LAPORAN TUGAS BESAR ELEKTRONIKA FTG2H4FUNCTION GENERATOR

Disusun oleh:AZIZ APRIYANTO 117111066FIQI MAULANA 117111065JALILA FAUZIYYAH ZEN 117114073

DAFTAR ISI

Daftar isi1BAB I. Rancangan dan Pengerjaan2A. Pembuatan Catu Daya 2B. Tes Pembebanan3C. Pembuatan Function Generator3D. Perubahan Rangkaian Function Generator4BAB II. Analisis Rangkaian7A. Analisis Rangkain Catu Daya7B. Analisis Rangkaian Function Generator8BAB III. Kesimpulan11BAB IV. Penutup13

BAB I Rancangan dan Pengerjaan

Setelah telah didapatkan referensi yang dimiliki oleh setiap anggota, dipilih salah satu rangkaian pada catu daya dan function generator yamg kami kira cukup mudah dan sederhana untuk dikerjakan. Pada minggu ke -3 dilakukan simulasi terhadap rangkaian catu daya dan function generator.

Skema Kerja

A. Pembuatan Catu Daya Sebagai pengerjaan awal, kita memfokuskan pada pembuatan catu daya. Pembuatan di awali dari simulasi pada multisim, kemudian tes beban yang dilakukan setelah rangkaian tersebut sudah terbuat di PCB. Namun pada tes pembebanan pada laporan ini kita lakukan hanya pada simulasi multisim yang kita kira sudah sangat merepresentasikan data yang didapat. Atau jika terdapat perbedaan, hal ini mungkin dikarenakan adanya hambatan dalam pada komponen dan kabel jumper yang kami gunakan sehingga menambah jumlah beban yang seharusnya tidak ada pada rangkaian ideal.

Simulasi Rangkaian Catu Daya

Pada simulasi rangkaian diatas, didapat hasil keluaran tegangan baik positif dan negatif. Pemilihan harga kapsitor sempat dilakukan berkali-kali agar tercapai angka di kisaran 15V. Penggantian kapsitor-pun sudah berkali-kali kami lakukan dikarenakan rusaknya kapasitor yang telah terpasang.

B. Tes pembebananSeperti yang telah dituliskan diatas, tes pembebanan yang kami lakukan hanya dalam simulasi multisim saja. Berikut data-data yang kami dapatkan:Resistansi (beban)Tegangan positif (+)Tegangan negatif (-)

100k15.513 V-15.626 V

300k15.510 V-15.623 V

500k15.507 V-15.620 V

700k15.504 V-15.617 V

1M15.499 V-15.612 V

Dari data diatas kami dapat simpulkan bahwa rangkaian catu daya yang kami buat memiliki tegangan yang cukup stabil. Setelah rangkaian sudah fix, kami mulai melakukan perangkaian di PCB bolong. Dan hasilnya telahterlampir pada logbook kami.

C. Pembuatan Function GeneratorHal yang sama kami lakukan pada pembuatan function generator. Setelah didapat rangkaian yang kami sepakati, kami mulai mensimulasikannya di multisim. Berikut hasil scan dari gambar rangkaian function generator pertama yang ada pada logbook kami:Simulasi Function Generator dan Catu daya pada logbook

Dari simulasi Function Generator yang telah kami lakukan pada minggu ke-3 tersebut , kami mendapatkan masih banyak kekurangan dan spesifikasi yang belum tercapai. Namun bentuk gelombang sinusoidal dan segitiga kamu sudah mulai terbentuk.

