Copyright © 2015 by Luqman Ali
LUQMAN ALI
DASAR-DASAR
TEKNIK ELEKTRONIKA
Diterbitkan secara mandiri
Oleh: Ali Luqman
Copyright © 2015 by Luqman Ali
2
Komponen
Komponen terbagi menjadi dua, yaitu ;
1. Komponen Aktif
Adalah jenis komponen elektronika yang memerlukan arus
listrik agar berfungsi dalam suatu rangkaian elektonika.
Contohnya, transistor, IC dan lampu tabung. IC (Integrated
Circuit) adalah gabungan dari komponen aktif dan pasif yang
disusun menjadi sebuah rangkaian elektronika dan diperkecil
ukuran fisiknya.
2. Komponen Pasif
Adalah jenis komponen elektronika yang bekerja tanpa harus
memerlukan arus listrik. Contohnya, resistor, kapasitor,
trafo, dll.
3
Resistror
Komponen inilah yang paling penting untuk mengatur
besar/kecilnya suatu tegangan listrik. Suatu daya 220 vl
masuk kepada resistor akan di olah terlebih dahulu dan
tergantung besar/kecilnya resistror, yang nantinya listrik
akan keluar lebih kecil.
( Hi Co Me O Ku Hi B U A P == 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 )
KODE WARNA
APPLET WARNA NILAI TOLERANSI
Hitam 0 -----
Coklat 1 -----
Merah 2 -----
Orange 3 -----
Kuning 4 -----
4
Hijau 5 -----
Biru 6 -----
Ungu 7 -----
Abu-abu 8 -----
Putih 9 -----
Emas 0,1 10 %
Perak 0,01 1 %
Inilah kode besar/kecilnya nilai resistror jika Anda akan
membuat suatu rangkaian listrik. Besarnya nilai resistor di
sebut dengan satuan OHM. Di lambangkan dengan ‘R’
Cara membaca resistor yang nantinya jika Anda lihat,
resistror itu warna-warni seperti pelangi. Jangan main asal
tancap gas. Main pasang saja di PCB tanpa membaca kode
warnanya terlebih dahulu.
Kapasitor
Kapasitor atau kondensor adalah komponen elektronika
yang dapat menyimpan energi listrik dalam bentuk muatan
listrik selama selang waktu tertentu tanpa disertai adanya
reaksi kimia.
5
Kapasitor Variabel (Varco)
Kapasitor ini digunakan untuk tuning pesawat radio atau
mencari gelombang radio. Kapasitor ini menggunakan udara
sebagai bahan dielektriknya. Kapasitor jenis ini
menggunakan pelat yang tidak dapat digerakkan (stator) dan
pelat yang dapat digunakan (rotor). Varco biasanya terbuat
dari bahan aluminium. Dengan memutar tombol, luas pelat
yang berhadapan dapat diataur sehingga kapasitas kapasitor
dapat diubah. Dengan mengubah kapasitas kapasitor,
frekuensi sirkuit yang dicari dapat distel. Berikut ditunjukkan
suatu varco.
Kapasitor Keramik
Kapasitor keramik mempunyai dielektrik yang terbuat dari
keramik. Kapasitor ini memiliki elektroda logam dan
dielektritnya terdiri atas campuran titanium oksida dan
6
oksida lain. Kekuatan dielektriknya baik sekali sehingga
mempunyai kapasitas yang besar. Meskipun demikian,
ukuran kapasitor keramik relatif kecil. Kapasitor keramik
digunaka untuk meredam bunga api, seperti pada bunga api
yang timbul pada platina kendaraan bermotor.
Kapasitor Kertas
Kapasitor ini mempunyai dielektrik yang terbuat dari kertas.
Kapasitor kertas mempunyai lapisan-lapisan kertas setebal
7
0,05-0,02 mm di antara dua lembaran kertas aluminium.
Kertas tersebut diresapi dengan minyak untuk memperbesar
kapasitas dan kekuatan dielektriknya.
Kapasitor Plastik
Kapasitor plastik mempunyai selaput plastik sebagai
dielektriknya. Kapasitor ini mempunyai elektroda logam dan
lapisan dielektrik yang terbuat dari bahan polisterina, milar
atau teflon dengan tebal 0,0064 mm. Kapasitor plastik
digunakan untuk koreksi faktor daya dalam sisitem daya
listrik pada fisi nuklir, pembentukan logam hidrolik,
penyelidikan plasma dielektrik.
8
Kapasitor Elektrolit
Kapasitor elektrolit mempunyai dielektrik berupa oksida
aluminium. Elektroda positif terbuat dari bahan logam,
seperti aluminium dan tantalum, sedangkan elektroda negatif
terbuat dari bahan elektrolit. Bahan dielektrik digunakan
untuk melapisi elektroda negatif. Tebal lapisan oksida sekitar
0,0001 mm. Kapasitor ini hanya digunakan pada tegangan
DC yang berdenyut pada rangkaian radio, televisi, telefon,
telegraf, peluru kendali, dan perlengkapan komputer. Fungsi
elco adalah sebagai perata denyut arus listrik.
10
Transistor
Transistor adalah komponen elektronika yang dipakai
sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung
(switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai
fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran
listrik, dimana berdasarkan arus inputnya atau tegangan
inputnya, memungkinkan pengaliran listrik yang sangat
akurat dari sirkuit sumber listriknya.
11
Induktor
Bentuk dasar dari sebuah induktor adalah kawat yang dililitkan menjadi sebuah koil. Induktor mempunyai sifat yang disebut dengan induktansi diri atau lebih sering disebut dengan induktansi, artinya adalah jika arus meningkat maka medan magnet juga akan meningkat mengikuti perbesaran dari arus.
