haha

AbstrakPada praktikum ini dilakukan pengamatan tentang karakteristik dioda secar umum. Dioda memiliki sifat khusus yang dapat dipakai untuk membentuk rangkaian tertentu yang akan diamati pada percobaan kali ini, yaitu rangkaian penyearah dan rangkaian filter. Rangkaian penyearah dan filter juga memiliki beberapa jenis, tergantung dari bentuk rangkaian dan jumlah dioda yang digunakan. Praktikan dituntut untuk memahami sifat dari rangkaian tersebut. Kata kunci: dioda, cut-in, penyearah dan filter, clipper, clamper.

1. PENDAHULUAN

Dioda memiliki banyak aplikasi dan fungsi dalam sebuah rangkaian elektronik. Dioda memiliki beberapa jenis, yaitu dioda biasa dan dioda zener. Dioda biasa juga memiliki beberapa jenis, tergantung dari material penyusun didalamnya. Dioda tersebut memiliki karakteristik tersendiri yang berbeda satu sama lain. Dioda juga dapat digunakan untuk membentuk rangkaian penyearah dan rangkaian filter, yang responnya akan diamati pada percobaan kali ini.

[1]Tujuan percobaan ini adalah:

- Memahami karakteristik dioda biasa dan dioda zener.

- Memahami penggunaan dioda dalam rangkaian penyearah.

- Memahami pengaruh filter sederhana pada suatu sumber DC.

- Memahami penggunaan dioda untuk rangkaian Clipper dan Clamper

2. STUDI PUSTAKA

2.1 KARAKTERISTIK DIODA

Dalam percobaan kali ini kita akan mengamati 3 buah dioda yaitu dioda silikon, dioda germanium, serta dioda zener yang ke 3 nya memiliki ciri khas masing-masing yang dapat kita lihat dari grafik i-v . lewat praktikum kali ini kita dapat mencari dan memahami apa itu

tegangan cut-in, tegangan breakdown, serta kemiringan kurva yang berarti resistansi dioda nya, serta kemungkinan penggunaan jenis-jenis dioda tertentu dalam sebuah rangkaian [1].

2.2 PENYEARAH

Praktikum selanjutnya akan mengamati beberapa penyearah gelombang sinyal yaitu : penyearah gelombang setengah, penyearah gelombang penuh (dengan trafo center tapped) serta penyearah gelombang penuh tipe jembatan. Dengan bermodal rangkaian kit praktikum yang telah disediakan akan kita amati bagaimana perbedaan antara ke 3 penyearah tersebut [1].

Penggunaan dioda yang paling dasar adalah sebagai penyearah arus bolak‐balik jala‐jala menjadi arus searah pada suatu sumber tegangan DC, seperti catu daya. Tegangan pada rangkaian penyearah gelombang penuh diperoleh sebesar

Vo=Vp−12Vr

Dimana Vp adalah magnituda tegangan puncak sinyal AC yang disearahkan dan tegangan ripple sebesar

Vr= Vp2 fCR

Dengan f adalah frekuensi jala-jala yang digunakan, C kapasitansi filter dan R adalah beban pada rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan ripple harus bernilai nol. Keadaan ini dapat diperoleh bila (i) nilai resistansi R beban adalah tak hingga dan (ii) nilai kapasitansi C sangat besar (tak hingga). Nilai resistansi resistansi beban tak hingga berarti rangkaian tanpa beban (beban terbuka). Dengan demikian untuk keadaan praktis hal yang dapat digunakan adalah dengan menggunakan kapasitansi C yang besar. Nilai kapasitansi C yang besar akan memberikan tegangan ripple yang kecil. Dalam percobaan ini akan dilakukan pengamatan pengaruh nilai kapasitansi dan resistansi beban terhadap tegangan ripple [1].

Sebuah catu tegangan ideal juga seharusnya tidak mengalami degradasi tegangan outputnya

bila mendapat beban, yang berarti catu tegangan ideal dapat dimodelkan dengan sumber tegangan. Pada kenyataannya catu tegangan seperti ini selalu mengalami degradari dengan naiknya arus beban. Perilaku seperti ini dapat dimodelkan dengan Rangkaian Thevenin berupa hubungan seri sumber tegangan dan resistansi output. Besaran resistansi output ini menentukan berapa degradasi tegangan yang diperoleh. Untuk rangkaian penyearah gelombang penuh, besar resistansi output efektif dapat dihitung.

Ro= 14 fC

Besaran lain yang dapat digunakan untuk menunjukkan perilaku yang sama adalah faktor regulasi tegangan VR. Besaran ini tidak bersatuan dan didefinisikan sebagai

VR=Vnl−VflVfl

x 100%

dimana Vnl adalah tegangan tanpa beban dan Vfl adalah tegangan beban penuh. Nilai regulasii tegangan VR yang kecil menunjukkan sumber tegangan yang lebih baik [1].

