RANCANGAN PERCOBAAN OSILATOR
1. Tujuan a. Menentukan Menentukan besar besar frekuensi frekuensi (f) yang yang dihantarka dihantarkan n pada rangkaian rangkaian osila osilator. tor. b. Menjelaskan hubungan antara besar kapasitas kapasitor (C) dengan frekuensi yang dihasilkan pada eksperimen. c. Memban Membandin dingka gkan n besar besar frekue frekuensi nsi berdasar berdasarkan kan hasil eksperim eksperimen en dengan dengan besar besar frekuens frekuensii hasil perhitungan.
2. Land Landas asan an Teor Teorii Osilat Osilator or adalah adalah suatu suatu rangka rangkaian ian yang yang mengha menghasil silkan kan keluar keluaran an yang amplitudonya berubah-ubah secara periodik dengan waktu. Keluarannya bisa berupa gelombang sinusoida, sinusoida, gelombang gelombang persegi persegi,, gelombang gelombang pulsa, pulsa, gelombang gelombang segitiga segitiga atau gelombang gelombang gigi gergaji gergaji. Osilat Osilator or RC adalah adalah osilat osilator or yang yang menggun menggunaka akan n tahana tahanan n dan kapasit kapasitor or sebagai sebagai penent penentu u frekuensinya. Osilator ini sangat mudah untuk dibangun namun memiliki ketelitian frekuensi yang yang rend rendah. ah. Rang Rangka kaia ian n osil osilat ator or RC yang yang pali paling ng sede sederh rhan anaa dapat dapat diba dibangu ngun n deng dengan an menggunakan satu gerbang seperti yang diperlihatkan pada gambar berikut.
Osilator
1
Suatu Suatu osilat osilator or member memberika ikan n tegang tegangan an keluar keluaran an dari dari suatu suatu bentuk bentuk gelomb gelombang ang yang diketahui tanpa penggunaan sinyal masuk dari luar. Osilator mengubah daya arus searah (dc) dari catu daya ke daya arus bolak-balik (AC) dalam beban. Dengan demikian fungsi osilator berlawanan dengan penyearah yang mengubah menguba h daya searah ke daya bolak-balik. Suatu osilator dapat membangkitkan bentuk gelombang pada suatu frekuensi dalam batas beberapa siklus tiap jam sampai beberapa ratus juta siklus tiap detik. Osilator dapat hamper secara murni menghasikan gelombang sinusoidal dengan frekuensi tetap, ataupun gelombang yang hanya dengan harmonic. harmonic. Osilator Osilator umumnya digunakan dalam pemancar dan penerima penerima radio dan televise, dalam radar dan dalam berbagai sistem komunikasi. Osilator dapat diklasifikasikan dalam berbagai cara. Berdasarkan pada bentuk gelombang yang dibangkitka dibangkitkan, n, osilator osilator dapat dibagi menjadi dua kategori kategori yaitu osilator osilator sinusoidal sinusoidal atau osilator harmonik dan osilator relaksasi. Osilator sinusoidal menghasilkan bentuk gelombang sinusoidal atau mendekati sinusoidal pada frekuensi tertentu. Osilator relaksasi menghasilkan bentuk gelombang bukan sinusoidal seperti gelombang segiempat dan gelombang gigigergaji.
3. Alat Alat dan dan Bah Bahan an a. Papa Papan n ran rangk gkai aian an b. Transistor (npn (npn)) c. 3 buah buah resi resist stor or denga dengan n hamb hambat atan an R 1=R 2=R 3=3K3Ω d. 1 buah buah resi resist stor or denga dengan n hamb hambata atan n R 4=1KΩ e. 1 buah buah resi resist stor or denga dengan n hamb hambat atan an R 5=47KΩ f. 1 buah buah res resis isto torr denga dengan n hamb hambat atan an R 6=470Ω g. 3 bua buah h kap kapas asit itor or 0,01μ 0,01μF F h. 3 bua buah h kap kapas asit itor or 0,1μF 0,1μF i.
3 bua buah h kap kapas asit itor or 0,47 0,47µF µF
Osilator
2
j.
Potensiometer
k. Multimeter l. CRO CRO (Os (Oscil cillos loscope cope)) m. KabelKabel-kabe kabell penghu penghubun bung g
4. Lang Langka kah h Kerj Kerjaa a. Menyia Menyiapka pkan n alat alat dan bahan bahan yang akan akan diguna digunakan. kan. b. Mengukur nilai β dari transistor yang akan digunakan dengan menggunakan multimeter digital. c. Mera Merang ngka kaii alat alat dan bahan bahan sepe sepert rtii pada pada gamba gambarr beri beriku kutt (deng (dengan an nila nilaii kapa kapasi sito torr yang yang digunakan sebesar 0,47µF). + 6 Volt
47 K
1 K
470 Ω Ck = 100 µF
1M C
C
C
Ck BC = 550
3K3
3K3
3K3
CRO
Gambar Rangkaian praktikum d. Mengamati Mengamati frekuensi frekuensi yang yang dihasilkan dihasilkan dari dari rangkaian rangkaian tersebut tersebut pada pada osilator. osilator. e. Mengulangi Mengulangi percoba percobaan an dengan dengan menggunaka menggunakan n kapasitor kapasitor 0,1µF dan 0,01µF. 0,01µF.
