Catu daya telekomunikasi

CREATED BY : AZMI HAQIQI, BIMANTARA AGUNG, A. MIKAIL PATI AMBUTUA, MAJU PRAMONO

LAPORAN PRAKTIKUM

CATU DAYA TELEKOMUNIKASI

DISUSUN OLEH :

NAMA : AZMI HAQIQI

NIM : 1207310013 / 3 (Pagi)

KELOMPOK : 1 (SATU)

TANGGAL PRAKTIKUM : 17, 18, 22 July 2013

TANGGAL PENYERAHAN : 30 July 2013

REKAN PRAKTIKUM : 1.AHMAD MIKAIL PATI AMBUTUA

2. BIMANTARA AGUNG

3. MAJU PRAMONO

DOSEN PEMBIMBING : Ir. TUGAS UTOMO, MT, MKom, MM

AKADEMI TELEKOMUNIKASI INDONESIA GEMILANG TEKNIK TELEKOMUNIKASI

JAKARTA 2013


Kata pengantar

Alhamdulillah , puji syukur kehadirat ALLAH SWT , yang telah melimpahkan rahmat dan karunianya sehingga penyusunan laporan peraktikum ini dapat diselesaikan .

Laporan peraktikum ini di susun untuk memenuhi kebutuhan penilaian mata kuliah PERAKTIKUM CATU DAYA TELEKOMUNIKASI di lab PERAKTIKUM Akademi Telekomunikasi.

Di dalam laporan ini , di susun tugas-tugas yang pernah di ajarkan oleh BPK Ir. TUGAS UTOMO, MT, MKom dari awal pertemuan hingga seminggu sebelum laporan ini di buat oleh saya.

Menyadari kekurangan yang ada ,kritik dan saran sangat di perlukan demi untuk kesempurnaan laporan yang saya buat ini , Semoga laporan ini dapat dinilai oleh BPK Ir. TUGAS UTOMO, MT, MKom.

Jakarta, 30 JULI 2013

Penyusun ,(Azmi Haqiqi)


DAFTAR ISI

Kata Pengantar ........................................................... ... ii

Daftar Isi ......................................................................... iii

TEORI TEORI SINGKAT

BAB 1 Penyearah Setengah Gelombang (Half-Wave Rectifier) ……………………………………...HAL 1

1.1 Tujuan …………………………………………………………………………………………………………………… HAL 1

1.2 Peralatan yang digunakan …………………...……………………………………………………………….. HAL 1

1.3 Landasan teori ………………………………………………………………………………………………………. HAL 1

1.3.1 Nilai rata-rata (average value) atau nilai dc dari hw …………………………………………... HAL 3

1.3.2 Nilai efektif (rms) dari tegangan ripple HW ………………………………………………………... HAL 4

1.3.3 Faktor ripple (r) untuk HW ……………………………………………………………………………….... HAL 5

1.4 Pengetesan diode dengan ohmmeter ……………………………………………………………………. HAL 5

1.5 Rangkaian percobaan …………………………………………………………………………………………….. HAL 7

1.6 Prosedur percobaan dan tugas …………………….……………………………………………………...… HAL 7

BAB 2 penyearah gelombang (full-waverectifier) ……………………………………………………… HAL 9

2.1 tujuan ………………………………………………………………………………………………………………….…. HAL 9

2.2 dasar teori …………………………………………………………………………………………………………….... HAL 9

2.2.1 penyearah gelombang penuh dengan terafo CT …………………………………………………… HAL 9

2.2.2 penyearah gelombang penuh metoda bridge ……………………………………………………... HAL 11

2.2.3 nilai rata-rata(average value) atau nilai dc dari FW ……………………………………………… HAL 12

2.2.4 nilai efektif (rms) dari tegangan ripple FW …………………………………………………………… HAL 12

2.2.5 Faktor ripple untuk FW ………………………………………………………………………………………… HAL 13

2.3 peralatan yang digunakan ………………………………………………………………………………………. HAL 13

2.4 rangkaian percobaan ………………………………………………………………………………………………. HAL 13

2.5 prosedur percobaan dan tugas ……………………………………………………………………………….. HAL 14


BAB 3 filter kapasitor ………………………………………………................................................... HAL16

3.1 tujuan ………………………………………..…………………………..................................................... HAL 16

3.2 dasar teori ……………………………………………………..………................................................... HAL 16

3.2.1 filter kapasitor untuk half wave(HW) ………………………..………………………………………….. HAL 16

3.2.2 tegangan ripple ……………………………….………………..………………………………………………….. HAL 18

3.2.3 faktor ripple (r) untuk filter kapasitor ………….…………..………………………………………….... HAL 18

