Peni Handayani, dkk. TEKNIK PEMELIHARAAN DAN PERBAIKAN SISTEM ELEKTRONIKA JILID 2 SMK Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional Hak Cipta pada Departemen Pendidikan NasionalDilindungi Undang-undang TEKNIK PEMELIHARAAN DAN PERBAIKAN SISTEM ELEKTRONIKA JILID 2 Unt ukSMK Penulis : Peni HandayaniTrisno Yuwono Putro Perancang Kulit : TIM Ukuran Buku:17,6 x 25 cm Diterbitkan olehDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional Tahun 2008 HANHANDAYANI, Penit TeknikPemeliharaandanPerbaikanSistemElektronika Jilid2untukSMK/olehPeniHandayani,TrisnoYuwonoPutro---- Jakarta:DirektoratPembinaanSekolahMenengahKejuruan, DirektoratJenderalManajemenPendidikanDasardanMenengah, Departemen Pendidikan Nasional, 2008.vi, 145 hlm Daftar Pustaka : Lampiran. A Daftar Vendor: Lampiran. B DaftarTabel : Lampiran. C Daftar Gambar: Lampiran. D ISBN: 978-979-060-111-6 ISBN: 978-979-060-113-0 KATA SAMBUTAN PujisyukurkamipanjatkankehadiratAllahSWT,berkatrahmat dankaruniaNya,Pemerintah,dalamhalini,Direktorat PembinaanSekolahMenengahKejuruanDirektoratJenderal ManajemenPendidikanDasardanMenengahDepartemen PendidikanNasional,telahmelaksanakankegiatanpenulisan bukukejuruansebagaibentukdarikegiatanpembelianhakcipta buku teks pelajaran kejuruan bagi siswa SMK. Karena buku-buku pelajaran kejuruan sangat sulit di dapatkan di pasaran. Buku teks pelajaran ini telah melalui proses penilaian oleh Badan StandarNasionalPendidikansebagaibukutekspelajaranuntuk SMKdantelahdinyatakanmemenuhisyaratkelayakanuntuk digunakan dalam proses pembelajaran melalui Peraturan Menteri PendidikanNasionalNomor45Tahun2008tanggal15Agustus 2008. Kamimenyampaikanpenghargaanyangsetinggi-tingginya kepadaseluruhpenulisyangtelahberkenanmengalihkanhak ciptakaryanyakepadaDepartemenPendidikanNasionaluntuk digunakan secara luas oleh para pendidik dan peserta didik SMK. Bukutekspelajaranyangtelahdialihkanhakciptanyakepada DepartemenPendidikanNasionalini,dapatdiunduh(download), digandakan,dicetak,dialihmediakan,ataudifotokopioleh masyarakat.Namununtukpenggandaanyangbersifatkomersial hargapenjualannyaharusmemenuhiketentuanyangditetapkan olehPemerintah.Denganditayangkansoftcopyinidiharapkan akanlebihmemudahkanbagimasyarakatkhsusnyapara pendidikdanpesertadidikSMKdiseluruhIndonesiamaupun sekolahIndonesiayangberadadiluarnegeriuntukmengakses dan memanfaatkannya sebagai sumber belajar. Kamiberharap,semuapihakdapatmendukungkebijakanini. Kepadaparapesertadidikkamiucapkanselamatbelajardan semogadapatmemanfaatkanbukuinisebaik-baiknya.Kami menyadaribahwabukuinimasihperluditingkatkanmutunya. Oleh karena itu, saran dan kritik sangat kami harapkan. Jakarta, 17 Agustus 2008 Direktur Pembinaan SMK PENGANTAR Dalam kehidupan sehari-hari kita sering mengalami ketidaknyamanan, misalnya saathujandanharusmenyeberangjalantiba-tibaatappadajembatanpe-nyeberang jalan bocor; saat perlu menggunakan telepon umum ternyata telepon tidakberfungsikarenarusak;saatakanpergikendaraankitaatauken-daraan umumyangkitatumpangitiba-tibamogokatauremnyatidakberfungsi,dan masih banyak lagi masalah yang kita bisa lihat dan rasakan. Hal- tersebut antara lainkarenaorangpadaumumnyakurangmemperhatikanmasalahpeme-liharaan,sehinggagangguankecilpadaperalatanyangdigunakantidakterde-teksi. Gangguan kecil ini jika dibiarkan tentunya akan mempengaruhi kinerja alat atau sistem secara keseluruhan. Oleh karena itu, pencegahan adalah tindakan yang tepat. Jika masalah pemeliharaan dan perbaikan ini dapat dikelola dengan baikakanmemberikanmanfaatyangbesarbagikita,antaralain:biayapeme-liharaan dan perbaikan dapat ditekan secara optimal, kegiatan kita tidak terhenti karenaalatrusak,waktukerjakitamenjadilebihefektifdanefisien,usiaalata-kan lebih panjang. Buku ini akan memberikan pengetahuan tentangpengelolaan masalah pemeliharaan dan perbaikan, masalah kesehatan dan keselamatan ker-ja, sertateknik pemeliharaan khususnya untuk peralatan dan sistem elektronika. Masalahkesehatandankeselamatankerjajugamerupakanmasalahyangtak kalahpenting,karenaselainmenyangkutkeselamatandirisendri,juga menyangkutkese;amatanoranglaindankeamananalatitusendiri.Masalahini dibahaspadabagianakhirbab1.Padabab-bablain,masalahkesehatandan keselamatankerjajugaakandisinggungsecaralangsungjikasangaterat dengan penggunaan peralatn itu sendiri. Akhirnya,kamipenulismengucapkanterimakasihkepadaeditordantimpenilai dariBSNP(BadanStandarNasionalPendidikan),atassumbangsaranyang telah diberikan kepada kami untukkesempurnaan tulisan ini. Ucapanterimakasihdanpenghargaansetinggi-tingginyakamisampaikan kepadaDirekturPembinaanSekolahMenengahKejuruan,DirektortJenderal Pendidikan Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional. Penulisii TEKNIK PEMELIHARAAN DAN PERBAIKAN PERALATAN DAN SISTEM ELEKTRONIKA PRAKATA DAFTAR ISI Kata Sambutan Direktur Pembinaan SMK Kata Pengantar .................................................................i Daftar Isi ............................................................................ii JILID 1 1.PEMELIHARAAN, PERBAIKAN, KESEHATAN DAN KESELAMATAN KERJA 1.1. Pemeliharaan dan Perbaikan........................................ 1 1.2. Kegiatan Pemeliharaan dan Perbaikan....................... 1 1.3. Sistem Manajemen Pemeliharaan dan Perbaikan....... 9 1.4. Sistem Manajemen Pemeliharaan dan Perbaikan Berbantuan Komputer .................................................. 14 1.5. Kesehatan dan Keselamatan Kerja............................. 19 1.6. Organisasi Keselamatan Kerja ................. ................... 29 Rangkuman ......................................................................... 30 Soal Latihan Bab 1............................................................... 32 2.PRINSIP PELACAKAN KERUSAKAN /KEGAGALAN(PRINCIPLES of TROUBLESHOOTING) 2.1. Proses Pemeliharaan di Industri.................................. 34 2.2. Spesifikasi .................................................................... 40 2.3. Keandalan dan Kegagalan ........................................... 47 2.4. Metode-Metode Pelacakan Kerusakan........................ 63 2.5. Analisis Problem-Solving............................................. 71 2.6. Pengujian Komponen Aktif ........................................... 77 2.7. Pengecekan dan Pengujian Rangkaian....................... 81 Rangkuman.......................................................................... 84 Soal Latihan Bab 2 .............................................................. 85 Tugas Kelompok................................................................ 