Osilator
3
f. Mencat Mencatat at hasil hasil pengama pengamatan tan pada pada tabe tabel. l.
5. Hasi Hasill Pen Penga gama mata tan n Tabel 1. Data Hasil Hasil Pengamatan V CC CC = 1400KΩ V CE CE = 3K3Ω β = 311 f
No. 1. 2. 3.
1 =
T
Kapasitas Kapasitor ( μF) μF) 0,4 7 0,1 0,0 1
T eksperimen eksperimen (s) 25 x 10-3 5,2 x 10-3 0,54 x 10-3
f eksperimen eksperimen (Hz) 40 192,3077 1851,8519
6. Anal Analiisis sis Dat Dataa Analisis data pada percobaan ini dilakukan d ilakukan secara kuantitatif dan kualititatif. •
Analisis Analisis data secara secara kuantitati kuantitatiff dilakukan dilakukan untuk menentukan nilai frekuensi frekuensi hasil perhitungan dengan persamaan: f perhitunga n
•
=
1 2π 6 RC
Hz
Analisis data secara kualitatif dilakukan untuk menjelaskan hubungan antara besar kapasitas kapasitor (C) dengan frekuensi frekuensi yang dihasilkan dihasilkan pada eksperimen. Selain itu
Osilator
4
juga dilakukan untuk membandingkan antara frekuensi yang diperoleh berdasarkan ekperimen dengan frekuensi yang diperoleh berdasarkan hasil perhitungan.
7. Hasil Hasil Anal Analis isis is Data Data •
•
•
Dengan C=0,47µF=0,47x10-6F 1
f perhitu ngan
=
f perhitu ngan
=
f perhitu ngan
=
f perhitu ngan
=
f perhitu ngan
=41,9 Hz
2π 6 RC
Hz 1
2( 3,14) ) 6 (3,3 x10 3 Ω)(0,47 x10 −6 F ) 1
15,386(1,551 x10 −3 ) 1 23,864 x10 −3
Hz
Hz
Hz
Dengan C=0,1µF=0,1x10-6F 1
f perhitungan
=
f perhitungan
=
f perhitungan
=
f perhitungan
=
f perhitungan
=196,97 Hz
2π 6 RC
Hz 1
2( 3,14) ) 6 (3,3 x10 1
15,386(0,33 x10 −3 ) 1 5,077 x10 −3
3
Ω)(0,1 x10
−6
F )
Hz
Hz
Hz
Dengan C=0,01µF=0,01x10-6F
Osilator
5
f perhitu ngan
=
f perhitu ngan
=
f perhitu ngan
=
f perhitu ngan
=
f perhitu ngan
1 2π 6 RC
Hz 1
2( 3,14 ) ) 6 (3,3 x10 3 Ω)(0,01 x10 −6 F )
Hz
1 Hz 15,386 (0,033 x10 −3 )
1 Hz 0,5077 x10 −3 =1969 ,67 Hz
Dengan demikian, akan diperoleh tabel perbandingan sebagai berikut.
No. 1. 2. 3.
Kapasitas Kapasitor ( μF) μF) 0,47 0,1 0,01
T eksperimen eksperimen (s) 25 x 10-3 5,2 x 10-3 0,54 x 10-3
f eksperimen eksperimen (Hz)
f perhitungan (Hz)
40 192,3077 1851,8519
4 1 ,9 196,97 1969,67
8. Pem Pembah bahasan Berdasarkan hasil percobaan diperoleh bahwa: •
Dengan menggunakan kapasitas kapasitor sebesar 0,47µF, maka diperoleh frekuensi pada hasil eksperimen sebesar 40 Hz.
•
Dengan menggunakan kapasitas kapasitor sebesar 0,1µF, maka diperoleh frekuensi pada hasil eksperimen sebesar 192,3077 Hz.
•
Dengan menggunakan kapasitas kapasitor sebesar 0,01µF, maka diperoleh frekuensi pada hasil eksperimen sebesar 1851,8519 Hz. Dengan demikian, berdasarkan hasil percobaan di atas diperoleh bahwa semakin besar
kapasitas kapasitor yang digunakan, maka akan semakin kecil frekuensi yang dihasilkan pada rang rangkai kaian an osil osilat ator or.. Begi Begitu tu pula pula seba sebali likn knya, ya, sema semaki kin n keci kecill kapa kapasi sita tass kapa kapasi sito torr yang yang digunakan, maka akan semakin besar frekuensi yang dihasilkan pada rangkaian osilator.
