MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKRONIKA DEPARTEMEN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2010
MODUL IV MOSFET TUJUAN PERCOBAAN 1. Memahami prinsip kerja JFET dan MOSFET. 2. Mengamati dan memahami DC bias pada MOSFET. 3. Mengamati dan memahami prinsip kerja MOSFET sebagai penguat. TEORI UMUM MOSFET merupakan komponen aktif elektronika yang biasa dipergunakan sebagai penguat dan juga sebagai rangkaian switching. MOSFET (metal oxyde semiconductor field effect transistor) merupakan transistor yang memakai efek medan listrik saat melakukan switching. Berdasarkan substratnya, MOSFET terdapat beberapa jenis, yaitu n-channel MOSFET (psubstrate) dan p-channel MOSFET (n-substrate). Sedangakan berdasarkan tipe mode kerjanya, MOSFET terdapat 2 jenis, yaitu enhancement MOSFET dan depletion MOSFET. Gambar 1. MOSFET Cara kerja MOSFET secara umum: tegangan di gate (bias Vgs) akan menarik minority carrier sehingga akan membuat channel diantara source dan drain, sehingga elektron dapat mengalir dari source ke drain. Besar kecilnya channel yang terbentuk pada substrat tergantung besarnya tegangan di gate.
Persamaan-persamaan MOSFET: ID=IDSS(1-VGS/VP) 2 untuk JFET dan depletion MOSFET ID=k(VGS-VT) 2 untuk enhancement MOSFET Gambar 2. Simbol-simbol MOSFET Langkah Percobaan 1. Susun rangkaian seperti Gambar 3. 2. Hubungkan penguat CS, CD, dan CG dengan generator fungsi, dan atur harga V 1 = 2 volt, f = 1 khz. 3. Ukurlah VA dan VB serta penguatannya. rg 10k A B Vg V1 1k VA CS Gambar 3. Rangkaian CS untuk mencari penguatan
COMMON SOURCE VCC 15V XSC1 R2 10kΩ R1 470Ω C2 A B Ext Trig C1 0.1µF Q1 IRF540 1µF R3 4.7kΩ R4 470Ω C3 100µF COMMON DRAIN VCC 15V R2 47kΩ XSC1 Ext Trig C1 Q1 IRF540 A B 1µF C2 R4 470Ω 0.1µF
COMMON GATE XSC1 Ext Trig C1 Q1 IRF540 C2 A B 0.1µF 220µF R4 10kΩ R2 R3 10kΩ VDD 15V 22kΩ C3 0.1µF R1 10kΩ ALAT YANG DIGUNAKAN: Power supply DC, multimeter, oscilloscope, bread board, LED, resistor (10K, 1K, 220 Ohm), IRF540 IRF540
BAHAN BACAAN Sutanto, Rangkaian Elektronika Analog dan Terpadu. Millman, Jacob & Arvin Grabel, Microelectronics. Millman, Jacob & Christos Halkias, Integrated Electronics.
MODUL V FILTER AKTIF TUJUAN PERCOBAAN 1. Praktikan dapat mengetahui fungsi dan kegunaan dari sebuah filter. 2. Praktikan dapat mengetahui karakteristik sebuah filter. 3. Praktikan dapat membuat suatu filter aktif dengan karakteristik yang diinginkan. TEORI UMUM Filter aktif RC adalah rangkaian pemilah frekuensi yang komponen-komponen pasifnya terdiri dari tahanan ( R ), kapasitor ( C ) dan Op Amp sebagai komponen aktifnya. Tidak digunakannya induktansi merupakan suatu keuntungan terutama dalam fabrikasi rangkaian terpadu. Ada empat jenis filter yang mempunyai tanggapan frekuensi ideal seperti ditunjukkan pada gambar 1 dibawah ini:
Tanggapan frekuensi filter ideal tersebut ialah dari jenis: A. Lewat bawah (Low Pass), keluaran filter (yang mungkin merupakan penguatan), yang dinyatakan oleh H(j2 f) muncul untuk frekuensi-frekuensi rendah, dalam gambar ditunjukkan dari frekuensi nol sampai frekuensi batas atas f H. B. Lewat pita (Band Pass), keluaran filter yang dinyatakan oleh H(j2 f) muncul untuk frekuensi-frekuensi antara frekuensi batas bawah f1 dan frekuensi batas atas f2. C. Lewat atas (High Pass), keluaran filter yang dinyatakan oleh H(j2 f) muncul untuk frekuensi-frekuensi antara frekuensi batas bawah f1 dan frekuensi batas atas tak terhingga. D. Eliminasi pita / penolakan pita (Band Rejection), keluaran filter yang dinyatakan oleh H(j2 f) tidak muncul untuk frekuensi-frekuensi antara frekuensi batas bawah f1 dan frekuensi batas atas f2. Pada kenyataannya, tanggapan frekuensi sebuah filter tidak seideal seperti yang ditunjukkan pada gambar 1. Tanggapan H(j2 f) tidak tetap besarnya, bervariasi antara harga maksimum H0 dan H1. Beda antara H0 dan H1 dinamakan kerutan (ripple). Untuk lebih jelasnya pada gambar 2 akan terlihat karakteristik yang sesungguhnya dari suatu filter lewat bawah (Low Pass).
