LK 0.1 : Lembar Kerja Belajar Mandiri PPG 2022

 

Nama Mahasiswa : Ayung Suryana, S.Pd.

Nomor UKG         : 201699807141

 

LK 0.1: Lembar Kerja Belajar Mandiri

 

Judul Modul			Elektronika Analog
Judul Kegiatan Belajar (KB)			1.   Komponen Eletronika 2.   Rangkaian Listrik 3.   Rangkaian Elektronika 4.   Penerapan Rangkaian Elektronika
No	Butir Refleksi	Respon/Jawaban
1	Garis besar materi yang dipelajari	1.   KB 1. KOMPONEN ELEKTRONIKA Materi 1: Karakteristik Komponen Pasif a.     Mengenal karakteristik, jenis dan rangkaian resistor §  Resistor adalah komponen elektronik pasif yang didesain untuk menahan arus listrik. §  Jenis resistor dibedakan atas dua macam yaitu resistor tetap (nilai resistansinya tetap) dan resistor variabel (nilai resistansinya dapat diubah-ubah). §  Rangkaian resistor dapat dirangkai secara seri, paralel dan campuran.   b.     Karakteristik, Prinsip Dasar dan Fungsi §  Karakteristik utama dari resistor adalah resistansiinya dalam satuan Ω dan daya listrik yang dapat diboroskan (disipasi daya dalam satuan Watt). §  Prinsip dasar resistor adalah interaksi antara elektron dengan kisi-kisi atau lapisan kristal dan ion dalam diri resistor.   c.     Mengenal karakteristik, jenis dan rangkaian kapasitor §  Kapasitor(C) yang kadang-kadang disebut juga sebagai kondensor, adalah komponen pasif yang sederhana, menyimpan energi dalam bentuk muatan elektrostatik dan menghasilkan beda potensial (tegangan statis) di dua sisi pelatnya. §  Jenis-jenis kapasitor dibedakan atas dua macam yaitu kapasitor tetap dan kapasitor variabel. Nilai kapasitasnya sangat banyak sekali dari yang nilai paling kecil sampai yang paling besar sesaui dengan kebutuhan. §  Rangkaian kapasitor dapat dirangkai secara seri, paralel dan campuran.   d.     Karakteristik dan Fungsi Kapasitor §  Nominal Kapasitansi (C) §  Tegangan Kerja, (WV) §  Toleransi, (±%) §  Kebocoran aruskapasitor §  Temperatur Kerja §  Koefisien Suhu, (TC) §  Polarisasi §  Tahanan seri ekivalen, (ESR)   e.     Mengenal karakteristik, jenis dan rangkaian induktor §  Induktor adalah sebuah komponen pasif yang dirancang untuk melawan perubahan arus sehingga sering juga disebut sebagai "Resistor AC". §  Fungsi utama dari induktor di dalam suatu rangkaian adalah untuk melawan fluktuasi arus yang melewatinya. §  Rangkaian induktor dapat dirangkai secara seri, paralel dan campuran.     Materi 2: Karakteristik dan Pembiasan Komponen Aktif Analog a.     Dioda semikonduktor dan aplikasinya §  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. §  Suatu dioda bisa diberi bias (prategangan) mundur (reverse bias) atau  diberi bias maju (forward bias) untuk mendapatkan karakteristik yang diinginkan   b.     Bipolar Junction Transistor (BJT) dan pembiasannya §  Transistor merupakan suatu kompenen elektronika aktif yang bersifat semikonduktor, mempunyai kemampuan mengendalikan resistansi efektif dengan mengendalikan sinyal utama (tegangan dan arus listrik) dari jarak jauh. §  Terdapat dua jenis keluarga transistor, yanitu transistor Bipolar atau Bipolar Junction Transistor (BJT), seperti PNP dan NPN, dan transistor Unipolar atau Unipolar Junction Transistor (UJT), seperti FET dan MOSFET.     c.     