Dasar Elektronika Analog dan Digital

SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN
BIDANG KEAHLIAN TEKNIK TELEKOMUNIKASI
Dasar Elektronika
Analog dan Digital
BAGIAN PROYEK PENGEMBANGAN KURIKULUM
DIREKTORAT PENDIDIKAN MENENGAH KEJURUAN
DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN DASAR DAN MENENGAH
DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL
2003
KODE MODUL
TS.001
ii
KATA PENGANTAR
Modul ELEKTRONIKA ANALOG DAN DIGITAL digunakan sebagai panduan
kegiatan belajar untuk membentuk salah satu kompetensi, yaitu mengoperasikan
peralatan telekomunikasi konsumen bidang keahlian teknik telekomunikasi.
Modul ini menekankan pemahaman tentang dasar teori atom dan molekul,
komponen pasif, sifat dan macam bahan penghantar, isolator serta
semikonduktor, komponen dasar elektronika seperti dioda, transistor sebagai
penyearah dan penguat. dalam rangka penguasaan kompetensi mengoperasikan
peralatan telekomunikasi konsumen bidang keahlian teknik telekomunikasi .
Modul ini terkait dengan modul lain yang membahas tentang komponen
elektronika, catu daya, dan alat ukur elektronik.
Yogyakarta, Desember 2003
Penyusun.
Tim Fakultas Teknik
Universitas Negeri Yogyakarta
iii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ………………………………………………………………….. i
KATA PENGANTAR ………………………………………………………………… ii
DAFTAR ISI ……………………………………………………………………………iii
PETA KEDUDUKAN MODUL ……………………………………………………vi
PERISTILAHAN/ GLOSSARY ……………………………………………….. viii
I. PENDAHULUAN…………………………………………………………………… 1
A. DESKRIPSI………………………………………………………………………. 1
B. PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL…………………………………………. 1
1. Petunjuk Bagi Peserta Diklat……………………………………………. 1
2. Petunjuk Bagi Guru ……………………………………………………….. 2
C. TUJUAN AKHIR ………………………………………………………………… 3
D. KOMPETENSI …………………………………………………………………… 4
E. CEK KEMAMPUAN……………………………………………………………… 5
II. PEMBELAJARAN ………………………………………………………………… 6
A. RENCANA BELAJAR PESERTA DIKLAT ………………………………… 6
B. KEGIATAN BELAJAR…………………………………………………………… 7
1. Kegiatan Belajar 1 ………………………………………………………….. 7
a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran …………………………………….. 7
b. Uraian Materi 1 ………………………………………………………… 7
c. Rangkuman 1 ………………………………………………………… 15
d. Tugas 1 ………………………………………………………………. 15
e. Tes Formatif 1 ………………………………………………………… 15
f. Kunci Jawaban Tes Formatif 1……………………………………. 16
2. Kegiatan Belajar 2 ………………………………………………………… 16
a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran ……………………………………. 16
b. Uraian Materi 2………………………………………………………… 17
c. Rangkuman 2………………………………………………………….. 25
d. Tugas 2 ………………………………………………………………. 26
iv
e. Tes Formatif 2…………………………………………………………. 26
f. Kunci Jawaban Tes Formatif 2 …………………………………….. 27
g. Lembar Kerja 2………………………………………………………… 28
3. Kegiatan Belajar 3 ………………………………………………………… 35
a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran ……………………………………. 35
b. Uraian Materi 3 ………………………………………………………. 35
c. Rangkuman 3 ………………………………………………………… 42
d. Tugas 3………………………………………………………………… 42
e. Tes Formatif 3 ……………………………………………………….. 42
f. Kunci Jawaban Tes Formatif 3……………………………………. 43
g. Lembar Kerja 3 ………………………………………………………. 44
4. Kegiatan Belajar 4 ………………………………………………………… 45
a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran…………………………………… 45
b. Uraian Materi 4……………………………………………………… 45
c. Rangkuman 4 ……………………………………………………….. 54
d. Tugas 4 ………………………………………………………………. 54
e. Tes Formatif 4 ……………………………………………………….. 54
f. Kunci Jawaban Tes Formatif 4…………………………………… 55
5. Kegiatan Belajar 5 ………………………………………………………… 60
a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran ……………………………………. 60
b. Uraian Materi 5 ………………………………………………………. 60
c. Rangkuman 5 ………………………………………………………… 69
d. Tugas 5 ………………………………………………………………. 69
e. Tes Formatif 5 ……………………………………………………….. 69
f. Kunci Jawaban Tes Formatif 5……………………………………. 70
g. Lembar Kerja 5 ………………………………………………………. 71
6. Kegiatan Belajar 6 ………………………………………………………… 73
a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran ……………………………………. 73
b. Uraian Materi 6 ………………………………………………………. 73
c. Rangkuman 6 ………………………………………………………… 87
d. Tugas 6 ………………………………………………………………. 87
e. Tes Formatif 6 ……………………………………………………….. 87
v
f. Kunci Jawaban Tes Formatif 6……………………………………. 89
7. Kegiatan Belajar 7 ………………………………………………………… 90
a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran ……………………………………. 90
b. Uraian Materi 7 ………………………………………………………. 90
c. Rangkuman 7 ………………………………………………………… 98
d. Tugas 7 ………………………………………………………………. 99
e. Tes Formatif 7 ……………………………………………………….. 99
f. Kunci Jawaban Tes Formatif 7……………………………………100
g. Lembar Kerja 7 ………………………………………………………101
III. EVALUASI ……………………………………………………………………..103
A. PERTANYAAN ……………………………………………………………..103
B. KUNCI JAWABAN………………………………………………………….104
C. KRITERIA PENILAIAN ……………………………………………………106
IV. PENUTUP ……………………………………………………………………….107
DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………………..108
vi
PETA KEDUDUKAN MODUL
A. Diagram Pencapaian Kompetensi
Diagram di bawah ini menunjukkan urutan atau tahapan pencapaian
kompetensi yang dilatihkan pada peserta diklat dalam kurun waktu tiga
tahun. Modul Dasar Elektronika Analog Digital merupakan salah satu dari
11 modul untuk membentuk kompetensi mengoperasikan peralatan
telekomunikasi konsumen dan memelihara peralatan telekomunikasi
konsumen.
Keterangan :
A. : Mengoperasikan peralatan telekomunikasi konsumen
B. : Memelihara peralatan telekomunikasi konsumen
C. : Mengoperasikan peralatan pendukung transmisi
D. : Mengoperasikan peralatan transmisi radio terestrial
E. : Memelihara peralatan transmisi radio terestrial
F. : Mengoperasikan peralatan transmisi optik
G. : Memelihara peralatan transmisi optik
H. : Memelihara peralatan pendukung transmisi
I. : Mengoperasikan peralatan transmisi seluler
J. : Memelihara peralatan transmisi seluler
K. : Mengoperasikan peralatan transmisi satelit
L. : Memelihara peralatan transmisi satelit
LULUS
SMK
SLTP & yang
sederajad 9
10
TINGKAT I TINGKAT II
D.
E.
4
5
I.
J.
TINGKAT III
A. 1
B. 2
F. 6
G. 7
K.
L.
11
12
C. 3 H. 8
vii
B. Kedudukan Modul
Modul dengan kode TS-001 merupakan modul dasar yang harus diambil pada
awal diklat.
TS-001 Dasar Elektronika Analog dan Digital
TS-002 Dasar Rangkaian Listrik
TS-003 Alat Ukur dan Teknik Pengukuran
TS-004 Pengantar Teknik Telekomunikasi
TU-001 Peraturan Instalasi Listrik
TU-002 Teknik Gambar Listrik
TU-007 Teknik Jaringan Listrik
TU-008 Teknik instalasi CPE (HP, Parabola)
TU-009 Teknik Instalasi kabel Rumah/Gedung
TU-010 Teknik Pemeliharaan Instalasi Listrik dan pengkabelan
TU-011 Teknik Pemeliharaan peralatan telekomunikasi pelanggan
TU-002
TS-002
TS-001
-
TU-001
TS-003
TU-008
1
TS-004
TU-007
TU-009
TU-010
TU-011 2
viii
PERISTILAHAN/GLOSSARY
Bit, yaitu bagian dari setiap digit biner
Least significant bit (LSB), yaitu bit paling kanan pada setiap digit biner.
Mostt significant bit (MSB), yaitu bit paling kiri pada setiap digit biner.
Multivibrator bistabil, yaitu multivibrator yang keluarannya adalah suatu
tegangan rendah atau tinggi 0 atau 1.
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. DESKRIPSI JUDUL
DASAR ELEKTRONIKA ANALOG DAN DIGITAL merupakan modul bahan
ajar praktikum berisi pengetahuan, pengenalan, penggunaan tentang dasar
macam dan karakteristik komponen-komponen elektronika serta sistem
pembilangan dan gerbang dasar maupun kombinasional.
Modul ini menekankan pada penguasaan ilmu elektronika analog dan digital
yang mencakup tentang pengetahuan dasar teori atom; bahan penghantar,
isolator dan semikonduktor, serta sistem pembilangan dan gerbang dasar
maupun kombinasional meliputi : Kegiatan Belajar 1 berisi pengetahuan
dasar teori atom. Kegiatan belajar 2 berisi pengetahuan sifat dan macam
bahan penghantar, isolator dan semikonduktor. Kegiatan Belajar 3 berisi
pengetahuan dasar penyearah. Kegiatan belajar 4 berisi tentang sistem
bilangan dan Kegiatan belajar 5 berisi tentang gerbang dasar dan kombinasi.
Dengan menguasai modul ini peserta diklat mampu menguasai konsep dasar
teori atom sebagai dasar pembuatan komponen-komponen elektronika dan
aplikasi komponen elektronika seperti dioda, transistor berdasar karakteristik
masing-masing komponen. Selain itu juga peserta diklat memahami tentang
sistem bilangan dan gerbang logika dasra dan kombinasi.
B. PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL
1. Petunjuk bagi Peserta Diklat
Peserta diklat diharapkan dapat berperan aktif dan berinteraksi
dengan sumber belajar yang dapat digunakan, karena itu harus
memperhatikan hal-hal sebagai berikut :
2
a. Langkah-langkah belajar yang ditempuh
1) Persiapkan alat dan bahan!
2) Bacalah dengan seksama uraian materi pada setiap kegiatan
belajar!
3) Cermatilah langkah-langkah kerja pada setiap kegiatan
belajar sebelum mengerjakan, bila belum jelas tanyakan
pada instruktur!
4) Jangan menghubungkan alat ke sumber tegangan secara
langsung sebelum disetujui oleh instruktur!
5) Kembalikan semua peralatan praktik yang digunakan!
b. Perlengkapan yang Harus Dipersiapkan
Guna menunjang keselamatan dan kelancaran tugas/ pekerjaan
yang harus dilakukan, maka persiapkanlah seluruh
perlengkapan yang diperlukan. Beberapa perlengkapan yang
harus dipersiapkan adalah:
1) Pakaian kerja (wearpack)
2) Penghantar, isolator dan bahan semikonduktor
3) Komponen elektronika, seperti dioda, transistor
4) IC TTL
c. Hasil Pelatihan
Peserta diklat mampu menguasai dasar elektronika analog dan
digital.
2. Peran Guru
Guru yang akan mengajarkan modul ini hendaknya mempersiapkan
diri sebaik-baiknya yaitu mencakup aspek strategi pembelajaran,
penguasaan materi, pemilihan metode, alat bantu media
pembelajaran dan perangkat evaluasi.
Guru harus menyiapkan rancangan strategi pembelajaran yang
mampu mewujudkan peserta diklat terlibat aktif dalam proses
3
pencapaian/ penguasaan kompetensi yang telah diprogramkan.
Penyusunan rancangan strategi pembelajaran mengacu pada
kriteria unjuk kerja (KUK) pada setiap subkompetensi yang ada
dalam GBPP.
C. TUJUAN AKHIR
Peserta diklat memahami tentang elektronika analog dan digital.
4
D. KOMPETENSI
Sub Kompetensi Kriteria Unjuk Kerja Lingkup Belajar Materi Pokok Pembelajaran
Sikap Pengetahuan Ketrampilan
1 2 3 4 5 6
A1.
Menguasai elektronika
analog
A2.
Menguasai elektronika
digital
Menguasai dasar
elektronika analog
Menguasai dasar
elektronika digital
Penguasaan
dasar elektronika
analog sebagai
fungsi dari sinyal
kontinyu
Penguasaan
dasar elektronka
digital
Tekun dan
kritis dalam
mengkaji
penggunaan
peralatan
elektronika
berbasis
komponen
analog
Tekun dan
kritis dalam
mengkaji
penggunaan
peralatan
elektronika
berbasis
komponen
digital
· Dasar teori atom
dan molekul
· Sifat dam macam
bahan
penghantar,
isolator dan
semikonduktor
· Prinsip dasar
penyearah
· Prinsip dasar
penguat
· Gerbang logika
dasar dan
kombinasional
(AND, OR, NOT,
NAND, NOR, Ex-
OR, Ex-NOR)
· Mampu menguasai
dasar peralatan
elektronika, melalui
penguasaan
:karakteristik
komponen elektronika
analog
· Gerbang logika dasar
dan kombinasional
(AND, OR, NOT, NAND,
NOR, Ex-OR, Ex-NOR)
5
E. CEK KEMAMPUAN
Untuk mengetahui kemampuan awal yang telah dimiliki, maka isilah cek list (􀂥) seperti pada tabel di bawah ini
dengan sikap jujur dan dapat dipertanggung jawabkan.
Saya dapat Melakukan
Pekerjaan ini dengan Kompeten
Sub
Kompetensi Pernyataan
Ya Tidak
Bila Jawaban “Ya” Kerjakan
1. Mamahami dasar
teori atom Tes Formatif 1
2. Memahami sifat dan
macam bahan
penghantar dan
isolator
Tes Formatif 2
3. memahami prinsip
dasar penyearah Tes Formatif 3
4. memahami kode
sistem bilangan Tes Formatif 4
Menguasai
dasar
elektronika
analog dan
digital
5. memahami gerbang
dasar dan
kombinasional
Tes Formatif 5
Apabila anda menjawab TIDAK pada salah satu pernyataan di atas, maka pelajarilah modul ini.
6
BAB II
PEMBELAJARAN
A. RENCANA BELAJAR PESERTA DIKLAT
Jenis
Kegiatan
Tanggal Waktu Tempat Perubahan
Paraf
Guru
Dasar teori
atom dan
molekul
Sifat dan
macam bahan
penghantar
dan isolator
Prinsip Dasar
penyearah
Kode sistem
bilangan
Gerbang
dasar dan
kombinasi
7
B. KEGIATAN BELAJAR
1. Kegiatan Belajar 1 :
Teori Atom dan Molekul
a. Tujuan kegiatan pembelajaran 1
1) Peserta diklat mampu memahami dan menjelaskan struktur
atom semikonduktor.
2) Peserta diklat mampu memahami dan menjelaskan
semikonduktor tipe N dan tipe P.
b. Uraian Materi 1
Operasi komponen elektronika benda padat seperti dioda, LED,
Transistor Bipolar dan FET serta Op-Amp atau rangkaian
terpadu lainnya didasarkan atas sifat-sifat semikonduktor.
Semikonduktor adalah bahan yang sifat-sifat kelistrikannya
terletak antara sifat-sifat konduktor dan isolator. Sifat-sifat
kelistrikan konduktor maupun isolator tidak mudah berubah
oleh pengaruh temperatur, cahaya atau medan magnit, tetapi
pada semikonduktor sifat-sifat tersebut sangat sensitive.
Elemen terkecil dari suatu bahan yang masih memiliki sifat-sifat
kimia dan fisika yang sama adalah atom. Suatu atom terdiri
atas tiga partikel dasar, yaitu: neutron, proton, dan elektron.
Dalam struktur atom, proton dan neutron membentuk inti atom
yang bermuatan positip, sedangkan elektron-elektron yang
bermuatan negatip mengelilingi inti. Elektron-elektron ini
tersusun berlapis-lapis. Struktur atom dengan model Bohr dari
bahan semikonduktor yang paling banyak digunakan adalah
silikon dan germanium.
Seperti ditunjukkan pada Gambar 1 atom silikon mempunyai
elektron yang mengorbit (mengelilingi inti) sebanyak 14 dan
8
atom germanium mempunyai 32 elektron. Pada atom yang
seimbang (netral) jumlah elektron dalam orbit sama dengan
jumlah proton dalam inti. Muatan listrik sebuah elektron
adalah: – 1.602-19 C dan muatan sebuah proton adalah: +
1.602-19 C.
