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 02 SIMULASI RANGKAIAN ELEKTRONIKA 1 TUJUAN Pengenalan simulasi menggunakan Proteus Mengetahui karakteristik dioda dan transistor melalui simulasi Mengetahui karakteristik dioda dan transistor melalui percobaan Membandingkan hasil simulasi dan percobaan 2 PERSIAPAN Menginstalasi Proteus (versi 7 atau 8) Pelajari cara menggunakan aplikasi Proteus (manual guide/tutorial) Kurva karakteristik dioda dan transistor Praktikan membawa laptop pada saat praktikum. 3 PERALATAN PRAKTIKUM Laptop yang terinstal Proteus (ISIS) Dioda Transistor NPN (misal BC 337) Multimeter Resistor 330, 10k Catu Daya Variabel (mulai dari 0V) 1 buah 1 buah 2 buah (Voltmeter dan Ampermeter) 2 buah 1 buah 4 DASAR TEORI Proteus merupakan salah satu peranti lunak yang digunakan untuk mendesain dan menyimulasikan rangkaian elektronika [1]. Simulasi memberikan keleluasaan kepada pengguna tanpa merusak komponen elektronika. Tentu dengan bantuan peranti lunak simulasi rangkaian akan lebih menghemat kantung mahasiswa. Library Proteus yang cukup banyak membuat peranti lunak ini dikatakan peranti lunak simulasi lengkap; yaitu dari komponen-komponen pasif, Analog, Transistor, SCR, FET, jenis Buton/tombol, jenis sakelar/relay, IC digital, IC penguat, IC programmable (mikrokontroler) dan IC memori. Selain didukung dengan kelengkapan komponen, juga didukung dengan kelengkapan alat ukur seperti Voltmeter, Amper meter, Osiloskop, Penganalisis Sinyal, serta pembangkit Frekuensi. Proteus memiliki versi yang mengalami pembaharuan, setiap perubahan mengalami penambahan library. Proteus 7.8 memiliki penampakan seperti pada gambar 1. Bagian yang ditunjuk nomor 1 adalah menu bar; berupa menu-menu yang digunakan dalam pengolahan, perancangan, dan sebagainya. Bagian nomor 2 adalah tool bar; berupa icon yang berfungsi untuk pengolahan, perancangan, pengamatan. Bagian nomor 3 adalah mini view untuk menampilkan gambar di area root sheet (bagian 4). Nomor 5 berisikan icon component mode, drawing tools, dan rotate. Nomor 6 M O D U L P R A K T I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 1
Gambar 1. Tampilan ISIS Professional, Proteus 7.8 berupa list component. Nomor 7 tombol untuk simulasi dan komentar pada bagian nomor 8. Nomor 9 adalah contoh komponen yang disimulasikan di ISIS. Dioda dan transistor adalah komponen elektronika yang sering digunakan dalam suatu rangkaian elektronika [2]. Dioda dan transistor memiliki karakteristik yang unik, kemudian karakteristik tersebut dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi. Dalam praktikum ini karakteristik Dioda dan Transistor (jenis BJT) akan ditentukan melalui simulasi dan percobaan. 5 TUGAS PENDAHULUAN 1. Tuliskan langkah untuk menambahkan komponen di dalam sheet! [nilai: 10] 2. Sebutkan dua kelebihan dan dua kekurangan simulasi menggunakan ISIS! [nilai: 20] 3. Gambar kurva karakteristik dioda (ID vs VD)! [nilai: 25] 4. Gambar kurva karakteristik transistor NPN (IC vs VCE dan garis bebannya)! [nilai: 25] 5. Tuliskan 5 contoh aplikasi dioda dan transistor! [nilai: 20] 6 LANGKAH PERCOBAAN Pengenalan Menggunakan ISIS Mari memulai merancang/membangun sistem rangkaian elektronika dengan ISIS. Mula-mula tambahkan komponen yang akan digunakan ke dalam list component dengan mengklik icon atau icon kemudian klik icon atau hanya cukup tekan p di keyboard. Kemudian akan muncul jendela Pick Device seperti pada gambar 2. Masukkan keyword, misal res maka akan muncul hasil pencarian (result) berupa resistor. Double click untuk