MODUL I

RANGKAIAN SETARA THEVENIN DAN RANGKAIAN AC

Nama : Nurul Atiqah

NIM : 10211032

Email : tiqah_pinang@yahoo.com

Shift/Minggu : IV/1

Asisten : Resti Marlina (10209095)

: Ahmad Sidik (10209059)

: Ulin Nuha (10210095)

Tanggal Praktikum : 26 September 2012

Tanggal Pengumpulan: 02 Oktober 2012

Abstrak

Pada praktikum pertama ini, praktikan dituntut untuk mampu menggunakan multimeter dan

osiloskop dimana kedua alat ini dapat digunakan untuk menghitung pengukuran pada rangkaian

thevenin dan rangkaian tapis (filter). Rangkaian setara thevenin merupakan penyederhanaan

rangkaian yang dipasang secara seri. Rangkaian tapis berhubungan dengan pengolahan sinyal, besar

frekuensi yang ditahan maupun yang diloloskan itu tergantung dari jenis tapis yang digunakan.

Metode yang digunakan dalam praktikum ini adalah metode deskriptif analisis karena praktikum ini

mendeskriptifkan data yang diperoleh di laboratorium. Pengukuran hasil yang diperoleh ada yang

tidak sesuai dengan teori, hal ini kemungkinan disebabkan hambatan kabel dalam rangkaian.

Kata kunci : multimeter, osiloskop, thevenin, tapis(filter)

1. Tujuan Praktikum

a. Mampu menggunakan multimeter dan

osiloskop

b. Mampu menganalisis rangkaian

thevenin

c. Memahami bentuk rangkaian tapis

beserta fungsinya

d. Mampu menentukan frekuensi kerja

tapis dari eksperimen dan teori

2. Teori Dasar

Rangkaian secara thevenin merupakan

rangkaian yang terdiri dari sebuah sumber

tegangan dan sebuah hambatan yang disusun

secara seri[2].

Gambar 1. Rangkaian pembagi tegangan

Dari gambar di atas dapat diperoleh tegangan

theveninnya:

Vth = Eth =

Vs

Dan cara memperoleh hambatan theveninnya:

Rth =

+ R2

Rangkaian tapis biasanya digunakan

dalam pengolahan sinyal. Pengolahan sinyal

adalah perubahan sinyal masukan menjadi

frekuensi keluaran yang sebanding dengan

harga komponen yang digunakan.terdapat 4

jenis tapis yaitu LPF (Low Pass Filter), HPF

(High Pass Filter), BPF (Band Pass Filter) dan

NF (Notch Filter).

Tapis Lolos Rendah (LPF) merupakan

rangakaian integrator. Rangkaian ini tujuannya

adalah mempelajari tapis lolos rendah, memplot

grafik tanggapan frekuensi dan pergeseran fasa

sehingga akhirnya dapat disimpulkan bahwa

tapis lolos rendah merupakan rangkaian yang

hanya dapat melewatkan sinyal dengan

frekuensi rendah[3]

.

Gambar 2. Tapis Lolos Rendah

Gambar 3. Respon Frekuensi Tapis Ideal Low Pass

Perbandingan antara tegangan output

o(ω) dan tegangan input i(ω) disebut fungsi

alih (ω).

(ω) =

Tapis Lolos Tinggi (LPF) merupakan

rangakaian differensiator. Rangkaian ini

tujuannya adalah mempelajari tapis lolos tinggi,

memplot grafik tanggapan frekuensi dan

pergeseran fasa sehingga akhirnya dapat

disimpulkan bahwa tapis lolos tinggi

merupakan rangkaian yang hanya dapat

melewatkan sinyal dengan frekuensi tinggi[3]

.

Gambar 4. Tapis Lolos Tinggi

Gambar 5. Respon Frekensi Tapis Ideal High Pass

Perbandingan antara tegangan output

Vo(ω) dan tegangan input Vo(ω) disebut fungsi

alih G(ω).

