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 output pada rangkaian seri dioda clipper Menentukan hubungan antara sinyal input dengan sinyal output pada rangkaian parallel dioda clipper Mengamati efek dari dioda dalam bias forward dan reverse terhadap sinyal output Mengamati tegangan output dari rangkaian clamper positif dan negatif 2 PERSIAPAN Rangkaian Clipper (ELEKTRONIKA Teori dan penerapannya ) Rangkaian Clamper ( ELEKTRONIKA Teori dan penerapannya ) 3 PERALATAN PRAKTIKUM Resistor Dioda Kapasitor Kabel jumper Project board Multimeter Osiloskop Signal generator 4 DASAR TEORI 4.1 Clipper Rangkaian dioda pemotong (Clipper) juga dikenal sebagai pembatas tegangan (voltage limiter). Rangkaian ini berguna untuk membatasi tegangan sinyal input pada suatu level tegangan tertentu. Rangkaian ini juga berguna untuk pembentukan sinyal dan melindungi rangkaian dari sinyal-sinyal yang tidak diinginkan. Berdasarkan level tegangan yang dibatasi terdapat dua jenis rangkaian clipper : Positive limiter :pembatas tegangan yang membatasi tegangan sinyal input pada bagian positifnya. Negative limiter :pembatas tegangan yang membatasi tegangan sinyal input pada bagian negatifnya. Berdasarkan susunan rangkaian terdapat dua jenis rangkaian clipper : Clipper Seri Pada rangkaian clipper seri, dioda dirangkai secara seri dengan sumber sinyal input. Arah kutub dioda menentukan jenis sinyal terpotong. M O D U L P R A KT I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 1
Gambar 1a. Clipper seri positif Gambar 1b. Clipper seri negatif Contoh kasus gambar 1b, saat sinyal input bernilai positif (mengarah ke atas) maka dioda akan berada dalam keadaan reverse bias sehingga tidak ada arus yang mengalir pada R, akibatnya tidak ada tegangan output. Saat sinyal input negatif, dioda akan dalam keadaan forward bias sehingga arus dapat mengalir pada R dan dihasilkan tegangan output. Besar tegangan keluaran (Vout) yaitu: R V out = V in (R + Rd) dengan Rd adalah hambatan dioda. Saat keadaan forward bias nilai Rd sangat kecil sehingga V out = V in, dengan demikian pada Vin negatif tidak ada tegangan yang dipotong. Clipper Parallel Pada rangkaian clipper pararel, dioda dipasang secara pararel dengan sumber sinyal input. Pada dasarnya cara kerja clipper pararel sama dengan clipper seri. Gambar 2a. Clipper pararel negatif Gambar 2b. Clipper pararel positif Clipper Dibias Pada rangkaian ini dioda diberikan bias dari sumber tegangan lain (VAA). Besar tegangan yang terpotong akan bergantung pada tegangan bias yang diberikan. Pada clipper dibias, agar dioda dapat dikonduksi, Vin harus lebih besar dari VAA. Selama kondisi itu terpenuhi maka dioda berlaku sebagai saklar tertutup, sehingga Vout= VAA. Ketika Vin kurang dari VAA dioda berfungsi seperti saklar terbuka dan rangkaian kembali seperti pembagi tegangan biasa. M O D U L P R A KT I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 2
Gambar 3. Clipper dibias Gambar 4. Clipper double dibias 4.2 Clamper Rangkaian clamper adalah rangkaian yang menambahkan komponen DC pada sinyal. Fungsi rangkaian clamper adalah untuk menggeser sinyal sehingga puncak sinyal jatuh pada suatu level tegangan tertentu tanpa mengubah bentuk sinyal aslinya. Clamper Positif dan Clamper Negatif Pada rangkaian, kapasitor berguna untuk menambahkan tegangan AC yang diberikan. Nilai R dan C harus lebih besar atau sama dengan 10 kali periode (T) dari sinyal input. Dengan T dalam sekon dan f dalam hertz. Gambar 5a. Clamper Positif Gambar 5b. Clamper Negatif Clamper Dibias Pada clamper dibias, tegangan DC yang ditambahkan pada sumber AC tidak hanya berasal dari kapasitor akan tetapi juga berasal dari sumber DC lain. Penambahan sumber DC ini dapat digunakan untuk mengatur posisi gelombang yang di clamper. Gambar 6. Clamper dibias M O D U L P R A KT I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 3
