PETUNJUK PRAKTIKUM
Praktikum
Rangkaian Elektrik
Laboratorium Dasar
Teknik Elektro
Mervin T Hutabarat
Muhammad Amin S. (Revisi)
Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika
Institut Teknologi Bandung
2022
Petunjuk Praktikum
EL2101 Rangkaian Elektrik
edisi 2022 – 2023
Disusun oleh
Mervin T. Hutabarat
Muhammad Amin S. (Revisi)
Laboratorium Dasar Teknik Elektro
Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika
Institut Teknologi Bandung
2022
Daftar Kontributor
Penulis menghargai semua pihak yang telah membantu dan berkontribusi pada punyusunan
petunjuk praktikum ini. Berikut ini daftar nama yang berkontribusi pada penyusunan petunjuk
praktikum ini
Mervin Hutabarat
Amy Hamidah Salman
Narpendyah Wisjnu Ariwadhani
Harry Septanto
Muhammad Luthfi
Rizki Ardianto
Sandra Irawan
Nina Lestari
Daftar Kontributor
i
Daftar Isi
Daftar Kontributor ...................................................................................................................... i
Daftar Isi ....................................................................................................................................ii
Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro ................................................................iiv
Kelengkapan Praktikum .......................................................................................................iiv
Persiapan/ Sebelum Praktikum ............................................................................................iiv
Selama Praktikum ................................................................................................................. iv
Setelah Praktikum .................................................................................................................. v
Pergantian Jadwal .................................................................................................................. v
Sanksi .................................................................................................................................... vi
Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium ................................vii
Keselamatan .........................................................................................................................vii
Penggunaan Peralatan Praktikum ......................................................................................... ix
Sanksi .................................................................................................................................... ix
Tabel Sanksi Praktikum ............................................................................................................. x
Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium.............................................................. 1
1. Tujuan ............................................................................................................................ 1
2. Persiapan ........................................................................................................................ 1
3. Alat dan Komponen yang Digunakan ............................................................................ 7
4. Tugas Pendahuluan ........................................................................................................ 7
5. Langkah Percobaan ........................................................................................................ 8
Percobaan 2: Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi ....................................... 18
1. Tujuan .......................................................................................................................... 18
2. Persiapan ...................................................................................................................... 18
3. Alat dan Komponen yang Digunakan .......................................................................... 23
4. Tugas Pendahuluan ...................................................................................................... 23
5. Percobaan ..................................................................................................................... 24
Percobaan 3: Rangkaian Penguat Operasional ........................................................................ 33
1. Tujuan .......................................................................................................................... 33
2. Persiapan ...................................................................................................................... 33
3. Alat dan Komponen yang Digunakan .......................................................................... 36
4. Tugas Pendahuluan ...................................................................................................... 37
5. Percobaan ..................................................................................................................... 39
Percobaan 4: Gejala Transien, Rangkaian Differensiator dan Integrator ................................ 43
1. Tujuan .......................................................................................................................... 43
2. Persiapan ...................................................................................................................... 43
3. Alat dan Komponen yang Digunakan .......................................................................... 48
4. Tugas Pendahuluan ...................................................................................................... 48
5. Percobaan ..................................................................................................................... 49
Percobaan 5: Respon Frekuensi dan Rangkaian Resonansi ..................................................... 53
1. Tujuan .......................................................................................................................... 53
2. Persiapan ...................................................................................................................... 53
3. Alat dan Komponen yang Digunakan .......................................................................... 54
4. Percobaan ..................................................................................................................... 55
ii
Daftar Isi
Lampiran A: Akurasi, Presisi dan Nilai Penting ...................................................................... 62
Akurasi dan Presisi .............................................................................................................. 62
Error Sistematik dan Error Acak.......................................................................................... 62
Nilai Penting ........................................................................................................................ 63
Angka Penting pada Praktikum ........................................................................................... 63
Lampiran B: Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard ........................... 64
Breadboard ........................................................................................................................... 64
Merangkai Kabel, Komponen dan Instrumen ...................................................................... 66
Lampiran C: Nilai dan Rating Komponen ............................................................................... 69
Resistor ................................................................................................................................ 69
Kapasitor .............................................................................................................................. 71
Induktor ................................................................................................................................ 74
Dioda .................................................................................................................................... 76
Transistor ............................................................................................................................. 77
Daftar Pustaka ...................................................................................................................... 77
Lampiran D: Instrumen Dasar dan Aksesoris .......................................................................... 78
Instrumen Dasar ................................................................................................................... 78
Generator Sinyal .................................................................................................................. 78
Osiloskop ............................................................................................................................. 79
Power Supply ....................................................................................................................... 79
Kabel Aksesoris ................................................................................................................... 80
Lampiran E: Prinsip Kerja Multimeter .................................................................................... 84
Jenis Multimeter................................................................................................................... 84
Multimeter Elektronis .......................................................................................................... 85
Penggunaan Multimeter ....................................................................................................... 85
Contoh Rangkaian Multimeter ............................................................................................. 93
Multimeter Sebagai Alat Ukur Besaran Lain....................................................................... 94
Spesifikasi Multimeter ......................................................................................................... 94
Lampiran F: Cara Menggunakan Generator Sinyal ................................................................. 96
Lampiran G: Prinsip Kerja Osiloskop...................................................................................... 98
Bagian-bagian Osiloskop ..................................................................................................... 98
Osiloskop “Dual Trace” ..................................................................................................... 102
Kalibrator ........................................................................................................................... 103
Probe dan Peredam ............................................................................................................ 103
Skema Muka Osiloskop ..................................................................................................... 103
Daftar Isi
iii
Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik
Elektro
Kelengkapan Praktikum
Setiap praktikan wajib berpakaian lengkap, mengenakan celana panjang/rok, kemeja dan
mengenakan sepatu. Untuk memasuki ruang laboratorium praktikan wajib membawa
kelengkapan berikut:
1. Modul praktikum,
2. Buku Catatan Laboratorium (BCL),
3. Alat tulis dan kalkulator,
4. Kartu Nama (Name tag), dan
5. Kartu Praktikum.
Persiapan/ Sebelum Praktikum
Sebelum mengikuti percobaan sesuai jadwalnya, sebelum memasuki laboratorium praktikan
harus mempersiapkan diri dengan melakukan hal-hal berikut:
1. Membaca dan memahami isi modul praktikum,
2. Mengerjakan hal-hal yang harus dikerjakan sebelum praktikum dilaksanakan,
misalnya mengerjakan tugas pendahuluan, melakukan perhitungan-perhitungan,
menyalin source code, mengisi Kartu Praktikum dsb.,
3. Mengisi daftar hadir di Tata Usaha Laboratorium,
4. Mengambil kunci loker dan melengkapi administrasi peminjaman kunci loker dengan
kartu identitas (KTM/ SIM/ KTP).
Selama Praktikum
Setelah dipersilahkan masuk dan menempati bangku dan meja kerja, praktikan haruslah:
1. Menuliskan identitas diri pada Berita Acara Praktikum yang diedarkan oleh asisten,
2. Memperhatikan dan mengerjakan setiap percobaan dengan waktu sebaikbaiknya, diawali dengan kehadiran praktikan secara tepat waktu,
3. Mengumpulkan Kartu Praktikum pada asisten,
4. Melakukan pengecekan terhadap peralatan praktikum (termasuk kabel di dalam
boks kabel) sebelum memulai praktikum,
iv
Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro
5. Mendokumentasikan dalam Buku Catatan Laboratorium. (lihat Petunjuk
Penggunaan BCL) tentang hal-hal penting terkait percobaan yang sedang
dilakukan.
Setelah Praktikum
Setelah menyelesaikan percobaan, praktikan harus
1.
2.
3.
4.
Memastikan BCL dan Kartu Praktikum telah ditandatangani oleh asisten,
Mengembalikan kunci loker dan melengkapi administrasi pengembalian kunci loker
(pastikan kartu identitas KTM/ SIM/ KTP diperoleh kembali),
Mengerjakan laporan dalam bentuk SoftCopy (lihat Panduan Penyusunan Laporan di
laman http://ldte.stei.itb.ac.id),
Mengumpulkan
file
laporan dengan
cara
mengunggah
di laman
http://praktikum.stei.itb.ac.id. Waktu pengiriman paling lambat jam 11.00 WIB, dua
hari kerja berikutnya setelah praktikum, kecuali ada kesepakatan lain antara Dosen
Pengajar dan/atau Asisten.
Pergantian Jadwal
Kasus Biasa
Pergantian jadwal dilakukan dengan proses pertukaran. Pertukaran jadwal hanya dapat
dilakukan per orang dengan modul yang sama. Langkah untuk menukar jadwal adalah sebagai
berikut:
1. Lihatlah format Pertukaran Jadwal di http://ldte.stei.itb.ac.id pada halaman Panduan
2. Salah satu praktikan yang bertukar jadwal harus mengirimkan e-mail ke
labdasar@stei.itb.ac.id atau melalui akun Official Line : @kiy3574q. Waktu
pengiriman paling lambat jam 16.30, satu hari kerja sebelum praktikum yang
dipertukarkan.
3. Pertukaran diperbolehkan setelah ada konfirmasi dari Lab. Dasar.
Kasus Sakit atau Urusan Mendesak Pribadi Lainnya
Jadwal pengganti dapat diberikan kepada praktikan yang sakit atau memiliki urusan
mendesak pribadi. Praktikan yang hendak mengubah jadwal untuk urusan pribadi mendesak
harus memberitahu staf tata usaha laboratorium sebelum jadwal praktikumnya melalui
email.
Segera setelah praktikan memungkinkan mengikuti kegiatan akademik, praktikan dapat
mengikuti praktikum pengganti setelah mendapatkan konfirmasi dari staf tata usaha
Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro
v
laboratorium dengan melampirkan surat keterangan dokter bagi yang sakit atau surat terkait
untuk yang memiliki urusan pribadi.
Kasus ”kepentingan massal”
”Kepentingan massal” terjadi jika ada lebih dari sepertiga rombongan praktikan yang tidak
dapat melaksanakan praktikum pada satu hari yang sama karena alasan yang terkait kegiatan
akademis, misalnya Ujian Tengah Semester pada jadwal kelompoknya. Beritahukan kepada
administrasi TU Lab. Dasar secepatnya. Jadwal praktikum pengganti satu hari itu akan
ditentukan kemudian oleh admin Lab. Dasar.
Sanksi
Pengabaian aturan-aturan di atas dapat dikenakan sanksi pengguguran nilai praktikum
terkait.
vi
Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro
Panduan Umum Keselamatan dan
Penggunaan Peralatan Laboratorium
Keselamatan
Pada prinsipnya, untuk mewujudkan praktikum yang aman diperlukan partisipasi seluruh
praktikan dan asisten pada praktikum yang bersangkutan. Dengan demikian, kepatuhan
setiap praktikan terhadap uraian panduan pada bagian ini akan sangat membantu
mewujudkan praktikum yang aman.
Bahaya Listrik
Perhatikan dan pelajari tempat-tempat sumber listrik (stop-kontak dan circuit breaker) dan
cara menyala-matikannya. Jika melihat ada kerusakan yang berpotensi menimbulkan bahaya,
laporkan pada asisten.
1. Hindari daerah atau benda yang berpotensi menimbulkan bahaya listrik (sengatan
listrik/ strum) secara tidak disengaja, misalnya kabel jala-jala yang terkelupas dll.
2. Tidak melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya listrik pada diri sendiri
atau orang lain.
3. Keringkan bagian tubuh yang basah karena, misalnya, keringat atau sisa air wudhu.
4. Selalu waspada terhadap bahaya listrik pada setiap aktivitas praktikum.
Kecelakaan akibat bahaya listrik yang sering terjadi adalah tersengat arus listrik. Berikut ini
adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika hal itu terjadi:
1. Jangan panik,
2. Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing dan di
meja praktikan yang tersengat arus listrik,
3. Bantu praktikan yang tersengat arus listrik untuk melepaskan diri dari sumber listrik,
4. Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda
tentang terjadinya kecelakaan akibat bahaya listrik.
Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium
vii
Bahaya Api atau Panas berlebih
Jangan membawa benda-benda mudah terbakar (korek api, gas dll.) ke dalam ruang
praktikum bila tidak disyaratkan dalam modul praktikum.
1. Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan api, percikan api atau panas
yang berlebihan.
2. Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya api atau panas berlebih
pada diri sendiri atau orang lain.
3. Selalu waspada terhadap bahaya api atau panas berlebih pada setiap aktivitas
praktikum.
Berikut ini adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika menghadapi bahaya api atau panas
berlebih:
1. Jangan panik,
2. Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda
tentang terjadinya bahaya api atau panas berlebih,
3. Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing,
4. Menjauh dari ruang praktikum.
Bahaya Lain
Untuk menghindari terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan selama pelaksanaan percobaan
perhatikan juga hal-hal berikut:
1. Jangan membawa benda tajam (pisau, gunting dan sejenisnya) ke ruang praktikum
bila tidak diperlukan untuk pelaksanaan percobaan,
2. Jangan memakai perhiasan dari logam misalnya cincin, kalung, gelang dll.,
3. Hindari daerah, benda atau logam yang memiliki bagian tajam dan dapat melukai,
4. Hindari melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan luka pada diri sendiri atau orang
lain, misalnya bermain-main saat praktikum.
Lain-lain
Praktikan dilarang membawa makanan dan minuman ke dalam ruang praktikum.
viii
Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium
Penggunaan Peralatan Praktikum
Berikut ini adalah panduan yang harus dipatuhi ketika menggunakan alat-alat praktikum:
1. Sebelum menggunakan alat-alat praktikum, pahami petunjuk/ prosedur penggunaan tiap alat itu. Petunjuk/ prosedur penggunaan beberapa alat praktikum ada di
kuliah praktikum bersangkutan dan di https://ldte.stei.itb.ac.id.
2. Perhatikan dan patuhi peringatan (warning) yang biasanya tertera pada badan alat.
3. Pahami fungsi atau peruntukan alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat tersebut
hanya untuk aktivitas yang sesuai fungsi atau peruntukannya. Menggunakan alat
praktikum di luar fungsi atau peruntukannya dapat menimbulkan kerusakan pada
alat tersebut dan bahaya keselamatan praktikan.
4. Pahami rating dan jangkauan kerja alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat
tersebut sesuai rating dan jangkauan kerjanya. Menggunakan alat praktikum di luar
rating dan jangkauan kerjanya dapat menimbulkan kerusakan pada alat tersebut dan
bahaya keselamatan praktikan.
5. Pastikan seluruh peralatan praktikum yang digunakan aman dari benda/ logam tajam,
api/ panas berlebih atau lainnya yang dapat mengakibatkan kerusakan pada alat
tersebut.
6. Tidak melakukan aktifitas yang dapat menyebabkan kotor, coretan, goresan atau
sejenisnya pada badan alat-alat praktikum yang digunakan.
7. Kerusakan instrumentasi praktikum menjadi tanggung jawab bersama rombongan
praktikum ybs. Alat yang rusak harus diganti oleh rombongan tersebut.
Sanksi
Pengabaian uraian panduan di atas dapat dikenakan sanksi tidak lulus mata kuliah
praktikum yang bersangkutan.
Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium
ix
Tabel Sanksi Praktikum
Berlaku mulai: 14 Agustus 2017
Level
Akademik
Waktu
Saat dan
setelah
praktikum
Kasus
Semua
kegiatan
(mencontek):
Saat
praktikum
plagiasi
Pengurangan
nilai per modul
Gugur
praktikum
tugas pendahuluan, test dalam
praktikum, laporan praktikum
Sengaja
praktikum
Berat
Sanksi
tidak
mengikuti
Tidak hadir praktikum
Gugur
modul
Terlambat hadir praktikum
Pakaian tidak sesuai: kemeja,
sepatu
Tugas
pendahuluan
tidak
dikerjakan/hilang/tertinggal
Ringan
Saat
Praktikum
Pertukaran jadwal tidak sesuai
aturan/ketentuan
Tidak
mempelajari
modul
sebelum
praktikum/tidak
mengerti isi modul
Setelah
Praktikum
Dikeluarkan
dari
praktikum
-25 nilai akhir
BCL tertinggal/hilang
-100% nilai BCL
Name Tag tertinggal/hilang
-10 nilai akhir
Kartu praktikum tertinggal/hilang
-25 nilai akhir
Kartu praktikum tidak lengkap
data dan foto
-10 nilai akhir
Loker
tidak
tertinggal
-10 nilai akhir
dikunci/kunci
Tidak ada paraf asisten
BCL/kartu praktikum
Terlambat
laporan
x
-25 nilai akhir
di
mengumpulkan
-25 nilai akhir
-1/min
nilai
akhir, maks -50
Terlambat mengumpulkan BCL
-1/min
nilai
BCL, maks -50
Tidak bawa kartu praktikum saat
pengumpulan BCL
-50 nilai BCL
Tidak minta paraf admin saat
pengumpulan BCL
-50 nilai BCL
Tabel Sanksi Praktikum
Catatan:
1.
Pelanggaran akademik menyebabkan gugur praktikum, nilai praktikum E
2.
Dalam satu praktikum, praktikan maksimal boleh melakukan
a.
1 pelanggaran berat dan 1 pelanggaran ringan; atau
b. 3 pelanggaran ringan
3.
Jika jumlah pelanggaran melewati point 2, praktikan dianggap gugur praktikum.
4.
Praktikan yang terkena sanksi gugur modul wajib mengganti praktikum pada hari lain dengan
nilai modul tetap 0. Waktu pengganti praktikum ditetapkan bersama asisten. Jika praktikan
tidak mengikuti ketentuan praktikum (pengganti) dengan baik, akan dikenakan sanksi gugur
praktikum.
5.
Setiap pelanggaran berat dan ringan dicatat/diberikan tanda di kartu praktikum
6.
Waktu acuan adalah waktu sinkron dengan NIST
7.
Sanksi yang tercantum di tabel adalah sanksi minimum.
8. Sanksi yang belum tercantum akan ditentukan kemudian.
Tabel Sanksi Praktikum
xi
Plagiarisme dan Kecurangan Akademik
Plagiarisme merupakan salah satu bentuk kecurangan akademik. Definisi plagiarisme sesuai
Peraturan Akademik ITB adalah menggunakan kata-kata atau karya orang lain sebagai katakata atau karya sendiri dalam suatu kegiatan akademik tanpa menyebutkan acuan yang
dipakai. Plagiarisme bisa dilakukan secara sengaja, akibat kecerobohan, maupun tidak
sengaja. Plagiarisme merupakan pelanggaran integritas akademik. Prinsip kejujuran
intelektual menyiratkan bahwa semua anggota komunitas akademik harus mengakui peran
pemilik gagasan awal dalam hal kata-kata dan data yang membentuk dasar untuk pekerjaan
mereka sendiri. Mengakui karya orang lain sebagai milik anda memberi makna bahwa anda
telah gagal menyelesaikan proses pembelajaran. Plagiarisme adalah sangat tidak etis dan
memiliki konsekuensi serius bagi karir masa depan Anda sekaligus merusak reputasi institusi.
Bentuk-bentuk plagiarisme:
1. Mengutip kata demi kata (Verbatim)
2. Parafrase: menuliskan kembali karya hasil orang lain dengan mengubah kata atau
mengubah urutan kalimat, dengan mengikuti struktur argumen orang lain tersebut tanpa
menyebutkan acuan.
3. Kolusi: kolaborasi tidak sah antar mahasiswa tanpa atribusi terhadap bantuan dari luar
yang diterima, atau tidak mengikuti sebenarnya pada peraturan kerja berkelompok
4. Kutipan tidak akurat: salah kutip atau mencantumkan referensi yang tidak pernah
dikutip.
5. Apresiasi (acknowledgement) tidak akurat: tidak menyebutkan kontribusi pihak yang
berkontribusi atau sebaliknya memberi apresiasi pada pihak yang tidak berkontribusi.
6. Menggunakan jasa pihak ketiga, profesional maupun tidak.
Prinsip menghindari plagiarisme:
1. Semua karya ilmiah harus dilandasi latar belakang, motivasi, dan lain sebagainya yang
bisa dipertanggungjawabkan secara ilmiah. Adalah wajib untuk menggunakan referensi
untuk mendukung ide-ide yang telah Anda kembangkan.
2. Dalam karya ilmiah, Anda harus menunjukkan bahwa Anda memiliki pemahaman yang
jelas dan benar tentang materi yang telah Anda dapatkan dari referensi.
3. Berikan kejelasan antara analisa (ide) original Anda dengan apa yang telah diambil dari
referensi:
• Berikan penanda bagian mana suatu paragraf adalah berasal dari referensi.
• Kutipan harus selalu diidentifikasi dengan menggunakan tanda kutip atau indentasi,
dan dengan referensi penuh dari sumber yang dikutip.
• Untuk menghindari parafrase, lebih baik menuliskan kembali ringkasan singkat dari
keseluruhan sumber dengan kata-kata sendiri, dan dengan jelas menunjukkan bahwa
itu yang dilakukan sehingga jelas bagian mana yang merupakan ide original Anda,
mana yang diambil dari referensi.
xii
Plagiarisme dan Kecurangan Akademik
•
•
•
•
Untuk menghindari kolusi, adalah tanggung jawab Anda untuk memastikan bahwa
Anda sepenuhnya jelas tentang sejauh mana kolaborasi/kerja kelompok diizinkan,
dan bagian mana dari pekerjaan itu harus Anda kerjakan sendiri.
Tidak boleh memasukkan apa pun dalam referensi atau bibliografi yang sebenarnya
tidak direferensikan.
Jika akses ke sumber utama tidak diperoleh, boleh menggunakan teks sekunder.
Sitasi (menyebutkan) referensi harus diikuti dengan identifikasi pengutipannya dalam
paragraf.
Kecurangan akademik dalam pelaksanaan praktikum
Tugas pendahuluan harus dikerjakan sendiri dalam setiap aspeknya, baik apabila tugas
berupa analisis, perhitungan, atau simulasi. Kegiatan mencontoh atau meniru tugas
pendahuluan tidak diperkenankan, dan apabila terbukti/bisa dibuktikan dapat dianggap
melalukan kecurangan akademik seperti halnya mencontek. Apabila tugas yang diberikan
membutuhkan referensi dari buku, internet dan sejenisanya, berlaku aturan plagiarisme.
Untuk menghindari plagiarisme dalam mengerjakan tugas pendahuluan yang membutuhkan
referensi, gunakan minimal 3 referensi dengan melakukan elaborasi dari referensi-referensi
tersebut. Hindari dalam menggunakan hanya satu referensi meskipun dengan melakukan
parafrase.
Tes awal termasuk dalam kategori yang sama dengan kuis atau ujian, dimana segala bentuk
upaya mendapatkan bantuan dari pihak luar (mencontek pekerjaan peserta lain dengan
bekerjasama atau tidak, menerima bantuan melalui alat komunikasi, memakai joki, dsb) dan
menggunakan metode diluar yang diperkenankan (memakai contekan: melalui catatan,
smartphone, dsb) adalah terlarang dan merupakan pelanggaran akademik.
