bab iv pengujian dan analisis - repository.uksw.edu€¦ · pengisian dan pengosongan kapasitor...

37

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISIS

Pada bab ini akan dibahas mengenai pengujian dan analisis dari setiap spesifikasi

sistem secara keseluruhan yang dibandingkan dengan function generator GFG-813. Tujuan

dari pengujian ini adalah untuk mengetahui apakah sistem yang dirancang dapat

memberikan hasil sesuai dengan harapan dalam hal ini sesuai dengan spesifikasi yang telah

ditulis, sedangkan analisis digunakan untuk membandingkan hasil perancangan dengan

hasil pengujian.

4.1. Pengujian Modul Pembangkit Gelombang dan Amplitudo

Pengujian dilakukan dengan membandingkan keluaran dari function generator yang

dibuat dengan function generator pada Lab yaitu GFG-813. Pengujian yang dimulai dari

frekuensi 0,1Hz, 1Hz, 10Hz, 100Hz, 1kHz, 10kHz, 100kHz, 1MHz, dan 2MHz pada

gelombang segitiga, kotak, dan sinus. Selain itu, dilakukan juga pengujian dengan

jangkauan frekuensi diatas dengan amplitudo 2Vpp, 10Vpp, dan 20Vpp.

Pengujian dilakukan dengan menggunakan sebuah osiloskop digital GDS-1062A

dengan menggunakan kedua channel pada osiloskop untuk membandingkan function

generator di Lab dengan function generator yang dibuat. Dimana channel pertama

(kuning) merupakan hasil pengujian function generator Lab dan channel kedua (biru)

adalah hasil pengujian function generator yang dibuat.

4.1.1 Gelombang Tegangan Segitiga

Gelombang tegangan segitiga merupakan dasar dari setiap gelombang yang

terbentuk dari proses osilasi MAX038. Gelombang segitiga terjadi karena proses

pengisian dan pengosongan kapasitor pada MAX038.

Untuk membuktikan bahwa gelombang segitiga tersebut ideal atau tidak, maka

diperlukan perhitungan gradien dari gelombang tersebut. Persamaan gradien yang

digunakan adalah:

𝑚 =𝑦2−𝑦1

𝑥2−𝑥1 (4.1)

38

dengan:

m1 = gradien garis menanjak.

m2 = gradien garis menurun.

(x1,y1) = koordinat titik awal A (s , V).

(x2,y2) = koordinat titik akhir B (s , V).

Pada Gambar 4.1 dapat dilihat bahwa gelombang tegangan segitiga yang

dihasilkan function generator lab dan function generator yang dibuat memiliki

kesamaan bentuk dan tidak tampak ada gangguan pada gelombangnya. Untuk

menghitung kemiringan dan kesimetrisan gelombang maka dapat menggunakan

Persamaan 4.1.

Untuk amplitudo 2Vpp, koordinat garis menanjak titik A (- 5 , -1,155), titik B

(0, 1,155). Sedangkan koordinat garis menurun titik A (0 , 1,155), titik B (5 , -1,155).

Berikut perhitungan gradien garis menanjak pada amplitudo 2Vpp:

𝑚1 =1,155 + 1,155

0 + 5= 0,462

(a) (a)Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.1. Gambar Gelombang Tegangan Segitiga 0,1Hz.

39

Sedangkan untuk garis menurun:

𝑚2 =−1,155 − 1,155

5= −0,462

Tabel 4.1. Tabel Amplitudo Terhadap Gradien pada Frekuensi 0,1Hz.

Amplitudo

(Vpp)

Gradien

Garis

Menanjak

Magnitude

Gradien

Menurun

Selisih(%)

2 0,462 0,462 0

10 2,02 2,02 0

20 3,52 3,52 0

Dengan:

Titik A Garis menanjak pada amplitudo 2Vpp = (-5 , -1,155)

Titik B Garis menanjak pada amplitudo 2Vpp = (0 , 1,155)

Titik A Garis menurun pada amplitudo 2Vpp = (0 , 1,155)

Titik B Garis menurun pada amplitudo 2Vpp = (5 , -1,155)

Titik A Garis menanjak pada amplitudo 10Vpp = (-5 , -5,05)

Titik B Garis menanjak pada amplitudo 10Vpp = (0 , 5,05)

Titik A Garis menurun pada amplitudo 10Vpp = (0 , 5,05)

Titik B Garis menurun pada amplitudo 10Vpp = (5 , -5,05)

Titik A Garis menurun pada amplitudo 20Vpp = (-5 , -8,8)

Titik B Garis menurun pada amplitudo 20Vpp = (0 , 8,8)

Titik A Garis menurun pada amplitudo 20Vpp = (0 , 8,8)

Titik B Garis menurun pada amplitudo 20Vpp = (5 , -8,8)

Dari Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa bentuk gelombang tersebut simetris karena

memiliki nilai gradien yang sama.

40

Pada Gambar 4.2 dapat dilihat bahwa gelombang tegangan segitiga yang

dihasilkan function generator Lab dan function generator yang dibuat memiliki

kesamaan bentuk dan tidak tampak ada gangguan pada gelombangnya. Untuk

menghitung kemiringan dan kesimetrisan gelombang maka dapat menggunakan

Persamaan 4.1.