3.3 peralatan yang digunakan …………………………………...…………………………………………………... HAL 20

3.4 rangkaian percobaan ………………………………………..……………………………………………………… HAL 20

3.5 prosedur percobaan dan tugas ……………………..……………………………………………………….… HAL 20

BAB 4 diode zener dan regulasi tegangan …………………………………………………………….…… HAL23

4.1 tujuan ………………………………………………………………………………………………………………………. HAL 23

4.2 dasar teori ……………………………………………………………………………………………………………….. HAL 23

4.2.1 diode zener ……………………………………………….…………………………………………………..……… HAL 23

4.2.2 rangkaian eqivalen diode zener …………………………………………………………………………….. HAL 24

4.2.3 regulasi dengan tegangan input bervariasi …………….……………………………………………… HAL 26

4.2.4 regulasi zener dengan beban bervariasi ………..…………………………………………………….… HAL 27

4.2.5 persentasi regulasi ………...……………………………………………………………………………………… HAL 28

4.3 peralatan yang digunakan ……………………………………………………………………………………..…. HAL 28

4.4 rangkaian percobaan …………………………………………………………………………………………….….. HAL 29

4.5 prosedur percobaan dan tugas …………………………………………………………………………………. HAL 29

BAB 5 rangkaian cliper dengan diode …………………………………………………………………………. HAL32

5.1 tujuan ………………………………………………………………………………………………………………………. HAL 32

5.2 dasar teori ……………………………………………………………………………………………………………….. HAL 32

5.2.1 rangkaian clipper positif ………………………………...……………………………………………..……… HAL 32

5.2.2 rangkaian clipper negatif ………………………………………………………………………………………. HAL 33

5.2.3 rangkaian clipper dengan bias positif …………………...…………………………………………….… HAL 33

5.2.4 rangkaian clipper dengan bias negatif ……….…………………………………………………….…… HAL 34

5.3 rangkaian percobaan ……………………………….…………………………………………………………..…. HAL 35


5.4 peralatan yang digunakan …………………………...………………………………………………..……….. HAL 35

5.5 prosedur percobaan dan tugas ……………………………………………………………………………….. HAL 35

BAB 6 rangkaian clamper dengan diode …………………………………………………………..…. HAL38

6.1 tujuan ………………………………………………………………………………………………………………. HAL 38

6.2 dasar teori ……………………………………………………………………………………………………….. HAL 38

6.2.1 rangkaian clamper positif ……………………….……...…………………………………………….. HAL 38

6.2.2 rangkaian clamper negatif ………………………………….…………………………………………. HAL 39

6.3 rangkaian percobaan ……………………………….………………………………………………………. HAL 39

6.4 peralatan yang digunakan …………………………...…………………………………………………… HAL 40

6.5 prosedur percobaan dan tugas …………………………………………………………………………. HAL 40


BAB 1 PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG (HALF-WAVE RECTIFIER)

1.1 Tujuan :

1) Observasi dan pengukuran bentuk gelombang output dari rangkaian penyearah

setengah gelombang.

2) Pengukuran tegangan rata-rata, efektif dan faktor ripple dari penyearah setengah

gelombang.

1.2 Peralatan yang digunakan :

1) Modul praktikum, breadboard dan komponennya

2) Mikro dan Mili-Ammeter ac dan dc

3) Voltmeter ac dan dc

4) Oscilloscope

5)

1.3 Dasar Teori :

Diode adalah suatu device yang melewatkan arus hanya untuk satu arah (one

way). Hal ini dapat di-ilustrasikan seperti aliran air pada suatu valve pada

gambar 1.1 berikut :

Gambar 1.1 : Aliran satu arah (one way)

Bias adalah suatu cara untuk mengontrol arus, dengan cara memberikan supply tegangan ke suatu

device semiconductor, seperti halnya diode. Apabila tegangan supply positip (+) dihubungkan ke kutub anode dan tegangan supply negatip (-) dihubungkan ke kutub katode, maka disebut dengan

forward bias. Sebaliknya jika tegangan supply positip (+) dihubungkan ke kutub katode dan tegangan

supply negatip (-) dihubungkan ke kutub anode, maka disebut dengan reverse bias.

Gambar 1.2 : Simbol diode dengan kutub‐kutubnya


Gambar 1.3 : Rangkaian bias diode

Gambar 1.4 menggambarkan proses terjadinya output setengah gelombang hasil dari penyearahan

dioda yang diasumsikan ideal. Dari gambar tersebut terlihat bahwa ketika tegangan input

sinusoida (Vin) setengah gelombang positip, dioda dibias forward, sehingga arus mengalir ke

beban resistor (RL). Arus ini akan menghasilkan tegangan pada beban RL yang mempunyai

bentuk sama dengan tegangan input (Vin) setengah gelombang positip.

Ketika tegangan input sinusoida (Vin) setengah gelombang negatip, maka dioda dibias reverse,

sehingga tidak ada arus yang mengalir ke beban RL yang menyebabkan tidak ada tegangan pada

RL (0 Volt). Demikian seterusnya, sehingga membentuk deretan setengah gelombang (half-wave).


Gambar 1.4 : Proses penyearahan setengah gelombang (half‐wave)

1.3.1 Nilai rata-rata (average value) atau nilai dc dari HW

Nilai rata‐rata dari output penyearahan setengah gelombang tegangan adalah

nilai yang didapat dari hasil pengukuran dengan menggunakan voltmeter dc.

Gambar 1.5 : Nilai rata‐rata penyearahan setengah gelombang


Nilai rata-rata dari penyearahan setengah gelombang sinus, adalah luasan dibawah kurva dibagi

dengan perioda (T=2π). Persamaan untuk gelombang sinus adalah :

1.3.2 Nilai effektif (rms) dari tegangan ripple HW

Bentuk gelombang yang didapat dari hasil penyearahan setengah gelombang sinus

merupakan gelombang yang mempunyai komponen dc dan ac, yang dapat dituliskan sebagai

berikut :

Sehingga nilai effektif (rms) dari komponen ac adalah :

Dimana V(rms) adalah nilai rms dari total tegangan. Untuk sinyal hasil

penyearahan setengah gelombang sinus adalah :


1.3.3 Faktor ripple (r) untuk HW

Faktor ripple adalah suatu indikasi ke-efektifan suatu filter yang didefinisikan :

Presentase ripple untuk sinyal HW dapat dihitung sebagai berikut :

1.4 Pengetesan diode dengan ohmmeter

Ohmmeter mengukur arus pada kaki-kaki probe-nya yang mengenai obyek yang disentuhnya.

Kemudian ohmmeter meng-estimasi besarnya resistansi obyek berdasarkan besarnya arus dan

tegangan batteray internalnya.

Tegangan diantara kaki-kaki probe-nya lebih besar dari 0.7 Volt.Sedangkan arus yang melalui

kaki-kaki probe-nya hanya beberapa miliampere saja, sehingga tidak cukup besar untuk dapat

merusakkan diode.