Operational Amplifier (Op-Amp) §  Penguat Operasional (Op-Amp) adalah penguat gandeng langsung (direct coupled/dc) dengan gain tinggi, mempunyai impedansi masukan tinggi dan impedansi keluaran rendah. §  Masukan Op-Amp yang berlabel inverting (-) dan non-inverting (+), merupakan masukan bedaan (difference input). Umumnya sinyal masukan diberikan ke salah satu masukan. Adapun masukan yang lain digunakan untuk mengendalikan karakteristik komponen. Ø Arus prategangan masukan  adalah arus rerata dari arus yang masuk ke dua terminal masukan dari Op-Amp seimbang Ø Arus ingsutan masukan lio adalah bedaan antara arus-arus yang masuk ke terminal masukan Op-Amp yang seimbang Ø Hanyutan arus ingsutan maksimum ∆Io /∆T adalah rasio perubahan arus ingsutan masukan terhadap perubahan suhu Ø Tegangan ingsutan masukan Vio adalah tegangan yang harus diberikan antara kedua terminal masukan untuk menyeimbangkan Op- Amp Ø Hanyutan tegangan ingsutan masukan ∆Vio/∆T adalah rasio perubahan tegangan ingsutan masukan terhadap perubahan suhu. Ø Tegangan ingsutan keluaran adalah bedaan antara tegangan dc pada ujung keluaran dan latar (ground) jika kedua ujung masukan dilatarkan Ø Rentang tegangan keluaran adalah ayunan tegangan keluaran maksimum yang dapat diperoleh tanpa cacat yang signifikan (pada suatu resistansi beban)Lebar bidang daya penuh (Full power bandwidth) Ø Lebar bidang daya penuh adalah frekuensi maksimum yang dapat dicapai dari suatu sinusiode pada rentang tegangan keluaran. Ø Laju ayunan Op- amp adalah ukuran seberapa cepat tergangan keluaran dapat berubah dalam menanggapi suatu sinyal masukan. Ø CMMR adalah ukuran kemampuan Op- Amp menolak sinyal mode bersama yang dinyatakan dengan rasio antara peroleh mode diferensial terhadap peroleh mode bersama.Untuk µA 741 nilai CMRR nya adalah 3163 atau 20 log 3163 = 70 dB. Ø Penguat inverting adalah ekuivalen dengan penguat emiter bersama atau penguat source bersama   2.   KB 2. RANGKAIAN LISTRIK Materi 1: Istilah Kelistrikan Dasar a.     Muatan Listrik (Charge) §  Muatan listrik adalah muatan dasar yang dimiliki suatu benda, yang membuatnya mengalami gaya pada benda lain yang berdekatan dan juga memiliki muatan listrik. §  Simbol muatan listrik adalah Q, dalam Sistem Satuan Internasional (SI) satuanya adalah coulomb (C), yang merupakan 6.24 x 1018 muatan dasar.   b.     Arus (Current) §  Arus merupakan hasil dari aliran elektron. §  Arah arus berlawanan dengan aliran elektron (muatan negatif).   c.     Arus Searah dan Arus Bolak-Balik §  Ada dua jenis arus listrik, yaitu: 1) Arus listrik searah, yang disingkat dengan DC (direct current) dan 2) Arus listrik bolak-balik, yang disingkat dengan AC (alternating current).     d.     Konduktor, Isolator dan Semikonduktor §  Konduktor dalam teknik elektronika adalah bahan yang dapat menghantarkan arus listrik secara baik. §  Isolator (insulator) adalah bahan yang susah menghantarkan arus listrik, apakah dalam bentuk padat, cair atau gas. §  Semikonduktor(semiconductor) adalah bahan yang sifat penghantaran arus listriknya jatuh diantara konduktor dan isolator dan menawarkan resistansi sedang untuk mengalirkan muatan.   e.     Resistansi dan Konduktansi §  Resistansi merupakan Sifat suatu bahan yang menghambat atau melawan arus listrik yang melaluinya. §  Konduktansi, merupakan kebalikan dari resistansi, adalah karakteristik bahan yang mendorong aliran muatan listrik yang melaluinya.   f.      Tegangan (voltage) §  Tegangan adalah salah satu jenis gaya yang diperlukan untuk memindahkan muatan dalam konduktor. §  Tegangan didefinisikan sebagai usaha yang dilakukan per satuan muatan, ketika muatan dipindahkan dari satu titik ke titik lain dalam suatu konduktor.   g.     