2.3 RANGKAIAN CLIPPER DAN CLAMPER

Dalam percobaan ini akan dilakukan pengamatan sinyal output yang dihasilkan oleh rangkaian Clipper dan Clamper. Rangkaian clipper adalah rangkaian yang digunakan untuk membatasi tegangan agar tidak melebihi dari suatu nilai tegangan tertentu. Rangkaian ini dapat disusun dari dioda biasa maupun dioda zener. Rangkaian clamper adalah rangkaian yang digunakan untuk memberikan offset tegangan DC, sehingga tegangan keluaran yang dihasilkan adalah tegangan input ditambahkan dengan tegangan DC.

3. METODOLOGI

Alat dan komponen yang akan digunakan adalah sebagai berikut :

Kit PraktikumKarakteristikDioda & RangkaianPenyearah

Sumbertegangan DC (2 buah)Trafo CT 15 V (1 buah)Osiloskop (1 buah)Multimeter (2 buah)Dioda 1N4001 /1N4002 (3 buah)DiodaZener 5V1 (2 buah)Resistor Variabel (1 buah)Resistor 150 KΩ (1 buah)Kapasitor 10 uF (1 buah)Breadboard (1 buah)Kabel‐kabel (2 buahkabel Banana‐BNC, 1 buah

kabel BNC‐BNC )

Langkah percobaan :3.1 Percobaan 1 Karakteristik Dioda

3.2 Percobaan 2 Penyearah dan Filter

susun rangkaian seperti gambar di atas

gunakan DC offset nol untuk sinyal dari generator sinyal

gunakan mode xy untuk mengamati sinyal

tekan tombol invert untuk channel B

ulangi langkah diatas untuk dioda germanium, silikon, dan zener

susun rangkaian seperti gambar di atas dengan memberi tegangan ke trafo dari jala-jala (220V / 50Hz)

amati bentuk, frekuensi gelombang serta pengaruh pemasangan kapasitor pada tegangan ripple yang

diperoleh

lakukan untuk nilai C konstan dan R yang berubah-ubah

3.3 Percobaan 4 Rangkaian Clipper

kemudian susun rangkaian seperti gambar di atas dari rangkaian sebelumnya

lakukan pengukuran seperti pada rangkaian sebelumnya, hitung juga tegangan output serta

hambatan outputnya menggunakan resistor variabel

kemudian susun rangkaian seperti gambar berikut

lakukan pengukuran yang dilakukan seperti pada rangkaian sebelumnya, hitung juga tegangan output dan hambatan output dengan menggunakan resistor variabel

lanjutkan kembali dengan menyusun rangkaian berikut

lakukan pengukuran seperti yang dilakukan pada langkah sebelumnya


amati sinyal output dengan osiloskop

kemudian susun rangkaian seperti di bawah ini, menggunakan dioda zener

lakukan pengamatan seperti pada rangkaian sebelumnya

bandingkan hasil pengamatan yang didapat

3.4 Percobaan 5 Rangkaian Clamper


amati sinyal output menggunakan osiloskop dan gambarkan bentuk sinyal

4. HASIL DAN ANALISIS

4.1 Percobaan 1

Gambar hasil osiloskop :Dioda Silikon

Dioda Germanium

Dioda Zener

Tabel Data Komponen

Jenis Vcut-in (V)

V(breakdown)

catatan

Silikon 0,72 -

R = 180Ω

Germanium

0,48 -

Zener 0,88 6

Dapat dilihat bahwa jenis dioda yang berbeda memiliki karakteristik yang berbeda juga. Pada dioda silicon dan germanium, memiliki tegangan cut-in yang berbeda. Hal ini disebabkan oleh material penyusun yang berbeda, sehingga pasti memiliki sifat (baik fisik maupun secara kimia) sehingga pasti akan mempengaruhi sifat menghantar dari dioda tersebut.Dioda zener secara teori memiliki tegangan cut-in dan breakdown yang dapat diamati, dimana tegangan breakdown adalah tegangan yang diperlukan untuk dioda tersebut mengalirkan arus ke arah sebaliknya (katoda ke anoda). Pada awal percobaan, tegangan breakdown belum dapat diamati, tetapi setelah amplitude gelombang input diperbesar, maka akhirnya dapat diamati. Pada dioda zener, bila tegangan terbaliknya melebihi tegangan breakdown, maka arus akan mengalir dari katoda ke anoda. Sedangkan pada dioda biasa (silikon dan germanium), bila tegangan terbaliknya melebihi tegangan breakdown, maka dioda akan mengalami kerusakan.

