FIG 13.41


1. Pendahuluan[Kembali]

   Integrated Circuits (ICs) adalah komponen elektronik yang menggabungkan sejumlah besar elemen elektronik, seperti transistor, resistor, dan kapasitor, dalam satu chip kecil untuk menjalankan fungsi tertentu. Berdasarkan fungsinya, IC dapat dibagi menjadi dua kategori utama: Linear ICs dan Digital ICs.

    Linear ICs berfungsi dalam rangkaian analog yang menghasilkan sinyal kontinu dan linier. Contoh dari linear ICs adalah Operational Amplifiers (Op-Amps), Voltage Regulators, Oscillators, dan Voltage Comparators. Sinyal yang dihasilkan atau diproses oleh Linear IC bersifat kontinu dan tidak terputus.

    Digital ICs berfungsi dalam rangkaian digital yang beroperasi dengan sinyal biner (0 dan 1). Digital ICs digunakan untuk mengatur logika, menghitung, dan mengolah sinyal yang berupa data dalam bentuk diskrit. Contoh dari Digital ICs adalah Logic Gates (AND, OR, NOT), Flip-Flops, Counters, dan Microcontrollers.

    Perkembangan IC, baik linear maupun digital, memungkinkan pembuatan perangkat elektronik dengan fungsi yang semakin kompleks, namun tetap efisien dan ringkas. Praktikum ini bertujuan untuk mempelajari dan mengimplementasikan aplikasi dari Linear-Digital ICs dalam berbagai rangkaian dan sistem.

 

2. Tujuan[Kembali]

  1. Mempelajari prinsip kerja Linear dan Digital ICs, serta perbedaan karakteristik keduanya.
  2. Mengidentifikasi aplikasi dari Linear ICs, seperti Op-Amp dalam penguatan sinyal analog, dan Digital ICs dalam sistem logika.
  3. Membuat rangkaian sederhana menggunakan Linear ICs dan Digital ICs untuk memahami aplikasinya dalam dunia elektronika.
  4. Melakukan pengukuran dan pengamatan pada sinyal output dari rangkaian yang menggunakan Linear dan Digital ICs untuk menguji kinerja dan fungsinya.
  5. Mengembangkan pemahaman tentang interaksi antara Linear dan Digital ICs dalam sistem elektronika yang kompleks.

3. Alat dan Bahan[Kembali]

Alat

a. voltmeter

 

    Voltmeter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur beda potensial listrik (tegangan) antara dua titik dalam suatu rangkaian listrik. Tegangan ini biasanya diukur dalam satuan volt (V). Voltmeter harus dihubungkan secara paralel dengan komponen atau bagian rangkaian yang ingin diukur tegangannya, agar dapat membaca beda potensial secara akurat tanpa memengaruhi aliran arus secara signifikan.

b. ammeter

 

    Ammeter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Satuan yang digunakan untuk mengukur arus listrik adalah ampere (A). Untuk mendapatkan pengukuran yang benar, ammeter harus dihubungkan secara seri dengan elemen atau bagian dari rangkaian yang ingin diukur arusnya.

Bahan

a. resistor

 

    Resistor adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran arus listrik dalam suatu rangkaian. Hambatan yang diberikan oleh resistor dinyatakan dalam satuan ohm (Ω).

b. ground

    ground adalah titik referensi tegangan yang dianggap memiliki potensial nol volt. Ground berfungsi sebagai jalur kembali arus listrik dan sebagai acuan untuk semua tegangan lain dalam sistem. Ground sangat penting untuk memastikan kestabilan kerja rangkaian, mencegah gangguan sinyal (noise), serta melindungi komponen dari kerusakan akibat lonjakan tegangan.

 

4. Dasar Teori[Kembali]

    Integrated Circuit (IC) adalah komponen elektronik yang terdiri dari sejumlah elemen-elemen aktif dan pasif yang digabungkan dalam satu chip semikonduktor kecil. IC ini digunakan untuk berbagai aplikasi dalam rangkaian elektronik. Berdasarkan fungsinya, IC dapat dibedakan menjadi dua kategori utama, yaitu Linear ICs dan Digital ICs.

