Lap Integrator Diferensiator [PDF]

Citation preview

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM ELEKTRONIKA I “TANGGAPAN RANGKAIAN INTEGRATOR DAN DIFERENSIATOR TERHADAP GELOMBANG PERSEGI”



Tanggal Praktikum



: 28 November 2017



Waktu Praktikum



: 11.00 – 13.00 WIB



Tanggal Pengumpulan



: 03 Desember 2017



Nama



: Nur Hikmah Rahayu



NIM



: 11160163000043



Kelas



: Pendidikan Fisika 3B LABORATORIUM FISIKA DASAR



PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2017



TANGGAPAN RANGKAIAN INTEGRATOR DAN DIFERENSIATOR TERHADAP GELOMBANG PERSEGI A.



TUJUAN PRAKTIKUM 1.



Mengetahui perbedaan antara integrator dan diferensiator



2.



Menyelidiki output dari rangkaian integrator dan diferensiator terhadap input gelombang persegi



3.



Mengetahui hubungan integrator dan diferensiator dengan filter frekuensi



B.



DASAR TEORI Integrator merupakan untaian yang dapat meakukan operasi integrasi matematis pada sinyal msukan. Jika tegangan masukan DC dan arus masukan dari op-amp tidak dapat diabaikan maka tegangan dan arus ini akan diintegrasikan pada kapasitor C, dan pada keluaran akan tampak tegangan tambahan yang bertambah linier dengan waktu sampai penguat mencapai titik jauh (Widodo, 2002). Integrator merupakan rangkaian Op-amp yang dapat merubah sinyal kotak menjadi signal segitiga. Dimana outputnya merupakan perkalian antara tegangan input dengan perubahan waktu dimana sinyal output berbentuk pulsa akan dirubah menjadi sinyal segitiga, sinyal segitiga di rubah menjadi sinus dengan pergesaran fasa sebesar 180⁰. Rangkaian diferensiator merupakan rangkaian yang dapat mengubah sinyal segitiga menjadi sinyal kotak atau pulsa dan sinyal kotak menjadi gelombang cerat, sinyal sinus menjadi sinus 4. terjadi pergeseran fasa dimana besar tegangan outputnya dipengaruhi oleh perubahan waktu terhadap perubahan tegangan input (Ahmad. 2007).



Pada integrator RC, jika tetapan waktu = RC T, maka sebelum kapasitor terisi penuh tegangan sumber sudah berbalik menjadi negative. Vs (tegangan masukan / tegangan sumber) sudah berubah tanda akibat isyarat keluaran akan berupa suatu tegangan yang berbentuk segitiga (Sutrisno, 1986). Jika resistor dan kapasitor pada rangkaian dipertukarkan, maka akan diperoleh rangkaian diferensiator. Diferensiator merupakan rangkaian yang tegangan keluarannya sebanding dengan laju perubahan sinyal masukan. Rangkaian ni dapat di stabilkan dengan memasang resistor yang seri terhadap kapasitor sehingga memungkinkan kuat arus yang mengalir pada rangkaian cukup besar (Malvino, 2003).



Filter dalam bidang elektronika adalah suatu rangkaian yang berfungsi untuk mengambil/melewatkan tegangan output pada frekuensi tertentu yang diinginkan dan untuk melemahkan/membuang ke ground tegangan output pada frekuensi tertentu yang tidak diiginkan. Filter dalam elektronika dibagi dalam dua kelompok yaitu filter pasif dan filter aktif. Untuk membuat suatu filter pasif dapat digunakan komponen pasif (R, L, C). Sedangkan untuk membuat filter aktif diperlukan rangkaian (R, L, C dan transistor atau Op-Amp) (Anonim, 2012).



C.



ALAT DAN BAHAN No



Alat dan Bahan



1



Papan plug-in



2



Saklar



3



Resistor 1.5 kΩ



4



Kapasitor 100 𝜇𝐹



5



Kumparan 1000 lilitan



6



Audio generator



Gambar



D.



7



Osiloskop



8



Kabel penghubunng



9



Jumper



LANGKAH PERCOBAAN a. Percobaan pertama (Integrator RC) No



Langkah Kerja



1



Siapkan alat dan bahan



2



Susunlah rangkaian integrator RC sesuai dengan gambar



3



Ubahlah frekuensi gelombang, cari bentuk gelombang seperti pada tabel pengamatan. Lalu catat hasil data yang diperoleh.