Gambar 1.6 : Pengetesan diode dengan ohmmeter

1.5 Rangkaian Percobaan :

Gambar 1.7 : Rangkaian penyearah setengah gelombang (HW)


1.6 Prosedur Percobaan dan Tugas :

1) Rangkaikan seperti pada gambar 1.7 yang bersesuaian dengan modul

praktikum atau dengan menggunakan breadboard.

2) Dengan menggunakan Oscilloscope, gambarkan tegangan input dan

output (input CH1 dan output CH2) pada kertas grafik/millimeter.

Gambar 1.8 a : Tegangan input

Gambar 1.8 b : Tegangan output

3) Dari gambar yang dihasilkan oleh oscilloscope pada step ke (2) hitunglah nilai

tegangan puncak input (Vp in) dan output (Vp out), dan tuliskan pada tabel 1.1.

4) Hitunglah tegangan barier dioda, yaitu selisih dari tegangan puncak

input dan output, dan tuliskan hasilnya pada tabel 1.1.

5) Dengan menggunakan voltmeter dc ukurlah tegangan output (Vodc), dan

tuliskan pada tabel 1.2.

6) Hitunglah tegangan output dc dari penyearahan setengan gelombang,

kemudian tuliskan hasilnya pada tabel 1.2.


7) Dengan menggunakan voltmeter ac yang diseri dengan kapasitor,

ukurlah tegangan output efektif atau tegangan ripple rms, [Vr (rms)], dan tuliskan pada

tabel 1.2.

8) Hitunglah tegangan ripple efektif (rms) untuk penyearahan setengah

gelombang, dan tuliskan hasilnya pada tabel 1.2.

Vr (rms) = 0.385 Vp

9) Hitunglah factor ripple untuk penyearahan setengah gelombang dari hasil pengukuran

step (7) dengan hasil pengukuran step (5), kemudian tuliskan hasilnya pada tabel 1.2.

10) Dari hasil pengukuran dan perhitungan pada tabel 1.1 dan 1.2, berikan kesimpulan

yang didapat dari percobaan ini.

Tabel 1.1 : Data pengukuran tegangan input, output dan barrier

Tegangan puncak (peak) input, Vp in 2 V

Tegangan puncak (peak) output,Vp out 1.5 V

Tegangan barier dioda, VF 0.5 Vrms

Tabel 1.2 : Data pengukuran dan perhitungan tegangan output & faktor ripple

Nama tegangan Pengukuran Perhitungan

Tegangan output dc,Vo dc 0.9 V Vp out = 3 𝑣𝑜𝑙𝑡

3.14 = 0.6 v

Tegangan riple HW, Vr (rms) 1.1 V rms

Vr (rms) = 0.385 x VP

= 0.385 x 2

= 0.77 V rms

Faktor ripple, r 0.77

0.6 x 100% = 128% 121 %


BAB 2 PENYEARAH GELOMBANG PENUH (FULL-WAVE RECTIFIER)

2.1 Tujuan :

1) Observasi dan pengukuran bentuk gelombang output dari rangkaian

penyearah gelombang penuh.

2) Pengukuran tegangan rata-rata, efektif dan faktor ripple dari penyearah

gelombang penuh.

2.2 Dasar Teori :

2.2.1 Penyearah gelombang penuh dengan trafo CT

Gambar 2.1 : Proses penyearahan gelombang penuh dengan trafo CT

Gambar 2.1 menggambarkan proses terjadinya output gelombang penuh hasil dari penyearahan

dioda yang diasumsikan ideal dengan menggunakan trafo center-tapped (CT). Dari gambar

tersebut terlihat bahwa ketika tegangan input sinusoida (Vin) setengah gelombang positip,dioda

D1 dibias forward, dan dioda D2 dibias reverse, sehingga arus mengalir dari CT trafo melalui D1

ke beban RL, sedangkan D2 open.

Arus ini akan menghasilkan tegangan pada beban RL yang mempunyai bentuk sama dengan

tegangan input (Vin) setengah gelombang positip. Ketika tegangan input sinusoida (Vin) setengah

gelombang negatip,maka dioda D2 dibias forward, dan dioda D1 dibias reverse, sehingga arus

mengalir dari CT trafo melalui D2 ke beban RL, sedangkan D1 open. Arus ini akan menghasilkan

tegangan pada beban RL yang mempunyai bentuk

setengah gelombang positip.

Demikian seterusnya, sehingga membentuk deretan gelombang penuh (full‐wave).


2.2.2 Penyearah gelombang penuh metoda bridge

Gambar 2.2 : Proses penyearahan gelombang penuh metoda bridge

Gambar 2.2 menggambarkan proses terjadinya output gelombang penuh hasil dari penyearahan

dioda yang diasumsikan ideal dengan metode bridge. Dari gambar tersebut terlihat bahwa ketika

tegangan input sinusoida (Vin) setengah gelombang positip, dioda D1 dan D2 dibias

forward,sedangkan dioda D3 dan D4 dibias reverse, sehingga arus mengalir ke beban RL melalui

D1 dan D2. Arus ini akan menghasilkan tegangan pada beban RL yang mempunyai bentuk sama

dengan tegangan input (Vin)

setengah gelombang positip.Ketika tegangan input sinusoida (Vin) setengah gelombang

negatip,maka dioda D3 dan D4 dibias forward, sedangkan dioda D1 dan D2 dibias reverse,

sehingga arus mengalir ke beban RL melalui D3 dan D4. Arus ini akan menghasilkan tegangan pada

beban RL yang mempunyai bentuk setengah gelombang positip.Demikian seterusnya, sehingga

membentuk deretan gelombang penuh (full-wave).

2.2.3 Nilai rata-rata (average value) atau nilai dc dari FW

Nilai rata-rata dari output penyearahan tegangan gelombang penuh adalah nilai yang didapat dari

hasil pengukuran dengan menggunakan voltmeter dc.