Elektron yang menempati lapisan terluar disebut sebagai
elektron valensi. Atom silikon dan germanium masing
mempunyai empat elektron valensi. Oleh karena itu baik atom
silikon maupun atom germanium disebut juga dengan atom
tetra-valent (bervalensi empat). Empat elektron valensi
tersebut terikat dalam struktur kisi-kisi, sehingga setiap
elektron valensi akan membentuk ikatan kovalen dengan
elektron valensi dari atom-atom yang bersebelahan. Struktur
kisi-kisi kristal silikon murni dapat digambarkan secara dua
dimensi pada Gambar 2 guna memudahkan pembahasan.
Gambar 1. Struktur Atom (a) Silikon; (b) Germanium
Gambar 1. Struktur Atom (a) Silikon; (b) Germanium
9
Meskipun terikat dengan kuat dalam struktur kristal, namun
bisa saja elektron valensi tersebut keluar dari ikatan kovalen
menuju daerah konduksi apabila diberikan energi panas. Bila
energi panas tersebut cukup kuat untuk memisahkan elektron
dari ikatan kovalen maka elektron tersebut menjadi bebas atau
disebut dengan elektron bebas. Pada suhu ruang terdapat
kurang lebih 1.5 x 1010 elektron bebas dalam 1 cm3 bahan
silikon murni (intrinsik) dan 2.5 x 1013 elektron bebas pada
germanium. Semakin besar energi panas yang diberikan
semakin banyak jumlah elektron bebas yang keluar dari ikatan
kovalen, dengan kata lain konduktivitas bahan meningkat.
Semikonduktor Tipe N
Apabila bahan semikonduktor intrinsik (murni) diberi (didoping)
dengan bahan bervalensi lain maka diperoleh semikonduktor
ekstrinsik. Pada bahan semikonduktor intrinsik, jumlah
elektron bebas dan holenya adalah sama. Konduktivitas
Si
Si
Si Si Si
Si Si
Si Si
elektron
valensi
ikatan
kovalen
Gambar 2. Struktur Kristal Silikon dengan Ikatan Kovalen
10
semikonduktor intrinsik sangat rendah, karena terbatasnya
jumlah pembawa muatan yakni hole maupun elektron bebas
tersebut.
Jika bahan silikon didoping dengan bahan ketidak murnian
(impuritas) bervalensi lima (penta-valens), maka diperoleh
semikonduktor tipe n. Bahan dopan yang bervalensi lima ini
misalnya antimoni, arsenik, dan pospor. Struktur kisi-kisi
kristal bahan silikon type n dapat dilihat pada Gambar 3.
Karena atom antimoni (Sb) bervalensi lima, maka empat
elektron valensi mendapatkan pasangan ikatan kovalen dengan
atom silikon sedangkan elektron valensi yang kelima tidak
mendapatkan pasangan. Oleh karena itu ikatan elektron kelima
ini dengan inti menjadi lemah dan mudah menjadi elektron
bebas. Karena setiap atom depan ini menyumbang sebuah
elektron, maka atom yang bervalensi lima disebut dengan atom
Gambar 3. Struktur Kristal Semikonduktor (Silikon) Tipe N
Si
Si
Si Si Si
Si Si
Si Sb
atom
antimoni
(Sb)
elektron
valensi
kelima
11
donor. Dan elektron “bebas” sumbangan dari atom dopan
inipun dapat dikontrol jumlahnya atau konsentrasinya.
Meskipun bahan silikon type n ini mengandung elektron bebas
(pembawa mayoritas) cukup banyak, namun secara keseluruhan
kristal ini tetap netral karena jumlah muatan positip pada inti
atom masih sama dengan jumlah keseluruhan elektronnya.
Pada bahan type n disamping jumlah elektron bebasnya
(pembawa mayoritas) meningkat, ternyata jumlah holenya
(pembawa minoritas) menurun. Hal ini disebabkan karena
dengan bertambahnya jumlah elektron bebas, maka kecepatan
hole dan elektron ber-rekombinasi (bergabungnya kembali
elektron dengan hole) semakin meningkat. Sehingga jumlah
holenya menurun.
Level energi dari elektron bebas sumbangan atom donor dapat
digambarkan seperti pada Gambar 4. Jarak antara pita
konduksi dengan level energi donor sangat kecil yaitu 0.05 eV
untuk silikon dan 0.01 eV untuk germanium. Oleh karena itu
pada suhu ruang saja, maka semua elektron donor sudah bisa
mencapai pita konduksi dan menjadi elektron bebas.
pita valensi
pita konduksi
Eg = 0.67eV (Ge); 1.1eV (Si)
level energi donor
energi
0.01eV (Ge); 0.05eV (Si)
Gambar 4. Diagram Pita Energi Semikonduktor Tipe N
12
Bahan semikonduktor tipe n dapat dilukiskan seperti pada Gambar
5. Karena atom-atom donor telah ditinggalkan oleh elektron
valensinya (yakni menjadi elektron bebas), maka menjadi ion yang
bermuatan positip. Sehingga digambarkan dengan tanda positip.
Sedangkan elektron bebasnya menjadi pembawa mayoritas. Dan
pembawa minoritasnya berupa hole.
Semikonduktor Tipe P
Apabila bahan semikonduktor murni (intrinsik) didoping dengan
bahan impuritas (ketidak-murnian) bervalensi tiga, maka akan
diperoleh semikonduktor type p. Bahan dopan yang bervalensi
tiga tersebut misalnya boron, galium, dan indium. Struktur kisikisi
kristal semikonduktor (silikon) type p adalah seperti Gambar 6.
Karena atom dopan mempunyai tiga elektron valensi, dalam
Gambar 6 adalah atom Boron (B) , maka hanya tiga ikatan kovalen
yang bisa dipenuhi. Sedangkan tempat yang seharusnya
membentuk ikatan kovalen keempat menjadi kosong (membentuk
hole) dan bisa ditempati oleh elektron valensi lain. Dengan
demikian sebuah atom bervalensi tiga akan menyumbangkan
sebuah hole. Atom bervalensi tiga (trivalent) disebut juga atom
akseptor, karena atom ini siap untuk menerima elektron.
Gambar 5. Bahan Semikonduktor Tipe N
+ +
+
+
+
+ + +
pembawa minoritas
ion donor pembawa mayoritas
13
Seperti halnya pada semikonduktor type n, secara keseluruhan
kristal semikonduktor type n ini adalah netral. Karena jumlah hole
dan elektronnya sama. Pada bahan type p, hole merupakan
pembawa muatan mayoritas. Karena dengan penambahan atom
dopan akan meningkatkan jumlah hole sebagai pembawa muatan.
Sedangkan pembawa minoritasnya adalah elektron.
Level energi dari hole akseptor dapat dilihat pada Gambar 7. Jarak
antara level energi akseptor dengan pita valensi sangat kecil yaitu
sekitar 0.01 eV untuk germanium dan 0.05 eV untuk silikon.
Dengan demikian hanya dibutuhkan energi yang sangat kecil bagi
elektron valensi untuk menempati hole di level energi akseptor.
Oleh karena itu pada suhur ruang banyak sekali jumlah hole di pita
valensi yang merupakan pembawa muatan.
Gambar 6. Struktur Kristal Semikonduktor (Silikon) Tipe P
Si
Si
Si Si Si
Si Si
Si B
atom
Boron (B)
hole
14
Bahan semikonduktor type p dapat dilukiskan seperti pada Gambar
8. Karena atom-atom akseptor telah menerima elektron, maka
menjadi ion yang bermuatan negatip. Sehingga digambarkan
dengan tanda negatip. Pembawa mayoritas berupa hole dan
pembawa minoritasnya berupa elektron.
Gambar 8. Bahan Semikonduktor Tipe P
– -
-
-
-
– – -
pembawa minoritas
pembawa mayoritas
ion akseptor
Gambar 7. Diagram Pita Energi Semikonduktor Tipe P
pita valensi
pita konduksi
Eg = 0.67eV (Ge); 1.1eV (Si)
level energi akseptor
energi
0.01eV (Ge); 0.05eV (Si)
15
c. Rangkuman 1
ü Suatu atom terdiri atas tiga partikel dasar, yaitu: neutron,
proton, dan elektron. Pada atom yang seimbang (netral)
jumlah elektron dalam orbit sama dengan jumlah proton
dalam inti.
ü Muatan listrik sebuah elektron adalah: – 1.602-19 C dan
muatan sebuah proton adalah: + 1.602-19 C.
ü Bahan silikon yang didoping dengan bahan ketidak murnian
(impuritas) bervalensi lima (penta-valens) menghasilkan
semikonduktor tipe n. Apabila bahan semikonduktor murni
(intrinsik) didoping dengan bahan impuritas (ketidakmurnian)
bervalensi tiga, maka diperoleh semikonduktor
type p
d. Tugas 1
Carilah unsur-unsur kimia yang termasuk ke dalam kategori
semikonduktor ! (Cari dalam tabel periodik unsur-unsur kimia)
e. Tes formatif 1
1) Jelaskan pengertian dari bahan semikonduktor!
2) Apa arti dari elektron valensi?
3) Apa yang dimaksud dengan semikonduktor intrinsik?
4) Sebutkan beberapa contoh semikonduktor bervalensi tiga!
16
f. Kunci jawaban 1
1) Semikonduktor adalah bahan yang sifat-sifat kelistrikannya
terletak antara sifat-sifat konduktor dan isolator. Sifat-sifat
kelistrikan konduktor maupun isolator tidak mudah berubah
oleh pengaruh temperatur, cahaya atau medan magnit,
tetapi pada semikonduktor sifat-sifat tersebut sangat
sensitif.
2) Elektron valensi adalah jumlah elektron yang menempati
orbit terluar dari struktur atom suatu bahan.
3) Semikonduktor intrinsik adalah bahan semikonduktor murni
(belum diberi campuran/pengotoran) dimana jumlah
elektron bebas dan holenya adalah sama. Konduktivitas
semikonduktor intrinsik sangat rendah, karena terbatasnya
jumlah pembawa muatan hole maupun elektron bebas.
4) Bahan semikonduktor yang bervalensi tiga misalnya boron,
galium, dan indium.
2. Kegiatan Belajar 2 :
Komponen Pasif
a. Tujuan kegiatan pembelajaran 2
1) Peserta diklat memahami jenis-jenis resistor dengan benar.
2) Peserta diklat menguasai tentang kode warna dan angka resistor
dengan benar.
3) Peserta diklat memahami kode warna pada kapasitor dengan
benar.
4) Peserta diklat menjelaskan kode angka dan huruf kapasitor
dengan benar.
5) Peserta diklat menghitung induktor dengan benar.
17
b. Uraian materi 2
Yang termasuk komponen pasif adalah resistor, kapasitor,
induktor.
Resistor
Resistor disebut juga dengan tahanan atau hambatan,
berfungsi untuk menghambat arus listrik yang melewatinya.
Satuan harga resistor adalah Ohm. ( 1 MW (mega ohm) = 1000
KW (kilo ohm) = 106 W (ohm)).
Resistor terbagi menjadi dua macam, yaitu :
ü Resistor tetap yaitu resistor yang nilai hambatannya relatif
tetap, biasanya terbuat dari karbon, kawat atau paduan
logam. Nilainya hambatannya ditentukan oleh tebalnya dan
panjangnya lintasan karbon. Panjang lintasan karbon
tergantung dari kisarnya alur yang berbentuk spiral.
Gambar simbol dan bentuk resistor tetap dapat dilihat pada
gambar 8.
atau
Gambar 9. (a) Resistor tetap; (b) Simbol resistor tetap
(a)
(b)
18
􀆔 Resistor variabel atau potensiometer, yaitu resistor
yang besarnya hambatan dapat diubah-ubah. Yang
termasuk kedalam potensiometer ini antara lain :
Resistor KSN (koefisien suhu negatif), Resistor LDR
(light dependent resistor) dan Resistor VDR (Voltage
Dependent Resistor). Gambar simbol dan bentuk
resistor variabel dapat dilihat pada gambar 10.
Gambar 10. (a) Resistor Variabel / Potensiometer;
(b) Simbol resistor variabel/potensiometer
Menentukan Kode Warna pada Resistor
Kode warna pada resistor menyatakan harga resistansi dan
toleransinya. Semakin kecil harga toleransi suatu resistor
adalah semakin baik, karena harga sebenarnya adalah harga
yang tertera ± harga toleransinya.
Terdapat resistor yang mempunyai 4 gelang warna dan 5
gelang warna seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini :
(b)
(a)
19
Gambar 11. Resistor dengan 4 Gelang dan 5 Gelang Warna.
Tabel 1. Kode Warna pada Resistor 4 Gelang
Warna
Gelang 1
(Angka
pertama)
Gelang 2
(Angka
kedua)
Gelang 3
(Faktor
pengali)
Gelang 4
(Toleransi
/%)
Hitam – 0 1 -
Coklat 1 1 10 1
Merah 2 2 102 2
Oranye 3 3 103 3
Kuning 4 4 104 4
Hijau 5 5 105 5
Biru 6 6 106 6
Ungu 7 7 107 7
Abuabu
8 8 108 8
Putih 9 9 109 9
Emas – – 10-1 5
Perak – – 10-2 10
Tanpa
warna – – 10-3 20
Contoh :
Sebuah resistor dengan 4 gelang. Gelang pertama cokelat,
gelang kedua cokelat, gelang ketiga orange dan gelang
keempat emas. Tentukan nilai tahanan resistor !
Nilai Resistor tersebut :
Gelang 1 (cokelat) =1; Gelang 2(cokelat)=0; Gelang
3(orange)= 103 ; Gelang 4 (emas) = 5 %
20
Sehingga nilai tahanan resistor adalah 10 x 103 W ± 5 %
atau 10 K W dengan toleransi 5 %
Kode Huruf Resistor
Resistor yang mempunyai kode angka dan huruf biasanya
adalah resistor lilitan kawat yang diselubungi dengan
keramik/porselin, seperti terlihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 12. Resistor dengan Kode Angka dan Huruf
Arti kode angka dan huruf pada resistor dengan kode 5 W 22 R
J adalah sebagai berikut :
5 W berarti kemampuan daya resistor besarnya 5 watt
22 R berarti besarnya resistansi 22 W
Dengan besarnya toleransi 5%
21
Kapasitor
Kapasitor atau kondensator adalah suatu komponen listrik yang
dapat menyimpan muatan listrik. Kapasitas kapasitor diukur
dalam F (Farad) = 10-6 mF (mikro Farad) = 10-9 nF (nano Farad)
= 10-12 pF (piko Farad). Kapasitor elektrolit mempunyai dua
kutub positif dan kutub negatif (bipolar), sedangkan kapasitor
kering misal kapasitor mika, kapasitor kertas tidak
membedakan kutub positif dan kutub negatif (non polar).
Bentuk dan simbol kapasitor dapat dilihat pada gambar di
bawah ini:
Gambar 13. (a) Kapasitor; (b) Simbol kapasitor
􀂱 + (b)
(a)
22
Gambar 14. Kode Warna pada Kapasitor
Arti kode angka dan huruf pada kapasitor dapat dilihat pada
tabel 2 di bawah .
Tabel 2. Kode Warna pada Kapasitor
Warna Gelang 1
(Angka)
Gelang 2
(Angka)
Gelang 3
(Pengali)
Gelang 4
(Toleransi
)
Gelang 5
(Tegangan
Kerja)
Hitam – 0 1 – – -
Coklat 1 1 10 1 – -
Merah 2 2 102 2 250
V 160 V
Jingga 3 3 103 3 – -
Kuning 4 4 104 4 400
V 200 V
Hijau 5 5 105 5 – -
Biru 6 6 106 6 630
V 220 V
Ungu 7 7 107 7 – -
Abu-abu 8 8 108 8 – -
Putih 9 9 109 9 – -
23
Tabel 3. Kode Angka dan Huruf pada Kapasitor
Kode angka Gelang 1
(Angka
pertama)
Gelang 2
(Angka
kedua)
Gelang 3
(Faktor
pengali)
Kode huruf
(Toleransi
%)
0 – 0 1 B
1 1 1 10 C
2 2 2 102 D
3 3 3 103 F = 1
4 4 4 104 G = 2
5 5 5 105 H = 3
6 6 6 106 J = 5
7 7 7 107 K = 10
8 8 8 108 M = 20
9 9 9 109
Contoh : – kode kapasitor = 562 J 100 V artinya : besarnya
kapasitas = 56 x 102 pF = 5600 pF; besarnya toleransi = 5%;
kemampuan tegangan kerja = 100 Volt.
24
Induktor
Induktor adalah komponen listrik yang digunakan sebagai
beban induktif. Simbol induktor seperti pada gambar di bawah
ini :
Gambar 15. (a) Induktor ; (b) Simbol Induktor
Kapasitas induktor dinyatakan dalam satuan H (Henry) =
1000mH (mili Henry). Kapasitas induktor diberi lambang L,
sedangkan reaktansi induktif diberi lambang XL.