Gambar



b. Percobaan kedua (Diferensiator RC) No



Langkah Kerja



1



Siapkan alat dan bahan



2



Susunlah rangkaian



Gambar



diferensiator RC sesuai dengan gambar



3



Ubahlah frekuensi gelombang, cari bentuk gelombang persegi seperti yang tercantum pada tabel pengamatan. Lalu catat hasil data yang diperoleh pada tabel pengamatan.



c. Percobaan ketiga (Integrator RL) No



Langkah Kerja



1



Siapkan alat dan bahan



2



Susunlah rangkaian integrator RL sesuai dengan gambar



Gambar



3



Ubahlah frekuensi gelombang, cari bentuk gelombang persegi seperti yang tercantum pada tabel pengamatan. Lalu catat hasil data yang diperoleh pada tabel pengamatan.



d. Percobaan keempat (Diferensiator RL) No



Langkah Kerja



1



Siapkan alat dan bahan



2



Susunlah rangkaian integrator RC sesuai dengan gambar



3



Ubahlah frekuensi gelombang, cari bentuk gelombang persegi seperti yang tercantum pada tabel pengamatan. Lalu catat hasil data yang diperoleh pada tabel pengamatan.



Gambar



E.



DATA PERCOBAAN a. Percobaan pertama (Integrator RC) Tidak terdistorsi



20% terdistorsi



50% terdistorsi



100% terdistorsi



Amplitudo ½ kali



Amplitudo 0,36 kali



Frekuensi



300 Hz



200 Hz



150 Hz



1000 Hz



1000 Hz



1000 Hz



Volt/Div (v)



1



1



1



1



2



2



Vertikal



1.2



1.2



1.2



2.2



0.8



0.6



Time/Div (s)



1



1



5



5



5



2



Horizontal



4



5



4



4.2



4.4



4.2



Amplitudo



6



6



6



6



3



2.16



Sisa akhir pulsa 50%



Sisi akhir pulsa 64 %



Sinyal Linier



Ket.



Level



b. Percobaan kedua (Diferensiator RC) 20% lebar pulsa



50% lebar pulsa



100% lebar pulsa



Frekuensi



200 Hz



110 Hz



600 Hz



Volt/Div (v)



2



2



2



Vertikal



3.4



2.8



1



Time/Div (s)



5



5



5



Horizontal



3



3.4



1.4



Amplitudo



10



2



2



Jarum Ket.



Level



Sinyal pesergi



c. Percobaan ketiga (Integrator RL) Tidak terdistorsi



Ket. Level Frekuensi Volt/Div (v) Vertikal Time/Div (s) Horizontal Amplitudo



20% terdistorsi



50% terdistorsi



100% terdistorsi



Amplitudo ½ kali



7 50 Hz



6 3000 Hz



4 4000 Hz



3 8000 Hz



1



0.1



0,1



5 x 10-2



1



1



1



1



5 x 10-3



1 x 10-6



5 x 10-5



2 x 10-5



2.8 10



2.2 5



1.4 5



1.2 2.5



Sisa akhir pulsa 50%



d. Percobaan keempat (Diferensiator RL) 20% lebar pulsa



50% lebar pulsa



100% lebar pulsa



Level



4



6



5



Frekuensi



600 Hz



6000 Hz



4000 Hz



Volt/Div (v) Vertikal



5 x 10-2



0,2



0,2



2



3.4



3.4



Time/Div (s) Horizontal



2 x 10-4



5 x 10-5



1 x 10-4



2.6



2



7.8



Amplitudo



5



10



10



Jarum Ket.



F.



PENGOLAHAN DATA a. Percobaan 1 : Integrator RC 𝑓𝑐 =



1 2𝜋𝑅𝐶



𝑓𝑐 =



1 = 1061.5 𝐻 2. 3,14. 1500 𝑥 10−7



Tegangan 𝑉𝑝𝑝 = 1,2 𝑥 1 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑉𝑝𝑝 = 1,2 𝑣𝑜𝑙𝑡 Tegangan 𝑉𝑝𝑝 = 1,2 𝑥 1 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑉𝑝𝑝 = 1,2 𝑣𝑜𝑙𝑡 Tegangan 𝑉𝑝𝑝 = 1,2 𝑥 1 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑉𝑝𝑝 = 1,2 𝑣𝑜𝑙𝑡 Tegangan 𝑉𝑝𝑝 = 2,2 𝑥 1 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑉𝑝𝑝 = 2,2 𝑣𝑜𝑙𝑡



Tidak terdistorsi Periode 𝑇 = 4 𝑥 1. 10−3 𝑠 𝑇 = 4 . 10−3 𝑠 20% Terdistorsi Periode 𝑇 = 5 𝑥 1. 10−3 𝑠 𝑇 = 5 . 10−3 𝑠 50% Terdistorsi Periode 𝑇 = 4 𝑥 5 . 10−3 𝑠 𝑇 = 2 . 10−2 𝑠 100% Terdistorsi Periode 𝑇 = 4,2 𝑥 5 . 10−3 𝑠 𝑇 = 21 . 10−3 𝑠



