LAPORAN PRAKTIKUM 5 DAN 6 ELEKTRONIKA-OSILOSKOP, DIODA CLIPPER DAN CLAMPER PDF

Preview

Summary

LAPORAN PRAKTIKUM V DAN VI OSILOSKOP, DIODA CLIPPER DAN CLAMPER Disusun untuk Memenuhi Matakuliah Elektronika Dibimbing oleh Bapak I Made Wirawan, S.T., S.S.T, M.T. Asisten Praktikum: Muhammad Arif Syarifudin Muhammad Bagus Arifin Oleh : Dwitha Fajri Ramadhani 160533611410 S1 PTI OFF B UNIVERSITAS N...

Description

LAPORAN PRAKTIKUM V DAN VI OSILOSKOP, DIODA CLIPPER DAN CLAMPER Disusun untuk Memenuhi Matakuliah Elektronika Dibimbing oleh Bapak I Made Wirawan, S.T., S.S.T, M.T.

Asisten Praktikum: Muhammad Arif Syarifudin Muhammad Bagus Arifin

Oleh : Dwitha Fajri Ramadhani

160533611410

S1 PTI OFF B

UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PRODI S1 PENDIDIKAN TEKNIK INFORMATIKA Oktober 2016

OSILOSKOP DAN FUNCTION GENERATOR 1.1 Tujuan 1. Mahasiswa dapat mengetahui bagian – bagian osiloskop dan function generator beserta fungsinya 2. Mahasiswa dapat mengetahui fungsi dari osiloskop dan function generator 3. Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja dari osiloskop dan function generator 4. Mahasiswa dapat memahami penggunaan osiloskop dan function generator

1.2 Pendahuluan Proses pengukuran dalam elektronika merupakan salah satu prosedur standar yang harus dilakukan. Karena melalui pengukuran akan diperoleh besaran-besaran yang diperlukan, baik untuk pengambilan keputusan dan instrumen kontrol maupun hasil yang diinginkan oleh seorang pengguna(user). Salah satu alat ukur yang tidak kalah penting untuk diketahui yaitu osiloskop. Osiloskop adalah alat ukur besaran listrik yang dapat memetakan sinyal listrik. Dengan menggunakan osiloskop kita dapat mengetahui besaran – besaran pada siyal listrik seperti tegangan, frekuensi, periode dan bentuk sinyal dari objek yang diukur. Oleh sebab itu osiloskop mesti diketahui karena dengan menggunakan osiloskop dapat lebih memudahkan kita dalam mengukur banyak besaran sekaligus. Selain itu dengan osiloskop kita juga dapat membedakan gelombang AC dan gelombang DC, serta dapat juga melihat atau mendeteksi gangguan – gangguan dalam sistim transmisi atau penyaluran seperti gangguan noise.

1.3 Dasar Teori 1.3.1 Osiloskop 1.3.1.1 Pengenalan Osiloskop Osiloskop atau sering dikenal dengan CRO (Cathode-Ray Oscilloscope = osiloskop sinar katoda) merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik, beserta frekuensi dan fasenya, sekaligus menampilkan bentuk sinyal dari tegangan tersebut. Multimeter dapat juga digunakan untuk mengatur tegangan, namun tidak dapat dipakai untuk mengamati bentuk dari sinyal tegangan. Di sinilah keunggulan penggunaan CRO dibandingkan multimeter. Namun yang harus diperhatikan, nilai tegangan yang terukur dari multimeter merupakan nilai efektifnya (Veff), sedangkan nilai tegangan yang terukur dari CRO merupakan nilai puncak (Vpeak), dimana : 2