menambahkan komponen lalu klik ok. Selanjutnya klik komponen pada list dan kemudian klik di dalam root sheet untuk menempatkannya (gambar 3). Edit nilai resistor dengan cara Double click resistor sehingga Gambar 2. Pick Device muncul jendela Edit Component Value (gambar 4). Buat penghubung antar komponen (kabel) dengan cara mengklik ujung pin komponen dan akhiri dengan mengklik ujung pin komponen lain yang dihubungkan (gambar 4). Selanjutnya tambahkan catu daya (generator), pilih DC pada tools generator mode. Edit nilai tegangan generator DC dengan cara Double click generator sehingga muncul jendela Generator Properties (gambar 5). Tambahkan ground pada rangkaian, pilih GROUND pada terminals mode Gambar 3. Menambah komponen di root sheet. Tambahkan pada kabel rangkaian voltage probe mode dan current probe mode. Sehingga rangkaian terlihat seperti gambar 6. M O D U L P R A K T I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 2
Gambar 4. Jendela Edit Component Value Gambar 5. Jendela Generator Properties Gambar 6. Simulasi rangkaian paralel resistor Gambar 7. Rangkaian Kegiatan 1: Karakterisasi Dioda M O D U L P R A K T I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 3
[Simulasi] Buat rangkaian gambar 7a, 7b, 7c dengan ISIS, kemudian simulasikan dengan cara memvariasikan nilai tegangan Vcc mulai dari 0V hingga 1V dengan penambahan 100 mv dan 10 mv di sekitar daerah cut off. Catat tegangan dan arus dan buat grafik hasilnya. [Percobaan] Buat rangkaian pada gambar 7c, gunakan catu daya variabel, variasikan mulai dari 200 mv hingga 1 V dengan penambahan kurang dari 100 mv. Ukur tegangan beserta arusnya. Catat dan buat grafiknya. Kegiatan 2: Karakterisasi Transistor NPN [Simulasi] Buat rangkaian gambar 7d dengan ISIS, kemudian simulasikan dengan memvariasikan tegangan VCE dari 0V hingga 1V dengan penambahan 100mV dan dari 1V hingga 5V dengan penambahan 0.5V. Catat tegangan dan arus kemudian buat grafik hasilnya. [Percobaan] Buat rangkaian gambar 7d, gunakan catu daya variabel, tegangan VCE dari 0V hingga 1V dengan penambahan 100mV dan dari 1V hingga 5V dengan penambahan 0.5V. Ukur tegangan beserta arusnya. Catat dan buat grafiknya. 7 TUGAS LAPORAN 1. Jelaskan mengapa simulasi diperlukan! 2. Jelaskan setiap kurva karakteristik dioda dan transistor NPN yang Anda peroleh! 3. Bandingkan hasil simulasi dengan hasil percobaan! 4. Jelaskan mengapa percobaan dilakukan pada gambar 7c dan 7d sedangkan gambar 7a dan 7b tidak. 5. Jelaskan prinsip kerja dioda dan transistor! 6. [Opsional] Jelaskan aplikasi dioda dan transistor! 7. [Opsional] Sebutkan dan jelaskan jenis-jenis dioda dan transistor! 8 REFERENSI [1] User Manual. ISIS Intelligent Schematic Input System. Labcenter Electronic. 2002. [2] Malvino, Albert., David J. Bates. Electronic Principles 7ed. M O D U L P R A K T I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 4
LOG AKTIVITAS Nama : NIM : Shift : Kegiatan 1 1. Simulasi kurva karakteristik dioda 2. Simulasi kurva karakteristik dioda paralel dengan resistor (R = ) 3. Simulasi kurva karakteristik dioda seri dengan resistor (R = ) M O D U L P R A K T I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 5
Ic (A) Nama : NIM : Shift : 4. Percobaan kurva karakteristik dioda seri dengan resistor (R = ) Kegiatan 2 1. Simulasi kurva karakteristik transistor ( ) dengan tegangan basis =, R =. VCE (V) IE (A) 2. Percobaan kurva karakteristik transistor ( ) dengan tegangan basis =, R =. VCE (V) IE c (A) M O D U L P R A K T I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 6