XL = 2 p . f . L (ohm). ………………………………… (1)
dimana : XL = reaktansi induktif (W)
p = 3,14
f = frekuensi (Hz)
L = kapasitas induktor (Henry)
Pada induktor terdapat unsur resistansi (R) dan induktif (XL)
jika digunakan sebagai beban sumber tegangan AC. Jika
digunakan sebagai beban sumber tegangan DC, maka hanya
(a)
(b)
25
terdapat unsur R saja. Dalam sumber tegangan AC berlaku
rumus :
Z = V / I ……………………… (2)
Z2 = R2 + XL
2
XL
2 = Z2 – R2
XL = …………….. ( 3 )
Dimana :
Z = Impedansi (W) R = Tahanan (W)
V = Tegangan AC (Volt) XL = Reaktansi induktif (W)
I = Arus (Ampere)
Dari persamaan (2) jika sumber tegangan AC (V) dan arus
(I) diketahui, maka Z dapat dihitung. Dari persamaan (3),
jika R diketahui, maka XL dapat dihitung. Dari persamaan
(1) jika f diketahui, maka L dapat dihitung.
c. Rangkuman 2
ü Resistor, Kapasitor dan Induktor termasuk ke dalam
komponen pasif.
ü Nilai resistor dan kapasitor dapat diketahui dengan melihat
kode warna dan angka yang terdapat pada resistor dan
kapasitor.
ü Induktor memiliki unsur resistansi dan induktansi jika
digunakan sebagai beban dalam sumber tegangan AC,
sedangkan bila digunakan sebagai beban pada sumber
tegangan DC hanya akan menghasilkan unsur resistansi.
2
L
Z = R2 +X
Z2 -R2
26
d. Tugas 2
1) Sebutkan kisaran kuat terkecil sampai terbesar resistor yang
ada !
2) Sebutkan tipe kapasitor dan bahan pembuat kapasitor !
3) Sebutkan contoh-contoh penggunaan induktor !
e. Tes formatif 2
1) Jelaskan apa yang dimaksud :
a. Resistor
b. Kapasitor
c. Induktor
2) Apa arti kode 82 k W 5% 9132 W pada resistor ?
3) Apa arti kode 5 W 22 R J pada resistor ?
4) Apakah arti kode warna pada kapasitor berikut Coklat;
hitam; jingga; putih; merah
5) Apa arti kode pada kapasitor : 562 J 100 V?
6) Suatu induktor diberi sumber tegangan AC 100 Volt, arus
yang mengalir 1 Ampere, jika diukur dengan Ohmmeter,
induktor tersebut berharga 99 W. Jika frekuensi sumber 50
Hz, berapakah kapasitas induktansi L ?
27
f. Kunci jawaban 2
1). a). Resistor adalah suatu komponen listrik yang berguna
untuk menghambat arus listrik.
b). Kapasitor adalah suatu komponen listrik
2). 82 k W 5% 9132 W artinya besarnya resistansi = 82 k W;
besarnya toleransi = 5%; nomor serinya = 9132 W.
3). 5 W 22 R J artinya besarnya kemampuan = 5 watt;
besarnya resistansi = 22 W; besarnya toleransi = 5%.
4). Coklat = 1; hitam = 0; jingga = 103; putih = toleransi 10
%; merah = tegangan kerja 250 V untuk DC dan 160 V
untuk AC
5). Besarnya kapasitas = 5600 pF, toleransi 5 %, tegangan
kerja 100volt.
6). Diketahui : V = 100 Volt
I = 1 A
R = 99 W
f = 50 Hz
Z =V / I = 100 / 1 W = 100 W
XL = = = 14,1 W
XL = 2 . p . f . L
L = XL / 2 . p . f
= (14,1 / 2 . 3,14 . 50) . 100 mH
= 44,9 mH
Z2 -R2 1002 -992
28
g. Lembar Kerja 2
LEMBAR KERJA I: RESISTOR
Alat dan Bahan
1) Ohmmeter ………………………………………… 1 buah
2) Resistor 4 gelang ………………………………… 5 macam
3) Resistor 5 gelang ………………………………… 5 macam
4) Resistor dari bahan porselin …………………… 10 macam
Kesehatan dan Keselamatan Kerja
1) Bacalah dan pahami petunjuk praktikum pada setiap lembar
kegiatan belajar!
2) Dalam menggunakan meter kumparan putar (volt meter,
amper meter dan ohm meter), mulailah dari batas ukur yang
besar!
3) Jangan meletakkan alat dan bahan ditepi meja!
Langkah Kerja
1) Siapkan alat dan bahan yang diperlukan!
2) Amatilah kode warna pada masing resistor 4 gelang dan 5
gelang!
3) Ukurlah resistansi resistor satu-persatu dengan Ohmmeter !
4) Catatlah harga resistor tersebut pada Tabel 4 di bawah ini!
5) Ulangilah langkah no. 2 dan 3 untuk huruf masing-masing
resistor yang mempunyai kode angka dan huruf!
6) Catatlah harga resistor tersebut pada Tabel 6 di bawah ini!
7) Bandingkan hasil pengamatan dengan hasil pengukuran!
8) Buatlah kesimpulan !
9) Kembalikan semua alat dan bahan!
29
Tabel 4. Data Hasil Pengamatan Kode Warna pada Resistor
Resistor Gelang
1
Gelang
2
Gelang
3
Gelang
4
Gelang
5
Harga
pengamatan
(W)
Harga
pengukuran
(W)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Tabel 5. Hasil Pengamatan Resistor dengan Kode Angka dan Huruf
Resistor Kode
Harga
pengamatan
(W)
Harga
pengukuran
(W)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
30
Latihan :
1) Apa perbedaan antara hasil pengukuran dengan hasil
pengamatan pada resistor ! mengapa itu bisa terjadi ?
2) Dari besarnya nilai resistansi yang tertera pada resistor buat
kesimpulan tentang kedua jenis resistor !
31
LEMBAR KERJA II: KAPASITOR
Alat dan Bahan
1) Alat tulis dan kertas ………………………… secukupnya
2) Kapasitor ……………………………………… 10 macam
Kesehatan dan Keselamatan Kerja
1) Bacalah dan pahami petunjuk praktikum pada setiap lembar
kegiatan belajar!
2) Dalam menggunakan meter kumparan putar (volt meter,
amper meter dan ohm meter), mulailah dari batas ukur
yang besar!
3) Jangan meletakkan alat dan bahan ditepi meja!
Langkah Kerja
1) Siapkan alat dan bahan yang diperlukan!
2) Amatilah kode kapasitor berupa angka/huruf dan warna
kapasitor satu persatu dan catatlah hasil pengamatan pada
Tabel 6 dan 7 di bawah ini!
3) Kembalikan alat dan bahan!
Tabel 6. Data Pengamatan Kode Angka dan Huruf pada Kapasitor
No. Kode
kapasitor
Kapasitas
(pF)
Toleransi
(%)
Tegangan
kerja (volt)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
32
Tabel 7. Data Hasil Pengamatan Kode Warna pada Kapasitor
No.
Gelang
1
Gelang
2
Gelang
3
Gelang
4
Gelang
5
Kapasitas
(pF)
Toleransi
(%)
Teg.
kerja
(volt)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10.
Latihan
1) Mengapa dalam kapasitor tercantum tegangan kerja yang
digunakan ? adakah pengaruhnya terhadap penggunaan
kapasitor tersebut ?
2) Adakah perbedaan ketepatan antara hasil pengamatan dan
hasil pengukuran antara kapasitor kode angka dan huruf
dengan kapasitor kode warna ? buat hasil kesimpulannya !
33
LEMBAR KERJA III INDUKTOR
Alat dan Bahan
1) Ohmmeter…………………………………….. 1 buah
2) Voltmeter ……………………………………… 1 buah
3) Amperemeter…………………………………. 1buah
4) Sumber tegangan AC variabel …………….. 1 buah
5) Induktor Dekade 1-100 mH………………… 1 buah
6) Saklar kutub tunggal………………………… 1 buah
7) Kabel penghubung…………………………… secukupnya
Kesehatan dan Keselamatan Kerja
1) Bacalah dan pahami petunjuk praktikum pada setiap lembar
kegiatan belajar!
2) Dalam menggunakan meter kumparan putar (volt meter,
amper meter dan ohm meter), mulailah dari batas ukur
yang besar!
3) Jangan meletakkan alat dan bahan ditepi meja!
Langkah Kerja
1) Siapkan alat dan bahan yang diperlukan!
2) Buatlah rangkaian seperti gambar di bawah ini!
Gambar 16. Rangkaian Induktor Dengan Sumber Tegangan AC
A
VS V
S
L
34
3) Aturlah sumber tegangan pada 0 volt dan saklar dibuka,
induktor dekade diatur seperti Tabel 8 !
4) Tutuplah saklar S dan aturlah sumber tegangan sehingga
amperemeter menunjukkan harga seperti pada Tabel 8!
5) Catatlah harga penunjukkan Voltmeter dalam tabel
pengamatan!
6) Bukalah saklar S!
7) Ukurlah resistansi (R) induktor dengan ohmmeter !
8) Catatlah hasilnya dalam Tabel 8 di bawah ini!
9) Ulangilah langkah kerja no. 4 s/d 8 untuk harga induktor
seperti pada Tebel 8!
10) Kembalikan semua alat dan bahan!
Tabel 8. Data Hasil Pengamatan Kode Warna pada Kapasitor
Harga Pengukuran Harga Perhitungan
No
Induktor
(mH)
L
Tahanan
(W)
R
Tegangan
(volt)
V
Arus
(mA)
I
Impedansi
(W)
Z
XL (W) L (H)
1 10 1
2 20 2
3 30 3
4 40 4
5 50 5
Harga frekuensi (f) = 50 Hz
Latihan
1) Apa yang akan terjadi pada harga impedansi jika dari kelima
induktor diatas diberikan arus yang sama !
2) Jelaskan pengaruh besar tahanan dan tegangan terhadap
harga impedansi yang diperoleh !
35
3. Kegiatan Belajar 3:
Sifat dan Macam Bahan Penghantar dan Isolator
a. Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajari kegiatan belajar sifat dan macam
penghantar dan isolator siswa mampu memilah dan memilih
jenis penghantar sesuai dengan fungsi dan kegunaanya dengan
tepat.
b. Uraian Materi 3
Dalam teknik listrik maupun elektronika, khususnya pada
pelajaran praktek, mempelajari dan memahami bermacammacam
bahan dan sifat-sifatnya merupakan hal yang sangat
penting. Dalam memilih bahan sebagai peyekat atau
penghantar, perlu digunakan sesuai dengan penggunaanya dan
mempertimbangkan beberapa aspek penting. Selain sifat
bahan, juga mempunyai beberapa bentuk, seperti bahan padat,
cair dan gas. Ada juga bahan yang memiliki ketiga bentuk
tersebut, pada temperatur tertentu. Pada pembahasan kali ini
kita akan membahas tentang bahan penghantar (konduktor),
isolator dan semikonduktor.
1) Sifat Bahan Konduktor
Yang termasuk bahan-bahan penghantar adalah bahan yang
memiliki banyak elektron bebas pada kulit terluar orbit.
Elektron bebas ini akan sangat berpengaruh pada sifat bahan
tersebut. Jika suatu bahan listrik memiliki banyak elektron
bebas pada orbit-orbit elektron, bahan ini memiliki sifat sebagai
penhantar listrik.
Bahan penghantar memiliki sifat-sifat penting, yaitu :
a) Daya Hantar Listrik
Arus yang mengalir dalam suatu penghantar selalu
mengalami hambatan dari penghantar itu sendiri. Besar
36
hambatan tersebut tergantung dari bahannya. Besar
hambatan tiap meternya dengan luas penampang 1mm2
pada temperatur200C dinamakan hambatan jenis. Besarnya
hambatan jenis suatu bahan dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan :
= l A
R p
, dimana :…………….. (4)
R : Hambatan dalam penghantar, satuanya ohm (􀆻)
p : hambatan jenis bahan, dalam satuan ohm.mm2/m
l : panjang penghantar, satuannya meter (m)
A : luas penampang kawat penghantar, satuanya mm2
Persamaan untuk daya hantar listrik ni adalah :
lp
= dalam satuan S.m/mm2 ……….. (5)
b) Koefisien Temperatur Hambatan
Telah kita ketahui bahwa dalam suatu bahan akan
mengalami perubahan volume bila terjadi perubahan
temperatur. Bahan akan memuai jika temperatur suhu naik
dan akan menyusut jika temperatur suhu turun. Besarnya
perubahan hambatan akibat perubahan suhu dapat
diketahui dengan persamaan ;
R = R0 { 1 + 􀄮 (t – t0)}, dimana : (6)
R : besar hambatan setelah terjadinya perubahan suhu
R0 :besar hambatan awal, sebelum terjadinya perubahan
suhu.
T : temperatur suhu akhir, dalam 0C
t0 : temperatur suhu awal, dalam 0C
􀄮 : koefisien temperatur tahanan
c) Daya Hantar Panas
Daya hantar panas menunjukkan jumlah panas yang melalui
lapisan bahan tiap satuan waktu. Diperhitungkan dalam
37
satuan Kkal/jam 0C. Terutama diperhitungkan dalam
pemakaian mesin listrik beserta perlengkapanya. Pada
umumnya logam mempunyai daya hantar panas yang tinggi.
d) Daya Tegangan Tarik
Sifat mekanis bahan sangat penting, terutama untuk
hantaran diatas tanah. Oleh sebab itu, bahan yang dipakai
untuk keperluan tersebut harus diketahui kekuatanya.
Terutama menyangkut penggunaan dalam pedistribusian
tegangan tinggi.
e) Timbulnya daya Elektro-motoris Termo
Sifat ini sangat penting sekali terhadap dua titik kontak
yang terbuat dari dua bahan logam yang berlainan jenis,
karena dalam suatu rangkaian, arus akan menimbulkan daya
elektro-motoris termo tersendiri bila terjadi perubahan
temperatur suhu.
Daya elektro-motoris termo dapat terjadi lebih tinggi,
sehingga dalam pengaturan arus dan tegangan dapat
menyimpang meskipun sangat kecil. Besarnya perbedaan
tegangan yang dibangkitkan tergantung pada sifat-sifat
kedua bahan yang digunakan dan sebanding dengan
perbedaan temperaturnya. Daya elektro-motoris yang
dibangkitkan oleh perbedaan temperatur disebut dengan
daya elektro-motoris termo.
Dari sekian banyak logam yang digunakan dalam teknik
listrik dan elektronika, antara lain :alumunium, tembaga,
seng, timah dan sebagainya. Adapun sifat-sifat logam
seperti yang disebutkan diatas adalah sebagai berikut :
4. Sifat aluminium (Al)
Berikut adalah sifat penting bahan logam aluminium
(Al) adalah
38
· Dapat ditempa dalam keadaan dingin
· Tidak tahan terhadap garam dapur atau laut
· Warna silver atau perak
· Titik didih = 18000C
· Rho (􀇏) = 0,0278
· Alpha (􀄮) = 0,0047
5. Sifat tembaga (Cu)
Beberapa sifat penting dari logam tembaga :
· Dapat disepuh dan berkarat bila terkena CO2
· Warna merah sedikit mengkilap
· Titik didih = 22360C – 23400C
· Rho (􀇏) = 0,017
· Alpha (􀄮) = 0,0043
6. Sifat seng (Zn)
Beberapa sifat penting yang dimiliki oleh bahan logam
seng adalah :
· Dapat ditempa dalam keadaan dingin
· Tidak tahan terhadap garam dan asam garam
· Warna putih kebiru-biruan
· Titik didih = 9070C
· Rho (􀇏) = 0,0043
· Alpha (􀄮) = 0,006
7. Sifat timah (Sn)
Beberapa sifat penting yang dimiliki oleh bahan timah
adalah :
· Warna jernih mengkilap
· Titik didih = 23600C
· Rho (􀇏) = 0,0043
· Alpha (􀄮) = 0,12
Selain bahan logam yang telah disebutkan diatas, ada juga
bahan logam yang lain yang tergolong sebagai bahan
39
konduktor/ penghantar pada jenis logam mulia, seperti :perak,
emas dan platina. Bahan logam ini dinamakan logam mulia
karena bahan ini memiliki jumlah elektron valensi yang lengkap,
sehingga sangat sulit untuk mengadakan reaksi lain.
Bahan padat lain yang dipakai untuk penghantar adalah
wolfram yang digunakan untuk filamen katoda pada tabung
elektron, lamu-lampu pijar, dan alat pemanas dengan
temperatur yang tinggi.
Dwilogam atau yang sering disebut dengan bimetal adalah dua
jenis logam yang disambung menjadi satu. Pemakaian dalam
bidang kelistrikan sangat luas, misal ; kontak pengatur,
regulator. Digunakan untuk menjaga agar temperatur panas
selalu konstan. Bimetal ini dipasang didalam pemanas dan
fungsinya memutus rangkaian bila temperaturnya meningkat
dan akan menyambung kembali rangkaian bila temperaturnya
turun.