D. Perubahan Rangkaian Function GeneratorSetelah mengalami beberapa kegagalan, kami mendapatkan bahwa rangkaian yang kami miliki sangat tidak efisien dan sulit untuk menerapkan beberapa komponen yang dipakai untuk memenuhi spesifikasi seperti rangkaian tambahan yang digunakan untuk frequecy selector dan integrator. Pada rangkaian frequecy selector dan integrator yang akan kami buat, terdapat dua belas jenis kapasitor yang berbeda dengan masing-masing pilihan kapasitor terhubung dengan sebuah rotary switch 12 kaki. Perbandingan nilai kapasitor yang kami gunakan antara frequency selector dan integrator adalah berbanding terbalik. Pada frekuensi terkecil (nilai kapasitor terkecil), harga kapasitor pada integrator justru adalah yang paling besar. Hal ini kami lakukan untuk membentuk gelombang sinusoidal yang baik tanpa mengubah bentuk aslinya yang akan dipengaruhi oleh pemilihan kapasitor pada integrator. Berikut screenshot rangkaian referensi kami yang telah menjadi rangkaian final kami:

Rangkaian akhir kami adalah seperti diatas. Namun kami tidak menggunakan rangkaian penguat tambahan, karena kami kira penambahan itu hanya diperlukan jika terdapat pengujian beban pada rangkaian function generator kami. Setelah ini, kami mulai membuat rangkaian sebagai tempat pemilihan range frekuensi. Berikut data rangkaian pemilihan frekuensi yang kami buat berdasarkan percobaan dengan menggunakan selector.Frequency SelectorIntegratorBentuk Gelombang

100pF1nFRusak

1nF1nFRusak

10nF47nFBaik

100nF220FBaik

1uF4,7nFBaik

10uF4,7uFRusak

Data diatas didapatkan dari beberapa percobaan yang kami lakukan, juga terbukti saat proses penilaian pada lomba. Keadaan bentuk gelombang yang pada dua frekuensi terkecil dan satu frekuensi terbesar yang didapatkan sudah merubah bentuk gelombang yang sebenarnya. Hal ini menunjukkan kita bahwa pemilihan kapasitor untuk dua frekuensi terkecil dan satu frekuensi terbesar masih salah. Adapun spesifikasi yang harus dapat tercapai pada rangkaian function generator sebagai berikut:Spesifikasi Output: Waveforms: Sine, Triangle, Square Impedance: 600 ohm + 10%. Frequency: 1Hz - 1MHz in 6 decade steps (10 Hz, 100 Hz, 1KHz, 10 KHz, 100 KHz, 1 MHz) with variable ranges (Fine Adj). [clockwise]

SINE WAVE: Amplitude: 0 - 3Vpp at 9VDC input. [clockwise] Distortion: Less than 1% (at 1kHz). Flatness: +0.05dB 1Hz - 100kHz.

TRIANGLE WAVE: Amplitude: 0 - 3Vpp at 9VDC input. [clockwise] Linearity: Less than 1% (up to 100kHz).

SQUARE WAVE: Amplitude: 0 - 3Vpp (no load) at 9VDC input. [clockwise] Rise Time: Less than 50ns (at 1kHz). Fall Time: Less than 30ns (at 1kHz). Symmetry: Less than 5% (at 1kHz).

OPERATING TEMPERATURE: 0 OC TO 50 OC.

BAB IIAnalisis RangkaianA. Analisis Rangkaian Catu DayaPada pembuatan catu daya, kami menggunakan beberapa komponen yang sesuai dengan tegangan keluaran yang kami harapkan. Berikut data komponen rangkaian catu daya yang kami buat: Transformator (15 V, 2 A) Kapasitor (2200uF, 100uF) Regulator LM7815 dan LM 7915Penggunaan regulator LM7815 dan LM7915 dilakukan karena tegangan keluaran yang kami inginkan berada pada kisaran 15 V. Berikut datasheet LM7815 dan LM7915: Pada kedua regulator tersebut, kami memutuskan untuk tidak menggunakan heat sink karena dirasa belum diperlukan mengingat arus keluaran dari rangkaian kami yang cukup kecil. Berikut screenshot arus keluaran dari rangkaian kami dan grafik perbandingan daya disipasi keluaran terhadap suhu dari dartasheet regulator yang kami gunakan.

Grafik daya disipasi terhadap temperatur LM7815 dan LM7915

Arus keluaran dari catu daya

Data diatas membuktikan bahwa penggunaan heat sink masih belum diperlukan.