(ω) =

=

Dengan

, adalah frekuensi sudut

potong. Dalam melukiskan tanggapan

amplitude, biasanya digunakan rasio tegangan

dalam Db (decibel), yang didefiniskan sebagai:

(ω) (dB) = 20 log

Tapis Lolos Tengah (BPF) dapat

diperoleh dengan menggabungkan rangakaian

tapis lolos rendah dan tapis lolos tinggi secara

seri[1]

Gambar 6. Respon Frekuensi Band Pass

Tapis Lolos Pita (NF) dapat diperoleh

dengan menggabungkan rangkaian tapis lolos

rendah dan tangkaian tapis lolos tinggi secara

paralle[1]

Gambar 7. Respon Frekuensi Tapis Ideal Notch

3. Data

Percobaan 1. Pengukuran arus searah

Tabel 1. Pengukuran arus searah

Parameter

rangkaian seri Nilai arus

teori di R2

(A)

Multimeter

Digital

R1

(Ω)

R2

(Ω)

Nilai arus

terukur

(A)

5070k 678 9.86 x 10-7

0.00017

550 834 3.6 x 10-3

0.00027

550 678 4.07 x 10-3

0.00027

Percobaan 2. Pengukuran tegangan searah

Tabel 2. pengukuran tegangan searah

Parameter

rangkaian seri

Nilai

tegangan

teori di R2

(V)

Multimeter

Digital

R1

(Ω)

R2

(Ω)

Nilai tegangan

terukur (V)

5070k 678 6.68 x 10-4

5.19

550 834 3.013 5.19

550 678 2.76 5.19

Percobaan 3. Rangkaian setara thevenin

Tabel 3. Rangkaian secara thevenin

Vs

(V)

R1

(Ω)

R2

(Ω)

R3

(Ω)

Rth

(Ω) Eth (V)

5 834 550 678 920 2.332

5 834 550 5070k 1380 5.19

5 834 678 5070k 1511 5.19

Percobaan 4. Rangkaian tapis (filter)

Tabel 4. Low Pass Filter (LPF)

R = 834 Ω ; C = 10-7

± 5 % F

NO f (Hz) Vin (V)

Vout

(V)

1 1000 1.5 4

2 1100 1.5 3.5

3 1200 1.5 3.25

4 1300 1.5 3

5 1400 1.5 3

6 1500 1.5 3

7 1600 1.5 3

8 1700 1.5 3

9 1800 1.5 2

10 1900 1.5 2

11 2000 1.5 2

12 2100 1.5 2

13 2200 1.5 2

14 2300 1.5 2

15 2400 1.5 2

16 2500 1.5 2

17 2600 1.5 2

18 2700 1.5 1.75

19 2800 1.5 1.5

20 2900 1.5 1.25

21 3000 1.5 1.25

22 3200 1.5 1.25

23 3400 1.5 1.25

24 3600 1.5 1.25

25 3800 1.5 1.15

26 4000 1.5 1.1

27 4200 1.5 1.05

28 4400 1.5 1

29 4600 1.5 1

30 4800 1.5 1

Tabel 5.High Pass Filter (HPF)1

R = 560 Ω ; C= 10-7

F

NO f (Hz) Vin (Vpp) Vout (V)

1 1020 0.5 0.1

2 150 0.5 0.6

3 225 0.5 0.8

4 250 0.5 0.9

5 275 0.5 1.1

6 300 0.5 1.2

7 350 0.5 1.3

8 400 0.5 1.6

9 450 0.5 1.7

10 500 0.5 1.8

11 550 0.5 1.9

12 600 0.5 2

13 650 0.5 2.2

14 700 0.5 2.3

1 Data diperoleh dari Amalia Rizky

Amanda_10211010_IV/1

15 750 0.5 2.5

16 800 0.5 2.6

17 850 0.5 2.75

18 900 0.5 2.8

19 950 0.5 2.85

20 1000 0.5 3

21 1500 0.5 3.25

22 2500 0.5 4

23 4000 0.5 4.3

24 6000 0.5 4.35

25 7000 0.5 4.35

26 8000 0.5 4.35

27 8500 0.5 4.35

28 9000 0.5 4.35

29 10000 0.5 4.35

30 11000 0.5 4.35

Tabel 6. Band Pass Filter3

R= 0.829 kΩ dan 0.553 kΩ ;

C= 10-7

F

NO f (Hz)

Vin

(Vpp) Vout (V)

1 5 1.4 2.3

2 10 1.2 2.8

3 15 1.3 2.5

4 20 1.3 2.5

5 25 1.4 2.1

6 30 2 2

7 40 1.4 2.8

8 50 1.4 2.9

9 60 2.5 2.6

3 Data diperoleh dari Shabrina Ghassani_10211064_IV/1

10 80 1.5 3

11 100 2.4 2

12 150 1.5 2.4

13 250 1.4 2.6

14 300 1.4 2.5

15 400 2.1 2.1

16 600 2 2.1

17 800 1.4 2.2

18 850 1.4 2.2

19 900 1.9 1.7

20 1500 1.7 1.05

21 2500 1.5 0.8

22 3000 1.4 1.1

23 4000 1.4 0.6

24 4500 1.4 0.9

25 5000 1.4 0.7

26 6000 1.3 0.4

27 6500 1.4 0.5

28 9000 2.4 2.5

29 10000 1.4 0.3

30 12000 1.4 0.1

Tabel 7. Notch Filter (NF)4

R= 0.829 kΩ dan 0.553 kΩ ;