Tabel 4.2. Tabel Amplitudo Terhadap Gradien pada Frekuensi 1Hz.

Amplitudo

(Vpp)

Gradien

Garis

Menanjak

Magnitude

Gradien

Menurun

Selisih(%)

2 3,82 3,82 0

10 20 20 0

20 36,6 36,6 0

Dari Tabel 4.2 dapat dilihat bahwa bentuk gelombang tersebut simetris karena

memiliki nilai gradien yang sama.

(b) (a)Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.2. Gambar Gelombang Tegangan Segitiga 1Hz.

41

Pada Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa gelombang tegangan segitiga yang

dihasilkan function generator Lab dan function generator yang dibuat memiliki

kesamaan bentuk dan tidak tampak ada gangguan pada gelombangnya. Untuk

menghitung kemiringan dan kesimetrisan gelombang maka dapat menggunakan

Persamaan 4.1.

. Tabel 4.3. Tabel Amplitudo Terhadap Gradien pada Frekuensi 10Hz.

Amplitudo

(Vpp)

Gradien

Garis

Menanjak

Magnitude

Gradien

Menurun

Selisih(%)

2 40 40 0

10 200 200 0

18 360 360 0

Dari Tabel 4.3 dapat dilihat bahwa bentuk gelombang tersebut simetris karena

memiliki nilai gradien yang sama.

(c) (a)Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 18Vpp

Gambar 4.3. Gambar Gelombang Tegangan Segitiga 10Hz.

42

Pada Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa gelombang tegangan segitiga yang

dihasilkan function generator Lab dan function generator yang dibuat memiliki

kesamaan bentuk dan tidak tampak ada gangguan pada gelombangnya. Untuk

menghitung kemiringan dan kesimetrisan gelombang maka dapat menggunakan

Persamaan 4.1.

Tabel 4.4. Tabel Amplitudo Terhadap Gradien pada Frekuensi 100Hz.

Amplitudo

(Vpp)

Gradien

Garis

Menanjak

Magnitude

Gradien

Menurun

Selisih(%)

2 400,14 400,14 0

10 2x103 2x10

3 0

20 4060 4060 0

Dari Tabel 4.4 dapat dilihat bahwa bentuk gelombang tersebut simetris karena

memiliki nilai gradien yang sama.

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.4. Gambar Gelombang Tegangan Segitiga 100Hz.

43

Pada frekuensi 1kHz gelombang tegangan segitiga yang dihasilkan function

generator Lab dan function generator yang dibuat memiliki kesamaan bentuk dan tidak

tampak ada gangguan pada gelombangnya.

Untuk mengetahui kemiringan dan kesimetrisan gelombang maka dilakukan

perhitungan menggunakan Persamaan 4.1.

Tabel 4.5. Tabel Amplitudo Terhadap Gradien pada Frekuensi 1kHz.

Amplitudo

(Vpp)

Gradien

Garis

Menanjak

Magnitude

Gradien

Menurun

Selisih(%)

2 4000,6 4000,6 0

10 2x104 2x10

4 0

20 4x104 4x10

4 0

Dari Tabel 4.5 dapat dilihat bahwa bentuk gelombang tersebut simetris karena

memiliki nilai gradien yang sama.

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.5. Gambar Gelombang Tegangan Segitiga 1kHz.

44

Pada frekuensi 10kHz gelombang tegangan segitiga yang dihasilkan function

generator Lab dan function generator yang dibuat memiliki kesamaan bentuk dan tidak

tampak ada gangguan pada gelombangnya.

Untuk mengetahui kemiringan dan kesimetrisan gelombang maka dilakukan

perhitungan menggunakan Persamaan 4.1.

Tabel 4.6. Tabel Amplitudo Terhadap Gradien pada Frekuensi 10kHz.

Amplitudo

(Vpp)

Gradien

Garis

Menanjak

Magnitude

Gradien

Menurun

Selisih(%)

2 4x104 4x10

4 0

10 2x105 2x10

5 0

20 4,06x105 4,06x10

5 0

Dari Tabel 4.6 dapat dilihat bahwa bentuk gelombang tersebut simetris karena

memiliki nilai gradien yang sama.

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.6. Gambar Gelombang Tegangan Segitiga 10kHz.

45

Pada frekuensi 100kHz gelombang tegangan segitiga yang dihasilkan function

generator Lab dan function generator yang dibuat memiliki kesamaan bentuk dan tidak

tampak ada gangguan pada gelombangnya.

Untuk mengetahui kemiringan dan kesimetrisan gelombang maka dilakukan

perhitungan menggunakan Persamaan 4.1.

Tabel 4.7. Tabel Amplitudo Terhadap Gradien pada Frekuensi 100kHz.

Amplitudo

(Vpp)

Gradien

Garis

Menanjak

Magnitude

Gradien

Menurun

Selisih(%)

2 3,92x105 3,92x10

5 0

10 2x106 2x10

6 0

20 4x106 4x10

6 0

Dari Tabel 4.7 dapat dilihat bahwa bentuk gelombang tersebut simetris karena

memiliki nilai gradien yang sama.