Frekuensi 1 𝑓= = 250 𝐻𝑧 4 𝑥 10−3 Frekuensi 1 𝑓= = 200 𝐻𝑧 5 𝑥 10−3 Frekuensi 1 𝑓= = 50 𝐻𝑧 2 𝑥 10−2 Frekuensi 1 𝑓= 21 𝑥 10−3 = 47,6 𝐻𝑧



Amplitudo ½ kali Tegangan 𝑉𝑝𝑝 = 0,8 𝑥 2 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑉𝑝𝑝 = 1,6 𝑣𝑜𝑙𝑡



Periode 𝑇 = 4,4 𝑥 5 . 10−3 𝑠 𝑇 = 22 . 10−3 𝑠



Frekuensi 1 𝑓= 22 𝑥 10−3 = 45,4 𝐻𝑧



Amplitudo 0,36 kali Tegangan 𝑉𝑝𝑝 = 0,6 𝑥 2 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑉𝑝𝑝 = 1,2 𝑣𝑜𝑙𝑡



Periode 𝑇 = 4,2 𝑥 2 . 10−3 𝑠 𝑇 = 8,4 . 10−3 𝑠



Frekuensi 1 𝑓= 8,4 𝑥 10−3 = 120 𝐻𝑧



b. Percobaan 2 : Differensiator RC 𝑓𝑐 = 𝑓𝑐 =



1 2𝜋𝑅𝐶



1 = 1061,5 𝐻𝑧 2. 3,14. 1500 𝑥 10−7



20% Lebar Pulsa Tegangan 𝑉𝑝𝑝 = 3,4 𝑥 2 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑉𝑝𝑝 = 6,8 𝑣𝑜𝑙𝑡



Periode 𝑇 = 3 𝑥 5 . 10−3 𝑠 𝑇 = 15 . 10−3 𝑠



Frekuensi 1 𝑓= 15 𝑥 10−3 = 66,67 𝐻𝑧



50% Lebar Pulsa Tegangan 𝑉𝑝𝑝 = 2,8 𝑥 2 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑉𝑝𝑝 = 5,6 𝑣𝑜𝑙𝑡



Periode 𝑇 = 3,4 𝑥 2 . 10−3 𝑠 𝑇 = 17 . 10−3 𝑠



Frekuensi 1 𝑓= 17 𝑥 10−3 = 58,8 𝐻𝑧



100% Lebar Pulsa Tegangan 𝑉𝑝𝑝 = 1 𝑥 2 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑉𝑝𝑝 = 2 𝑣𝑜𝑙𝑡



Periode 𝑇 = 1,4 𝑥 2 . 10−3 𝑠 𝑇 = 7 . 10−3 𝑠



Frekuensi 1 𝑓= 7 𝑥 10−3 = 142,8 𝐻𝑧



c. Percobaan 3 : Integrator RL 𝑓𝑐 =



𝑅 2𝜋𝐿



𝑓𝑐 =



1500 = 0,24 𝐻𝑧 2. 3,14 . 1000 Tidak terdistorsi



Tegangan 𝑉𝑝𝑝 = 1 𝑥 1 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑉𝑝𝑝 = 1 𝑣𝑜𝑙𝑡



Periode 𝑇 = 2,8 𝑥 5 . 10−3 𝑠 𝑇 = 14 . 10−3 𝑠



Frekuensi 1 𝑓= 14 𝑥 10−3 = 71,4 𝐻𝑧



50% Terdistorsi Tegangan 𝑉𝑝𝑝 = 1 𝑥 0,1 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑉𝑝𝑝 = 0,1 𝑣𝑜𝑙𝑡



Periode 𝑇 = 2,2 𝑥 1. 10−6 𝑠 𝑇 = 2,2 . 10−6 𝑠



Frekuensi 1 𝑓= 2,2 𝑥 10−6 = 454,545 𝐻𝑧



100% Terdistorsi Tegangan 𝑉𝑝𝑝 = 1 𝑥 0,1 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑉𝑝𝑝 = 0,1 𝑣𝑜𝑙𝑡



Periode 𝑇 = 1,4 𝑥 5 . 10−5 𝑠 𝑇 = 7 . 10−5 𝑠



Frekuensi 1 𝑓= 7 𝑥 10−5 = 14,285 𝐻𝑧



Amplitudo ½ kali Tegangan 𝑉𝑝𝑝 = 1 𝑥 0,05 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑉𝑝𝑝 = 0,05 𝑣𝑜𝑙𝑡