87 3.MENGENALI KERUSAKAN KOMPONEN ELEKTRONIKA 3.1. Pendahuluan ................................................................ 88 3.2. Resistor Tetap .............................................................. 88 3.3. Kegagalan-Kegagalan pada Resistor Tetap................ 89 3.4. Resistor Variabel (Potensiometer)............................... 91 iii 3.5. Kegagalan-Kegagalan pada Resistor Variabel............ 93 3.6. Kapasitor ...................................................................... 93 3.7. Kegagalan pada Kapasitor ........................................... 94 3.8. Komponen Semikonduktor ........................................... 95 3.9. Kerusakan pada Komponen Semikonduktor............... 95 3.10. Pencegahan-Pencegahan Ketika Menangani dan Menguji Komponen.................................................... 96 3.11. Rangkaian Tes Komponen........................................ 97 3.12. Pengujian Sederhana untuk Komponen Elektronika................................................................. 98 3.13. Pengukuran Akurat Komponen Elektronika............... 102 3.14. Pengukuran Komponen Aktif..................................... 104 3.15. Komponen Elektronika Optik..................................... 112 Rangkuman........................................................................ 113 Soal Latihan Bab 3............................................................. 113 Tugas Kelompok ................................................................ 114 4.PEMELIHARAANMOTOR dan GENERATOR LISTRIK 4.1. Mesin Listrik................................................................. 115 4.2. Mesin-mesin DC.......................................................... 118 4.3. Generator ..................................................................... 119 4.4. Motor DC ...................................................................... 127 4.5. Generator AC - Sinkron............................................... 131 4.6. Motor Induksi 3 Fasa................................................... 132 4.7. Motor AC Sinkron ......................................................... 134 4.8. Pemeliharaan Motor dan Geneator............................... 135 Rangkuman.......................................................................... 144 Soal Latihan......................................................................... 146 Tugas Kelompok.................................................................. 146 JILID 2 5.PELACAKAN KERUSAKAN RANGKAIAN DIGITAL 5.1. Pendahuluan ................................................................ 147 5.2. Karakteristik Keluarga IC Digital.................................. 148 5.3. Rangkaian-Rangkaian Bistable, Counter dan Register ........................................................................151 5.4. Peralatan Bantu Pelacakan Kerusakan Rangkaian Digital........................................................................... 159 5.5. Teknik Pelacakan Kerusakan Rangkaian Digital......... 166 5.6. Contoh Kasus Kerusakan Rangkaian Digital............... 170 Rangkuman........................................................................173 Soal Latihan Bab 5.............................................................173 Tugas Kelompok................................................................173 iv 6. PELACAKAN KERUSAKAN SISTEM ANALOG 6.1. Catu Daya Teregulasi Linier........................................ 174 6.2. Catu Daya Switching (System Mode Power Unit, SMPU)......................................................................... 192 6.3. Sistem Penguat Stereo................................................ 198 6.4. Penerima TV Warna.................................................... 226 6.5. Rangkaian IC Linear dan Kasusnya............................ 243 6.6. Transformator ............................................................... 263 Rangkuman........................................................................ 265 Soal Latihan Bab 6............................................................. 266 Tugas Kelompok................................................................ 266 7.PELACAKAN KERUSAKAN ALAT KONTROL INDUSTRI 7.1. Pengetahuan Peralatan Kontrol Indutri ........................ 268 7.2. Pemeriksaan Sinyal Input dan Output......................... 274 7.3. Menggunakan Teknik Sympton Function (Gejala/Fungsi)............................................................ 275 7.4. Pembatasan Sinyal Tracing......................................... 278 7.5. Menggunakan Teknik Resistansi-Tegangan ................ 278 7.6. Mencari Kerusakan Komponen .................................... 280 7.7. Masalah Utama yang Ditemukan Dalam Kontrol Industri ......................................................................... 281 7.8. Metode Terakhir untuk Troubleshooting Kontrol Industri ......................................................................... 282 7.9. Contoh Kasus.............................................................. 284 Rangkuman........................................................................ 290 Soal Latihan Bab 7 .............................................................. 291 Tugas Kelompok................................................................ 291 JILID 3 8.PEMELIHARAAN SISTEM PENGAWATAN PERANGKAT INDUSTRI 8.1. Pengelompokan Pengawatan...................................... 292 8.2. Kelistrikan Lokomotip................................................... 294 8.3. Data Teknik Lokomotif................................................. 294 8.4. Modul Elektronik ........................................................... 295 8.5. Prinsip kerja Lokomotip Diesel Elektrik........................ 297 8.6. Pengaturan tegangan.................................................. 301 8.7. Sinyal Umpan Balik ...................................................... 310 v 8.8. Piranti Pengaturan Beban............................................ 311 8.9. Silicon Controler Rectifier............................................ 312 8.10. Sistem Pengaman Slip ............................................... 314 8.11. Pemeliharaan Traksi Motor........................................ 326 8.12. Kesalahan Utama Gangguan Traksi Motor ................ 331 Rangkuman .........................................................................333 Soal Latihan Bab 8 .............................................................. 