Sumber Arus dan Tegangan §  Sumber tegangan yang ideal adalah elemen rangkaian dua terminal yang memberikan besaran tegangan spesifik di seluruh terminalnya terlepas dari arus yang mengalir melewatinya. §  Sumber arus ideal adalah elemen rangkaian dua terminal yang mempertahankan arus konstan melalui terminalnya terlepas dari tegangan di terminal tersebut.   h.     Daya Listrik dan Energi §  Daya listrik didefinisikan sebagai laju penerimaan atau pengiriman energi dari satu sirkuit ke sirkuit lainnya. §  Daya direpresentasikan oleh notasi P dan satuannya adalah joule per detik (J/s) atau watt (W).   Materi 2: Hukum-Hukum Kelistrikan Hukum kelistrikan diperlukan untuk menganalisis rangkaian listrik secara efektif dan efisien dengan menentukan parameter rangkaian yang berbeda seperti arus, daya, tegangan dan hambatan. a.     Hukum Ohm §  Hukum Ohm adalah hukum paling penting dalam analisis rangkaian listrik yang dapat diterapkan ke jaringan listrik apa pun dalam setiap rentang waktu. §  Hukum Ohm menyatakan bahwa aliran arus dalam konduktor, berbanding lurus dengan tegangan jatuh di konduktor tersebut.   b.     Hukum Kirchhoff Arus (KCL) §  Hukum Kirchhoff, digunakan untuk menghitung arus dan tegangan dalam rangkaian listrik. §  Hukum Kirchhoff arus menyatakan bahwa jumlah aljabar dari arus di sebuah node (node/node mengacu pada titik mana pun di rangkaian di mana dua atau lebih elemen rangkaian bertemu) sama dengan nol.   c.     Hukum Kirchhoff Tegangan (KVL) §  Hukum  Kirchhoff tegangan (KVL, Kirchhoff’s Voltage Law) menyatakan bahwa jumlah aljabar dari tegangan di setiap loop/lingkup dari rangkaian sama dengan nol.   d.     Rangkaian Seri dan Aturan Pembagi Tegangan (Voltage Divider) §  Pada rangkaian seri, elemen rangkaian seperti sumber tegangan, resistor, dll, terhubung dalam koneksi ujung ke ujung, di mana besar arus yang mengalir melalui setiap elemen adalah sama.   e.     Rangkaian Paralel dan Aturan Pembagi Arus (Current Divider) §  Dua atau lebih elemen rangkaian dikatakan paralel, ketika berbagi node yang sama. Dalam rangkaian paralel, tegangan di setiap elemen rangkaian paralel adalah sama, tetapi arus yang melalui masing-masing elemen mungkin berbeda   Materi 3: Metode Analisis Rangkaian Metode analisis rangkaian sebenarnya merupakan salah satu alat bantu untuk menyelesaikan suatu permasalahan yang muncul dalam menganalisis suatu rangkaian,bilamana konsep dasar atau hukum-hukum dasar seperti Hukum Ohm dan Hukum Kirchhoff tidak dapat menyelesaikan permasalahan pada rangkaian tersebut. a.     Aturan Cramer (Cramer’s rule) Tahun 1750, Gabriel Cramer mengembangkan aturan aljabar untuk memecahkan parameter-parameter tak diketahui. Aturan tersebut sangat efesien untuk menyelesaikan sistem dengan dua atau lebih persamaan.   b.     Metode mesh analysis (analisis loop) §  Dalam analisis mesh, sumber arus perlu untuk dikonversi dulu menjadi sumber tegangan dengan polaritas yang sesuai, seperti yang diidentifikasi pada arah dari sumber arus.   c.     Metode node analysis (analisis node) §  Analisis node/node adalah metode lain untuk menghitung parameter listrik seperti arus, tegangan dan daya pada rangkaian yang berisi lebih dari satu sumber (tegangan atau arus).   Materi 4: Teorema Rangkaian Kelistrikan dan Elektronika a.     Sifat linearitas §  Linearitas adalah sifat dari suatu sistem atau elemen yang mengandung homogenitas (skala) dan sifat-sifat tambahan. §  Sifat homogenitas menyatakan bahwa jika input dari suatu sistem dikalikan dengan sesuatu yang konstan, maka output akan diperoleh dengan mengalikan konstanta yang sama.   b.     