12
Dioda
Fungsi paling umum dari dioda adalah untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur). Karenanya biasa juga disebut sebagai penyearah
13
Dioda Zener
Dioda Zener biasanya digunakan secara luas dalam sirkuit elektronik. Fungsi utamanya adalah untuk menstabilkan tegangan. Dioda LED
Dioda LED akan hidup apabila LED dialiri arus listrik, fungsi dari LED ini biasanya hanya sebagai indikator. Atau biasa juga disebut dengan lampu indikator/
14
TRASFORMATOR /TRAFO
Trasformator adalah alat yang mempunyai fungsi menaikan atau menurunkan tegangan input atau menurunkan tegangan output. Ø Trasformator yang berfungsi untuk menaikan tegangan input adalah trafo step up Ø Transformator yang mempunyai fungsi menurunkan tegangangan adalah trafo step down. Cara kerja trasformator : Arus bolak - balik ( AC ) melewati koil utama ( kumparan primer ) yang menginduksi arus bolak - balik di koli kedua ( kuparan sekunder )
Komponen Elektronika Elektronika adalah ilmu yang mempelajari alat listrik arus lemah yang dioperasikan dengan cara mengontrol aliran elektron atau partikel bermuatan listrik dalam suatu alat
15
seperti komputer, peralatan elektronik, termokopel, semikonduktor, dan lain sebagainya. Ilmu yang mempelajari alat-alat seperti ini merupakan cabang dari ilmu fisika, sementara bentuk desain dan pembuatan sirkuit elektroniknya adalah bagian dari teknik elektro, teknik komputer, dan ilmu/ teknik elektronika dan instrumentasi. Dalam rangkaian elektronika terdapat bermacam-macam komponen. Ada transistor, resistor, IC, trafo dan lain-lain. Komponen-komponen ini dikategorikan menjadi bagian-bagian berikut: Komponen Pasif : resistor atau tahanan kapasitor atau kondensator induktor atau kumparan transformator Komponen Aktif : * dioda : dioda cahaya dioda foto dioda laser diode Zener dioda Schottky * transistor : transistor efek medan transistor bipolar transistor IGBT transistor Darlington transistor foto
16
Sirkuit Analog :
Amplifier atau Penguat Opamp (Operational Amplifier) termasuk negative feedback Amplifier Daya FET (Filed Effect Transistor), JFET, MOSFET, MESFET, MODFET, HEMT CMOS, N-MOS, P-MOS, Pass-transistor Sirkuit Digital :
Gerbang logika flip-flop penghitung atau pencacah (Inggris: counter) register multiplekser (MUX) dan DEMUX Penjumlah (Adder), Subtraktor (Pengurang) & Pengganda (Multiplier) mikroprosesor mikrokontroler ADC, DAC, Atmel AVR Digital Signal Processor (DSP) FPGA (Field-Programmable Gate Array), ASIC, FPAA, Embedded-FPGA, CPLD Semua jenis komputer digital: komputer super, mainframe, komputer mini, komputer pribadi desk-top, laptop, PDA, Smart card, telepon pintar, dll
17
Alat ukur :
Ohm-meter Amper-meter Voltmeter Multimeter Oskiloskop Function generator Digital Signal Analyzer Spectrum meter
MACAM-MACAM KOMPONEN
Elektronika adalah ilmu yang mempelajari alat listrik arus lemah yang dioperasikan dengan cara mengontrol aliran elektron atau partikel bermuatan listrik dalam suatu alat seperti komputer, peralatan elektronik, termokopel, semikonduktor, dan lain sebagainya. Ilmu yang mempelajari alat-alat seperti ini merupakan cabang dari ilmu fisika, sementara bentuk desain dan pembuatan sirkuit elektroniknya adalah bagian dari teknik elektro, teknik komputer, dan ilmu/ teknik elektronika dan instrumentasi.Dalam rangkaian elektronika terdapat bermacam-macam komponen. Ada transistor, resistor, IC, trafo dan lain-lain. Komponen-komponen ini dikategorikan menjadi bagian-bagian berikut: Komponen Pasif : yaitu komponen yang menunjukkan hubungan linear antara arus dan tegangan, jika komponen tersebut berada di dalam pengaruh medan listrik
18
A. resistor atau tahanan adalah suatu bahan yang dapat menghambat arus listrik
*Jenis-jenis resistor tetap Yaitu resistor yang nilainya tidak dapat berubah, jadi selalu tetap (konstan). Resistor ini biasanya dibuat dari nikelin atau karbon. Berfungsi sebagai pembagi tegangan, mengatur atau membatasi arus pada suatu rangkaian serta memperbesar dan memperkecil tegangan.