Nilai rata-rata dari penyearahan gelombang penuh (FW) sama dengan dua

kali nilai rata-rata dari penyearahan setengah gelombang (HW).


.

2.2.4 Nilai effektif (rms) dari tegangan ripple FW

Bentuk gelombang yang didapat dari hasil penyearahan gelombang penuh sinusoida merupakan

gelombang yang mempunyai komponen dc dan ac, yang dapat dituliskan sebagai berikut :

Sehingga nilai effektif (rms) dari komponen ac adalah :

Dimana V(rms) adalah nilai rms dari total tegangan. Untuk sinyal hasil

penyearahan gelombang penuh sinusoida adalah :

2.2.5 Faktor ripple (r) untuk FW

Faktor ripple adalah suatu indikasi ke-efektifan suatu filter yang

didefinisikan :

Prosentase

Prosentase ripple untuk sinyal FW dapat dihitung sebagai berikut :





4) Oscilloscope



Gambar 2.3 : Rangkaian penyearahan gelombang penuh metoda bridge




2) Dengan menggunakan Oscilloscope, gambarkan tegangan input dan

output (input CH1 dan output CH2) pada kertas grafik/millimeter.

Gambar 2.4 : Tegangan input pada oscilloscope

Gambar 2.4 : Tegangan output pada oscilloscope

3) Dari gambar yang dihasilkan oleh oscilloscope pada step ke (2) hitunglah nilai tegangan

puncak input (Vp in) dan output (Vp out), dan tuliskan pada tabel 2.1


4) Hitunglah tegangan barier dioda, yaitu selisih dari tegangan puncak input dan output, dan

tuliskan hasilnya pada tabel 2.1.

5) Dengan menggunakan voltmeter dc ukurlah tegangan output (Vodc), dan

6) Hitunglah tegangan output dc dari penyearahan gelombang penuh,kemudian tuliskan

hasilnya pada tabel 2.2.

7) Dengan menggunakan voltmeter ac yang diseri dengan kapasitor, ukurlah tegangan output

efektif atau tegangan ripple rms [Vr (rms)], dan tuliskan pada tabel 2.2. 8) Hitunglah tegangan ripple efektif (rms) untuk penyearahan gelombang penuh, dan tuliskan

hasilnya pada tabel 2.2.

9) Hitunglah factor ripple untuk penyearahan gelombang penuh dari hasil

pengukuran step (7) dengan hasil pengukuran step (5), kemudian tuliskan hasilnya pada

tabel 2.2.

10) Dari hasil pengukuran dan perhitungan pada tabel 2.1 dan 2.2, berikan

kesimpulan yang didapat dari percobaan ini.

Tabel 2.1 : Data pengukuran tegangan input, output dan barrier

Tegangan puncak (peak) input, Vp in 2 V

Tegangan puncak (peak) output, Vp out 1.2 V

Tegangan barier dioda, VF 0.8 Vrms

(2 – 1.2 = 0.8)

Tabel 2.2 : Data pengukuran dan perhitungan tegangan output & faktor ripple

JENIS TEGANGAN PENGUKURAN PERHITUNGAN

Tegangan output dc, Vo dc 1 V 2 𝑣𝑝

𝜋 = =

4

3.14 = 1.27 v

Tegangan riple FW, Vr (rms) 1.2 V rms 0.308 x 2 = 0.616 v

Faktor ripple, r 0.616

1.27 x 100% = 48.5%

48%


BAB 3 FILTER KAPASITOR

3.1 Tujuan :

1) Observasi dan pengukuran bentuk gelombang output dari rangkaian filter

kapasitor.

2) Pengukuran tegangan rata-rata, efektif dan faktor ripple dari filter kapasitor.

3.2 Dasar Teori :

3.2.1 Filter kapasitor untuk half wave (HW)


Gambar 3.1 : Proses penyearahan HW dengan filter kapasitor Gambar 3.1 menggambarkan proses terjadinya output HW dengan filter kapasitor. Dari

gambar 3.1(a) terlihat bahwa ketika tegangan input sinusoida (Vin) seperempat gelombang

positip, dioda dibias forward, sehingga kapasitor terisi muatan (charge) sebesar Vp(in) - 0,7 Volt.

Ketika tegangan input mulai menurun, maka kapasitor membuang muatan (discharge) ke beban,

seperti ditunjukkan pada gambar 3.1(b). Pembuangan muatan kapasitor ini terjadi selama diode

terbias reverse.

Sedangkan laju pembuangan muatan ini ditentukan oleh konstanta waktu

τ = RL × C Ketika besarnya tegangan input kembali lebih besar 0,7 Volt dari tegangan muatan kapasitor,

maka dioda dibias forward dan terjadi proses pengisian kembali, seperti ditunjukkan pada gambar

3.1(c).

Demikian seterusnya, sehingga membentuk tegangan ripple half wave.

3.2.2 Tegangan ripple Variasi tegangan output yang disebabkan oleh proses pengisian dan

pembuangan muatan kapasitor (charge dan discharge) disebut dengan

tegangan ripple. Secara umum, ripple adalah tidak diinginkan, sehingga,

proses filtering adalah upaya untuk menghasilkan ripple yang lebih kecil.


Gambar 3.2 : Perbandingan tegangan ripple untuk HW dan FW

3.2.3 Faktor ripple (r) untuk filter kapasitor

Faktor ripple adalah suatu indikasi ke‐efektifan suatu filter yang didefinisikan :


Untuk menyederhanakan perhitungan, tegangan ripple pada gambar 3.3 dapat didekati dengan

bentuk gelombang segitiga (triangular ripple wave form). Sehingga nilai rms untuk gelombang

tegangan segitiga adalah :

Tegangan ripple dapat dievaluasi dengan menggunakan rumusan

Kapasitansi

Substitusi kedalam persamaan tegangan rms, didapat :

Faktor ripple untuk filter kapasitor dapat dituliskan :






4) Oscilloscope


Gambar 3.4 : Rangkaian filter kapasitor


1) Rangkaikan seperti pada gambar 3.4 yang bersesuaian dengan modul praktikum atau

dengan menggunakan breadboard.