Teorema Superposisi §  Prinsip superposisi biasanya diterapkan ke jaringan rangkaian linear, yang berisi lebih dari satu sumber. §  Teorema superposisi menyatakan bahwa “dalam jaringan linear apa pun, arus yang melalui atau tegangan di elemen apa pun adalah jumlah aljabar dari arus melalui atau tegangan di seluruh elemen tersebut karena masing-masing sumber independen bertindak sendiri”.   c.     Teorema Thevenin §  Teorema Thevenin adalah teorema yang berguna untuk menganalisis rangkaian ekuivalen dari motor induksi tiga fase, model hibrida frekuensi rendah dan model amplifier transistor. §  Teorema Thevenin menyatakan bahwa rangkaian linear dua terminal yang terdiri dari sumber dan resistor, dapat digantikan oleh rangkaian sederhana yang terdiri dari tegangan setara (tegangan rangkaian terbuka) sumber Thevenin VThsecara seri dengan resistansi setara Thevenin RTh.   d.     Teorema Norton §  Teorema Norton menyatakan bahwa setiap rangkaian linear yang mengandung sumber dan resistor dapat diganti oleh rangkaian ekuivalen yang terdiri dari sumber arus sejajar dengan yang setara resistor pada sepasang terminal tertentu.   e.     Teorema transfer daya maksimum §  Teorema transfer daya maksimum terjadi jika nilai resistansi beban samadengan nilai resistansi sumber, baik dipasang seri dengan sumber tegangan ataupun dipasang paralel dengansumber arus.   f.      Transformasi delta-wye dan wye-delta §  Jika sekumpulan resistansi yang membentuk hubungan tertentu saat dianalisis ternyatabukan merupakan hubungan seri ataupun hubungan paralel yang telah kita pelajarisebelumnya, maka jika rangkaian resistansi tersebut membentuk hubungan star ataubintang atau rangkaian tipe T, ataupun membentuk hubungan delta atau segitiga ataurangkaian tipeII, maka diperlukan transformasi baik dari bintang ke delta ataupunsebaliknya.   Materi 5: Analisis Rangkaian AC dan DC a.     Analisis rangkaian RLC §  Rangkaian listrik adalah suatu kumpulan elemen atau komponen listrik yang saling dihubungkan dengan cara-cara tertentu dan paling sedikit mempunyai satu lintasan tertutup. §  Kapasitor dan induktor tidak menghamburkan energi seperti resistor, tetapi menyimpan energi ketika elemen-elemen ini terhubung ke sumber energi dalam rangkaian.     b.     Respon R, L dan C pada Arus AC §  Respon elemen R terhadap arus DC maupun AC, relatif linear, dimana berlaku Hukum Ohm yang sama. Fasa antara arus dan tegangan juga berjalan serempak, tanpa pengaruh variabel waktu. §  Jika sebuah kapasitor dilewati arus AC, arus Ic tersebut akan mengisi mengisi kapasitor sehingga tegangan kapasitor Vc perlahan akan naik setinggi Vt. §  Adapun jika berada pada rangkaian dengan sumber DC, maka C tidak akan dilewati arus (open circuit). §  Jika sebuah induktor dilewati arus AC yang besarnya berubah setiap waktu, maka pada induktor akan terdapat tegangan induksi Vl. §  Berbeda dengan sumber arus DC, induktor relatif tidak memberikan respon berupa resistansi (reaktansi induktif) seperti halnya pada arus AC.   c.     Arus dan Tegangan Sinusoidal §  Pada rangkaian RLC, persamaan tegangan yang melewati elemen pasif jika arusnya sinusoidal. §  jika R,L dan C menjadi elemen dalam sebuah rangkaian listrik arus AC, maka secara matematis akan memberikan impedansi atau perlawanan dengan nilai kompleks.   d.     Analisis rangkaian AC §  Analisis rangkaian AC memainkan peran penting dalam merancang dan menguji jaringan transmisi listrik, peralatan listrik dan elektronik.   e.     Analisis Node (Node Analysis) §  Analisis node berprinsip pada Hukum Kirchhoff tentang arus/KCL dimana jumlah arus yangmasukdan keluar dari titik percabangan akan sama dengan nol, dimana tegangan merupakan parameter yang tidak diketahui.   