catu daya dan rangkaian penyearah gelombang

Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi Fisika ITB

Modul Praktikum FI – 2104Elektronika Dasar 1

MODUL II

Catu Daya dan Rangkaian Penyearah Gelombang

1. TUJUAN PRAKTIKUM

Setelah melakukan praktikum, praktikan diharapkan telah memiliki kemampuan

sebagai berikut :

1.1. Memahami prinsip dasar dari dioda dan catu daya.

1.2. Mengetahui jenis-jenis penyearah gelombang.

1.3. Mengetahui dan memahami arti dan cara pengukuran pada pembebanan catu daya.

2. ALAT DAN KOMPONEN

2.1. Signal Generator

2.2. Osiloskop

2.3. Multimeter

2.4. Catu daya dc

2.5. Kit Penyearah Gelombang

2.6. Jumper

3. DESKRIPSI

3.2. DIODA

Dioda merupakan suatu komponen elektronik yang dapat melewatkan arus pada

satu arah saja. Hal ini dapat terjadi karena adanya sambungan p-n, jika dioda kita beri

tegangan panjar mundur maka bandgap antara pita konduksi dengan pita valensi akan

semakin besar sehingga menyebabkan tidak adanya elektron yang berpindah dari pita

konduksi ke pita valensi. Sedangkan jika kita beri tegangan panjar maju maka bandgap

antara pita konduksi dan pita valensi menjadi kecil yang menyebabkan elektron dapat

berpindah dari pita konduksi ke pita valensi sehingga menyebabkan adanya arus yang

mengalir.

Kita dapat menyelidiki karakteristik statik dioda, dengan cara memasang dioda

seri dengan sebuah catu daya dc dan sebuah resistor. Kurva karakteristik statik dioda



merupakan fungsi dari arus ID, arus yang melalui dioda, terhadap tegangan VD, beda

tegang antara titik a dan b (lihat gambar 1 dan gambar 2)

Karakteristik statik dioda dapat diperoleh dengan mengukur tegangan dioda (Vab)

dan arus yang melalui dioda, yaitu ID. Dapat diubah dengan dua cara, yaitu mengubah

VDD. Bila arus dioda ID kita plotkan terhadap tegangan dioda Vab, kita peroleh

karakteristik statik dioda. Bila anoda berada pada tegangan lebih tinggi daripada katoda

(VD positif) dioda dikatakan mendapat bias forward. Bila VD negatip disebut bias

reserve atau bias mundur. Pada gambar 2 VC disebut cut- in-voltage, IS arus saturasi dan

VPIV adalah peak- inverse voltage. Bila harga VDD diubah, maka arus ID dan VD akan

berubah pula. Bila kita mempunyai karakteristik statik dioda dan kita tahu harga VDD

dan RL, maka harga arus ID dan VD dapat kita tentukan sebagai berikut. Dari gambar 1.

Bila hubungan di atas kita lukiskan pada karakteristik statik dioda kita akan

mendapatkan garis lurus dengan kemiringan (1/RL). Garis ini disebut garis beban (load

line). Ini ditunjukkan pada gambar 3.

Kita lihat bahwa garis beban

memotong sumbu V dioda

pada harga VDD yaitu bila arus

I=0, dan memotong sumbu I

pada harga (VDD/RL). Titik

potong antara karakteristik

statik dengan garis beban



memberikan harga tegangan dioda VD(q) dan arus dioda ID(q). Dengan mengubah harga

VDD kita akan mendapatkan garis-garis beban sejajar seperti pada gambar 3. Bila

VDD<0 dan |VDD| < VPIV maka arus dioda yang mengalir adalah kecil sekali, yaitu

arus saturasi IS. Arus ini mempunyai harga kira-kira 1 µA untuk dioda silikon.

3.3. CATU DAYA

TRANSFORMATOR

Transformator berfungsi untuk menurunkan atau menaikkan tegangan AC. Dalam

percobaan ini digunakan transformator untuk menurunkan tegangan sekunder. Perhatikan

diagram transformator pada gambar 1.