334 Tugas Kelompok.................................................................. 335 9.PERALATAN ELEKTRONIK BERBASIS MIKROPROSESOR 9.1. Konsep & Struktur Dasar Mikroprosesor..................... 336 9.2. Prinsip Dasar sebuah Sistem di Bidang Teknik........... 337 9.3. Dasar Sistem Berbasis Mikroprosesor ......................... 338 9.4. Komunikasi I/O ............................................................. 338 9.5. Aplikasi Sistem Berbasis Mikroprosesor pada Robot Sensor......................................................................... 342 9.6. Operator Gerak & Sensor............................................ 344 9.7. Diagnostik Awal Kerusakan Sistem............................. 347 9.8. Identifikasi Gangguan pada Sistem Kontrol Robotik .... 350 9.9. Jalur Kontrol dan Lup Kontol....................................... 351 Rangkuman.......................................................................... 356 Soal Latihan......................................................................... 357 10. PEMELIHARAAN SISTEMBERBASIS MIKROKOMPUTER 10.1. Diagram-blok Mikrokomputer..................................... 358 10.2. Prinsip Kerja Mikrokomputer....................................... 360 10.3. Jenis Kerusakan pada Komputer................................ 361 10.4. Cara Diagnosis dan Perbaikan.................................. 363 Rangakuman ....................................................................... 376 Soal Latihan........................................................................ 377 11. PELACAKANKERUSAKAN PERALATAN BERBASIS PLC 11.1. Pengenalan PLC ........................................................ 378 11.2. Prinsip Dasar dan Cara Kerja PLC............................ 380 11.3. Tipe PLC..................................................................... 388 11.4. Bahasa Pemrograman PLC........................................ 390 11.5. Kelistrikan dan Keamanan PLC.................................. 396 11.6. Modul-Modul I/O........................................................ 400 11.7. Pemeliharaan Perangkat Lunak PLC ......................... 417 11.8. Pemeliharaan Timer ................................................... 423 11.9. Pemeliharaan Pencacah (Counter) ............................ 429 11.10. Pemeliharaan Program Comparason-Convers........ 433 11.11. Pelacakan Kesalahan dengan BDC.......................... 438 vi 11.12. Pemeliharaan Program dengan Indikator Modul..... 438 11.13. Pemeliharaan Program Kontrol................................. 443 11.14. Instruksi Subroutin................................................... 445 11.13. Pemeliharaan Alamat Tidak Langsung dan Indeks...................................................................... 443 LAMPIRAN : DAFTAR PUSTAKA ...................................................................A DAFTAR VENDOR DAN CMMS ...B DAFTAR TABEL ........................................................................C DAFAR GAMBAR ....................................................................D RIWAYAT PENULIS ...................................................................E Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
147 AndatahubahwaICdigitalbanyak dipergunakan di semua cabang elek-tronika,mulaidariperhitunganhing-gapadakontrolIndustri,instrumen-instrumenelektronikdansistemko-munikasi(lihatgambar5.1).Pada kenyataannya, seolah-olah tidak ada suatubidangpundalamelektronika yangtidakmenggunakanrangkaian digital.Alasanutamadarihalini, adalah rangkaian-rangkaian digital bekerjadarilevel-levellogikyang didefinisikan.Dengankatalaindari suatusinyal,jikatinggibiasanyadi-sebut logik 1 dan jika rendah disebut logik0.Halinimengurangiketidak-tentuanhasilkeluarandarisuaturangkaian.Sebagai contohdalam kontrolindustri,untukmenjaga kesel amatansuatumesinsaat keadaan menutup ataupun mem-buka,tidakpernahmendekati setengahtertutupatausetengah terbuka. Elemendasardarirangkaian-rangkai andi gi tal adal ahpi ntu-pintulogikyangmelaksanakan operasi-operasilogikpadama-sukan-masukannya(LihatBab11 .2.4).Untukmengurai kanopera-si-operasiinidipergunakanalja-barBoolean.Al jabarBoolean berdasarkanpadapernyataan-pernyataanlogikyangmenyata-kanbenaratausalah,sehingga dengandemikianmerupakan alatyangamatbergunadalam perancangandantrouble-shooti ngrangkai an-rangkai an l ogik di gi tal . 5. PELACAKAN KERUSAKAN RANGKAIAN DIGITAL 5.1. Pendahuluan
Gambar 5.1: Contoh Bermacam-Macam Peralatan Digital Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
148 Sudaht ahukahandaci ri / t i pedari I Cdi gi t al i t u?Dal amhalmemperbai ki kesal ahanpadarangkai andi gi t al , membut uh-kanpenget ahuant ent angkarakt eri st i k-karakt eri st i kdari j e-ni skomponenyangdi pakai , danpemi l i hant ekni k-t ekni k pengukuranyangdapat menghasi l kanhasi l yangt ercepat .Dal amhal i ni , andaakandi beri kanberbagai si ngkat anbagikel uar ga- kel uar gal ogi kbeser t adenganbeber apaket er ang-annyamengenai pemakai annyapadasaat i ni .5.2. Karakteristik dari Keluarga IC Digital RTL( Resi st orTransi st or Logi c) RTLi ni t i dakdi buat dal amben-t ukI Cmonol i t i k. Bagai manapun j ugabl ok- bl okr angkai andi skr i tt ersedi abagi keperl uan-keper-l uani ndust ri yangmembut uh-kankekuat ant er t ent user t at i -dakmembut uhkankecepat an yangt i nggi (gambar5. 2).DCTL( Di rectCoupl ed Transi storLogi c) DCTLi ni merupakanj eni sper-t amayangdi buat sepert i sebu-ahI C. Bagai manapunj uga DCTLi ni mempunyai beberapa masal ahdenganwat chi ng ( cur r ent hoggi ng) dansegera di gant i denganj eni syangl ebi h baru.DTL( Di odeTransi st or Logi c) DTLi ni merupakankel uargal o gi kI Ckomersi l I yangt ersedi a di pasaran(seri 53/ 73). Seka-rangt i pei ni di gant i kanol eh TTLdanCMOSakant et api be-berapapabri kmasi hmempro-duksi DTLi ni ( gambar 5. 3) .TTL(Transi stor-Transi stor Logi c) Jeni si ni mer upakankel uar ga l ogi kyangamat suksesdengan daerahf ungsi yangamat l ebar.Seri 54/ 74merupakant i pe st andar ( gambar 5. 4) . ABCOut+ 3,6 V Gambar 5.2: Contoh Rangkaian RTL AABBC+5VC = A . BFIGURE 7-1AND GATEA B C0 0 01 0 00 1 01 1 1TRUTH TABLEGambar 5.3: Contoh Rangkaian DTL Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