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.7. Gambar Gelombang Tegangan Segitiga 100kHz.

46

Pada frekuensi 1 MHz gelombang tegangan segitiga pada amplitudo 2Vpp dan

10Vpp yang dihasilkan function generator Lab dan function generator yang dibuat

memiliki kesamaan bentuk dan tidak tampak ada gangguan pada gelombangnya. Namun

untuk amplitudo 20Vpp dapat dilihat bahwa bentuk gelombang mulai berubah tidak lagi

segitiga.

Untuk mengetahui kemiringan dan kesimetrisan gelombang maka dilakukan

perhitungan menggunakan Persamaan 4.1.

Tabel 4.8. Tabel Amplitudo Terhadap Gradien pada Frekuensi 1MHz.

Amplitudo

(Vpp)

Gradien

Garis

Menanjak

Magnitude

Gradien

Menurun

Selisih(%)

2 4x105 -4x10

5 0

10 1,96x107 -1,96x10

7 0

Dari Tabel 4.8 dapat dilihat bahwa bentuk gelombang tersebut simetris karena

memiliki nilai gradien yang sama.

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.8. Gambar Gelombang Tegangan Segitiga 1MHz.

47

Pada frekuensi 2MHz dengan amplitudo 2Vpp, gelombang tegangan segitiga

yang dihasilkan function generator Lab dan function generator yang dibuat memiliki

kesamaan bentuk dan tidak tampak ada gangguan pada gelombangnya.

Untuk mengetahui kemiringan dan kesimetrisan gelombang maka dilakukan

perhitungan menggunakan Persamaan 4.1.

Tabel 4.9. Tabel Amplitudo Terhadap Gradien pada Frekuensi 2MHz.

Amplitudo

(Vpp)

Gradien

Garis

Menanjak

Magnitude

Gradien

Menurun

Selisih(%)

2 8000440 8000440 0

Dari Tabel 4.9 dapat dilihat bahwa bentuk gelombang tersebut simetris karena

memiliki nilai gradien yang sama. Sedangkan untuk frekuensi 2MHz dengan amplitudo

12Vpp dapat dilihat bentuk gelombang sudah berubah dan tidak sama seperti dengan

keluaran GFG-813.

(a) Amplitudo 2 Vpp (b) Amplitudo 12 Vpp

Gambar 4.9. Gambar Gelombang Tegangan Segitiga 2MHz.

48

4.1.2 Gelombang Tegangan Sinus

Untuk mengubah gelombang segitiga menjadi gelombang sinus, pada

MAX038 terjadi proses sinus wave shaping. Untuk menguji apakah gelombang

tegangan sinus yang dihasilkan ideal atau tidak maka dilakukan pengukuran Total

Harmonic Distortion dengan menggunakan THD Meter. Pada spesifikasi diharapkan

function generator yang dibuat menghasilkan THD 5%.

THD Meter yang tersedia hanya dapat mengukur THD pada range 100Hz,

1kHz, dan 10kHz. Oleh karena itu pada pengujian ini hanya dapat mengukur THD pada

range tersebut diatas.

Pada Gambar 4.10 menunjukkan perbandingan gelombang tegangan sinus antara

GFG-813 dengan function generator yang dibuat pada frekuensi 0,1Hz. Tampak pada

osiloskop bahwa kedua gelombang tersebut memiliki bentuk yang relatif sama untuk

semua amplitudo.

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.10. Gambar Gelombang Tegangan Sinus 0,1Hz.

49

Pada Gambar 4.11 menunjukkan perbandingan gelombang tegangan sinus antara

GFG-813 dengan function generator yang dibuat pada frekuensi 1Hz. Tampak pada

osiloskop bahwa kedua gelombang tersebut memiliki bentuk yang relatif sama untuk

semua amplitudo.

Pada Gambar 4.12 menunjukkan perbandingan gelombang tegangan sinus antara

GFG-813 dengan function generator yang dibuat pada frekuensi 10Hz. Tampak pada

osiloskop bahwa kedua gelombang tersebut memiliki bentuk yang relatif sama untuk

semua amplitudo.

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.12. Gambar Gelombang Tegangan Sinus 10Hz.

(a) Amplitudo 2 Vpp (b) Amplitudo 10 Vpp (c) Amplitudo 20 Vpp

Gambar 4.11. Gambar Gelombang Tegangan Sinus 1Hz.

50

Pada Gambar 4.13 menunjukkan perbandingan gelombang tegangan sinus antara

GFG-813 dengan function generator yang dibuat pada frekuensi 100 Hz. Tampak pada

osiloskop bahwa kedua gelombang tersebut memiliki bentuk yang relatif sama untuk

semua amplitudo.

Pada frekuensi ini, THD Meter dapat mengukur besarnya distorsi yang dihasilkan.

Hasil pengukuran THD meter pada frekuensi 100Hz dapat dilihat pada Gambar 4.14. Pada

Gambar 4.14 tersebut THD yang terbaca adalah 5%.

Sedangkan pada GFG-813, THD yang terukur dengan THD Meter pada frekuensi

100Hz dapat dilihat pada Gambar 4.15. Pada Gambar 4.15 THD yang terbaca sebesar

0,24%.