Laporan praktikum sebagaimana laporan teknis, makalah, dan buku TA termasuk dalam
kategori karya ilmiah, sehingga definisi dan aturan mengenai plagiarisme berlaku. Kecurangan
yang biasa dilakukan diantaranya menggunakan data dari peserta lain, menggunakan
template laporan peserta lain dan hanya mengganti datanya dan melakukan parafrase isi
laporan yang lain.
Plagiarisme dan Kecurangan Akademik
xiii
Percobaan 1 : Pengenalan Instrumentasi
Laboratorium
1.
Tujuan
1. Mengenal multimeter sebagai pengukuran tegangan (Voltmeter), sebagai
pengukur arus (Amperemeter) dan sebagai pengukur resistansi (Ohmmeter)
dan dapat menggunakan alat ukur tersebut,
2. Memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran arus DC,
3. Memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran tegangan jatuh DC dan
AC pada resistansi besar,
4. Memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran tegangan AC dengan
frekuensi tinggi dan bentuk gelombang nonsinusoidal,
5. Memahami perbedaan cara pengukuran resistansi dengan 2 dan 4 kawat,
6. Dapat menggunakan osiloskop sebagai pengukur tegangan dan sebagai
pengukur frekuensi dari berbagai bentuk gelombang.
2.
Persiapan
Baca appendix berjudul “Osiloskop dan Generator Sinyal” dan appendix mengenai kode warna
resistor. Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul instrumentasi laboratorium ini.
Agar mempermudah saat praktikum, praktikan disarankan untuk menyiapkan tabel-tabel hasil
percobaan pada Buku Catatan Laboratorium (BCL) sebelum praktikum dimulai. Kerjakan tugas
pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang berlaku.
Multimeter
Berikut ini beberapa Catatan tentang Penggunaan Multimeter:
•
Perhatikan baik-baik beberapa catatan tentang penggunaan multimeter berikut ini.
Kesalahan penggunaan multimeter dapat menyebabkan fuse pada multimeter putus.
Putusnya fuse dapat mengakibatkan pemotongan nilai sebesar minimal 10.
•
Dalam keadaan tidak dipakai, selektor sebaiknya pada kedudukan AC volt pada harga
skala cukup besar (misalnya 250 V) atau posisi “OFF”. Hal ini dimaksudkan untuk
menghindari kesalahan pakai yang membahayakan multimeter.
•
Sebelum mulai mengukur suatu besaran listrik perhatikanlah lebih dahulu besaran
apakah yang hendak diukur dan kira-kira berapakah besarannya, kemudian pilihlah
kedudukan selektor dan skala manakah yang akan dipergunakan. Perhatikan pula
polaritas (tanda + dan -) bila perlu.
Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium
1
•
Jangan menyambungkan multimeter pada rangkaian, baru kemudian memilih
kedudukan selektor dan skala yang akan digunakan. Jika arus/tegangan melebihi batas
maksimal pengukuran multimeter, fuse dapat putus.
•
Pada waktu mulai melakukan pengukuran arus dan tegangan, bila tidak dapat dipastikan
besarnya arus/ tegangan tersebut, maka mulailah dari batas ukur yang paling besar.
Setelah itu selektor dapat dipindahkan ke batas ukur yang lebih rendah untuk
memperoleh ketelitian yang lebih baik.
•
Pada pengukuran tegangan dan arus, pembacaan meter akan paling teliti bila
penunjukan jarum terletak di daerah dekat skala penuh, sedangkan pada pengukuran
resistansi bila penunjukan jarum terletak di daerah pertengahan skala.
•
Harus diperhatikan: pengukuran resistansi hanya boleh dilakukan pada komponen
atau rangkaian yang tidak mengandung sumber tegangan dan/atau tidak tersambung
ke sumber listrik apapun.
Osiloskop
Mengukur Tegangan
Kesalahan yang mungkin timbul dalam pengukuran tegangan, dapat disebabkan oleh
osiloskopnya sendiri seperti kalibrasi osiloskop yang sudah buruk dan kesalahan penggunaannya, misalnya pengaruh impedansi input, kabel penghubung serta gangguan parasitik. Untuk
mengurangi kesalahan yang disebabkan oleh impedansi input, dapat digunakan probe yang
sesuai (dengan memperhitungkan maupun dengan kalibrasi dari osiloskop).
Besar tegangan sinyal dapat langsung dilihat dari gambar pada layar dengan mengetahui nilai
volt/div yang digunakan. Gunakan skala tegangan V/div yang terkecil yang masih memberikan
gambar sinyal tidak melewati ukuran layar osiloskop.
Osiloskop mempunyai impedansi input yang relative besar (1M, 10-50pF) jadi dalam
mengukur rangkaian dengan impedansi rendah, maka impedansi input osiloskop dapat
dianggap open circuit untuk pengukuran DC atau gelombang frekuensi rendah.
Mengukur Beda Fasa
Pengukuran beda fasa antar dua buah sinyal dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu:
•
dengan osiloskop “dual trace”, dan
•
dengan metoda “lissajous”.
Pengukuran beda fasa hanya dapat dilakukan pada sinyal dengan frekuensi yang tepat sama.
2
Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium
Dengan Osiloskop Dual Trace
Sinyal pertama dihubungkan pada kanal A, sedangkan sinyal kedua dihubungkan pada kanal B
dari osiloskop. Pada layar osiloskop akan terlihat gambar bentuk tegangan kedua sinyal
tersebut. Beda fasa dapat dihitung  = t/T*360o.
VA
0
Sinyal A
A
B
Sinyal B
VB
t
T
t
t
0
Gambar 1-1 Pengukuran beda fasa dengan dual trace
Dengan Metoda Lissajous
Sinyal pertama dihubungkan pada kanal B, dan sinyal kedua dihubungkan pada kanal A
osiloskop. Ubah mode osiloskop menjadi mode x-y. Pada layar akan terlihat suatu lintasan
berbentuk lingkaran, garis lurus, atau elips dimana dapat langsung ditentukan beda fasa antara
kedua sinyal tersebut dengan
c
d
 = sin −1
c
d.
Gambar 1-2 Pengukuran beda fasa dengan lissajous
Mengukur Frekuensi
Pengukuran frekuensi suatu sinyal listrik dengan osiloskop dapat dilakukan dengan beberapa
cara, antara lain:
•
Cara langsung,
•
Dengan osiloskop dual trace,
•
Metoda Lissajous,
•
Metoda cincin modulasi.
Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium
3
Beberapa osilokop yang dimiliki Lab. Dasar memiliki penghitung frekuensi langsungnya. Hatihati menggunakannya, karena frekuensi yang ditampilkan tidak selalu benar bergantung setting
pengukurannya.
Cara Langsung
Sinyal yang akan diukur dihubungkan pada kanal B osiloskop. Frekuensi sinyal langsung dapat
ditentukan dari gambar, dimana f = 1/T, untuk T = periode gelombang.
Gambar 1-3 Perhitungan perioda
Pengukuran langsung hanya dapat dilakukan bila kalibrasi skala waktu osilokop dalam keadaan
baik.
Dengan Osiloskop Dual Trace
Sinyal yang akan diukur dihubungkan pada kanal A. Generator dengan frekuensi yang diketahui
dihubungkan pada kanal B. Bandingkan kedua gelombang tersebut dengan menampilkannya
secara bersamaan. Frekuensi generator kemudian diubah sampai perioda sinyal yang diukur
sama dengan perioda sinyal generator. Pada keadaan ini, frekuensi generator sama dengan
frekuensi sinyal yang diukur.
Pengukuran dengan cara dual trace ini dapat dilakukan pada osiloskop yang kalibrasi waktunya
kurang baik, tetapi frekuensi generator sinyal harus terkalibrasi baik.
Metoda Lissajous
Sinyal yang akan diukur dihubungkan pada kanal A, sedangkan generator dengan frekuensi yang
diketahui (sebagai sinyal rujukan) dihubungkan pada kanal B. Ubah mode osiloskop menjadi
mode x-y. Frekuensi generator sinyal kemudian diatur, sehingga pada layar didapat suatu
lintasan seperti pada Gambar 1-4.
4
Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium
Gambar 1-4 Contoh lissajous 1:2
Pada Gambar 1-4 tersebut, perbandingan fx:fy adalah 1:2. Cara ini hanya mudah dilakukan untuk
perbandingan frekuensi yang mudah dan bulat (1:2, 1:3, 3:4 dan seterusnya).
Mengukur Faktor Penguatan
Ada beberapa cara pengukuran faktor penguatan antara lain:
•
Cara langsung,
•
Dengan osiloskop dual trace.
Cara Langsung
Hubungkan keluaran Generator Sinyal pada masukan rangkaian penguat. Input rangkaian
penguat ini juga dihubungkan pada kanal 1 osiloskop. Hubungkan keluaran rangkaian penguat
pada kanal 2 osiloskop. Gunakan mode ‘X-Y’.
osiloskop
Mode x-y
Generator Sinyal
Konektor T
Kanal A
Kanal B
Rangkaian Penguat
Vin
GND
Vout
GND
Gambar 1-5 Pengukuran penguatan dengan membaca slope pada mode xy
Pada layar osiloskop akan didapat suatu garis lurus dengan sudut  terhadap sumbu horizontal.
Besar faktor penguatan langsung dapat diketahui dari gambar, dimana penguatan merupakan
gradient kemiringan.
Dengan Osiloskop Dual Trace
Generator sinyal dihubungkan pada input rangkaian penguat yang akan diamati penguatannya,
dan pada kanal A osiloskop. Output rangkaian penguat dihubungkan pada kanal B osiloskop.
Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium
5
osiloskop
Generator Sinyal
Konektor T
Kanal A
Kanal B
Rangkaian Penguat
Vin
GND
Vout
GND
Gambar 1-6 Pengukuran penguatan dengan membaca dan membandingkan dua amplituda
Pada layar akan didapat sinyal input dan output rangkaian penguat.
Dengan mengukur tegangan sinyal input dan sinyal output rangkaian penguat, maka faktor
penguatan dapat ditentukan.
Cara ini dapat juga dilakukan dengan osiloskop single trace dengan membaca input dan output
bergiliran. Namun untuk ini, perlu diyakinkan pembebanan rangkaian tidak berubah pada kedua
pengukuran tersebut.
6
Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium
3.
4.
Alat dan Komponen yang Digunakan
1. Multimeter Analog
(1 buah)
2. Multimeter Digital Genggam
(1 buah)
3. Multimeter Digital Benchtop
(1 buah)
4. Power Supply DC
(1 buah)
5. Generator Sinyal
(1 buah)
6. Osiloskop
(1 buah)
7. Kit Multimeter
(1 buah)
8. Kit Osiloskop & Generator Sinyal
(1 buah)
9. Kit Box Osilator
(1 buah)
10. Resistor 0,1 
(1 buah)
11. Kabel 4 mm – 4 mm
(min 5 buah)
12. Kabel BNC – 4 mm
(3 buah)
13. Kabel BNC – BNC
(1 buah)
14. Konektor T BNC
(1 buah)
Tugas Pendahuluan
1. Carilah lembar data (data sheet) yang menunjukkan spesifikasi instrumen berikut:
Sanwa AMM YX360TRF, Sanwa DMM CD800a, Rigol DMM 3058, HP/Agilent/Keysight
DMM 34405A. Pelajari dan tandai parameter-parameter yang perlu diperhatikan pada
spesifkasi multimeter tersebut.
2. Lakukan perhitungan tegangan dan arus yang diharapkan terukur pada langkah
perobaan ini.
3. Pada pengukuran tegangan bolak-balik, apa yang disebut dengan tegangan efektif?
Tegangan apakah yang diukur dengan menggunakan osiloskop? Tegangan apakah yang
diukur dengan menggunakan multimeter?
4. Apakah yang dimaksud dengan kalibrasi? Jelaskan!
Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium
7
5.
Langkah Percobaan
Memulai Percobaan
1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang
diberikan oleh asisten ketika praktikum dimulai. Catat juga nomor meja dan Kit
Praktikum yang digunakan dalam Buku Catatan Laboratorium.
2. Kumpulkan tugas pendahuluan pada asisten yang bertugas.
Mengumpulkan/ Mencari Spesifikasi Teknik Multimeter
3. Perhatikan spesifikasi alat ukur yang diperoleh dari lembar data. Bila ada besaran yang
juga ditampilkan pada instrumen, catatlah pada Buku Catatan Laboratorium (BCL)
spesifikasi, batas ukur, batas aman, dll seperti pada contoh Tabel 1-1.
Tabel 1-1 Data spesifikasi instrumen
No. Spesifikasi
Keterangan
1
Sensitivitas 20 k/V DC, 9 Nilai sensitivitas multimeter bergantung
pada skala pembacaan tegangan
k/V DC250V UP, 9 k/V AC
2
Batas tegangan Cat 3 1000 V
3
dst
Batas tegangan aman pada terminal
input alat ukur
Mengukur Arus Searah
4. Gunakan Kit Multimeter. Buatlah rangkaian seri seperti pada Gambar 1-7 dengan Vs=6
V dan R1 = R2 = 120 .
R1
6V
R2
I
A
Gambar 1-7 Rangkaian percobaan pengukuran arus
8
Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium
5. Dengan harga-harga VS dan R tersebut, hitunglah I (tidak menggunakan
Amperemeter!) dan cantumkan hasil perhitungan tersebut pada Tabel 1-2.
6. Sekarang ukurlah arus searah I tersebut dengan multimeter analog. (Perhatikan
polaritas meter!). Sesuaikan batas ukur dengan nilai arus terhitung. Ulangilah
pengukuran arus searah I dengan memodifikasi parameter rangkaian menjadi
R1 = R2 = 1,5 k
R1 = R2 = 1,5 M.
7. Sebelum mengubah nilai R (dan menyambungkan amperemeter ke rangkaian), pastikan
batas ukur amperemeter terpilih dengan tepat.
8. Lakukan kembali pengukuran arus searah I (dengan tiga harga R yang berbeda)
menggunakan multimeter digital.
9. Catatlah semua hasil perhitungan dan pengukuran arus I dalam Buku Catatan
Laboratorium. Perhatikan contoh pada Tabel 1-2.
Tabel 1-2 Data pengukuran arus dengan multimeter
Nilai
Hitungan
R1 dan R2
I
(mA)
()
AMM
BU
(mA)
I(p)
(mA)
DMM 1
I(b)
(mA)
I(p)
(mA)
I(b)
(mA)
DMM 2
I(p)
(mA)
I(b)
(mA)
120
1.5k
1,5M
Catatan: BU batas ukur skala penuh, (p) pengukuran terpisah (b) bersamaan
10. Perhatikan hasil perhitungan dan pengukuran tersebut. Apakah hasil pengukuran sama
dengan hasil perhitungan? Diskusikan dan masukkan dalam laporan.
Mengukur Tegangan Searah
Gambar 1-8 Rangkaian percobaan pengukuran tegangan
Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium
9
11. Buatlah rangkaian tersebut dengan VS = 6 V dan R1 = R2 = 120 .
12. Dengan harga-harga VS dan R tersebut, hitunglah tegangan Vab (tidak menggunakan
Voltmeter!), cantumkan hasil perhitungan tersebut pada Tabel 1-3.
13. Kemudian ukurlah tegangan Vab dengan multimeter analog. (Perhatikanlah polaritas
meter!) Sesuaikan batas ukur yang dipilih dengan hasil perhitungan Vab. Batas ukur
manakah yang dipilih? Adakah pengaruh resistansi dalam meter terhadap hasil
pengukuran?
14. Ulangilah pengukuran tegangan Vab dengan memodifikasi parameter rangkaian menjadi
R1 = R2 = 1,5 k
R1 = R2 = 1,5 M
15. Sebelum mengubah nilai R (dan menyambungkan voltmeter ke rangkaian), pastikan
batas ukur voltmeter terpilih dengan tepat.
16. Lakukan kembali pengukuran tegangan searah Vab tersebut (dengan tiga harga R yang
berbeda) menggunakan multimeter digital.
17. Catatlah semua hasil perhitungan dan pengukuran tegangan Vab tersebut dalam Buku
Catatan Laboratorium. Perhatikan contoh Tabel 1-3.
Tabel 1-3 Data pengukuran tegangan dengan multimeter
Nilai
Hitungan
R1 dan R2
Vab
(mA)
()
AMM
BU
(V)
DMM 1
DMM 2
Vab(p)
Vab(b)
Vab(p)
Vab(b)
Vab(p)
Vab(b)
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
120
1.5k
1,5M
Catatan: BU batas ukur skala penuh, (p) pengukuran terpisah (b) bersamaan
18. Perhatikan hasil perhitungan dan pengukuran tersebut. Apakah hasil pengukuran sama
dengan hasil perhitungan? Diskusikan dan masukkan dalam laporan.
Mengukur Tegangan AC
19. Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 1-9 dan Gambar 1-10. Pada rangkaian ini G
(Generator Sinyal) digunakan sebagai sumber tegangan bolak-balik. Atur frekuensi
10
Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium
generator sinyal pada 50 Hz dan amplituda generator 6 Vrms (menggunakan
multimeter). Gunakan resistor R1 = R2 = 1,5 k.
20. Gunakan multimeter analog dan digital secara bergantian dan juga bersama-sama
untuk mengukur tegangan Vab, catat dalam Buku Catatan Laboratorium. Gunakan
contoh Tabel 1-4 untuk mencatat hasil pengukuran.
Lakukan kembali pengukuran tegangan Vab dengan mengatur frekuensi generator pada 500
Hz, 5 kHz, 50 kHz, 500 kHz, dan 5 MHz. Catatlah semua hasil percobaan di atas pada Tabel 1-4.
Gambar 1-9 Rangkaian pengukuran tegangan AC
Gambar 1-10 Rangkaian pengukuran tegangan AC
21. Kembalikan frekuensi generator menjadi 50 Hz. Gunakan multimeter analog dan digital
secara bergantian dan juga bersama-sama untuk mengukur tegangan Vab, catat dalam
Buku Catatan Laboratorium. Gunakan contoh Tabel 1-5 untuk mencatat hasil
pengukuran.
22. Lakukan kembali pengukuran tegangan Vab dengan mengatur bentuk gelombang segi
tiga dan segi empat.
Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium
11
Tabel 1-4 Data pengukuran tegangan AC variasi frekuensi
Frekuensi
(Hz)
AMM
DMM 1
DMM 2
Vab(p)
Vab(b)
Vab(p)
Vab(b)
Vab(p)
Vab(b)
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
50
500
5k
50k
500k
5M
Tabel 1-5 Data pengukuran tegangan AC variasi Bentuk Gelombang
Bentuk
Gelombang
AMM
DMM 1
DMM 2
Vab(p)
Vab(b)
Vab(p)
Vab(b)
Vab(p)
Vab(b)
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
Sinusoid
Segitiga
Segiempat
23. Perhatikan hasil perhitungan dan pengukuran tersebut. Apakah hasil pengukuran sama
dengan hasil perhitungan? Diskusikan dan masukkan dalam laporan.
Mengukur Resistansi
24. Gunakan Kit Multimeter sebagai obyek ukur dan multimeter sebagai ohmmeter. Untuk
multemeter analog, sebelum mengukur hubung singkatkan kedua probe multimeter
dan aturlah dengan pengatur harga nol sehingga Ohmmeter menunjuk nol (Langkah ini
harus dilakukan setiap kali kita mengubah batas ukur Ohmmeter).
12
Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium
Tabel 1-6 Hasil pengukuran resistansi dengan multimeter
Nilai Tertulis/
Warna
Toleransi
Hitungan
()
Gelang
(%)
Nilai Terukur ()
AMM
2W
DMM1
2W
DMM2
2W
DMM2
4W
R 1=
R 2=
R 3=
R 4=
R 5=
0,1
25. Ukurlah resistansi R1, R2, R3, R4 dan R5 pada Kit Multimeter dengan menggunakan
Ohmmeter dari ketiga multimeter (terpisah). Baca nilai tertera pada gelang berikut
toleransinya. Saat menggunakan multimeter analog pilihlah batas ukur yang
memberikan pembacaan pada daerah pertengahan skala untuk pembacaan terbaik.
Tuliskanlah hasil pengukuran ini pada Tabel 1-6.
26. Gunakan resitor 0,1  yang tersedia (10 resistor 1  paralel) ukurlah dengan multi
meter digital genggam dan banchtop dengan cara pengukuran 2 kawat. Ukur lagi
dengan multimeter benchtop dengan cara pengukuran 4 kawat.
27. Perhatikan hasil pembacaan dan pengukuran tersebut. Apakah hasil pengukuran sama
dengan hasil perhitungan? Diskusikan dan masukkan dalam laporan.
Mengumpulkan/ Mencari Spesifikasi Teknik 2
28. Catatlah dalam Buku Catatan Laboratorium, spesifikasi-teknik yang tampak pada
osiloskop yang akan dipergunakan!
Mengecek Kalibrasi
29. Hubungkan output kalibrator dengan input X osiloskop.
Gambar 1-11 Terminal sinyal kalibrasi dan port input osiloskop
30. Ukur tegangan serta periodanya untuk dua harga “Volt/Div” dan “Time/Div”, catat ke
dalam Tabel 1-7.
31. Lakukan percobaan ini untuk kanal 1 dan kanal 2.
Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium
13
Tabel 1-7 Pemeriksaan Kondisi Kalibrasi Osiloskop
Kanal
Harga Kalibrator
Tegangan
Frekuensi
(V)
(Hz)
Skala Pembacaan
Vert.
Hors.
(V/div)
(s/div)
Hasil Pengukuran
Tegangan
Perioda
Frekuensi
(V)
(s)
(Hz)
1
2
32. Bandingkan hasil pengukuran dengan harga kalibrator sebenarnya. Diskusikan dan
masukkan dalam laporan.
Mengukur TeganganSearah
33. Atur tegangan output dari power supply DC sebesar 2 V diukur dengan multimeter
digital.
34. Kemudian ukur besar tegangan ini dengan osiloskop. Yakinkan posisi source coupling
pada DC.
35. Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 1-8.
Tabel 1-8 Hasil pengukuran tegangan DC dengan multimeter dan osiloskop
Tegangan terukur (V)
Multimeter
Osiloskop Ch1
Osiloskop Ch2
Mengukur Tegangan Bolak-balik
36. Atur generator sinyal pada frekuensi 1 kHz gelombang sinus, dengan tegangan sebesar
2 Vrms diukur dengan multimeter digital.
37. Kemudian ukur tegangan ini dengan osiloskop. Yakinkan posisi Source Coupling pada
AC.
38. Lakukan lagi untuk frekuensi 100 Hz dan 10 kHz.
39. Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 1-9.
Tabel 1-9 Hasil pengukuran tegangan AC dengan multimeter dan osiloskop
Frekuensi
(Hz)
Amplituda Tegangan Terukur
Multimeter Osiloskop Ch1 Osiloskop Ch2
Vrms
Vp
Vp
100
1k
10 k
14
Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium
Mengukur Beda Fasa
40. Gunakan kit Osiloskop dan Generator Sinyal. Atur generator sinyal pada frekuensi 1 kHz
gelombang sinus, dengan tegangan sebesar 2 Vpp.
41. Hubungkan generator sinyal ini dengan input rangkaian penggeser fasa Gambar 1-12
Rangkaian penggeser fasa pada kit praktikum (rangkaian RC).
Rangkaian
Penggeser
in
out
Gambar 1-12 Rangkaian penggeser fasa
42. Ukur beda fasa antar sinyal input dan output rangkaian penggeser fasa dengan
menggunakan cara membaca dual trace dan Lissajous. Pada pengukuran beda fasa
dengan dual trace, yakinkan Source Trigger bukan vertical.
43. Amatilah untuk sekurangnya 2 (dua) kedudukan potensio R!
44. Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 1-10 lakukan Lakukan analisa dan sampaikan
hasilnya dalam laporan.
Tabel 1-10 Hasil pengukuran beda fasa dengan osiloskop
Posisi Tombol
± % maks
Dual Trace
Sketsa Tampilan
Lissajous
 (o)
Sketsa Tampilan
 (o)
Mengukur Faktor Penguatan
45. Gunakan bagian “Penguat” (pada kit Osiloskop dan Generator Sinyal, jangan lupa
menghubungkan catu dayanya ke jala-jala). Sebagai inputnya, gunakan gelombang
sinus 1 kHz 2 Vpp dari Generator Fungsi.
46. Ukur penguatan (Vo/Vi) dari sinyal di input ke output menggunakan cara langsung
(mode xy) dan dengan dual trace.
Tuliskan hasil pengukuran pada Buku Catatan Laboratorium
Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium
15
47. Tabel 1-11.
Tabel 1-11 Hasil pengukuran faktor penguatan dengan osiloskop
Cara Langsung
Vinput
Tegangan
(Vpp)
Frekuensi Faktor Penguatan
(kHz)
2
1
Cara Dual Trace
Vout
Faktor
Penguatan
(Vpp)
Mengukur Frekuensi
(Bonus, lewati jika waktu habis)
48. Gunakan kit Box Osilator. Hubungkan dengan sumber tegangan DC 5 V.
49. Gunakan keluaran dari osilator dan amati pada osiloskop.
50. Ukur frekuensi salah satu osilator f1, f2 dan f3 dengan menggunakan cara langsung dan
cara Lissajous.
Tabel 1-12 Hasil pengukuran frekuensi dengan osiloskop
Posisi
Selektor
Frekuensi
Pengukuran frekuensi
Cara Langsung
Tsinyal
(s)
Cara Lissajous
fsinyal
(Hz)
f - generator
sinyal (Hz)
Sketsa
Tampilan
f - sinyal
(Hz)
f1
f2
f3
Mengakhiri Percobaan
51. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan
matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala-jala ke
16
Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium
kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggal-kan
dalam keadaan mati (selektor menunjuk ke pilihan off) dan tertutup kover-nya.
52. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar
penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan
mendapatkan potongan nilai sebesar minimal 10.
53. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku Catatan
Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak
akan dinilai.
Percobaan 1: Pengenalan Instrumentasi Laboratorium
17
Percobaan 2 : Rangkaian Arus Searah dan
Nilai Statistik Resistansi
1.
Tujuan
1. Dapat merancang percobaan Arus Searah
2. Memahami penggunaan teorema Thevenin dan teorema Norton pada rangkaian arus
searah
3. Memahami Teorema Superposisi
4. Memahami Teorema Resiprositas
5. Dapat merancang Rangkaian Pembagi Tegangan
6. Memahami rangkaian resistor seri dan parallel
7. Dapat merancang percobaan arus bolak-balik
8. Memahami nilai statistik resistansi
9. Memahami konsep impedansi dalam arti fisik.
10. Memahami hubungan antara impedansi resistansi dan reaktansi pada rangkaian seri
RC dan RL.
11. Memahami hubungan tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL.
12. Mengukur fasa pada tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL.
2.
Persiapan
Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul rangkaian DC dan AC ini. Kerjakan tugas
pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang berlaku.
Pendahuluan: Rangkaian DC
Teorema Thevenin
Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan/ atau sumber arus dependen maupun
independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b, dapat diganti dengan
suatu tegangan VT seri dengan resistor RT.
a
a
RT
Rangkaian
aktif linier
VT
b
b
Gambar 2-1 Konsep Teorema Thevenin
18
Percobaan 2: Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi
VT = tegangan pada a-b dalam keadaan tanpa beban (open circuit) = VOC
RT = resistansi pada a-b “dilihat” kearah rangkaian dengan semua sumber independen diganti
dengan resistansi dalamnya.
Dengan teorema ini kita dapat menghitung arus beban dengan cepat bila beban diubah-ubah.
Teorema Norton
Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan atau sumber arus dependen maupun
independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b, dapat diganti dengan satu
sumber arus IN paralel dengan satu resistor dengan resistansi RN.
a
a
+
Rangkaian
aktif linier
RN
IN
b
b
Gambar 2-2 Teorema Norton
IN = arus melalui a-b dalam keadaan hubung singkat (short circuit) = ISC
RN = resistansi pada a-b “dilihat” ke arah rangkaian dengan semua sumber independen diganti
dengan resistansi dalamnya.
Teorema Superposisi
Prinsip superposisi menyebabkan suatu rangkaian rumit yang memilki sumber tegangan/arus
lebih dari satu dapat dianalisis menjadi rangkaian dengan satu sumber. Teorema ini
menyatakan bahwa respon yang terjadi pada suatu cabang, berupa arus atau tegangan, yang
disebabkan oleh beberapa sumber (arus dan/atau sumber tegangan) yang bekerja bersamasama, sama dengan jumlah masing-masing respon bila sumber tersebut bekerja sendiri
dengan sumber lainnya diganti oleh resistansi dalamnya.
Ketika menentukan arus atau tegangan dari satu sumber tertentu, semua tegangan
independen digantikan dengan hubung singkat dan semua sumber arus independen
digantikan dengan hubung terbuka. Tegangan dependen tidak mengalami perubahan. Prinsip
superposisi ini dapat diperluas untuk sumber yang bolak-balik, namun hanya berlaku pada
rangkaian yang linear.
Jadi bila pada suatu rangkaian terdapat n buah sumber, maka akibat total, berupa arus atau
tegangan, pada suatu cabang dapat dituliskan sebagai berikut:
at = a1 + a2 + ...+ an
dimana
Percobaan 2: Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi
19
at = arus atau tegangan pada suatu cabang bila n buah sumber (sumber arus dan/atau sumber
tegangan) bekerja bersama-sama
a1 = arus atau tegangan pada suatu cabang tersebut bila hanya sumber S1 yang bekerja,
sedangkan sumber S2, S3, ... Sn diganti oleh resistansi dalamnya.
... dan seterusnya hingga a ke n (an)
an = arus atau tegangan pada suatu cabang tersebut bila hanya sumber Sn yang bekerja,
sedangkan sumber S1, S2, ... Sn-1 diganti oleh resistansi dalamnya.
Teorema Resiprositas
Dalam tiap rangkaian pasif yang bersifat linier, bila suatu sumber tegangan V yang dipasang
pada cabang k menghasilkan arus I1 = I pada cabang m, maka bila sumber tegangan V tersebut
dipindahkan ke cabang m, arus yang mengalir pada cabang k adalah I2 = I.
R1
R2
m
k
I1 = I
R3
V
R4
R5
R6
Gambar 2-3 Sumber tegangan v dipasang pada cabang k,
dan arus pada cabang m adalah I1=I
R1
R2
k
m
I2 = I
V
R3
R4
R5
R6
Gambar 2-4 Sumber tegangan v dipindahkan ke cabang m,
maka arus pada cabang k ialah I2 = I
20
Percobaan 2: Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi
Pendahuluan: Rangkaian AC
Dalam arus bolak-balik, untuk bentuk gelombang sinus, impedansi adalah perbandingan
phasor tegangan dan phasor arus.
Dari hubungan tegangan dan arus seperti v = R i;
v=L
di
dv
, i=C
dt
dt
maka akan terlihat bahwa untuk sinyal tegangan sinusoidal (sinus atau kosinus):