149 Seri 54L/ 74Lunt ukdayaren-dah54H/ 74Hmerupakant i pe TTLunt ukkecepat ant i nggi .BagaimanapunjugaperkembanganterakhirdariTTLklempingSchottky dimana tran-sistor-transistor ini dice-gah men jadi jenuh (saturasi), meng-hasilkansuatuperbaikanyangcu-kup tinggi dalam unjuk kerjanya. TTL Schottkyinitersediadalamseri 54S/74S untuk kecepatan tinggi atau seri 54 LS/74 LS untuk daya rendah.ECL (Emitter Coupled Logic) ECLinimerupakantipetakjenuh darilogiktransistoryangbekerjanya amat cepat (seri 10.000).gambar5.5CMOS(ComplementaryMetal Oxide Logic) CMOSinimenggunakanMOSFET satuanpdanndanmempunyaike-unggulan,karenahanyamemerlu-kankonsumsidayayangrendah serta imunitas yang amat baik terha-dapkebisingan(noise)daninterve-rensi (seri 4000 B). LOCMOS(LocallyOxidized CMOS) Jenis ini merupakan jenis yang unjuk kerjanyatelahdisempurnakanjika semuakeluarandisangga(buffer).Nomor-nomortipenyasamaseperti CMOS (gambar 5.6). PMOS (MOS Saluran p) Banyak dipakai untuk peralatan LSI NMOS (MOS Salurann)Dipakai untuk peralatan LSI I2L (Integrated Injection Logic)Jenis ini merupakan pengembangan DCTLyangmemungkinkandipakai technologibipolarbagiperalatan-peralatan LSI (gambar 5.7). SSI (Small Scale Integration) Merupakan tipe IC yang mempunyai hingga12pintuekivalenperpaket IC. InputVcc +5VGambar 5.4: Contoh Rangkaian TTL InputABORNORVEE -5,2VVCC1VCC2 GC Loveday,1980, 82 Gambar 5.5: Contoh Rangkaian ECL GC Loveday,1980, 87 Gambar 5.6: Contoh Rangkaian MOS BAX+ V Gambar 5.7: Contoh Rangkaian IIL Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
150 MSI(MediumScale Integration)Merupakan tipe IC yang mempunyai pintu ekivalen antara 12 sampai 100 per-paket IC. LSI (Large Scale Integration) JenisinimerupakanjenisICyang mempunyaipintuekivalenyangle-bih besar dari 100 per-paket IC. Beberapa IC digital yang ada di pa-saran saat ini adalah: TTL standar (Jenis 54 / 74) CMOS, LOCMOS (Jenis 4000 B) TTLSchottkydayarendah(jenis 54LS / 74LS) TTL Schottky (Jenis 54S / 74 S) ECL (Jenis 10.000) Jenis-jenisinilahyangakanlebih banyakdibicarakanpadabagian berikutnya. ICdigitalharusbekerjabersamadalamrangkaianyangkomplek,dan masalahnya adalah penggabungan dari tingkatan logika, tegangan aktual yangmembedakanlogik0dan1.Tabel5-1menunjukkanbeberapakarakteristik dari empat tipe gabungan logik. Tabel 5-1: Karakteristik Beberapa Gabungan IC Logik TTLECLMOSCMOS Tegangan Catu Level 0 Level 1 Frekuensi Maximum + 5,00V 0,70V 2,15V 15 MHz -8 -10V -1,85 -0,70V 50 150 MHz -10 - 30V -0,3V -10,3V 2 -10 MHz + 5,0 - +10,0V 0,5 1,0V 2,5 5,8V 1 1,5 MHz keluargaTTLberoperasipadategangancatu5Vdenganlevel0 pada tidak lebih dari 0,7 V dan level 1 tidak kurang dari 2,15V. Jadi, catu daya dan tingkatan logik ini tidak kompatible dengan tipe ECL (emittercoupledlogic)atauMOS.BeberapatipedariCMOSkom-patibel dengan keluarga TTL, tapi tidak dengan IC lainnya.Tabel5-1menunjukkanICCMOSsecaraumumadalahyangpa-linglambatdanICECLadalahICtercepat.Dalampencacahtipe frekuensi tinggi kita akan menemukan tahapan frekuensi tinggi,di-atas 150 MHz, diimplementasikan dalam ECL sementara frekuensi rendahdiimplementasikandalamMOSatauCMOSataukadang-kadangTTLlogik.ICdigitalyangbanyakdigunakan,biasanya adalahkeluargalogikadari54-74dariICTTLlogikdan45C-74C keluarga CMOS.Masing-masingduakeluargainidikarakteristikandengansistem penomoran standar diikuti dengan seluruh aplikasi, yang memban-tu mengerti fungsi dari bagian IC itu,yaitu: Dua huruf pertama mengindikasikan kode pembuatan. Kedua nomor selanjutnya mengindikasikan apakah IC ini untuk militer atau komersial dari konfigurasinya. Contohnya : Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
151 Nomor54mengindikasikan sebuahversimiliterdengan temperaturoperasidari55osampai+122oCelcius.Nomor 74 mengindikasikan versi ko-mersialdengantemperatur dari0-70o Celcius. Satuatauduahurufberikutnya untukmengindikasikankecepat an,dayarendahdanlain-lain. Contohnya:HurufHmengi ndi -kasikanICkecepatantinggi, hurufLmengindikasikanpa-dadayayangrendah,hurufSmengindikasikandibuato-lehprosesSchottky.Huruf LSsebagaicontoh,mengin-dikasikan perangkat Schottky berdaya rendah. Duaatautiganomoryang mengikutinyamenandakan seri aldari fungsi-fungsi bagi-an logik. Contohdariidentifikasinomorpada sebuahICadalahsebagaiberikut SN74LS20N.SNmengindikasikan pembuatandaritexasinstrumen,74 mengindikasikanICkomersial.LS mengindikasikanuntukShottkyber-dayarendahdan20mengindikasi-kanICberfungsisebagai4input NANDcircuit.HurufNyangterakhir mengindikasikanIC14pindual inline package (DIP). Untuk tipe 54 / 74 dari keluarga TTL, disini ada beberapa perbedaan yang sangatpentingyaitudalamhal kecepatan dan disipasi daya,yaitu:Untuktipe54/74standar mempunyaiwaktutunda18 nanosekonpergerbang,dengan disipasidaya10mWatt pergerbang. Untuktipekecepatantinggi mempunyaiwaktutunda12ns dan disipasi daya 23 mWatt. UntuktipeDayarendahmem-punyaiwaktutunda66nstapi disipasi daya hanya 1 mWatt. Untuk tipe Schottky mempunyai waktutunda6nsdandisipasi daya 19 mW, tetapi untuk daya rendahSchottky(LS)mempu-nyaiwaktutunda19nsdandi-sipasi daya hanya 2mW. Karateristikdiatasberbedade-ngankeluargaCMOS54C/74C, dimana waktu tundanya 250 ns per gerbangtapidisipasidayanyaha-nya 0,6 mW. Keluarga CMOS yang iniidentikkaki-kakinyadenganke-luargaTTLtipe54/74,hanyadisi-pasidayaCMOSjauhlebihren-dah. Biasanya IC CMOS dan MOS menggunakaninputrangkaianpe-lindungdioda,tetapijikamedan statik cukup kuat akan tetap meru-sakICtersebut(pencegahannya lihat Bab 4.10)
Gambar 5.8: Macam Bentuk IC Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
152 - BistableatauFlip-Flop merupakan rangkaian-rangkaianyangdapatdi-pacumenjadiduakeadaanstabil. Karenakebanyakansistemdigital adalah"Sequential",dapatdipaha-mibahwauntukituamatdiperlukan suatupemahamanyangbaikten-tang berbagai jenis bistable dan cara kerjanya. Dapat saja terjadi kebingu-ngan mengenai ragam dari jenis bis-table ini, R-S, Clocked R-S, T, D dan JK ; akan tetapi jika kita memulainya dariyangpalingsederhanayaituR-S;kitaakanrelatiflebihmudahda-lammempe-lajarijenis-jenisyang lebih kom-pleks/rumit. PalangRS(RSlatch): dapatdibuatdengancarameng-gunakanduabuahswitchtransis tor cross coupled atau dua buah gerbang cross - coupled seperti di-perlihatkanpadaGambar5.9. Dengandemikianterlihatbahwa jikasalahsatukeluaranakanren-dah, keluaran lainnya harus tinggi. KeduapinkeluaraninidisebabQ danQ .Keduamasukkandikenal sebagaiset(S)danreset(R). Masukansetjikadiambiluntuklo-gic 1 dan Q akan tetap tinggal pa-da logic 1 hingga diterapkan suatu masukanreset.KeluaranQ akan selalupadakeadaanyangberla-wanan dengan Q selama hanya a-dasatumasukan,yaitubaikS maupun R dibuat 0 pada suatu sa-at.Keadaankelu-arantidakakan dapatditentukan,Qdan Q keduanya logic 1, 5.3. Rangkaian- Rangkaian Bistable, Counter dan RegisterR S+Vcc0 VQ Q