1. Linear ICs

Linear Integrated Circuits (Linear ICs) adalah IC yang dirancang untuk menghasilkan sinyal kontinu atau analog. Sinyal output dari IC linear tersebut berubah secara proporsional terhadap sinyal input, mengikuti hubungan yang linier. Artinya, IC ini bekerja dengan sinyal yang berkesinambungan dalam bentuk gelombang sinusoidal, segitiga, atau bentuk lainnya, yang dapat memiliki nilai di antaranya (analog).

Beberapa contoh Linear ICs yang umum digunakan adalah:

  • Operational Amplifiers (Op-Amps): Op-Amp adalah penguat tegangan dengan dua input (inverting dan non-inverting) dan satu output. Op-Amp digunakan dalam berbagai konfigurasi rangkaian seperti penguat, filter, dan pengatur tegangan.
  • Voltage Regulators: IC yang digunakan untuk menghasilkan tegangan yang stabil meskipun tegangan inputnya bervariasi. Contoh yang populer adalah IC 7805 yang menghasilkan 5V.
  • Voltage Comparators: IC yang digunakan untuk membandingkan dua tegangan input dan menghasilkan output yang menunjukkan apakah salah satu input lebih besar dari yang lain.
  • Oscillators (misalnya 555 Timer): IC yang digunakan untuk menghasilkan sinyal gelombang persegi dengan frekuensi yang bisa disesuaikan. Oscillator banyak digunakan dalam berbagai aplikasi pembangkit sinyal dan timer.

Fungsi Linear ICs:

  • Menguatkan sinyal analog
  • Menstabilkan tegangan
  • Menghasilkan gelombang osilasi
  • Mengatur tegangan secara konstan

Prinsip Kerja Linear ICs:

Linear ICs bekerja berdasarkan prinsip penguatan (amplification) atau pemrosesan sinyal yang bersifat analog. Penguatan dalam Op-Amp, misalnya, bergantung pada resistansi umpan balik dan hubungan antara input dan output. IC Linear biasanya memanfaatkan umapan balik (feedback) untuk mengatur penguatan dan mencapai respon yang lebih stabil.

2. Digital ICs

Digital Integrated Circuits (Digital ICs) adalah IC yang beroperasi dengan sinyal biner, yaitu sinyal yang hanya memiliki dua keadaan: logika tinggi (1) dan logika rendah (0). Digital ICs digunakan dalam rangkaian yang memproses data dalam bentuk diskrit dan untuk menjalankan operasi logika.

Digital ICs sering digunakan untuk operasi seperti pencacahan, pemrosesan data, perhitungan aritmatika, pengaturan logika, dan untuk sistem pengolahan sinyal digital.

Beberapa contoh Digital ICs adalah:

  • Logic Gates: IC yang mengimplementasikan operasi logika dasar seperti AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, dan XNOR. Setiap gerbang logika memiliki dua atau lebih input dan menghasilkan output berdasarkan operasi logika yang dilakukan.
  • Flip-Flops dan Latches: Digunakan untuk menyimpan data dalam bentuk bit (0 atau 1). Flip-Flops adalah elemen dasar dalam penyimpanan data dan digunakan dalam register dan memori.
  • Counters: Digunakan untuk menghitung jumlah pulsa dan menghasilkan output berdasarkan jumlah tersebut. Counter IC sering digunakan dalam aplikasi timer atau penghitung.
  • Microcontrollers (MCUs): IC yang memiliki CPU, memori, dan periferal lainnya dalam satu chip. Microcontroller digunakan dalam sistem embedded untuk aplikasi kontrol otomatis dan pengolahan sinyal digital.

Fungsi Digital ICs:

  • Mengimplementasikan operasi logika biner
  • Menyimpan dan memproses data
  • Mengatur perhitungan dan pengontrolan
  • Menyusun data dalam format yang bisa digunakan oleh perangkat lain dalam sistem digital

Prinsip Kerja Digital ICs:

Digital ICs bekerja berdasarkan prinsip sinyal diskrit yang hanya mengenali dua level tegangan, yaitu logika tinggi (1) dan logika rendah (0). Rangkaian digital menggunakan operasi logika biner untuk menghasilkan keputusan berdasarkan input yang diberikan. Sistem digital ini dibangun dengan menggunakan elemen dasar seperti gerbang logika, flip-flop, dan counter, yang semuanya bekerja berdasarkan hukum aljabar Boolean.