Gambar 4.14. Hasil Pengukuran THD dengan THD Meter Untuk

Frekuensi 100Hz.

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.13. Gambar Gelombang Tegangan Sinus 100Hz.

51

Pada Gambar 4.16 menunjukkan perbandingan gelombang tegangan sinus antara

GFG-813 dengan function generator yang dibuat pada frekuensi 1kHz. Tampak pada

osiloskop bahwa kedua gelombang tersebut memiliki bentuk yang relatif sama untuk

semua amplitudo.

Pada frekuensi ini, THD Meter dapat mengukur besarnya distorsi yang dihasilkan.

Hasil pengukuran THD meter pada frekuensi 1kHz dapat dilihat pada Gambar 4.17. Pada

Gambar 4.17 tersebut THD yang terbaca sebesar 3,6%.

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.16. Gambar Gelombang Tegangan Sinus 1kHz.

Gambar 4.15. Hasil Pengukuran THD dengan THD Meter Untuk

Frekuensi 100Hz.

52

Sedangkan pada GFG-813, THD yang terukur dengan THD Meter pada frekuensi

1kHz dapat dilihat pada Gambar 4.18. Pada Gambar 4.18 THD yang terbaca sebesar

0,234%.

Gambar 4.18. Hasil Pengukuran THD dengan THD Meter Untuk

Frekuensi 1kHz.

Gambar 4.17. Hasil Pengukuran THD dengan THD Meter Untuk

Frekuensi 1kHz.

53

Pada Gambar 4.19 menunjukkan perbandingan gelombang tegangan sinus antara

GFG-813 dengan function generator yang dibuat pada frekuensi 10kHz. Tampak pada

osiloskop bahwa kedua gelombang tersebut memiliki bentuk yang relatif sama untuk

semua amplitudo.

Pada frekuensi ini, THD Meter dapat mengukur besarnya distorsi yang dihasilkan.

Hasil pengukuran THD meter pada frekuensi 10kHz dapat dilihat pada Gambar 4.20. Pada

Gambar 4.20 tersebut THD yang terbaca adalah 1,92%.

Sedangkan pada GFG-813, THD yang terukur dengan THD Meter pada frekuensi

10kHz dapat dilihat pada Gambar 4.21. Pada Gambar 4.21 THD yang terbaca sebesar

0,24%.

Gambar 4.20. Hasil Pengukuran THD dengan THD Meter Untuk

Frekuensi 10kHz.

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.19. Gambar Gelombang Tegangan Sinus 10kHz.

54

Pada Gambar 4.22 menunjukkan perbandingan gelombang tegangan sinus antara

GFG-813 dengan function generator yang dibuat pada frekuensi 100kHz. Tampak pada

osiloskop bahwa kedua gelombang tersebut memiliki bentuk yang relatif sama untuk

semua amplitudo.

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.22. Gambar Gelombang Tegangan Sinus 100kHz.

Gambar 4.21. Hasil Pengukuran THD Dengan THD Meter Untuk

Frekuensi 10kHz.

55

Pada Gambar 4.23 menunjukkan perbandingan gelombang tegangan sinus antara

GFG-813 dengan function generator yang dibuat pada frekuensi 1MHz. Tampak pada

osiloskop bahwa kedua gelombang tersebut memiliki bentuk yang relatif sama untuk

semua amplitudo.

Pada Gambar 4.24 menunjukkan perbandingan gelombang tegangan sinus antara

GFG-813 dengan function generator yang dibuat pada frekuensi 2MHz. Tampak pada

osiloskop bahwa kedua gelombang tersebut memiliki bentuk yang relatif sama untuk

semua amplitudo.

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.24. Gambar Gelombang Tegangan Sinus 2MHz.

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.23. Gambar Gelombang Tegangan Sinus 1MHz.

56

Untuk mengukur THD function generator yang dibuat secara umum maka

dilakukan sampling data THD terhadap frekuensi dari range 100Hz sampai dengan 20kHz.

Sampling hanya dapat dilakukan pada jangkauan tersebut karena keterbatasan THD Meter

yang hanya dapat menguji gelombang audio pada range tersebut.

Tabel 4.10. THD Function Generator Yang Dibuat Terhadap Frekuensi.

Frekuensi

(Hz)

THD

(%)

100 5

250 8,8

500 3,8

750 3

1 k 3,6

2,5 k 4

5 k 3,8

7,5 k 3,6

10 k 1,92

12,5 k 2,52

15 k 2,40

17,5 k 2,28

20 k 2,34

Dari Tabel 4.10 dibuat sebuah grafik THD function generator terhadap frekuensi

dari range 100Hz sampai dengan 20kHz.

57

Pada grafik di Gambar 4.25 terlihat bahwa pada frekuensi rendah dibawah 500Hz,

gelombang sinus yang dihasilkan memiliki distorsi yang lebih besar dibandingkan pada

frekuensi diatas 500Hz. Namun nilai THD tersebut tidak mempengaruhi bentuk gelombang

secara signifikan karena apabila diamati bentuk gelombang tidak tampak berbeda.