Pada dasarnya, CRO merupakan pengeplot (plotter) yang menampilkan bentuk sinyal terhadap waktu (untuk single trace) atau terhadap sinyal lain (untuk dual trace). Karena menampilkan bentuk sinyal terhadap waktu, maka osiloskop umumnya dipakai untuk mengamati watak dinamis dari sinyal suatu tegangan. 1.3.1.2 Fungsi Osiloskop 1. Untuk menyelidiki gejala yang bersifat periodik. 2. Untuk melihat bentuk gelombang kotak dari tegangan 3. Untuk menganalisis gelombang dan fenomena lain dalam rangkaian elektronika 4. Dapat melihat amplitudo tegangan, periode, frekuensi dari sinyal yang tidak diketahui 5. Untuk melihat harga-harga momen tegangan dalam bentuk sinus maupun bukan sinus 6. Digunakan untuk menganalisa tingkah laku besaran yang berubah-ubah terhadap waktu, yang ditampilkan pada layar 7. Mengetahui beda fasa antara sinyal masukan dan sinyal keluaran. 8. Mengukur keadaan perubahan aliran (phase) dari sinyal input 9. Mengukur Amlitudo Modulasi yang dihasilkan oleh pemancar radio dan generator pembangkit sinyal 10. Mengukur tegangan AC/DC dan menghitung frekuensi 1.3.1.3 Fungsi Bagian Tombol Osiloskop

3

Gambar 1. Osiloskop Tombol/Sakelar Kontrol dan Indikator Osiloskop berdasarkan gambar diatas adalah seperti berikut ini : 1.

TOMBOL POWER ON/OFF : Untuk menghidupkan dan mematikan Osiloskop

2.

LAMPU INDIKATOR : Indikasi Osiloskop dalam keadaan ON (lampu Hidup) atau OFF (Lampu Mati)

3.

ROTATION : Untuk mengatur posisi tampilan garis pada layar agar tetap berada pada posisi horizontal. Untuk mengatur rotation ini, biasanya harus menggunakan obeng untuk memutarnya.

4.

INTENSITY : Untuk mengatur kecerahan tampilan bentuk gelombang agar mudah dilihat.

5.

FOCUS : Untuk mengatur penampilan bentuk gelombang sehingga tidak kabur

6.

CAL : Untuk kalibrasi tegangan peak to peak (VPP) atau tegangan puncak ke puncak.

7.

POSITION : Untuk mengatur posisi Vertikal (masing-masing Saluran/Channel memiliki pengatur POSITION).

8.

INV (INVERT) : Saat tombol INV ditekan, sinyal Input yang bersangkutan akan dibalikan.

9.

SAKELAR VOLT/DIV : Untuk memilih besarnya tegangan per sentimeter (Volt/Div) pada layar Osiloskop. Umumnya, Osiloskop memiliki dua saluran (dual channel) dengan dua Sakelar VOLT/DIV. Biasanya tersedia pilihan 0,01V/Div hingga 20V/Div.

10. VARIABLE : Untuk mengatur kepekaan (sensitivitas) arah vertikal pada saluran atau Channel yang bersangkutan. Putaran Maksimum Variable adalah CAL yang berfungsi untuk melakukan kalibrasi Tegangan 1 Volt tepat pada 1cm di Layar Osiloskop. 11. AC – DC : Pilihan AC digunakan untuk mengukur sinyal AC, sinyal input yang mengandung DC akan ditahan/diblokir oleh sebuah Kapasitor. Sedangkan pada pilihan posisi DC maka Input Terminal akan terhubung langsung dengan Penguat yang ada di dalam Osiloskop dan seluruh sinyal input akan ditampilkan pada layar Osiloskop. 12. GND : Jika tombol GND diaktifkan, maka Terminal INPUT akan terbuka, Input yang bersumber dari penguatan Internal Osiloskop akan ditanahkan (Grounded). 13. VERTICAL INPUT CH-1 : Untuk Saluran1 (Channel 1) 14. VERTICAL INPUT CH-2 : Untuk Saluran 2 (Channel 2) 15. SAKELAR MODE : Terdiri dari 4 pilihan yaitu CH1, CH2, DUAL dan ADD. CH1 = Untuk tampilan bentuk gelombang Saluran 1 (Channel 1). CH2 = Untuk tampilan bentuk gelombang Saluran 2 (Channel 2). 4