Periode 𝑇 = 1,2 𝑥 2 . 10−5 𝑠 𝑇 = 2,4 . 10−5 𝑠



d. Percobaan 4 : Differensiator RL 𝑅 𝑓𝑐 = 2𝜋𝐿 1500 𝑓𝑐 = = 0,24 𝐻𝑧 2. 3,14 . 1000



Frekuensi 1 𝑓= 2,4 𝑥 10−5 = 41,666 𝐻𝑧



20% Lebar Pulsa Tegangan 𝑉𝑝𝑝 = 2 𝑥 5. 10−2 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑉𝑝𝑝 = 0,1 𝑣𝑜𝑙𝑡



Periode 𝑇 = 2,6 𝑥 2 . 10−4 𝑠 𝑇 = 5,2 . 10−4 𝑠



Frekuensi 1 𝑓= 5,2 𝑥 10−4 = 1923 𝐻𝑧



50% Lebar Pulsa Tegangan 𝑉𝑝𝑝 = 3,4 𝑥 0,2 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑉𝑝𝑝 = 6,8 𝑥 10−2 𝑣𝑜𝑙𝑡



Periode 𝑇 = 2 𝑥 5 . 10−5 𝑠 𝑇 = 1 . 10−4 𝑠



Frekuensi 1 𝑓= 1 𝑥 10−4 = 10.000 𝐻𝑧



100% Lebar Pulsa Tegangan 𝑉𝑝𝑝 = 3,4 𝑥 1. 10−4 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑉𝑝𝑝 = 3,4 𝑥 10−4 𝑣𝑜𝑙𝑡



G.



Periode 𝑇 = 7,8 𝑥 1 . 10−4 𝑠 𝑇 = 7,8 . 10−4 𝑠



Frekuensi 1 𝑓= 7,8 𝑥 10−4 = 1,282 𝐻𝑧



PEMBAHASAN Percobaan integrator dan diferensiator berdasarkan komponennya dibedakan menjadi rangkaian aktif dan pasif. Pada percobaan ini merupakan percobaan pasif, karena menggunakan resistor, kapasitor dan induktor yang berperan sebagai penyaring (filter) pada rangkaian. Pada percobaan pertama dilakukan rangkaian integrator RC. Pada rangkaian ini resistor berada sebelum kapasitor. Hal ini karena pada percobaan integrator, frekuensi yang dialirkan adalah frekuensi rendah sehingga resistor diletakkan di depan sebagai penahan rangkaian. Karena percobaan ini mengairkan frekuensi yang rendah maka disebut dengan filter lolos rendah. Percobaan kedua adalah differensiator RC, pada percobaan ini kapasitor yang berada terlebih dahulu didalam suatu rangkaian. Pada percobaan ini frekuensi yang dialirkan tinggi, sehingga tidak diperlukan penghambat. Oleh karena itu percobaan ini disebut denga filter lolos tinggi.



Berdasarkan gambar yang dihasilakan pada osiloskop saat praktikum, gambarnya sebagian sesuai dengan data gambar yang ada di modul, tetapi banyak data gambar gelombang yang tidak didapatkan pada saat praktikum. Hal ini dikarenakan, susahnya menyesuaikan antara besar frekuensi pada audio generator dengan time/div atau volt/div pada osiloskop. Berdasarkan hasil pengolahan data, percobaan integrasi Rc dan RL frekuensi yang dihitung nilainya lebih kecil dari frekuensi yang ditunjukkan oleh audio generator. Hal ini berarti frekuensi output lebih kecil dari frekuensi input. Artinya, terjadi kesalahan. Seharusnya percobaan integrator adalah percobaan yang meloloskan frekuensi rendah, artinya frekuensi rendah diloloskan, frekuensi yang ditahan adalah frekuensi tinggi. Kesalahan tersebut disebabkan ketidaktelitian praktikan dalam pengambilan data di osiloskop maupun pada audio generator. Pada percobaan diferensiator RC, berdasarkan hasil pengolahan data menunjukkan bahwa frekuensi output lebih kecil dari frekuensi di audio generator (input) hal ini karena pada percobaan differensiator frekuensi tinggi diloloskan sehingga yang diterima hanyalah frekuensi rendah, maka dari itu nilai frekuensi output lebih kecil dari nilai frekuensi input Namun pada percobaan diferensiator RL nilai frekuensi yang dihitung lebih besar dari yang tertera pada audio generator. Artinya terjadi kesalahan. Yang kemungkinan kesalahan tersebut sama seperti percobaan pada integrasi RC maupun RL.