Osilator
6
Berikut merupakan grafik hubungan antara besar kapasitas kapasitor dengan frekuensi yang dihasilkan pada eksperimen. f eksperimen (Hz)
C(µF)
Seme Sement ntar araa itu, itu, berda berdasa sark rkan an hasi hasill perh perhit itung ungan an denga dengan n mengg menggun unaka akan n persa persama maan an
f perhitunga n
•
=
1 2π 6 RC
Hz
, diperoleh bahwa:
Dengan menggunakan kapasitas kapasitor sebesar 0,47µF, maka diperoleh frekuensi pada hasil perhitungan sebesar 41,9 Hz.
•
Dengan menggunakan kapasitas kapasitor sebesar 0,1µF, maka diperoleh frekuensi pada hasil perhitungan sebesar 196,97Hz.
•
Dengan menggunakan kapasitas kapasitor sebesar 0,01µF, maka diperoleh frekuensi pada hasil perhitungan sebesar 1969,67Hz. Dengan demikian, tampak bahwa nilai frekuensi hasil perhitungan pada setiap kapasitas
kapasitor kapasitor yang digunakan digunakan lebih besar dari nilai frekuensi yang dihasilkan dihasilkan pada eksperimen. eksperimen.
Osilator
7
Sehar Seharus usnya nya,, besar besar frek frekue uens nsii yang yang diha dihasi silk lkan an berda berdasa sark rkan an hasil hasil eksp eksper erim imen en maup maupun un perhitungan adalah sama. Terjadinya perbedaan nilai frekuensi yang cukup besar ini tidak terlepas dari kesalahan-kesalahan yang terjadi selama eksperimen yaitu: 1. Kesalahan Kesalahan umum yaitu yaitu kesalahan kesalahan yang terjadi terjadi sebagai sebagai akibat dari dari kekeliruan kekeliruan praktiku praktikum m oleh oleh prakti praktikan kan,, yaitu yaitu kesala kesalahan han dalam dalam menent menentuka ukan n period periodee hasil hasil eksper eksperime imen n pada osiloskop. Hal ini merupakan kendala yang dihadapi oleh praktikan dalam percobaan ini. 2. Kesalahan Kesalahan sistemat sistematis is yaitu yaitu kesalahan kesalahan yang disebabkan disebabkan oleh oleh alat ukur atau instrum instrumen en dan disebab disebabkan kan oleh oleh pengar pengaruh uh lingku lingkungan ngan pada saat saat melaku melakukan kan percob percobaan. aan. Misaln Misalnya, ya, kesalahan pada instrumen yang tidak terkalibrasi dengan baik, sehingga menyebabkan data yang diperoleh menjadi kurang akurat. 3. Kesalahan-ke Kesalahan-kesalaha salahan n acak, yaitu yaitu kesalahan kesalahan yang terjadi terjadi terlalu terlalu cepat dan disebabk disebabkan an oleh hal-hal hal-hal yang tidak diketahui diketahui secara pasti sehingga pengontrolannya pengontrolannya diluar jangkauan jangkauan praktikan Perbedaan nilai frekuensi yang cukup besar antara hasil eksperimen dan hasil perhitungan juga dapat disebabkan oleh pembulatan angka yang diperoleh pada hasil perhitungan. Adapun Adapun kendala kendala-ke -kendal ndalaa yang dialam dialamii pada saat saat pelaks pelaksana anaan an prakti praktikum kum yaitu yaitu kesuli kesulitan tan dalam merangkai alat dan bahan sehingga membutuhkan waktu praktikum yang cukup lama.
9. Kesi esimpulan a. Besa Besarr frek frekue uens nsii (f) (f) yang yang diha dihant ntar arkan kan pada pada rangk rangkai aian an osil osilat ator or dapat dapat dica dicari ri mela melalu luii eksperimen dan melalui perhitungan dengan persamaan f perhitunga n
=
1 2π 6 RC
Hz
Adapun hasil yang diperoleh adalah sebagai berikut. No. 1. 2. 3.
Osilator
Kapasitas Kapasitor ( μF) μF) 0,47 0,1 0,01
T eksperimen eksperimen (s) 25 x 10-3 5,2 x 10-3 0,54 x 10-3
f eksperimen eksperimen (Hz)
f perhitungan (Hz)
40 192,3077 1851,8519
4 1,9 196,97 1969,67
8
b. Hubungan antara besar kapasitas kapasitor (C) dengan frekuensi yang dihasilkan pada eksp eksper erim imen en adala adalah h berb berban andi ding ng terb terbal alik ik.. Sema Semaki kin n besa besarr kapas kapasit itas as kapas kapasit itor or yang yang digunakan, maka akan semakin kecil frekuensi yang dihasilkan pada rangkaian osilator. Begitu pula sebaliknya, semakin kecil kapasitas kapasitor yang digunakan, maka akan semakin besar frekuensi yang dihasilkan pada rangkaian osilator. d. Besar frekuen frekuensi si berdasarkan berdasarkan hasil hasil eksperim eksperimen en agak berbeda berbeda dengan besar besar frekuensi frekuensi hasil hasil perhitungan. Seharusnya besar frekuensi berdasarkan hasil eksperimen sama dengan besar frekuensi hasil perhitungan. Hal ini tidak terlepas dari kesalahan-kesalahan dan kendala yang dialami selama melakukan praktikum.
Osilator
9