TEKNIK ELEKTRO: Laporan Akhir Percobaan 2

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Jurnal

2. Alat dan Bahan

3. Rangkaian Simulasi

4. Prinsip Kerja Rangkaian

5. Video Rangkaian

6. Analisa

7. Link Download

1. Jurnal [kembali]

2. Alat dan Bahan [kembali]

1. Alternator

2. Dioda

3. Resistor

4. Battery (Cell)

5. Oscilloscope

3. Rangkaian Simulasi [kembali]

4. Prinsip Kerja Rangkaian [kembali]

Rangkaian pada percobaan 2 ini menggunakan satu buah alternator, satu buah dioda 1N4004, dua buah resistor sebesar 1k dan 10k, satu buah battery (cell), dan satu buah osiloskop. Pada percobaan 2 terdiri dari dua buah rangkaian, yaitu rangkaian clipper atas dan rangkaian clipper bawah.

a. Clipper pemotong atas

Pada rangkaian clipper pemotong atas dioda akan mengalami forward bias selama setengah gelombang positif dari input. Pada saat setengah gelombang positif, arus dari alternator mengalir menuju ke R1 dan menuju ke titik percabangan antara dioda dan R2. Disini arus akan mengalir ke dioda, karena dioda mengalami forward bias. Hambatan pada dioda pada saat kondisi forward bias itu lebih kecil dibandingkan dengan R2, dan arus cenderung mengalir ke jalur dengan hambatan yang lebih kecil. Tegangan untuk dioda adalah 0,7 V dan untuk baterai adalah 3 V. Jadi arus dari alternator tadi mengalir menuju R1, mengalir menuju ke dioda, kemudian mengalir menuju baterai, dan mengalir kembali ke alternator.

Pada saat setengah gelombang positif ini, karena dioda mengalami forward bias maka pada kondisi ini akan terjadi clipping, sinyal outputnya akan dipotong sebesar tegangan dioda ditambah tegangan baterai yaitu 0,7 V + 3 V = 3,7 V. Jadi tegangan output akan dipotong sebesar 3,7 V.

Pada saat ini terjadi dioda menahan tegangan maju konstan pada 3,7 V (0,7 + 3V) sampai bentuk gelombang sinusoidal turun di bawah nilai ini. Oleh karena itu tegangan output tidak pernah dapat melebihi 3,7 V selama setengah gelombang positif.

Pada saat setengah gelombang negatif, arus dari altenator mengalir menuju ke percabangan. Karena dioda dalam kondisi reverse bias dan dioda dalam kondisi ini seolah-olah open circuit, maka arus tidak bisa melewatinya. Sehingga arus dari alternator mengalir ke R2 menuju R1 dan kembali lagi ke alternator. Dioda mengalami reverse bias sehingga menghalangi aliran arus melalui dioda dan akibatnya tidak berpengaruh pada setengah negatif dari tegangan sinusoidal yang melewati ke beban sehingga tegangannya tidak berubah.

Pada saat setengah gelombang negatif, karena dioda dalam kondisi open circuit, maka dapat dihitung tegangan outputnya pada saat dioda reverse bias dengan menggunakan rumus pembagi tegangan yaitu:

Vo = Vi * [ RL / (R + RL) ]

Vo = 12 * [ 10k / (11k) ]

Vo = 10,909 V

b. Clipper pemotong bawah

Pada rangkaian clipper pemotong bawah dioda akan mengalami fordward bias (bias maju) selama setengah gelombang negatif dari input. Pada saat setengah gelombang negatif, arus dari alternator mengalir menuju ke percabangan. Di titik percabangan ini, dalam kondisi forward bias hambatan pada dioda lebih kecil dibandingkan dengan R4 dan arus cenderung mengalir ke jalur dengan hambatan yang lebih kecil. Sehingga arus lebih memilih untuk melewati dioda dibandingkan R4. Jadi arus dari alternator tadi mengalir ke baterai, menuju ke dioda, kemudian mengalir ke R3, dan kembali lagi ke alternator.