H.



TUGAS PASCA 1.



Apa



yang



terjadi



pada



rangkaian



gelombang



persegi



jika



diintegrasikan dan didiferensiasikan? Apabila rangkaian gelombang persegi diintegrasikan maka akan menghasilkan sinyal keluaran berupa gelombang segitiga, karena fungsi dari rangkaian integrator itu sendiri adalah untuk mengubah gelombang persegi menjadi gelombang segitiga atau linier.



Sedangkan apabila rangkaian gelombang persegi di diferensiasikan maka akan menghasilkan sinyal keluaran berupa gelombang persegi (kotak) dan sinyal masukan berupa jarum. 2.



Mengapa pada praktikum ini menggunakan masukan gelombang persegi? 



Karena sesuai dengan judul praktikum ini yaitu tanggapan dari rangkaian integrator dan differensiator terhadap gelombang persegi, maka masukan yang dipakai adalah gelombang persegi.







Gelombang persegi merupakan tegangan masuk yang mempunyai harga DC atau rata - rata sama dengan nol; sehingga menyebabkan tegangan ofset keluaran diabaikan.







Karena praktikum ini menggunakan komponen pasif, sehingga tidak membutuhkan energy, jadi bisa menggunakan bentuk sinyal persegi







Untuk mengetahui perbedaan sinyal masuk dan sinyal keluaran dari rangkaian integrator dan diferensiator.



3.



Jelaskan perbedaan gelombang keluaran dari percobaan-percobaan praktikum ini! Sertakan dengan foto atau gambar! Pada percobaan integratorRC maupun integrator RL bentuk gelombang keluarannya mendekati sinyal linier, sedangkan percobaan diferensiator RC ataupun RL gelombang keluarannya mendekati sinyal pulsa atau gergaji.



Integrator RC



Diferensiator RC



Integrator RL



Diferensiator RL



4.



Dari setiap percobaan buatlah grafik yang menggambarkan hubungan antara frekuensi audio generator dan time/div!



Integrator RC



time/div (s) 6 5 4 3 2 1 0



frekuensi (Hz)



0



200



400



600



800



1000



1200



Diferensiator RC 6 5 4 3 2 1 0 0



100



200



300



400



500



600



700



Integrator RL 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001 0 -0.001 0



2000



4000



6000



8000



10000



Diferensiator RL 0.0006 0.0005 0.0004 0.0003 0.0002 0.0001 0 0



I.



2000



4000



6000



8000



KESIMPULAN Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa : 1.



Integrator adalah sebuah rangkaian yang menyelenggarakan operasi integrasi secara matematik, karenanya dapat menghasilkan tegangan keluaran yang sebanding dengan integrasi masukkannya. Sedangkan Differensiator adalah rangkaian yang melakukan operasi secara matematik, dan menghasilkan tegangan keluar yang sebanding dengan kemiringan tegangan masuknya.



2.



Tanggapan dari rangkaian integrator terhadap gelombang persegi memiliki output berupa sinyal dengan bentuk segitiga, sedangkan tanggapan dari rangkaian differensiator mengeluarkan output berupa gelombang persegi (kotak)



3.



Rangkaian integrator termasuk rangkaian Low Pass filter, sedangkan rangkaian diferensiator merupakan rangkaian High Pass Filter.



J.



KRITIK DAN SARAN 1.



Sebelum melakukan praktikum, praktikan harus memahami materi yang berkaiatan dengan Integrator dan Diferensiator.



2.



Sebelum melakukan praktikum, praktikan harus memahami rangkaian Integrator dan Diferensiator terhadap gelombang persegi



3.



Diperlukan kehatian-hatian ketika merangkai rangkaian pada papa pluig-in dan menyambungkan kabel dari satu komponen ke komponen yang lain.



K.



DAFTAR PUSTAKA Malvino, Jacob. 2003. Mikro Elektronika Sistem Digital dan Rangkaian Analog. Jakarta : Erlangga Sutrisno. 1986. Elektronika Dasar I. Bandung : ITB Press Widodo. 2002. Dasar-dasar Elektronika Digital dan Mikroprosesor. Yogyakarta : Andi Press Ahmad, Jayadin. 2007. Electronic Book: Elektronika Dasar. Diakses melalui http://heru_h.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/37649/eldas.pdf pada tanggal 01 Desember 2017 pukul 11.11 WIB. Anonim. 2012. Filter Pasif. http://elektronika-dasar.web.id/filter-pasif/. Diakses pada tanggal 29 November 2016 pukul 18.49 WIB



L.



LAMPIRAN