Jika melihat bentuk konfigurasi rangkaiannya, Filter aktif dapat dibedakan menjadi : 1. Filter Butterworth, merupakan filter yang keluarannya dapat mengurangi atenuasi, seiring dengan bertambahnya orde dari filter tersebut. 2. Filter Chebyshev, merupakan filter yang keluarannya dapat mengurangi ripple, seiring dengan bertambahnya orde dari filter tersebut. 3. Filter Bassel, merupakan filter yang keluarannya dapat mengurangi perbedaan fasa, seiring dengan bertambahnya orde dari filter tersebut. 4. Filter Sallen Key, merupakan filter aktif, yang digunakan untuk orde genap (n = 2,4,6,..) sehingga dapat langsung menghasilkan orde 2 (atau kelipatannya) dan dapat menghemat pemakaian komponen lainnya. A. LOW PASS FILTER I. Rangkaian Percobaan II. Langkah Percobaan 1. Susun rangkaian seperti pada gambar. 2. Pasang function generator dengan mode gelombang sinusoidal pada kanal input dan oscillator pada kanal output. 3. Beri catu daya pada rangkaian, catat level tegangan dan frekuensi yang tertera pada oscilloscope untuk masukan frekuensi yang berbeda. III. Peralatan Percobaan 1. Function generator 2. Oscilloscope
3. Protoboard dan kabel penghubung 4. DC power supply 5. Komponen: Resistor: 220Ω/1W (2); 100Ω/2W (1); 100kΩ/0,5W (1) Kapasitor: 0,1μF/400V (2) Op Amp (1) B. HIGH PASS FILTER I. Rangkaian Percobaan II. Langkah Percobaan 1. Susun rangkaian seperti pada gambar 2. Pasang function generator dengan mode gelombang sinusoidal pada kanal input dan oscilloscope pada kanal output. 3. Beri catu daya pada rangkaian, catat level tegangan dan frekuensi yang tertera pada oscilloscope untuk masukan frekuensi yang berbeda-beda. III. Peralatan Percobaan 1. Function generator 2. Oscilloscope 3. Protoboard dan kabel penghubung 4. DC power supply 5. Komponen: Resistor: 2,2kΩ/1W (2); 100Ω/2W (1); 100kΩ/0,5W (1) Kapasitor: 0,1μF/400V (2) Op Amp (1)
C. BAND PASS FILTER I. Rangkaian Percobaan II. Langkah Percobaan 1. Susun rangkaian Low Pass dan High Pass secara seri. 2. Pasang function generator dengan mode gelombang sinusoidal pada kanal input dan oscilloscope pada kanal output. 3. Beri catu daya pada rangkaian, catat level tegangan dan frekuensi yang tertera pada oscilloscope untuk masukan frekuensi yang berbeda-beda. III. Peralatan Percobaan 1. Function generator 2. Oscilloscope 3. Protoboard dan kabel penghubung 4. DC power supply 5. Komponen: Resistor: 220Ω/1W (2); 2,2kΩ/1W (2); 100Ω/2W (1); 100kΩ/0,5W (1) Kapasitor: 0,1μF/400V (4) Op Amp (2)
BAND REJECT FILTER Rangkaian Percobaan Langkah Percobaan Susun rangkaian High Pass dan Low Pass secara seri. Pasang function generator dengan mode gelombang sinusoidal pada kanal input dan oscilloscope pada kanal output. Beri catu daya pada rangkaian, catat level tegangan dan frekuensi yang tertera pada oscilloscope untuk masukan frekuensi yang berbeda-beda. Peralatan Percobaan Function generator Oscilloscope Protoboard dan kabel penghubung DC power supply Komponen: Resistor: 220Ω/1W (2); 2,2kΩ/1W (2); 100Ω/2W (1); 100kΩ/0,5W (1) Kapasitor: 0,1μF/400V (4) Op Amp (2) BAHAN BACAAN Sutanto, Rangkaian Elektronika Analog dan Terpadu. Millman, Jacob & Arvin Grabel, Microelectronics. Millman, Jacob & Christos Halkias, Integrated Electronics.