2) Sifat Bahan Isolator
Bahan yang disebut sebagai bahan isolator adalah bahan
dielektrik, ini disebabkan jumlah elektron yang terikat oleh
gaya tarik inti sangat kuat. Elektro-elektronya sulit untuk
bergerak atau bahkan tidak sangat sulit berpindah, walaupun
telah terkena dorongan dari luar. Bahan isolator sering
digunakan untuk bahan penyekat (dielektrik). Pentyekat listrik
terutama dimaksudkan agar listrik tidak dapat mengalir jika
pada bahan penyekat tersebut diberi tegangan listrik. Untuk
dapat memenuhi persyaratan tersebut, diperlukan jenis bahan
yang sesuai. Selain syarat tersebut juga diperlukan syarat yang
lain yang dipertimbangkan untuk memenuhi pemakaianya,
antaralain :
40
a) Sifat Kelistrikan
Bahan penyekat mempunyai tahanan listrik yang besar.
Penyekat listrik ditujukan untuk mencegah terjadinya
kebocoran arus listrik antara kedua penghantar yang
berbeda potensial atau untuk mencegah loncatan listrik
ketanah. Kebocoran arus listrik harus dibatasi sekecilkecilnya
(tidak melampui batas yang telah ditentukan oleh
peraturan yang berlaku).
b) Sifat Mekanis
Mengingat luasnya pemakaiannya pemakaian bahan
penyekat, maka dipertimbangkan kekuatan struktur
bahannya. Dengan demikian, dapat dibatasi hal-hal
penyebab kerusakan dikarenakan kesalahan pemakaiannya.
Misal diperlukan bahan yang tahan tarikan, maka kita harus
menggunakan bahan dari kain daripada kertas. Bahan kain
lebih kuat terhadap tarikan daripada bahan kertas.
c) Sifat Termis
Panas yang ditimbulkan dari dalam oleh arus listrik atau
oleh arus gaya magnet, berpengaruh terhadap kekuatan
bahan penyekat. Deemikian panas yang berasal dari luar
(alam sekitar). Dalam hal ini, kalau panas yang ditimbulkan
cukup tinggi, maka penyekat yang digunakan harus tepat.
Adanya panas juga harus dipertimbangkan, agar tidak
merusak bahan penyekat yang digunakan.
d) Sifat Kimia
Panas yang tinggi yang diterima oleh bahan penyekat dapat
mengakibatkan perubahan susunan kimia bahan. Demikian
juga pengaruh adanya kelembaban udara, basah yang ada
di sekitar bahan penyekat. Jika kelembaban tidak dapat
dihindari, haruslah dipilih bahan penyekat yang tahan
terhadap air. Demikian juga adanya zat-zat lain dapat
merusak struktur kimia bahan.
41
Mengingat adanya bermacam-macam asal, sifat dan ciri
bahan penyekat, maka untuk memudahkan kita dalam
memilih untuk aplikasi dalam kelistrikan, kita akan membagi
bahan penyekat berdasar kelompoknya. Pembagian
kelompok bahan penyekat adalah sebagai berikut :
i) Bahan tambang (batu pualam, asbes, mika, dan
sebagainya)
ii) Bahan berserat (benang, kain, kertas, prespon, kayu,
dan sebagainya)
iii) Gelas dan keramik
iv) Plastik
v) Karet, bakelit, ebonit, dan sebagainya
vi) Bahan yang dipadatkan.
Penyekat bentuk cair yang penting dan banyak digunakan
adalah minyak transformator dan macam-macam hasil
minyak bumi. Sedang penyekat bentuk gas adalah nitrogen
dan karbondioksida (CO2).
Penggunaan bahan isolator selain sebagai bahan penyekat
adalah sebagai bahan tahanan (resistor). Bahan tahanan
yang umunya dipakai merupakan paduan/ campuran logamlogam
terdiri dari dua atau lebih unsur bahan campuran.
Pemakaian bahan tahanan dalam kelistrikan, antara lain :
i) Untuk pembuatan kotak tahanan standart dan shunt
ii) Untuk tahanan dan rheostats
iii) Untuk unsur pemanas, kompor listrik dan sebagainya.
Sesuai dengan penggunaanya bahan tahanan haruslah
memiliki tahanan jenis yang tinggi, koefisien temperatur
yang tinggi, dan memiliki daya elektro-motoris termo yang
kecil. Pada penggunaan yang membutuhkan daya tahan
panas tinggi, bahan tahanan harus dipilih yang memiliki titik
cair yang tinggi, selain itu bahan tahanan pada keadaan
42
panas yang tinggi tudak mudak dioksidir sehingga menjadi
berkarat.
c. Rangkuman 3
Pemilihan jenis bahan penghantar maupun isolator yang tepat,
sesuai dengan fungsi dan kegunaanya dilapangan adalah suatu
pemahaman yang harus dimiliki oleh seorang teknisi listrik
maupun elektronika. Sifat dan macam bahan penghantar
maupun isolator menggambarkan kegiatan pembelajaran
tentang jenis penghantar yang banyak digunakan dilapangan.
Pengetahuan tentang bahan penghantar maupun elektronika
mendasari untuk pengembangan tentang sifat dan
pengembangan bahan semikonduktor.
d. Tugas 3
Amati didaerah sekitar lingkungan kalian, perhatikan bahan
konduktor dan isolator yang digunakan dalam instalasi rumah
anda dan saluran distribusi listrik (tiang listrik) !. catat data
penggunaan bahan konduktor maupun isolator!. Hasil
pengamatan sebagai bahan diskusi dikelas, pada pertemuan
berikutnya.
e. Tes Formatif 3
1) Sebutkan beberapa sifat penting yang dimiliki oleh sebuah
penghantar !
2) Apa yang dimaksud dengan daya elektro-motoris termo ?.
3) Sebutkan beberapa logam yang termasuk jenis pada
golongan logam mulia yang digunakan dalam kelistrikan ?
4) Apa yang dimaksud dengan bahan dwilogam ?
5) Apa nama bahan logam yang digunakan dalam kawat lampu
pijar ?
43
f. Kunci Jawaban Tes Formatif 3
1) Sifat penting yang harus dimiliki oleh sebuah penghantar
adalah :
2) Daya elektro-motoris termo adalah sifat bahan yang sangat
penting sekali terhadap dua titik kontak yang terbuat dari
dua bahan logam yang berlainan jenis, karena dalam suatu
rangkaian, arus akan menimbulkan daya elektro-motoris
termo tersendiri bila terjadi perubahan temperatur
suhu.daya elektro-motoris termo dapat terjadi lebih tinggi,
sehingga dalam pengaturan arus dan tegangan dapat
menyimpang meskipun sangat kecil. Besarnya perbedaan
tegangan yang dibangkitkan tergantung pada sifat-sifat
kedua bahan yang digunakan dan sebanding dengan
perbedaan temperaturnya. Daya elektro-motoris yang
dibangkitkan oleh perbedaan temperatur disebut dengan
daya elektro-motoris termo.
3) Jenis logam mulia yang digunakan dalam kelistrikan adalah:
perak, platina. Dari kedua bahan tersebut yang memiliki
daya hantar yang terbaik dari semua jenis bahan
penghantar adalah perak. Tetapi jika dilihat dari segi
ekonomis harga pembelian perak sangat mahal, maka
penggunaannya sangat terbatas. Hampir semua bahan
logam mulia penggunaanya sangat terbatas, dikarenakan
mahalnya bahan dasar.
4) Bahan dwilogam adalah komponen dalam kelistrikan yang
banyak digunakan. Bahan dwilogam juga dikenal dengan
bimetal. Yakni bahan yang memadukan 2 bahan logam
yang berlainan jenis, seperti gambar berikut :
(a) Bimetal semula (b) setelah dipanaskan
44
5) Bahan dasar yang digunakan untuk membuat kawat nyal;a
dalam lampu pijar adalah wolfram. Wolfram adalah jenis
penghantar yang memiliki hambatan jenis yang besar.
Apabila dialiri listrik energi tersebut diubah menjadi energi
panas, sehingga kawat wolfram menyala (berpijar).
g. Lembar Kerja 3
Alat dan Bahan
1. Mikrometer………………………………………………1 unit
2. Jangka sorong ………………………………………….1 unit
3. Multimeter ………………………………………………1 unit
4. Ohmmeter ……………………………………………….1 unit
5. Ballast ………………………………………………1.. …. unit
6. Lampu pijar …………………………………………….. 2 buah
7. Kabel penghantar tembaga …………………………..1 meter
8. Kabel penghantar aluminium…………………………1 meter
9. Kabel penghantar email ………………………………1 meter
Keselamatan Kerja
1. Periksa alat dan bahan sebelum digunakan, pastikan alat atau
bahan yang digunakan tidak rusak.
2. Gunakan alat ukur sesuai dengan batas ukur yang digunakan.
3. Perhatikan posisi selektor pada multimeter sebelum
digunakan, agar tidak salah dalam pengukuran.
Langkah Kerja
1. Pilih salah satu jenis penghantar yang akan diukur, lakukan
pengukuran panjang, diameter lingkaran dan hitung luas
penampang.
2. Masukkan data dalam tabel pengamatan
45
3. Analisa data yang telah diambil untuk mengetahui kialitas
daya hantar listrik, hambatan jenis, koefisien termal dan
sebagainya.
Tabel Pengamatan
Jenis
penghantar
Diameter
(d)
Luas
penampang (A)
Panjang
kawat (l)
Daya
hanta
r
Tembaga (NYA)
Aluminium
Tembaga
(serabut)
Email
4. Kegiatan Belajar 4 :
Komponen Aktif
a. Tujuan kegiatan pembelajaran 4
1) Peserta Diklat mampu memahami dan menjelaskan kurva
karakteristik dioda semikonduktor.
2) Peserta Diklat mampu mengetahui prinsip kerja transistor
sebagai saklar.
b. Uraian materi 4
DIODA SEMIKONDUKTOR
Dioda semikonduktor dibentuk dengan cara menyambungkan
semi-konduktor tipe p dan semikonduktor tipe n. Pada saat
terjadinya sambungan (junction) p dan n, hole-hole pada bahan
p dan elektron-elektron pada bahan n disekitar sambungan
cenderung untuk berkombinasi. Hole dan elektron yang
46
berkombinasi ini saling meniadakan, sehingga pada daerah
sekitar sambungan ini kosong dari pembawa muatan dan
terbentuk daerah pengosongan (depletion region).
(b)
Oleh karena itu pada sisi p tinggal ion-ion akseptor yang
bermuatan negatip dan pada sisi n tinggal ion-ion donor yang
bermuatan positip. Namun proses ini tidak berlangsung terus,
karena potensial dari ion-ion positip dan negatip ini akan
mengahalanginya. Tegangan atau potensial ekivalen pada
daerah pengosongan ini disebut dengan tegangan penghalang
Gambar 17 (a) Pembentukan Sambungan;(b) Daerah
Pengosongan; (c) Dioda Semikonduktor ;(d) Simbol Dioda
– -
-
-
-
-
– -
+ +
+
+
+
+
+
+
– +
+
+
+
+
-
-
-
-
daerah pengosongan
tipe p tipe n
(a)
(c)
(d)
47
(barrier potential). Besarnya tegangan penghalang ini adalah
0.2 untuk germanium dan 0.6 untuk silikon. Lihat Gambar 17.
Suatu dioda bisa diberi bias mundur (reverse bias) atau diberi
bias maju (forward bias) untuk mendapatkan karakteristik yang
diinginkan. Bias mundur adalah pemberian tegangan negatip
baterai ke terminal anoda (A) dan tegangan positip ke terminal
katoda (K) dari suatu dioda. Dengan kata lain, tegangan anoda
katoda VA-K adalah negatip (VA-K < 0). Apabila tegangan positip
baterai dihubungkan ke terminal Anoda (A) dan negatipnya ke
terminal katoda (K), maka dioda disebut mendapatkan bias
maju (foward bias). Lihat pada gambar 18.
Gambar 18. Dioda Diberi Bias Mundur
daerah pengosongan
– -
-
-
-
-
– -
+ +
+
+
+
+
+
+
– +
+
+
+
+
-
-
-
-
tipe p
tipe n
+
+
+
+
-
-
-
-
A K
– +
A
K
Is
Gambar 19. Dioda Diberi Bias Maju
– -
-
-
-
-
– -
+
+
+
+
+
+
+
+
– +
daerah pengosongan
tipe p tipe n
+
+
+
-
-
-
A K
+ -
A
K
ID
48
Kurva Karakteristik Dioda
Hubungan antara besarnya arus yang mengalir melalui dioda
dengan tegangan VA-K dapat dilihat pada kurva karakteristik
dioda (Gambar 20).
Gambar 20 menunjukan dua macam kurva, yakni dioda
germanium (Ge) dan dioda silikon (Si). Pada saat dioda diberi
bias maju, yakni bila VA-K positip, maka arus ID akan naik
dengan cepat setelah VA-K mencapai tegangan cut-in (Vg).
Tegangan cut-in (Vg) ini kira-kira sebesar 0.2 Volt untuk dioda
germanium dan 0.6 Volt untuk dioda silikon. Dengan
pemberian tegangan baterai sebesar ini, maka potensial
penghalang (barrier potential) pada persambungan akan
teratasi, sehingga arus dioda mulai mengalir dengan cepat.
Bagian kiri bawah dari grafik pada Gambar 19 merupakan kurva
karakteristik dioda saat mendapatkan bias mundur. Disini juga
terdapat dua kurva, yaitu untuk dioda germanium dan silikon.
Besarnya arus jenuh mundur (reverse saturation current) Is
untuk dioda germanium adalah dalam orde mikro amper dalam
ID (mA)
Ge Si
Si Ge
Is(Si)=10nA VA-K (Volt)
Is(Ge)=1mA
0.2 0.6
Gambar 20. Kurva Karakteristik Dioda
49
contoh ini adalah 1 mA. Sedangkan untuk dioda silikon Is
adalah dalam orde nano amper dalam hal ini adalah 10 nA.
Apabila tegangan VA-K yang berpolaritas negatip tersebut
dinaikkan terus, maka suatu saat akan mencapai tegangan
patah (break-down) dimana arus Is akan naik dengan tiba-tiba.
Pada saat mencapai tegangan break-down ini, pembawa
minoritas dipercepat hingga mencapai kecepatan yang cukup
tinggi untuk mengeluarkan elektron valensi dari atom.
Kemudian elektron ini juga dipercepat untuk membebaskan
yang lainnya sehingga arusnya semakin besar. Pada dioda
biasa pencapaian tegangan break-down ini selalu dihindari
karena dioda bisa rusak.
Hubungan arus dioda (ID) dengan tegangan dioda (VD) dapat
dinyatakan dalam persamaan matematis yang dikembangkan
oleh W. Shockley, yaitu:
dimana:
ID = arus dioda (amper)
Is = arus jenuh mundur (amper)
e = bilangan natural, 2.71828…
VD = beda tegangan pada dioda (volt)
n = konstanta, 1 untuk Ge; dan » 2 untuk Si
VT = tegangan ekivalen temperatur (volt)
Harga Is suatu dioda dipengaruhi oleh temperatur, tingkat
doping dan geometri dioda. Dan konstanta n tergantung pada
sifat konstruksi dan parameter fisik dioda. Sedangkan harga VT
ditentukan dengan persamaan:
ID = Is [e(VD/n.VT) - 1]
50
dimana:
k = konstanta Boltzmann, 1.381 x 10-23 J/K
(J/K artinya joule per derajat kelvin)
T = temperatur mutlak (kelvin)
q = muatan sebuah elektron, 1.602 x 10-19 C
Pada temperatur ruang, 25 oC atau 273 + 25 = 298 K, dapat
dihitung besarnya VT yaitu:
(1.381 x 10-23 J/K)(298K)
VT = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾
1.602 x 10-19 C
= 0.02569 J/C @ 26 mV
Harga VT adalah 26 mV ini perlu diingat untuk pembicaraan
selanjutnya.
Sebagaimana telah disebutkan bahwa arus jenuh mundur, Is,
dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti: doping, persambungan, dan
temperatur. Namun karena dalam pemakaian suatu komponen dioda,
faktor doping dan persambungan adalah tetap, maka yang perlu
mendapat perhatian serius adalah pengaruh temperatur.
TRANSISTOR
Transistor merupakan peralatan yang mempunyai 3 lapis N-P-N
atau P-N-P. Dalam rentang operasi, arus kolektor IC merupakan
fungsi dari arus basis IB. Perubahan pada arus basis IB
memberikan perubahan yang diperkuat pada arus kolektor
untuk tegangan emitor-kolektor VCE yang diberikan.
Perbandingan kedua arus ini dalam orde 15 sampai 100.
kT
VT = ¾¾
q
51
Simbol untuk transistor dapat dilihat pada Gambar 21a dan
Gambar 21b. berikut ini. Sedangkan karakteristik transistor
dapat digambarkan seperti 22.