& 000& 000RSQQ GC Loveday,1980,83 Gambar 5.9 : Bistable R-S Tabel 5.2:Tabel Kebenaran R-S FF (Menggunakan Gerbang NAND) MasukanRS Keadaan Mula Q Qn Keadaan Akhir QQn+1 0 0 0 0 0 1 Keluaran tak tentu 0 0 1 1 0 1 00 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 Tidak ada perubahan keadaan Tabel 5.3:Tabel Kebenaran R-S FF (Menggunakan Gerbang NOR) RS Qn+1 00Qn 011 100 11Tidak dapat ditentukan Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
153 jikakeduaSdanRdibuatmenjadi logik0secaraserentak.Sebenarnya R-Smerupakansuaturangkaian memoridaninijugadapatdiuraikan olehtabelkebenaran(tabel5.2). Begitukeadaan-keadaanmasukan (R dan S) diperhitungkan tabel harus mencakupkeadaankeluaranQ sebelumditerapkannyasinyalma-sukkan.HaliniditulissebagaiQn. KeadaankeluaranQsetelahpene-rapan suatu masukan ditulis sebagai Qn+1,yangmerupakankeadaan akhir dari flip flop. Jika suatu RS FF dibuat dengan ca-ramelakukancross-couplingdari dua buah gerbang NOR, maka level keluaranyangakanmengubahkea-daanharuslahlogik1.Halinidise-babkanlevel1yangadaditiapma-sukangerbangNORakanmenga-kibatkan keluaran menjadi 0.Tabel kebenaranunt ukBi -st abl eR-Syangmengguna-kanpi nt uNORdapat di l i hatpadat abel 5. 3.Dengankeduaf l i p- f l op yang seder hanadi at assuat uper u-bahankeadaandi kel uar ana-kant erj adi beberapananode-t i kset el ahberubahnyadat a masukan. Peri st i wai ni di se-but asi nkron.Jikasuatuclockinputditambahkan padaGambar5.10akantercapai peristiwasinkron,karenadatadi-masukanmasukanhanyadapat dipindahkan pada set atau reset dari bistable pada saat sinyal clockting-gi.Operasisinkroniniadalahpen-ting, karena berguna untuk mengon-trol operasi suatu sistem digital leng-kapdarisebuahgeneratorpulsa clocksentraldanjugauntukmeng-hindariterbentuknyapenundaan (delay ) &000& 000& 000& 000SPCPQQABCD GC Loveday,1980, 83 Gambar 5.10 : Bistable R-S Clock GC Loveday,1980, 84 Gambar 5.11: Bistable D Tabel 5. 4: Tabel kebenar anunt uk Bi st abl eD Cl ockDQnQn+1 000 010 101 111 GC Loveday,1980, 84 Gambar 5.12: Bistable T Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
154 counterataushiftregister.Pada Gambar5.10disebutmetodager-banglatchPositif,karenagerbang-gerbangAdanBakanterbukapada data S atau R ketika clock dalam posi-sitinggi.Kebanyakanflip flop moderndiatursedemikianrupa, sehi nggadatamasukanhanya dipindahkanselamaakhirdari pulsaclock,datadilock-outsetelahujungclockpositif. Jenisbistableinidisebutsebuah flipflopedgetriggereddanhalinimencegahterjadinyaperubah-andi datamasukansel amal ebar pulsaclockdari terpengaruhnya keadaan keluaran rangkaian. Bi stabl eD:yangdi t unj ukkan di gambar5. 11merupakan suat ucont ohdari I Cyangdikl oked. Bi st abl ei ni berguna untukpenyi mpanandata temporer. Dat amasukanDdi -pi ndahkankekel uaranQket i -kacl ockdal amposi si t i nggi .Padasaat cl ockadapadapo-si si rendah, kel uaranQakanmenahankeadaani ni . Se-dangkant abel kebenarannya di perl i hat kandi t abel 5. 4. Bi stabl eT(t i pet oggl e): rang-kai annyamempunyai suat u rangkai ankendal i pul sadarikel uaranunt ukmemaksau-j ungnegat i f dari pul samasuk-nyaTpadamasukangerbang yangakanmengaki bat kansu-at uperubahankeada-an. Dengandemi ki ankel uaran akanberubahkeadaannyapa-daset i apuj ungnegat i f darimasukanT, j adi sebagai rang-kai anpembagi dua(gambar 5. 12). Cont ohdari pembagiduayangmenggunakansuat u GC Loveday,1980, 84 Gambar 5.13: Penggunaan Flip-Flop Edge-triggered Tipe D Sebagai Pembagi Dua. GC Loveday,1980, 84 Gambar 5.14: Bistable JK Dasar Tabel 5.5: Tabel kebenaran untuk Bistable JK J K QnQn+1 (setelah ada clock) 000 0 0 1 0 1Keluaran tetap pada keadaaan semula 001 1 0 1 0 0Jika J=0, K=1 Keluaran menjadi 0 110 0 0 1 1 1Jika J=1, K=0 Keluaran menjadi 1 111 1 0 1 1 0Jika J=K=1 Keluaran selalu menjadi kebalikannya Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
155
bi st abl eDEdge-t ri ggedposi t i f di pert unj ukkanpadagambar 5. 13. BistableJK:bentukyangpalingsederhanaditunjukkandigambar 5.14. Keuntungan jenis bistable ini adalah tidak adanya suatu keadaan taktentuolehkarenaadanyamasukan-masukanyangidentik.Tabel kebenaranuntuksuatupulsayangpositifsempitdiperlihatkanditabel 5.5. Karena ada umpan balik pada rangkaian, maka waktu tunda men-jadi lebih besar dan ini disebut Race Hazard. Masalah-masalah seperti ini dapat dihilangkan dengan menqgunakan rangkaian-rangkaian mater slave seperti diperlihatkan di gambar 5.15. GC Loveday,1980, 85 Gambar 5.15: Bistable JK Master Slave Begitu pulsa clock berada di posisi tinggi pada titik A dibentuk gelombang masukanpulsaclock,gerbang3dan4menutup,mengisolasislavedari master. Di titik B, gerbang 7 dan 8 membuka mengizinkan data masukan J dan K untuk mengubah keadaan master. Begitu clock berada pada po-sisirendahdititikCgerbang7dan8akanmenutupmelepaskanhubu-ngan masukan dari master Kemudian akhirnya di titik D, gerbang 3 dan 4 membuka mengizinkan master untuk mengubah keadaan slave. Jadi ke-luaran akan berubah keadaannya pada trailing edge dari pulsa clock. Dari diskusiini,cukupterlihatjelas,bahwaflip-flopmasterslaveadalahflip-floppacupulsayangmemacupadatrailing-edgedaripulsaclock.Flip-flopsepertiJKmasterslavetidakperludigambarkandalamsuaturang-kaianpenuhakantetapicukupdipakaisuatusimbollogik.Masukan-ma-sukan preset dan clear ditunjukkan oleh suatu bulatan, karena suatu logik 0(rendah)dibutuhkandipresetuntukmemaksaQmenjadilogik1,dan suatu 0 dibutuhkan di clear untuk memaksa Q menjadi logik 0. Perlu dica-tat bahwa kedua masukkan ini mengesampingkan clock dan oleh karena-nyamenjadisinkron.Flip-flopsepertiinipentingbagicounter,devider, shift register, karena mereka mengizinkan keadaan dari tiap flip - flop un-tuk di set atau di clear. Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
156 Counter:Flip-flopmaster slaveJKgandadapat membentukrangkaian counterasinkronatau counterbinersinkronse-pertiditunjukkandigam-bar5.16.Keduarang-kaianinidibagioleh16 dan memiliki suatu urutan hitungbinermurni. Countersinkronmemang lebihrumit/komplek,a-kantetapimemilikike-unggulanberupapenun daantotalyanglebihke-cil.gambar5.16juga menunjukkancontoh-con tohdevider,dancounter daribilangan-bilangan yang bukan biner. Pabrik-pabrikpembuatcende-runguntukmemproduksi flip-flopJKdanD,coun-ter dan shift-register-regis ter didalam sebuah paket IC.BeberapajenisIC yangadadiTTL,dan CMOS adalah: 7490A:Counterdekade asinkron TTL 7493A:Counterbiner4 bit TTL 74192/193:Counter deka denaik/turun TTL 4017B:Counter-deviderdekade CMOS 4020 B: Counter biner 14 tingkat CMOS 4018B:CounterCMOS yangdapatdia-turawaldibagi oleh n.