DUAL = Untuk menampilkan bentuk gelombang Saluran 1 (CH1) dan Saluran 2 (CH2) secara bersamaan. ADD = Untuk menjumlahkan kedua masukan saluran/saluran secara aljabar. Hasil penjumlahannya akan menjadi satu gambar bentuk gelombang pada layar. 16. x10 MAG : Untuk pembesaran (Magnification) frekuensi hingga 10 kali lipat. 17. POSITION : Untuk penyetelan tampilan kiri-kanan pada layar. 18. XY : Pada fungsi XY ini digunakan, Input Saluran 1 akan menjadi Axis X dan Input Saluran 2 akan menjadi Axis Y. 19. SAKELAR TIME/DIV : Untuk memilih skala besaran waktu dari suatu periode atau per satu kotak cm pada layar Osiloskop. 20. TOMBOL CAL (TIME/DIV) : Untuk kalibrasi TIME/DIV 21. VARIABLE : Fungsi Variable pada bagian Horizontal adalah untuk mengatur kepekaan (sensitivitas) TIME/DIV. 22. GND : GND merupakan Konektor yang dihubungkan ke Ground (Tanah). 23. TOMBOL CHOP DAN ALT : CHOP adalah menggunakan potongan dari saluran 1 dan saluran 2. ALT atau Alternate adalah menggunakan saluran 1 dan saluran 2 secara bergantian. 24. HOLD OFF : Untuk mendiamkan gambar pada layar osiloskop. 25. LEVEL atau TRIGGER LEVEL : Untuk mengatur gambar yang diperoleh menjadi diam atau tidak bergerak. 26. TOMBOL NORM dan AUTO 27. TOMBOL LOCK 28. SAKELAR COUPLING : Menunjukan hubungan dengan sinyal searah (DC) atau bolak balik (AC). 29. SAKELAR SOURCE : Penyesuai pemilihan sinyal. 30. TRIGGER ALT 31. SLOPE 32. EXT : Trigger yang dikendalikan dari rangkaian di luar Osiloskop. Penampilan pada Layar (Display) A. Layar Osiloskop B. Trace, garis yang digambar oleh Osiloskop yang mewakili sinyal C. Garis Grid Horizontal D. Garis Grid Vertical E. Garis Tengah Horizontal dan Vertikal 5

1.3.1.4 Cara Kerja Osiloskop Bagian utama dari sebuah CRO adalah tabung sinar katoda (CRT = Cathode-Ray Tube), sehingga disebut sebagai osiloskop sinar katoda. Komponen CRT adalah pistol elektron (Electron Gun), pelat pembelok, layar pendar dan tabung kaca pembungkus (lihat gambar 2). Pistol Elektron akan menembakkan berkas elektron ke arah layar pendar, sehingga nampak di layar sebagai pendaran sinar ketika elektron menabrak layar. Pada pistol elektron, berkas eletron ini berasal dari katoda yang dipanasi sehingga elektron dapat melepaskan diri dari atomatom material katoda, selanjutnya elektron akan bergerak dipercepat ke arah anoda akibat beda tegangan yang diberikan antara katoda dan anoda, dari sinilah istilah sinar katoda berasal.

Gambar 2. Rangkaian Kerja CRO atau Osiloskop Setelah lepas dari pistol elektron, berkas elektron bergerak menuju layar pendar akibat energi kinetik yang dimilikinya. Sebelum mencapai layar pendar, berkas elektron akan bertemu dengan dua pasang lempeng pembelok, yaitu sepasang lempeng pembelok arah vertikal dan sepasang lempeng pembelok arah horizontal. Lempeng pembelok ini berupa logam yang diberi tegangan, sehingga elektron akan berbelok ketika melewati medan listrik yang dibangkitkan oleh lempeng ini. Lempeng pembelok arah vertikal dihubungkan dengan pengua vertikal yang tersambung dengan jalur masukan sinyal, sehingga simpangan pada arah vertikal dari berkas elektron akan mengikuti bentuk simpangan dari sinyal yang masuk ke CRO. Besarnya penguatan dapat diatur oleh pengguna CRO melalui tombol VOLT/DIV. Lempeng pembelok arah horizontal dihubungkan dengan penguat horizontal yang tersambung dengan generator basis waktu (time base generator) atau disebut juga generator ‘sapuan’ (sweep generator) milik CRO. Generator sapuan ini membangkitkan sinyal berbentuk