Gambar 21. (a) Transistor ; (b). Simbol Transistor
Gambar 21. Karakteristik Transistor Daya
Gambar 22. Karakteristik transistor
(a)
(b)
52
Salah satu cara pemberian tegangan kerja dari transistor dapat
dilakukan seperti pada Gambar 23. Jika digunakan untuk jenis
NPN, maka tegangan Vcc-nya positif, sedangkan untuk jenis
PNP tegangannya negatif.
Gambar 23. Rangkaian Transistor
Arus Ib (misalnya Ib1) yang diberikan dengan mengatur Vb akan
memberikan titik kerja pada transistor. Pada saat itu transistor
akan menghasilkan arus collector (Ic) sebesar Ic dan tegangan
Vce sebesar Vce1. Titik Q (titik kerja transistor) dapat diperoleh
dari persamaan sebagai berikut :
Persamaan garis beban = Y = Vce = Vcc – Ic x RL
Jadi untuk Ic = 0, maka Vce = Vcc dan
untuk Vce = 0, maka diperoleh Ic = Vcc/RL
Apabila harga-harga untuk Ic dan Ice sudah diperoleh,
maka dengan menggunakan karakteristik transistor yang
bersangkutan, akan diperoleh titik kerja transistor atau titik
Q.
53
Pada umumnya transistor berfungsi sebagai suatu switching
(kontak on-off). Adapun kerja transistor yang berfungsi sebagai
switching ini, selalu berada pada daerah jenuh (saturasi) dan
daerah cut off (bagian yang diarsir pada Gambar 21). Transistor
dapat bekerja pada daerah jenuh dan daerah cut off-nya,
dengan cara melakukan pengaturan tegangan Vb dan rangkaian
pada basisnya (tahanan Rb) dan juga tahanan bebannya (RL).
Untuk mendapatkan on-off yang bergantian dengan periode
tertentu, dapat dilakukan dengan memberikan tegangan Vb yang
berupa pulsa, seperti pada Gambar 24.
Gambar 24. Pulsa Trigger dan Tegangan Output Vce
Apabila Vb = 0, maka transistor off (cut off), sedangkan
apabila Vb=V1 dan dengan mengatur Rb dan R1 sedemikian
rupa, sehingga menghasilkan arus Ib yang akan menyebabkan
transistor dalam keadaan jenuh. Pada keadaan ini Vce adalah
kira-kira sama dengan nol (Vsat = 0.2 volt). Bentuk output Vce
yang terjadi pada Gambar 23. Apabila dijelaskan adalah sebagai
berikut (lihat Gambar 22 dan Gambar 23) :
Pada kondisi Vb = 0, harga Ic = 0, dan berdasarkan persamaan
loop :
54
Vcc+ IcR1 + Vce= 0, dihasilkan Vce= +Vcc
Pada kondisi Vb = V1, harga Vce= 0 dan Iv = I saturasi
Untuk mendapatkan arus Ic, (I saturasi) yang cukup besar pada
rangkaian switching ini, umumnya RL didisain sedemikian rupa
sehingga RL mempunyai tahanan yang kecil.
c. Rangkuman 4
ü Dioda semikonduktor dapat diberi bias maju (forward bias)
atau bias mundur (reverse bias) untuk mendapatkan
karakteristik tertentu.
ü Transistor memiliki 3 lapisan NPN atau PNP dengan tiga
terminal yaitu emitor, colektor dan basis.
ü Transistor dapat berfungsi sebagai saklar pada daerah jenuh
(saturasi) dan daerah cut off.
d. Tugas 4
1) Sebutkan macam-macam diode yang ada di pasaran !
2) Carilah contoh penggunaan bias forward dan bias reverse !
3) Berikan contoh penggunaan transistor sebagai saklar !.
e. Tes formatif 4
1) Apa yang dimaksud dengan : dioda semikonduktor, reverse
bias, forward bias
2) Jelaskan prinsip kerja transistor sebagai saklar !
55
f. Kunci jawaban 4
1) Diode semikonduktor adalah penyearah yang dibuat dari
bahan semikonduktor dengan menggabungkan type p dan
type n.
Reverse bias adalah pemberian tegangan negatip baterai ke
terminal anoda (A) dan tegangan positip ke terminal katoda
(K) dari suatu dioda. Sehingga tegangan anoda katoda VA-K
adalah negatip (VA-K < 0).
Forwards bias adalah pemberian tegangan positip ke
terminal Anoda (A) dan negatipnya ke terminal katoda (K)
dari suatu dioda.
2) Pada saat saklar telah terhubung, pada transistor telah
terjadi pemicuan arus pada basis yang mengakibatkan
terjadi aliran arus pada kolektor ke emitor. Sedangkan jika
saklar terbuka maka pada basis tidak diperoleh arus
pemicuan tetapi masih ada arus yang melewati kolektor.
g. Lembar kerja 4
Lembar Kerja I : Dioda Semikonduktor
Alat dan Bahan:
1) Diode 1N 4002 ……………………………………………. 1 buah
2) Sumber Daya 12 V DC ………………………………….. 1 Unit
3) Lampu LED ………………………………………………… 1 buah
4) Voltmeter dan Amperemeter DC ……………………… 1 unit
Kesehatan dan Keselamatan Kerja
5. Periksalah terlebih dahulu semua komponen aktif maupun
pasif sebelum digunakan !
6. Bacalah dan pahami petunjuk pratikum pada lembar
kegiatan belajar!
7. Hati-hati dalam penggunaan peralatan pratikum!
56
Langkah Kerja:
1) Siapkanlah Gambar rangkaian serta alat dan bahan yang
diperlukan pada rangkaian dibawah ini !
Gambar 25. Rangkaian dioda 1
2) Rakitlah rangkaian seperti Gambar 24 di atas, usahakan
agar komponen diode tidak terbalik anode dan katodenya
dan periksakan hasil rangkaian pada instruktur !
3) Setelah dinilai benar hubungkan dengan sumber tegangan
DC 3 Volt.
4) Lakukanlah pengamatan pada simpul pengukuran yang ada
serta catatlah hasil pengukuran tersebut pada Tabel 9!
5) Untuk pengukuran arus, simpul pengukuran yang diamati
adalah:
6) Simpul No. 2. Sedangkan pengukuran tegangan, simpul
pengukuran yang diamati adalah: Simpul No. 2 s/d No. 0
7) Lakukanlah kembali langkah No. 2 s/d No. 5 untuk
rangkaian dibawah ini, serta masukkan data pengamatan
pada Tabel 9!
Gambar 26. Rangkaian dioda 2
. .
X Lampu LED
.
1 2
0
. .
X Lampu LED
.
1 2
0
57
8) Jika telah selesai semua maka lepaskan sumber DC dari
rangkaian dan kembalikan semua alat dan bahan ke tempat
semula.
Tabel 9. Pengamatan Diode
No. Kondisi yang diamati
V1
(Volt)
(2-0)
A1
(Ampere)
(2)
Keterangan
(Kondisi Lampu)
1. Bias maju
2. Bias mundur
Latihan
1) Bagaimana dioda semikonduktor dibentuk?
2) Bagaimana arus pada dioda yang diberi bias mundur?
3) Bagaimana arus pada dioda yang diberi bias maju?
Lembar Kerja II : Transistor
Alat dan Bahan :
1) Catu daya 16 V AC …… ……………………………… 1 unit
2) Osiloskop dua kanal (dual trace)…… …………… 1 unit
3) Ampermeter …….……………………………………… 1 buah
4) Multimeter ……………………………………………… 1 buah
5) Transistor BC 547…… ……………………………….. 1 buah
6) Resistor 200 W 2 A …………………………………. 1 buah
7) Kabel penghubung ………………….………… secukupnya
Kesehatan dan Keselamatan Kerja:
1) Hati-hatilah dalam pemakaian alat ukur !
2) Jangan menghidupkan catu daya sebelum rangkaian
diperiksa secara cermat.
58
3) Segera kembalikan saklar pemilih alat ukur Multimeter dari
posisi Ohm ke posisi Vac setelah melakukan pengukuran
dengan besaran Ohmmeter.
Langkah Kerja:
1) Periksalah dan uji transistor dan resistor dengan Ohmmeter
sebelum digunakan !
2) Rakitlah rangkaian transistor sebagai sakelar seperti pada
Gambar diagram di bawah ini !
Gambar 27. Rangkaian transistor sebagai saklar
3) Setelah rangkaian diperiksa secara cermat dan tidak ada
kesalahan pada rangkaian, hubungkanlah saklar dan catu
daya !
4) Aturlah tegangan dari generator fungsi hingga tegangan
keluaran adalah 2 Vpp dan frekuensi = 5 KHz !
5) Ukurlah besaran arus kolektor dan arus basis, catatlah hasil
pengukuran tersebut ke Tabel 10!
6) Amatilah pada layar osciloscope bentuk gelombang kotak
dari FG dan ukurlah tegangan kolektor-emitor saat sakelar
terbuka dan catatlahlah data tersebut kedalam Tabel 10!
7) Gambarkanlah bentuk kedua gelombang tersebut !
8) Lakukanlah langkah-langkah percobaan tersebut di atas
dengan menaikkan tegangan keluaran generator fungsi
hingga 4 Vpp !
A A
Saklar
V Sumber
16 V dc lampu
+
59
9) Selesai percobaan, kembalikanlah alat dan bahan ke
tempatnya semula!
Tabel 10. Pengaturan Tegangan
Posisi Saklar Kondisi yang diamati A1
(ampere)
A2
(ampere)
kondisi
lampu
Tegangan keluaran 2 Vpp
Saklar Tertutup
Tegangan keluaran 4 Vpp
Tegangan keluaran 2 Vpp
Saklar Terbuka
Tegangan keluaran 4 Vpp
Lembar Latihan
1) Jelaskanlah prinsip kerja rangkaian di atas?
2) Gambarkan bentuk gelombang keluaran dari frekuensi
generator pada osiloskop ?
60
5. Kegiatan Belajar 5 : Dasar Penyearah
a. Tujuan kegiatan pembelajaran 5
1) Peserta Diklat mampu mengetahui prinsip dari penyearahan
setengah gelombang, gelombang penuh dengan trafo CT,
dan gelombang penuh sistem jembatan.
2) Peserta Diklat mampu mengetahui prinsip kerja dari
penggunaan dioda sebagai pemotong dan penggeser.
b. Uraian materi 5
Penyearah Setengah Gelombang
Dioda semikonduktor banyak digunakan sebagai penyearah.
Penyearah yang paling sederhana adalah penyearah setengah
gelombang, yaitu yang terdiri dari sebuah dioda. Melihat dari
namanya, maka hanya setengah gelombang saja yang akan
disearahkan. Gambar 28 menunjukkan rangkaian penyearah
setengah gelombang.
Rangkaian penyearah setengah gelombang mendapat masukan
dari skunder trafo yang berupa sinyal ac berbentuk sinus, Vi =
Vm Sin wt (Gambar 28 (b)). Dari persamaan tersebut, Vm
merupakan tegangan puncak atau tegangan maksimum. Harga
Vm ini hanya bisa diukur dengan CRO yakni dengan melihat
langsung pada gelombangnya. Sedangkan pada umumnya
harga yang tercantum pada skunder trafo adalah tegangan
efektif. Hubungan antara tegangan puncap Vm dengan
tegangan efektif (Veff) atau tegangan rms (Vrms) adalah:
Vm
Veff = Vrms = ¾¾¾ = 0.707 Vm
Ö 2
61
Tegangan (arus) efektif atau rms (root-mean-square) adalah
tegangan (arus) yang terukur oleh voltmeter (amper-meter).
Karena harga Vm pada umumnya jauh lebih besar dari pada Vg
(tegangan cut-in dioda), maka pada pembahasan penyearah ini
Vg diabaikan.
Prinsip kerja penyearah setengah gelombang adalah bahwa
pada saat sinyal input berupa siklus positip maka dioda
mendapat bias maju sehingga arus (i) mengalir ke beban (RL),
dan sebaliknya bila sinyal input
berupa siklus negatip maka dioda mendapat bias mundur
sehingga tidak mengalir arus. Bentuk gelombang tegangan
input (vi) ditunjukkan pada (b) dan arus beban (i) pada (c) dari
Gambar 28.
vi i RL
vd
masukan
sinyal ac
(a)
Gambar 28. Penyearah Setengah Gelombang (a) Rangkaian;
(b) Tegangan Skunder Trafo; (c) Arus Beban
vi
0 p 2p
V
m
(b)
0 p 2p
i
Im
Idc
(c)
62
Arus dioda yang mengalir melalui beban RL (i) dinyatakan
dengan:
.
dimana:
Resistansi dioda pada saat ON (mendapat bias maju) adalah Rf,
yang umumnya nilainya lebih kecil dari RL. Pada saat dioda
OFF (mendapat bias mundur) resistansinya besar sekali atau
dalam pembahasan ini dianggap tidak terhingga, sehingga arus
dioda tidak mengalir atau i = 0.
Arus yang mengalir ke beban (i) terlihat pada Gambar (c)
bentuknya sudah searah (satu arah) yaitu positip semua.
Apabila arah dioda dibalik, maka arus yang mengalir adalah
negatip. Frekuensi sinyal keluaran dari penyearah setengah
gelombang ini adalah sama dengan frekuensi input (dari jalajala
listrik) yaitu 50 Hz. Karena jarak dari puncak satu ke
puncak berikutnya adalah sama.
Bila diperhatikan meskipun sinyal keluaran masih berbentuk
gelombang, namun arah gelombangnya adalah sama, yaitu
positip (Gambar c). Berarti harga rata-ratanya tidak lagi nol
seperti halnya arus bolak-balik, namun ada suatu harga
tertentu. Arus rata-rata ini (Idc) secara matematis bisa
dinyatakan:
Vm
Im = ¾¾¾¾
Rf + RL
i = Im Sin wt ,jika 0 £ wt £ p (siklus positip)
i = 0 ,jika p £ wt £ 2p (siklus negatip)
= ò
p
p
2
0 2
Idc 1 i dwt
63
Untuk penyearah setengah gelombang diperoleh:
Tegangan keluaran dc yang berupa turun tegangan dc pada
beban adalah:
Vdc = Idc.RL
Apabila harga Rf jauh lebih kecil dari RL, yang berarti Rf bisa
diabaikan, maka:
Vm = Im.RL
Sehingga:
Apabila penyearah bekerja pada tegangan Vm yang kecil, untuk
memperoleh hasil yang lebih teliti, maka tegangan cut-in dioda
(Vg) perlu dipertimbangkan, yaitu:
= ò
p
w
p0
Im
2
Idc 1 Sin t dt
Im 0.318
= @
p
Idc
p
Vdc Im.RL
=
Vdc=Vm @0.318Vm
p
Vdc=0.318 (Vm-Vg)
64
Dalam perencanaan rangkaian penyearah yang juga penting
untuk diketahui adalah berapa tegangan maksimum yang boleh
diberikan pada dioda. Tegangan maksimum yang harus ditahan
oleh dioda ini sering disebut dengan istilah PIV (peak-inverse
voltage) atau tegangan puncak balik. Hal ini karena pada saat
dioda mendapat bias mundur (balik) maka tidak arus yang
mengalir dan semua tegangan dari skunder trafo berada pada
dioda. Bentuk gelombang dari sinyal pada dioda dapat dilihat
pada Gambar 29. PIV untuk penyearah setengah gelombang ini
adalah:
PIV =Vm
Bentuk gelombang sinyal pada dioda seperti Gambar 28 dengan
anggapan bahwa Rf dioda diabaikan, karena nilainya kecil
sekali dibanding RL. Sehingga pada saat siklus positip dimana
dioda sedang ON (mendapat bias maju), terlihat turun
tegangannya adalah nol. Sedangkan saat siklus negatip, dioda
sedang OFF (mendapat bias mundur) sehingga tegangan
puncak dari skunder trafo (Vm) semuanya berada pada dioda.
Gambar 29 Bentuk Gelombang Sinyal pada Dioda
0 p 2p
Vd
Vm
65
Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT
Rangkaian penyearah gelombang penuh ada dua macam, yaitu
dengan menggunakan trafo CT (center-tap = tap tengah) dan
dengan sistem jembatan. Gambar 30 menunjukkan rangkaian
penyearah gelombang penuh dengan menggunakan trafo CT.
Terminal skunder dari Trafo CT mengeluarkan dua buah
tegangan keluaran yang sama tetapi fasanya berlawanan
dengan titik CT sebagai titik tengahnya. Kedua keluaran ini
masing-masing dihubungkan ke D1 dan D2, sehingga saat D1
mendapat sinyal siklus positip maka D1 mendapat sinyal siklus
negatip, dan sebaliknya. Dengan demikian D1 dan D2 hidupnya
bergantian. Namun karena arus i1 dan i2 melewati tahanan
beban (RL) dengan arah yang sama, maka iL menjadi satu arah
(29 c).
i1
i2 RL
masukan
sinyal ac
Vi
Vi
D1
D2
iL
VL
vi
0 p 2p
V
(b)
0 p 2p
i1
Im
0 p 2p
i2
Im
iL
0 p 2p
Idc
(c)
(a)
Gambar 30. (a) Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan
Trafo CT; (b) Sinyal Input; (c) Arus Dioda dan Arus Beban
66
Terlihat dengan jelas bahwa rangkaian penyearah gelombang
penuh ini merupakan gabungan dua buah penyearah setengah
gelombang yang hidupnya bergantian setiap setengah siklus.