A. Analisis Rangkaian Function Generator

Rangkaian function generator yang kami buat berawal dari sebuah rangkaian diferensiator yang menggunakan prinsip kerja dari kapasitor yang mengalami pengisian sampai titik jenuh kemudian baru akan mengeluarkannya lagi. Hal ini terjadi pada kedua jenis inputan baik positif dan negatif, sehingga terbentuk gelombang kotak.Kemudian keluaran dari rangkain diferensiator tersebut, diubah bentuknya lagi menjadi sinyal segitiga dengan rangkaian integrator yang perbedaannya hanya pada nilai resistor yang membuat siklus kerja dari kapasitor sedikit berbeda dari rangkaian sebelumnya, sehingga terbentuk kemiringan dari bentuk sinyal sebelumnya.Setelah didapatkan bentuk gelombang segitiga, keluaran tersebut terhubung dengan rangkaian integrator lagi, dengan kapasitor dan resistor yang disusun paralel sebagai feedback hal ini akan menyebabkan, perubahan fasa pada gelombang masukan yang akan menghasilkan perubahan dari bentuk gelombang sebelumnya menjadi bentuk sinusoidal.Rangkaian function generator yang kami buat mengalami berbagai permasalahan. Berikut permasalahan dan analisa kami mengenai spesifikasi terhadap rangkaian kami yang belum dapat kami atasi: Rusaknya bentuk gelombang ketika berada pada frekuensi terendah dan tertinggiHal ini dikarenakan kesalahan pada pemilihan kapasitor sebagai frekuansi selektor dan integrator kami yang belum bisa mempertahankan bentuk gelombang aslinya. Seperti yang terjadi pada gelombang kotak dalam frekuensi kecil kami yang mengalami frequency loss dan perubahan fasa ketika kapasitor 100pF digunakan sebagai frequency selector. Dan contoh kesalahan lainnya seperti pada gambar dibawah.

Impedansi yang sangat besarKetika rangkaian dalam keadaan off, kami mencoba untuk mengukur impedansi dari keluaran setiap gelombang yang kami buat. Dan hasilnya seperti pada tabel dibawah.

Gelombang KotakGelombang SegitigaGelombang Sinusoidal

473K625K1,37M

Impedansi yang didapatkan terbilang cukup besar. Mengingat spesifikasi yang diperlukan adalah 600ohm untuk setiap jenis gelombang. Hal ini terjadi karena pada rangkaian kami, penggunaan kabel jumper sangat banyak dan mungkin tidak efisien. Sehingga jumlah hambatan dalam pada rangkaian kami terakumulasi dan memberikan hambatan yang begitu besar.

Tegangan puncak ke puncak pada gelombang sinusoidal yang melebihi 3 VppTegangan puncak ke puncak pada kedua bentuk gelombang kami (gelombang kotak dan segitiga) telah memenuhi spesifikasi. Yaitu maksimum 3 Volt peak to peak. Namun ketika pengukuran tegangan puncak pada rangkaian gelombang sinusoidal, tegangan maksimum yang didapatkan bisa mencapai 6 Vpp. Hal ini terjadi karena kesalahan pemilihan nilai dari potensio sebagai hambatan umpan balik yang kami lakukan yaitu sekitar 10k ohm. Seharusnya hambatan yang diberikan dapat lebih besar sehingga akan didapatkan tegangan maksimal yang lebih kecil.