C= 10-7

F

NO f (Hz)

Vin

(Vpp)

Vout

(V)

1 100 1.2 0.4

2 3400 0.92 0.44

3 6500 0.62 0.36

4 10000 0.11 0.48

4 Data dipeoleh dari Shabrina Ghassani_10211064_IV/1

5 13500 0.6 0.5

6 17000 0.4 0.22

7 20000 0.34 0.16

8 24000 0.28 0.12

9 27000 0.26 0.14

10 30000 0.24 0.12

11 32000 0.24 0.12

12 36000 0.2 0.12

13 40000 0.2 0.1

14 44000 0.18 0.1

15 46000 0.18 0.1

16 50000 0.16 0.1

17 55000 0.16 0.1

18 60000 0.16 0.1

19 65000 0.14 0.1

20 70000 0.14 0.1

21 75000 0.2 0.1

22 80000 0.12 0.1

23 85000 0.12 0.1

24 90000 0.12 0.1

25 95000 0.12 0.1

26 100000 0.12 0.1

4. Pengolahan Data

Berdasarkan tabel 1 pengukuran arus

searah di atas dapat diketahui factor koreksi

terhadap teorinya:

Faktor koreksi =

Data 1 = 17.1 %

Data 2 = 65 %

Data 3 = 56.3 %

Berdasarkan tabel 2 pengukuran

tegangan searah dpat diketahui factor

koreksi terhadap teorinya:

Faktor koreksi =

Data 1 = 77.6 %

Data 2 = 72.3 %

Data 3 = 88.84 %

Pada percobaan 3 pengukuran

secara thevenin, terdapat 4 resistor yang

digunakan selama percobaan. Berikut data

ke-4 resistor tersebut:

R2 : hijau merah ungu emas

= 5.2 x 107 ± 5% Ω

R3 :hijau biru merah emas

= 5.6 x 102 ± 5% Ω

R4 : biru abu cokelat emas

= 6.8 x 10 ± 5% Ω

R5 : kuning ungu hijau emas

= 4.7 x 105 ± 5% Ω

Catatan: R1 tidak digunakan dikarenakan

resistornya sudah mengalami korosi.

Berdasarkan data menurut resistornya di

atas dapat diperoleh tabel seperti di bawah

ini:

Tabel 8. Rangkaian thevenin secara teori

Vs

(V)

R1

(Ω)

R2

(Ω)

R3

(Ω)

Rth

(Ω)

Eth

(V)

5

5.2

X

107

5.6

X

102

68 628 6.5 X

10-6

5

5.2

X

107

5.6

X

102

4.7 X

105

4.66

X105

4.48

X 10-2

5

5.2

X

107

68 4.7 X

105

4.65

X 105

4.48

X 10-2

Dari tabel 3 dan 8 didapat factor

koreksinya:

Faktor koreksi =

Untuk hambatan thevenin:

Data 1 : 46.5 %

Data 2 : 99 %

Data 3 :99 %

Untuk tegangan thevenin :

Data 1 : 35 %

Data 2: 114.9 %

Data 3 : 114.9 %

Berdasarkan R dan C yang ada, dapat

diperoleh fungsi frekuensinya dengan:

Pada percobaan Low Pass Filter

diperoleh f = 1.909 kHz

Pada percobaan High Pass Filter

diperoleh f = 2.84 kHz

Pada percobaan Band Pass Filter dan

Notch Filter diperoleh fb = 1.92 kHz dan fa

= 2.8 kHz

Berdasarkan tabel 4 , 5, 6 dan 7 dapat

dicari fungsi alih dari perbandingan log

tegangan output dan tegangan input

(ω) (dB) = 20 log

Grafik 1. Hubungan G (ω) dan frekuensi pada

LPF

Grafik 2. Hubungan G (ω) dan frekuensi pada

HPF

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

10

00

12

00

14

00

16

00

18

00

20

00

22

00

24

00

26

00

28

00

30

00

34

00

38

00

42

00

46

00

G (ω

)

f (Hz)

-20-15-10

-505

10152025

f (

Hz)

22

5

30

0

45

0

60

0

75

0

90

0

15

00

60

00

85

00

G (ω

)

f (Hz)