6

gigi gergaji sehingga beda tegangan antar lempeng pembelok horizontal mengalami kenaikan beda tegangan secara linear, kemudian jatuh ke nilai nol dan kembali naik secara linear. Bentuk sinyal ini menyebabkan berkas elektron akan ‘menyapu’ layar dari tepi kiri ke tepi kanan layar, kemudian kembali terulang secara terus menerus. Besarnya penguatan pada arah horizontal ini dapat diatur dengan pengguna CRO melalui tombol TIME/DIV. Apabila snyal masukannya bersifaf periodik, tampilan yang stabil di layar CRT dapat dimunculkan dengan memulai sapuan horizontal pada titik yang sama di layar. Untuk melakukan ini, sampel dari sinyal masukan diteruskan ke rangkaian pemicu (trigger circuit) yang akan memicu pulsa yang digunakan untuk menyalakan generator sapuan yang selanjutnya akan memulai sapuan arah horizontal dari arah kiri layar.

1.3.1.5 Cara Penggunaan Osiloskop Sebelum osiloskop bisa dipakai untuk melihat sinyal maka osiloskop perlu disetel dulu agar tidak terjadi kesalahan fatal dalam pengukuran. Hal hal yang perlu diperhatikan antara lain adalah: Pada saat menggunakan osiloskop juga perlu diperhatikan beberapa hal sebagai berikut: 1. Memastikan alat yang diukur dan osiloskop ditanahkan (digroundkan), disamping untuk kemanan, hal ini juga untuk mengurangi suara dari frekuensi radio atau jala-jala. 2. Memastikan probe dalam keadaan baik. 3. Kalibrasi tampilan bisa dilakukan dengan panel kontrol yang ada di osiloskop. 4. Tentukan skala sumbu Y (tegangan) dengan mengatur posisi tombol Volt/Div pada posisi tertentu. Jika sinyal masukannya diperkirakan cukup besar, gunakan skala Volt/Div yang besar. Jika sulit memperkirakan besarnya tegangan masukan, gunakan attenuator 10 x (peredam sinyal) pada probe atau skala Volt/Div dipasang pada posisi paling besar. 5. Tentukan skala Time/Div untuk mengatur tampilan frekuensi sinyal masukan. 6. Gunakan tombol Trigger atau hold-off untuk memperoleh sinyal keluaran yang stabil. 7. Gunakan tombol pengatur fokus jika gambarnya kurang fokus. 8. Gunakan tombol pengatur intensitas jika gambarnya sangat/kurang terang. Sebelum menghubungkan tombol power pada osiloskop, yakinkan bahwa tombol power dalam keadaan off. Kemudian hubungkan sumber power, hidupkan dan lakukan waktu pemanasan satu sampai lima menit sebelum membuat penyesuaian/ stabil.

7

1.3.1.6 Perawatan Osiloskop Pekerjaan perawatan osiloskop tidak terlepas dari menjaganya agar aman (bagi pemakai dan alat), terhindar dari kerusakan, tetap akurat dan memiliki usia pemakaian yang lebih lama, maka hal-hal teknis yang perlu dilakukan adalah : a. Jangan menggunakannya ketika casing-nya terbuka. b. Selalu digunakan pada jala-jala listrik yang memiliki 3 kabel (outlet 3 kabel) di mana salah satunya adalah kabel ground dengan grounding yang mantap. c. Jangan menghubungkan probe osiloskop dengan bagian yang panas. d. Jangan menutup lubang ventilasi osiloskop, dan ketika osiloskop digunakan, pastikan sirkulasi udara ventilasi tersebut lancar. e. Jangan mengenakan tegangan yang melebihi 400 volt dc atau p-p. 9 f. Hindarkan dari terkena cahaya matahri langsung, kelmbaban dan suhu tinggi, getaran mekanik, serta medan magnet dan medan listrik kuat (motor, power supply besar, transformator). g. Dalam penggunaannya, ground pada probe harus selalu dekat dengan titik yang diukur/dideteksi (agar terhindar dari efek looping). h. Selalu memeriksa trace rotation, probe, dan ketepatan kalibrasi dengan cara yang benar.

