CHAPTER 2.8 CLIPPERS



1. Pendahuluan[Back]

    Clippers adalah jaringan yang menggunakan dioda untuk “memotong” sebagian sinyal input
tanpa mendistorsi bagian sisa dari bentuk gelombang yang diterapkan.

2. Tujuan[Back]
  • Dapat mengetahui dan memahami rangkaian clippers (pemotong sinyal)

  • Mengetahui dan memahami clippers pada rangkaian seri dan pararel

  • Mengetahui cara kerja dan mengaplikasikannya pada simulasi rangkaian clipper

3. Alat dan Bahan[Back]
  • Alat
        1) Baterai
        Baterai (Battery) adalah sebuah sumber energi yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan seperti perangkat elektronik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber tegangan DC.
Tampilan baterai pada aplikasi Proteus

Tampilan baterai asli

        2) Oscilloscope
            Oscilloscope adalah alat ukur yang berfungsi untuk memproyeksikan bentuk sinyal listrik agar dapat dilihat dan dipelajari.
Tampilan oscilloscope pada proteus

        3) VSINE
            Vsine berfungsi sebagai sumber tegangan AC
Tampilan vsine pada proteus

  • Bahan
        1) Diode
           Dioda adalah komponen yang berfungsi untuk menyearahkan sekaligus sebagai penghambat arus listrik, disusun dari beragam bahan yang bersifat semikonduktor. Umumnya jenis bahan yang digunakan dalam proses pembuatannya yakni seperti silikon, germanium, dan lain sebagainya. 
Tampilan diode pada proteus

Tampilan diode asli

        2) Resistor
            Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. 
Tampilan resistor pada proteus

Tampilan resistor asli

Besaran resistor dilambangkan dengan kumpulan warna-warna yang berbeda, yang tersusun pada luar resistor . Untuk mengetahui nilai warna, berikut  tabel warna untuk menentukan besaran resistor :

Tabel warna resistor

        3) Ground
            Ground pada peralatan kelistrikan dan elektronika adalah memberikan perlindungan ke seluruh sistem serta menetralisir cacat yang disebabkan daya yang kurang baik atau kualitas komponen yang tidak standar.
Tampilan ground pada proteus


4. Dasar Teori[Back]
        Rangkaian clipper (pemotong) berfungsi untuk memotong atau menghilangkan sebagian sinyal masukan yang berada di bawah atau di atas level tertentu. Contoh sederhana dari rangkaian clipper adalah penyearah setengah gelombang. Rangkaian ini memotong atau menghilangkan sebagian sinyal masukan di atas atau di bawah level nol. Rangkaian dasar dari sebuah clipper atau pemotong sinyal dapat menggunakan sebuah dioda. 
        
        Secara umum rangkaian clipper menggunakan dioda dapat digolongkan menjadi dua, yaitu: rangkaian clipper seri dan rangkaian clipper paralel. Dimana clippers seri dipasangkan dengan beban seri dan begitu juga dengan clippers pararel dipasangkan dengan beban pararel. Masing-masing jenis tersebut dibagi lagi menjadi cippers negatif dan clippers positif.

    1) SERI
        
Gambar 1. Rangkaian Clippers Seri

Sinyal input masuk menuju terminal/kaki dioda, kemudian dioda terhubung dengan beban R atau resistansi yang mana output Vo merupakan tegangan yang jatuh pada beban, dan R merupakan clipper seri. Pada rangkaian clippers seri Gambar 1, setengah sinyal positif dilewatkan melalui dioda dan setengah sinyal negatif di-blok sehingga hanya separuh sinyal positif saja yang muncul pada output. Output berbentuk sinyal persegi dan sinyal segitiga seperti ditunjukkan Gambar 2. 


Gambar 2. Output Rangkaian Clippers Seri

Tegangan output(Vo) melewati R. Dioda akan “ON” ketika Vi bernilai positif,sehingga Vo yang melewati R akan bernilai V, akan tetapi dioda akan “OFF” ketika Vi bernilai negative ,sehingga Vo bernilai 0(nol)

    2) SERI DC

Gambar 3. Rangkaian Clippers seri dengan DC

Penambahan sebuah sumber tegangan dc pada rangkaian clipper seri akan berpengaruh pada sinyal outputnya. Gambar 3 menunjukan bahwa saat tegangan Vi sama dengan Vm dan sama dengan V maka output dioda adalah 0.
Gambar 4. Nilai tegangan saat transisi


Beberapa kondisi yang dapat terjadi pada Gambar 4 adalah sbb :
1) Tegangan input (Vi) harus lebih besar dari tegangan dc (V), maka rangkaian tersebut tertutup(ON), sehingga tegangan output adalah tegangan input dikurangi tegangan dc, sehingga:
2)Jika tegangan input (Vi) besarnya sama dengan tegangan dc (V) maka tegangan output menjadi 0 Volt (tidak ada output). 

3) Jika tegangan input lebih kecil dari tegangan dc maka tidak ada arus mengalir melalui dioda atau tegangan output pada dioda adalah 0 atau tidak ada tegangan. Maka rangkaian tersebut terbuka(OFF)

→→
Gambar 5. Grafik Vo

    3) PARALLEL
Gambar 6. Rangkaian Clippers Parallel

Pada rangkaian clipper pararel, dioda dipararelkan dengan tegangan keluaran (Vo). Dimana output diukur dari tegangan yang satu pada dioda. Dan Output sinyal rangkaian clipper paralel Gambar 6 terpotong setengah gelombang sinyal positif seperti ditunjukan pada Gambar 7 dibawah ini.