Grafik 3. Hubungan G (ω) dan frekuensi pada

BPF

Grafik 4. Hubungan G (ω) dan frekuensi pada

NF

5. Analisis

Dari hasil yang diperoleh baik itu pada

saat mengukur arus searah, tegangan searah dan

rangakaian secara thevenin terdapat perbedaan

nilai pada teori dan eksperimennya. Factor

koreksi yang diperoleh juga cukup signifikan,

ada yang mencapai 99 %. Hal ini disebabkan

karena tidak tepatnya penyambungan pada

rangkaian (misalnya pada saat pemasangan

ressistornya), adanya hambatan dalam kabel

(sedangkan di teori diabaikan) serta tidak

telitinya praktikan dalam melakukan

eksperimen tersebut misalnya pada saat

pengkalibrasian osiloskop dan pembacaan skala

gambar pada osiloskop.

Pada percobaan rangkaian tapis juga

diperoleh grafik yang tidak bagus, hal ini

disebabkan kesalahan praktikan dalam

membaca skala di osiloskop. Pada BPF,

frekuensinya asal-asalan, tidak dilakukan

dengan kelipatan atau berskala sehingga hasil

yang diperoleh tidak sesuai dengan teorinya.

Dan begitu juga dengan NPF, frekuensinya juga

tidak beraturan sehingga grafik yang diperoleh

tidak sesuai dengan teori.

Dalam eksperimen terjadi perbedaan

pengukuran di multimeter dan osiloskop.

Pengukuran di multimeter sudah menunjukkan

digit-digit angka pengukuran sehingga

pengukuran dengan multimeter ini lebih tepat,

sedangkan pengukuran di osiloskop

ketelitiannya kurang karena hanya berupa

gambar grafik sehingga akan menimbulkan

persepsi mata yang berbeda-beda antar

praktikan, selain itu juga pada penggunaan

osiloskop terlebih dahulu harus dikalibrasi tepat

diangka 0 dan itu membutuhkan ketelitian

yang lebih.

Pada rangkaian yang dipasang secara

paralel, arus yang mengalir terbagi dan

tegangannya sama. Jadi jika resistor dan

voltmeter tersebut dihubung paralel, maka besar

tegangan pada keduanya akan sama sehingga

angka yang ditunjukkan voltmeter sama dengan

tegangan pada resistor.

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

5

20

40

80

25

0

60

0

90

0

30

00

50

00

90

00

G(ω

)

f (Hz)

-15

-10

-5

0

5

10

15

10

0

10

00

0

20

00

0

30

00

0

40

00

0

50

00

0

65

00

0

80

00

0

95

00

0G (ω

)

f (Hz)

Pada rangkaian yang dipasang seri, arus

yang mengalir adalah sama sedangkan

tegangannya terbagi. Jadi jika resistor dan

amperemeter tersebut dihubung seri, maka

besar arus yang mengalir pada keduanya akan

sama sehingga angka yang ditunjukkan

amperemeter sama dengan arus yang mengalir

pada resistor.

Rangkaian thevenin sangat berguna

Karena salah satunya dapat menyederhanakan

suatu rangkaian hingga sesederhana mungkin

yang hanya terdiri dari sebuah hambatan dan

tegangan.

Rangkaian BPF dapat meloloskan sinyal

jika frekuensi potong berada di antara frekuensi

rangkaian tapis lolos rendah dan rangkaian tapis

lolos tinggi. Jadi filter ini meloloskan sinyal

dengan batas di atas frekuensi bawah dan di

bawah frekuensi atas f(b)<x<f(a). Sedangkan NPF

dapat meloloskan sinyal pada batas di bawah

frekuensi bawah dan di atas frekuensi atas x< f(b)

dan x>f(a).

6. Kesimpulan

Multimeter dan osiloskop sering kali

digunakan dalam eksperimen rangakaian

elektronika di laboratorium. Rangkaian

thevenin merupakan rangkaian penyedehanaan

dari rangkaiana yang lebih sulit. Terdapat 4

macam rangkaian tapis: HPF bersifat

differensiator, LPF bersifat integrator, BPF dan

NPF yang merupakan gabungan dari LPF dan

HPF yang memiliki karakteristik berbeda. Pada

rangkaian tapis juga dapat dihitung

frekuensinya yang bergantung dengan kapasitor

(C) dan resistor (R).

7. Referensi

[1]Modul Praktikum Elektronika Semester 1

2012/2013

[2]Sutrisno, Elektronika: teori dan

penerapannya. Bandung Penerbit 1986

[3]http://web.ipb.ac.id/~henrymanik/pdf/Tutorial

%20OSILOSKOP.pdf (diakses pada 29

September 2012, pukul 20.30)