2) Dengan menggunakan Oscilloscope, gambarkan tegangan input dan output (input CH1

dan output CH2) pada kertas grafik/millimeter.

Gambar 3.5 : Tegangan output pada oscilloscope

3) Dari gambar yang dihasilkan oleh oscilloscope pada step ke (2) hitunglah nilai


tegangan puncak output (Vp out) dan tegangan ripple peak-to-peak (Vrp-p), dan tuliskan pada

tabel 3.1. 4) Dengan menggunakan voltmeter dc ukurlah tegangan output (Vodc), dantuliskan pada

tabel 3.2.

5) Hitunglah tegangan output dc dari filter kapasitor, kemudian tuliskan hasilnya pada

tabel 3.2.

6) Ukurlah tegangan ripple effektif [Vr(rms)] dengan menggunakan voltmeter ac yang di

seri dengan kapasitor, dan tuliskan pada tabel 3.2.

7) Hitunglah tegangan ripple efektif [Vr(rms)] untuk filter kapasitor, dan tuliskan hasilnya pada tabel 3.2.

8) Hitunglah factor ripple (dalam prosen) untuk filter kapasitor dari hasil pengukuran step

(6) dan (4), dan tuliskan hasilnya pada tabel 3.2.

9)Hitunglah factor ripple (dalam prosen) untuk filter kapasitor dengan persamaan

dibawah ini, dan tuliskan hasilnya pada tabel 3.2.

10)Dari hasil pengukuran dan perhitungan pada tabel 3.1 dan 3.2 berikan kesimpulan

yang didapat dari percobaan ini.


Tabel 3.1 : Data pengukuran tegangan dengan oscilloscope

Tegangan puncak full-wave rectifier 10 Volt

Tegangan ripple peak to peak (Vr p-p) 32.979 mVolt

Tabel 3.2 : Data pengukuran tegangan dengan dan faktor ripple

Nama tegangan Pengukuran Perhitungan

Tegangan output dc,

(Vo dc) 8.417 V

vp - 1

2 vr (p-p)

= 10 - 1

2 x 32.979 = 10 v –

16.4895

= 10 – 0.0164895 = 9.83 v

Tegangan riple FW,

Vr (rms) 32.98 mV (rms) 25.8 mV (rms)

Faktor ripple, (r)

32.98 mV

8.417 V x 100% =

0.032

8.417 x 100%

= 0.38 %

0.29

2200 x 106x 50000 x 100%

= 0.29

110 x 100% = 0.26 %


BAB 4

DIODE ZENER DAN REGULASI TEGANGAN

4.1 Tujuan :

1) Observasi dan pengukuran karakteristik diode zener.

2) Mendemonstrasikan diode zener yang digunakan sebagai regulator

tegangan sederhana.

4.2 Dasar Teori :

4.2.1 Diode zener

Sebagian besar penggunaan diode zener adalah untuk regulator

tegangan pada dc power supplies. Diode zener adalah device pn junction silicon

yang berbeda dengan diode rectifier, karena diode zener beroperasi pada daerah

reverse. Pada gambar 4.1 ditunjukkan kurva karakteristik diode zener. Dari

kurva tersebut terlihat bahwa, ketika diode mencapai tegangan breakdown,

maka tegangannya hampir dapat dikatakan konstan, meskipun terjadi perubahan

arus yang besar.

Gambar 4.1 : Karakteristik kurva V-I dari diode zener yang umum

Diode zener di desain untuk ber-operasi pada reverse breakdown.

Kemampuan untuk menjaga tegangan konstan pada terminalnya adalah

kunci utama dari diode zener. Nilai minimum arus reverse (IZK), harus dijaga

agar diode tetap pad breakdown untuk dapat menghasilkan regulasi tegangan.

Begitu juga arus maksimumnya (IZM) harus dijaga agar tidak melebihi power

dissipasinya, yang dapat merusakkan diode.


4.2.2 Rangkaian Equivalen Diode Zener

Pada gambar 4.2(a) memperlihatkan model ideal dari dioda zener pada

reverse breakdown. Pada keadaan ini tegangan konstan yang diberikan oleh

dioda sama dengan tegangan nominalnya. Pada gambar 4.2(b) ditunjukan

practical model (model dalam praktek) dari dioda zener, dimana terdapat

resistansi zener (RZ). Karena kurva tegangan tidak benar-benar vertikal, maka

perubahan arus zener menghasilkan perubahan kecil pada tegangan zener,

seperti diilustrasikan pada gambar 4.2(c). Perbandingan antar tegangan dan arus

zener adalah resistansi zener.

Gambar 4.2 : Rangkaian equivalen dioda zener

Diode zener beroperasi pada nilai daya tertentu. Besarnya daya

maksimum yang diperbolehkan, dispesifikasikan dengan power dissipasi dc

[PD(max)]. Sebagai contoh, dioda zener dengan seri 1N746 mempunyai nilai

PD(max) = 500 mW dan seri 1N3305A mempunyai nilai PD(max) = 50 W.

Power dissipasi dc ditentukan dengan persamaan :

Masing-masing diode zener mempunyai tegangan nominal VZ. Sebagai

contoh, dioda zener dengan seri 1N4738 mempunyai nilai tegangan nominal VZ

= 8,2 Volt, dengan toleransi 10 %, sehingga nilai tegangannya 7,38 Volt sampai

dengan 9,02 Volt. Sedangkan arus dc maksimum untuk diode zener (IZM) dapat

didekati dengan persamaan :

4.2.3 Regulasi Zener Dengan Tegangan Input Bervariasi


Gambar 4.3 menggambarkan bagaimana diode zener dapat

digunakanuntuk meregulasi tegangan dc yang bervariasi. Apabila tegangan

input bervariasi (dengan batasan tertentu), maka diode zener menjaga tegangan

output pada terminalnya mendekati konstan.