4.1.3 Gelombang Tegangan Kotak

Untuk mendapatkan gelombang tegangan kotak maka gelombang tegangan

segitiga dikonversi menggunakan komparator yang sudah ada dalam MAX038 dengan

membandingkan nilai high dan low.

Untuk memeriksa apakah gelombang tegangan yang dihasilkan baik atau tidak,

maka dilakukan perhitungan untuk memeriksa rise time dari gelombang tegangan kotak

Gambar 4.25. Grafik THD Terhadap Frekuensi pada Function Generator

Yang Dibuat.

100, 5.00

250, 8.80

500, 3.80

750, 3.00

1000, 3.602500, 4.00

5000, 3.807500, 3.60

10000, 1.92

12500, 2.5215000, 2.4017500, 2.2820000, 2.34

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

0 5000 10000 15000 20000 25000Frekuensi (Hz)

THD

(%

)

58

yang dihasilkan. Rise time adalah waktu yang diperlukan sebuah sinyal untuk berubah

dari kondisi low ke kondisi high.

Gelombang kotak frekuensi 0,1Hz yang dihasilkan menurut hasil pengujian

pada Gambar 4.26 terlihat baik. Rise time frekuensi 0,1Hz pada GFG-813 dan function

generator tidak jauh berbeda.

Tabel 4.11. Perbandingan Rise Time dan OverShoot pada GFG-813 dan Function

Generator Yang Dibuat pada Frekuensi 0,1Hz.

Amplitudo

(Vpp)

Rise Time (s) OverShoot (%)

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

2 14,79 m 16,72 m 6,12 0

10 14,79 m 16,72 m 6,12 0

20 16,33 m 16 m 2,04 2,08

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.26. Gambar Gelombang Tegangan Kotak 0,1Hz.

59

Gelombang kotak frekuensi 1Hz yang dihasilkan menurut hasil pengujian pada

Gambar 4.27 terlihat baik. Rise time frekuensi 1Hz pada GFG-813 dan function

generator tidak jauh berbeda.

Tabel 4.12. Perbandingan Rise Time dan OverShoot pada GFG-813 dan Function

Generator Yang Dibuat pada Frekuensi 1Hz.

Amplitudo

(Vpp)

Rise Time (s) OverShoot (%)

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

2 815,6µ 817,0µ 0 0

10 799,9µ 783,3µ 0 0

20 816,6µ 800µ 0 0

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.27. Gambar Gelombang Tegangan Kotak 1Hz.

60

Gelombang kotak frekuensi 10Hz yang dihasilkan menurut hasil pengujian

pada Gambar 4.28 terlihat baik. Rise time frekuensi 10Hz pada GFG-813 dan function

generator tidak jauh berbeda.

Tabel 4.13. Perbandingan Rise Time dan OverShoot pada GFG-813 dan Function

Generator Yang Dibuat pada Frekuensi 10Hz.

Amplitudo

(Vpp)

Rise Time (s) OverShoot (%)

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

2 8,163µ 8µ 0 0

10 163,4µ 163,4µ 0 0

20 159,9µ 159,9µ 0 0

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.28. Gambar Gelombang Tegangan Kotak 10Hz.

61

Gelombang kotak frekuensi 100Hz yang dihasilkan menurut hasil pengujian

pada Gambar 4.29 terlihat baik. Rise time frekuensi 100Hz pada GFG-813 dan function

generator tidak jauh berbeda.

Tabel 4.14. Perbandingan Rise Time dan OverShoot pada GFG-813 dan Function

Generator Yang Dibuat pada Frekuensi 100Hz.

Amplitudo

(Vpp)

Rise Time (s) OverShoot (%)

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

2 8,163µ 8µ 0 0

10 8,166µ 8µ 0 0

20 7,999µ 8,166µ 0 0

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.29. Gambar Gelombang Tegangan Kotak 100Hz.

62

Gelombang kotak frekuensi 1kHz yang dihasilkan menurut hasil pengujian

pada Gambar 4.30 terlihat baik. Rise time frekuensi 1kHz pada GFG-813 dan function

generator tidak jauh berbeda.

Tabel 4.15. Perbandingan Rise Time dan OverShoot pada GFG-813 dan Function

Generator Yang Dibuat pada Frekuensi 1kHz.

Amplitudo

(Vpp)

Rise Time (s) OverShoot (%)

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

2 799,9n 817,3n 0 0

10 834,7n 835,6n 0 0

20 1,09µ 782,2n 0 0

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.30. Gambar Gelombang Tegangan Kotak 1kHz.

63

Gelombang kotak frekuensi 10kHz yang dihasilkan menurut hasil pengujian

pada Gambar 4.31 terlihat baik. Rise time frekuensi 10kHz pada GFG-813 dan function

generator tidak jauh berbeda.

Tabel 4.16. Perbandingan Rise Time dan OverShoot pada GFG-813 dan Function

Generator Yang Dibuat pada Frekuensi 10kHz.

Amplitudo

(Vpp)

Rise Time (s) OverShoot (%)

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

2 148,5n 255,8n 0 0

10 161,2n 246,4n 0 0

20 169,0n 333,3n 0 0

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.31. Gambar Gelombang Tegangan Kotak 10kHz.