1.3.1.7 Pengukuran Tegangan dan Pengukuran Tegangan-Frekuensi Pengukuran tegangan pada osiloskop dilakukan dengan menghitung jumlah div pada sumbu vertikal dikali dengan volt/div yang digunakan. Vpp= div vertikal x volt/div

............(1)

Keterangan : Vpp

= tegangan peak to peak (volt)

div vertikal

= div pada skala vertikal

volt/div

= skala volt/div yang digunakan

Pengukuran perioda dengan menggunakan skala horizontal pada osiloskop. T = div horizontal x time/div

............(2)

8

f = 1/T

............(3)

T = 1/f

............(4)

atau

Keterangan : T

= perioda (sekon)

div horizontal

= div pada sumbu horizontal

time/div

= skala time/div yang digunakan

f

= frekuensi (Hz)

Contoh : 1. 200 Hz

4 Vpp

Data : 4 div vertikal 5 div horizontal

(volt/div = 1) (time/div = 1 ms) Secara Teori : T

= 1/f = 1/200 = 0,005 sekon = 5 ms

Secara Praktikum : T

= div horizontal x time/div = 5 kotak x 1 ms = 5 ms

Hasil Teori sama dengan hasil praktikum Gambar 3. Contoh pengukuran tegangan-frekuensi

1.3.2 Function Generator 1.3.2.1 Pengenalan Function Generator Function Generator adalah alat ukur elektronik yang menghasilkan, atau membangkitkan gelombang berbentuk sinus, segitiga, ramp, segi empat, dan bentuk gelombang pulsa. Function generator terdiri dari generator utama dan generator modulasi. Generator Utama menyediakan gelombang output sinus, kotak, atau gelombang segitiga dengan rangkuman frekwensi 0,01 Hz sampai 13 MHz. Generator modulasi menghasilkan bentuk gelombang sinus, kotak, dan segitiga dengan rangkuman frekwensi 0,01 Hz sampai 10 kHz. Generator sinyal input dapat digunakan sebagai

9

Amplitudo Modulation (AM) atau Frequency Modulation (FM). Selubung (envelope) AM dapat diatur dari 0% sampai 100%; FM dapat diatur frekuensi pembawanya hingga ±5%. Function Generator umumnya menghasilkan frekuensi pada kisaran 0,5 Hz sampai 20 Mhz atau lebih tergantung rancangan pabrik pembuatnya. Frekuensi yang dihasilkan dapat dipilih dengan memutar-mutar tombol batas ukur frekuensi (frequency range). Amplitudo sinyal yang dapat diatur berkisar antara 0,1V – 20 Vpp (Volt peak to peak atau tegangan puncak ke puncak) kondisi tanpa beban, dan 0,1 V – 10Vpp (Volt peak to peak atau tegangan puncak ke puncak) dengan beban sebesar 50Ω.

1.3.2.2 Fungsi Function Generator A. Function Generator Output, Untuk mendapatkan keluaran (output) bentuk gelombang yang diinginkan. B. Sweep Generator Output, Untuk mendapatkan ayunan (sweep) bentuk gelombang yang diinginkan. C. Frequency Counter, untuk menghitung frekuensi.

1.3.2.3 Fungsi Bagian Tombol Function Generator

Gambar 4. Function Generator 1. Tombol Power : Power switch digunakan pada function generator. 10

2. Power di indicator : LED digunakan untuk menandai ketika power diterapkan atau digunakan untuk function generator. 3. Range Switch : Range switch ini terdiri dari 7 pushbuton yang berfungsi sebaai adjustment frekuensi dari 1 Hz s/d 1 MHz 4. Tombol Function : Tiga tombol yang terhubung menyediakan pilihan bentuk gelombang yang diinginkan, seperti gelombang pulsa,segitiga, segitiga dan sinusoidal. 5. Pengali (Multiplier) : Adalah potensiometer yang digunakan sebagai faktor pengali dengan range dangan kalibrasi yang tersedia 0,2 s/d 2,0. 6. Duty Kontrol ( Tugas Pengendali ) : Digunakan untuk mengkalibrasi gelombang output agar mendapatkan gelombang yang simetris. 7. Pulse Invert : Sebuah push button yang digunakaan untuk membalikkan waktu simetris yang diset pada duty control. Berikut adalah setting invert switch dan duty control.