Gambar 4.3 : Regulasi zener dengan variasi tegangan input

Sebagai contoh, diode zener dengan nomor seri 1N4740 mempunyai

spesifikasi : VZ = 10 Volt, IZK = 0,25 mA, dan PD(max) = 1 W. Arus dc

maksimumnya dapat dicari dari data tersebut adalah

Untuk arus minimum (IZK), maka tegangan minimum pada R = 220 Ω adalah

VR = IZK x R = (0,25 mA)(220 Ω) = 55 Mv Karena VR = VIN – VZ, maka VIN

= VR + VZ = 55 mV + 10 V = 10,055 V .


Untuk arus maksimum (IZM), maka tegangan maksimum pada R = 220 Ωadalah

VR =|Izm x R = (100 mA)(220 Ω) = 22 V

Oleh karena itu, VIN = VR + VZ = 22 V + 10 V = 32 V

Contoh tersebut memperlihatkan bahwa diode zener dapat meregulasi

tegangan input yang bervariasi mulai dari 10,055 V sampai dengan 32 V

menjadi tegangan output yang mendekati 10 V.

4.2.4 Regulasi Zener Dengan Beban yang Bervariasi

Gambar 4.4 memperlihatkan regulator tegangan zener dengan beban

resistor yang bervariasi. Dari rangkaian tersebut diode zener akan menjaga

tegangan output pada RL mendekati konstan, sepanjang arus zener lebih besar

dari IZK dan lebih kecil dari IZM.

Gambar 4.4 : Regulasi zener dengan variasi beban

Ketika terminal output pada regulator zener adalah open (RL = ∝), maka

arus bebannya adalah nol, sehingga semua arus melalui zener. Keadaan seperti

ini disebut dengan tanpa beban (no load).

Apabila terminal output pada regulator zener dihubungkan dengan RL,

maka sebagian arus akan melewati zener, dan sebagian lain akan melewati

beban RL. Apabila nilai RL dikurangi, maka arus beban IL akan bertambah dan

arus zener IZ akan berkurang. Apabila nilai IZ minimum, atau sama dengan IZK

maka arus beban menjadi maksimum. Pada keadaan ini disebut dengan beban

maksimum (full load).

4.2.5 Prosentase Regulasi

Prosentase regulasi merupakan figure of merit yang digunakan untuk


men-spesifikasikan kinerja dari suatu regulator tegangan. Untuk regulasi

zener dengan tegangan input bervariasi, maka prosentase regulasi

didefinisikan :

Sedangkan untuk regulasi zener dengan beban bervariasi, maka

prosentase regulasi didefinisikan :



2) Mikro dan Mili-Ammeter dc

3) Voltmeter dc

4) DC Power supply


Gambar 4.5 : Rangkaian percobaan regulasi zener



XMM1

R

470Ω

XMM2

D1

1N4740A

V1

Key = A 15V

R1

1kΩKey=A

25 %

XMM3

XMM4



2) Pada percobaan kurva karakteristik zener, beban RL dilepas dan

tegangan dari dc power supply di set pada 0 V. Ukurlah VZ dan IZ mulai

dari 0 V, kemudian dinaikkan secara perlahan dengan step 1 V sampai

mencapai kurang lebih 15 V, kemudian tuliskan datanya pada tabel 4.1.

Usahakan arus zener IZ jangan sampai melebihi 50 mA.

3) Dari data pada tabel 4.1, gambarkan kurva karakteristik zener untuk

kondisi bias reverse.

4) Dari gambar hasil langkah ke (3), carilah tegangan knee dan resistansi zener

(RZ) dan catatlah hasilnya pada tabel 4.2.

5) Pada percobaan regulasi tegangan, pasangkan kembali beban RL (untuk

beban penuh) kemudian ukurlah arus source IT, arus zener IZ, arus beban IL,

dan tegangan output beban penuh VO(FL), kemudian tuliskan datanya pada

tabel 4.3.

6) Dengan memperhitungkan tegangan zener dan resistansi zener hasil

dari langkah (4), hitunglah arus source IT, arus zener IZ, arus beban IL,

dan tegangan output beban penuh VO(FL), kemudian tuliskan hasilnya

pada tabel 4.3 dan bandingkan kedua hasil tersebut.

7) Untuk pengukuran tanpa beban (no load), resistansi beban RL dilepas,

kemudian ukurlah arus source IT, arus zener IZ, dan tegangan output tanpa

beban VO(NL), dan catatlah datanya pada tabel 4.4.

8) Dengan memperhitungkan tegangan zener dan resistansi zener hasil

dari langkah (4), hitunglah arus source IT, arus zener IZ, dan tegangan

output tanpa beban VO(NL), kemudian tuliskan hasilnya pada tabel 4.4

dan bandingkan kedua hasil tersebut.

9) Dari hasil langkah (5) sampai dengan (8), tentukan prosentase regulasi dari

zener, kemudian tuliskan hasilnya pada tabel 4.3 dan 4.4 kemudian bandingkan

kedua hasil tersebut.