Gambar 7. Output Rangkaian Clippers Parallel

Gambar 7 menunjukan bahwa saat sinyal gelombang positif masuk pada rangkaian clipper paralel, maka sinyal tersebut akan langsung dibuang atau dialirkan sepenuhnya ke ground oleh dioda sehingga tegangannya menjadi 0 Volt. Saat setengah gelombang negatif dioda dalam keadaan tidak mengalirkan arus listrik yang menyebabkan setengah gelombang negatif tidak terpotong dan masih utuh.

    4) PARALLEL DC
Gambar 8. Rangkaian Clippers Parallel dengan DC

Penambahan sebuah sumber tegangan dc pada rangkaian clipper parallel akan berpengaruh pada sinyal outputnya. Dalam Gambar 8 diatas ini keluaran ditentukan pada kombinasi seri suplai 4-V dan dioda, bukan pada resistor R. 
Dengan polaritas dan arah dioda pada gambar 8, menyebabkan dioda akan berada pada kondisi "ON" saat sinyal masukan berada pada daerah negatif. Pada saat dioda "ON" maka ilustrasinya seperti ini.
Gambar 9. Hubung singkat saat dioda ON

Dari gambar diatas menunjukkan karena oututnya langsung melintasi kombinasi seri, ketika dioda berada dalam keadaan hubung singkat, output tegangan akan langsung turun melintasi pasokan 4-V dc, sehingga mengharuskan output ditetapkan pada 4 V. Dengan kata lain, ketika dioda menyala maka outputnya akan menjadi 4 V. Keadaan transisinya dapat ditunjukkan pada gambar dibawah ini.


Gambar 10. Keadaan transisi

V1 saat transisi adalah= -Vi + Id.Vr + V = 0
                                        -Vi + 0 + V = 0
                                         Vi = V = 4 Volt

Sumber tegangan DC dapat menekan dioda dalam kondisin ON saat tegangan masukan (Vi) kurang dari 4 Volt dan saat tegangan masuk lebih besar dari 4V, maka dioda dalam kondisi OFF.
Gambar 11. Open circuit saat dioda OFF

Pada gambar 11 open circuit menunjukkan saat tegangan masuk lebih dari 4V. Ouputnya dapat dilihat dari gambar 12 dibawah ini, tingkat transisi digambarkan dengan vo = 4 V . Untuk vi ≥ 4 V, vo = 4 V, dan bentuk gelombang diulangi pada plot keluaran.
Gambar 12. Transisi Output saat dioda OFF

5. Example[Back]
1. Gambarkan bentuk gelombang tegangan output dari rangkaian pada gambar 2. 74

Penyelesaian: 

Dioda pada rangkaian Gambar 15 "on" ketika tegangan input vi  positif. Ketika tegangan input vi  positif,  kondisi rangkaian seperti ditunjukkan pada Gambar. 2.74 dan tegangan keluarannya adalah vo = vi 5V.
pada saat level transisi dioda berada diantara kondisi on atau off, maka tegangan dan arus dioda bernilai nol. Rangkaiannya dtunjukka pada gambar 2.76


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


2. Tentukan Vo untuk jaringan gambar 2.83



Penyelesaian:

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 ditunjukkan pada gambar 2.84, tempat terminal ditentukan untuk Vo mengharuskna Vo = V= 4V.



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 tebuka, jaringan akan muncul seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.86 dimana Vo Vi

Menyelesaikan sketsa hasil Vo dalam bentuk gelombang dari Gambar 2.87

Penyelesaian :

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 - Vt
Vi = 4V - 0,7V
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 keluaraan dapat dihitung sebesar 

Vo = 4V - 0,7 V
Vo = 3,3 V

6. Percobaan[Back]
    a)Prosedur[Back]

        Step 1    : Buka aplikasi proteus pada laptop.
        Step 2    : Siapkan komponen rangkaian yang diperlukan pada proteus.
        Step 3    : Susun komponen tersebut sesuai petunjuk menjadi sebuah rangkaian yg                                                 kompleks.
        Step 4    : Mulailah untuk mensimulasikan komponen yang telah disusun tersebut.
        Step 5    : Amati rangkaian yang dibuat.

       b)Rangkain Simulasi dan Prinsip Kerja[Back]

            1) Clippers Seri


            2) Clippers Seri DC



            3) Clippers Parallel

            4) Clippers Parallel DC

            5) Beberapa Contoh Rangkaian Lainnya
            a) Simple Series Clippers (Positive)

            b) Simple Series Clippers (Negative)

            c) Biased Series Clippers (Positive)


            d) Biased Series Clippers (Negative)


            e) Simple Parallel Clippers (Positive)

            f) Simple Parallel Clippers (Negative)

            g) Biased Parallel Clippers (Positive)



            h) Biased Parallel Clippers (Negative)


Prinsip Kerja:
1. Seri: Rangkaian dan bentuk gelombang input Vi dan output V0 seperti gambar 2.68. 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.

2. Paralel:  Adapun rangkaian dan bentuk gelombang input Vi dan output V0 seperti gambar 2.81. 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.

    c)Vidio Simulasi[Back]
        1) Clippers Seri

        2) Clippers Seri DC



        3) PARALLEL



        4) PARALLEL DC



7. File Download[Back]

    a) Download File Proteus[Back]

    b) Download Vidio Simulasi[Back]

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)

BAHAN PRESENTASI MATA KULIAH ELEKTRONIKA    OLEH : MUHAMMAD FARHAN YASKUR 2310952016   DOSEN PENGAMPU : Dr. Darwison, MT...

  • (tanpa judul)
    BAHAN PRESENTASI MATA KULIAH ELEKTRONIKA    OLEH : MUHAMMAD FARHAN YASKUR 2310952016   DOSEN PENGAMPU : Dr. Darwison, MT...