pada R ; tegangan sefasa dengan arusnya
pada L ; tegangan mendahului 90o terhadap arusnya
pada C ; tegangan ketinggian 90o dari arusnya
Bila perbandingan tegangan dan arus pada R disebut resistansi, dan perbandingan tegangan
dan arus pada L dan C disebut reaktansi, maka akan terlihat bahwa resistansi tidak akan
“sebanding” dengan reaktansi.
Hal ini dinyatakan dengan adanya suatu operator “j” yang besarnya = − 1 yang menunjukan
perputaran 90o searah atau berlawanan arah dengan jarum jam terhadap besaran semula.
Rangkaian RC
Perhatikan rangkaian pada gambar 2-5.
Gambar 2-5 Rangkaian RC sederhana
Menurut hukum Kirchoff II (KVL), dapat di tulis :
vi = R i +
1
i.dt
C
vi = vR + vC
Tegangan resistor vR sefasa dengan I sedangkan tegangan kapasitor vC ketinggalan 90o dari
arus. Arus total mendahului antara 0o s.d. 90o. Sudut ketertingalan vi () ditentukan oleh
perbandingan reaktansi dan resistansinya. Beda fasa antara vC dan i, atau vi dan i dapat dilihat
dengan membandingkan beda fasa antara vC dan vR, atau antara vi dan vR (mengapa?).
Percobaan 2: Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi
21
Rangkaian RL
Analisa pada rangkaian RL seperti pada gambar 2-6 dapat dilakukan dengan cara yang sama
seperti pada rangkaian RC.
Gambar 2-6 Rangkaian RL sederhana
Menurut hukum Kirchoff II (KVL) vi = vR + vL sehingga
di
dt
Untuk sinyal berbentuk sinusoidal, VR sefasa dengan I dan vi mendahului terhadap I (dengan
Vi = Ri + L
sudut antara 0o dan 90o). Sama seperti pada rangkaian RC, sudut  ditentukan oleh
perbandingan reaktansi dan resistansinya. Beda fasa antara VL dan I, atau antara vi dan I dapat
dilihat dengan membandingkan beda fasa VL dan VR, atau vi dan VR (mengapa?)
Dengan cara yang sama seperti pada rangkaian RC, dapat diturunkan persyaratannya yang
harus dipenuhi agar rangkaian RL berfungsi sebagai differensiator, integrator, High Pass Filter,
ataupun Low Pass Filter.
22
Percobaan 2: Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi
3.
Alat dan Komponen yang Digunakan
1. Kit Teorema Thevenin dan Norton (1 buah)
2. Kit Multimeter
(1 buah)
3. Kit Osiloskop dan Generator Sinyal (1 buah)
4. Resistor Dekade
(1 set)
5. Power Supply DC
(2 buah)
6. Multimeter
(2 buah)
7. Kabel 4 mm – 4 mm
(min 10 buah)
8. Kit Rangkaian RC & RL
(1 buah)
9. Resistor: 1 k, 10 k, 100 k, 1M(masing-masing 1 buah)
10. Kapasitor: 0,1 F, 0,01 F, 0,001 F (masing-masing 1 buah)
11. Inductor: 2,5 mH
4.
(1 buah)
Tugas Pendahuluan
1. Perhatikan rangkaian di bawah ini untuk R1 = 33 k, R2 = 1,5 k, R3 = 2,2 k, dan
R4 = 1,5 k.
R1
R3
R2
R4
I4
V1
V2
Gambar 2-7 Rangkaian percobaan superposisi
2. Hitunglah arus yang melalui R4 (yaitu I4) dan beda potensial pada R1 untuk nilai V1=12
V dan V2 = 6 V.
3. Asumsi di lab hanya tersedia resistor dengan nilai berikut ini:
220 k
1 buah
10
1 buah
33 k
1 buah
2,2 k
1 buah
120 
2 buah
1,5 k
2 buah
1,5 M
2 buah
Percobaan 2: Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi
23
Kombinasikan sebagian dari resistor-resistor tersebut untuk menghasilkan nilai
resistansi di bawah ini:
70 
870 
5,2 k
1,72 M
36,7 k
5.
Percobaan
Memulai Percobaan
1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang
diberikan oleh asisten. Catat juga nomor meja dan Kit Praktikum yang digunakan
dalam Buku Catatan Laboratorium.
2. Periksa kelengkapan dan kondisi alat ukur serta sumber arus yang tersedia di meja
praktikum.
Rangkaian Arus Searah
Percobaan Teorema Thevenin (Rangkaian 1)
3. Dalam percobaan ini, teorema Thevenin dipergunakan untuk mencari arus pada
beban R (R1, R2, atau R3) pada cabang C-D secara tidak langsung, dengan mengukur
VT, RT, dan R. Kemudian hasilnya dibandingkan dengan pengukuran arus melalui
beban secara langsung dengan membaca milli Ammeter.
4. Gunakan kit Thevenin dan Norton. Pasanglah sumber tegangan searah 20 V pada AB. pada cabang C-D pasanglah mA meter seri dengan beban R1, seperti pada Gambar
2-8. Catat arus yang melalui R1.
C
A
A
Rangkaian
N
20V
R1
B
I
D
Gambar 2-8 Pengukuran arus rangkaian
5. Bukalah beban & mA-meter, sehingga C-D terbuka (open circuit). Ukurlah tegangan
open circuit C-D dengan Voltmeter Elektronik yang mempunyai impendansi input
24
Percobaan 2: Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi
tinggi, (seperti pada Gambar 2-9), catat tegangan open circuit ini sebagai nilai VT.
Perhatikan bahwa tegangan sumber A-B harus tetap = 20 V.
C
A
Rangkaian
N
20V
V
B
D
Gambar 2-9 Pengukuran tegangan Thevenin
6. Untuk mengukur RT, yaitu resistansi yang “dilihat” pada terminal C-D ke arah kiri,
bukalah/lepaskan sumber tegangan dari A-B dan hubung singkatkan A-B, seperti
pada Gambar 2-10. Ukurlah resistansi pada terminal C-D dengan ohmmeter (atau
jembatan).
C
A
Rangkaian
N
Ohm meter
B
D
Gambar 2-10 Pengukuran resistansi Thevenin/ Norton (RT)
7. Ukurlah resistansi R1
8. Hitunglah arus melalui R1 dari:
I=
VT
RT + Ri
C
RT
R1
VT
I
D
Gambar 2-11 Pengukuran arus pada rangkaian pengganti Thevenin 1
Percobaan 2: Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi
25
9. Bandingkan hasil perhitungan tersebut dengan hasil yang saudara peroleh dari
pengukuran pada langkah no 3.
10. Ulangilah percobaan Thevenin ini (langkah 3 sampai 7) untuk harga R = R2 dan R = R3.
11. Tuliskan hasil percobaan di atas dalam bentuk tabel pada Buku Catatan Laboratorium
(BCL).
Teorema Thevenin (Rangkaian 2)
12. Susun rangkaian seperti Gambar 2-11. Sumber tegangan menggunakan sumber
tegangan yang diatur tegangannya pada nilai VT langkah 5 dan resistor menggunakan
resistor dekade atau potensiometer yang tersedia pada kit praktikum, dengan nilai
RT pada langkah 6.
13. Ukurlah arus yang mengalir melalui R1 dengan mA-meter.
14. Ulangilah percobaan 11-14 untuk R = R2, R = R3, dan R = 0 (hubung-singkat).
15. Tulislah hasil percobaan di atas dalam Buku Catatan Laboratorium.
Teorema Norton
16. Dalam percobaan ini, rangkaian pada percobaan thevenin 1 di atas diganti dengan
sebuah sumber arus IN paralel dengan suatu resistansi RN yang besarnya sama
dengan RT.
17. Mencari besar IN. Pasanglah sumber tegangan searah 20 V pada A-B. Ukurlah arus
hubung-singkat pada C-D (pasanglah mA-meter pada C-D).
C
A
Rangkaian
N
20V
A
I
B
D
Gambar 2-12 Pengukuran arus Norton
26
Percobaan 2: Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi
18. RN = RT dapat diperoleh pada langkah 6 pada percobaan sebelumnya. Aturlah sumber
arus sehingga menghasilkan arus sebesar IN seperti telah diperoleh dari langkah 17.
Buatlah rangkaian seperti di bawah ini:
E
C
A
A
Sumber
arus IN
Rangkaian
N
RT
R1
B
F
D
Gambar 2-13 Pengukuran arus rangkaian pengganti Norton
19. Ukurlah arus melalui mA-meter untuk R = R1, R2 dan RN2
20. Ubah resistor RN menggunakan resistor dekade, lakukan kembali pengukuran arus
seperti pada langkah 19.
21. Tulislah hasil pengamatan saudara dalam Buku Catatan Laboratorium.
Teorema Superposisi
22. Gunakan Kit Multimeter. Perhatikan rangkaian sebagai berikut untuk R1 = 33 k,
R2 = 1,5 k, R3 =1,5 k, dan R4 = 2,2 k.
R1
R3
R2
V1
R4
I4
V2
Gambar 2-14 Pengukuran arus rangkaian teorema superposisi
23. Buatlah rangkaian seperti gambar di atas dengan V1= 12 V, dan V2 = 0 V (V2 dihubung
singkat).
24. Ukur arus yang melalui R4 (yaitu arus I4) dan beda potensial pada R1. Catat hasilnya
pada Buku Catatan Laboratorium.
Keterangan: JANGAN menghubungsingkatkan sumber tegangan. Lepaskan sumber
tegangan dari rangkaian, baru hubung singkatkan kedua titik pada rangkaian.
Percobaan 2: Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi
27
25. Kemudian ubah rangkaian di atas menjadi V1 = 0 V (V1 dihubung singkat) & V2 = 6 V.
26. Ukur arus yang melalui R4 (yaitu arus I4) dan beda potensial pada R1. Catat hasilnya
dalam Buku Catatan Laboratorium.
27. Kemudian modifikasilah rangkaian di atas menjadi V1 = 12 V dan V2 = 6 V. (Petunjuk:
Gunakan rangkaian pembagi tegangan menghasilkan V2 = 6V.)
28. Ukur arus yang melalui R4 (yaitu arus I4) dan beda potensial pada R1, catat dalam
Buku Catatan Laboratorium. Lakukan perhitungan nilai arus dan tegangan yang
seharusnya terjadi dan Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan.
Teorema Resiprositas
29. Buatlah rangkaian berikut dengan R1= 1,5 K, R2= 33K, R3= 1,5K, R4= 220K, R5=
2,2K.
R1
R3
R5
a
R2
R4
b
Gambar 2-15 Rangkaian percobaan teorema resiprositas
30. Pasang sumber tegangan V = 12 V pada a-b. Ukurlah arus yang melalui c-d dengan
memasang milli Ammeter pada c-d. Perhatikan polaritas milli Ammeter.
31. Pindahkanlah sumber tegangan 12 V tersebut ke c-d (Vcd = 12V).
32. Ukurlah arus melalui a-b dengan memasang milli Ammeter pada a-b.
28
Percobaan 2: Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi
Transfer Daya Maksimum
33. Gunakan Kit Teorema Norton. Rangkai rangkaian pembagi tegangan seperti gambar
di bawah ini dengan nilai resistor RA = resitor variabel metrik x10 k, x1 k , x100 
serta RB = 3,3 k dari kit praktikum.
A
RA
10 V
RB
V
Vs
Gambar 2-16 Rangkaian percobaan pembagi tegangan
34. Amati dan catat tegangan, arus dan daya yang terjadi pada resistor beban RB sesuai
dengan Tabel 2-1.
35. Gambarkan grafik daya vs RB pada Buku Catatan Laboratorium dan amati adanya
tegangan maksimum.
36. Atur RB hingga diperoleh nilai RB yang memberi nilai daya maksimum.
37. Sampaikan analisis hasilnya pada laporan.
Tabel 2- 1 Pengukuran Transfer Daya Maksimum
No
RB()
1
200
2
400
3
800
4
1600
5
3200
6
6400
7
12800
8
512000
VB(V)
IB (A)
Percobaan 2: Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi
PB (Watt)
29
Rangkaian Resistor Seri dan Paralel
38. Gunakan Kit Multimeter. Rangkai suatu rangkaian dengan resistor-resistor yang
tersedia pada kit, yang menghasilkan resistansi efektif sesuai di bawah ini (pilih hari
yang sesuai dengan hari praktikum).
70 
(Senin)
870 
(Selasa)
5,2 k
(Rabu)
1,72 M
(Kamis)
36,7 k
(Jumat)
39. Ukur resistansi masing-masing resistor yang digunakan dan resistansi efektif
rangkaian tersebut dengan menggunakan multimeter digital, catat pada Buku
Catatan Laboratorium.
Rangkaian Arus Bolak-Balik
Rangkaian RC
40. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada Gambar 2-17.
C
Vi
R
Gambar 2-17 Rangkaian RC untuk pengukuran fasor
Vi = 2 V rms (bentuk gelombang sinus)
R = 10 K; C= 0,1F; f = 300 Hz
30
Percobaan 2: Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi
41. Hitunglah VR dan VC dengan harga besaran yang telah diketahui.
42. Ukurlah VR dan VC dengan multimeter. Cek apakah Vi = VR + VC.
43. Amati Vi, VR dan VC dengan osiloskop.
44. Carilah beda fasa antara Vi dan VR, juga antara VC dan VR dengan bantuan osiloskop.
45. Carilah hasil perhitungan, pengukuran dan pengamatan saudara ke dalam bentuk
tabel dalam Buku Catatan Laboratorium (BCL).
Rangkaian RL
46. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada Gambar 2-18.
L
Vi
R
Gambar 2-18 Rangkaian RL untuk pengukuran fasor
Vi = 2 V rms (bentuk gelombang sinus)
R = 1 K; L = 2,5 mH; f = 60 kHz
47. Hitunglah VR dan VL dengan harga besaran yang telah diketahui.
48. Amati nilai Vi dengan osiloskop, catat pada Buku Catatan Laboratorium.
49. Carilah beda fasa antara Vi dan VR dan VL dengan bantuan osiloskop.
50. Carilah hasil perhitungan, pengukuran dan pengamatan saudara ke dalam bentuk
tabel dalam BCL.
Mengakhiri Percobaan
51. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan
matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala-jala
Percobaan 2: Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi
31
ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selektor menunjuk ke pilihan off).
52. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar
penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan mendapatkan potongan nilai sebesar minimal 10.
53. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Buku
Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh
asisten tidak akan dinilai.
32
Percobaan 2: Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi
Percobaan 3 : Rangkaian Penguat
Operasional
1.
Tujuan
1. Dapat menyusun rangkaian pada breadboard.
2. Memahami penggunaan operational amplifier.
3. Dapat menggunakan rangkaian-rangkaian standar operational amplifier pada
komputasi analog sederhana.
2.
Persiapan
Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul op amp ini. Tugas pendahuluan pada
modul ini adalah menyusun lima buah rangkaian menggunakan IC op amp 741 pada
breadboard. Untuk mendukung pengerjaan tugas pendahuluan ini, siswa diharapkan telah
membaca “Petunjuk Umum Penggunaan BreadBoard” dan Appendix berjudul “Rating
Komponen”.
Peralatan dan perlengkapan yang akan digunakan, seperti breadboard, IC, dan kabel
penghubung, akan disediakan dari lab dan dapat diambil di Laboratorium Dasar sehari
sebelum praktikum dimulai. Buat rangkaian di rumah dan bawa rangkaian ini pada saat
praktikum sebagai tugas pendahuluan sekaligus bahan praktikum.
Pengenalan Op Amp
Operational Amplifier, sering disingkat dengan sebutan Op Amp, merupakan komponen yang
penting dan banyak digunakan dalam rangkaian elektronik berdaya rendah (low power).
Istilah operational merujuk pada kegunaan op amp pada rangkaian elektronik yang
memberikan operasi aritmetik pada tegangan input (atau arus input) yang diberikan pada
rangkaian.
Op amp digambarkan secara skematik seperti pada Gambar 3-1. Gambar tersebut
menunjukkan dua input, output, dan koneksi catu daya pada op amp. Simbol”-” menunjukkan
inverting input dan ”+” menunjukkan non-inverting input. Koneksi ke catu daya pada op amp
tidak selalu digambarkan dalam diagram, namun harus dimasukkan pada rangkaian yang
sebenarnya.
Percobaan 3: Rangkaian Penguat Operasional
33
Gambar 3-1 Simbol penguat operasional
IC Op Amp 741
Gambar 3-2 Konfigurasi pin IC Op amp 741
IC op amp yang digunakan pada percobaan ini ditunjukkan pada Gambar 3-2. Rangkaian op
amp ini dikemas dalam bentuk dual in-line package (DIP). DIP memiliki tanda bulatan atau
strip pada salah satu ujungnya untuk menandai arah yang benar dari rangkaian. Pada bagian
atas DIP biasanya tercetak nomor standar IC. Perhatikan bahwa penomoran pin dilakukan
berla-wanan arah jarum jam, dimulai dari bagian yang dekat dengan tanda bulatan/strip.
Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC (no
connection), dan dua pin offset null. Pin offset null memungkinkan kita untuk melakukan
sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalam IC untuk memaksa tegangan output
menjadi nol ketika kedua input bernilai nol. Pada percobaan kali ini kita tidak akan
menggunakan fitur offset null. Perhatikan bahwa tidak terdapat pin ”ground” pada op amp
ini, amp menerima referensi ground dari rangkaian dan komponen eksternal.
Meskipun pada IC yang digunakan pada eksperimen ini hanya berisi satu buah op amp,
terdapat banyak tipe IC lain yang memiliki dua atau lebih op amp dalam suatu kemasan DIP.
IC op amp memiliki kelakukan yang sangat mirip dengan konsep op amp ideal pada analisis
rangkaian. Bagaimanapun, terdapat batasan-batasan penting yang perlu diperhatikan.
Pertama, tegangan maksimum power supply tidak boleh melebihi rating maksimum, biasanya
±18V, karena akan merusak IC. Kedua, tegangan output dari IC op amp biasanya satu atau dua
volt lebih kecil dari tegangan power supply. Sebagai contoh, tegangan swing output dari suatu
op amp dengan tegangan supply 15 V adalah ±13V. Ketiga, arus output dari sebagian besar
34
Percobaan 3: Rangkaian Penguat Operasional
op amp memiliki batas pada 30mA, yang berarti bahwa resistansi beban yang ditambahkan
pada output op amp harus cukup besar sehingga pada tegangan output maksimum, arus
output yang mengalir tidak melebihi batas arus maksimum.
Rangkaian Standar Op Amp
Berikut ini merupakan beberapa rangkaian standar op amp. Untuk penurunan persamaannya
dapat merujuk ke buku teks kuliah. Jika ingin mendesain rangkaian sederhana, pilihlah resistor
dalam range sekitar 1 k sampai 200 k.
Vout = Vin
Gambar 3-3 Rangkaian penyangga (voltage follower)
Vout = -(R2/R1)Vin
Gambar 3-4 Penguat Inverting
Vout = (1+R2/R1)Vin
Gambar 3-5 Penguat Noninverting
Percobaan 3: Rangkaian Penguat Operasional
35
Vout = (R2/R1)(Vin,2-Vin,1)
Gambar 3-6 Penguat Selisih
3.
36
Alat dan Komponen yang Digunakan
1. Power Supply DC
(2 buah)
2. Generator Sinyal
(1 buah)
3. Osiloskop
(1 buah)
4. Kabel BNC – probe jepit
(2 buah)
5. Kabel BNC – BNC
(1 buah)
6. Kabel 4mm – 4mm
(max. 5 buah)
7. Kabel 4mm – jepit buaya
(max. 5 buah)
8. Multimeter Digital
(2 buah)
9. Breadboard
(1 buah)
10. Kabel jumper
(1 meter)
11. IC Op Amp 741
(7 buah)
12. Kapasitor 1 nF
(3 buah)
13. Resistor 1 k
(6 buah)
14. Resistor 1,1 k
(2 buah)
15. Resistor 2,2 k
(7 buah)
16. Resistor 3,3 k
(4 buah)
17. Resistor 6,8 k
(2 buah)
18. Resistor 12 k
(3 buah)
19. Resistor 3,9 k
(1 buah)
Percobaan 3: Rangkaian Penguat Operasional
4.
Tugas Pendahuluan
1. Rangkai keempat rangkaian seperti pada Gambar 3-7 di atas breadboard, bawa pada
saat praktikum.
+ 12 V
3,3k ohm
Vo
2,2k ohm
A
B
C
2,2k ohm
1k ohm
D
1k ohm
2,2k ohm
- 12 V
3,3k ohm
- 12 V
Vin
Gambar 3-7 Rangkaian percobaan penguat non-inverting
+ 12 V
3,3k ohm
B
2,2k ohm
1,1k ohm
Vo
1k ohm
A
2,2k ohm
- 12 V
- 12 V
Vin
Gambar 3-8 Rangkaian percobaan penguat inverting
Percobaan 3: Rangkaian Penguat Operasional
37
+ 12 V
3,3k ohm
B
2,2k ohm
1k ohm
Vo
1,1k ohm
1k ohm
A
2,2k ohm
Vin2
- 12 V
Vin1
Gambar 3-9 Rangkaian percoban penguat penjumlah
+ 12 V
CF = 1nF
Rs = 1k ohm
Vo
Vs
- 12 V
Gambar 3-10 Rangkaian percobaan integrator
2. Desain dan susunlah suatu rangkaian yang menghasilkan hubungan keluaran dan
masukan sebagai berikut
t
Kombinasi 1, Vo = Va + 2,2 ∫ Vb vO = v A + 2,2  v B dt
0
t
Kombinasi 2, vO = 1,5v A + 4,7  v B dt Vo = 1,5Va + 4,7 ∫ Vb
0
t
Kombinasi 3, vO = 2v A + 2,2 v B dt Vo = 2Va + 2,2 ∫ Vb
0
t
Kombinasi 4, vO = 1,2v A + 4,7  v B dt Vo = 1,2Va + 4,7 ∫ Vb
0
38
Percobaan 3: Rangkaian Penguat Operasional
Dengan Va dan Vb adalah input tegangan, dan nilai kombinasi (x) memenuhi
persamaan berikut.
x = ((3 digit terakhir NIM salah satu anggota kelompok) mod 4) + 1
Misalkan untuk NIM 128, gunakan Kombinasi 1.
Petunjuk: Pastikan untuk menggunakan orde resistor yang tepat (k) sesuai dengan
rating daya pada resistor. Kelebihan daya pada resistor dapat menyebabkan resistor
dan op amp mengalami kerusakan. Jika ini terjadi maka dapat menyebabkan
pengurangan nilai.
3. Turunkan persamaan differensial rangkaian Gambar 3-11 berikut dengan frekuensi
osilasinya.
4. Pada Buku Catatan Laboratorium, buatlah tabel untuk data menurut perhitungan dan
hasil pengukuran. Hasil pengukuran akan diisi pada saat praktikum
5.
Percobaan
Memulai Percobaan
1.
Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang
tertempel pada masing-masing meja praktikum. Catat juga nomor meja dan Kit
Praktikum yang digunakan dalam Buku Catatan Laboratorium.
2.
Pada percobaan ini akan digunakan tegangan catu + 12 V dan -12 V untuk rangkaian
op amp. Pastikan tegangan catu OFF ketika menyusun rangkaian. Setelah rangkaian
telah dicek (yakin bahwa tidak terdapat kesalahan perangkaian) baru berikan
tegangan. Koneksi tegangan yang tidak tepat akan merusak IC dan pengurangan nilai.
Rangkaian Penguat Non-Inverting
3. Perhatikan dan susun rangkaian seperti pada Gambar 3-7.
4. Ukur dan catat nilai aktual resistor 1 k.
5. Sambungkan VP ke titik A, catat nilai Vin dan Vo.
6. Sambungkan VP ke titik B, catat nilai Vin dan Vo.
7. Sambungkan VP ke titik C, catat nilai Vin dan Vo.
8. Sambungkan VP ke titik D, catat nilai Vin dan Vo.
9. Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin? Catat dan lakukan analisa pada
laporan.
Percobaan 3: Rangkaian Penguat Operasional
39
Rangkaian Penguat Inverting
10. Perhatikan dan susun rangkaian seperti pada Gambar 3-8.
11. Ukur dan catat nilai aktual resistor yang digunakan.
12. Sambungkan VP ke titik A, catat nilai Vin dan Vo.
13. Sambungkan VP ke titik B, catat nilai Vin dan Vo.
14. Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin? Catat dan Lakukan analisa dan
sampaikan hasilnya dalam laporan.
15. Selanjutnya, dengan masih terhubung ketitik B, pasang generator sinyal sebagai Vin
dengan frekuensi 500 Hz. Atur keluaran generator sinyal sehingga menghasilkan
output op-amp (Vout)sebesar 4 Vpp.
16. Catat besar tegangan Vin peak to peak. Pastikan setting osiloskop menggunakan DC
coupling. Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin? Lakukan Lakukan analisa dan
sampaikan hasilnya dalam laporan.
Rangkaian Summer(Penjumlah)
17. Modifikasi rangkaian pada Gambar 3-8 dengan menambahkan input lain (Vin2) dari
generator sinyal, seperti pada Gamabr 3-9.
18. Ukur dan catat nilai aktual resistor yang digunakan.
19. Buka sambungan dari titik C ke rangkaian. Pasang generator sinyal sebagai Vin dengan
frekuensi 500Hz. Atur keluaran generator sinyal sehingga menghasilkan output op
amp sebesar 4Vpp.
20. Sambungkan VP ke titik A. Amati dengan menggunakan osiloskop dan catat nilai Vin
serta Vo. Pastikan setting osiloskop menggunakan DC coupling.
21. Sambungkan VP ke titik B, catat nilai Vin dan Vo.
22. Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin? Catat dan Lakukan analisa dan
sampaikan hasilnya dalam laporan.
Rangkaian Integrator
23. Perhatikan dan susun rangkaian seperti pada Gambar 3-10.
24. Rangkai Vs dengan sinyal kotak menggunakan generator sinyal pada frekuensi 1 kHz
0,5 Vpp.
25. Amati gelombang output dengan menggunakan osiloskop. Plot kedua gelombang
input dan output. Apakah hubungan antara gelombang input dan output? Lakukan
analisis dan tulis dalam laporan.
40
Percobaan 3: Rangkaian Penguat Operasional
26. Lakukan langkah 23 dengan mengubah amplitudo sebesar 0.1 Vpp dan bandingkan
hasilnya. Lakukan analisis tentang pengamatan anda!
Desain
27. Gunakan rangkaian yang sudah Anda persiapkan dari rumah.
28. Tunjukkan pada asisten bahwa hubungan antara Vouput dengan Vinput pada rangkaian
Anda adalah benar. (Petunjuk: Gunakan tegangan input Va sekitar 0,5 V dan tegangan
Vb sekitar 0,1 Vpp.)
Contoh Aplikasi persamaan differensial dengan rangkaian
Op-Amp untuk Oscillator.
29. Susunlah rangkaian pada Gambar 3-11 dibawah, di breadboard yang disediakan.
+ 12 V
+ 12 V
CF = 1nF
CF =1nF
A
R1 = 12kΩ
B
C
R1 = 12kΩ
Vout
- 12 V
- 12 V
+ 12 V
R4 = 3,9kΩ
R3 = 12kΩ
- 12 V
Gambar 3-11 Rangkaian percobaan Oscillator
Percobaan 3: Rangkaian Penguat Operasional
41
30. Catatlah frekuensi yang dihasilkan di titik C, dan catatlah di BCL.
31. Ubahlah nilai R1 dan R2 menjadi 6,8 k. amati sinyal yang muncul di titik C. catat
frekuensinya di BCL.
32. Kembalikan R1 & R2 ke nilai awal. Lalu ubahlah nilai C1 menjadi 470 pF. Amati sinyal
yang muncul di titik C. catat frekuensi-nya di BCL.
33. Kembalikan C1 ke nilai awal Ubahlah nilai R4 menjadi 12 k. amati sinyal yang muncul
di titik C. catat frekuensi-nya di BCL.
Mengakhiri Percobaan
34. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan
matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Pastikan juga multimeter
analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selektor menunjuk
ke pilihan off).
35. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar
penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan
mendapatkan potongan nilai sebesar minimal 10.
36. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku Catatan
Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak
akan dinilai.
42
Percobaan 3: Rangkaian Penguat Operasional
Percobaan 4 : Gejala Transien, Rangkaian
Differensiator dan Integrator
1.
Tujuan
1. Mengenali adanya respon natural, respon paksa, dan respon lengkap dari suatu
rangkaian yang mengandung komponen penyimpan tenaga.
2. Memahami dan menghitung konstanta waktu rangkaian RC dari respons waktu
rangkaian.
3. Memahami pengaruh tegangan sumber tegangan bebas pada nilai tegangan
tegangan transient dalam rangkaian RC.
2.
Persiapan
Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul Gejala Transien ini. Kerjakan tugas
pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang berlaku.
Pengenalan
Gejala transien terjadi pada rangkaian-rangkaian yang mengandung komponen penyimpan
energi seperti induktor dan/atau kapasitor. Gejala ini timbul karena energi yang diterima atau
dilepaskan oleh komponen tersebut tidak dapat berubah seketika (arus pada induktor dan
tegangan pada kapasitor).
Gambar 4-1 Gejala transien pengisian muatan pada kapasitor
Percobaan 4: Gejala Transien, Rangkaian Differensiator dan Integrator
43
Gambar 4-2 Gejala transien pengosongan muatan pada kapasitor
Perhatikan Gambar 4-3, pada rangkaian tersebut terdapat dua kapasitor C1 dan C2. Kapasitor
C1 berfungsi untuk menyimpan muatan yang pada awalnya didapat dari power supply, yang
lalu akan disimpannya dan dibuang ke C2 (saklar S2 ‘on’) ketika sudah tidak lagi tersambung
dengan power-supply (saklar S1 ‘off’). Saklar S1 dan S2 menggunakan rangkaian terintegrasi
analog switch 4066 yang memiliki resistansi kontak (on) sekitar 80 .
Gambar 4-3 Rangkaian dasar percobaan gejala transient
Untuk lebih jelasnya, terdapat tahapan:
1. Titik-titik A, B, C & gnd akan membentuk loop tertutup (ketika S1 ‘on’ & S2 ‘off’),
sehingga muatan di C1 akan terisi. Sampai pada akhirnya tegangannya sama dengan
5V.
2. Titik-titik C, D, E & gnd akan membentuk loop tertutup (ketika S1 ‘off’ & S2 ‘on’), maka
muatan yang terdapat pada C1 akan mengalir mengisi C2, hingga pada suatu saat
tegangan di C2 sama dengan tegangan di C1.
44
Percobaan 4: Gejala Transien, Rangkaian Differensiator dan Integrator
Pada percobaan kita kali ini, mekanisme menyala-matikan saklar-saklar (saklar elektrik) akan
dikendalikan otomatis oleh sebuah rangkaian kontroller. Sehingga keseluruhan siklus yang
akan kita amati:
1. mengisi C1
2. memindahkan sebagian isi C1 ke C2.
3. mengosongkan kedua kapasitor, dan kembali ke 1.
Siklus ini dilakukan secara otomatis oleh kontroller selama 20ms agar dapat ditampilkan pada
osiloskop.
Rangkaian Differensiator, Integrator dan Filter
Perhatikan rangkaian pada Gambar 4-4.
Gambar 4-4 Rangkaian RC sederhana
Menurut hukum Kirchoff II (KVL), dapat di tulis :
vi = R i +
1
i.dt
C
vi = vR + vC
Tegangan resistor vR sefasa dengan I sedangkan tegangan kapasitor vC ketinggalan 90o dari
arus. Arus total mendahului antara 0o s.d. 90o. Sudut ketertingalan vi () ditentukan oleh
perbandingan reaktansi dan resistansinya. Beda fasa antara vC dan i, atau vi dan i dapat dilihat
dengan membandingkan beda fasa antara vC dan vR, atau antara vi dan vR (mengapa?).
Diferensiator
Masih dari persamaan di atas, bila output diambil pada resistor vO = vR, untuk vC >> vR akan
diperoleh vi  vC sehingga
vi 
1
dvt
i dt atau i  C