64

Gelombang kotak frekuensi 100kHz yang dihasilkan menurut hasil pengujian

pada Gambar 4.32 terlihat baik. Rise time frekuensi 100kHz pada GFG-813 dan function

generator mulai terjadi perbedaan. Rise time pada function generator yang dibuat lebih

besar beberapa ratus nano second dibandingkan dengan GFG-813.

Tabel 4.17. Perbandingan Rise Time dan OverShoot pada GFG-813 dan Function

Generator Yang Dibuat pada Frekuensi 100kHz.

Amplitudo

(Vpp)

Rise Time (s) OverShoot (%)

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

2 50,59n 141,9n 0 0

10 51,49n 179,4n 0 0

20 68,12n 260,5n 0 0

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.32. Gambar Gelombang Tegangan Kotak 100kHz.

65

Gelombang kotak frekuensi 500kHz yang dihasilkan menurut hasil pengujian

pada Gambar 4.33 terlihat mulai berubah bentuk. Rise time frekuensi 500kHz pada

GFG-813 dan function generator mulai terjadi perbedaan. Rise time pada function

generator yang dibuat lebih besar beberapa ratus nano second dibandingkan dengan

GFG-813. Pada function generator yang dibuat, amplitudo yang besar menyebabkan

rise time semakin besar.

Tabel 4.18. Perbandingan Rise Time dan OverShoot pada GFG-813 dan Function

Generator Yang Dibuat pada Frekuensi 500kHz.

Amplitudo

(Vpp)

Rise Time (s) OverShoot (%)

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

2 49,59n 137,7n 0 0

10 60,60n 190,7n 0 0

18 53,75n 231,6n 0 0

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 18Vpp

Gambar 4.33. Gambar Gelombang Tegangan Kotak 500kHz.

66

Gelombang kotak frekuensi 1MHz yang dihasilkan menurut hasil pengujian

pada Gambar 4.34 terlihat mulai berubah bentuk. Rise time frekuensi 1MHz pada GFG-

813 dan function generator mulai terjadi perbedaan. Rise time pada function generator

yang dibuat lebih besar beberapa ratus nano second dibandingkan dengan GFG-813.

Pada function generator yang dibuat, amplitudo yang besar menyebabkan rise time

semakin besar.

Tabel 4.19. Perbandingan Rise Time dan OverShoot pada GFG-813 dan Function

Generator Yang Dibuat pada Frekuensi 1MHz

Amplitudo

(Vpp)

Rise Time (s) OverShoot (%)

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

2 47,19n 135,2n 0 0

10 61,50n 179,1n 0 0

20 68,12n 260,5n 0 0

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp (c) Amplitudo 20Vpp

Gambar 4.34. Gambar Gelombang Tegangan Kotak 1MHz.

67

Gelombang kotak frekuensi 2MHz yang dihasilkan menurut hasil pengujian

pada Gambar 4.35 terlihat mulai berubah bentuk. Rise time frekuensi 2MHz pada GFG-

813 dan function generator mulai terjadi perbedaan. Rise time pada function generator

yang dibuat lebih besar beberapa ratus nano second dibandingkan dengan GFG-813.

Pada function generator yang dibuat, amplitudo yang besar menyebabkan rise time

semakin besar.

Tabel 4.20 Perbandingan Rise Time dan OverShoot pada GFG-813 dan Function

Generator Yang Dibuat pada Frekuensi 2MHz.

Amplitudo

(Vpp)

Rise Time (s) OverShoot (%)

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

GFG-

813

FG Yang

Dibuat

2 44,40n 109,7n 0 0

10 51,83n 138,8n 0 0

4.2. Pengujian Duty Cycle

Duty cycle merupakan salah satu spesifikasi pada function generator ini dimana

duty cycle dapat diatur dari 15% sampai dengan 85%. Pada pengujian dilakukan

pembandingan duty cycle antara function generator GFG-813 dengan function generator

(a) Amplitudo 2Vpp (b) Amplitudo 10Vpp

Gambar 4.35. Gambar Gelombang Tegangan Kotak 2MHz.

68

yang dibuat. Pada pengujian, gelombang kuning merupakan gelombang dari function

generator GFG-818, sedangkan gelombang biru merupakan gelombang dari function

generator yang dibuat. Berikut adalah hasil pengujian duty cycle untuk gelombang

tegangan kotak sebesar 15%, 40%, 65% dan 85%.

Pada Gambar 4.36 dapat dilihat bahwa duty cycle sebesar 15% antara GFG-813 dan

function generator yang dibuat tidak ada perbedaan.

Gambar 4.37. Gelombang Tegangan Kotak dengan Duty Cycle 40%

pada Frekuensi 1kHz.

Gambar 4.36. Gelombang Tegangan Kotak dengan Duty Cycle

15% pada Frekuensi 1kHz.

69

Pada Gambar 4.37 dapat dilihat bahwa duty cycle sebesar 40% antara GFG-813 dan

function generator yang dibuat tidak ada perbedaan.

Pada Gambar 4.38 dapat dilihat bahwa duty cycle sebesar 65% antara GFG-813 dan

function generator yang dibuat tidak ada perbedaan.