Sehingga arus maupun tegangan rata-ratanya adalah dua kali
dari penyearah setengah gelombang. Dengan cara penurunan
yang sama, maka diperoleh:
dan
Apabila harga Rf jauh lebih kecil dari RL, maka Rf bisa
diabaikan, sehingga:
Apabila penyearah bekerja pada tegangan Vm yang kecil, untuk
memperoleh hasil yang lebih teliti, maka tegangan cut-in dioda
(Vg) perlu dipertimbangkan, yaitu:0
Tegangan puncak inverse yang dirasakan oleh dioda adalah
sebesar 2Vm. Misalnya pada saat siklus positip, dimana D1
2Im
Idc = ¾¾¾¾ @ 0.636 Im
p
2Im.RL
Vdc = Idc.RL = ¾¾¾¾
p
Vdc 2Vm 0.636 Vm
= @
p
Vdc =0.636 (Vm-Vg)
67
sedang hidup (ON) dan D2 sedang mati (OFF), maka jumlah
tegangan yang berada pada dioda D2 yang sedang OFF
tersebut adalah dua kali dari tegangan sekunder trafo.
Sehingga PIV untuk masing-masing dioda dalam rangkaian
penyearah dengan trafo CT adalah:
Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan
Penyearah gelombang penuh dengan sistem jembatan ini bisa
menggunakan sembarang trafo baik yang CT maupun yang
biasa, atau bahkan bisa juga tanpa menggunakan trafo.
rangkaian dasarnya adalah seperti pada Gambar 30.
PIV =2 Vm
Gambar 30. Penyearah Gelombang Penuh dengan Jembatan
(a) Rangkaian Dasar; (b) Saat Siklus Positip; (c) Saat Siklus
Negatip ; (d ) Arus Beban
(a)
input
ac
D1
D3
D4
D2
input
ac
D1
D3
D4
D2
input
ac
D1
D3
D4
D2
i1
i 1
i2 i2
i 1
i 2
I m
I m
0 2
0 2
Im
i d c
0 2
i l
(b)
(c)
(d)
68
Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh sistem
jembatan dapat dijelaskan melalui Gambar 30. Pada saat
rangkaian jembatan mendapatkan bagian positip dari siklus
sinyal ac, maka (Gambar 30 b) :
– D1 dan D3 hidup (ON), karena mendapat bias maju
– D2 dan D4 mati (OFF), karena mendapat bias mundur
Sehingga arus i1 mengalir melalui D1, RL, dan D3.
Sedangkan apabila jembatan memperoleh bagian siklus negatip,
maka (Gambar 30 c):
– D2 dan D4 hidup (ON), karena mendapat bias maju
– D1 dan D3 mati (OFF), karena mendapat bias mundur
Sehingga arus i2 mengalir melalui D2, RL, dan D4.
Arah arus i1 dan i2 yang melewati RL sebagaimana terlihat
pada Gambar 30b dan c adalah sama, yaitu dari ujung atas RL
menuju ground. Dengan demikian arus yang mengalir ke
beban (iL) merupakan penjumlahan dari dua arus i1 dan i2,
dengan menempati paruh waktu masing-masing (Gambar 30d).
Besarnya arus rata-rata pada beban adalah sama seperti
penyearah gelombang penuh dengan trafo CT, yaitu: Idc =
2Im/p = 0.636 Im. Untuk harga Vdc dengan
memperhitungkan harga Vg adalah:
Harga 2Vg ini diperoleh karena pada setiap siklus terdapat dua
buah dioda yang berhubungan secara seri.
Disamping harga 2Vg ini, perbedaan lainnya dibanding dengan
trafo CT adalah harga PIV. Pada penyearah gelombang penuh
dengan sistem jembatan ini PIV masing-masing dioda adalah:
PIV = Vm
Vdc = 0.636 (Vm – 2Vg)
69
c. Rangkuman 5
ü Prinsip kerja penyearah setengah gelombang adalah bahwa
pada saat sinyal input berupa siklus positip maka dioda
mendapat bias maju sehingga arus (i) mengalir ke beban
(RL), dan sebaliknya bila sinyal input berupa siklus negatip
maka dioda mendapat bias mundur sehingga tidak mengalir
arus.
ü Rangkaian penyearah gelombang penuh ada dua macam,
yaitu dengan menggunakan trafo CT (center-tap = tap
tengah) dan dengan sistem jembatan.
d. Tugas 5
Buatlah rangkaian penyearah menggunakan trafo CT
gelombang penuh
e. Tes formatif 5
1) Sebutkan macam-macam penggunaan dioda semikonduktor!
2) Jelaskan prinsip kerja penyearah setengah gelombang!
3) Jelaskan prinsip kerja penyearah gelombang penuh dengan
trafo CT!
4) Jelaskan prinsip kerja penyearah gelombang penuh system
jembatan!
70
f. Kunci jawaban 5
1) Macam-macam penggunaan dioda semikonduktor:
a) Diode sebagai penyearah setengah gelombang.
b) Diode sebagai penyearah gelombang penuh.
c) Diode sebagai pemotong sinyal.
d) Diode sebagai penggeser gelombang.
2) Prinsip kerja penyearah setengah gelombang:
Prinsip kerja penyearah setengah gelombang adalah bahwa
pada saat sinyal input berupa siklus positip maka dioda
mendapat bias maju sehingga arus (i) mengalir ke beban
(RL), dan sebaliknya bila sinyal input berupa siklus negatip
maka dioda mendapat bias mundur sehingga tidak mengalir
arus.
3) Prinsip kerja penyearah gelombang penuh dengan trafo CT:
Terminal sekunder dari Trafo CT mengeluarkan dua buah
tegangan keluaran yang sama tetapi fasanya berlawanan
dengan titik CT sebagai titik tengahnya. Kedua keluaran ini
masing-masing dihubungkan ke D1 dan D2, sehingga saat
D1 mendapat sinyal siklus positip maka D1 mendapat sinyal
siklus negatip, dan sebaliknya. Dengan demikian D1 dan D2
hidupnya bergantian. Namun karena arus i1 dan i2 melewati
tahanan beban (RL) dengan arah yang sama, maka iL
menjadi satu arah.
4) Prinsip kerja penyearah gelombang penuh system jembatan:
Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh sistem
jembatan dapat dijelaskan melalui Gambar 30. Pada saat
rangkaian jembatan mendapatkan bagian positip dari siklus
sinyal ac, maka (Gambar 30 b):
– D1 dan D3 hidup (ON), karena mendapat bias maju
– D2 dan D4 mati (OFF), karena mendapat bias mundur
Sehingga arus i1 mengalir melalui D1, RL, dan D3.
71
Sedangkan apabila jembatan memperoleh bagian siklus
negatip, maka (Gambar 30 c):
– D2 dan D4 hidup (ON), karena mendapat bias maju
– D1 dan D3 mati (OFF), karena mendapat bias mundur
Sehingga arus i2 mengalir melalui D2, RL, dan D4.
g. Lembar kerja 5
Alat dan Bahan
1) Multimeter…………………………………………… 1 unit
2) Osiloskop……………………………………………. 1 unit
3) Dioda IN 4002………………………………………. 1 buah
4) Trafo step down…………………………………….. 1 buah
5) Resistor 1 KW……………………………………….. 1 buah
Kesehatan dan Keselamatan Kerja
1) Periksalah terlebih dahulu semua komponen aktif maupun
pasif sebelum digunakan !.
2) Bacalah dan pahami petunjuk pratikum pada lembar
kegiatan belajar!.
3) Hati-hati dalam penggunaan peralatan pratikum!.
72
Langkah Kerja
1) Buatlah rangkaian penyearah setengah gelombang seperti
Gambar 27a.
2) Setelah dinilai benar hubungkan dengan sumber tegangan
AC 220 Volt.
3) Amatilah tegangan skuder trafo dengan CRO dan catatlah
hasil pengukuran tersebut pada Tabel 11.
4) Lakukanlah pengamatan pada simpul pengukuran yang ada
serta catatlah hasil pengukuran tersebut pada Tabel 11!
5) Untuk pengukuran tegangan dengan CRO, simpul
pengukuran yang diamati adalah:
v Simpul No. 1 (untuk DC) s/d No. 0 (untuk ground)
v Simpul No. 2 (untuk DC) s/d No. 0 (untuk ground)
Sedangkan pengukuran tegangan dengan Voltmeter, simpul
pengukuran yang diamati adalah:
v Simpul No. 1 s/d No.0
v Simpul No. 2 s/d No.0
6) Percobaan tentang penyearahan setengah gelombang telah
selesai maka lepaskanlah semua rangkaian.
7) Buatlah rangkaian penyearah gelombang penuh sistem
jembatan seperti Gambar 30a.
8) Ulangi langkah-langkah 3-5.
9) Percobaan tentang penyearah gelombang penuh telah
selesai maka lepaskanlah semua rangkaian.
Tabel 11. Penyearahan Gelombang
Penyearahan Komponen yang
diamati
V1
(Volt)
(1-0)
V2
(Volt)
(2-0)
Hasil Keluaran
CRO
Penyearahan ½ Transformator
Gelombang Beban Resistor
Penyearahan Transformator
Geleombang
Penuh Beban Resistor
73
Lembar Latihan
1) Sebutkan macam-macam penggunaan dioda semikonduktor!
2) Jelaskan prinsip kerja penyearah setengah gelombang!
3) Jelaskan prinsip kerja penyearah gelombang penuh dengan
trafo CT!
4) Jelaskan prinsip kerja penyearah gelombang penuh system
jembatan!
6. Kegiatan Belajar 6:
Sistem Bilangan dan Aritmatika Biner
a. Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajari uraan materi kegiatan belajar 1 ini
diharapkan siswa dapat memahami tentang sistem bilangan
dan aritmatika biner.
b. Uraian Materi 6
1) Sistem desimal dan biner
Dalam sistem bilangan desimal, nilai yang terdapat pada
kolom ketiga pada Tabel 11, yaitu A, disebut satuan, kolom
kedua yaitu B disebut puluhan, C disebut ratusan, dan
seterusnya. Kolom A, B, C menunjukkan kenaikan pada
eksponen dengan basis 10 yaitu 100 = 1, 101 = 10, 102 =
100. Dengan cara yang sama, setiap kolom pada sistem
bilangan biner, yaitu sistem bilangan dengan basis,
menunjukkan eksponen dengan basis 2, yaitu 20 = 1, 21 =
2, 22 = 4, dan seterusnya.
74
Tabel 12. Nilai Bilangan Desimal dan Biner
Kolom desimal Kolom biner
C
102 =
100
(ratusan)
B
101 = 10
(puluhan)
A
100 = 1
(satuan)
C
22 = 4
(empatan)
B
21 = 2
(duaan)
A
20 = 1
(satuan)
Setiap digit biner disebut bit; bit paling kanan disebut least
significant bit (LSB), dan bit paling kiri disebut most
significant bit (MSB).
Tabel 13. Daftar Bilangan Desimal dan Bilangan Biner
Ekivalensinya
Biner
Desimal C (MSB)
(4)
B
(2)
A (LSB)
(1)
01234567
00001111
00110011
01010101
Untuk membedakan bilangan pada sistem yang berbeda
digunakan subskrip. Sebagai contoh 910 menyatakan
bilangan sembilan pada sistem bilangan desimal, dan
011012 menunjukkan bilangan biner 01101. Subskrip
tersebut sering diabaikan jika sistem bilangan yang dipakai
sudah jelas.
Tabel 14. Contoh Pengubahan Bilangan Biner menjadi
Desimal
Biner Kolom biner
32 16 8 4 2 1
Desimal
1110
1011
11001
10111
110010
—-1
–111
11100
10010
11011
01110
8 + 4 + 2 = 14
8 + 2 + 1 = 11
16 + 8 + 1 = 25
16 + 4 + 2 + 1 = 23
32 + 16 + 2 = 50
75
· Konversi Desimal ke Biner
Cara untuk mengubah bilangan desimal ke biner adalah
dengan pembagian. Bilangan desimal yang akan diubah
secara berturut-turut dibagi 2, dengan memperhatikan
sisa pembagiannya. Sisa pembagian akan bernilai 0 atau
1, yang akan membentuk bilangan biner dengan sisa
yang terakhir menunjukkan MSBnya. Sebagai contoh,
untuk mengubah 5210 menjadi bilangan biner,
diperlukan langkah-langkah berikut :
52 : 2 = 26 sisa 0, LSB
26 : 2 = 13 sisa 0
13 : 2 = 6 sisa 1
6 : 2 = 3 sisa 0
3 : 2 = 1 sisa 1
1 : 2 = 0 sisa 1, MSB
Sehingga bilangan desimal 5210 akan diubah menjadi
bilangan biner 110100.
Cara di atas juga bisa digunakan untuk mengubah
sistem bilangan yang lain, yaitu oktal atau
heksadesimal.
2) Bilangan Oktal
Bilangan Oktal adalah sistem bilangan yang berbasis 8
dan mempunyai delapan simbol bilangan yang berbeda :
0,1,2,….,7.
Teknik pembagian yang berurutan dapat digunakan untuk
mengubah bilangan desimal menjadi bilangan oktal.
Bilangan desimal yang akan diubah secara berturut-turut
dibagi dengan 8 dan sisa pembagiannya harus selalu
76
dicatat. Sebagai contoh, untuk mengubah bilangan 581910
ke oktal, langkah-langkahnya adalah :
5819 : 8 = 727, sisa 3, LSB
727 : 8 = 90, sisa 7
90 : 8 = 11, sisa 2
11 : 8 = 1, sisa 3
1 : 8 = 0, sisa 1, MSB
Sehingga 581910 = 132738
· Bilangan Oktal dan Biner
Setiap digit pada bilangan oktal dapat disajikan
dengan 3 digit bilangan biner, lihat Tabel 1.5. Untuk
mengubah bilangan oktal ke bilangan biner, setiap
digit oktal diubah secara terpisah. Sebagai contoh,
35278 akan diubah sebagai berikut:
38 = 0112, MSB
58 = 1012
28 = 0102
78 = 1112, LSB
Sehingga bilangan oktal 3527 sama dengan bilangan
011 101 010 111.
Sebaliknya, pengubahan dari bilangan biner ke
bilangan oktal dilakukan dengan mengelompokkan
setiap tiga digit biner dimulai dari digit paling kanan,
LSB. Kemudian, setiap kelompok diubah secara
terpisah ke dalam bilangan oktal. Sebagai contoh,
bilangan 111100110012 akan dikelompokkan menjadi
11 110 011 001, sehingga.
112 = 38, MSB
1102 = 68
77
0112 = 38
0012 = 18, LSB
Jadi, bilangan biner 11110011001 apabila diubah
menjadi bilangan oktal akan diperoleh 36318.
3) Bilangan Hexadesimal
Bilangan heksadesimal, sering disingkat dengan hex,
adalah bilangan dengan basis 1610, dan mempunyai 16
simbol yang berbeda, yaitu 0 sampai dengan 15.
Bilangan yang lebih besar dari 1510 memerlukan lebih dari
satu digit hex. Kolom heksadesimal menunjukkan eksponen
dengan basis 16, yaitu 160 = 1, 161 = 16, 162 = 256, dan
seterusnya. Sebagai contoh :
152B16 = (1 x 163) + (5 x 162) + (2 x 161) + (11 x 160)
= 1 x 4096 + 5 x 256 + 2 x 16 + 11 x 1
= 4096 + 1280 + 32 + 11
= 541910
Sebaliknya, untuk mengubah bilangan desimal menjadi
bilangan heksadesimal, dapat dilakukan dengan cara
membagi bilangan desimal tersebut dengan 16. Sebagai
contoh, untuk mengubah bilangan 340810 menjadi bilangan
heksadesimal, dilakukan dengan langkah-langkah sebagai
berikut :
3409/16 = 213, sisa 1 10 = 116, LSB
213/16 = 1 3, sisa 5 10 = 516
13/16 = 0, sisa 1310 = D16, MSB
Sehingga, 340910 = D5116.
· Bilangan Hexadesimal dan Biner
Setiap digit pada bilangan heksadesimal dapat disajikan
dengan empat buah bit.
Untuk mengubah bilangan heksadesimal menjadi
bilangan biner, setiap digit dari bilangan heksadesimal
78
diubah secara terpisah ke dalam empat bit bilangan
biner. Sebagai contoh, 2A5C16 dapat diubah ke bilangan
biner sebagai berikut.