C
dt
Dengan demikian diperoleh hubungan output (vO = vR) dengan input (vi) sebagai berikut:
Percobaan 4: Gejala Transien, Rangkaian Differensiator dan Integrator
45
vo = RC
dvt
.
dt
Rangkaian dengan persyaratan ini dikenal sebagai rangkaian differensiator.
Dalam bentuk phasornya, persyaratan di atas dapat dituliskan sebagai berikut:
vC  vR atau V C  V R
1
I  R I
jC
CR  1 .
sehingga diperoleh
Bila O 
1
1
atau f O =
, maka persamaan di atas dapat dituliskan
RC
2RC

 1 atau   O .
O
O disebut frekuensi “cut off”.
Kondisi terakhir ini adalah syarat frekuensi dan nilai-nilai kapasitansi dan resistansi untuk
memperoleh fungsi diferensiasi yang baik.
High-Pass Filter
Dari persamaan VI = V R + V C , bila diambil V O = V R , maka dapat dituliskan
VO
R
1
1
=
=
=
1
1

VI
R+
1+
1− j O
jC
jCR

Ada nilai utama yang diperoleh dari fungsi di atas:
•
Untuk   o akan diperoleh
VO
1
VI
•
Untuk   o akan diperoleh
VO
0
VI
•
Untuk  = o akan diperoleh
Dari,
vo
1
=
vi
2
(
dapat
vo
1
=
vi
2
diturunkan
bahwa
daya
di
R
adalah
)
2
Vo 2 Vt / 2
Vt 2 1
PR =
−
=
= Pmax . Pmax adalah daya pada R saat   o . Rangkaian
R
R
2R 2
merupakan High Pass Filter (HPF) yang sederhana.
46
Percobaan 4: Gejala Transien, Rangkaian Differensiator dan Integrator
Integrator
Dari persamaan vi = vR + vC atau vi = R i +
1
i dt
C
bila tegangan output diambil pada
kapasitor ( vo = vC ) dan vR  vC , maka vi  vR sehingga vi  R i atau i 
vi
. Pada output
R
1
1 v
1
i dt =  i dt =
vi dt . Fungsi rangkaian ini dikenal sebagai