. Resistor gulungan kawatresistor yang nilainya tidak dapat berubah, jadi selalu tetap (konstan). .Resistor Lapisan karbon .Resistor lapisan oksidasi logam .Resistor komposisi karbon *Jenis-jenis resistor variabel Yaitu resistor yang nilainya dapat berubah-ubah dengan jalan menggeser atau memutar toggle pada alat tersebut, sehingga nilai resistor dapat kita tetapkan sesuai dengan kebutuhan. Berfungsi sebagai pengatur volume (mengatur besar kecilnya arus), tone control pada sound
19
Potensiometer
Geser
Putar
Trimmer Potensiometer (TRIMPOT)
Resistor atau hambatan r diukur dalam satuan Ohm ( disimbolkan dengan “ Ω “ ).Bila dihubungkan dengan tegangan v ( satuannya Volt ) dan kuat arus I ( satuannya Ampere ) mempunyai rumus sebagai berikut : V = I . R R = V / I
20
B. kapasitor atau kondensator → komponen dasar elektronika yang dapat menyimpan atau mengeluarkan muatan listrik
21
Fungsi kapasitor
Memisahkan arus AC dan arus DC
Meratakan arus DC pada penyearah arus
Mengontrol frekuensi pada rangkaian isolator
Menyimpan muatan listrik Jenis-jenis kapasitor
Kapasitor polar (ELCO)
22
Kapasitor Non Polar (Kapasitor Kertas, Kapasitor Kermik, Kpasitor Mika, Kapasitor Poliester)
Kapasitor Variabel (VARCo, TRIMMER)
Jenis kapasitor: Kapasitor keramik Oksida dan oksida lainSesuai dengan namanya, kapasitor ini mempunyai dielektrik dari keramik. Dielektriknya umumnya berupa campuran antara titanium , dengan elektrode logam. Jenis kapasitor ini tidak memiliki kutub positif maupun negatif, jadi pemasangannya dalam PCB bisa terbalik tanpa mengalami masalah. Ada dua sumber yang menyatakan tentang kapasitor keramik: Kekuatan dari dielektriknya sangat kuat, dan berkapasitas besar. Pada umumnya jenis kapasitor ini digunakan untuk meredam bunga api. Misalnya bunga api yang timbul pada platina kendaraan bermotor. Karena terbuat dari keramik, kondensator ini memiliki kapasitas yang kecil yaitu di bawah 1 mikrofarad. Umumnya digunakan dalam rangkaian penguat frekuensi menengah. Tapi saya condong kepada yang kedua. Karena dalam kenyataannya apabila kita memang menggunakan
23
kondensator keramik dalam rankaian radio. Mengenai yang pertama saya kurang tahu mengenai hal itu.
Kapasitor Kertas Jenis kapasitor ini menggunakan lapisan kertas setebal antara 0..02 – 0.05 mm dengan diapit oleh dua lembar kertas alumunium. Kapasitor Elektrolit (Elco) Kapasitor jenis ini menggunakan elektrolit sebagai dielektriknya. Umumnya oksida aluminium. Memiliki kaki positif maupun negatif, jadi usahakan jangan sampai terbalik. Digunakan sebagai perata denyutan listrik DC. Di badan kapasitor ini terdapat tanda untuk mengetahui mana kaki minus. Kapasitor dengan dielektrik Udara Jenis kapasitor ini menggunakan udara sebagai dielektriknya. Sebagai contoh tuner radio FM adalah jenis kapasitor udara. Cara kerja dari kapasitor ini mirip dengan varco. Besarnya kapasitas ditentukan dengan luas penampang yang saling berhadapan. Tuner diputar untuk mengubah kapasitas kapasitor sekaligus mengubah frekuensinya. Varco Varco atau variable condensator adalah jenis kapasitor yang dapat diubah-ubah kapasitasnya. Dan beberapa jenis lainnya. Kapasitas kapasitor Pada umumnya kapasitas kapasitor dinyatakan dalam mikrofarad. Karena dalam kehidupan sehari-hari 1 farad sudah sangat besar apabila digunakan dalam rankaian.
24
Kapasitas kapasitor didefinisikan sebagai berikut: “perbandingan tetap antara muatan (q) yang tersimpan dalam kapasitor dan beda potensial antara kedua plat konduktornya (v)” Dari definisi di atas kita dapatkan rumus berikut: C=q/v Dengan: C= kapasitas kapasitor (Farad) q= muatan yang tersimpan (coulomb) v= beda potensial (volt) pada kapasitor apabila di pasangkan kepada rangkaian listrik, pasti mendapatkan muatan berbeda. Satu positif lainnya negatif. Apabila kedua plat diberikan muatan q+ dan q-, beda potensial v, luas permukaan A, dan jarak antara plat adalah d, maka kapasitasnya dapat dirumuskan sebagai berikut E=q/Aε0 dengan memasukkan rumus E=v/d dan diperoleh C= ε0A/d Dengan: C= kapasitas kapasitor (Farad) q= muatan yang tersimpan (coulomb) v= beda potensial (volt) ε0= permitivitas ruang hampa (8,85x10-12 C2N-2m-2) d= luas plat (m2) Dielektrik Dielektrik didefinisikan sebgai berikut: “bahan isolator yang digunakan untuk memisahkan kedua plat konduktor pada suatu kapasitor plat sejajar” Tebal, jenis dan luas sangat menentukan besarnya kapasitas yang akan didapatkan.
25
Rangkaian Kapasitor Rangkaian kapasitor terdiri dari jenis rangkaian paralel, seri dan campuran. ParalelTujuan dari memaralelkan kapasitor adalah untuk mendapatkan kapasitas yang lebih besar. qtotal= q1+ q2+... Vtotal=V1=V2=... Ctotal=C1+C2+... SeriTujuan menggunakan rangkaian seri adalah untuk mendapatkan nilai yang lebih kecil. qtotal= q1= q2=... Vtotal=V1+V2+... 1/Ctotal=1/C1+1/C2+… CampuranBertujuan untuk mendapatkan nilai yang diinginkan sesuai dengan rumus di atas.
C. Kumparan/inductor Sebuah induktor atau reaktor adalah sebuah komponen elektronika pasif (kebanyakan berbentuk torus) yang dapat menyimpan energi pada medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasinya. Kemampuan induktor untuk menyimpan energi magnet ditentukan oleh induktansinya, dalam satuan Henry. Biasanya sebuah induktor adalah sebuah kawat penghantar yang dibentuk menjadi kumparan, lilitan membantu membuat medan magnet yang kuat di dalam kumparan dikarenakan hukum induksi Faraday. Induktor adalah salah satu komponen elektronik dasar yang digunakan dalam rangkaian yang arus dan tegangannya berubah-ubah dikarenakan kemampuan induktor untuk memproses arus bolak-balik.