(a). Asinkron (ripple through) Pembagi 16 (b). Sinkron Pembagi16 (c).Penghitung Dekade Asinkron (d). Twisted Ring OR Johnson Counter GC Loveday,1980, 86 Gambar 5.16: Rangkaian Counter Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
157 Shiftregister:adalahsuatu perlengkapan yang dipakai un-tukmenyimpansementara waktuinformasi-informasidigi-taluntukselanjutnyadipindah-kan pada saat berikutnya. Shift registerdapatdibuatdengan mudahdenganmenggunakan flip-flopJKuntukmengambil bentuk: a.Serial in/serial outb.Paralel in/paralel out c.Serial in/paralel out Sepertidiperlihatkandigambar 5.15.Datayangdisimpandi-shiftregisterdibebaniseride-ngan pulsa-pulsa shift atau se-caraparaleldenganmenyetel flip-flopnya.Datadapatdipin-dahkan atau digeserkan ke se-belahkanansuatutempatun-tuk setiap pulsa geser. Shiftregisterbesar(serial in/serialout)dibuatdiMOS dan merupakan dasar dari me-mori-memoriyangdisirkulasi-kanulang.Suatubistableda-patdibentuk/dibuatdengan memakaiperalatanMOS (gambar 5.18). Jika masukan S diambiltinggi(1),T5akan terhubungmengakibatkanQrendah, Ini akan menyebabkan T2 menjadi off, memaksa untuk menganggap logik 1. Demikian pula,jikamasukanRdiambil tinggi(1),T6terhubungdanQ dianggap keadaan logik 0.Sua-tubistableyangmembentuk unsurdasarbagishiftregister MOS statik seperti shift register 2bitdiperlihatkandiGam-bar 5.19.T2,T5danT7,T10 mem-bentukkeduabistabledanT3, T4sertaT8,T9 merupakanun-sur-unsur cross-coupling. (a) Serial In / Serial Out (4 Bit) (b) Paralel In / Serial Out (4 Bit) (c). Serial In / Paralel Out (4 Bit) GC Loveday,1980, 87 Gambar 5.17: Shift Register Dasar GC Loveday,1980, 87 Gambar 5.18: Bistable MOS Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
158
GC Loveday,1980, 87 Gambar 5.19: Shift register MOS Static (Diperlihatkan 2 Bit) Unsur-unsurcrosscouplinginiinidion-off-kanolehsinyal-sinyalclock1 danclock2.T1danT6merupakanswitch-switch pemindahdata. Hubunganfasaantaraketigabentukgelombangjam(clock)merupakan halyangpenting.untukmenggeserdataataujalurjam(clock)diambil tinggi, membuat T1 dan T6 menjadi on, dan pada saat yang sama unsur-unsurcross-couplingdiswitchoffolehclock1danclock2menjadiren-dah. Data masukan dari T1 ke T2disimpan oleh kapasitansi gerbang dari T2,dandatadaribistableAdisimpanolehkapasitansigerbangdariT5.Pada saat clock menjadi rendah, T1 dan T6 off, clock 1 menjadi tinggi per-tama-tamauntukmenswitchT4,T9.HalinimemaksaT5dan T1Ountuk menganggapadanyasuatukeadaanbaru.Setelahtertundasebentar clock2jugamenjaditinggi,membuatT3danT8menjadion.Perhatikan bahwa sementara pulsa clock tidak diterapkan bistable-bistable tetap pa-da keadaan yang telahdisetel sebelumnya. Jadi, dalam hal ini selalu di-konsumsi sejumlah daya. Pergeseran informasi hanya terjadi ketika ben-tuk gelombang clock di terapkan. ShiftregisterMOSdinamikyangdiperlihatkandigambar5.20 memilikistrukturyanglebihsederhanadanshiftregisterinibe-kerjauntukmenswitchperalatanbeban(loaddevice)ondanoffdengan perantaraan pulsa-pulsa clock. Memang daya yang dikon-sumsidarisuplailebihkecil,tetapisinyalclock yangdisimpan menjadihilang.Untukitu,dibutuhkansebuahclockduafasa(1dan2).Padasaat1menswitchrendah,2menswitchtinggi. L1,.T1menjadioffdanL2,T2menjadion.LeveldidrainSlseka-rangdipindahkankepintuS2.Dalamhalinidibutuhkansuatusik-luslengkapdariclock1dan2 untukmenggeserdatasebanyak satutingkat.Pada1,L1danT1menjadion,sementaraL2danT2ff Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
159 off. Data yang diterapkan akan dipindahkan dari S0 ke Sl untuk di-simpandikapasitansipintudariSl.Sinyal-sinyalclockduafasa tidakbclehdiizinkanuntuktumpangtindih,karenapenyimpanan yang besar dan pemindahan data akan terjadi.
GC Loveday,1980, 87 Gambar 5.20: Shift Register MOS Di nami k (1 Bi t) Sebelummelakukanpelacakanke-rusakan suatu rangkaian digital, per-lu anda ketahui lebih dahulu peralat-an bantu yang sering digunakan un-tukmemudahkanmencarikerusak-an.Beberapaalatbantusangatja-rangdigunakanpadapelacakan rangkaian analog, kecuali multimeter danosiloskopsehinggaharusdime-ngertiterlebihdahulufungsidanca-ramenggunakanalattersebut. Paralatan itu adalah: Multimeter Adaduamacammultimeteryang biasadigunakanyaitumultimeter analogdanmultimeterdigital (gambar5.21).Semuanyadapat digunakan untuk pengukuran pada rangkaiandigital,tetapisejakke-luarnyaDMM(DigitalMulti-meter)teknisi lebih menyukainya
Gambar 5.21: Multimeter Analog dan Multimeter Digital 5.4. Peralatan Bantu Pelacakan Kerusakan Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
160 karenakemampuannyalebihbaik,cocokuntukpengujianrang-kaianelektronikdanlebihakurat. Meter digital ini mempunvai karak-teristik:impedansimasukantinggi, sehinggatidakmerusakrangkaian digital, dengan tega-ngan dan arus berbedajauhdi-bandingkanrang-kaiananalog.Sehinggapengujian rangkaiandigitaltanpatakutter-hadap pembacaan yang tidak aku-rat vang disebabkan kelebihan be-banrangkaian,ataukerewelan rangkaian yang disebabkan alat uji yang terlalu besar. Klip Logik Kliplogik.suatualatujirangkaian digital,diperlihatkandalamgam-bar 5.22. Alat yang mudah dipakai ini, untuk menyingkap pin pada ba-gianatas.Pengukuranataumoni-toralatatauklipkecildapatdihu-bungkan/dijepitkankepinuntuk menentukan tingkat logik pada be-berapa pin alat yang sedang diuji. Jenis lain klip logik mempunyai ke-mampuanmonitoryangada (gambar5.23).Selainpinyang ditampilkan,bagianatasdariklip terdapatduaLED(light-emithing diode)(LED),yangsecaraterus-menerusmenampilkankeadaan logik dari setiap pin pada chip. Jika LEDmenyala(menandakanlogik 1)dengandayadarirangkaiandi-bawahuji.Semuapindisangga secaralistriksehinggakliptidak mengganggurangkaianyangse-dang diuji. Perhatian:Ketikamenggunakan sebuahkliplogik,matikandaya rangkaian, hubungkan klip dan ke-mudianhidupkandaya.(Halini membantumencegahterjadinya hubung singkat chip). Gambar 5.22:Jenis Klip Logik dan Penggunaannya Robert C. Brenner, 1986, 147 Gambar 5.23: Klip Logik Memberikan Indikasi Visual Kondisi Logik Pin Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
161 Logik ProbeBilainginbenar-benarmasukkeda-lamrangkaiandapatdigunakansebu-ah logik probe . Sebuah chip yang ter-bakartidakdapatdiperbaiki,tetapilo-gikprobedapatmemberitahupada Andachipmanayangrewelsehingga Anda dapat menggantinva. Probelogikyangdiperlihatkanpada gambar5.24adalahalatyangdigu-nakansangatluasuntukanalisahal semacamini.Logikprobetidakdapat melakukanbeberapahalujiperalatan yangkomplekssepertivangmampu dikerjakanpenganalisalogik.Namun demikian,tingginyafrekuensikerewe-lan chip dalam rangkaian listrik. Kese-derhanaan probe dan kemampuannya untukmempercepatpelacakankeru-sakan dalam rangkaian yang berener-gimembuatalatiniidealuntuk90% keperluan isolasi kerewelan. Bilaujungruncingprobediletakkan padapindarichipyangdicurigairu-sak, suatu titik uji atau pelacakan pada suatuboardrangkaiansinarindikator dekatujungprobeakanmemberitahu tingkatlogiktitikter-sebut.Ujunglo-gampadakebanyakanprobelogik yangdijualsekarangdilindungiterha-dapkerusakanakibattegangantinggi (listrikACsampai120Voltuntuk30 detik) dari gerbang logik (+5 volt).BeberapaprobemempunyaiduaLED yangterpasangdekatdenganujung-nya,satuuntuklogikHIGHdanyang lainuntuklogikLOW.Probeyangle-bih baik dapat juga memberitahu apa-kahtitikujimempunyaisinyalpulsa. Probe tersebut juga dapat menyimpan pulsa pendek yang timbul untuk mem-beritahujikaterjadiglitchatauspikepada titik tersebut.