216 = 0010, MSB
A16 = 1010
516 = 0101
C16 = 1100, LSB
Sehingga, bilangan heksadesimal 2A5C akan diubah
menjaid bilngan biner 0010 1010 0101 1100.
Sebaliknya, bilangan biner dapat diubah menjadi
bilangan heksadesimal dengan cara mengelompokkan
setiap empat digit dari bilangan biner tersebut dimulai
dari sigit paling kanan. Sebagai contoh,
01001111010111002 dapat dikelompokkan menjadi 0100
1111 0101 1110. Sehingga:
01002 = 416, MSB
11112 = F16
01012 = 516
11102 = E16, LSB
Dengan demikian, bilangan 0100 1111 0101 11102 =
4F5E16.
4) Bilangan Biner Pecahan
Dalam sistem bilangan desimal, bilangan pecahan disajikan
dengan menggunakan titik desimal. Digit-digit yang berada
di sebelah kiri titik desimal mempunyai nilai eksponen yang
semakin besar, dan digit-digit yang berada di sebelah
kanan titik desimal mempunyai nilai eksponen yang semakin
kecil. Sehingga
0.110 = 10-1 = 1/10
0.1010 = 10-2- = 1/100
0.2 = 2 x 0.1 = 2 x 10-1, dan seterusnya.
79
Cara yang sama juga bisa digunakan untuk menyajikan
bilangan biner pecahan. Sehingga,
0.12 = 2-1 = ½, dan
0.012 = 2-2- = ½2 = ¼
Sebagai contoh,
0.1112 = ½ + ¼ + 1/8
= 0.5 + 0.25 + 0.125
= 0.87510
101.1012 = 4 + 0 + 1+ ½ + 0 + 1/8
= 5 + 0.625
= 5.62510
Pengubahan bilangan pecahan dari desimal ke biner dapat
dilakukan dengan cara mengalihkan bagian pecahan dari
bilangan desimal tersebut dengan 2, bagian bulat dari hasil
perkalian merupakan pecahan dalam bit biner. Proses
perkalian diteruskan pada sisa sebelumnya sampai hasil
perkalian sama dengan 1 atau sampai ketelitian yang
diinginkan. Bit biner pertama yang diperoleh merupakan
MSB dari bilangan biner pecahan. Sebagai contoh, untuk
mengubah 0.62510 menjadi bilangan biner dapat
dilaksanakan dengan
0.625 x 2 = 1.25, bagian bulat = 1 (MSB), sisa = 0.25
0.25 x 2 = 0.5, bagian bulat = 0, sisa = 0.5
0.5 x 2 = 1.0, bagian bulat = 1 (LSB), tanpa sisa
Sehingga, 0.62510 = 0.1012
5) Sistem Bilangan BCD
Sampai saat ini kita hanya melihat pengubahan dari
bilangan desimal ke bilangan biner murni. Pada beberapa
aplikasi, misalnya sistem berdasar mikroprosesor, seringkali
80
lebih sesuai apabila setiap digit bilangan desimal diubah
menjadi 4 digit bilangan biner. Dengan cara ini, suatu
bilangan desimal 2 digit akan diubah menjadi dua kelompok
empat digit bilangan biner, sehingga keseluruhannya
menjadi 8 bit, tidak bergantung pada nilai bilangan
desimalnya sendiri. Hasilnya sering disebut sebagai binarycoded
decimal (BCD). Penyandian yang sering digunakan
dikenal sebagai sandi 8421 BCD. Selain penyandian 8421
BCD, juga dikenal sejumlah penyandian yang lain.
Contoh
Ubah 25 menjadi bilangan BCD
Penyelesaian
210 = 0010 dan
510 = 0101
Sehingga, 2510 = 0010 0101 BCD
6) Aritmatika Biner
a) Penjumlahan Biner
Penjumlahan bilangan biner serupa dengan
penjumlahan pada bilangan desimal. Dua bilangan yang
akan dijumlahkan disusun secara vertikal dan digit-digit
yang mempunyai signifikansi sama ditempatkan pada
kolom yang sama. Digit-digit ini kemudian dijumlahkan
dan jika dijumlahkan lebih besar dari bilangan basisnya
(10 untuk desimal, dan 2 untuk biner), maka ada
bilangan yang disimpan. Bilangan yang disimpan ini
kemudian dijumlahkan dengan digit di sebelah kirinya,
dan seterusnya. Dalam penjumlahan bilangan biner,
penyimpanan akan terjadi jika jumlah dari dua digit
yang dijumlahkan adalah 2.
81
Berikut adalah aturan dasar untuk penjumlahan pada
sistem bilangan biner.
0 + 0 = 0
0 + 1 = 1
1 + 0 = 1
1 + 1 = 0, simpan 1
Tabel 14. menunjukkan perbandingan antara
penjumlahan pada sistem bilangan desimal dan sistem
bilangan biner, yaitu 82310 + 23810 dan 110012 +
110112.
Tabel 15. Penjumlahan
a. Penjumlahan desimal
103
(1000)
102
(100)
101
(10)
100
(1)
82
23
38
Simpan 1 1
Jumlah 1 0 6 1
b. Penjumlahan Biner
25
(32)
24
(16)
23
(8)
22
(4)
21
(2)
20
1
1
1
11
00
01
1
Simpan 1 1 1 1 1
Jumlah 1 1 0 1 0 0
Marilah kita perhatikan penjumlahan biner dengan lebih
seksama.
Kolom satuan : 1 + 1 = 0, simpan 1
Kolom 2-an : 0 + 1 = yang disimpan = 0, simpan 1
Kolom 4-an : 0 + 0 yang disimpan = 1
Kolom 8-an : 1 + 1 = 0, simpan 1
Kolom 16-an : 1 + 1 yang disimpan = 1, simpan 1
Kolom 32-an : yang disimpan 1 = 1
82
Jika lebih dari dua buah digit biner dijumlahkan, ada
kemungkinan yang disimpan lebih besar dari 1. Sebagai
contoh,
1 + 1 = 0, simpan 1
1 + 1 + 1 = 1, simpan 1
Contoh berikut menunjukkan penjumlahan dengan
penyimpanan lebih besar dari 1.
1 + 1 + 1 + 1 = (1 + 1) + (1 + 1)
= (0, simpan 1) + (0, simpan 1)
= 0, simpan 2;
1 + 1 + 1 + 1 + 1 = 1 + (1 + 1) + (1 + 1)
= 1, simpan 2
0 + yang disimpan 2 = 1, simpan 1
1 + yang disimpan 2 = 0, simpan 2, dan seterusnya.
b) Pengurangan Biner
Pada bagian ini hanya akan ditinjau pengurangan
bilangan biner yang memberikan hasil positif. Dalam hal
ini, metode yang digunakan adalah sama dengan metode
yang digunakan untuk pengurangan pada bilangan
desimal. Dalam pengurangan bilangan biner jika perlu
dipinjam 1 dari kolom di sebelah kirinya, yaitu kolom yang
mempunyai derajat lebih tinggi.
Aturan umum untuk pengurangan pada bilanagan biner
adalah sebagai berikut :
0 – 0 = 0
1 – 0 = 1
1 – 1 = 0
0 – 1 = 1, pinjam 1
Contoh : Kurangilah 11112 dengan 01012
Penyelesaian
83
Susunlah dua bilangan di atas ke dalam kolom sebagai
berikut :
23
(8)
22
(4)
21
(2)
20
(1)
10
11
10
11
Hasil 1 0 1 0 (tidak ada
yang
dipinjam)
Secara lebih rinci, dimulai dari LSB (20 = 1)
Kolom 20 1 – 1 = 0
Kolom 21 1 – 0 = 1
Kolom 22 1 – 0 = 0
Kolom 23 1 – 0 = 1
Sehingga, 11112 – 01012 = 10102
Contoh Kurangilah 11002 dengan 10102
Penyelesaian
23
(8)
22
(4)
21
(2)
20
(1)
Pinjam
11
10
à(22)
01
0
Hasil 0 0 1 0
Secara lebih terinci, dimulai dari LSB (20 = 1)
Kolom 20 0 – 0 = 0
Kolom 21 0 – 1 = 1
Dalam kasus ini kita harus meminjam 1 dari bit pada
kolom 22. Karena datang dari kolom 22, maka nilainya 2
kali nilai pada kolom 21. Sehingga, 1 (bernilai 22) – 1
(bernilai 21) = 1 (bernilai 21).
Bila meminjam 1 dari kolom di sebelah kiri maka berlaku
aturan umum 1 – 1 = 1.
84
Kolom 22 0 – 0 = 0
Nilai 1 dari kolom 2 diubah menjadi nol karena sudah
dipinjam seperti yang ditunjukkan dengan anak panah.
Kolom 23 1 – 1 = 0
Sehingga, 11002 – 10102 = 00102
c) Bilangan Biner Bertanda
Sejauh ini kita hanya melihat bilangan biner positif atau
bilangan biner tak bertanda. Sebagai contoh bilangan
biner 8-bit dapat mempunyai nilai antara:
0000 00002 = 0010 dan 1111 11112 = 25510
yang semuanya bermilai positif, tanda ‘-‘ diletakkan di
sebelah kiri bilangan desimal, misalnya –2510. Dalam
sistem bilangan biner, tanda bilangan (yaitu negatif) juga
disandikan dengan cara tertentu yang mudah dikenal
dengan sistem digital. Untuk menyatakan bilangan negatif
pada bilangan biner, bit yang dikenal dengan bit tanda
bilangan (sign bit) ditambah di sebelah kiri MSB. Bilangan
biner yang ditulis dengan cara di atas menunjukkan tanda
dan besarnya bilangan. Jika bit tanda ditulis 0, maka
bilangan tersebut positif, dan jika ditulis 1, bilangan
tersebut adalah bilangan negatif. Pada bilangan biner
bertanda yang terdiri dari 8-bit, bit yang paling kiri
menunjukkkan besarnya. Perhatikan contoh berikut :
Bit 7 6 5 4 3 2 1 0
Bit 26 25 24 23 22 21 20
tanda (64) 932) (16) (8) (4) (2) 1
Maka, 0110 0111 = +(64+32+4+2+1) = +10310
1101 0101 = -(64+16+4+2) = – 8510
1001 0001 = -(16 + 1) = -1910
0111 1111 = +(64+32+16+8+4+2+1) = +12710
1111 1111 = -(64+32+16+8+4+2+1) = – 12710
85
1000 0000 = -0 = 0
0000 0000 = +0 = 0
Dari contoh diatas dapat dilihat, bahwa hanya karena
tujuh bit yang menunjukkan besarnya , maka bilangan
terkecil dan terbesar yang ditunjukan bilangan biner
bertanda yang terdiri dari 8-bit adalah :
[1]111 11112 = – 12710 dan
[0]111 11112 = + 12710
Dengan bit dalam kurung menunjukkan bit tanda
bilangan.
Secara umum, bilangan biner tak bertanda yang terdiri
dari n-bit mempunyai nilai maksimum M = 2n – 1.
Sementara itu, untuk bilangan bertanda yang terdiri dari
n-bit mempunyai nilai maksimum M = 2n-1 – 1. Sehingga,
untuk register 8-bit di dalam mikroprosesor yang
menggunakan sistem bilangan bertanda, nilai terbesar
yang bisa disimpan dalam register tersebut adalah:
M = 2(n-1) – 1
= 2(8-1) – 1
= 27 – 1
= 12810 – 1
= 12710
sehingga mempunyai jangkauan – 12710 sampai +12710.
d) Perkalian
Perkalian pada bilangan biner mempunyai aturan sebagai
berikut :
0 x 0 = 0
1 x 0 = 0
0 x 1 = 0
1 x 1 = 1
86
Perkalian bilangan biner dapat dilakukan seperti perkalian
bilangan desimal. Sebagai contoh, untuk mengalikan
11102 = 1410 dengan 11012 = 1310 langkah-langkah yang
harus ditempuh adalah :
Biner Desimal
1 1 1 0 1 4
1 1 0 1 1 3
—————————– ———-
1 1 1 0 4 2
0 0 0 0 1 4
1 1 1 0
1 1 1 0
———————————– + ————– +
1 0 1 1 0 1 1 0 1 8 2
Perkalian juga bisa dilakukan dengan menambah bilangan
yang dikalikan ke bilangan itu sendiri sebanyak bilangan
pengali.
Contoh di atas, hasil yang sama akan diperoleh dengan
menambahkan 1112 ke bilangan itu senidiri sebanyak
11012 atau tiga belas kali.
e) Pembagian
Pembagian pada sistem bilangan biner dapat
dilakukan sama seperti contoh pembagian pada sistem
bilangan desimal. Sebagai contoh, untuk membagi 110011
(disebut bilangan yang dibagi) dengan 1001 (disebut
pembagi), langkah-langkah berikut perlu dilakukan.
87
Hasil 1 0 1
Pembagi 1 0 0 1 1 1 0 0 1
1 0 0 1
——————
0 0 1 1 1 1
1 0 0 1
—————–
Sisa 1 1 0
Sehingga hasilnya adalah 1012, dan sisa pembagian adalah
1102.
Pembagian bisa juga dilakukan dengan cara menjumlahkan
secara berulang kali bilangan pembagi dengan bilangan itu
sendiri sampai jumlahnya sama dengan bilangan yang
dibagi atau setelah sisa pembagian yang diperoleh lebih
kecil dari bilangan pembagi.
c. Rangkuman 6
1) Bilangan desimal adalah sistem bilangan yang berbasis 10
dan mempunyai sembilan simbol bilangan yang berbeda
:0,1,2,3,4…,9.
2) Bilangan biner adalah sistem bilangan yang berbasis 2 dan
mempunyai 2 simbol bilangan yang berbeda: 0 dan 1
3) Bilangan octal adalah sistem bilangan yang berbasis 8 dan
mempunyai 8 simbol bilangan yang berbeda: 0,1,2,3,…,7
4) Bilangan hexa desimal adalah sistem bilangan yang
berbasis 16 dan mempunyai simbol bilangan yang berbeda:
0,1,2,3,…9,a,b,c,d,e,f.
5) Setiap digit biner disebut bit; bit paling kanan disebut least
significant bit (lsb), dan bit paling kiri disebut most
significant bit (msb).
d. Tes Formatif 6
1) Ubah bilangan biner berikut ini menjadi bilangan desimal.
(a) 110 (b) 10101 (c) 101101
88
2) Ubah bilangan desimal berikut ini menjadi bilangan biner.
(a) 5 (b) 17 (c) 42 (d) 31
3) Ubah bilangan oktal berikut ini menjadi bilangan biner
(a) 278 (b) 2108 (c) 558
4) Ubah bilangan biner berikut ini menjadi bilangan oktal
(a) 010 (b) 110011
5) Kurangilah 11112 dengan 01012 !
6) Bagilah 1100112 dengan 10012 !
7) Kalikanlah 11102 dengan 11012 !
89
e. Kunci Jawaban Tes Formatif 6
1) Hasil pengubahan bilangan biner menjadi bilangan desimal
yaitu:
a. 6
b. 14
c. 45
2) Hasil pengubahan bilangan desimal menjadi bilangan biner
yaitu:
a. 101
b. 10001
c. 101010
d. 11111
3) Hasil pengubahan bilangan oktal menjadi bilangan biner
yaitu:
a. 11011
b. 110100010
c. 110111
4) Hasil pengubahan bilangan biner menjadi bilangan oktal
yaitu:
a. 2
b. 51
5) Hasil pengurangannya adalah
10102
6) Hasil Pembagiannya adalah
1012 sisa 1102
7) Hasil perkaliannya
101101102 atau 18210
90
7. Kegiatan Belajar 7:
Gerbang Logika
a. Tujuan Kegiatan Belajar
Setelah memppelajari uaraian materi kegiatan belajar ini
diharapkan siswa dapat memahami macam-macam gerbang
logika dasar .
b. Uraian Meteri 7
1) Gerbang dasar
Gerbang logika adalah piranti dua keadaan, yaitu
mempunyai keluaran dua keadaan: keluaran dengan nol
volt yang menyatakan logika 0 (atau rendah) dan keluaran
dengan tegangan tetap yang menyatakan logika 1 (atau
tinggi). Gerbang logika dapat mempunyai beberapa
masukan yang masing-masing mempunyai salah satu dari
dua keadaan logika, yaitu 0 atau 1. macam-macam gerbang
logika dasar adalah gerbang OR, AND, NOT.
a) Gerbang OR
Jenis gerbang pertama yang kita pelajari adalah
gerbang OR. Gerbang OR diterjemahkan sebagai
gerbang “ATAU” artinya sebuah gerbang logika yang
keluarannya berlogika “1” jika salah satu atau seluruh
inptunya berlogika “1”. Jika ada dua input maka tabel
kebenarannya dapat digambarkan seperti tabel 15.
Tabel 15 tabel kebenaran gerbang OR
Input Output
A B Y / L
0 (off)
0 (off)
1 (on)
1 (on)
0 (off)
1 (on)
0 (off)
1 (on)
0 (padam)
1 (nyala)
1 (nyala)
1 (nyala)
91
Gambar 31 model dan simbol atau lambang gerbang
OR.