26
Sebuah induktor ideal memiliki induktansi, tetapi tanpa resistansi atau kapasitansi, dan tidak memboroskan daya. Sebuah induktor pada kenyataanya merupakan gabungan dari induktansi, beberapa resistansi karena resistivitas kawat, dan beberapa kapasitansi. Pada suatu frekuensi, induktor dapat menjadi sirkuit resonansi karena kapasitas parasitnya. Selain memboroskan daya pada resistansi kawat, induktor berinti magnet juga memboroskan daya di dalam inti karena efek histeresis.D.transformator Dikenal dengan istilah trafo, adalah suatu alat elektronik yang memindahkan energi dari satu sirkuit elektronik ke sirkuit lainnya melalui pasangan magnet. Biasanya dipakai untuk mengubah tegangan listrik dari tinggi ke rendah dan berarti juga mengubah arus listrik dari rendah ke tinggi
27
Efisiensi Efisiensi transformator dapat diketahui dengan rumus Karena adanya kerugian pada transformator. Maka efisiensi transformator tidak dapat mencapai 100%. Untuk transformator daya frekuensi rendah, efisiensi bisa mencapai 98%. Jenis-jenis transformator Step-Up lambang transformator step-up Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan. Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi jarak jauh . Step-Down skema transformator step-down Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC- DC . Komponen Aktif : adalah komponen-komponen didalam rangkaian elektronik yang mempunyai penguatan atau mengarahkan aliran arus listrik
*Dioda → suatu bahan elektrikum yang tersusun atas 2 elektroda yaitu elektroda positif dan negatif
Prinsip kerja Forward Biass (arah maju) dari anoda ke katoda
Reverse Biass (arah mundur) dari katoda ke anoda
28
Jenis-jenis Diode
Dioda Zener = menstabilkan tegangan
Dioda Kristal = Dioda kontak titik
Light Emilting Diode (LED) = Lampu induktor
Photo Diode = pencacah, penghitung
Dioda Silikon = Penyearah Arus
Jenis-jenis resistor yang bergantung pada suhu (TERMISTOR)
NTC ( Negative Temprature Coeficient )
PTC ( Positive Temprature Coeficient )
Fungsi Diode
Penyearah Arus
Pencacah Penghitung
Menstabilkan tegangan a. dioda cahaya b. dioda foto c. dioda laser d. diode Zener e. dioda Schottky transistor : → rancangan komponen yang terdiri dari 3 komponen diode tipe P (+) dan tipe N (-)
Komponen penyusun transistor
29
Emitor = Pembawa muatan
Basis = Pengatur gerak pembawa muatan dari emitor ke collector
collector = Pengatur gerak pembawa muatan dari emitor ke output
*Fungsi transistor
Penguat arus
Penguat tegangan atau penguat getaran
30
Pembangkit getaran
Saklar· IC (Integrated Circuit) → merupakan kombinasi dari beberapa komponen elektronika yaitu diode, resistor, dan kapasitor kecil. JENIS IC : IC MONOLITHIK, IC HYBRIDA (IC LINEAR, IC TTL, IC CMOL)
JENIS-JENIS TRANSISTOR
Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan
banyak kategori:
Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium
Arsenide
Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole Plastic,
Surface Mount, IC, dan lain-lain
Tipe: UJT , BJT , JFET , IGFET ( MOSFET ), IGBT ,
HBT , MISFET , VMOSFET , MESFET , HEMT ,
SCR serta pengembangan dari transistor yaitu IC
(Integrated Circuit) dan lain-lain.
Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel
Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High
Power
Maximum frekwensi kerja: Low, Medium, atau High
Frequency, RF transistor, Microwave, dan lain-lain
31
Aplikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio,
Tegangan Tinggi, dan lain-lain
BJT
BJT (Bipolar Junction Transistor) adalah salah satu dari dua
jenis transistor. Cara kerja BJT dapat dibayangkan sebagai
dua dioda yang terminal positif atau negatifnya berdempet,
sehingga ada tiga terminal. Ketiga terminal tersebut adalah
emiter (E), kolektor (C), dan basis (B).
Perubahan arus listrik dalam jumlah kecil pada terminal basis
dapat menghasilkan perubahan arus listrik dalam jumlah
besar pada terminal kolektor. Prinsip inilah yang mendasari
penggunaan transistor sebagai penguat elektronik. Rasio
antara arus pada koletor dengan arus pada basis biasanya
dilambangkan dengan β atau hFE. β biasanya berkisar sekitar
100 untuk transistor-transisor BJT.
32
FET
FET dibagi menjadi dua keluarga: Junction FET ( JFET )
dan Insulated Gate FET (IGFET) atau juga dikenal sebagai
Metal Oxide Silicon (atau Semiconductor) FET ( MOSFET
). Berbeda dengan IGFET, terminal gate dalam JFET
membentuk sebuah dioda dengan kanal (materi
semikonduktor antara Source dan Drain). Secara fungsinya,
ini membuat N-channel JFET menjadi sebuah versi solid-
state dari tabung vakum, yang juga membentuk sebuah dioda
antara grid dan katode . Dan juga, keduanya (JFET dan
tabung vakum) bekerja di "depletion mode", keduanya
memiliki impedansi input tinggi, dan keduanya
menghantarkan arus listrik dibawah kontrol tegangan input.
FET lebih jauh lagi dibagi menjadi tipe enhancement mode
dan depletion mode. Mode menandakan polaritas dari
tegangan gate dibandingkan dengan source saat FET
menghantarkan listrik. Jika kita ambil N-channel FET
sebagai contoh: dalam depletion mode, gate adalah negatif
dibandingkan dengan source, sedangkan dalam enhancement
mode, gate adalah positif. Untuk kedua mode, jika tegangan
gate dibuat lebih positif, aliran arus di antara source dan
drain akan meningkat. Untuk P-channel FET, polaritas-
33
polaritas semua dibalik. Sebagian besar IGFET adalah tipe
enhancement mode, dan hampir semua JFET adalah tipe
depletion mode.
