1. Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi Fisika ITB
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
Modul Praktikum FI – 2104Elektronika Dasar 1

2. Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi Fisika ITB
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
Modul Praktikum FI – 2104Elektronika Dasar 2

3. Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi Fisika ITB
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.
T
RL
CT
PLN V
Gambar 4. Pembebanan transformator
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
Modul Praktikum FI – 2104Elektronika Dasar 3

4. Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi Fisika ITB
D Vo
T
PLN CT RL t
Gambar 5. Penyearah setengah gelombang
D1 Vo Vc
=
T a c
Va
PLN CT RL t
V
D2 b
b
Gambar 6. Penyearah gelombang penuh
D1
T
RL +
CT
PLN C
D2
Gambar 7. Penyearah dengan tapis
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
D1 RS
T a c
Is IL
CT +
PLN C RL
Z
D2 Iz
b
Gambar 8. Penyearah dengan regulator zener
Modul Praktikum FI – 2104Elektronika Dasar 4

5. Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi Fisika ITB
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 V b dan Vbc untuk setiap
a
harga VDD.
4.5. Hitung arus Dioda ID= (V bc/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.
Modul Praktikum FI – 2104Elektronika Dasar 5

6. Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi Fisika ITB
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 ya ng 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.
Modul Praktikum FI – 2104Elektronika Dasar 6

7. Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi Fisika ITB
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.
Modul Praktikum FI – 2104Elektronika Dasar 7

8. Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi Fisika ITB
Modul Praktikum FI – 2104Elektronika Dasar 8