(a)
(b)
Y
A
B
Gambar 31 (a) Model rangkaian Gerbang OR
(b) simbol gerbang OR
A dan B adalah masukan (input) sedangkan Y adalah
keluaran (outpit). Pada tabel kebenaran diatas,
diperlihatkan kondisi masukan dan keluaran gerbang
OR. Kajilah tabel ini secara seksama dan ingatlah halhal
berikut ini: gerbang OR memberikan keluaran 1 bila
salah satu input A atau B atau kedua-duanya adalah 1.
Begitupun halnya dengan yang tiga kondisi masukan.
Keluarannya 0 jika ketiga kondisi masukan 0, selain itu
keluarannya 1.
b) Gerbang AND
gerbang AND merupakan jenis gerbang digital keluaran
1 jika seluruh inputnya 1. Gerbang AND diterjemahkan
sebagai gerbang “DAN” artinya sebuah gerbang logika
yang keluarannya berlogika “1” jika input A dan input B
A
B
V
L
92
dan seterusnya berlogika “1”. Jika ada dua input maka
tabel kebenarannya dapat digambarkan seperti tabel 16.
Tabel 16 tabel kebenaran gerbang AND
Input Output
A B Y /L
0 (off)
0 (off)
1 (on)
1 (on)
0 (off)
1 (on)
0 (off)
1 (on)
0 (padam)
0 (padam)
0 (padam)
1 (nyala)
Gambar 32 model dan simbol atau lambang gerbang
OR.
(a)
(b)
Y
A
B
Gambar 32 (a) Model rangkaian Gerbang AND
(b) simbol gerbang AND
c) Gerbang NOT
Jenis rangkaian digitall dasar yang lain adalah gerbang
NOT. Gerbang NOT ini disebut inverter (pembalik).
Rangkaian ini mempunyai satu masukan dan satu
keluaran. Gerbang NOT bekerja membalik sinyal
masukan, jika masukannya rendah, maka keluarannya
A B
V
L
93
tinggi, begitupun sebaliknya.simbol gerbang NOT
ditunjukkan pada gambar 33.
A A
Gambar 33. Simbol gerbang NOT
Tabel 17. Tabel kebenaran gerbang NOT
Masukan A Keluaran A*
10
01
2) Gerbang kombinasional
a) Gebang NOR
Gerbang NOR adalah gerbang kombinasi dari gerbang
NOT dan gerbang OR. Dalam hal ini ada empat kondisi
yang dapat dianalisis dan disajikan pada tabel
kebenaran. Sedangkan untuk simbol gerbang NOT,
diperlihatkan pada gambar 34 .
A
B
F= A + B A
B
F= A + B
Gambar 34. Simbol gerbang NOR
Tabel 18 tabel kebenaran gerbang NOR
Input Output
A B F
0011
0101
1000
94
b) Gerbang NAND
Gerbang NAND adalah gerbang kombinasi dari gerbang
NOT dan gerbang AND. Dalam hal ini ada empat
kondisi yang dapat dianalisis dan disajikan pada tabel
kebenaran. Sedangkan untuk simbol gerbang NAND,
diperlihatkan pada gambar 35.
Gambar 35. simbol gerbang AND
Tabel 19 tabel kebenaran gerbang NAND
Input Output
A B Y
0011
0101
1110
c) Gerbang Ex-OR
Gerbang Ex-OR (dari kata exclusive-or) akan
memberikan keluaran 1 jika kedua masukannya
mempunyai keadaan yang berbeda. Dalam hal ini ada
empat kondisi yang dapat dianalisis dan disajikan pada
tabel kebenaran. Sedangkan untuk simbol gerbang Ex-
OR, diperlihatkan pada gambar 36.
AB
F= A . B
Gb. 35 Simbol gerbang NAND
AB
F= A . B
95
Gambar 36. simbol gerbang Ex-OR
AB
F= A + B
Gambar 37. Ekivaken gerbang Ex-OR
Tabel 10 tabel kebenaran gerbang Ex-OR
Input Output
A B F
0011
0101
0110
d) Gerbang Ex-NOR (Eksklusif –NOR)
Ex-NOR dibentuk dari kombinasi gerbang
OR dan gerbang NOT yang merupakan inversinya
atau lawan Ex-OR, sehingaa dapat juga dibentuk
dari gerbang Ex-OR dengan gerbang NOT. Dalam
hal ini ada empat kondisi yang dapat dianalisis dan
disajikan pada tabel kebenaran. Sedangkan untuk
simbol gerbang Ex-OR, diperlihatkan pada gambar 38
A
B
F= AB + AB
F= A + B
96
A
B
F= AB + AB
F= A + B
Gambar 38. simbol gerbang EX-NOR
AB
F= A + B
Gambar 39. rangkaian ekivalen Ex-OR
Tabel 11. tabel kebenaran gerbang Ex-NOR
Input Output
A B F
0011
0101
1001
e) Ungkapan Boole
Keluaran dari satu atau kombinasi beberapa buah
gerbang dapat dinyatakan dalam suatu ungkapan logika
yang disebut ungkapan Boole. Teknik ini memanfaatkan
aljabar Boole dengan notasi-notasi khusus dan aturanaturan
yang berlaku untuk elemen-elemen logika
termasuk gerbang logika.
Aljabar Boole mempunyai notasi sebagai berikut :
i) Fungsi AND dinyatakan dengan sebuah titik (dot,.).
sehingga, sebuah gerbang AND yang mempunyai dua
97
masukan A dan B keluarannya bisa dinyatakan
sebagai F = A.B atau F = B.A.
Dengan A dan B adalah masukan dari gerbang AND.
Untuk gerbang AND tiga-masukan (A,B dan C), maka
keluarannya bisa dituliskan sebagai :
F = A.B.C
Tanda titik sering tidak ditulis, sehingga persamaan
di atas bisa ditulis sebagai F =AB (Atau BA) dan G
= ABC.
ii) Fungsi OR dinyatakan dengan sebuah simbol plus
(+).
Sehingga gerbang OR dua-masukan dengan masukan
A dan B, keluarannya dapat dituliskan sebagai :
F = A + B atau F = B + A
iii) Fungsi NOT dinyatakan dengan garis atas (overline)
pada masukannya. Sehingga, gerbang NOT dengan
masukan A mempunyai keluaran yang dapat
dituliskan sebagai :
F = (dibaca sebagai not A atau bukan A).
iv) Fungsi XOR dinyatakan dengan simbol Å. Untuk
gerbang XOR dua-masukan, keluarannya bisa
dituliskan sebagai:
F = A Å B
Notasi NOT digunakan untuk menyajikan sembarang
fungsi pembalik (ingkaran). Sebagai contoh, jika
keluaran dari gerbang AND diingkar untuk
menghasilkan fungsi NAND, ungkapan Boole dapat
dituliskan sebagai :
Ungkapan Boole untuk fungsi NOR adalah :
A
F=A.B atau F =AB
F =A+B
98
Tabel 15. Notasi Boole
Fungsi Notasi Boole
AND
OR
NOT
EX-OR
NAND
NOR
A . B
A + B
A Å B
c. Rangkuman 7
1) Output dari gerbang OR akan selalu 1 apabila salah satu
inputnya 1
2) Output dari gerbang AND akan selalu 1 apabila kedua
masukan 1
3) Output gerbang NOT selalu berkebalikan dengan input
4) Output gerbang NOR akan 1 apabila kedua inputnya 0
5) Output gerbang NAND akan satu apabila salah satu
inputnya 0
6) Output gerbang Ex-OR akan satu apabila inputnya beda
7) Output gerbang Ex-NOR akan satu apabila inputnya
sama
8) Keluaran dari satu atau kombinasi beberapa buah
gerbang dapat dinyatakan dalam suatu ungkapan logika
yang disebut ungkapan boole
9) Notasi aljabar bole adalah sebagai berikut:
Fungsi Notasi Boole
AND
OR
NOT
EX-OR
NAND
NOR
A . B
A + B
A Å B
A
A.B
A+B
A
A.B
A+B
99
d. Tugas 7
Ambilah IC TTL seri 7408 (AND), 7404 (NOT), dan 7432
(OR) masing-masing satu buah kemudian gambar
penampangnya.
e. Tes Formatif 7
1) Sebutkan 3 macam gerbang digital dasar!
2) Gambarkan simbol gerbang OR dan tabel kebenarannya!
3) Gambarkan simbol gerbang AND dan tabel
kebenarannya!
4) Gambarkan simbol gerbang NOT dan tabel
kebenarannya!
5) Gambarkan simbol gerbang NAND, NOR, Ex-OR dan Ex-
NOR!
100
f. Kunci Jawaban Tes Formatif 7
1) 3 macam gerbang logika dasar, yaitu OR, AND, NOT
2) Simbol gerbang OR dan Tabel kebenarannya
Y
A
B
Tabel kebenaran
Input Output
A B Y
0011
0101
0111
3) Simbol gerbang AND dan tabel kebenaran
Y
A
B
Tabel kebenaran
Input Output
A B Y
0011
0101
0001
4) Simbol gerbang NOT dan tabel kebenaran
A A
Masukan Keluaran
10
01
101
5) Simbol gerbang NAND, NOR, Ex-OR dan Ex-NOR
A F= AB + AB A A A
B B B B
Y Y F= AB + AB
NAND NOR Ex-OR Ex-NOR
g. Lembar Kerja 7
Alat dan Bahan :
1. IC TTL OR, AND, NOT…………………………… 1 unit
2.Sumber tegangan DC 5 volt ………………….. 1 unit
3. Indikator LED …………………………………. 1 buah
4. Saklar …………………………………………… 1 buah
5. Multimeter ………………………………………. 1 buah
6. Kabel penghubung …………………………….. secukupnya
7. Papan penghubung ……………………………. secukupnya
Kesehatan dan Keselamatan Kerja
1. Periksalah terlebih dahulu semua komponen aktif maupun
pasif sebelum digunakan !
2. Bacalah dan pahami petunjuk pratikum pada lembar
kegiatan belajar !
3. Hati-hati dalam penggunaan peralatan pratikum !
Langkah kerja
1. Siapkanlah alat dan bahan yang digunakan !
2. Periksalah semua alat dan bahan sebelum digunakan dan
pastikan senmua alat dan bahan dalam keadaan baik !
3. Buatlah rangkaian seperti di bawah ini !
Rangkaian 1. Rangkaian 2.
102
Rangkaian 3.
4. Buatlah masing-masing rangkaian pada Tabel Kebenaran
hubungan antara keluaran terhadap perubahan masukan
103
BAB III
LEMBAR EVALUASI
A. PERTANYAAN
1. Gambarkan struktur atom model Bohr !.
2. Apa yang dimaksud deengan atom tetravalen ?
3. Bagaimana terjadinya ikatan kovalen ?.
4. Sebutkan beberapa logam yang termasuk jenis pada golongan
logam mulia yang digunakan dalam kelistrikan ?
5. Jelaskan yang dimaksud dengan potensial barier ?
6. Ubah bilangan biner berikut ini menjadi bilangan desimal.
(a) 110 (b) 10101 (c) 101101
7. Ubahlah bilagan berikut menjadi bilangan biner
(a) 5 (b) 17 (c) 42 (d) 31
8. Gambarkan simbol gerbang OR, AND dan NOT
9. Rangkaialah gerbang NOR. NAND dan EX-NOR dari gerbang dasar dan
tulis tabel kebenarannya.
104
B. LEMBAR KUNCI JAWABAN
1. Wujud dari struktur bohr adalah :
Gambar atom model bohr
2. Yang dimaksud dengan atom tetravalen adalah atom yang memiliki
4 elektron valensi pada orbit terluar. Contoh dari atom yang
memiliki 4 elektron valensi adalah atom germanium dan silikon.
3. Terjadinya ikatan kovalen dimulai dari
(a) (b)
(c) (d)
Gambar (a) ikatan kovalen (b) diagram ikatan
(c) hole (d) ikatan putus
Atom silikon terisolir memiliki 4 elektron valensi, pada ikatan
kovalen atom silikon akan mengatur diri untuk bergabung dengan
4 atom silikon lainya. Masing-masing atom tetangga membagi
elektron pada atom pusat, sehingga atom pusat memiliki 8 elektron
pada orbit valensinya. Pada gambar b menjelaskan tentang
pembagian timbal balik dari elektron. Tiap elektron terbagi
membentuk ikatan antara atom pusat dan atom tetangganya.
Pembagian inilah yang mendasari ikatan kovalen. Jika terjadi
105
energi luar mendorong elektron valensi ke level energi yang lebih
tinggi, elektor akan keluar dan meninggalkan lubang pada orbit
terluar. Lubang tersebut dinamakan hole. Hole ekivalen adalah
lubang yang mengakibatkan ikatan kovalen terputus.
4. Jenis logam mulia yang digunakan dalam kelistrikan adalah :
perak, platina. Dari kedua bahan tersebut yang memiliki daya
hantar yang terbaik dari semua jenis bahan penghantar adalah
perak. Tetapi jika dilihat dari segi ekonomis harga pembelian perak
sangat mahal, maka penggunaannya sangat terbatas. Hampir
semua bahan logam mulia penggunaanya sangat terbatas,
dikarenakan mahalnya bahan dasar.
5. Adanya medan diantara ion adalah ekivalen dedngan perbedaan
potensial yang disebut dengan potensial barier. Potensial barier
sama dengan 0,3V untuk dioda germanium dan 0,7V untuk dioda
silikon. Potensial barier tergantung pada suhu junction. Suhu yang
lebih tinggi, menciptakan lebih banyak pasangan elektron dan
hole. Akibatnya, aliran pembawa minoritas melewati junction
bertambah.
6. Hasil pengubahan bilangan biner menjadi bilangan desimal yaitu:
c. 6
d. 14
e. 45
7. Hasil pengubahan bilangan desimal menjadi bilanghan biner yaitu:
a. 101
b. 10001
c. 101010
d. 11111
8. Simbol gerbang OR, AND dan NOT
A Y
B
Simbol gerbang AND
Y
AB
Simbol gerbang OR
A
Simbol gerbang NOT
A
9. Rangkaian gerbang NOR, NAND, Ex-NOR
106
A
B
F= A + B
Simbol gerbang NOR
A
B
F= A + B
AB
F= A . B
Simbol gerbang NAND
AB
F= A . B
A
B
Simbol gerbang Ex-NOR
F= A + B
C. KRITERIA PENILAIAN
Kriteria
Skor
(1-10)
Bobot Nilai Keterangan
Kognitif 3
Psikomotorik 3
Keberhasilann rangkaian
bekerja
2
Ketepatan waktu 1
Ketepatan penggunaan alat 1
Nilai Akhir
Syarat lulus
nilai minimal
70
107
BAB IV
PENUTUP
Setelah menyelesaikan modul ini dan mengerjakan semua tugas serta
evaluasi maka berdasarkan kriteria penilaian, peserta diklat dapat
dinyatakan lulus/ tidak lulus. Apabila dinyatakan lulus maka dapat
melanjutkan ke modul berikutnya sesuai dengan alur peta kududukan
modul, sedangkan apabila dinyatakan tidak lulus maka peserta diklat
harus mengulang modul ini dan tidak diperkenankan mengambil modul
selanjutnya.
108
DAFTAR PUSTAKA
Asrizal Amin Drs dkk, Kode dan Sistem Bilangan, Dikmenjur, Jakarta,
1998
Asrizal Amin Drs dkk, Gerbang Logika, Dikmenjur, Jakarta, 1998
Asrizal Amin Drs dkk, Logika Kombinasi, Dikmenjur, Jakarta, 1998
Asrizal Amin Drs dkk, Logika Sekuensial, Dikmenjur, Jakarta, 1998
Ibrahim, KF, Teknik Digital, Andi Offset, Yogyakarta, 1996
S Warsito, Hernawan, Teknik Digit, cetakan ke 8, karya utama, Jakarta,
1992
Uffenbeck, John, Microcomputer and Microprosesor, Second edition,
Prentice Hall International, Inc, 1985
Tokheim, L, Roger, Digital Elektronics, Second edition, McGraw-Hill, Inc,
Singapore, 1985
Mowle,J,Frederic, A systematic Approach to Digital Logic Design, Addison
Wesley,1976
Malvino dkk., Prinsip prinsip penerapan digital, Penerbit Erlangga,
Surabaya, edisi ketiga
Ahmad kusnandar dkk, Penerapan Konsep Dasar Listrik dan Elektronika
SMK Tingkat I, Armico, Bandung,2001.
PK. Barus dkk, FISIKA 3 Untuk SLTP kelas 3, Depdikbud, Perum Balai
Pustaka, Jakarta,1995.
Umi Rochayati, Job Sheet Praktikum Elektronika Analog I, FT UNY,
Yogyakarta, 2001

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s