C
C R
RC 
rangkaian integrator.
diperoleh vo = vC =
Syarat terpenuhinya fungsi rangkaian integrator RC yang baik adalah vR  vC . Dalam bentuk
phasornya, hubungan di atas dapat dituliskan sebagai berikut:
1
I
jC
V R  V C atau R I 
Sehingga
Bila O 
R 
1
atau CR  11
C
1
1
atau f O =
, maka persamaan di atas dapat dituliskan
RC
2RC

 1 atau   O .
O
Low-Pass Filter
Dari persamaan V I = V R + V R , bila diambil V O = V C maka dapat dituliskan:
1
VO
1
1
jC
=
=
=

1 + jCR
VI R+ 1
1+ j
jC
O
Ada nilai utama yang diperoleh dari fungsi di atas:
•
Untuk   o akan diperoleh
VO
0
VI
•
Untuk   o akan diperoleh
VO
1
VI
•
Untuk  = o akan diperoleh
vo
1
=
vi
2
Dengan ketiga keadaan di atas, rangkaian menunjukkan fungsi Low Pass Filter (LPF)
sederhana.
Percobaan 4: Gejala Transien, Rangkaian Differensiator dan Integrator
47
3.
Alat dan Komponen yang Digunakan
1. Kit Transien
(1 buah)
2. Osiloskop
(1 buah)
3. Sumber daya DC
(1 buah)
4. Multimeter
(1 buah)
5. Kabel 4mm-4mm
(max. 10 buah)
6. Kabel BNC-4mm
(max. 3 buah)
7. Kit Rangkaian RC & RL
(1 buah)
8. Resistor: 1 k, 10 k, 100 k, 1M(masing-masing 1 buah)
9. Kapasitor: 0,1 F, 0,01 F, 0,001 F (masing-masing 1 buah)
10. Inductor: 2,5 mH
4.
(1 buah)
Tugas Pendahuluan
1. Perhatikan Gambar 4-3. Jika pada:
t0: S1 ‘off’ & S2 ‘off’,
t1: S1 ‘on’ & S2 ‘off’,
t2: S1 ‘off’ & S2 ‘on’,
t3: sama dengan t0, dst.
Turunkan persamaan yang menyatakan besaran VC1(t) dan VC2(t) pada setiap saat.
Gambarkan grafik yang bersesuaian.
2. Turunkan persyaratan yang harus dipenuhi oleh rangkaian RL agar berfungsi
sebagai: differensiator, integrator, high pass filter, dan low pass filter.
3. Dengan harga R = 10 k; 100 k dan 1M hitunglah harga C dan L dari rangkaian
RC dan RL untuk menjadi differensiator, integrator, high pass filter dan low pass
filter. Isikanlah syarat ini pada tabel data percobaan 1 dalam Buku Catatan
Laboratorium (BCL) saudara.
48
Percobaan 4: Gejala Transien, Rangkaian Differensiator dan Integrator
5.
Percobaan
Memulai Percobaan
1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang
tertempel pada masing-masing meja praktikum. Catat juga nomor meja dan Kit
Praktikum yang digunakan dalam Buku Catatan Laboratorium.
2. Kumpulkan tugas pendahuluan pada asisten yang bertugas.
Percobaan 1
3. Pastikan kapasitor dalam keadaan kosong dengan menghubungsingkatkan kaki-kaki
tiap kapasitor.
4. Siapkan rangkaian seperti pada Gambar 4-3, dengan nilai komponen pada Tabel 4-1.
Tabel 4-1 Nilai komponen RC pada percobaan 1
Komponen Nilai
2,2 k
R1
R2
4,7 k
C1
220 nF
C2
470 nF
5. Siapkan Osiloskop (cek dahulu kalibrasinya).
6. Hubungkan kabel power supply AC (outlet) dari kit Transien ke jala-jala.
7. Hubungkan VCC dan Ground ke Power-Supply dengan tegangan 5V dc.
8. Pergunakan sinyal “Vcontrol S1” atau VCS1 sebagai sinyal sinkronisasi.
9. Gunakan kanal-1 Osiloskop untuk melihat tegangan yang terjadi di C1 (VC1). Dan catat
plot tegangan-waktu dari VC1.
10. Gunakan kanal-2 Osiloskop untuk melihat tegangan yang terjadi di C2 (VC2). Dan catat
plot tegangan-waktu dari VC2.
11. Gabungkan kedua channel dengan fungsi “DUAL” di osiloskop. Plot secara detail
gabungan dari VC1 dan VC2 vs waktu.
12. Tuliskan hasil percobaan di atas dalam bentuk tabel dalam Buku Catatan
Laboratorium.
Percobaan 4: Gejala Transien, Rangkaian Differensiator dan Integrator
49
Percobaan 2
13. Dengan nilai komponen lain sama seperti percobaan 1, ulangi percobaan dengan 2
nilai R2 lainnya.
14. Dengan nilai komponen lain sama seperti percobaan 1, ulangi percobaan dengan 2
nilai C2 lainnya.
15. Analisalah data yang anda dapat dan buatlah kesimpulan dari percobaan ini.
Percobaan 3
16. Susun kembali rangkaian seperti pada Percobaan 1.
17. Ubah tegangan sumber tegangan DC dari 5 V menjadi 4 V. Baca dan catatlah nilai
tegangan keadaan mantap pada C1 dan C2. Baca dan catat juga konstanta waktunya.
18. Lakukan sekali lagi untuk sumber tegangan DC tegangan 2 V. Bandingkan nilai-nilai
tegangan mantap pada C1 dan C2 yang diperoleh dengan tegangan dari sumber
tegangan yang berbeda-beda tersebut. Bandingkan juga konstanta waktunya. Tulis
hasil pengamatan dan analisa dalam laporan.
Percobaan 4
19. Susunlah rangkaian menggunakan KIT Rangkaian RL & RC sehingga membentuk
rangkaian pada Gambar 4-5 dibawah ini.
Induktor
Rvar
Frekuensi Generator
RG
50Ω
+
RL
~50Ω
+
2,5mH
Vc
Gel. Kotak
1Khz
~2Vpp
8,2 nF
-
-
Gambar 4-5 Susunan rangkaian gejala transien orde 2
-
Catatan:
RL dan RG adalah resistansi internal komponen/perangkat
Rvar adalah blok resistor variabel
20. Ukur nilai RL yang ada pada kit percobaan anda, dan catat pada BCL.
21. Pasang probe oscilator pada posisi Vc di channel 1 dan output dari generator
fungsi di channel 2 osiloskop.
22. Ubah-ubah tampilan osiloskop, sehingga untuk nilai Rvar sekitar 50 ohm, Gambar
yang terlihat di kanal 1 adalah seperti gambar 4E dibawah.
50
Percobaan 4: Gejala Transien, Rangkaian Differensiator dan Integrator
Gambar 4-6 Gelombang transien ‘underdamped’
23. Ubah ubah nilai Rvar menjadi sekitar 100 , amati bentuk gelombang di
osiloskop kanal 1 dan catat di BCL.
24. Ubah ubah nilai Rvar menjadi sekitar 2 k, amati bentuk gelombang dan catat di
BCL.
25. Carilah nilai Rvar yang membuat kondisi ‘critically damped’. Catat nilai dan
gambar di BCL.
Rangkaian Diferensiator
26. Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 4-7.
Gambar 4-7 Rangkaian percobaan fungsi diferensial dengan RC
27. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 V peak to peak (Vpp)
pada frekuensi 500 Hz dengan bantuan osiloskop.
28. Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga-harga C dan R yang tersedia. Gambarlah
bentuk gelombang output (ideal) dengan input bentuk gelombang segi empat.
29. Ukurlah bentuk gelombang output yang terjadi dengan osiloskop.
30. Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta gambarlah hasil pengamatan
saudara dalam bentuk tabel dalam BCL.
Percobaan 4: Gejala Transien, Rangkaian Differensiator dan Integrator
51
Rangkaian Integrator
31. Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 4-8.
Input
C
Output
R
Gambar 4-8 Rangkaian percobaan fungsi integral dengan RC
32. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 Vpp pada frekuensi 500
Hz dengan bantuan osiloskop.
33. Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga-harga C dan R yang tersedia (lihat tabel5).
34. Gambarlah bentuk gelombang output (ideal) dengan input bentuk gelombang segi
empat.
35. Amati dan ukurlah bentuk gelombang output yang terjadi dengan osiloskop.
36. Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta gambarlah hasil pengamatan
saudara dalam bentuk tabel dalam BCL.
37. Ulangi untuk gelombang segitiga.
Mengakhiri Percobaan
38. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel,
matikan osiloskop, power supply DC, dan cabut daya dari jala-jala ke kit praktikum.
Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan
mati (selektor menunjuk ke pilihan off).
39. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar
penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan
mendapatkan potongan nilai sebesar minimal 10.
40. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku Catatan
Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak
akan dinilai.
52
Percobaan 4: Gejala Transien, Rangkaian Differensiator dan Integrator
Percobaan 5 : Respon Frekuensi dan
Rangkaian Resonansi
1.
Tujuan
1. Mengenal sifat rangkaian RLC.
2. Mengenal resonansi seri, resonansi paralel, resonansi seri parallel.
3. Dapat membedakan sifat resonansi seri dan paralel.
4. Dapat menghitung dan/ atau memperkirakan frekuensi resonansi rangkaian RLC
2.
Persiapan
Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul ini. Pada modul ini tidak terdapat tugas
pendahuluan.
Rangkaian RLC
Dalam rangkaian seri RLC impedansi total rangkaian dapat dituliskan sebagai berikut:
Ztot = R + j( X L − X C )
Dari hubungan ini akan terlihat bahwa reaktansi induktif dan kapasitif selalu akan saling
mengurangi. Bila kedua komponen ini sama besar, maka akan saling meniadakan, dan
dikatakan bahwa rangkaian dalam keadaan resonansi. Resonansinya adalah resonansi seri.
Demikian pula halnya pada rangkaian paralel RLC admitansi total rangkaian dapat dituliskan
sebagai:
Ytot = G + j (BC − BX L )
dimana G adalah konduktansi dan B adalah suseptansi.
Dari hubungan ini juga akan terlihat bahwa suseptansi kapasitif dan induktif akan selalu saling
mengurangi. Pada keadaan resonansi, kedua suseptansi tersebut akan saling meniadakan.
Resonansinya adalah resonansi paralel.
Dari kedua pembahasan di atas, jelas bahwa jenis resonansi tergantung dari macam
hubungan L dan C (seri/paralel).
Resonansi Seri
Perhatikan rangkaian RLC seri pada Gamba 5-1. Dari hubungan Ztot = R + j( X L − X C ) terlihat
bahwa pada waktu resonansi dimana XL = XC maka Ztot = R merupakan Zminimum, sehingga akan
diperoleh arus yang maksimum. Dalam keadaan ini rangkaian hanya bersifat resistif sehingga
fasa arus sama dengan fasa tegangan yang terpasang.
Percobaan 5: Respon Frekuensi dan Rangkaian Resonansi
53
I
R
V
XL
XC
Gambar 5-1 Rangkaian resonansi seri
Saat X L = X C terjadi, maka mengingat X L = L dan X C =
L =
1
atau  O  
C
resonani
=
1
LC
atau f O =
1
dapat diperoleh
C
1
2 LC
Disini O atau fO adalah frekuensi yang membuat rangkaian bersifat resistif dan terjadi arus
maksimum atau tegangan maksimum pada R. Bila dilihat dari impedansi rangkaian Ztot, maka
pada f<fo rangkaian akan bersifat kapasitif dan pada f>fo rangkaian akan bersifat induktif.
Pada waktu resonansi seri, sangat mungkin terjadi bahwa tegangan pada L atau pada C lebih
besar dari tegangan sumbernya. Pembesaran tegangan pada L atau pada C pada saat
resonansi ini didefinisikan sebagai faktor kualitas Q.
3.
54
Alat dan Komponen yang Digunakan
1. Kit Rangkaian RC & RL
(1 buah)
2. Generator sinyal
(1 buah)
3. Osiloskop
(1 buah)
4. Multimeter
(1 buah)
5. Resistor: 1 k, 10 k, 100 k, 1M
(masing-masing 1 buah)
6. Kapasitor: 0,1 F, 0,01 F, 0,001 F
(masing-masing 1 buah)
7. Inductor: 2,5 mH
(1 buah)
Percobaan 5: Respon Frekuensi dan Rangkaian Resonansi
4.
8. Kabel BNC – probe jepit
(2 buah)
9. Kabel 4 mm – jepit buaya
(max. 5 buah)
10. Breadboard
(1 buah)
11. Kabel jumper
(1 meter)
12. Induktor 2,5 mH
(2 buah)
13. Kapasitor 470 pF
(5 buah)
14. Resistor 47 
(4 buah)
Percobaan
Memulai Percobaan
1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang
tertempel pada masing-masing meja praktikum.
Pengaruh Frekuensi Diamati pada Domain Frekuensi
2. Buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan rangkaian diferensiator, dengan harga
R = 10 k dan C = 8,2 nF.
3. Hitunglah konstanta waktu = RC.
4. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 Vpp pada frekuensi 50
Hz dengan bantuan osiloskop.
5. Ukur dan gambarlah bentuk gelombang output untuk harga-harga frekuensi 50 Hz,
500 Hz, 5 kHz, dan 50 kHz
6. Catatlah hasilnya dalam bentuk tabel dalam BCL.
7. Kemudian buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan rangkaian integrator,
dengan harga R = 10 k, dan C = 8,2 nF. Lakukanlah langkah 24-27.
8. Buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan rangkaian diferensiator dengan harga
R = 10 k dan C = 8,2 nF.
9. Hitunglah konstanta waktu ( = RC) serta frekuensi cut-off (fo) = 1/(2).
10. Aturlah bentuk masukan sinusoidal.
11. Ukurlah Vo (tegangan keluaran) /Vi (tegangan masukan) dengan bantuan osiloskop
(input di kanal-1 dan output di kanal-2) untuk 5 titik pengukuran yaitu:
•
1 titik frekuensi cut off (petunjuk: ubah frekuensi input dimana frekuensi ini
di sekitar frekuensi cut off hasil perhintungan sehingga diperoleh Vo/Vi = 1/2
atau = 0,7. Kemudian catat frekuensi ini sebagai fo).
Percobaan 5: Respon Frekuensi dan Rangkaian Resonansi
55
•
2 titik untuk zona datar (LPF) atau zona naik (HPF). (petunjuk: pilih titik
frekuensi 1/100 fo dan 1/10 fo)
•
2 titik untuk zona turun (LPF) atau zona datar (HPF). (petunjuk: pilih titik
frekuensi 10 fo dan 100 fo)
12. Hitunglah Vo/Vi yang terjadi dalam dB.
13. Catatlah hasilnya dalam tabel dalam BCL. Plot 5 titik pengukuran tersebut dengan
skala logaritmik. Hasil plot 5 titik pengukuran adalah seperti grafik pada Gambar 5-2.
14. Ukur beda fasa dengan menggunakan metode Lissajous
15. Plot hasil tersebut ke dalam grafik frekuensi-fasa seperti contoh pada Gambar 5.3.
:LPF
:HPF
Gambar 5-2 Contoh plot Bode untuk magnituda
Gambar 5-3 Contoh plot Bode untuk fasa
56
Percobaan 5: Respon Frekuensi dan Rangkaian Resonansi
Rangkaian Seri R, L, C (Resonansi Seri)
16. Susun rangkaian pada Gambar 5-4. Perhatikan bahwa hambatan 50  merupakan
resistansi dalam Generator Sinyal.
2,5 mH
O
B
A
50 ohm
470 pF
1 Vpp
47 ohm
Generator
Sinyal
Gambar 5-4 Rangkaian percobaan resonansi seri
17. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimal dan atau
minimum lokal. Catat nilai tegangan Vo maksimal dan atau minimum tersebut.
18. Pada frekuensi yang menyebabkan tegangan Vo maksimal dan atau minimum lokal
tersebut, catat besarnya tegangan induktor (VAB) dan kapasitor (VBO).
19. Bagaimana karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Lakukan analisis dan
sampaikan pada laporan.
Rangkaian Paralel R, L (Resonansi Paralel)
Perhatikan rangkaian pada Gambar 5-5.
2,5 mH
VO
50 ohm
VA
470 pF
1 Vpp
47 ohm
Generator
Sinyal
Gambar 5-5 Rangkaian percobaan resonansi paralel
Percobaan 5: Respon Frekuensi dan Rangkaian Resonansi
57
20. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimal dan atau
minimum lokal. Catat nilai tegangan Vo maksimum dan atau minimum tersebut.
21. Pada frekuensi yang menyebabkan tegangan Vo maksimum dan atau minimum lokal
tersebut, catat besarnya tegangan induktor (VAB) dan kapasitor (VBO).
22. Bagaimana karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Lakukan analisa dan
sampaikan hasilnya dalam laporan.
Rangkaian Paralel L dengan Seri L dan C
23. Perhatikan rangkaian pada Gambar 5-6.
2,5 mH
470 pF
50 ohm
2,5 mH
1 Vpp
47 ohm
Generator
Sinyal
Gambar 5-6 Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 1
24. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimum dan atau
minimum lokal. Catat nilai tegangan Vo maksimum dan atau minimum tersebut.
25. Pada frekuensi yang menyebabkan tegangan Vo maksimum dan atau minimum lokal
tersebut, catat besarnya tegangan induktor (VAB) dan kapasitor (VBO).
26. Bagaimana karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Lakukan analisa dan
sampaikan hasilnya dalam laporan.
58
Percobaan 5: Respon Frekuensi dan Rangkaian Resonansi
Rangkaian Seri C dengan Paralel C dan L
27. Perhatikan rangkaian seperti pada Gambar 5-7.
470 pF
50 ohm
470 pF
2 ,5 m H
1 Vpp
47 ohm
G e n e ra to r
S in ya l
Gambar 5-7 Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 2
28. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimum dan atau
minimum lokal. Catat nilai tegangan Vo maksimum dan atau minimum tersebut.
29. Pada frekuensi yang menyebabkan tegangan Vo maksimum dan atau minimum lokal
tersebut, catat besarnya tegangan induktor (VAB) dan kapasitor (VBO).
30. Bagaimana karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Lakukan analisa dan
sampaikan hasilnya dalam laporan.
Aplikasi Rangkaian Resonansi dalam Filter
31. Susunlah rangkaian seperti pada gambar 5-8 dibawah, di bread-board yang
disediakan.
Vi
50 ohm
1 Vpp
47 nF
Vo
2,5 mH
47 ohm
Generator
Sinyal
Gambar 5-8 Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 1
Percobaan 5: Respon Frekuensi dan Rangkaian Resonansi
59
32. Carilah frekuensi dimana Vo menjadi minimum, ini adalah FC. Lalu carilah Vo di FC/10,
FC/100, & FC*10, FC*100, seperti pada gambar 5-9 dibawah.
33. Untuk mencari Vo max gunakan frekuensi 50Hz. Kemudian carilah titik-titik frekuensi
F L, F H.
34. Petunjuk: gunakan mode X-Y pada osiloskop dengan ch.1 adalah Vin dan ch.2 adalah
Vo. (Untuk mempermudah mencari amplituda Vo, ‘ground’kan ch.1)
Vo max
(Vo max)
/√2
Vo min
FL FC/10
FC/100
10*FC
FC
FH
100*FC
Gambar 5-9 Bode plot untuk rangkaian di gambar 5-8
35. Cari juga beda fasa antara Vin dan Vo pada titik-titik frekuensi tersebut. Dan
gambarkan bode-plot serta beda fasa-nya di BCL.
36. Lakukan langkah 17 - 21 untuk rangkaian pada gambar 5-10 dibawah
2,5 mH
Vi
Vo
50 ohm
47 nF
1 Vpp
47 ohm
Generator
Sinyal
Vo max
(Vo max)
/√2
FC/100
FC/10
FL
FC
FH
10*FC
100*FC
Gambar 5-10 Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 2
60
Percobaan 5: Respon Frekuensi dan Rangkaian Resonansi
Mengakhiri Percobaan
37. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan
matikan osiloskop dan generator sinyal. Pastikan juga multimeter analog, multimeter
dan digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).
38. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar
penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan
mendapatkan potongan nilai sebesar minimal 10.
39. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Buku
Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh
asisten tidak akan dinilai.
Percobaan 5: Respon Frekuensi dan Rangkaian Resonansi
61
Lampiran A: Akurasi, Presisi dan Nilai
Penting
Di setiap melakukan pengukuran, selalu saja terdapat error pada hasil pengukuran tersebut.
Misalnya, kita akan mendapatkan hasil yang tidak benar-benar sama dari beberapa kali
pengulangan pengukuran nilai tegangan dari terminal yang sama dengan Voltmeter. Lantas,
bagaimana cara mengetahui error pengukuran sehingga nilai yang sebenarnya dapat
diperoleh? Ada dua parameter yang berkaitan dengan error pengukuran tersebut, yaitu
akurasi dan presisi.
Akurasi dan Presisi
Akurasi menyatakan seberapa dekat nilai hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya (true
value) atau nilai yang dianggap benar (accepted value). Jika tidak ada data bila sebenarnya
atau nilai yang dianggap benar tersebut maka tidak mungkin untuk menentukan berapa
akurasi pengukuran tersebut.
Presisi menyatakan seberapa dekat nilai hasil dua kali atau lebih pengulangan pengukuran.
Semakin dekat nilai-nilai hasil pengulangan pengukuran maka semakin presisi pengukuran
tersebut.
a
b
c
d
Gambar A-1. A. Presisi dan akurasi tinggi; b. Presisi rendah, akurasi tinggi;
c. Presisi tinggi, akurasi rendah; d. Presisi dan akurasi rendah
Error Sistematik dan Error Acak
Error sistematik akan berdampak pada akurasi pengukuran. Jika error sistematik terjadi maka
akurasi pengukuran tidak dapat ditingkatkan dengan melakukan pengulangan pengukuran.
62
Lampiran A: Akurasi, Presisi dan Nilai Penting
Biasanya, sumber error sistematik terjadi karena istrumen pengukuran tersebut tidak
terkalibrasi atau kesalahan pembacaan (error paralax, misalnya).
Error acak akan berdampak pada presisi pengukuran. Error acak hadir memberikan hasil
pengukuran yang fluktuatif, di atas dan di bawah nilai sebenarnya atau nilai yang diangap
benar. Presisi pengukuran akibat error acak ini dapat diperbaiki dengan melakukan
pengulangan pengukuran. Biasanya, error ini terjadi karena permasalahan dalam
memperkirakan (estimating) nilai pengukuran saat jarum berada di antara dua garis-skala
atau karena nilai yang ditunjukan oleh instrumen tersebut berfluktuasi dalam rentang
tertentu.
Nilai Penting
Nilai penting (signifikan) dari suatu pengukuran bergantung pada unit terkecil yang dapat
diukur menggunakan instrumen pengukuran tersebut. Dari nilai penting ini, presisi
pengukuran dapat diperkirakan.
Secara umum, presisi pengukuran adalah ±1/10 dari unit terkecil yang dapat diukur oleh suatu
instrumen pengukuran. Misalnya, sebuah mistar yang memiliki skala terkecil 1mm akan
digunakan untuk mengukur suatu panjang benda. Dengan demikian, pengukuran panjang
yang dilakukan tersebut dapat dikatakan memiliki presisi sebesar 0.1mm.
Perkiraan presisi di atas berbeda bila kita menggunakan instrumen digital. Biasanya presisi
pengukuran dengan instrumen digital adalah ±1/2 dari unit terkecil yang dapat diukur oleh
suatu instrumen pengukuran tersebut. Misalnya, nilai tegangan yang ditunjukan oleh
Voltmeter digital adalah 1.523V ; dengan demikian, presisi pengukuran tegangan tersebut
adalah ±1/2 x 0.001 atau sama dengan ±0.0005V.
Angka Penting pada Praktikum
Penggunaan jumlah angka penting pada praktikum bergantung pada alat ukur yang
digunakan. Hasil pengukuran tegangan, arus, dan resistansi dengan Multimeter Digital 3,5
digit dapat menggunakan 3 angka penting. Namun hasil pembacaan tegangan dengan
osiloskop hanya memberikan 2 angka penting. Frekuensi sinyal yang dihasilkan Generator
Sinyal biasa dapat dinyatakan dalam 2-3 angka penting, sedangkan frekuensi dari Synthesized
Signal Generator dapat dinyatakan hingga 4 angka penting.
Lampiran A: Akurasi, Presisi dan Nilai Penting
63
Lampiran B: Petunjuk Pembuatan
Rangkaian Elektronik pada Breadboard
Breadboard
Gambar B-1 Implementasi rangkaian joystick motor driver untuk Robot pada breadboard
[1]
Breadboard adalah suatu perangkat yang seringkali digunakan untuk melakukan
implementasi suatu rancangan rangkaian elektronik secara tidak disolder (solderless, Gambar
B-1). Implementasi rancangan yang demikian bertujuan untuk menguji-coba rancangan
tersebut yang biasanya melibatkan pasang-bongkar komponen. Bentuk implementasi lainnya
adalah implementasi dengan melakukan penyolderan komponen yang dikerjakan pada PCB
(Printed Circuit Board, Gambar B-2).
64
Lampiran B: Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard
Gambar B-2 Implementasi rangkaian joystick motor driver untuk Robot pada PCB[1]
Tampak pada Gambar B-1 bahwa breadboard memiliki lubang-lubang tempat terpasangnya
kaki-kaki komponen dan kawat kabel. Lubang-lubang tersebut adalah sesungguhnya soketsoket dari bahan logam (konduktor) yang tersusun sedemikian sehingga ada bagian lubanglubang yang terhubung secara horizontal dan ada yang terhubung secara vertikal.
Gambar B-3 Jenis-jenis breadboard
Gambar B-3 adalah gambar jenis-jenis breadboard yang dimiliki oleh Lab Dasar Teknik Elektro
STEI ITB. Setidaknya ada empat bagian penting yang harus diperhatikan sebelum
menggunakan breadboard (lihat Gambar B-4):
Pada bagian ini lubang-lubang breadboard saling terhubung secara vertikal. Tiap set lubang
pada bagian ini terdiri dari lima lubang yang saling terhubung.
Pada bagian ini lubang-lubang breadboard saling terhubung secara horizontal. Tiap set lubang
pada bagian ini terdiri dari 25 lubang yang saling terhubung. Perhatikan bahwa pada tiap set
lubang tersebut terdapat jarak pemisah antar lubang yang lebih besar setiap lima lubang.
Bagian ini adalah pemisah yang menyatakan bahwa bagian lubang-lubang breadboard yang
saling terhubung secara vertikal di sebelah atas tidak terhubung dengan bagian lubang-lubang
breadboard di sebelah bawah.
Lampiran B: Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard
65
Bagian ini adalah pemisah yang menyatakan bahwa bagian lubang-lubang breadboard yang
saling terhubung secara horizontal di sebelah kiri tidak terhubung dengan bagian lubanglubang breadboard di sebelah kanan. Pada banyak jenis breadboard, pemisah ini ditandai
dengan jarak pemisah yang lebih besar daripada jarak pemisah antar set lubang pada bagian
b.
Gambar B-4 Bagian-bagian yang harus diperhatikan pada breadboard
Breadboard dapat bekerja dengan baik untuk rangkaian ber-frekuensi rendah. Pada frekuensi
tinggi, kapasitansi besar antara set lubang yang bersebelahan akan saling berinterferensi.
Merangkai Kabel, Komponen dan Instrumen
Kabel
Kabel yang digunakan untuk membuat rangkaian pada breadboard adalah kabel dengan isi
kawat tunggal (biasanya) berdiameter #22 atau #24 AWG. Untuk menghasilkan pemasangkan
yang baik pada breadboard, kupas kedua ujung kabel sehingga diperoleh panjang kawat (yang
sudah terkupas) sekitar 12 mm. Kemudian pastikan seluruh bagian kawat yang sudah terkupas
tadi masuk ke dalam lubang breadboard.
Biasakan memasang kabel pada breadboard dengan rapih sejak awal. Hal ini akan
mempermudah penelusuran sebab terjadinya kesalahan akibat salah pasang kabel, misalnya.
Berikut ini adalah berbagai petunjuk penting lainnnya yang harus diperhatikan dalam
membuat rangkaian pada breadboard:
66
Lampiran B: Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Pastikan Power Supply dalam keadaan mati atau tidak terpasang para breadboard
ketika merangkai komponen dan kabel pada breadboard
Pahami (jika belum ada, buat) terlebih dahulu skema rangkaian elektronik yang akan
diimplementasikan pada breadboard. Dengan demikian, kemungkinan terjadinya
kesalahan akan lebih kecil.
Tandai setiap kabel atau komponen yang telah terpasang dengan benar, misalnya
dengan spidol.
Gunakan kabel sependek mungkin. Kabel yang terlalu panjang berpotensi membuat
rangkaian pada breadboard menjadi tidak rapih. Selain itu, kabel yang terpasang
terlalu panjang dan berantakan dapat menghasilkan interferensi berupa sifat kapasitif,