5 TUGAS PENDAHULUAN 1. Jelaskan definisi dan cara kerja dioda! (10) 2. Sebutkan perbedaan antara rangkaian clamper dan clipper! (20) 3. Sebutkan aplikasi dari rangkaian clipper dan clamper! (masing-masing 2) (20) 4. Jelaskan cara kerja rangkaian clipper double dibias! (20) 5. Buat simulasi rangkaian clipper positif dan clamper negatif dengan menggunakan perangkat lunak proteus! (Print screen gambar rangkaian, sinyal Vin, dan sinyal Vout) (30) 6 LANGKAH PERCOBAAN 6.1 Clipper Seri Buat rangkaian Clipper Seri positif dan negatif seperti pada gambar 1a dan 1b. Beri tegangan AC input 10 Vpp dari Signal Generator. Hubungkan osiloskop dengan output rangkaian. Amati dan Ambil gambar dari sinyal tegangan yang diperoleh. 6.2 Clipper Pararel Buat rangkaian Clipper Pararel positif dan negatif seperti pada gambar 2a dan 2b. Beri tegangan AC input 10 Vpp dari Signal Generator. Hubungkan osiloskop dengan output rangkaian. Amati dan Ambil gambar dari sinyal tegangan yang diperoleh. 6.3 Clipper Dibias Buat rangkaian seperti gambar 3, VAA berasal dari catu daya DC tegangan variabel Beri tegangan AC input 10 Vpp dari Signal Generator Hubungkan osiloskop dengan output rangkaian Hubungkan catudaya variable dengan multimeter untuk memantau besar tegangan output Ubah tegangan DC dari catudaya dari 0 3V dengan rentang 0.5 V, ukur besar tegangan yang terpotong dari osiloskop untuk tiap perubahan tegangan DC Catat data dan ambil gambar dari sinyal tegangan yang diperoleh 6.4 Clamper Positif dan Negatif Buat rangkaian seperti gambar 5a. dan gambar 5b. Sinyal AC memakai signal generator, hubungkan rangkaian dengan input dan ground pada signal generator. Atur signal generator sekitar 9Vpp dengan melihat amplitude pada osiloskop Hubungkan osiloskop pada sinyal output lalu atur osiloskop pada mode DC Amati apa yang terjadi pada sinyal output yang dihasilkan dan ambil gambarnya 6.5 Clamper Dibias Buat rangkaian seperti gambar 6. Sinyal AC memakai signal generator, hubungkan rangkaian dengan input dan ground pada signal generator. Atur signal generator sekitar 9Vpp dengan melihat amplitude pada osiloskop M O D U L P R A KT I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 4
Berikan tegangan DC variable dari catudaya Hubungkan osiloskop pada sinyal output. Lalu set osiloskop pada mode DC Ubah tegangan DC dengan tiga variasi nilai yang berbeda, amati citra osiloskop yang muncul dan ambil gambarnya. 7 TUGAS LAPORAN 1. Mengapa pada rangkaian clamper positif, titik terendah sinyal tidak tepat berada pada titik 0V? 2. Apa pengaruh tegangan DC pada besar pemotongan tegangan input pada rangkaian clipper? 3. Apa pengaruh tegangan DC pada tegangan output rangkaian clamper? 4. Apa fungsi kapasitor pada rangkaian clamper? Apa pengaruhnya jika besar kapasitansi ditingkatkan? 5. Jelaskan cara kerja rangkaian clamper dibias! 8 REFERENSI [1] Paul B. Zbar.1981. Basic Electronics. Tata M.Graw-Hill Publishing Company : New Delhi. [2] Sutrisno. ELEKTRONIKA Teori dan penerapannya 1.Bandung :InstitutTeknologi Bandung. [3] Malvino. 1990. Prinsip-prinsip Elektronika. ERLANGGA :Jakarta M O D U L P R A KT I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 5
LOG AKTIVITAS Nama : NIM : Shift : Percobaan 1 Data Rangkaian clipper seri Tegangan (Vrms) Gambar Sinyal Osiloskop Awal Clipper seri positif Clipper seri negatif Percobaan 2 Data Rangkaian clipper paralel Tegangan (V) Gambar Sinyal Osiloskop Awal Clipper paralel positif M O D U L P R A KT I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 6
Clipper paralel negatif Percobaan 3 Data Rangkaian clipper bias Tegangan bias DC (Volt) Vin (Vrms) Gambar Sinyal Vin (tunjukkan titik nol) Vout (Vrms) Gambar Sinyal Vout (tunjukkan titik nol) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 M O D U L P R A KT I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 7
3,0 3,5 4,0 Percobaan 4 Data Rangkaian Clamper positif dan negatif Nilai Kapasitor yang digunakan : Tegangan (Vrms) Gambar Sinyal Osiloskop Awal Clamper positif Clamper negatif M O D U L P R A KT I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 8
Percobaan 5 Data Rangkaian Clamper dibias Nilai Kapasitor yang digunakan : Tegangan bias DC (Volt) Vin (Vrms) Gambar Sinyal Vin (tunjukkan titik nol) Vout (Vrms) Gambar Sinyal Vout (tunjukkan titik nol) M O D U L P R A KT I K U M E L E K T R O N I K A D A S A R 9