Pada saat setengah gelombang negatif, terjadi clipping atau pemotongan level tegangannya sebesar -2,3 V (-3 V + 0,7 V). Jadi pada saat setengah gelombang negatif, gelombang outputnya akan dipotong sebesar -2,3 V.

Pada saat setengah gelombang positif, arus dari alternator mengalir ke R3. Pada saat dipercabangan, dioda berada dalam kondisi reverse bias, sehingga dioda seolah-olah dalam kondisi open circuit, dan tidak ada arus yang melewatinya. Dioda mengalami reverse bias sehingga menghalangi aliran arus melalui dioda dan akibatnya tidak berpengaruh pada setengah positif dari tegangan sinusoidal yang melewati ke beban sehingga tegangannya tidak berubah. Jadi arus dari alternator tadi mengalir menuju ke R3, kemudian ke R4, dan kembali lagi ke alternator.

Pada saat ini terjadi dioda menahan tegangan maju konstan pada 2,3 V (-0,7 V + 3 V) sampai bentuk gelombang sinusoidal turun di bawah nilai ini. Oleh karena itu tegangan output tidak pernah dapat melebihi 2,3 V selama setengah gelombang positif.

Dengan menggunakan pembagi tegangan pada saat dioda reverse bias (dioda open circuit) tegangan output dapat dihitung:

Vo = Vi * [ RL / (R + RL) ]

Vo = 12 * [ 10k / (11k) ]

Vo = 10,909 V

5. Video Rangkaian [kembali]

6. Analisa [kembali]

1. Jelaskan pengaruh resistor pada rangkaian clipper!

Jawab:

Resistor R1 dan R2 mempengaruhi besar tegangan output pada rangkaian clipper. Tegangan output pada saat dioda dalam kondisi reverse bias (open circuit) dapat dicari dengan menggunakan rumus pembagi tegangan, yaitu :

Vo = Vi * [ RL / (R + RL) ]

Fungsi resistor yaitu sebagai hambatan dan juga sebagai pengatur tegangan output maka resistor berpengaruh terhadap output dari clipper dalam hal membatasi/ membagi arus yang mengalir.

Semakin besar nilai resistornya, maka bentuk gelombang output yang dihasilkan semakin memendek atau mengecil menjauhi bentuk gelombang input. Nilai tegangan yang gelombangnya terpotong akan menurun atau mengecil. Semakin kecil nilai resistornya, bentuk gelombang output yang dihasilkan semakin besar mendekati bentuk gelombang input. Nilai tegangan yang gelombangnya terpotong akan meningkat atau membesar. Nilai R berpengaruh terhadap besarnya amplitude sinyal output yang terbentuk. Hal ini dikarena hambatan dan amplitude berbanding lurus, maka saat R nya semakin besar, maka amplitudonya juga semakin besar, saat R nya semakin kecil maka amplitudonya semakin kecil. Disimpulkan bahwa nilai resistor akan mempengaruhi besar tegangan output dan bentuk gelombang dari output.

2. Jelaskan tegangan output yang dihasilkan dioda!

Jawab:

Tegangan output pada dioda akan mengalami perpotongan hal ini disebabkan pada rangkaian clipper tegangan input akan dipotong sesuai dengan tegangan yang terdapat pada dioda. Jadi misalnya saat tegangan input sebesar 5V dan tegangan pada dioda sebesar 0.7V maka tegangan outputnya akan menjadi 0.7V dan tegangan yang dipotong sebesar 4.3V.

3. Jelaskan perbedaan clipper potong atas dan bawah berdasarkan bentuk sinyal output!

Jawab:

Berdasarkan bentuk sinyal output yang didapatkan, perbedaan clipper potong atas dan clipper potong bawah dapat dilihat pada gambar gelombang di bawah ini: