CLIPPER
- Mempelajari simulasi dari rangkaian Pemotong Sinyal (Clippers).
- Memahami cara kerja, dan melakukan simulasi dari rangkaian Pemotong Sinyal (Clippers).
a. Function Generator
Function Generator atau Generator Fungsi adalah alat uji elektronik yang dapat membangkitkan berbagai bentuk gelombang. Bentuk Gelombang yang dapat dihasilkan oleh Function Generator diantaranya seperti bentuk gelombang Sinus, gelombang Kotak, gelombang gigi gergaji, gelombang segitiga dan gelombang pulsa.
a. Oscilloscope
Osiloskop digunakan untuk mengamati bentuk gelombang input dan output.
b. VSINE
VSINE berfungsi sebagai sumber tegangan AC.
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. 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.
d. Baterai
Baterai berfungsi sebagai sumber tegangan DC.
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 V0 = Vi + 5V.
Gambar 2.75 Tegangan output V0 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 2.77 Bentuk gelombang tegangan input dan output
2. Tentukan V0 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.
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 + VT – 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 sebesarvo = 4 V – 0.7 V= 3.3 V
Problem
1. Rangkaian clipper pemotong atas
Rakitlah rangkaian dengan komponen-komponen diode 1N4004, R= 1kΩ, RL=10 kΩ dan baterai 3V.
Solusi:
Gunakan sinyal
terbentuk gelombang sinusoidal 12V peak-to-peak dari pembangkit sinyal SG
dengan frekuensi 50 Hz sebagai sinyal masukan.Setelah itu, amati sinyal masukan
(vi) pada osiloskop melalui kanal CH1 dan sinyal keluarannya (vo) melalui CH2
serta gambarkan kedua sinyal tersebut pada kertas grafik millimeter. Jangan
lupa , catat nilai Vmax dan Vmin beserta satuannya masing-masing.
CH1
Vmax= 17 V
Vmin= 18,6 V
CH2
Vmax= 8,4 V
Vmin = -17 V
2. Clipper Dioda dari Berbagai Tingkat Bias.
Solusi :
Ketika tegangan dari setengah siklus positif mencapai 4.7 V, dioda D1 berjalan dan membatasi gelombang di 4.7 V. Dioda D2 tidak berjalan sampai tegangan mencapai -6.7 V. Oleh karena itu, semua tegangan positif di atas 4.7 V dan tegangan negatif di bawah –6.7 V secara otomatis terpotong.
Kelebihan dari rangkaian clipperdioda yang bias adalah dapat mencegah sinyal keluaran dari melebihi batas tegangan yang telah ditentukan untuk kedua setengah siklus bentuk gelombang input, yang dapat berupa input dari sensor bising atau rel catu daya positif dan negatif dari catu daya.
Jika level clipperdioda diatur terlalu rendah atau bentuk gelombang input terlalu besar maka penghapusan kedua puncak gelombang bisa berakhir dengan bentuk gelombang gelombang persegi.
Multiple Choice
1.
Berapakah nilai tegangan input vi
jika nilai drop tegangan dioda germanium sebesar 0,3 V?
a. 2.5 V
b. 3.3 V
c. 3.7 V
d. 4.2 V
e. 6.4 V
Jawaban : C
Tentukan terlebih dahulu level tegangan yang membuat dioda dalam kondisi transisinya, yaitu pada saat id = 0 dan Vd = 0.3 V. Dengan menggunakan hukum Kirchoff tegangan (KVL) dimana arus loopnya searah jarum jam, maka kita dapatkan persamaan tegangan dalam loop tersebut
Vi + VT – V = 0
Vi = V- V T
Vi = 4 V – 0.3 V
Vi = 3.7 V
2. Tentukan bentuk gelombang output untuk jaringan Gambar 2.74.
a.
b.
c.
d.
e.
Jawaban : B
Dioda akan berada dalam keadaan "on" untuk wilayah positif vi — terutama ketika kita mencatat efek pembantu dari V = 5 V. vo = vi + 5 V. Mengganti Id =0 pada vd = 0 untuk level transisi, kita memperoleh Vi = 5 V.
3. Manakah di bawah ini yang merupakan gambar rangkaian clipper seri dengan DC?
a.
b.
c.
d.
e.
Jawaban : C
a. Buka aplikasi Proteus.
b. Siapkan alat dan bahan yang diperlukan untuk membuat rangkaian.
c. Disarankan agar membaca datasheet tiap komponen terlebih dahulu.
d. Pasang Vsine, resistor, dioda dan osiloskop seperti beberapa rangkaian dibawah.
e. Atur vsine dan nilai resistor.f. Coba dijalankan rangkaian apabila ouput hidup (terbaca gelombang tegangan diode dan resistor pada osiloskop) maka rangkaian bisa digunakan.
a. Seri
Dan apabila arah dioda di ubah maka output hasil simulasinya adalah sebagai berikut
b. Clipper seri dengan DC
c. Paralel
d. Clipper paralel dengan DC
a. Seri
Rangkaian dan bentuk gelombang input Vi dan output V0 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 V0 = VR = 0 Volt.
b. Paralel
Adapun rangkaian dan bentuk gelombang input Vi dan output V0 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 V0 = VD = 0,7 Volt. Dan sebaliknya pada saat tegangan input bertegangan setengah gelombang negatif maka dioda D1 tidak aktif sehingga tegangan di V0 = Vi.
a. Seri
b. Clipper seri dengan DC
c. Paralel
d. Clipper paralel dengan DC
a. Download Materi klik disini
b. Download Video
Clipper Seri klik disini
Clipper Seri dengan DC klik disini
Clipper Paralel klik disini
Clipper paralel dengan DC klik disini
c. Download Proteus
Clipper Seri dan Clipper seri dengan DC klik disini
Clipper Paralel dan Clipper paralel dengan DC klik disini
d. Download Datasheet Dioda klik disini
e. Download Datasheet Osiloskop klik disini
No comments:
Post a Comment