Pada Gambar 4.39 dapat dilihat bahwa duty cycle sebesar 85% antara GFG-813 dan

function generator yang dibuat tidak ada perbedaan.

Gambar 4.39. Gelombang Tegangan Kotak dengan Duty Cycle

85% pada Frekuensi 1kHz.

Gambar 4.38. Gelombang Tegangan Kotak dengan Duty Cycle

65% pada Frekuensi 1kHz.

70

Tegangan yang mengatur pin DADJ pada MAX038 adalah ±2,3V. Sehingga

minimum dan maksimum duty cycle yang dapat dicapai dapat dihitung menggunakan

Persamaan 2.7.

𝑑𝑐𝑚𝑖𝑛 = 50% − 2,381 × 17,4 = 8,57%

𝑑𝑐𝑚𝑎𝑥 = 50% − −2,383 × 17,4 = 91,46%

Gambar 4.40. Tegangan pada Pin DADJ Apabila Potensio Diputar

Minimal dan Maksimal.

71

Gambar 4.41 menunjukkan duty cycle minimum dan maksimum yang dapat diatur

pada function generator yang dirancang. Sedangkan pada GFG-813 duty cycle minimum

dan maksimum yang dapat diatur hanya dari 15% sampai dengan 85%.

4.3. Pengujian Pengaturan Tegangan Offset

Modul pengaturan tegangan offset berfungsi untuk mengatur tegangan DC yang

ditambahkan pada gelombang tegangan AC pada function generator. Pengaturan tegangan

offset ini dapat mengatur tegangan positif maupun tegangan negatif. Pengaturan tegangan

offset aktif apabila toggle pada modul diaktifkan.

Berikut adalah hasil pengujian dari pengaturan tegangan offset pada frekuensi 1kHz

dengan membandingkannya dengan GFG-813. Terdapat dua buah gelombang pada

osiloskop dimana gelombang kuning adalah keluaran dari GFG-813 dan gelombang biru

adalah keluaran dari function generator yang dibuat.

(a) Duty Cycle 10,36% (b) Duty Cycle 89,94%

Gambar 4.41. Duty Cycle pada Frekuensi 891,50Hz.

72

Dapat terlihat pada Gambar 4.42.b bahwa gelombang tegangan kotak posisinya

turun sebesar 2V kebawah sehingga menyebabkan Vlow menjadi semakin negatif.

Sedangkan pada Gambar 4.42.c posisi gelombang tegangan kotak tersebut naik sebesar 2V

sehingga menyebabkan Vhigh menjadi semakin positif.

Dapat terlihat pada Gambar 4.43.b gelombang tegangan sinus posisinya turun

sebesar 2V kebawah sehingga menyebabkan Vlow menjadi semakin negatif. Sedangkan

pada Gambar 4.43.c posisi gelombang tegangan sinus tersebut naik sebesar 2V sehingga

menyebabkan Vhigh menjadi semakin positif.

(a) Tanpa Offset (b) Offset -2V (c) Offset +2V

Gambar 4.43. Gelombang Tegangan Sinus 1kHz.

(a) Tanpa Offset (b) Offset -2V (c) Offset +2V

Gambar 4.42. Gelombang Tegangan Kotak 1kHz.

73

Dapat terlihat pada Gambar 4.37.b gelombang tegangan segitiga posisinya turun

sebesar 2V kebawah sehingga menyebabkan Vlow menjadi semakin negatif. Sedangkan

pada Gambar 4.37.c posisi gelombang tegangan segitiga tersebut naik sebesar 2V sehingga

menyebabkan Vhigh menjadi semakin positif.

Tabel 4.21 Nilai Tegangan High dan Low pada Offset -2V dan +2V pada Frekuensi

1kHz.

Jenis

Gelombang

Offset -2V Offset +2V

VHi (V) VLo (V) VHi (V) VLo (V)

Kotak 6,8 -12,3 12,8 -6,8

Sinus 6,8 -11,6 11,6 -6,4

Segitiga 5,19 -10,8 11,6 -6

4.4. Pengujian Pengaturan Atenuasi

Pada pengujian atenuasi terdapat pengujian sebanyak enam kali dengan performa

atenuasi -50dB sampai dengan 0dB. Atenuasi menggunakan prinsip pembagi tegangan

dengan media resistor.

(a) Tanpa Offset (b) Offset -2V (c) Offset +2V

Gambar 4.44. Gelombang Tegangan Segitiga 1kHz.

74

Output dari modul pengaturan amplitudo maksimum pada frekuensi 1kHz adalah

19,20Vpp. Untuk menghitung ketepatan atenuasi maka dapat menggunakan Persamaan 3.2.

Tabel 4.22. Output dari Setiap Performa Atenuasi

Atenuasi (dB) Output (Vpp)

-50 120 m

-40 152 m

-30 472 m

-20 1,72

-10 4,63

0 19,20

Atenuasi 0dB :

0 = 20𝑙𝑜𝑔10

𝑉𝑜𝑢𝑡

19,2

𝑉𝑜𝑢𝑡 = 1 × 19,2 = 19,2𝑉𝑝𝑝

Gambar 4.45. Atenuasi 0dB pada Gelombang Tegangan Sinus 1kHz.