f.      Analisis Loop (Mesh Analysis) §  Analisis mesh (loop), arus yang tidak diketahui biasanya ditentukan dari persamaan simultan.     3.   KB 3. RANGKAIAN ELEKTRONIKA Materi 1: Rangkaian Prategangan Transistor §  Rangkaian digital bisa diartikan sebagai rangkaian yang menggunakan transistor sebagai switch, sedangkan rangkaian linear adalah rangkaian yang menggunakan transistor sebagai sumber arus. §  Contoh untai penguat dengan sinyal masukan diumpankan ke basis dan sinyal keluaran diambil dari kolektor. a.    Prategangan basis b.   Prategangan Emiter/Pembagi Tegangan c.    Prategangan Umpan Balik Kolektor   Materi 2: Field-Effect Transistor (FET) §  Transistor efek medan (Field Effect Transistor/ FET) adalah devais terkendali tegangan, yang berarti karakteristik keluaran dikendalikan oleh tegangan masukan. §  Sedangkan transistor bipolar adalah devais terkendali arus. a.   Kontruksi JFET (Junction Field Effect Transistor) b.   Operasi JFET c.    Untai Prategangan JFET   Materi 3: Metal Oxide Semiconductor FET (MOSFET) §  MOSFET adalah devais yang dapat dioperasikan dalam mode peningkatan (enhancement) ukuran kanal. Ini berarti bahwa devais ini tidak dibatasi untuk bekerja dengan gate berprategangan balik a.   D-MOSFET D-MOSFET dapat bekerja dalam mode deplesi dan mode enhancement b.  E-MOSFET E-MOSFET hanya dapat beroperasi dalam mode enhancement, maka tegangan gate harus positif terhadap source §  Transistor efek medan (Field Effect Transistor/ FET) adalah devais terkendali tegangan, yang berarti karakteristik keluaran dikendalikan oleh tegangan masukan. §  Sedangkan transistor bipolar adalah devais terkendali arus §  Source dan Drain adalah kanal (Channel)   4.   KB 4. PENERAPAN RANGKAIAN ELEKTRONIKA Materi 1: Rangkaian Penguat Transistor a.  Model Transistor Sinyal Kecil dengan parameter hibrid b.  Konfigurasi Penguat Transistor §  Gain arus, adalah rasio (hasil bagi) antara arus keluaran dan arus masukan sinyal §  Peroieh tegangan, adalah rasio antara tegangan keluaran dan tegangan masukan sinyal §  Resistansi masukan, adalah resistansi yang terlihat dari ujung masukan oleh sinyal masukan §  Resistansi keluaran, adalah resistansi yang terlihat dari ujung keluaran pada saat tidak ada sinyal masukan. c.   Penguat Emiter Bersama (Common Emitter) §  Emiter menjadi bagian bersama bagi untai masukan dan keluaran. §  Resistansi keluaran (output resistance) adalah resistansi di dalam penguat yang terlihat oleh beban. d.  Penguat Emiter Bersama dengan Resistor Emiter §  Digunakan untuk stabilisasi Gain tegangan terhadap perubahan prameter transistor hfe. e.   Penguat Kolektor Bersama (Common Collector) §  Gain arus penguat kolektor bersama, mendekati Gain arus penguat emiter bersama. §  Karena untai pengikut emiter ini mempunyai resistansi masukan yang tinggi dan resistansi keluaran yang rendah, maka untai ini sering digunakan untuk penyesuai impedans (impedance matching) dari penguat berimpedans keluaran yang tinggi ke beban berimpedans rendah. f.    Penguat Basis Bersama (Common Base) g.  Perbandingan Antar Konfigurasi Penguat Transistor §  Pada konfigurasi CE, Gain tegangan dan Gain arus tinggi (Av>1, Ai >1). Untuk konfigurasi CC, Gain tegangan mendekati satu (Av<1), sedangkan Gain arus tinggi seperti pada CE.   Materi 2: Penguat FET (Field-Effect Transistor) Operasi penguat FET ( JFET /Junction Field Effect Transistor dan MOSFET /Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ) menyerupai penguat BJT. Perbeda antara keduanya adalah BJT merupakan komponen terkendali arus, sedangkan FET adalah komponen terkendali tegangan. a.     