Sirkuit Analog ;
a.Amplifier atau Penguat
b.Opamp (Operational Amplifier) termasuk negative
feedback
c.Amplifier Daya
d.FET (Filed Effect Transistor), JFET, MOSFET,
MESFET, MODFET, HEMT
e.CMOS, N-MOS, P-MOS, Pass-transistor
Sirkuit Digital ;
a. Gerbang logika
b.flip-flop
c.penghitung atau pencacah (Inggris: counter)
d.register
e.multiplekser (MUX) dan DEMUX
f.Penjumlah (Adder), Subtraktor (Pengurang) & Pengganda
(Multiplier)
g.mikroprosesor
34
h.mikrokontroler
i.ADC, DAC, Atmel AVR
j.Digital Signal Processor (DSP)
k.FPGA (Field-Programmable Gate Array), ASIC, FPAA,
Embedded-FPGA, CPLD
l.Semua jenis komputer digital: komputer super, mainframe,
komputer mini, komputer pribadi m.desk-top, laptop, PDA,
Smart card, telepon pintar, dll
Alat ukur :
a. Ohm-meter
b. Amper-meter
c.Voltmeter
d.Multimeter
e.Oskiloskop
f.Function generator
g.Digital Signal Analyzer
h.Spectrum meter
35
Simbol Komponen Elektronika
36
37
38
PCB (Printed Circuit Board)
PCB (Printed Circuit Board) adalah suatu board tipis tempat letak komponen elektronika, yang di pasang dan di rangkai, di mana bagian sisi nya terbuat dari lapisan tembaga untuk menyolder kaki kaki komponen. PCB bisa lebih dari 1
39
layer, yang saya tahu maximum sampai 12 layer.PCB ada yang terbuat dari bahan fiber atau sejenisnya pada bagian yang non conductive. Ketebalan tembaga pada PCB bermacam macam, ada yang 35 micrometer ada juga yang 17-18 micrometer.
Bahan PCB yang lain adalah paper phenolic atau pertinax, biasanya berwarna coklat, bahan jenis ini lebih populer karena harganya yang lebih murah.Untuk PCB yang di pakai untuk Through hole plating, biasanya memakai yang berbahan fiberglass, karena jamur tidak suka akan bahan ini, dan materialnya lebih kuat dan tidak mudah bengkok di bandingkan yang berbahan pertinax.PCB dapat di jumpai di hampir semua peralatan elektronika, seperti radio, handphone, televisi, dan lain lain. Ada beberapa macam jenis PCB menurut kegunaannya yaitu PCB 1 side (biasa digunakan pada rangkaian elektronika seperti radio, TV, dll) PCB double side (maksudnya kedua sisi PCB digunakan untuk menghubungkan komponen) dan PCB multi side ( bagian PCB luar maupun dalam digunakan sebagai media penghantar, misalnya pada rangkaian-rangkaian PC).
Contoh fisik dari PCB
40
Gambar 1
41
Gambar 2
42
CARA-CARA PEMBUATAN LAYOUT PCB Ada banyak cara yang dapat digunakan dalam pembuatan layout PCB, diantaranya adalah: 1. Menggambarkan layout PCB secara langsung pada PCB dengan menggunakan spidol dengan tinta tahan air (Waterproof). 2. Menggambarkan layout PCB secara langsung pada PCB dengan menggunakan rugos elektronika (Electro Set). 3. Menggambarkan layout PCB dengan menggunakan software desain PCB. Bila ditinjau dari sisi ekonomis, menggunakan spidol untuk menggambar layout PCB memang lebih murah dan mudah. Hanya dengan sebuah spidol dengan tinta tahan air (waterproof), Anda dapat membuat layout PCB hingga tintanya habis atau mengering. Namun cara ini hanya bisa digunakan pada rangkaian elektronika sederhana saja, dan tidak efektif untuk membuat jalur rangkaian elektronika yang kompleks, rumit dan membutuhkan pola gambar dengan titik dan garis yang berukuran kecil dan tipis. Cara pembuatan PCB yang kedua adalah dengan menggunakan rugos elektronika atau biasa dijual dengan nama Electro Set. Dengan electro set, Anda bisa memperoleh variasi bentuk garis dan pola gambar layout PCB dengan berbagai macam ukuran dan bentuk komponen. Harganya pun cukup terjangkau, berkisar Rp. 4.000,- untuk tiap lembarnya. Seperti rugos pada umumnya, pemakaian electro set cukup mudah digunakan. Caranya, cukup dengan menggosokkan lembaran electro set tersebut langsung di atas PCB. Akan tetapi, kelemahan cara ini akan Anda jumpai saat proses perancangan layout PCB dengan menggunakan banyak garis dan bentuk komponen pada
43
rangkaian elektronika yang kompleks. Sebab akan menghabiskan banyak waktu dan tenaga, hanya untuk menyelesaikan sebuah layout PCB. Oleh karena itu, apabila ditinjau dari segi efisiensi waktu dan proses pengerjaan cara ini kurang baik digunakan. Belum lagi resiko yang harus dihadapi apabila saat penggosokan, electro set tidak merekat sempurna pada PCB. Metode lain yang dapat digunakan dalam pembuatan layout PCB ialah menggunakan software desain layout PCB. Software desain layout PCB yang dimaksud, seperti Protel 99 SE, Target 3001, dan lain-lain. Dibandingkan dengan cara sebelumnya cara ini memiliki banyak keunggulan, diantaranya sebagai berikut: 1. Selain untuk membuat layout PCB biasanya pada program software desain layout PCB, Anda juga dapat merancang gambar skema rangkaian dari rangkaian elektronika yang akan dibuat sehingga akan lebih mudah untuk diedit dan diperbaiki bila ada kesalahan dalam proses perancangannya. 2. Tidak membuang banyak waktu dalam proses perancangan layout PCB, karena umumnya pada software layout PCB terdapat fasilitas perancangan dan peletakkan komponen secara otomatis (autoroute dan autoplace) untuk perancangan layout PCB sesulit apapun yang setara dengan pengerjaan seorang desainer PCB professional. 3. Dapat membuat, menambahkan, mengurangi, hingga mengedit standar ukuran dan bentuk komponen yang diinginkan ke dalam sebuah pustaka komponen tersendiri.