Gambar5.24: Macam-Macam Logik Probe dan Cara Pengukurannya Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
162 Jika Anda ingin membeli sebuahlogik probe, yakinlah bahwa probe ter-sebut dapat bekerja dengan kelompok logik chip yang akan dianalisa. Kemampuan untuk menyentuh suatu titik dengan ujung probe dan me-nentukankeadaantitiktersebutsecaralangsunguntukanalisadiag-nostik dan kemampuannya untuk menyimpan pulsa menjadikan alat ini mudah digunakan dan diterima luas sebagai alat diagnostik yang sesu-aiuntuksegalahalkecualikebanyakanpelacakankerusakandigital yang kompleks.KeuntunganlainLogikprobedapatmenampilkankeadaanlogikdide-katujungprobeitusendiri,sedangkanperalatanlainmemaksaanda untukmenarikpengukuranprobedankemudianberpalingpadabebe-rapa tampilan untuk melihat keadaan. Probe logik pada gambar 5.24 memberikan empat indikasi: -LED merah pertama untuk logik LOW (logik 0). -LED hijau untuk logik HIGH (logik 1). -LED merah kedua untuk floating atau tri-state. -LED merah ketiga (LED kuning) untuk sinyal pulsa. Daya untuk probe berasal dari sebuah klip yang dihubungkan ke suatu tegangan pada rangkaian yang diuji. Klip yang lain dihubungkan ke ta-nah memberikan sensitivitas yang berkembang dan kekebalan noise.Probeiniidealuntukmenemukandurasipendek(shor-durotion),pulsa berfrekuensirendahyangsulitdilihatdengansebuahosiloskoptetapi lebihseringdigunakanuntukmelokalisir secaracepatgerbangyang keluarannyatersangkut(hung)atauterkunci,dalamsuatukeadaan HIGH atau LOW.Suatu metoda yang bermanfaat untuk analisa rangkaian dengan probe dimulaidipusatrangkaianyangdicurigaidanperiksalahadatidaknya suatusinyal.(Halinitentusajadenganasumsiandamempunyaidan dapat menggunakan skema rangkaian). Gerakkan ke arah belakang a-tau ke depan ke arah keluaran yang rewel seperti tampak dalam gam-bar5.25.Tidakakanmemakanwaktulamauntukmenemukanchip yang salah yang keluarannya tidak berubah. Keterbatasanprobelogikadanyaketidakmampuanuntukmemonitor lebih dari satu jalur.
Robert C. Brenner, 1986, 148Gambar 5.25: Analisa Rangkaian Dimulai pada Pusat Rangkaian Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
163 Pemulsa Logik Jika rangkaian yang diuji tidak mempunyai pulsaatausinyalyangberubah,dapatdi-berikanpulsayangterkontrolkedalam rangkaiandenganmenggunakansuatu pemulsalogik(gambar5.26).Alatyang mudahdipakaiinimerupakangenerator logik yang mudah dibawa (portable). Diaktifkan dengan suatu tombol atau sak-lar geser (slide switch), sehingga pemulsa akanmerasakantingkatlogikpadatitik yangtersentuhujungnyadansecaraoto-matismenghasilkanpulsaatauserang-kaianpulsadaritingkatlogikyangberla-wanan.PulsadapatdilihatpadasebuahlampuLEDvangdipasangpadapega-ngan pemulsa.Kemampuannya untuk mengintroduksi su-atuperubahansinyalkedaiamsuatu rangkaian tanpa melepas solder atau me-motongkawatmenjadikanpemulsalogik suatupaduanidealdenganprobelogik. Keduaalatyangdigunakanbersamaini memungkinkanevaluasiresponlangkah demi langkah dari bagian rangkaian.Gambar5.27memperlihatkanbeberapa carauntukmengujigerbanglogikmeng-gunakanprobedanpemulsa.Diasum-sikankeluarandarigerbangNANDtetap HIGH.Denganmengujima-sukan1,2, dan3,semuanvaHIGH.Keadaanini dapatmenyebabkangerbangkeluaran AND menjadi HIGH, mengha-silkan keluar gerbangNANDLOW.Adayangsalah. Denganmeletakkansebuahprobepada gerbangkeluaranAND,dihasilkanke-luaranLOW.Mestinya HIGH.Sekarang gerbang mana yang rusak?Untukmenemukannya,letakkanprobe padakeluaranNAND(gerbangB)dan pemulsapadakeluaranAND(gerbangA gerbangmasukanNAND)sepertitampak pada gambar 5.28.
Gambar 5.26: Pemulsa Logik yang DapatMemberikan Sinyal pada Rangkaian Robert C. Brenner, 1986, 149 Gambar 5.27: Beberapa Cara Untuk Menguji Gerbang Logik Robert C. Brenner, 1986, 149 Gambar 5.28: Letakkan Probe pada Keluaran Gerbang NAND dan Pemulsa pada Keluaran Gerbang AND. Robert C. Brenner, 1986, 149 Gambar 5.29: Tempatkan Probe dan Pemulsa pada Keluaran Gerbang AND. Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
164 Berilahpulsajalurini,probetersebutseharusnyaberkedip-kedip. MenandakanperubahanpadamasukankeNAND.Jikatidakterjadi perubahan, AND mungkin rusak. Tetapi apakah LOW yang disebabkan hubungsingkatkegroundtersebutpadakeluaranANDataumasukan AND?Letakkankeduanya,probedanpemulsapadakeluaranAND, lacak seperti tampak gambar 5.29 dan berilah pulsa jalur ini. Jika probe berkedip, berarti NAND rusak, masukan yang diubah sehingga keadaan keluarannya dapat berubah juga. Jika probe tidak berkedip, Anda tahu bahwa jalur ini hubung singkat ke ground. Satu cara agar dapat ditentukan chip yang mana yang hubung singkat dengan menyentuh kotak chip. Chip yang hubung singkat mem-berikan rasa hangat, sementara chip yang tersangkut (hung) pada satu tingkat tampak menjadi normal tetapi keadaannya tidak akan berubah. Penguji IC (IC Tester) Peralatanpelacakankerusakantingkatlanjutmenjadisangatcanggih (dan mahal). Sekarang dapat dibeli peralatan yang dapat menguji ham-pir setiap chip dalam sistem. MicroSciences,Inc.diDallasTexas,membuatsuatupengujiICyang dapat menguji lebih dari 1007400 TTL dan 4000 CMOS dari rangkaian peralatan elektronik. Kemampuan uji ini meliputi chip RAM dan ROM. Microtek Lab di Gardena, California membuat suatu penguji yang dapat bekerja sempurna sebagai penguji pin yang fungsional dari 900 alat pa-da seri chip TTL 54/74. Alat penguji ini menampilkan keadaan chip yang diujipadatampilankristalcair(LCD:liquidcristaldisplay)sepertipada gambar5.30.AlattersebutmenggunakanLEDuntukmemberisinyal GO/NO GO, sebagai hasil uji. Gambar 5.30: IC Tester Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
165 Osiloskop Osiloskoptelahadaselamabertahun-tahun,meskipunakhir-akhirini berkembangkeadaannya,telahditambahdengansejumlahkemampu-an. Osiloskop merupakan tampilan listrik yang dapat menggambar gra-fik sinyal tegangan amplitudo terhadap waktu atau frekuensi pada layar CRT(gambar5.31).Suatuscope(kependekandariosiloskop)diguna-kan untuk menganalisa kualitas dan karakteristik sinyal listrik yang dira-sakansebuahprobeyangmenyentuhsuatutitikujidalamrangkaian. Scopeinidigunakanjugasebagaialatukuruntukmenentukantingkat tegangan sinyal tertentu.