Tabel 1. Invert Switch dan Duty Control 8. DC OFFSET (PULL ADJ) : Suatu DC OFFSET kendali disediakan untuk membiarkan DC tingkat bentuk gelombang OUTPUT yang untuk menjadi di-set seperti diinginkan. Tabel 2 di bawah menggambarkan pengaruh dari kendali DC OFFSET. Menjepit bentuk gelombang disebabkan oleh terlalu banyak amplitudo dan terlalu banyak offset.

Tabel 2. Pengaruh Kendali DC OFFSET 9. Amplitudo : Pengatur amplitudo menyediakan 20 db dari attenuation dari bentuk gelombang 11

10. ATT : Ketika tombol ditekan di additor 20 db disediakan oleh pengendali amplitudo, maksimum dari 40 db dari attenuation di output. 11. Output : Output system ini berupa gelombang persegi, segitiga, sinus, ramp dan gelombang pulsa lebih dari 20Vpp 12. VCF input : Input voltage controlled frequency (VCF) untuk frekuensi eksternal. 13. Output Pulsa : Output pulsa adalah sinyal output TTL yang pantas mengendalikan IC TTL logic. Waktu ON dan OFF pulsa output sekitar 10ns. Lebar pengulangan pulsa dapat diatur sedemikian rupa menggunakan range, multipier dan duty control. Kesimetrisan pulsa gelombang output dikendalikan dengan cara pengesetan semua table

1.3.2.4 Karakter Output Function Generator Generator utama dan generator modulasi memberikan lima bentuk gelombang yang berbeda, antara lain : Sinus, Kotak, Segitiga, Ramp, Pulsa a.

Output Gelombang Sinus

Distorsi harmonik Total (Total harmonic Distortian – THD) gelombang sinus utama, termasuk gangguan dan harmonik, lebih kecil 0,5% dari 10 Hz. hingga 50 kHz lebih besar 30 dB dibawah dasarnya dari 50 kHz hingga 13 MHz. Distorsi modulasi gelombang sinus lebih kecil 2% THD dari 10 Hz hingga 10 kHz. b. Output Gelombang Kotak Nilai RMS secara simetrik (50%) duty cycle) bentuk gelombang sama dengan nilai puncak. Waktu naik atau turun lebih kecil 18 ns antara 10% dan 90% gelombang output kotak p-p. Simpangan dari pengaturan amplitudo akhir bentuk gelombang kotak setelah overshoot, akan tidak lebih dari ±10% nilai a kh i r. Output Gelombang Segitiga Nilai RMS bentuk gelombang segitiga adalah 0,557 kali nilai puncak. Ramp segitiga menyimpang tidak kurang dari 1% dari nilai total puncak ke puncak ramp. c.

Ramp

Output ramp dapat diberikan dari generator utama dengan memilih bentuk gelombang segitiga dan mengatur knob kontrol simetri. Output ramp generator utama dapat diubah pada amplitudo dengan knob AMPLITUDO. Output ramp generator modulasi mempunyai amplitudo yang tetap, yang mana waktu slop dan retlace dapat diubah dengan knob SYM pada generator modulasi. d. Pulsa Pulsa dengan perubahan amplitudo dari 0 V hingga 20 Vp-p pada rangkaian terbuka, yang memungkinkan pada generator utama. Dengan cara ini memilih siklus tunggal 12

burst mengatur awal (start) pada titik nol (zero point) dengan knob TRIGGER PHASE, dan menentukan lebar pulsa dengan dial FREQUENCY. Output SYNC dapat...