44
4. Dapat menampilkan hasil desain PCB yang telah dibuat dengan model gambar 3 dimensi yang disertai jalur konduktor dan tata letak komponennya. 5. Lebih ekonomis, efisien dan efektif baik dalam segi biaya, waktu maupun proses pembuatan layout PCB untuk rangkaian elektronika sekompleks dan serumit apapun. PROSES PENCETAKAN PCB Walaupun Anda telah dapat mencetak pola gambar dan jalur konduktor dari layout PCB yang telah selesai di desain, bukan berarti proses pembuatan PCB telah selesai sepenuhnya. Sebab pada dasarnya yang telah Anda buat itu hanya layout PCB yang dicetak diatas kertas, belum ke lapisan tembaga dari PCB yang sebenarnya. Oleh karena itu, pola gambar dan jalur konduktor dari layout PCB yang telah dicetak harus dipindahkan ke lapisan tembaga PCB dalam bentuk aslinya. Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk mentransformasikan pola gambar dan jalur konduktor dari hasil pencetakan layout PCB ke dalam bentuk PCB yang aslinya. Metode-metode tersebut adalah sebagai berikut: 1. Memindahkan pola gambar dan jalur konduktor dari layout PCB dengan teknik kimiawi.
45
Dalam proses pembuatan PCB dengan teknik kimiawi digunakan bahan kimia Positif 20 untuk melapisi permukaan tembaga PCB. Bahan kimia Positif 20 dapat diperoleh di toko-toko komponen elektronika ataupun di toko bahan kimia. Dengan menggunakan bahan kimia Positif 20 memungkinkan Anda untuk membuat layout PCB yang berukuran kecil, tipis dan saling berdekatan satu sama lain. 2. Memindahkan pola gambar dan jalur konduktor dari layout PCB dengan teknik sablon. Salah satu hal yang menjadi alasan kenapa Anda harus memilih teknik sablon ini ialah dengan menggunakan teknik sablon Anda dapat mengurangi biaya pembuatan PCB, bila lembaran PCB yang digunakan sangat banyak. Sebab, hanya dengan sekali proses pemindahan pola gambar dari kertas ke sekrin, Anda dapat mencetak pola jalur konduktor langsung di atas lembaran PCB secara berulang-ulang. Akan tetapi dalam proses pembuatan PCB dengan menggunakan teknik sablon, hal yang perlu di perhatikan ialah bahan tinta atau cat sablonnya harus tahan air. Sebab bila bahan pembuatan sablonnya tidak tahan air, saat proses pelarutan dengan Ferri Chlorite (FeCl4) jalur konduktor PCB akan ikut terlarut. Oleh karena itu jenis tinta atau cat yang digunakan sebaiknya terbuat dari minyak atau bahan kimia lain yang tidak akan larut dalam air 3. Memindahkan pola gambar dan jalur konduktor dari layout PCB dengan kertas transfer PCB. Selain menggunakan teknik kimiawi dan teknik sablon, Anda juga dapat memanfaatkan media lain untuk memindahkan pola
46
gambar layout PCB, yaitu dengan menggunakan kertas transfer PCB. Dibandingkan dengan teknik kimiawi dan teknik sablon cara ini dapat dikatakan jauh lebih mudah, murah dan praktis sehingga cocok digunakan bagi para pelajar dan mahasiswa yang mempunyai biaya terbatas. Kertas transfer PCB dapat dibeli di toko-toko yang menjual komponen-komponen elektronika.Bentuk kertas transfer PCB sama seperti kertas pada umumnya yang berwarna putih polos dan tak bergaris. Akan tetapi yang menjadi perbedaan antara kertas biasa dan kertas transfer PCB ialah pada material pembentuk kertasnya. Kertas transfer PCB di desain khusus agar dapat memindahkan pola jalur rangkaian PCB dari toner (bubuk tinta yang biasa digunakan pada printer laser atau mesin fotokopi) ke lapisan tembaga PCB. MACAM-MACAM BENTUK PCB PCB Matrix Strip Board atau biasa dikenal PCB ‘berlubang’ merupakan salah satu jenis PCB yang bentuknya terdiri atas susunan lubang-lubang. Namun, kekurangan dalam penggunaan PCB ini ialah sulitnya mengatur sistem pengkabelan yang menghubungkan antara komponen satu dengan komponen lain sehingga menyebabkan kabel-kabel yang dihubungkan saling menyilang. Kesulitan lain juga akan dijumpai saat penyolderan kaki-kaki komponen dengan 2 kabel penghubung atau lebih, pada titik solder (pad) yang sama. Jenis PCB lainnya adalah PCB Cooper Clad. PCB jenis Cooper Clad merupakan PCB yang terbuat dari bahan ebonite atau fiber glass yang salah satu atau kedua sisinya dilapisi oleh lapisan tembaga. Untuk PCB yang mempunyai
47
lapisan tembaga hanya pada salah satu sisi permukaannya saja disebut PCB satu sisi (Single Side). Sedangkan PCB yang mempunyai lapisan tembaga di kedua sisi permukaannya disebut PCB dua sisi (Double Side).Dan PCB yang mempunyai banyak sisi (Multi Layer) Pengertian dari macam-macam PCB 1.PCB satu sisi (single side) adalah papan PCB tersebut hanya mempunyai satu sisi yang dilapisi oleh lempeng tembaga.
