TEKNIK ELEKTRO: CLIPPER

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Komponen

3. Dasar Teori

4. Prinsip Kerja

5. Rangkaian Simulasi

6. Video

7. Link Download

1. Tujuan

Mempelajari, memahami cara kerja, dan melakukan simulasi dari rangkaian Pemotong Sinyal (Clippers).

2. Komponen

a. Dioda

Dioda (Diode) adalah komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.

b. Resistor

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika.

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna :

1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.

2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.

3. Masukan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.

4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n), ini merupakan nilai toleransi dari resistor.

c. VSINE

VSINE berfungsi sebagai sumber tegangan AC.

d. Ground

Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.

e. Oscilloscope

Osiloskop digunakan untuk mengamati bentuk gelombang input dan output.

f. Baterai

Baterai berfungsi sebagai sumber tegangan DC.

3. Dasar Teori

Terdapat berbagai jaringan dioda disebut clippers yang memiliki kemampuan untuk "clip" atau memotong sebagian dari sinyal input tanpa distorsi (gangguan) bagian yang tersisa dari gelombang alternatif. Rangkaian Clippers (Pemotong) adalah rangkaian yang digunakan untuk memotong sinyal input Vi dengan memanfaatkan kerja dioda.

a. Seri

Rangkaian dan bentuk gelombang input Vi dan output VO seperti gambar 2.67. Pada saat tegangan input Vi bertegangan setengah gelombang positif maka arus dari Vi mengalir ke dioda D1, terus ke tahanan R dan kembali ke Vi, sehingga tegangan setengah gelombang positif terbentuk di tahanan R. Dan sebaliknya pada saat tegangan input bertegangan setengah gelombang negatif maka dioda D1 tidak aktif sehingga tegangan di VO = VR = 0 Volt.

Gambar 2.67 Clipper seri

b. Clipper Seri dengan DC

Rangkaian suatu sumber tegangan DC yang diserikan dengan dioda seperti gambar 2.68

Gambar 2.68 Clipper seri dengan DC

c. Paralel

Adapun rangkaian dan bentuk gelombang input Vi dan output VO seperti gambar 2.82. Pada saat tegangan input Vi bertegangan setengah gelombang positif maka arus dari Vi mengalir ke tahanan R, terus ke dioda D1 dan kembali ke Vi, sehingga tegangan VO = VD = 0,7 Volt. Dan sebaliknya pada saat tegangan input bertegangan setengah gelombang negatif maka dioda D1 tidak aktif sehingga tegangan di VO = Vi.

Gambar 2.82 Clipper paralel

d. Clipper Paralel dengan DC

Rangkaian suatu sumber tegangan DC yang diparalelkan dengan dioda.

Contoh Soal :

1. Gambarkan bentuk gelombang tegangan output dari rangkaian pada gambar 2.74

Solusi

Dioda pada rangkaian gambar 2.74 akan “on” pada saat tegangan input vi bernilai positif. Pada saat tegangan input vi bernilai positif, maka kondisi rangkaian ditunjukkan pada gambar 2.75 dan tegangan outputnya sebesar vo = vi + 5V.

Gambar 2.75 Tegangan output vo pada saat dioda dalam kondisi “on”

Pada saat level transisi (dioda berada di antara kondisi “on” atau “off”), maka tegangan dan arus dioda bernilai nol. Rangkaiannya ditunjukkan pada gambar 2.76

Gambar 2.76 Rangkaian pada saat dioda dalam kondisi transisi (antara “on” dan “off”)

Ketika tegangan input, vi, kurang dari –5V, dioda menjadi “off” dan diganti dengan open circuit. Apabila tegangan input lebih dari -5V, maka dioda berada dalam kondisi “on” dan diganti dengan short circuit. Bentuk gelombang dari tegangan input dan output ditunjukkan pada gambar 2.77

Gambar 2.77Bentuk gelombang tegangan input dan output

2. Tentukan vo untuk jaringan gambar 2.83

Solusi

Polaritas pasokan dc dan arah dioda sangat menyarankan bahwa dioda akan berada dalam keadaan "on" untuk daerah negatif dari sinyal input. Untuk wilayah ini jaringan akan muncul seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.84, tempat terminal yang ditentukan untuk vo mengharuskan vo = V = 4 V.

Keadaan transisi dapat ditentukan dari Gambar 2.85, di mana id kondisi 0 A pada vd 0 V telah diberlakukan. Hasilnya adalah vi (transisi) V 4 V. Karena catu daya dc jelas-jelas “menekan” dioda untuk tetap dalam keadaan hubung singkat, tegangan input harus lebih besar dari 4 V agar dioda berada dalam keadaan “off”. Tegangan input apa pun yang kurang dari 4 V akan menghasilkan dioda hubung singkat.

Untuk keadaan sirkuit terbuka, jaringan akan muncul seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.86, di mana vo vi.

Menyelesaikan sketsa hasil vo dalam bentuk gelombang dari Gambar. 2.87.

3. Hitunglah tegangan bias majunya (tegangan bias maju dioda silikon sebesar 0.7 V)

Solusi

Pertama-tama kita tentukan dulu level tegangan yang membuat dioda dalam kondisi transisinya, yaitu pada saat id = 0 dan Vd = 0.7 V. Rangkaiannya ditunjukkan pada gambar 15. Dengan menggunakan hukum Kirchoff tegangan (KVL) dimana arus loopnya searah jarum jam, maka kita dapatkan persamaan tegangan dalam loop tersebut

vi + V_T – V = 0

vi = V- V_T

vi = 4 V – 0.7 V

vi = 3.3 V

Bila tegangan input lebih besar dari 3.3 V, maka dioda menjadi open circuit dan tegangan output vo = vi. Apabila tegangan input kurang dari 3.3 V, dioda menjadi “on” dan rangkaiannya menjadi gambar 16.

Maka tegangan output dapat dihitung sebesar

vo = 4 V – 0.7 V

= 3.3 V

4. Prinsip Kerja

a. Seri

Rangkaian dan bentuk gelombang input V_i dan output V_O seperti gambar 2.67. Pada saat tegangan input V_i bertegangan setengah gelombang positif maka arus dari Vi mengalir ke dioda D1, terus ke tahanan R dan kembali ke V_i, sehingga tegangan setengah gelombang positif terbentuk di tahanan R. Dan sebaliknya pada saat tegangan input bertegangan setengah gelombang negatif maka dioda D1 tidak aktif sehingga tegangan di V_O = V_R = 0 Volt.

b. Paralel

Adapun rangkaian dan bentuk gelombang input V_i dan output V_O seperti gambar 2.82. Pada saat tegangan input V_i bertegangan setengah gelombang positif maka arus dari V_i mengalir ke tahanan R, terus ke dioda D₁dan kembali ke V_i, sehingga tegangan V_O = V_D = 0,7 Volt. Dan sebaliknya pada saat tegangan input bertegangan setengah gelombang negatif maka dioda D₁ tidak aktif sehingga tegangan di V_O = V_i.

5. Rangkaian Simulasi

a. Seri