Tabel 4.1 : Data pengukuran karakteristik zener


Tegangan input, Vin

(Volt)

Tegangan zener, VZ

(Volt)

Arus zener, IZ

(μA dan mA)

0

1

2

3

4

5

6

Tegangan input, Vin

(Volt)

Tegangan zener, VZ

(Volt)

Arus zener, IZ

(μA dan mA)


7

8

9

10

11

12

13


14

15

Tabel 4.2 : Tegangan knee dan resistansi zener

Tegangan knee zener 10 v

Resistansi Zener (Rz) 5 Ω


Tabel 4.3 : Data zener regulator beban penuh

Parameter Pengukuran Perhitungan Eror

(%)

IT 22.954 A IZ + IL = IT (3.057+19.899=22.956) 0.8%

IZ 3.057 uA IT – IL = IZ (22.954 – 19.899 = 3.055) 0.6%

IL 19.899 mA IT – IZ = IL (22.954 – 3.057 = 19.897) 0.2%

VO (FL) 9.95 V0 = VZ (9.95) 0%

Tabel 4.4 : Data zener regulator tanpa beban Untuk : Vin = 15 Volt

Parameter Pengukuran Perhitungan Eror (%)

IT 68.045 mA 68.045 mA 0%

IZ 68.045 mA 68.045 mA 0%

Vo (NL) 10.03 V 10.03 V 0%

VR (%) 1.7 % 1.7 % 0%


BAB 5 RANGKAIAN CLIPPER DENGAN DIODE

5.1 Tujuan :

Mendemonstrasikan cara kerja rangkaian clipper menggunakan

diode.Diode clipper adalah rangkaian pembentuk gelombang (waveshaping)

yang digunakan untuk melindungi tegangan sinyal diatas atau dibawah nilai

tertentu.

5.2 Dasar Teori :

Rangkaian clipper adalah rangkaian pembentuk gelombang

(waveshaping) yang berfungsi memotong bentuk gelombang pada level dc

tertentu. Ada beberapa konfigurasi dari rangkaian clipper, yaitu rangkaian

clipper positif, clipper negative, clipper dengan bias tegangan positif dan clipper

dengan bias tegangan negative.

5.2.1 Rangkaian Clipper Positif

Rangkaian clipper positif adalah rangkaian clipper yang memotong

level dc positif dari suatu bentuk gelombang, seperti yang ditunjukkan

pada gambar 5.1. Ketika tegangan input sinusoida (Vin) setengah

gelombang positif, maka dioda dibias forward, sehingga arus mengalir

pada diode, sehingga tegangan output adalah sebesar 0,7 Volt, yaitu

merupakan tegangan barier dari diode.

Gambar 5.1 : Rangkaian Clipper Positif


5.2.2 Rangkaian Clipper Negatif

Rangkaian clipper negatif adalah rangkaian clipper yang memotong level

dc negatif dari suatu bentuk gelombang, seperti yang ditunjukkan pada gambar

5.2. Ketika tegangan input sinusoida (Vin) setengah gelombang negatif, maka

dioda dibias reverse, sehingga arus mengalir ke beban, sehingga tegangan

output adalah sebesar tegangan input.

Gambar 5.2 : Rangkaian Clipper Negatif

5.2.3 Rangkaian Clipper dengan Bias Positif

Rangkaian clipper bias positif adalah rangkaian clipper yang

memotong level dc positif pada level tertentu sesuai dengan tegangan

bias positif yang diberikan, seperti yang ditunjukkan pada gambar 5.3.

Ketika tegangan input sinusoida (Vin) setengah gelombang positif,

maka dioda akan dibias forward jika Vin = VBIAS + 0,7 Volt.

Gambar 5.3 : Rangkaian Clipper dengan Bias Positif


5.2.4 Rangkaian Clipper dengan Bias Negatif

Rangkaian clipper bias negatif adalah rangkaian clipper yang memotong

level dc negatif pada level tertentu sesuai dengan tegangan bias negatif yang

diberikan, seperti yang ditunjukkan pada gambar 5.4. Ketika tegangan input

sinusoida (Vin) setengah gelombang negative, maka dioda akan dibias reverse

jika Vin = -VBIAS - 0,7 Volt.

Gambar 5.4 : Rangkaian Clipper dengan Bias Positif


Gambar 5.5 : Skematik Diagram dari Rangkaian Percobaan

Keterangan gambar :

R = 15 kΩ, 0,25 Watt

Potensiometer 5 kΩ

Diode rectifier silicon : 1N4001




2) DC Power Supply

3) Signal generator

4) Oscilloscope

5.5 Prosedur Percobaan :

1) Dengan menggunakan breadboard, rangkaikan clipper positif seperti pada

gambar 5.5A

2) Sebelum Signal generator dinyalakan, set-lah channel 1 dan 2 dari

Oscilloscope pada skala 1 Volt / division, dc coupling dan time base = 1 ms /

division.

3) Sebelum Signal generator dinyalakan, nyalakan terlebih dahulu

oscilloscope set-lah posisi garis sinyal channel 1 dan 2 pada level yang

sama yaitu zero volts.

4) Nyalakan signal generator dan aturlah amplitudo sinyal sebesar 6 V peakto-

peak, pada frekuensi 200 Hz.

5) Dari display oscilloscope, gambarkan tegangan input dan output (input CH1

dan output CH2) pada kertas grafik/millimeter.seperti yang

ditunjukkan oleh gambar 5.6.

6) Matikan signal generator dan oscilloscope, kemudian balikkan polaritas dari

diode sehingga menjadi rangkaian clipper negative seperti yang ditunjukkan

pada gambar 5.5B.

7) Nyalakan kembali oscilloscope dan signal generator kemudian aturlah

amplitudo sinyal tetap sebesar 6 V peak-to-peak, pada frekuensi 200 Hz.


Gambar 5.6 : Tegangan input dan output rangkaian clipper positif


dan output CH2) pada kertas grafik/millimeter.seperti yang

ditunjukkan oleh gambar 5.7.

Gambar 5.7 : Tegangan input dan output rangkaian clipper negative


9) Matikan signal generator dan oscilloscope, kemudian rangkaikan rangkaian

clipperdengan bias positif seperti yang ditunjukkan pada gambar 5.5C.