Model Sinyal Kecil untuk JFET/MOSFET b.     Penguat Source Bersama (Common Source/CS) c.      Penguat Drain Bersama (Common Drain/CD) d.     Penguat Gate Bersama (Common Gate /CG)   Materi 3: Penguat dengan Operational Amplifier Op-amp (operational amplifier) ini memiliki dua jenis masukan, yaitu V1 yang merupakan masukan nonpembalik (non-inverting input) (+) dan V2 yang merupakan masukan pembalik (inverting input) (-), serta sebuah keluaran Vo. a.  Penguat Inverting §  Penguat inverting adalah ekuivalen dengan penguat emiter bersama atau penguat source bersama b.  Penguat Non Inverting §  Bahwa sinyal masukan dihubungkan ke masukan non inverting, sehingga sinyal keluaran mempunyai fase yang sama dengan sinyal masukan. c.  Resistansi masukan dan resistansi keluaran §   Resistansi masukan penguat non inverting sangat tinggi karena sinyal masukan diberikan langsung ke Op- Amp. Resistansi keluaran penguat non inverting mendekati sama dengan resistansi keluaran Op- Amp. d.  Pengikut Tegangan/Penguat Penyangga (Voltage Follower) e.  Penguat Penjumlah (Summing Amplifier) §   Penguat penjumlah mempunyai keluaran yang sebanding dengan jumlah masukan f.   Penguat Beda (Difference Amplifier) §   Penguat beda mempunyai keluaran yang sebanding dengan beda sinyal masukan. g.  Integrator §  Integrator adalah untai yang dapat melakukan operasi integrasi matematis pada sinyal masukan. h.  Diferensiator §  Diferensiator adalah untai yang keluarannya sebanding dengan laju perubahan sinyal masukan i.   Komparator (rangkaian pembanding)   Materi 4: Perancangan Rangkaian Elektronika Analog (Catu daya) Hampir semua peralatan elektronika membutuhkan daya dc dari catu daya (power supply) untuk operasinya. Daya dc dapat diperoleh dari akumulator ataupun batere dengan cara konversi kimia. a. Harga rata-rata (dc) §  Suatu ampere meter dc dibuat sedemikian sehingga simpangan jarum menunjuk nilai rata-rata dari arus yang melaluinya b. Harga Efektif (ac) §  Suatu amper meter (voltmeter)  akar rata-rata kuadrat (root means square /rms) dibuat demikian rupa sehingga penyimpangan jarum menunjukkan arus (tegangan) efektif atau rms c. Faktor Bentuk §  Form Factor (Faktor Bentuk) adalah perbandingan antara harga efektif ac (rms) dibagi dengan harga rata-rata dc d. Faktor Regulasi §  Derajat perubahan tegangan output penyearah karena perubahan beban diukur dari factor regulasinya e. Faktor Ripel §  Tujuan penyearah adalah mengubah daya ac menjadi daya dc f. Ef i s i ens i  Penyearah g. Peak Inverse Voltage (PIV) §  Semua dioda akan mempunyai tegangan breakdown bila diberi prategangan arah mundur. Bila ingin menggunakan sebuah dioda sebagai penyearah, maka harus diperhitungakan berapa besarnya tegangan arah mundur paling besar yang boleh dialam oleh dioda tersebut. h. Dissipasi Daya (P) §  Penyearah (rectifier) ada dua macam yakni penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh.
2	Daftar materi yang sulit dipahami di modul ini	1.    Cara menentukan kaki transistor dengan multimeter 2.    Cara menghitung dengan metode mesh analysis dan  teorema transfer daya maksimum 3.    Cara menghitung prategangan umpan balik kolektor dan penggunaan komponen UJT 4.    Cara analisis penguat JFET dan MOSFET  serta cara perhitungan penguat emitor bersama
3	Daftar materi yang sering mengalami miskonsepsi	1.    Daerah cut-off Transistor 2.    Pin offset null 3.    Transformasi delta-wye dan wye-delta-wye,