induktif dan elektromanetik yang tidak diharapkan.
Usahakan kabel dipasang pada breadboard dengan rapih dan, jika memungkinkan,
tubuh kabelnya mendatar pada breadboard.
Rangkai komponen (hubungkan suatu komponen dengan komponen-komponen
lainnya) secara langsung tanpa menggunakan tambahan kabel jika itu memungkinkan
Usahakan tidak menumpuk komponen atau kabel (komponen/ kabel yang akan
dipasang tidak melangkahi komponen/ kabel lain yang telah terpasang). Hal ini akan
menyulitkan pengecekan rangkain yang telah diimplementasikan pada breadboard.
Selain itu, akan menyulitkan bongkar-pasang komponen ketika diperlukan.
Usahakan menggunakan warna kabel berbeda untuk membuat koneksi yang berbeda.
Misalnya mengunakan kabel warna merah untuk koneksi ke Power Supply dan
menggunakan kabel warna hitam untuk koneksi ke ”ground”.
Komponen
Gambar B-5 Pemasangan IC pada breadboard
Pada prinsipnya, komponen-komponen elektronik seperti resistor, kapasitor atau Integrated
Circuit (IC) dapat dipasang secara langsung pada lubang breadboard. Khusus untuk resistor,
kaki resistor dengan rating daya lebih dari 0.5 W tidak cocok untuk digunakan pada
breadboard karena ukuran kakinya yang terlalu besar. Namun ini tidak menjadi masalah
karena praktikan hanya menggunakan resistor dengan rating daya 0.25 W di dalam praktikum
Lampiran B: Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard
67
ini. Di bawah ini adalah beberapa hal penting lainnya yang berkaitan dengan komponen
secara khusus:
1.
2.
3.
4.
5.
Ingatlah bahwa IC (terutama MOS) dapat rusak akibat listrik statik, termasuk listrik
statik di dalam tubuh kita. Di negara subtropis, karena kelembaban sangat rendah,
gesekan-gesekan pakaian dengan material lain dapat membangkitkan listrik statik
pada tubuh. Listrik statik ini dapat membentuk tegangan tinggi sesaat bila kita
menyentuk kaki-kaki komponen dan menyebabkan kerusakan. Tapi, karena kita
berada di negara tropis yang berkelembaban tinggi, pengumpulan listrik statik tadi
tidak signifikan.
Sebelum mencoba dipasang pada breadboard, pastikan kaki-kaki IC lurus. Bila tidak
lurus, gunakan tang untuk meluruskan/ memperbaiki kaki-kaki IC tersebut. Demikian
juga ketika akan mencopot IC dari breadboard; gunakan pinset dengan cara
mencungkil kedua ujung IC tersebut. Usahakan tidak terjadi sudut (antara badan IC
dan breadboard) lebih besar dari 10 sehingga dapat meminimalisasi kemungkinan
bengkoknya (bahkan patahnya) kaki-kaki IC.
Pastikan ikuti Gambar B-5 untuk pemasangan IC pada breadboard. Dengan demikian,
kaki-kaki IC tidak saling terhubung.
Perhatikan rating tegangan kapasitor. Jika menggunakan kapasitor elektrolit,
perhatikan polaritasnya. Pemasangan polaritas yang terbalik akan menyebakan
rusaknya kapasitor.
Pastikan kapasitor dalam keadaan discharge sebelum dipasang. Jika ragu, hubungkan
kedua kaki kapasitornya. Lakukan dua kali untuk kapasitor yang sama karena ada
kalanya kapasitor masih memiliki muatan sisa setelah discharging yang pertama.
Instrumen
Di bawah ini adalah hal-hal penting yang harus diperhatikan ketika menggunakan/
menghubungkan instrumen laboratorium ke rangkaian di breadboard:
1. Gunakan kabel yang tepat untuk menghubungkan suatu instrumen ke breadboard
(lihat Kabel Aksesoris). Pegang badan konektor (bukan badan kabelnya) saat
memasang dan mencabut kabel.
2. Untuk percobaan yang menggunakan Generator Signal dan Power Supply: nyalakan
Power Supply terlebih dahulu, lalu nyalakan Generator Signal. Jika dilakukan dengan
cara sebaliknya, akan menyebabkan kerusakan pada IC. Demikian juga ketika
mengakhiri: matikan Generator Signal terlebih dahulu, kemudian matikan Power
Supply.
68
Lampiran B: Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard
Lampiran C: Nilai dan Rating Komponen
Resistor
Fungsi
Resistor berfungsi untuk mengatur aliran arus listrik. Misalnya, resistor dipasang seri dengan
LED (Light-Emitting Diode) untuk membatasi besar arus yang melalui LED.
Kode Warna
Gambar C-1 Resistor
Resistor yang biasa kita jumpai memiliki nilai resistansi yang direpresentasikan oleh kode
warna pada badan resistor. Resistor tersebut adalah seperti yang ditunjukan pada Gambar C1.
Tabel C-1 Kode warna
Warna
Hitam
Coklat
Merah
Jingga
Kuning
Hijau
Biru
Ungu
Abu-abu
Putih
Warna emas
Warna perak
Tanpa warna
A
Angka
pertama
1
2
3
4
5
6
7
8
9
B
Angka kedua
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
C
Faktor
penggali
1
10
102
103
104
105
106
D
Toleransi
10-1
10-2
5%
10%
20%
1%
2%
4%
Label kode warna pada badan resistor ada yang berjumlah 4, 5 atau 6 gelang warna. Aturan
pembacaan kode warna tersebut adalah sebagai berikut:
Lampiran C: Nilai dan Rating Komponen
69
1. warna pertama: angka pertama nilai resistansi (resistor dengan 4, 5 atau 6 gelang
warna)
2. warna kedua: angka kedua nilai resistansi (resistor dengan 4, 5 atau 6 gelang warna)
3. warna ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan  (resistor dengan
4 gelang warna) atau angka ketiga nilai resistansi (resistor dengan 5 atau 6 gelang
warna)
4. warna keempat: toleransi (resistor dengan 4 gelang warna) atau faktor pengali
(pangkat dari sepuluh) dengan satuan  (resistor dengan 5 atau 6 gelang warna)
5. warna kelima: toleransi (resistor dengan 5 atau 6 gelang warna)
6. warna keenam: koefisien temperatur dengan satuan PPM/0C (resistor dengan 6
gelang warna)
Nilai Resitor
Resistor tidak tersedia dalam sebarang nilai resistansi. Nilai resistansi setiap resistor
mengikuti standard Electronic Industries Association (EIA). Nilai tersebut dikenali dengan E6
dengan 6 nilai berbeda, E12 dengan 12 nilai, E24 dengan 24 nilai dst. Hingga E192 dengan 192
nilai.
Nilai resistansi berdasarkan EIA yang paling banyak dijumpai di pasaran adalah seri E6. Nilai
seri ini mempunyai toleransi 20%. Keenam nilai itu adalah 1, 1.5, 2.2, 3.3, 4.7, dan 6.8. Untuk
menyatakan nilai resistansi atau misalnya maka nilai resistansi dalam E6 adalah salah satu
angka tersebut dikalikan nilai orde dekadenya. Contoh 1, 10, 1 k, 2,2 nF, 2,2 mikro farad.
Nilai seri berikutnya adalah seri E12. Nilai seri ini memberikan toleransi 10%. Ke 12 nilai dalam
seri ini adalah 6 nilai dari seri E6 ditambah 6 nilai antara. Nilai dalam keluarga E12 adalah 1,
1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, dan 8.2.
Selain nilai-nilai resistansi di atas, ada nilai-nilai resistansi lebih presisi yang sukar dijumpai.
Nilai-nilai resistansi itu mengukuti standard EIA seri E24 (toleransi 5% dan 2%), E96 (1%) dan
E192 (0.5%, 0.25% dan 0.1%). Secara lengkap, nilai-nilai resistansi tersebut dapat dilihat di [1].
Keluarga nilai komponen ini juga digunakan untuk nilai kapasitansi.
Rating Daya
Ketika melewati resistor, energi listrik diubah menjadi energi panas. Tentu saja dampak energi
panas yang berlebih akan menimbulkan kerusakan pada resistor. Oleh karena itu, resistor
memiliki rating daya yang merepresentasikan seberapa besar arus maksimum yang
diperkenankan melewati resistor.
Rating daya resistor yang banyak digunakan adalah ¼ Watt atau ½ Watt. Resistor tersebut
adalah resistor dengan label kode warna yang banyak dipasaran. Selain itu, ada pula resistor
70
Lampiran C: Nilai dan Rating Komponen
dengan rating tegangan 5 Watt atau lebih besar. Untuk resistor jenis ini nilai resistansi dan
rating tegangannya dapat dibaca secara langsung di badan resistornya.
Perlu diperhatikan bahwa guna keamanan dan agar resistor tidak mudah rusak (terbakar),
pastikan menggunakan resistor yang menghasilkan daya disipasi maksimum sebesar 60%
rating daya disipasinya.
Kapasitor
Fungsi
Kapasitor adalah komponen yang bekerja dengan menyimpan muatan. Aplikasi kapasitor
diantaranya digunakan sebagai filter pada rangkaian penyearah tegangan.
Ada dua tipe kapasitor, yaitu polar dan nonpolar/ bipolar. Perbedaan dari keduanya adalah
pada ketentuan pemasangan kaki-kakinya. Polaritas pada kapasitor polar dapat diketahui
melalui label polaritas (negatif atau positif) kaki kapasitornya atau panjang-pendek kakikakinya. Pemasangan kapasitor polar ini harus sesuai dengan polaritasnya. Sementara, untuk
pemasangan kapasitor nonpolar, tidak ada ketentuan pemasangan polaritas kaki-kakinya
karena itu pula pada kapasitor nonpolar tidak ada label polaritasnya.
Desain kapasitor, baik polar maupun nonpolar, ada dua bentuk, yaitu aksial dan radial. Contoh
bentuk kapasitor aksial dan radial ditunjukan pada Gambar C-2 (perhatikan posisi kakikakinya).
Gambar C-2 Kapasitor bentuk radial (kiri) [2] dan kapasitor bentuk aksial (kanan) [3]
Kapasitor Polar
Gambar C-3 Dari kiri: simbol kapasitor polar, kapasitor tantlum dan kapasitor elektrolit [2]
Kapasitor elektrolit dan kapasitor tantalum adalah contoh jenis kapasitor polar. Rating
tegangan kedua kapasitor tersebut rendah, yaitu 6.3 V – 35 V. Pada badan kapasitor tersebut
Lampiran C: Nilai dan Rating Komponen
71
tercetak label polaritas yang menunjukan polaritas kaki komponen yang sejajar dengan label
polaritas tersebut.
Saat ini, nilai kapasitansi dan rating tegangan kedua jenis kapasitor tersebut dapat dibaca
langsung dari label yang tercetak dengan jelas pada badan kapasitornya. Namun, pada
kapasitor tantalum biasanya dicetak dengan kode angka. Dahulu, mungkin saat ini juga masih
ditemukan di beberapa toko komponen elektronik, nilai kapasitansi dan rating tegangan
kapasitor tantalum dicetak dengan label kode warna. Kode warna tersebut mengikuti kode
warna standard (seperti kode warna pada resistor).
Besar muatan yang dapat disimpan oleh suatu kapasitor ditunjukan oleh nilai yang tertera
pada kapasitor tersebut. Besar muatan tersebut biasanya ditulis dalam besaran piko (p), nano
(n) dan mikro () Farad:
 = 10-6, 1000000F = 1F
n = 10-9, 1000nF = 1F
p = 10-12, 1000pF = 1nF
Kapasitor Nonpolar
Gambar C-4 Dari kiri: simbol kapasitor nonpolar dan jenis-jenis kapasitor nonpolar [5]
Kapasitor nonpolar memiliki rating tegangan paling kecil 50 V. Kapasitor nonpolar yang
banyak digunakan biasanya memiliki rating tegangan 250 V atau lebih. Nilai kapasitansi
kapasitor nonpolar yang tercetak pada label berupa kode angka atau kode warna.
Nilai Kapasitansi Kapasitor Nonpolar
Perhatikan gambar jenis-jenis kapasitor pada Gambar C-3:
Label ”0.1” pada kapasitor paling kiri artinya bahwa kapasitor tersebut memilki nilai
kapasitansi 0.1F = 100nF. Contoh lain, label “4n7” artinya nilai kapasitansi kapasitor tersebut
adalah 4.7nF.
Aturan pembacaan kode warna kapasitor (gambar kedua dari kiri) mirip dengan pembacaan
kode warna resistor. Kode warna dibaca dari warna paling atas:
72
Lampiran C: Nilai dan Rating Komponen
1. warna pertama: angka pertama nilai kapasitansi
2. warna kedua: angka kedua nilai kapasitansi
3. warna ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan pF
4. warna keempat: toleransi
5. warna kelima: Rating tegangan
Misal, tiga warna pertama kapasitor tersebut adalah coklat-hitam-jingga memiliki arti bahwa
nilai kapasitansinya 10x103pF = 10000pF.
Aturan pembacaan kode angka pada jenis kapasitor seperti tampak pada gambar ketiga
adalah sebagai berikut:
1. angka pertama: angka pertama nilai kapasitansi
2. angka kedua: angka kedua nilai kapasitansi
3. angka ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan pF
4. huruf yang mengikuti angka-angka tersebut adalah nilai toleransi dan rating
tegangannya
Misalnya, label ”102” artinya 10x102pF=1000pF; ”472” artinya 4700pF dengan toleransi ”J”,
yaitu 5%.
Label ”470” pada gambar kapasitor nonpolar paling kanan artinya kapasitor tersebut memiliki
kapasitansi 470pF. Kapasitor jenis ini, yaitu kapasitor polystyrene sudah jarang digunakan saat
ini.
Standard Nilai Kapasitansi
Nilai kapasitansi berdasarkan standard EIA yang banyak di pasaran adalah seri E6. Perlu
dicatat bahwa, seperti pada resistor, kapasitor tidak tersedia dalam sembarang nilai
kapasitansi, melainkan mengikuti standard EIA.
Kapasitor seri E6 memiliki toleransi ±20%. Berikut adalah nilai-nilai kapasitansinya 10, 15, 22,
33, 47, 68, 100, 150, 220, 330, 470, 680, 1000,... dst. (dengan satuan pF). Terlihat bahwa ada
perulangan setiap enam deret angka yang masing-masing angka telah dikalikan 10.
Seperti pada resistor, selain nilai-nilai kapasitansi di atas ada pula nilai-nilai kapasitansi yang
lebih presisi dengan mengikuti standard EIA.
Lampiran C: Nilai dan Rating Komponen
73
Kapasitor Variabel
Gambar C-5 Kapasitor variabel [5]
Kapasitor jenis ini biasanya digunakan di dalam rangkaian tuning radio. Nilai kapasitansinya
relatif kecil, biasanya diantara 100pF dan 500pF.
Kapasitor Trimmer
Gambar C-6 Kapasitor trimmer [5]
Kapasitor trimmer adalah ukuran mini dari kapasitor variabel. Kapasitor ini didesain untuk
dapat dipasangkan langsung pada PCB dan untuk diatur nilainya hanya pada saat pembuatan
rangkaian. Nilai kapasitansi kapasitor ini biasanya kurang dari 100pF. Di dalam rentang nilai
kapasitansinya, kapasitor trimmer memiliki nilai minimum yang lebih besar dari nol.
Induktor
Fungsi
Pada rangkaian DC, induktor dapat digunakan untuk memperoleh tegangan DC yang konstan
terhadap fluktuasi arus. Pada rangkai AC, induktor dapat meredam fluktuasi arus yang tidak
diinginkan.
74
Lampiran C: Nilai dan Rating Komponen
Gambar C-7 Dari kiri: simbol induktor dan jenis-jenis induktor [4]
Kode Warna
Ada jenis induktor yang desain fisiknya mirip dengan resistor. Nilai induktansinya dinyatakan
dengan kode warna. Induktor jenis ini ditunjukan oleh Gambar C-8.
Gambar C-8 Induktor dengan kode warna [5]
Membaca kode warna pada induktor sama dengan membaca kode warna pada resistor dan
kapasitor:
1. warna pertama: angka pertama nilai kapasitansi
2. warna kedua: angka kedua nilai kapasitansi
3. warna ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan H
4. warna keempat: toleransi
Induktor memiliki rating arus tertemtu. Dalam suatu rangkaian biasanya digunakan stress
ratio 60%.
Lampiran C: Nilai dan Rating Komponen
75
Dioda
Fungsi
Dioda berfungsi untuk membuat arus listrik mengalir pada satu arah saja. Arah arus tersebut
ditunjukan oleh arah tanda panah pada simbol dioda (Gambar C-9).
Gambar 5-13 C-9 Simbol dioda [5]
Forward Voltage Drop
Seperti halnya orang yang mengeluarkan energi untuk membuka pintu dan melaluinya, listrik
juga mengeluarkan energi saat melalui dioda. Tegangan listrik akan berkurang sekitar 0.7 V
saat arus listrik melewati dioda (yang terbuat dari silikon). Tegangan sebesar 0.7 V ini disebut
forward voltage drop.
Reverse Voltage
Dioda ideal tidak akan melewatkan arus yang mengalir pada arah yang berlawanan (dengan
panah pada simbol dioda). Namun, secara praktis terdapat kebocoran, yaitu ada arus
dilewatkan maksimum sebesar beberapa A meski dapat diabaikan.
Tegangan balik maksimum (maximum reverse voltage) sebesar 50V atau lebih adalah nilai
maksimum tegangan (dengan arah arus berlawanan) yang masih dapat ditahan oleh dioda.
Bila tegangan balik melebihi rating tegangan balik maksimum ini maka dioda akan rusak,
kebocoran arus.
Jenis dioda
Dioda Signal
Dioda jenis ini digunakan untuk meneruskan arus dengan nilai arus kecil, yaitu hingga 100mA.
Contoh dioda jenis ini adalah dioda 1N4148 yang terbuat dari bahan silikon.
Dioda Rectifier
Dioda jenis ini digunakan dalam rangkaian Power Supply. Dioda tersebut berfungsi untuk
mengubah arus bolak-balik ke arus searah. Rating maksimum arus yang dapat dilewatkan
samadengan 1A atau lebih besar dan maximum reverse voltage samadengan 50V atau lebih
besar.
Dioda Zener
Dioda ini digunakan untuk memperoleh tegangan (dioda zener) yang tetap ketika reverse
voltage sudah berada di daerah breakdown. Ketika reverse voltage, meski nilainya berubahubah, asalkan berada di daerah breakdown maka tegangan dioda zener tersebut akan tetap.
76
Lampiran C: Nilai dan Rating Komponen
Transistor
Fungsi
Transistor berfungsi sebagai penguat arus. Karena besar arus yang dikuatkan dapat diubah ke
dalam bentuk tegangan, maka dapat dikatakan juga bahwa transistor dapat menguatkan
tegangan. Selain itu, transistor juga dapat berfungsi sebagai switch elektronik.
Ada dua jenis transistor, yaitu NPN dan PNP. Simbol kedua jenis transistor tersebut ditunjukan
oleh Gambar C-10.
Gambar C-10 Simbol transistor NPN dan PNP (ket.: B = Base, C = Collector dan E = Emitter)
[5]
Transistor memiliki tiga kaki yang masing-masing harus dipasang secara tepat. Kesalahan
pemasangan kaki-kaki transistor akan dapat merusakan transistor secara langsung. Perlu
dicatat bahwa pada badan transistor tidak ada label yang menunjukan bahwa kaki transistor
tersebut adalah B, C atau E. Dengan demikian, sebelum memasang sebuah transistor,
pastikan dimana kaki B, C dan E dengan membaca datasheet-nya. Di dalam penggunaannya
harus pula diperhatikan dua rating: daya disipasi kolektor, yaitu VCE x IC, dan breakdown
voltage, yaitu VBE reverse.
Daftar Pustaka
[1]
www.em.avnet.com/ctf_shared/pgw/
df2df2usa/Resistance%20Decade%20Values.pdf
[2]
www.columbia.k12.mo.us
[3]
www.banzaieffects.com
[4]
en.wikipedia.org/wiki/Inductor
[5]
www.kpsec.freeuk.com
Lampiran C: Nilai dan Rating Komponen
77
Lampiran D: Instrumen Dasar dan Aksesoris
Instrumen Dasar
Multimeter
Di dalam praktikum yang akan dilakukan nanti, praktikan akan menggunakan dua macam
multimeter, yaitu multimeter analog dan multimeter digital (Gambar D-1).
Gambar D-1 Multimeter digital (kiri) dan multimeter analog (kanan)
Generator Sinyal
Generator sinyal adalah instrumen yang menghasilkan/ membangkitkan berbagai bentuk
gelombang: sinus, kotak dan gergaji. Gambar D-2 contoh sebuah generator fungsi yang
tersedia di Laboratorium Dasar Teknik Elektro.
Gambar D-2 Generator sinyal
78
Lampiran D: Instrumen Dasar dan Aksesoris
Osiloskop
Osiloskop adalah instrumen ukur yang dapat menampilkan visualisasi dinamis signal tegangan
yang diukurnya. Gambar D-3 menunjukkan sebuah contoh osiloskop analg.
Gambar D-3 Osiloskop
Power Supply
Perangkat ini adalah instrumen sumber tegangan dan sumber arus. Gambar D-4 adalah
gambar Power Supply yang dimiliki oleh Labdas. Jika anda menggunakan jenis Power Supply
seperti yang ditunjukan oleh gambar di sebelah kanan, pastikan lampu ”Output” menyala agar
kit praktikum yang telah anda hubungkan pada Power Supply tersebut bekerja.
Gambar D-4 Regulated Power Supply
Lampiran D: Instrumen Dasar dan Aksesoris
79
Kabel Aksesoris
Kabel Koaksial
Kabel koaksial memiliki jenis konektor yang berbeda-beda untuk fungsi yang berbeda pula.
Pada bagian ini akan ditunjukan berbagai jenis kabel koaksial berdasarkan konektor yang
terpasang.
BNC – 1 Banana/ 4 mm
Gambar D-5 Kabel koaksial dengan konektor BNC dan 1 banana
Gambar D-6 Konektor BNC (dua gambar kiri) dan
1 banana+lubang untuk kabel ground (paling kanan)
Di dalam penggunaanya, kabel seperti tampak pada Gambar D-5 akan digunakan bersamasama dengan kabel seperti pada Gambar D-7. Salah satu ujung kabel Gambar D-7 di
dipasangkan pada lubang konektor untuk Ground (Gambar D-5).
80
Lampiran D: Instrumen Dasar dan Aksesoris
Gambar D-7 Kabel isi kawat tunggal berdiameter 4 mm
yang terpasang konektor stackable banana di kedua ujungnya
BNC – 2 Unstackble Banana/ 4 mm
Gambar D-8 Kabel koaksial dengan konektor BNC dan 2 buah unstackable banana
Gambar D-9 Konektor unstackabel banana
Lampiran D: Instrumen Dasar dan Aksesoris
81
BNC – Probe Kait dan Jepit Buaya
Gambar D-10 Kabel koaksial dengan konektor BNC dan probe kait + jepit buaya
Kabel ini adalah aksesoris Osiloskop. Pada konektor BNC dan probe kait terdapat fasilitas
adjustment.
adjustment
redaman
skrup
adjust
Gambar D-11 (Dari kiri) konektor BNC dengan skrup adjustment (lubang), probe jepit
dengan adjustment redaman dan capit buaya (untuk dihubungkan ke Ground)
Adapter
Adapter digunakan untuk menghubungkan dua atau lebih konektor yang berbeda jenis.
82
Lampiran D: Instrumen Dasar dan Aksesoris
BNC T-Connector
Gambar D-12 Adapter BNC T-connector
BNC – Banana/ 4 mm Terminal (Binding Post)
Gambar D-13 Adapter BNC – 4 mm terminal
Kabel 4 mm
Selain telah ditunjukan pada Gambar D-7, kabel 4 mm bisa saja memiliki konektor yang lain,
misalnya konektor jepit buaya satu atau kedua ujungnya.
Lampiran D: Instrumen Dasar dan Aksesoris
83
Lampiran E: Prinsip Kerja Multimeter
Jenis Multimeter
Berdasarkan rangkaian antar muka pengukurannya, multimeter dapat dibedakan multimeter
elektronis dan non elektronis.
Multimeter Non Elektronis
Multimeter jenis bukan elektronik kadang-kadang disebut juga AVO-meter, VOM (Volt-OhmMeter), Multitester, atau Circuit Tester. Pada dasarnya alat ini merupakan gabungan dari alat
ukur searah, tegangan searah, resistansi, tegangan bolak-balik. Untuk mengetahui fungsi dan
sifat multimeter yang dipergunakan pelajarilah baik-baik spesifikasi teknik (technical
specification) alat tersebut.
Spesifikasi yang harus diperhatikan
1. batas ukur dan skala pada setiap besaran yang diukur: tegangan searah (DC volt),
tegangan bolak-balik (AC volt), arus searah (DC amp, mA, A), arus bolak-balik (AC
amp) resistansi (, kilo).
2. sensitivitas yang dinyatakan dalam-per-volt pada pengukuran tegangan searah dan
bolak-balik.
3. Ketelitian yang dinyatakan dalam %
4. Daerah frekuensi yang mampu diukur pada pengukuran tegangan bolak-balik
(misalnya antara 20 Hz sampai dengan 30 KHz).
5. Batere yang diperlukan
Sebelum menggunakan alat tersebut, beberapa hal perlu dipelajari:
1. cara membaca skala
2. cara melakukan “zero adjustment” (membuat jarum pada kedudukan nol)
3. cara memilih batas ukur
4. cara memilih terminal, yaitu mempergunakan polaritas (tanda + dan -) pada
pengukuran tegangan dan arus searah (perlukah hal ini diperhatikan pada
pengukuran tegangan bolak-balik?)
Dalam memilih batas ukur tegangan atau arus perlu diperhatikan faktor keamanan dan
ketelitian. Mulailah dari batas ukur yang cukup besar untuk keamanan alat, kemudian
turunkanlah batas ukur sedikit demi sedikit. Ketelitian akan paling baik bila jarum menunjuk
pada daerah dekat dengan skala maksimum.
84
Lampiran E: Prinsip Kerja Multimeter
Pada pengukuran tegangan searah maupun bolak-balik, perlu diperhatikan sensitivitas meter
yang dinyatakan dalam per volt. Sensitivitas meter sebagai pengukur tegangan bolak-balik
lebih rendah daripada sensitivitas sebagai pengukur tegangan searah.
Resistansi dalam voltmeter (dalam)=batas ukur x sensitivitas
Pada pengukuran tegangan bolak-balik perlu diperhatikan pula spesifikasi daerah frekuensi
(frequency converege/range). Perlu diketahui bahwa multimeter mempunyai kemampuan
yang terbatas, dan bahwa harga efektif (rms = root mean square) tegangan bolak-balik
umumnya dikalibrasi (ditera) dengan gelombang sinusoida murni bila kita ingin mengukur
tegangan tegangan bolak-balik yang mengandung tegangan searah, misalnya pada anoda
suatu penguat tabung trioda atau pada kolektor suatu penguat, suatu penguat transistor,
maka terminal kita hubungkan seri dengan sebuah kapasitor dengan kapasitas 0,1 mikrofarad.
Kapasitor ini akan mencegah mengalirnya arus searah, tetapi tetap dapat mengalirkan arus
bolak-balik. Pada multimeter tertentu, kadang-kadang kapasitor ini telah terpasang
didalamnya.
Multimeter Elektronis
Multimeter ini dapat mempunyai nama: Viltohymst, VTM + Vacuum Tube Volt Meter, Solid
State Multimeter = Transistorized Multimeter. Alat ini mempunyai fungsi seperti multimeter
non elektronis. Adanya rangkaian elektronis menyebabkan alat ini mempunyai beberapa
kelebihan. Bacalah spesifikasi alat tersebut. Perhatikan " resistasi dalam" (input resistance,
input impedance) pada pengukuran tegangan DC dan AC.
Pelajarilah: kedudukan On-Off, cara melakukan zero adjusment, cara memilih batas ukur
(range), cara mempergunakan probe dan cara membaca skala.
Multimeter/Voltmeter elektronis dapat dibagi atas dua macam yaitu tipe analog dan tipe
digital. Apakah perbedaan kedua macam alat tersebut?
Penggunaan Multimeter
Mengukur Arus Searah
Ammeter arus searah (DC ammeter) dipergunakan untuk mengukur arus searah. Alat ukur ini
dapat berupa amperemeter, milliamperemeter dan galvanometer?
Dalam mempergunakan ammeter arus searah perlu diperhatikan beberapa hal yaitu:
1. Ammeter tidak boleh dipasang sejajar (paralel) dengan power supply
2. Ammeter harus dipasang seri dengan rangkaian yang diukur arusnya
3. Polaritas (tanda + dan -)
Bila kita mempunyai milliamperemeter arus searah, hendak digunakan sebagai ammeter
dengan beberapa macam batas ukur, dapat dilakukan sebagai berikut:
Lampiran E: Prinsip Kerja Multimeter
85
IX
IM
M
IP
Gambar E-1 Rangkaian dasar Ammeter searah
Misalkan M adalah milliamperemeter dengan batas ukur 1 mA dan resistansi dalam = RM
(lihat Gambar E-1). Kita pasang suatu resistor RP paralel dengan meter M. Dari rangkaian,
dapat dilakukan perhitungan berikut:
I P RP =I M RM → I P =
I M RM
RP
Arus yang diukur adalah :
Ix = IP + IM =