Perbedaan Linear ICs dan Digital ICs

  1. Tipe Sinyal:
    • Linear ICs bekerja dengan sinyal analog, yang bersifat kontinu dan dapat memiliki berbagai nilai.
    • Digital ICs bekerja dengan sinyal biner, yang memiliki dua nilai diskrit: 0 (low) dan 1 (high).
  2. Aplikasi:
    • Linear ICs digunakan untuk penguatan sinyal, pengaturan tegangan, dan aplikasi yang berhubungan dengan sinyal analog seperti audio, video, dan pengolahan sinyal.
    • Digital ICs digunakan untuk pengolahan data biner, logika kontrol, dan perhitungan aritmatika dalam perangkat seperti komputer, alat pengukur digital, dan alat komunikasi.
  3. Kompleksitas:
    • Linear ICs biasanya lebih sederhana dan bekerja dalam domain sinyal kontinu.
    • Digital ICs lebih kompleks dalam hal pengolahan informasi dan lebih bergantung pada sistem pengkodean dan aljabar Boolean.

5. Example [Kembali]

Example 1

Example 2


6. Problem [Kembali]

1. Pada rangkaian op-amp non-inverting dengan Rf​=10kΩ, R1​=2kΩ, berapa penguatannya?

Jawaban:

2. Untuk mendapatkan penguatan 6x dari sinyal input 200 mV, danR1​=2kΩ, berapa Rf​?

Jawaban: 

 

3. Tentukan tegangan output Vo​ dari rangkaian tersebut!

Jawaban:

 

7. Latihan Soal [Kembali]

1. Apa fungsi utama rangkaian pada Gambar 13.41?

A. Amplifikasi sinyal input

B. Komparasi antara dua tegangan

C. Filter frekuensi tinggi

 

Jawaban: B. Komparasi antara dua tegangan

Alasan: Rangkaian pada Fig. 13.41 menggunakan op-amp sebagai komparator, di mana sinyal AC masuk ke input inverting (–), dan non-inverting (+) di-ground-kan. Tujuannya adalah membandingkan tegangan input dengan 0 V (ground) untuk menentukan apakah output akan HIGH atau LOW.

 

2. Apa bentuk gelombang output  jika input adalah sinyal sinusoidal?

A. Sinyal sinusoidal

B. Gelombang kotak (square wave)

C. Tegangan konstan 0V

 

Jawaban: B. Gelombang kotak (square wave)

lasan: Karena komparator menghasilkan output HIGH atau LOW tergantung apakah input lebih besar atau lebih kecil dari referensi (dalam hal ini 0V), maka untuk sinyal sinusoidal input, output akan menjadi gelombang kotak (berpindah antara dua level tegangan).

 

3. Apa yang terjadi pada output ketika tegangan input (−) berada di bawah 0 V?

A. Output menjadi tinggi (HIGH)

B. Output menjadi rendah (LOW)

C. Tidak ada perubahan pada output

 

Jawaban: A. Output menjadi tinggi (HIGH)

Alasan : Dalam konfigurasi ini, karena input sinusoidal masuk ke terminal inverting (−), dan terminal non-inverting (+) terhubung ke ground (0V), maka:

Jika input lebih kecil dari 0V → (−) < (+) → output HIGH (mendekati +5V)

Jika input lebih besar dari 0V → (−) > (+) → output LOW (mendekati 0V atau GND)

 

8.Percobaan[Kembali]




FIG 13.41


8. Link Download[Kembali]

Download Proteus Fig 13.41 [klik disini]

Download Datasheet Resistor [klik disini]

Download Datasheet Op Amp 741 [klik disini]

Download Datasheet Osiloskop [klik disini]

Download Video Fig 13.41 [klik disini]

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Gambar
Bahan Presentasi  Mata Kuliah Elektronika 2024 Disusun Oleh: Faliska Putri Azzahra NIM : 2410953016 Dosen Pengampu : Dr. Darwison ,MT Referensi : Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978-602-9081-10-7, CV Ferila, Padang Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”,Jilid 2,  ISBN: 978-602-9081-10-8, CV Ferila, Padang Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013 Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002. Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005 Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007. John M. Hughes, Practical Electronics: Components and Techniques, O’Reilly Media, 2016.    
Baca selengkapnya