2.PCB dua sisi (double side) adalah papan PCB tersebut mempunyai dua sisi yang dilapisi oleh lempeng tembaga dan lapisan fibernya ada diantara dua lapisan tembaga tersebut.
48
3.PCB banyak sisi (multi layer) adalah Layer yang biasanya hanya dibuat oleh pabrik pembuat peralatan tersebut. Type multi layer ini terdiri dari beberapa lapis tembaga dan fiber yang disusun secara berselingan Turtor cara membuat PCB Youtube
Setelah Anda mempelajari dasar-dasar elektronika baru Anda
praktek sendiri. Atau Sambil melihat buku langsung praktek
sendiri.
Untuk belajar dasar rangkaian ini Anda belajar di rumah
sendiri juga mampu. Cara cepatnya Anda beli saja ke toko
elektronika rangkaian dasar lampu flip flop atau radio dan
yang lain-lainnya juga banyak terjual.
Anda tidak perlu sekolah/kursus untuk dasarnya saja Anda
hanya perlu modal kemauan. Lihat turtor cara membuat
lampu flip flop, Youtube.
49
Rumus Dasar Komponen Elektronika
Kuat Arus Listrik → Jumlah Muatan Listrik Yang Lewat Kuat Penghantar Tiap Detik.
I = Q / t I → Kuat Arus Listrik (Ampere) Q → Jumlah Muatan (Coulomb) t → Waktu (Detik)
Rumus Elektronika Dasar: Daya → Usaha Persatuan Waktu.
P = W / t P → Daya (Watt) W → Usaha (Joule) t → Waktu (Detik)
50
Hambatan Jenis → Hambatan Yang Terdapat Pada Pengantar Tiap Satu Satuan Panjang.
ρ = R . A / L ρ → Hambatan Jenis (Ohm) R → Hambatan (Ohm) A → Luas Penampang Penghantar (m2) L → Panjang Penghantar (m)
Hambatan Pada Suatu Kawat Penghantar Tergantung Pada: a. Luas Penampang Penghantar. b. Panjang Penghantar. c. Hambatan Jenis.
R = ρ . L / q ρ → Hambatan Jenis (Ohm) R → Hambatan (Ohm) q → Luas Penampang Penghantar (mm2) L → Panjang Penghantar (m)
Rumus Elektronika Dasar: Hambatan Listrik → Hambatan Yang Terjadi Pada Rangkaian Listrik.
Hukum Ohm. "Besarnya Hambatan Listrik Sebanding Dengan Beda Potensialnya (Volt), Serta Berbanding Terbalik Dengan Kuat Arusnya".
R = V / I I = V / R V = I . R
Impedansi → Jumlah Hambatan Secara Vektor Pada Rangkaian Arus Bolak – Balik / AC.
51
1. Impedansi Rangkaian Seri R & L → Z = √ R2 + XL2 2. Impedansi Rangkaian Seri R & C → Z = √ R2 + XC2 3. Impedansi Rangkaian Seri R – L & C → Z = √ R2 + ( XL – XC ) 2
Rumus Elektronika Dasar: Kapasitas Kapasitor → Perbandingan Antara Besarnya Muatan Salah Satu Keping Kapasitor Dengan Beda Potensial Antar Keping – Keping Tersebut.
C = q / V C → Kapasitas Kalor (Coulomb / Volt) q → Muatan (Coulomb) V → Beda Potensial (Volt)
Reaktansi Induktif → Hambatan Yang Ditimbulkan Oleh Kumparan / Induktor Pada Arus Bolak -Balik (AC)
XL = ω.L XL = 2.π.f.L ω = 2.π.f
Reaktansi Kapasitif → Hambatan Yang Ditimbulkan Oleh Kapasitor Pada Arus Bolak – Balik.
XC = 1 / ω.C XC = 1 / 2.π.f.C ω = 2.π.f
Resistor
Dalam praktek para desainer elektronika kadang-kadang membutuhkan resistor dengan nilai tertentu. Akan tetapi nilai resistor tersebut tidak ada di toko penjual, bahkan
52
pabrik sendiri tidak memproduksinya. Solusi untuk mendapatkan suatu nilai resistor dengan resistansi yang unik tersebut dapat dilakukan dengan cara merangkaikan beberapa resistor sehingga didapatkan nilai resistansi yang dibutuhkan. Ada dua cara untuk merangkaikan resistor, yaitu : Rangkaian resistor Seri Rangkaian resistor Paralel Rangkaian resistor secara seri akan mengakibatkan nilai resistansi total semakin besar. Di bawah ini contoh resistor yang dirangkai secara serial. Seri
Menghasilkan rumus : R total = R1+R2+R3,,, dst Sedangkan rangkaian resistor secara paralel akan mengakibatkan nilai resistansi pengganti semakin kecil. Di bawah ini contoh resistor yang dirangkai secara paralel. Paralel
53
Menghasilkan rumus : 1 / R total = 1/R1+1/R2+1/R3,,, dst Daya Resistor P = V x I Caran menghitung tegangan di tiap resistor Kalau dari rangkaian diatas, secara kasar bisa kita tebak tegangan tiap resistor adalah 1/3 dari tegangan sumber 12V/3 = 4Volt di tiap Resistor Tapi bagaimana seandainya besar resistansinya berbeda? Kita bisa menghitung dengan menggunakan cara seperti dibawah ini: Dari Rumus dasar V = I x R Maka
54
VR1 = I x R1 VR1 = 0,04 x 100 VR1 = 4 Volt Demikian seterusnya untuk R2 dan R3 , shingga jika dijumlahkan hasilnya akan sama dengan tgangan sumber Vsumber = VR1 + VR2 + VR3 Rangkaian Campuran Contoh soal: Berapakan nilai Rt atau tahanan ekivalen rangkaian campuran resistor dibawah ini?