75

Atenuasi -10dB :

−10 = 20𝑙𝑜𝑔10

𝑉𝑜𝑢𝑡

19,2

𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0,315 × 19,2 = 6,048𝑉𝑝𝑝

Atenuasi -20dB :

−20 = 20𝑙𝑜𝑔10

𝑉𝑜𝑢𝑡

19,2

𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0,1 × 19,2 = 1,92𝑉𝑝𝑝

Gambar 4.47. Atenuasi - 20dB pada Gelombang Tegangan Sinus

1kHz.

Gambar 4.46. Atenuasi -10dB pada Gelombang Tegangan Sinus 1kHz.

76

Atenuasi -30dB :

−30 = 20𝑙𝑜𝑔10

𝑉𝑜𝑢𝑡

19,6

𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0,0316 × 19,6 = 619,36 𝑚𝑉𝑝𝑝

Atenuasi -40dB :

−40 = 20𝑙𝑜𝑔10

𝑉𝑜𝑢𝑡

19,6

𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0,01 × 19,6 = 190,6 𝑚𝑉𝑝𝑝

Gambar 4.49. Atenuasi -40dB pada Gelombang Tegangan Sinus 1kHz.

Gambar 4.48. Atenuasi -30dB pada Gelombang Tegangan Sinus 1kHz.

77

Atenuasi -50dB :

−50 = 20𝑙𝑜𝑔10

𝑉𝑜𝑢𝑡

19,2

𝑉𝑜𝑢𝑡 = 3,16 × 10−3 × 19,2 = 60,67 𝑚𝑉𝑝𝑝

4.5. Pengujian dengan Impedansi Keluaran 50 Ω

Pada output function generator yang dibuat ini diberi pengaman dengan memasang

resistor 50 Ω. Pengaman ini mencegah terjadinya tegangan feedback yang nantinya akan

merusak modul apabila pada saat praktikum terjadi masalah. Namun dengan memasang

sebuah resistor pada output diharapkan tidak mengubah atau menurunkan tegangan yang

dihasilkan. Berikut adalah hasil pengujian dimana pada channel 1 (kuning) adalah output

sebelum diberi 50 Ω dan channel 2 (biru) adalah output setelah diberi resistor 50 Ω.

Gambar 4.50. Atenuasi -50dB pada Gelombang Tegangan Sinus

1kHz.

78

Pada Gambar 4.51 dan Gambar 4.52 dapat dilihat bahwa amplitudo pada keduanya

tidak mengalami penurunan karena adanya resistor 50 Ω.

4.6. Pengujian Keluaran 5Vpp (Sync Output)

Sync output merupakan keluaran dari function generator yang memiliki amplitudo

tetap 5Vpp dan tidak bisa diubah. Gelombang tegangan yang dihasilkan dari sync output

adalah gelombang kotak dengan frekuensi yang sama dengan main output. Output dari

sync ini yang digunakan untuk mengukur frekuensi pada Arduino karena sync output

dirancang untuk digunakan pada IC TTL dan mikrokontroler.

Pada pengujian, channel 1 (kuning) merupakan gelombang keluaran dari main

output dan channel 2 (biru) merupakan gelombang keluaran dari sync output.

Gambar 4.52. Gelombang Tegangan Sinus 1kHz dengan Amplitudo 4Vpp.

Gambar 4.51. Gelombang Tegangan Sinus 1kHz dengan Amplitudo 18Vpp.

79

Dapat dilihat dari Gambar 4.46 dan Gambar 4.47 memiliki frekuensi yang sama

antara sync output dan main output walaupun memiliki bentuk gelombang yang berbeda.

4.7. Pengujian Penampil Frekuensi

Frekuensi yang diatur oleh user ditampilkan pada modul 7-segmen untuk

mempermudah dalam pengaturan frekuensi. Pada modul penampil ini menggunakan 8

buah 7-segmen. Dimana pada 7-segmen ini akan tertampil pula koma dan angka di

belakang koma. Modul penampil ini dapat menampilkan besar frekuensi untuk semua

bentuk gelombang. Berikut hasil pengujian untuk beberapa range frekuensi.

Gambar 4.54. Perbandingan Main Output dan Sync Output pada Frekuensi

10kHz.

Gambar 4.53. Perbandingan Main Output dan Sync Output pada Frekuensi

1kHz.

80

Pada Gambar 4.55 penampil frekuensi menampilkan frekuensi sebesar 1,045 kHz.

Pada Gambar 4.56 penampil frekuensi menampilkan frekuensi sebesar 10,27 kHz.

Pada Gambar 4.57 penampil frekuensi menampilkan frekuensi sebesar 101,569

kHz.

Gambar 4.57. Penampil Frekuensi 101,569kHz.

Gambar 4.56. Penampil Frekuensi 10,27kHz.

Gambar 4.55. Penampil Frekuensi 1,045kHz.

81

Pada Gambar 4.58 penampil frekuensi menampilkan frekuensi sebesar 1,045197

MHz.

Gambar 4.58. Penampil Frekuensi 1,045197MHz.