10) Catukan supply tegangan sebesar 5 V pada potensiometer kemudian

aturlah sehinga menghasilkan tegangan dc sebesar +1,5 V, seperti yang

ditunjukkan pada gambar 5.5C.





13) Atur-aturlah potensiometer sampai mencapai nilai-niai yang ekstrim,

kemudian amatilah display oscilloscope, apa yang tejadi ?

14) Matikan signal generator, power supply dan oscilloscope, kemudian

balikkan polaritas diode dan power supply sehingga menjadi rangkaian

clipper dengan bias negatif seperti yang ditunjukkan pada gambar 5.5D.

15) Aturlah supply tegangan sebesar - 5 V pada potensiometer, kemudian

aturlah sehinga menghasilkan tegangan dc sebesar -1,5 V, seperti yang

ditunjukkan pada gambar 5.5D.





18) Atur-aturlah potensiometer sampai mencapai nilai-niai yang ekstrim,

kemudian amatilah display oscilloscope, apa yang tejadi ?


TEGANGAN INPUT A

TEGANGAN OUTPUT A


TEGANGAN INPUT B

TEGANGAN OUTPUT B


RANGKAIN C

R1

15kΩ

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _

V1

3 Vpk 200 Hz 0°

R2

5kΩKey=A

70 %

V2

5 V

XMM1

D3

1N4001G


TEGANGAN INPUT C

TEGANGAN OUTPUT C


RANGKAIAN D

R1

15kΩ

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _

V1

3 Vpk 200 Hz 0°

R2

5kΩKey=A

70 %

V2

5 V

XMM1

D4

1N4001G


TEGANGAN INPUT D

TEGANGAN OUTPUT D


BAB 6

RANGKAIAN CLAMPER DENGAN DIODE

6.1. Tujuan :

Mendemonstrasikan cara kerja rangkaian clamper menggunakan

diode.Diode clamper adalah rangkaian pembentuk gelombang (waveshaping)

tetapi dengan menambahkan level dc pada bentuk gelombang.

6.2. Dasar Teori :

Rangkaian clamper adalah rangkaian pembentuk gelombang

(waveshaping) yang berfungsi menggeser bentuk gelombang keatas dan ke

bawah. Ada beberapa konfigurasi dari rangkaian clamper, yaitu rangkaian

clamper positif dan clamper negative.

6.2.1 Rangkaian Clamper Positif

Rangkaian clipper positif adalah rangkaian clamper yang menaikkan level

dc positif dari suatu bentuk gelombang, seperti yang ditunjukkan pada gambar

6.1.

Gambar 6.1 : Rangkaian Clamper Positif

6.2.2 Rangkaian Clamper Negatif

Rangkaian clipper positif adalah rangkaian clamper yang menurunkan

level dc negatif dari suatu bentuk gelombang, seperti yang

ditunjukkan pada gambar 6.2.

Gambar 6.2 : Rangkaian Clamper Negatif


6.3. Rangkaian Percobaan :

Gambar 6.3 : Skematik Diagram dari Rangkaian Percobaan

Keterangan gambar :

R = 10 kΩ, 0,25 Watt

C= 10 μF kapasitor elektrolit, 25 Volt

Diode rectifier silicon : 1N4001

6.4. Peralatan yang digunakan :


2) DC Power Supply

3) Signal generator

4) Oscilloscope

6.5. Prosedur Percobaan :

1) Dengan menggunakan breadboard, rangkaikan rangkaian clamper positif

seperti pada gambar 6.3.

2) Sebelum Signal generator dinyalakan, set-lah channel 1 dan 2 dari

Oscilloscope pada skala 2 Volt / division, dc coupling dan time base = 0,2 ms /

division.

3) Sebelum Signal generator dinyalakan, nyalakan terlebih dahulu

oscilloscope set-lah posisi garis sinyal channel 1 dan 2 pada level yang


4) Nyalakan signal generator dan aturlah amplitudo sinyal sebesar 5 V

peak-to-peak, pada frekuensi 1 kHz.




6) Tambahkan tegangan input peak-to-peak. Amati apa yang terjadi ?

7) Matikan signal generator dan oscilloscope, kemudian balikkan polaritas dari

diode sehingga menjadi rangkaian clipper negative.

8) Sebelum Signal generator dinyalakan kembali, nyalakan terlebih dahulu

oscilloscope dan set-lah posisi garis sinyal channel 1 dan 2 pada level yang


9) Kemudian nyalakan kembali signal generator dan aturlah amplitudo sinyal

sebesar 5 V peak-to-peak, pada frekuensi 1 kHz.



11) Tambahkan tegangan input peak-to-peak. Amati apa yang terjadi ?

RANGKAIAN 2.5 VPK

V1

2.5 Vpk 1kHz 0°

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _

D1

1N4001GR1

10kΩ

C2

10µF


Tegangan input dc 2.5 Vpk

Tegangan output DC 2.5 Vpk


RANGKAIAN INPUT 5 Vpk

Tegangan input DC 5 Vpk

V1

5 Vpk 1kHz 0°

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _

D1

1N4001GR1

10kΩ

C2

10µF


Tegangan Output 5 Vpk

RANGKAIAN TEGANGAN DC 2.5 VPK SETELAH POLARITAS DIODA DIBALIK

V1

2.5 Vpk 1kHz 0°

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _

D1

1N4001G

R1

10kΩ

C2

10µF


Tegangan input DC 2.5 Vpk

Tegangan output DC 2.5 Vpk


RANGKAIAN TEGANGAN DC 5 VPK SETELAH POLARITAS

DIODA DIBALIK

Tegangan Input 5 Vpk

Tegangan output 5 Vpk

V1

5 Vpk 1kHz 0°

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _

D1

1N4001G

R1

10kΩ

C2

10µF

Education

Catu daya telekomunikasi