I M RM
R 
+I M = I M 1 + M 
RP
RP 

Misalkan IM adalah batas ukur meter M = 1 mA dan dipilih
adalah :


R
I X = I M 1 + M
1

RM
9

RP =
1
RM
9
maka arus yang diukur


 = 10 I M = 10 mA


Jadi dengan memilih harga RP tertentu, kita dapat mengatur besarnya arus IX yang diukur.
Resistor RP disebut resistor paralel atau "shunt“ dari rangkaian ammeter.
Mengukur Tegangan Searah
Suatu alat ukur tegangan searah umumnya terdiri dari: meter dasar (Amperemeter) dan
rangkaian tambahan untuk memperoleh hubungan antara tegangan searah yang diukur
dengan arus searah yang mengalir melalui meter dasar. Meter dasar merupakan suatu alat
yang bekerja (merupakan stator), dan suatu kumparan yang akan dilalui arus yang bebas
bergerak dalam medan magnet tetap tersebut. Rangkaian dasar voltmeter dapat
digambarkan seperti pada Gambar E-2.
86
Lampiran E: Prinsip Kerja Multimeter
IM
M
VX
M
RM
Gambar E-2 Rangkaian dasar Voltmeter searah
Dari gambar ini dapat diperoleh:
VX = IM RS + IM RM
Dengan :
VX = tegangan yang diukur
RS = resistor seri
RM = resistansi dalam meter
M = meter dasar (berupa mA-meter)
Bila IM adalah batas ukur meter M atau skala penuh maka RS harus dipilih sehingga VX
merupakan batas ukur dari seluruh rangkaian sebagai voltmeter.
Mengukur Tegangan Bolak-Balik
Multimeter untuk pengukuran tegangan bolak-balik dapat dibedakan menjadi dua, yaitu
multimeter yang True RMS dan non True RMS. True RMS dilakukan dengan beberapa cara,
antara lain dengan termokopel dan DSP. Sedangkan non True RMS mengukur tegangan ratarata sinyal yang telah disearahkan dengan dikalikan dengan konstanta 2/(phi) atau 1/(phi)
bergantung penyearahnya.
Pada dasarnya voltmeter bolak-balik non True RMS terdiri dari: rangkaian penyearah, meter
dasar (misalnya A-meter searah) dan resistor seri (lihat Gambar E-3).
Lampiran E: Prinsip Kerja Multimeter
87
Gambar E-3 Rangkaian Dasar Voltmeter Bolak-Balik
untuk (a):
Arus searah:
IM =
V XM
VX
2 V XM
2 VX 2
2 2 VX

=
=
 0,9
 R S + R M + 2 R F  R S + R M  RS + R M
 RS + RM
RS + RM
2
atau V X (h arg a efektif ) 1,11 I M ( RS + RM )
Untuk (b)
Arus searah
IM =
V XM
VX
1 V XM
1 2 VX