Penyelesaian: Pada gambar diatas tahanan-tahanan 56 Ω dan 33 Ω terhubung secara pararel, kemudian hubungan pararel ini dihubung seri dengan tahanan 47 Ω. Buat tahanan ekivalen Rt1 untuk hubungan pararel tahanan 56 Ω dan 33 Ω, dengan rumus pararel
55
1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + · · · · · · + 1/Rn, maka 1/Rt1 = 1/56 + 1/33 1/Rt1 = 89/1848 89Rt1 = 1848 Rt1 = 1848/89 Rt1 = 20,8 Ω Hubungan pararel tahanan 56 Ω dan 33 Ω dapat digantikan dengan tahanan ekivalen sebesar 20,8 Ω . Penyederhanaan ini menghasilkan dua buah tahanan yang terhubung secara seri, yaitu 20,8 Ω dan 47 Ω.
Nilai tahanan ekivalen rangkaian seri ini, sesuai rumus seri Rt = R1 + R2 + R3 + · · · · · · + Rn, maka Rt = 20,8 + 47 Rt = 68,7 Ω Sehingga diperoleh Rt atau sebuah tahanan ekivalen sebesar 67,8 Ω Kapasitor Cara Menghitung Kapasitor secara Seri
56
Kapasitor susunan Seri
berkapasitas besar
Ketiga kapasitor dipasang secara serial dan ntuk
menemukan nilai kapasitor pengganti atau nilai capasitansi
dari ketiga kapasitor tersebut dapat kita gunakan persamaan :
1/Ct = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
Diketahui :
C1 = 10 p
57
C2 = 20 p
C3 = 30 p
Maka :
1/Ct = 1/10 + 1/20 + 1/30
1/Ct = 6/60 + 3/60 + 2/60
1/Ct = 11/60
Ct = 60/11 = 5.45 p
Setelah kita hitung secara seksama dapat kita ketahui bahwa
nilai total dari kapasitor serial tersebut adalah sebesar 5.45 p.
Cara Menghitung Kapasitor Paralel
Untuk menentukan jumlah total capasitansi dari kapasitor
tersebut dapat kita pergunakan persamaan :
58
Ct = C1 + C2 + C3
Contoh :
C1 = C2 = C3 = 10F
Maka:
Ct = 10F + 10F + 10F = 30F
Jadi setelah kita hitung secara seksama nilai yang dihasilkan
nilai capasitansi total sebesar 30F. Persamaan menghitung
kapasitor parallel memiliki persamaan yang sama dengan
menghitung resistor serial.
Cara Menghitung Kapasitor Seri - Paralel
Rangkaian kapasitor serial dan rangkaian kapasitor parallel.
Untuk mencari nilai capasitansi total kita dapat
menggunakan kombinasi dari persamaan capasitor serial dan
persamaan capasitor parallel.
59
Persamaan Capasitor serial : 1/Ct = 1/C1 + 1/C2 + .........+
1/Cn
Persamaan Capasitor parallel : Ct = C1 + C2 + .... + Cn
Dari kedua persamaan diatas kita dapat
mengkombinasikanya untuk menghitung nilai capasitansi
pengganti dari rangkaian capasitor serial-parallel seperti yang
terlihat pada gambar. Berikut adalah kombinasi dari kedua
persamaan diatas :
Diketahui :
C1 = C2 = C3 = C4 = C5 = 10P
Maka :
1/Cs = 1/C3 + 1/C4
1/Cs = 1/10 + 1/10
1/Cs = 2/10
60
Cs = 10/2 = 5P
Cp = C2 + Cs1
Cp = 10 + 5 = 15P
1/Ct = 1/C1 + 1/Cp + 1/C5
1/Ct = 1/10 + 1/15 + 1/10
1/Ct = 3/30 + 2/30 + 3/30
1/Ct = 8/30
Ct = 30/8 = 3.75P
Keterangan :
* Cs = Capasitor Seri
* Cp = Capasitor Parallel
61
* Ct = Capasitor total
Setelah kita kombinasikan kedua persamaan, dapat kita
temukan nilai capasitansi total dari rangkaian kombinasi
kapasitor serial-parallel tersebut. Besarnya nilai yang kita
dapatkan dari hasil perhitungan adalah sekitar 3.75P.
Warna pertama Coklat, berarti angka 1, warna kedua warna
merah, berarti angka 2, warna ketiga warna merah berarti
multiflier, perkalian dengan 10 pangkat 2. kalau
diterjemahkan 12 X 10 2 = 12 X 100 = 1200. Berarti 1200
Ohm. dengan nilai toleransi sebesar 10 %. Akurasi dari
resistor tersebut berarti 1200 X ( 10 : 100 ) = 1200 X ( 1 : 10
) = 120. (Yupsss, itulah ilmu exacta selalu berhubungan
dengan aljabar ) jadi nilai sebenarnya dari resistor tersebut
adalah maximum 1200 + 120 = 1320 Ohm, sedangkan nilai
minimum nya adalah 1200 - 120 = 1080 Ohm. Kenapa
demikian ...?. Karena karakteristik dari bahan baku resistor
tidak sama, walaupun pabrik sudah mengusahakan agar
dapat menjadi standart tetapi apa daya prosesnya menjadi
tidak standart. Untuk itulah pabrik menyantumkan nilai
toleransi dari sebuah resistor agar para designer dapat
memperkirakan seberapa besar faktor x yang harus mereka
fikirkan agar menghasilkan yang mereka kehendaki.
62
Sumber ;
http://bravo-elektro.blogspot.com
http://dasar-elektro.blogspot.com
http://agusmunir.mywapblog.com
http://unibte2010.blogspot.com
http://takdirelektro.blogspot.com