BAB IPENGUKURAN CATU DAYA DAN HIGH PASS FILTER (HPF)

Learning Outcomes Mata Kuliah:1. Capaian Pembelajaran UmumMahasiswa mengetahui dan memahami pengukuran catu daya dan HPF2. Capaian Pembelajaran Khusus Mahasiswa mengetahui dan mampu merangkai prinsip dan tujuan dari rangkaian tersebut Mahasiswa mengetahui frekuensi input dan output dari rangkaian HPF Mahasiswa mengetahui Parameter-parameter yang diukur/diamati

A. PENDAHULUAN/DESKRIPSI SINGKATCatu daya adalah referensi ke sumber daya listrik. Perangkat atau sistem yang memasok listrik atau jenis energi ke output beban atau kelompok beban disebut power supply unit atau PSU. Catu daya berfungsi menyearahkan tegangan AC menjadi tegangan DC yang teregulasi. Input jala-jala melalui transformator diturunkan tegangan dan penyearah disearahkan menjadi tegangan searah DC. Penyearah ini menggunakan dioda-dioda yang disusun sedemikian rupa atau dengan dioda bridge yang memiliki input dan output. Untuk mendapatkan keluaran DC yang baik, maka setelah disearahkan oleh penyearah, tegangan difilter atau disaring untuk catu daya. Untuk catu daya yang menggunakan regulator, biasanya digunakan filter kapasitor.

B. POKOK-POKOK ISI 1.1 Pengenalan catu dayaCatu daya adalah referensi ke sumber daya listrik. Perangkat atau sistem yang memasok listrikatau jenis energi ke output beban atau kelompok beban disebut power supply unit atau PSU.Sebuah power supply mungkin termasuk distribusi daya sistem serta primer atau sekunder sumber energi seperti: Aki Baterai Bahan bakar kimia dan bentuk lain dari penyimpangan energi sistem Generator atau alternatorCatu daya berfungsi menyearahkan tegangan AC menjadi tegangan DC yang teregulasi. Input jala-jala melalui transformator diturunkan tegangan dan penyearah disearahkan menjadi tegangan searah DC. Penyearah ini menggunakan dioda-dioda yang disusun sedemikian rupa atau dengan dioda bridge yang memiliki input dan output. Untuk mendapatkan keluaran DC yang baik, maka setelah disearahkan oleh penyearah, tegangan difilter atau disaring untuk catu daya. Untuk catu daya yang menggunakan regulator, biasanya digunakan filter kapasitor.Rangkaian penyearah biasanya output dari rangkaian diberi suatu filter kapasitor untuk menghilangkan riak sehingga diperoleh tegangan DC yang stabil. Tegangan DC juga dapat diperoleh dari batere. Dengan penggunaan batere ditawarkan sumber tegangan DC yang stabil dan portable namun dapat habis tergantung kapasitas batere tersebut. Tegangan yang tersedia dari suatu sumber tegangan yang ada biasanya tidak sesuai dengan kebutuhan. Untuk itu diperlukan suatu regulator tegangan yang berfungsi untuk menjaga agar tegangan bernilai konstan pada nilai tertentu. Regulator tegangan ini biasanya serupa IC dengan kode 78xx atau 79xx. Untuk seri 78xx digunakan untuk regulator tegangan DC positif, sedangkan 79xx digunakan untuk regulator DC negatif. Nilai xx menandakan tegangan yang akan diregulasikan. Misalnya kebutuhan sistem adalah positif 5 volt, maka regulator yang digunakan adalah 7805. IC regulator ini biasanya terdiri dari tiga pin yaitu input, ground dan output. Dalam menggunakan IC ini tegangan input harus lebih besar beberapa persen (tergantung pada data sheet) dari tengangan yang akan diregulasikan.Rangkaian elektronik pada umumnya membutuhkan tegangan DC (dirrect current) dengan tegangan yang lebih rendah dibanding dengan tegangan jala-jala yaitu 220V AC. Sedangkan tegangan yang dipakai dalam rangkaian elektronik biasanya hanya sekitar 3V sampai dengan 50V. Untuk mendapatkan tegangan yang rendah tersebut diperlukan suatu alat yang dapat mengubah tegangan dari AC (Alternatif Current) menjadi tegangan DC sebesar tegangan yang dibutuhkan.Catu daya pada umumnya terdiri dari empat bagian, yaitu trafo, penyearah, kapasitor sebagai filter dan penghasil sinyal DC murni. Trafo dipergunakan untuk mentransformasikan tegangan AC dari 220V AC menjadi lebih kecil sehingga bisa kita gunakan untuk rangkaian yang menggunakan teganagan yang rendah. Kemudian komponen kedua setelah trafo adalah penyearah. Penyearah terdiri dari beberapa dioda yang mengubah gelombang bolak-balik menjadi gelombang searah, tetapi gelombang yang dihasilkan oleh penyearah belum menjadi gelombang searah murni. Untuk mendapatkan gelombang searah yang murni yang baik dan konstan diperlukanlah sebuah kapasitor atau kondensator. Dengan adanya kapsitor maka gelombang yang dihasilkan disini berupa garis lurus dan rata.Penyearah Gelombang Penuh dengan Dioda BridgePenyearah jembatan merupakan cara menyearahkan yang paling dikenal karena ia menonjolkan puncak tegangan yang sama dengan penyearah setengah gelombang dan mempunyai nilai rata-rata yang lebih tinggi daripada penyearah gelombang penuh.Perhatikan bahwa semua tegangan sekunder yang muncul melintasi tahanan bab ini salah satu hal yang membuat penyearah jembatan lebih baik daripada penyearah gelombang penuh, karena hanya setengah gelombang setengah sekunder saja yang mencapai keluaran. Lagipula, untuk membuat transformator yang disadap ditengah menghasilkan tegangan yang sama disetiap setengah lilitan sekundernyacukup sukar dan mahal. Dengan menggunakan penyearah jembatan, seorang perancang tak perlu mencari sadapan tengah yang tepatpenghematannya lebih besar daripada biaya untuk tambahan dua buah dioda.Selama setengah siklus positif D2 dan D3 mengalami prategangan maju, selama setengah siklus negatif D1 dan D4 mengalami prategangan maju sehingga untuk kedua siklus tegangan beban mempunyai polaritas yang sama karena arus mengalir dalam arah yang sama. Dengan mengabaikan tegangan rata-rata pada dioda, puncak tegangan beban adalah Vout (puncak)=V 2(puncak).................................................................. (1)Karena keluaran jembatan adalah sinyal gelombang penuh, nilai rata-rata atau nilai DC nya adalah : Vdc=0,636 Vout (puncak)........... ....................................................................... (2)

