipper dibias positif, pabila V in lebih besar dibandingkan, maka dioda akan berada pada kondisi panjar maju sehingga berperilaku seperti saklar tertutup, sehingga berlaku V out =. Sebaliknya, apabila V in kurang dari dioda akan berada dalam kondisi panjar mundur sehingga dioda berpierilaku seperti saklar terbuka dan rangkaian kembali seperti pembagi tegangan biasa. Sedangkan pada clipper dibias negatif, dioda akan berperilaku seperti saklar tertutup apabila V in kurang dari - dan seperti saklar terbuka pada nilai tegangan V in lainnya. R R L Gambar 3. lipper ibias Positif Gambar 4. lipper ibias Negatif 4.3 Rangkaian lamper Rangkaian clamper berfungsi untuk menggeser sinyal input pada suatu level tegangan tertentu tanpa mengubah bentuk sinyal aslinya. Rangkaian ini menggeser sinyal dengan cara menambahkan komponen pada sinyal melalui kapasitor. Pada clamper dibias, tegangan yang ditambahkan pada sinyal input A tidak hanya berasal dari kapasitor melainkan juga berasal dari sumber tegangan lain. Misal pada contoh kasus clamper dibias positif, apabila tegangan sinyal (V in ) bernilai negatif dan dipenuhi V in <, maka dioda akan berada pada kondisi panjar maju. Akibatnya kapsitor akan terisi sampai tegangannya mencapai V in,max. Pada fasa-fasa selanjutnya, kapasitor yang telah terisi tersebut akan memberikan tegangan tambahan pada sinyal sebesar tegangan kapasitor tersebut, sehingga nilai maximum dan minimum dari sinyal menjadi 2V in,max dan. R L R L Gambar 5. lamper ibias Positif Gambar 6. lamper ibias Negatif 4.4 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan Tapis Rangkaian penyearah gelombang penuh 2 dioda menggunakan transformator T (center tapped). Salah satu dioda bekerja pada fase siklus positif dan dioda yang lain bekerja pada fase siklus negatif, sehingga kedua tegangan setengah gelombang tersebut akan ditambahkan dan menjadi gelombang penuh. Oleh karena itu penyearah gelombang penuh identik dengan penggunaan transformator center tap (T) yang memiliki dua buah output sinyal A dengan fase berkebalikan dan sebuah T yang berfungsi sebagai ground. T R Gambar 7. Penyearah Gelombang Penuh dengan Tapis

4 Pada rangkaian diatas, dioda akan mengalami kondisi forward bias secara bergantian bergantung pada fasa sinyal dari transformator. Pada siklus awal akan terjadi pengisian kapasitor, yang kemudian akan melalui proses pengosongan apabila tegangan sinyal kurang dari tegangan kapasitor. 5 TUGAS PENAHULUAN 1. Gambarkan kurva karakteristik dioda ideal! Jelaskan kondisi forward bias dan reverse bias pada dioda! (20) 2. Jelaskan fungsi tegangan bias pada rangkaian clipper dan clamper! (20) 3. Jelaskan fungsi dioda dan kapasitor pada rangkaian penyearah gelombang! (20) 4. Buat simulasi di Proteus untuk rangkaian berikut: a. lipper positif dan negatif. (15) b. lamper positif dan negatif. (15) c. Penyearah setengah gelombang dengan tapis. (10) Sertakan gambar rangkaian pada simulasi dan sinyal input dan outputnya. 6 LANGKAH PEROBAAN 6.1 Karakterisasi ioda Buat rangkaian dioda seperti pada gambar berikut, gunakan dioda zener yang berwarna putih. 1K Hubungkan rangkaian dengan Power Supply. Variasikan tegangan input dalam rentang positif dari rentang 0 1 Volt dengan selang 0.1 Volt dan 1 3 Volt dengan rentang 0.5 Volt. atat nilai arus dan tegangan pada dioda dan seluruh rangkaian. Balik polaritas dari power supply dengan menukar V dan Ground. Variasikan kembali tegangan input pada rentang 0 8 Volt dan dengan selang 1 Volt. atat nilai arus dan tegangan pada dioda dan pada seluruh rangkaian, catat nilai tegangan sebagai tegangan negatif. Plot nilai arus yang didapat terhadap tegangan. 6.2 lipper Positif Buat rangkaian clipper dibias positif gambar berikut, dengan berasal dari power supply tegangan, gunakan dioda yang berwarna hitam. 1K 10K Beri tegangan A input dengan V pp = 10 Volt dan f = 1 KHz dari Signal Generator. Hubungkan probe osiloskop dengan input dan output dari rangkaian. Variasikan dari power supply dari 0-4 Volt dengan rentang 1 Volt, untuk = 0 Volt hubungkan dioda langsung ke ground tanpa melewati power supply. Ambil gambar sinyal input dan output yang diperoleh untuk masing-masing variasi tegangan. 6.3 lamper Negatif Buat rangkaian clamper dibias negatif seperti pada berikut, dengan berasal dari power supply tegangan.