Gambar 4. Pembebanan transformator

RLCT

T

PLN V

Setiap transformator memiliki hambatan keluaran Ro, yang akan menyebabkan

turunnya tegangan sekunder dari trafo jika dipasang beban antara CT dan V. Tegangan

turun sebesar V = IL Ro, dimana IL adalah arus beban. Makin besar arus beban yang

ditarik, makin kecil tegangan keluaran.

Tegangan keluaran dalam keadaan terbebani (Vob) adalah Vob = Voo-IL Ro, sedangkan

Voo adalah tegangan keluaran tanpa beban yang merupakan tegangan keluaran transfor-

mator diukur dengan multimeter tanpa beban.

Hal tersebut perlu kita lakukan untuk dapat menentukan hambatan keluaran

transformator, karena kita tidak memiliki amperemeter yang dapat mengukur langsung

arus beban.

PENYEARAH

Untuk memperoleh tegangan penyearah yang cukup konstan pada suatu harga,

kita dapat membuat penyearah tegangan dengan menggunakan dioda. Kita dapat

membuat berbagai macam rangkaian penyearah, misalnya rangkaian penyearah dengan

tapis yang berfungsi meratakan tegangan keluaran



Gambar 6. Penyearah gelombang penuh

D1

D2

CT

T

PLN RL

Gambar 5. Penyearah setengah gelombang

CT

DT

PLN RL

Vo

t

t

a

b

cV = Vo c

V

V

a

b

Gambar 7. Penyearah dengan tapis

D1

D2

RLC

+CT

T

PLN

Adanya hambatan keluaran transformator yang menyebabkan hilangnya atau turunnya

tegangan keluaran dapat kita hindari dalam batas-batas arus beban tertentu. Untuk tujuan

tersebut kita dapat memasang dioda zener dalam rangkaian kita. Jadi kita dapat membuat

penyearah gelombang dengan menggunakan dioda, kapasitor, dan dioda zener dengan

berbagai macam desain.

CATU DAYA TEREGULASI ZENER

Gambar 8. Penyearah dengan regulator zener

D1

D2

RLC+CT

T

Z

RS

PLN

a

b

cIs

Iz

IL



Tegangan keluaran dari penyearah akan mengalami penurunan tegangan jika kita

bebani. Kita dapat mencegah terjadinya hal ini sehingga kita memperoleh penyearah

yang tidak akan turun tegangan keluarannya jika kita bebani dalam batas-batas tertentu.

Dengan menggunakan dioda zener maka tujuan tersebut akan dapat dicapai.

3.3. Pembebanan Catu Daya

. Agar rangkaian elektronika bekerja dengan baik maka diperlukan catu daya,

tetapi catu daya memiliki keterbatasan juga mengenai berapa besar daya yang dapat

dihasilkannya untuk membuat rangkaian elektronika bekerja dengan baik. Hal ini

menyangkut tahanan dalam catu daya, jadi pelajarilah mengenai hambatan Thevenin dan

kurva pembebanan dengan baik. Pada praktikum ini akan dipelajari mengenai

pembebanan pada catu daya sehingga nantinya Anda dapat mengoptimasikan kerja catu

daya.

4. PERCOBAAN

4.1. Perhatikanlah keterangan dan peragaan asisten anda tentang penggunaan alat-

alat ukur yang akan anda gunakan selama praktikum. Simaklah dengan baik dan

bila ada keterangan yang belum jelas, janganlah segan untuk bertanya pada

asisten

4.2. Setelah anda mengerti semua keterangan yang diberikan asisten, cobalah oleh

anda sendiri melakukan kalibrasi alat-alat ukur yang tersedia. Janganlah ragu-

ragu untuk bertanya pada asisten jika anda belum dapat melakukan kalibrasi .

A. Dioda

4.3. Pasang rangkaian seperti pada gambar 1

4.4. Pasang VDD muali dari 0 volt sampai 5 volt (buat tabel dengan kelipatan

VDD=0,2 volt). Dengan multimeter, ukur dan catat Vab dan Vbc untuk setiap

harga VDD.