4.2 Percobaan 2

Ketika tegangan AC positif dioda bekerja seperti short circuit dan kemudian arus mengisi kapasitor sampai penuh, kemudian saat tegangan AC negative dioda bekerja seperti open circuit sehingg arus yang tadi sudah terisi di kapasitor akan dialirkan ke resistor juga, disinilah fungsi filtrasi tersebut. Ketika arus dialirkan dari kapasitor ke resistor disinlah terdapat tegangan ripple. Filter tersebut menjaga agar tegangan ripple lebih kecil sehingga tegangan keluaran menjadi lebih rata/stabil.

Pada percobaan, terlihat bahwa nilai Vripple

pengamatan dan perhitungan ada yang berbeda jauh, ada pula yang berbeda cukup sedikit. Hal ini dapat disebabkan oleh pengukuran frekuensi yang kurang tepat(selalu berubah) sehingga mempengaruhi hasil perhitungan. Terlihat juga Im lebih di pengaruhi oleh resistor yang terpasang dibandingkan dengan kapasitor nya. Terlihat juga bagaimana pengaruh perubahan nilai tegangan ripple akibat berubahnya nilai resistor nya, semakin besar resistor semakin kecil nilai tegangan ripple yang di dapat. Pengukuran Rout tidak kami lakukan karena kami langsung melanjutkan ke percobaan selanjutnya

4.3 Percobaan 3

Hasil pengamatan :

Dioda biasa

Vin AC : 15 VVout : 10 VppVDC : 5V

Rangkaian Diamati

R (Ω)

C (F)

V ripple

hitungan (V)

V ripple pengamatan (V)

Penyearah gelombang

setengah di R konstan

180

0,0022

0,001

0,0047

0,531,182,8

0,661,462,8

Penyearah gelombang

setengah di C konstan

271801000

0,001

7,851,180,21

41,460,16

Penyearah gelombang penuh 2 dioda dengan R

konstan

180

0,0022

0,001

0,0047

0,370,591,75

0,360,721,36

Penyearah gelombang penuh 2 dioda dengan C

konstan

271801000

0,001

3,90,590,1

1,750,720,24

Penyearah gelombang penuh jembatan dioda

dengan R konstan

180

0,0022

0,001

0,0047

0,531,172,5

0,641,372,6


dengan R konstan

271801000

0,001

7,81,170,21

3,751,370,4

Rangkaian Diamati

f ripple

(Hz)

f arus diod

a (Hz)

I max (mA)

R output (Ω)

Penyearah gelombang

setengah di R konstan

505050

505050

21,821,721,9

Penyearah gelombang

setengah di C konstan

505050

50205160

3421,612,4

Penyearah gelombang penuh 2 dioda dengan R

konstan

100100100

959594

Penyearah gelombang penuh 2 dioda dengan C

konstan

100100100

100100100

36737,120


dengan R konstan

505050


dengan R konstan

505050

Dioda zener

Vin AC : 15 VVout : 10 VppVDC : 5V

Dari hasil percobaan, rangkaian tersebut sudah berfungsi sebagai rangkaian clipper, yaitu rangkaian yang membatasi agar tegangan maksimal output tidak melebihi dari suatu nilai yang telah ditetapkan. Pada dua percobaan diatas, terdapat sedikit perbedaan pada gambar osiloskop. Gambar kurva milik dioda zener mengalami kenaikan yang lebih halus dibandingkan dengan dioda biasa. Hal ini dapat disebabkan karena dioda zener memiliki karakteristik tegangan cut-in yang berbeda dari dioda biasa, sehingga mempengaruhi kenaikan tegangan pada bagian output rangkaian.

4.4 Percobaan 4

Hasil pengamatan :

DC offset : 4,4 VVDC : 5V

Dari gambar, dapat dilihat bahwa rangkaian bersifat positif clamping, sehingga tegangan output adalah tegangan DC ditambah tegangan input. Pada percobaan, offset DC tidak sebesar tegangan DC yang ditambahkan. Hal ini dapat disebabkan oleh adanya tegangan cut-in dari dioda, sehingga saat tegangan negative, saat pengisian tegangan oleh kapasitor, maka tegangan di R adalah tegangan DC dikurangi oleh tegangan cut-in dioda.

5. KESIMPULAN

Berdasarkan data yang diperoleh, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

- Karakteristik dioda dapat dipengaruhi oleh material penyusun dioda tersebut.

- Dioda dapat digunakan sebagai rangkaian penyearah, baik setengah gelombang maupun gelombang penuh. Desain penyearah yang berbeda juga akan menyebabkan respon tegangan output yang berbeda juga.

- Dioda dapat juga digunakan pada rangkaian filter, yang berfungsi untuk mengurangi tegangan ripple output, sehingga menjadi lebih stabil/rata.

- Dioda juga dapat digunakan sebagai rangkaian clipper (pembatas tegangan) dan clamper (peng-offset tegangan)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Hutabarat, Mervin T. Petunjuk Praktikum Praktikum Elektronika. Laboratorium Dasar Teknik Elektro: Bandung. 2014.

haha

Documents