=
 0,45
 RS + RM + 2 R F  RS + RM   RS + RM
RS + RM
1
atau V X (h arg a efektif )  2,22 I M ( RS + RM )
Skala multimeter sebagai voltmeter bolak-balik umumnya ditera (dikalibrasi) untuk bentuk
gelombang sinusoida murni. Dengan demikian meter akan menunjukan harga yang salah bila
kita mengukur tegangan bolak-balik bukan sinus murni
Mengukur Resistansi
Pada dasarnya pengukuran resistansi dapat dilakukan dengan menggunakan Hukum Ohm.
Ada dua cara yang dapat dipilih:
1. Memompakan arus konstan pada resistor dan mengukur tegangannya (hubungan
resistansi-tegangan sebanding)
2. Memberikan tegangan pada resistor dan mengukur arusnya (hubungan resistansiarus berbanding terbalik)
Multimeter sederhana menggunakan cara yang kedua. Secara umum rangkaian ohmmeter
cara kedua ini terdiri dari meter dasar berupa miliammeter/mikroammeter arus searah,
beberapa buah resistor dan potensiometer serta suatu sumber tegangan searah/batere. Kita
mengenal dua macam ohmmeter, yaitu ohmmeter seri dan ohmmeter paralel.
88
Lampiran E: Prinsip Kerja Multimeter
R1
IM
M
+
_
RM
R2
A
B
RX
Gambar E-4 Rangkaian Dasar Ohmmeter
V adalah sumber tegangan searah/batere dan RM adalah resistansi dalam meter dasar M
Mula-mula diambil RX = nol atau A-B dihubungkan sehingga diperoleh arus melalui meter M
adalah:
IM =
V
= I maks .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .(1)
R1 + R2 + RM
R1 + R2 +
V
I maks
= RM .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .........( 1a )
Pada keadaan tersebut R2 diatur agar meter M menunjukan harga maksimum. Imaks = arus
skala penuh (full-scale).
Bila diambil RX = tak terhingga atau A-B dalam keadaan terbuka, maka diperoleh:
IM =0
Sekarang dimisalkan suatu resistor RX dipasang pada A-B, maka arus melalui M adalah:]
IM =
V
.......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .....( 3)
R1 + R2 + RM + R X
Sehingga:
RX =
=
V
− ( R1 + R2 + RM )
IM
V
V
−
I M I maks
.......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......( 4)
Dalam persamaan tersebut IM = arus yang mengalir melalui meter M dan RX = resistansi yang
diukur.
Kurva Kalibrasi
Dari persamaan (4) terlihat bahwa RX dapat dinyatakan dalam IM atau terdapat hubungan
antara resistansi RX (yang kita ukur) dengan arus melalui meter IM. Perhatikan pula bahwa
Lampiran E: Prinsip Kerja Multimeter
89
grafik hubungan antara RX dan IM disebut sebagai kurva kalibrasi. Gambar E-5 menunjukan
contoh bentuk kurva kalibrasi untuk suatu ohmmeter seri.
Gambar E-5 Contoh Bentuk Kurva Kalibrasi Suatu Ohmmeter Seri
Dari kurva kalibrasi, terlihat bahwa skala ohmmeter merupakan skala yang tidak linier. Pada
daerah dekat dengan harga nol terdapat skala yang jarang dan makin dekat dengan harga tak
terhingga diperoleh skala yang makin rapat. Selain itu perlu diperhatikan bahwa skala
ohmmeter seri harga nol ohm terletak di sebelah kanan pada simpangan maksimum.
Resistansi Skala Tengah
Resistamsi skala tengah Rt ( = Rh = "half scale resistance") adalah harga resistansi Rt = RX yang
menyebabkan jarum meter menunjuk pada pertengahan skala.
Keadaan ini sesuai dengan arus meter
IM =
I maks
2
Harga Rt sangat penting karena menunjukan jarum pada daerah sekitar Rt, akan mempunyai
ketelitian yang paling baik.
Mengapa?
Untuk menentukan harga Rt, dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut:
Dari persamaan (3), arus melalui meter adalah:
IM =
V
R1 + R2 + RM + R X
Untuk RX = nol, maka
90
Lampiran E: Prinsip Kerja Multimeter
IM =
V
R1 + R2 + RM
I maks = I skala
.......... .......... .......... .......... .......... ........( 5)
penuh
Untuk RX = Rt = Resistansi skala tengah, maka:
IM =
V
R1 + R2 + RM + R X
=
I
V
= maks
R1 + R2 + RM + Rt
2
=
V
2( R1 + R2 + RM + R X )
.......... .......... .......... .......... .......... .......... .....( 6)
Jadi: R1 +R2 +RM +Rt=2 (R1+R2+RM)
Maka: Rt = R1 +R2 + RM
Rangkaian Dasar Ohmmeter Paralel
R1
R2
IM
A
RM
+
V
RX
_
S
B
Gambar E-6 Rangkaian Dasar Ohmmeter Paralel
V = sumber tegangan searah/batere
RM = resistansi dalam meter M
Dalam keadaan tidak dipergunakan, saklar S harus dibuka agar batere V tidak lekas menjadi
lemah. Bila ohmmeter dipergunakan, maka saklar S ditutup.
Mula-mula diambil RX = tak terhingga atau A-B dalam keadaan terbuka, sehingga diperoleh
arus melalui M + IM. Pada keadaan ini pontensiometer R2 diatur agar arus melalui M
mencapai harga maksimum (skala penuh), sehingga:
I maks =
V
R1 + R2 + RM
.......... .......... .......... .......... .......... .......... (8)
Lampiran E: Prinsip Kerja Multimeter
91
Kedudukan R2 jangan diubah lagi sehingga selalu terpenuhi persamaan (8) dengan demikian
akan diperoleh bahwa skala dengan RX = tak terhingga terletak id sebelah kanan. Untuk RX =
nol atau A-B dihubungsingkatkan maka tidak ada arus melalui M atau I M = nol . Jadi skala nol
 terletak di sebelah kiri.
Apakah perbedaan dengan ohmmeter seri ?
Kurva Kalibrasi
Bila dipasang resistansi RX pada rangkaian pada Gambar E-6 maka dapat dihitung arus melalui
M:
IM =
V
R
R1 + R2 + RM + M ( R1 + R2 )
RX
.......... .......... .......... .......... .......... .......... ...( 9)
Dari persamaan (9) dapat dibuat kurva kalibrasi yaitu grafik RX sebagai fungsi IM. Contoh
bentuk kurva kalibrasi suatu ohmmeter paralel dapat dilihat pada Gambar E-7.
Gambar E-7 Contoh Bentuk Kurva Suatu Ohmmeter Paralel
Resistansi Skala Tengah
Seperti pada ohmmeter seri, resistansi skala tengah (Rt) adalah resistansi Rt = RX yang
menyebabkan jarum meter menunjuk pada pertengahan skala.
Untuk RX = Rt maka harus melalui M dapat dihitung dari persamaan (8) sebagai berikut:
IM =
I maks
V
=
2
2( R1 + R2 + RM )
.......... .......... .......... .......... .......... .......... (10)
Sedangkan dari persamaan (9) untuk RX = Rt diperoleh:
IM =
V
R
R1 + R2 + RM + M ( R1 + R2)
Rt
.......... .......... .......... .......... .......... .......... (11)
Maka
dari persamaan (10) dan (11) dapat dihitung resistansi skala penuh:
92
Lampiran E: Prinsip Kerja Multimeter
Rt =
RM ( R1 + R2 )
RM + R1 + R2
.......... .......... .......... .......... .......... ......(12)
Perhatikan bahwa dengan rangkaian seperti pada Gambar E-7, kita peroleh Rt selalu lebih
kecil dari RM (lihat persamaan 12). Jadi ohmmeter paralel umumnya digunakan untuk
mengukur resistansi rendah. Bandingkanlah dengan ohmmeter seri 1.
Contoh Rangkaian Multimeter
Gambar E-8 – Gambar E-10 menunjukan contoh rangkaian multimeter yang digambarkan
secara terpisah, sebagai voltmeter searah, sebagai voltmeter bolak-balik, dan ammeter
searah.
15M
4M
150M
800M
48M
M
50V
250V
10V
1000V
80M
5000 Vdc
15M
pos
Gambar E-8 Rangkaian Voltmeter Searah
750K
200K
40K
7500
RS
R13
R7
Rb
50v
250v
Rectifier
R23
M
10v
R24
2000
2,5v
100v
ac
INPUT
Gambar E-9 Rangkaian Voltmeter Arus Bolakbalik
Lampiran E: Prinsip Kerja Multimeter
93
50A
200
3000
225
2
0,475
0,025
100mA
500mA
- 10A
10mA
+ 10A
pos
neg
Gambar E-10 Rangkaian Ammeter Arus Searah
Multimeter Sebagai Alat Ukur Besaran Lain
Dengan menggunakan prinsip pengukuran yang telah diterangkan di atas (yaitu pengukuran
arus searah, tegangan bolak-balik dan resistansi) multimeter dapat juga dipergunakan untuk
mengukur besaran-besaran (atau sifat-sifat komponen) secara tidak langsung).
Beberapa contoh diantaranya adalah:
1. mengukur polaritas dan baik buruknya dioda secara sederhana
2. mengetahui baik buruknya transistor secara sederhana
3. mengukur kapasitansi
4. mengukur induktansi
bila pada multimeter ditambahkan rangkaian tertentu, multimeter tersebut dapat berfungsi
sebagai:
5. Transistor tester
6. Wattmeter
7. Pengukur suhu
Spesifikasi Multimeter
Yang perlu diperhatikan pada penggunaan multimeter adalah spesifikasi-spesifikasi yang
tertera pada badan multimeter. Contoh spesifikasi yang biasa tertera pada multimeter
tampak pada Gambar E-11.
94
Lampiran E: Prinsip Kerja Multimeter
Gambar E-11 Sensitivitas multimeter analog
Dari spesifikasi tersebut dapat diketahui besar sensitivitas multimeter analog, sehingga dapat
dicari besar hambatan dalam multimeter analog pada saat pengukuran pada batas ukur
tertentu. Misalnya jika menggunakan besar batas ukur 50V, hambatan dalam voltmeter
analog ini adalah 1M (yaitu 20K/V DC * 50V).
Gambar E-12 Besar input maksimum multimeter analog (kiri) dan multimeter digital
(kanan)
Hal penting lainnya yang harus diperhatikan dari spesifikasi multimeter adalah besar
tegangan atau arus maksimum yang dapat diukur multimeter ini. Pada contoh di atas,
multimeter analog ini mampu mengukur tegangan DC sampai 1000V. Sedangkan multimeter
digital di atas mampu mengukur tegangan AC dan DC sampai 600V, dengan arus tidak
melebihi 400mA. Jika besar arus yang melewati multimeter ini melebihi 400mA, maka
sekering (fuse) pengaman yang terdapat dalam multimeter ini akan putus.
Lampiran E: Prinsip Kerja Multimeter
95
Lampiran F: Cara Menggunakan Generator
Sinyal
Generator sinyal merupakan suatu alat yang menghasilkan sinyal/gelombang sinus (ada juga
gelombang segi empat, gelombang segi tiga) dimana frekuensi serta amplitudanya dapat
diubah-ubah. Pada umumnya dalam melakukan praktikum Rangkaian Elektronika (Rangkaian
Listrik), generator sinyal ini dipakai bersama-sama dengan osiloskop.
Beberapa tombol/saklar pengatur yang biasanya terdapat pada generator ini adalah:
1. Saklar daya (power switch): Untuk menyalakan generator sinyal, sambungkan
generator sinyal ke tegangan jala-jala, lalu tekan saklar daya ini.2.
2. Pengatur Frekuensi: Tekan dan putar untuk mengatur frekuensi keluaran dalam
range frekuensi yang telah dipilih.
1. Indikator frekuensi: Menunjukkan nilai frekuensi sekarang
2. Terminal output TTL/CMOS: terminal yang menghasilkan keluaran yang kompatibel
dengan TTL/CMOS
3. Duty function: Tarik dan putar tombol ini untuk mengatur duty cycle gelombang.
96
Lampiran F: Cara Menggunakan Generator Sinyal
4. Selektor TTL/CMOS: Ketika tombol ini ditekan, terminal output TTL/CMOS akan
mengeluarkan gelombang yang kompatibel dengan TTL. Sedangkan jika tombol ini
ditarik, maka besarnya tegangan kompatibel output (yang akan keluar dari terminal
output TTL/CMOS) dapat diatur antara 5-15Vpp, sesuai besarnya tegangan yang
kompatibel dengan CMOS.
5. DC Offset: Untuk memberikan offset (tegangan DC) pada sinyal +/- 10V. Tarik dan
putar searah jarum jam untuk mendapatkan level tegangan DC positif, atau putar ke
arah yang berlawanan untuk mendapatkan level tegangan DC negatif. Jika tombol ini
tidak ditarik, keluaran dari generator sinyal adalah murni tegangan AC. Misalnya jika
tanpa offset, sinyal yang dikeluarkan adalah sinyal dengan amplitude berkisar +2,5V
dan -2,5V. Sedangkan jika tombol offset ini ditarik, tegangan yang dikeluarkan dapat
diatur (dengan cara memutar tombol tersebut) sehingga sesuai tegangan yang
diinginkan (misal berkisar +5V dan 0V).
6. Amplitude output: Putar searah jarum jam untuk mendapatkan tegangan output
yang maksimum, dan kebalikannya untuk output -20dB. Jika tombol ditarik, maka
output akan diperlemah sebesar 20dB.
7. Selektor fungsi: Tekan salah satu dari ketiga tombol ini untuk memilih bentuk
gelombang output yang diinginkan
8. Terminal output utama: terminal yang mengelurakan sinyal output utama
9. Tampilan pencacah (counter display): tampilan nilai frekuensi dalam format 6x0,3"
10. Selektor range frekuensi: Tekan tombol yang relevan untuk memilih range frekuensi
yang dibutuhkan.
Tabel F-1 Jangkauan frekuensi Instek GFG8216A
11. Pelemahan 20dB: tekan tombol untuk mendapat output tegangan yang diperlemah
sebesar 20dB
Lampiran F: Cara Menggunakan Generator Sinyal
97
Lampiran G: Prinsip Kerja Osiloskop
Bagian-bagian Osiloskop
Osiloskop merupakan alat ukur dimana bentuk gelombang sinyal listrik yang diukur akan
tergambar pada layer tabung sinar katoda. Diagram bloknya dilihat pada Gambar G-1.
Gambar G-1 Diagram Blok Osiloskop
Gambar G-2 Tabung Sinar Katoda atau Cathodde Ray Tube (CRT)
98
Lampiran G: Prinsip Kerja Osiloskop
1. Elektron diemisikan (dipancarkan) dari katoda yang dipanaskan
2. Tegangan kisi menentukan jumlah elektron yang dapat diteruskan (untuk
meintensitaskan gambar pada layer)
3. Tegangan pada anoda 1 dan 2 menentukan percepatan yang diperoleh elektronelektron mempunyai energi kinetik yang cukup tinggi pada saat menunbuk layer
4. Kedua pelat defleksi X dan Y bersifat sebagai kapasitor yang memberikan medan
listrik pada aliran elektron yang melaluinya
5. Simpangan (defleksi) elektron pada layer ditentukan oleh besar tegangan yang
diberikan pada kedua pelat defleksi ini
6. Tegangan pada pelat defleksi Y didapat dari sinyal input Y, sehingga simpangan
vertikal pada layer akan sebanding dengan tegangan sinyal input Y
7. Tegangan pada pelat defleksi X didapat dari generator “time base” yang memberikan
tegangan berupa gigi gergaji, mengakibatkan simpangan horizontal bergerak dari kiri
ke kanan secara linier
8. Pada layer tabung sinar katoda akan didapatkan gambar sesuai dengan tegangan
sinyal input Y yang tergambar secara linier dari kiri ke kanan
9. Lapisan phosphor pada layar osiloskop menyebabkan layar akan berpencar pada
tempat-tempat yang dikenal elektron
Penguat Y ( Penguat Vertikal)
Penguat Y akan memperkuat sinyal input Y, sebelum diteruskan pada pelat defleksi Y. Pada
input penguat ini, ditambahkan peredam yang dinilai redamannya akan menentukan besar
simpangan gambar pada layar. Suatu tegangan searah (dc) ditambahkan pada sinyal input Y,
untuk dapat mengatur letak gambar dalam arah vertikal
Gambar G-3 Diagram penggerak bean elektron vertikal osiloskop
Lampiran G: Prinsip Kerja Osiloskop
99
Generator “Time Base” dan Penguat X (Penguat Horizontal)
Gambar G-4 Pola sinyal sweep (horisontal) dan blanking layar osiloskop
Generator “time base” menghasilkan tegangan “sweep” berbentuk gigi gergaji, yang
dihasilkan oleh suatu multivibrator untuk diberikan pada pelat defleksi X. Dari bentuk
tegangan sweep ini dapat terlihat bahwa simpangan horizontal pada layar akan bergerak dari
kiri ke kanan secara linier, kemudian dengan cepat kembali lagi ke kiri.
Pergerakan berlangsung berulang kali sesuai dengan frekuensi dari sinyal generator time base
ini. Gambar yang diinginkan diperoleh pada layar, hanyalah yang terjadi pada saat pergerakan
dari kiri ke kanan (“rise periode”). Gambar yang ingin diperoleh pada layar, hanyalah yang
terjadi pada saat pergerakan dari kanan ke kiri (“fly back period”) harus ditiadakan, karena
hanya akan mengacaukan pengamatan
Untuk dapat memadamkan intensitas gambar selama periode “fly back” ini, maka pada kisi
tabung sinar katoda diberikan sinyal “blanking”.
100
Lampiran G: Prinsip Kerja Osiloskop
Gambar G-5 Skema konversi waktu ke jarak pada layar
Sinyal “blanking” akan menghentikan aliran elektron dalam tabung katoda selama setiap
perioda “fly back”. Bila pada pelat defleksi X diberikan tegangan berupa gigi gergaji, dan pada
pelat defleksi Y diberikan tegangan sesuai dengan input sinyal Y, maka pada layar akan
diperoleh lintasan gambar sinyal input Y sebagai fungsi waktu. Untuk dapat mengadakan
persamaan, maka sinyal dari generator “time base” harus dikalibrasi terhadap waktu.
Penguat X memperkuat sinyal dari generator “time base” sebelum dihubungkan pada pelat
defleksi X. Suatu tegangan dc ditambahkan pada sinyal generator “time base”, untuk
mengatur letak gambar dalam arah horizontal (x-pos).
Rangkaian “Trigger”
Tugas utama dari rangkaian trigger adalah gambar yang diperoleh pada layar selalu diam
(tidak bergerak). Rangkaian trigger mendapat input dari penguat Y, dan outputnya yang
Lampiran G: Prinsip Kerja Osiloskop
101
berupa pulsa-pulsa, akan menjalankan generator “time base”. Pulsa yang dihasilkan oleh
rangkaian ini, selalu bersamaan dengan permulaan perioda dari sinyal input Y.
Dengan adanya pulsa “trigger” ini, maka sinyal dari generator “time base” selalu seiring
dengan sinyal input Y, sehingga gambar pada layar tidak akan bergerak
Gambar G-6 Diagram pembentukan sinyal sweep
Stabilitas
Stabilitas gambar yang diperoleh ditentukan oleh stabilitas antara lain
1. Stabilitas power supply
2. Stabilitas frekuensi generator “time base”
3. Stabilitas fermis setiap komponen
4. Stabilitas terhadap gangguan luar
Semua faktor tersebut menentukan hasil yang diperoleh pada layar
Osiloskop “Dual Trace”
Gambar G-7 Digram pembentukan dual trace pada komponen vertikal
Dengan pertolongann suatu saklar elektronik dapat diamati dua sinyal sekaligus pada layar.
Saklar elektronik ini mengatur kerja dari pre amplifier A dan B secara bergantian seiring
dengan sinyal dari generator time base. Saklar elektronik tak akan bekerja, bila hanya satu
kanal saja yang dipergunakan.
102
Lampiran G: Prinsip Kerja Osiloskop
Ada dua mode untuk dual trace: Chop dan Alternate. Pada mode chop, penggambaran kedua
kurva dilakuakn selang seling sepanang sweep kiri ke kanan, sedangkan mode alternate
dilakuakn bergiliran satu kanal kiri ke kanan berikutnya kanal ke dua dst.
Kalibrator
Osiloskop biasanya dilengkapi dengan suatu sinyal kalibrasi yang mempunyai bentuk
tegangan serta periode tertentu. Dengan mengamati sinyal ini pada layar, maka “time/div”
dan “volt/div” osiloskop dapat dikalibrasi.
Probe dan Peredam
Kabel penghubung seringkali dapat merubah bentuk sinyal serta menyebabkan pergeseran
fasa ataupun osilasi disebabkan adanya kapasitas pada kabel yang digunakan. Jenis probe
tertentu dapat digunakan di sini untuk mengkompensasikan hal tersebut . Peredam
digunakan apabila tegangan sinyal yang akan diukur jauh melampaui kemampuan dari
osiloskop
Skema Muka Osiloskop
Gambar G-8 Tampilan Muka Osiloskop
Pada tampak muka osiloskop tombol yang ada dikelompokkan dalam tanda garis sesuai sinyal
dan besaran yang hendak diatur penampilannya. Berikut tombol-tombol pada osiloskop:
Lampiran G: Prinsip Kerja Osiloskop
103
1. Intensitas: mengatur intensitas cahaya pada layar.
2. Fokus : mengatur ketajaman gambar yang terjadi pada layar.
3. Horizontal dan Vertikal: mengatur kedudukan gambar dalam arah horizontal dan
vertical.
4. Volt/Div (atau Volts/cm), ada 2 tombol yang konsentris. Tombol ditempatkan pada
kedudukan maksimum ke kanan (searah dengan jarum jam) menyatakan osiloskop
dalam keadaan terkalibrasi untuk pengukuran. Kedudukan tombol di luar
menyatakan besar tegangan yang tergambar pada layar per kotak (per cm) dalam
arah vertikal.
5. Time/Div (atau Time/cm), ada 2 tombol yang konsentris. Tombol di tengah pada
kedudukan maksimum ke kanan (searah dengan jarum jam) menyatakan osiloskop
dalam keadaan terkalibrasi untuk pengukuran. Kedudukan tombol diluar menyatakan
factor pengali untuk waktu dari gambar pada layar dalam arah horizontal.
6. Sinkronisasi: mengatur supaya pada layar diperoleh gambar yang tidak bergerak.
7. Slope: mengatur saat trigger dilakukan, yaitu pada waktu sinyal naik (+) atau pada
waktu sinyal turun (-).
8. Kopling: menunjukan hubungan dengan sinyal searah atau bolak-balik.
9. External Trigger: Trigger dikendalikan oleh rangkaian di luar osiloskop. Pada
kedudukan ini fungsi tombol “sinkronisasi”, “slope” dan “kopling” tidak dapat
dipergunakan.
10. Internal Trigger: trigger dikendalikan oleh rangkaian di dalam osiloskop. Pada
kedudukan ini fungsi tombol “sinkronisasi”, “slope” dan “kopling” dapat
dipergunakan.
104
Lampiran G: Prinsip Kerja Osiloskop