Gambar 1.1 Rangkaian Power Supply1.2 Pengenalan HPFHigh Pass Filter (HPF) berfungsi meneruskan sinyal di atas frekuensi cut off sedangkan yang berada di bawah frekuensi cut off diredam (FcoH) memperlemah tegangan keluaran untuk semua frekuensi di bawah frekuensi cut off fc. Di atas fc, besarnya tegangan keluaran tetap. Garis penuh adalah kurva idealnya, sedangkan kurva putus-putus menunjukkan bagaimana filter-filter high pass yang praktis menyimpang dari ideal. Pengertian lain dari High Pass Filter yaitu jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi serta meredam/menahan frekuensi rendah. Bentuk respon HPF seperti ditunjukkan gambat di bawah ini.

1.3 Prosedur Pengukuran - Siapkan semua peralatan yang dibutuhkan- Buat rangka pengukuran seperti gambat berikut :

Function Generator(Input)

Power Supply(Catu Daya)OsiloskopHPF

Gambar 1.4 Blok Diagram HPF

- Masukkan input 100 Hz dari function generator- Ukur frekuensi dan tegangan Vpp pada Output rangkaian di Osiloskop- Ulangi langkah 2 dengan input 660 Hz, 2,2 KHz, 5 KHz, 12 KHz, 32 KHz, 105 KHz, dan 1,2 MHz- Lihat perbedaan outputnya dengan input langkah 2

C. RANGKUMANCatu daya pada umumnya terdiri dari empat bagian, yaitu trafo, penyearah, kapasitor sebagai filter dan penghasil sinyal DC murni. Trafo dipergunakan untuk mentransformasikan tegangan AC dari 220 Volt AC menjadi lebih kecil sehingga bisa kita gunakan untuk rangkaian yang menggunakan tegangan yang rendah. Kemudian komponen kedua setelah trafo adalah penyearah. Penyearah terdiri dari beberapa dioda yang mengubah gelombang bolak balik menjadi gelombang searah, tetapi gelombang yang dihasilkan oleh penyearah belum menjadi gelombang searah murni. Untuk mendapatkan gelombang searah yang murni yang baik dan konstan diperlukanlah sebuah kapasitor atau kondensator. Dengan adanya kapasitor maka gelombang yang dihasilkan di sini berupa garis lurus dan rata.High Pass Filter (HPF) berfungsi meneruskan sinyal di atas frekunesi cut off sedangkan yang bearda di bawah frekunesi cut off diredam (FcoH) memperlemah tegangan keluaran untuk semua frekuensi di bawah frekuensi cut off fc. Di atas fc, besarnya tegangan keluaran tetap. Garis penuh adalah kurva idealnya, sedangkan kurva putus-putus menunjukkan bagaimana filter-filter high pass yang praktis menyimpang dari ideal.

D. SOAL LATIHAN / TUGAS

1. Apa yang dimaksud dengan HPF?2. Bagaimana keluaran dari HPF tersebut? 3. Pada frekuensi berapa keluaran dari HPF menunjukkan hasil yang maksimum?

E. JAWABAN PERTANYAAN

1. High Pass Filter atau sering juga disebut dengan filter lolos atas adalah suatu rangkaian yang akan melewatkan suatu sinyal yang berada diatas frekuensi cut-off (c) rangkaian tersebut dan akan menahan sinyal yang berfrekuensi dibawah frekuensi cut-off (c) rangkaian tersebut.2. Keluaran dari HPF tersebut ialah yang seperti telah dilampirkan pada data percobaan yakni jika semakin tinggi frekuensi sinyal yang dimiliki maka keluaran dari HPF tersebut akan menghasilkan keluaran yang maksimum dan sebaliknya, jika semakin rendah frekuensi sinyal yang dimiliki maka keluaran dari HPF tersebut akan menghasilkan keluaran yang distorsi.3. Keluaran dari HPF menunjukkan hasil yang maksimum yakni pada frekuensi 1,4 MHz.