BAB IIIKesimpulanMengacu pada kesalahan yang kami lakukan pada proses pembuatan catu daya dan function generator, kesimpulan kami terhadap titik permasalahan ini adalahb sebagai berikut:1. Catu Dayaa. Penggunaan PCB cetak pada catu daya sangat dianjurkan. Hal ini karena untuk menghindari besarnya akumulasi hambatan dalam pada setiap komponen yang ada di dalamnya sehingga tidak bisa menghasilkan tegangan keluarann yang diinginkan.b. Penggunaan LED sebagai indikator kerja dari angkaian catu daya. selain sebagai tambahan visual pada catu daya, LED dapat kita gunakan sebagai indikator bahwa catu daya kita sudah berjalan sesuai keinginan. LED terpasang seri dengan tegangan output yang sebelumnya kami berikan hambatan sebesar 1k.c. Gunakan kapasitas tegangan kapasitor yang sesuai. Kesalahan kami terjadi berkali-kali dikarenakan kapasitas maksimum pada kapasitor kami kurang dari 25V yang berakibat jebolnya kapasitor saat catu daya dijalankan.d. Perhatikan datasheet setiap komponen. Kesalahan pertama kami adalah menganggap samaa antara datasheet regulator LM7815 dan LM 7915. Konfigurasi kaki-kaki yang terdapat pada kedua regulator tersebut adalah berbeda. Walaupun saat disimulasikan pada multisim semuanya terlihat sama. Adapun konfigurasinya seperti pada gambar dibawah:

Konfigurasi kaki pada LM7815

Konfigurasi kaki pada LM7915Selainkonfigurasi kaki pada regulator, hal lain yang perlu diperhatikan adalah pemilihan regulator itu sendiri. Dua digit sebelum terakhir dari nama regulator adalah jenis keluaran yang dihasilkan. Hasilnya adalah antara positif dan negatif. Sedangkan dua digit terakhirnya adalah besar dari keluaran regulator tersebut. Seperti pada contoh diatas, regulator LM7815 berarti mengeluarkan tegangan maksimum 15V positif. Sedangkan LM7915 mengeluarkan tegangan maksimum 15V negatif.e. Melakukan tes pembebanan pada rangkaian catu daya. hal ini dilakukan agar kita mengetahui kestabilan tegangan keluaran yang dihasilkan. Pada beberapa kasus ketika sebuah catu daya diberikan beban atau hambatan yang sangat besar, tegangan yang dihasilkan akan turun jauh dari sebelumnya.f. Gunakan lem lilin pada rangkaian terbuka. Hal ini kami lakukan agar menghindari hubungan singkat antar kabel jumper dan casing dari catu daya yang terbuat dari logam. Kami sempat mengalami kerusakan pada regulator yang terhubung singkat dengan casing catu daya. selain itu, hal ini juga dapat memuncilkan percikan api dan akan menyebabkan turunnya tegangan listrik masukan.

2. Function Generator

a. Penggunaan PCB cetak pada rangkaian function generator juga sangat dianjurkan. Dengan alasan yang sama, hal ini karena untuk menghindari besarnya akumulasi hambatan dalam pada setiap komponen yang ada di dalamnya namun dengan alasan yang berbeda. Yaitu memperoleh impedansi keluaran dari setiap jenis gelombang ketika dalam keadaan off.b. Perhatikan jenis op-amp yang digunakan. Pada masalah ini, op-amp yang kami gunakan adalah op-amp 741. Namun sebenarnya penggunaan op-amp jenis ini kurang baik, karena op-amp 741 hanya dapa menghasilkan gelombang pada range frekuensi yang belum memenuhi spesifikasi.c. Pemilihan kapasitor pada frequency selector dan integrator yang harus tepat. Hal ini adalah yang terpenting demi tercapainya spesifikasi range frekuensi yang diharapkan.

BAB IVPENUTUPANDemikian laporan tugas besar Function Generator kami. Kesalahan dalam pembuatan yang telah kami bahas diatas merupakan penyebab tidak tercapainya spesifikasi dari rangkaian ini. Namun kami tidak berfikir jika perbaikan terhadap rangkaian kami dapat dilakukan. Ini dikarenakan rangkaian function generator kami sudah terlalu rumit dengan berbagai tambahan yang ada didalamnya. Kami berpendapat bahwa jika kami ingin mendapatkan rangkaian function generatordengan pencapaian spesifikasi diatas, maka satu-satunya hal yang dapat kami lakukan hanyalah membuat ulang. Namun hal ini tidak kami lakukan dikarenakan waktu yang kami kira tidak mencukupi. Penggunaan laporan inipun akan sangat diperlukan bagi kami jika pembuatan ulang function generator ini kami lakukan.