MODUL VI OSCILLATOR DAN MULTIVIBRATOR TUJUAN PERCOBAAN Memahami dan mengamati prinsip kerja oscillator dan multivibrator sebagai pembangkit sinyal. OSCILLATOR Oscillator merupakan rangkaian elektronika yang digunakan untuk menghasilkan sinyal tegangan AC dari sumber DC. Rangkaian oscillator terdiri dari banyak macam, diantaranya oscillator pergeseran fasa dan oscillator Wien-Bridge. 1. Oscillator pergeseran fasa. Gambar 1. Oscillator pergeseran fasa Oscillator pergeseran fasa merupakan oscillator yang bekerja berdasarkan pergeseran fasa. Pergeseran fasa yang terjadi sebesar -360 o. Beda fasa -360 o didapatkan dari penjumlahan fasa yang berasal dari penguat inverting dan fasa dari high-pass filter. High pass filter disusun dari filter bertingkat 3 dari rangkaian R dan C yang masingmasing memberikan beda fasa sebesar -60 o.
Sinyal yang dibangkitkan dari oscillator berasal dari noise yang terjadi pada opamp yang kemudian dikuatkan oleh penguat inverting, kemudian sinyal keluaran dikirim kembali melalui feedback dan memasuki filter untuk kemudian digeser fasanya dan dilemahkan sinyalnya. 2. Oscillator Wien-Bridge Gambar 2. Oscillator Wien-Bridge Oscillator Wien-Bridge hampir samam dengan oscillator pergeseran fasa, namun pada oscillator ini yang dipakai adalah penguat non-inverting dan filter yang digunakan adalah band-pass filter. Oscillator ini terdiri dari 2 feedback yaitu positif dan negatif. Umpan balik negatif adalah penguat non-inverting, berfungsi sebagai penentu besar amplitudo sinyal yang dibangkitkan berdasarkan Rpot dan R1. Sedangakn pada umpan balik negatif terdapat band-pass filter yang berfungsi untuk menentukan besar frekuensi osilasi dari sinyal yang dibangkitkan. 3. Kriteria Barkhausen Kriteria Barkhausen adalah kriteria yang digunkan untuk merancang sebuah oscillator, yaitu: a. Pergeseran fasa lewat penguat dan umpan balik harus 360 o.
b. Besarnya perolehan penguatan dari penguat dan filter harus sama dengan 1. MULTIVIBRATOR Multivibrator merupakan rangkaian yang identik dengan oscillator, namun sinyal yang dihasilkan pada multivibrator tidak sebagus rangkaian oscillator. Multivibrator terdiri dari multivibrator bisatbil. Monostabil, dan astabil. Rangkaian multivibrator astabiltediri dari 2 buah transistor yang berfungsi sebagai pengatur switching, serta komponen R dan C yang berfungsi menentukan besarnya frekuensi osilasi yang dihasilkan. Gambar 3. Multivibrator astabil Langkah percobaan Oscillator pergeseran fasa 1. Susun rangkaian seperti gambar 1 2. Ubah besar Rpot sehingga didapatkan gelombang osilasi yang sesuai 3. Catat besar tegangan dan gambar sinyal pada V1, V2, V3, dan V4.
Oscillator Wien Bridge 1. Susun rangkaian seperti gambar 2 2. Ubah besar Rpot sehingga didapatkan gelombang osilasi yang sesuai 3. Catat besar tegangan dan gambar sinyal pada node A dan node B Multivibrator astabil 1. Susun rangkaian seperti gambar 3 2. Catat besar tegangan dan gambar sinyal pada kolektor Q1 dan Q2, dan basis Q1 dan Q2.