4.5. Hitung arus Dioda ID= (Vbc/RL).

4.6. Dari data pengukuran ini lukiskan kurva karakteristik statik dioda pada kertas

grafik.

B. Penyearah setengah Gelombang

4.7. Pasang rangkaian seperti pada gambar 5.



4.8. Amati keluaran dengan osiloskop dan multimeter. Analisa hasil pengukuran

tersebut.

4.9. Amati keluaran dengan osiloskop pada saat polaritas dioda dibalikkan. Analisa

hasil pengukuran dan bandingkan dengan keluaran pada no. 4.4

C. Pembebanan pada catu daya Penyearah gelombang penuh

4.10. Pasang rangkaian seperti pada gambar 6.

4.11. Lakukanlah pembebanan dengan menggunakan resistor yang disediakan pada

kit praktikum dengan menggunakan multimeter dan osiloskop. Ukurlah dahulu

besar tahanan pada bangku resistor dengan menggunakan multimeter. Lakukan

5 kali pengukuran dan tabelkan hasil percobaan anda sebagai berikut.

Vo,terbuka RL Vo

5.12 Catat bentuk-bentuk tegangan pada titik a,b,c terhadap ground untuk setiap

pembebanan.

5.14 Tambahkan kapasitor pada rangkaian sehingga kapasitor terpasang pararel dengan

RL.

5.15 Ulangi Percobaan (C) dengan nilai kapasitor yang berbeda.

5.16 Catat besar dan bentuk tegangan ripple untuk tiap pengukuran dengan C=1000 µF,

dan C= 100 µF.

Catu Daya dengan regulator Zener.

5.17 Pasang rangkaian seperti gambar 8.

5.18 Lakukan pengukuran pada titik a,b dengan osiloskop dan multimeter untuk

menentukan lengkung pembebanan. Lakukanlah pembebanan dengan

menggunakan bangku resistor yang disediakan. Ukurlah dahulu besar tahanan pada

bangku resistor dengan menggunakan multimeter. Lakukan 5 kali pengukuran dan

tabelkan hasil percobaan anda sebagai berikut.



Vo,terbuka RL Vo

6. TUGAS LAPORAN

6.1. Lengkapilah semua tabel hasil percobaan Anda

Pembebanan penyearah gelombang penuh

6.2. Lukis bentuk gelombang yang anda amati pada titik a,b,c. Tulis hasil pengamatan

dalam bentuk tabel. Terangkan perbedaan pembacaan dengan osiloskop dan

multimeter.

6.3. Lukis bentuk isyarat keluaran jika polaritas dioda dibalik. Jelaskan mengapa

demikian!

6.4. Lukis lengkung pembebanan dan tentukan R0 penyearah bertapis.

6.5. Bandingkan nilai Vrpp yang anda amati dengan perkiraan kasar (secara teori) untuk

kedua kapasitansi yang digunakan.

Catu daya dengan regulator zener

6.6. Lukis lengkung pembebanan pada percobaan ini dan tentukan R0 pada keadaan

teregulasi dan tak teregulasi.

Pertanyaan

6.7. Sebutkan perbedaaan pengukuran antara voltmeter dan hasil pengukuran osiloskop.

Apakah voltmeter yang anda gunakan pada praktikum ini dapat digunakan

mengukur isyarat persegi dan segitiga (uraikan alasan-alasan anda ).

6.8. Mengapa pada saat keluaran generator isyarat dengan frekuensi 10 Hz pengukuran

dengan multimeter menyebabkan jarumnya bergetar.

6.9. Dari kurva pembebanan catu daya yang anda buat, apakah jenis catu daya yang anda

gunakan pada praktikum teregulasi atau tak teregulasi (berikan alasan-alasannya)

dan berapakah besarnya hambatan dalam catu daya anda.

catu daya dan rangkaian penyearah gelombang

Education