5 47 µf 10K Beri tegangan A input dengan V pp = 10 Volt dan f = 1 KHz dari Signal Generator. Hubungkan probe osiloskop dengan input dan output dari rangkaian. Variasikan dari power supply dari 0-4 Volt dengan rentang 1 Volt, untuk = 0 Volt hubungkan dioda langsung ke ground tanpa melewati power supply. Ambil gambar sinyal input dan output yang diperoleh untuk masing-masing variasi tegangan. 6.4 Penyearah Gelombang dengan Tapis Buat rangkaian penyearah gelombang dengan tapis seperti gambar berikut tanpa menggunakan kapasitor, gunakan transformator T (center tapped). 1K Hubungkan osiloskop dengan output rangkaian. Amati dan ambil gambar dari sinyal sinyal output yang diperoleh. Variasikan nilai kapasitansi sebanyak 3 kali, yakni menggunakan 180 nf, 47 uf, dan 470 uf. Amati dan ambil gambar sinyal output untuk tiap variasi. 7 TUGAS LAPORAN 1. Jelaskan kedua grafik yang diperoleh dari percobaan 1. Grafik manakah yang merupakan kurva karakteristik dioda? Apa fungsi dari resistor pada rangkaian? (5) 2. Jelaskan pengaruh tegangan pada besar pemotongan tegangan input pada rangkaian clipper dibias dan pergeseran tegangan input pada rangkaian clamper dibias. Hubungkan dengan prinsip kerja rangkaian clipper dan clamper. (5) 3. Jelaskan fungsi kapasitor pada rangkaian clamper. (3) 4. Mengapa pada rangkaian clamper tanpa bias sinyal tidak bergeser ke 0 Volt? Apa yang terjadi apabila lebih besar dari V in? Mengapa demikian? (4) 5. Jelaskan cara kerja rangkaian penyearah gelombang penuh pada gambar 7. (3) 6. Jelaskan fungsi kapasitor pada rangkaian penyearah gelombang. Apa pengaruhnya jika nilai kapasitansi dari kapasitor diubah? Mengapa demikian? Untuk mendapatkan output yang semakin mendekati sinyal, apa yang harus dilakukan? (5) 8 REFERENSI Malvino, Albert Paul. Electronics Principles, 8 th edition. McGraw-Hill Education. United States : hapter 4 : iode ircuits

6 LOG AKTIVITAS Nama : NIM : Shift : Percobaan 1 Karakteristik ioda I d (ma) V s (V) I d (ma) V d (mv) I d (ma) Percobaan 2 lipper ibias Positif Input = 0 V = 1 V V s (V) = 2 V V d (V) = 3 V = 4 V

7 Percobaan 3 lamper ibias Negatif Percobaan 4 Penyearah Gelombang dengan Tapis Input Input = 0 V = 0 F = 1 V = 180 nf = 2 V = 47 µf = 3 V = 470 µf = 4 V

dokumen-dokumen yang mirip

RANGKAIAN DIODA CLIPPER DAN CLAMPER

P R O G R A M S T U D I F I S I K A F M I P A I T B LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN INSTRUMENTASI MODUL 03 RANGKAIAN DIODA CLIPPER DAN CLAMPER 1 TUJUAN Menentukan hubungan antara sinyal input dengan sinyal