Gambar 5.31: Macam-Macam Osiloskop Osiloskopyangtersediasaatinisangatbanyakmacamnya,dariyang satu kanal (single trace) hingga yang tujuh kanal digital dengan berma-cam-macamwarna.Jugatersediaosiloskopdigitaldenganmemori yang hasilnya dapat disimpan bahkan bisa diprint out. Disamping sensi-tivitas dan tampilan trace/kanal, satu pebedaan utama karakteristik osi-loskopadalahdalamhalkemampuanlebarfrekuensipenerimanya (bandwidth).Inibervariasiantara10MHzsampai300MHzdanharga-nya sesuai dengan lebar frekuensinya. Osiloskopadalahalatyangbergunauntukmemonitorsinyalanalog atauvariasi sinyaldan menampilkanbentukgelombangstatispadala-yar CRT yang dibatasi dengan kisi pengukuran. Osiloskop besar sekali manfaatdalamanalisa,andatidakhanyadapatmengukurtegangan, amplitudo, dan frekuensi dari sinyal yang diuji, tetapi dapat juga meng-ukur waktu tunda (delay), kenaikan sinyal, dan waktu luruh dan bahkan melokalisir glitch yang sekali-kali. Hal menarik dari kesanggupan dual-trace, quad trace, bahkan lighttraceadalahkemampuanuntukmelihatsinyalyangberbedasecaraberba-rengan.Sebagaicontoh,Andadapatmelihatpadamasukandankelu-aransebuahgerbangdandapatmengukurwaktutundaantarasinyal masukan dan keluarannya. Teknik yang berguna lainnya untuk menam-pilkan secara simultan semua atau sebagian bus data / bus alamat un-tuk melihat tingkat logik (HIGH = +5 V, LOW = 0 V) dan berapakah bila-ngan biner yang diwakilinya. Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
166 Sebelum dilakukan pelacakan kerusakan suatu rangkaian digi-tal secara terperinci ada bebera-pa hal yang harus diyakini ter-lebih dahulu, yaitu: Adabeberapacarayangmenarik yang dapat dipakai untuk memban-tumenemukan IC yang rusak, yai-tu: Lihat dan sentuh (dengan inde-ra) Gunakanmata,hidung,danta-ngan(gambar 5.32). Gambar 5.32: Lihat dan Sentuh Kadang-kadangkerusakankom-ponenmenimbulkanperubahan warnaataumunculnyagelem-bungataunodahitam.Juga komponen yang terbakar menim-bulkanbaukhas.misalnyabau kapasitorelektrolityangpecah. Danchipyangmengalamihu-bung-singkatakanterasapanas ataubahkanadayangsampai retakpada bagianatasnyaatau sampingnya.Denganjaridapat dirasakandaerahyangpanas pada board. Panaskan dan Dinginkan Pengetesandengancarainisa-ngat cepat dan efektif adalah de-ngancaramemanaskandan mendinginkansuatuICsehingga segeradiketahuipenyebabke-rusakanrangkaiantersebut. Seringkomponenyangsudah tuamenjadipanassetelahdi-pakaibekerjabeberapalama. Unjukkerjanvamenurundanak-hirnyamulaitersendat-sendat serta mogok. Bila daerah tertentu tempat chip yang diduga rusak5.5. Teknik Melacak Kerusakan Rangkaian Digital Tersedia suatu manual servis terbaru yang dilengkapi de-ngan rangkaian rangkaian, di-agram-diagram tata letak dan spesifikasinya. Tersedianya alat-alat yang diperlukan dan instrumen-instrumen uji serta suku ca-dangnya. Hati-hati dengan tipe IC logik yang dipergunakan pada rang kaian. Khususnya perlu dike- tahui level-level logik yang di-harapkan dan spesifikasi te-gangan catu dayanya. Hindarkan penggunaan pro-be-probe uji yang besaragar tak terjadi hubung singkat saat pengukuran. Jangan mengeluarkan atau-pun memasukkan suatu IC pada saat catu daya sedang aktif / on. Jangan memberikan sinyal-si-nyal uji pada saat catu daya se-dang dimatikan. Periksalah tegangan catu dayadi pin-pin IC yang sebenarnya bukan pada jalur - jalur P.C.B. Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
167 dipanaskan(denganhairdryer) sehinggakerusakanbenar-benar terlihat,dankemudiandidinginkan setiapkomponendengansempro-tanpendingin,makaterlihatchip yangrusakituberfungsilagi. Denganberganti-gantimemanas-kansertamendinginkan,dapat diketahui bagian mana yang rusak dengan cepat. Berhati-hatilahdalammemakai teknikini,karenaperlakuanpanas terhadapchipdapatmenimbulkan tegangandanmemperpendeku-murkomponenyangmasihbaik. Andahanyaperlumenyemprotkan pendinginselama1-2detikagar komponenyangpanasdapatber-fungsilagi,danusahakanjangan sampaimenyemprotkapasitore-letrolitkarenacairanminyakdida-lamnyabisamengerassehingga dapatmerubahkarakteristikkapa-sitor tersebut. Penumpukan Chip / IC Ciri-ciriICyangrusakkarenapu-tuspenghubungnya(kabel)dida-lam wadah adalah tetap dapat ber-operasi saat dingin. Untuk menge-cek itu dapat dilakukan dengan ca-ramenumpukkanICsejenispada rangkaiantersebut,sepertigam-bar 5.33 dibawah ini. Gambar 5.33: Penumpukan IC Letakkanchipsejenisyangma-sih baik di atas chip yang diduga rusak.Ingat-ingat,sebelumnya matikancatudaya,barusetelah chip terpasang dengan baik, catu dayadihidupkan.Andaharus menekanchipyangdiatasagar pinnyakontakdenganbaikde-ngan pin chip di bawahnya. Bilakerusakandisebabkanoleh terbukanya hubungan, maka chip yang di atas akan bereaksi terha-dapmasukandatadanmengha-silkan keluaran yang seharusnya. PendekatandenganChip Sejenis Sangatseringkitadapatmelo-kalisirkerusakanatasbeberapa chip,tetapikitaharusmenentukan lagi,yangmanasebenarnyayang menjadibiang-keladinya.Bilawak-tutidakmendesak,gantilahchip denganchipsejenisyangmasih baik,lalumengujiapakahchip yangdigantiitupenyebabkerusa-kannya.Bilaternyatabukanchip itu,gantilahchiplain.Jikawaktu-nyamendesakdanbeberapachip tersebuttersediadalamkomponen cadangan anda serta harganya tak terlalumahal,makagantilahchip-chiptersebutsehing-garangkaian pastijalan.Jikaadakesempatan maka chip-chip bekas dari rangkai-antersebutbisakitatesdengan menggunakan IC tester, untuk me-ngetahuimanayangrusakdan mana yang masih bagus untuk da-patdipergunakanlagipadasaat yang lain. Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
168 Pengukuran Kabel Hingga Mikrovolt Jika Anda memiliki sebuah meter dengan kepekaan mikrovolt dan telah mengisolasi sebuah masalah "stuck low kedua chip, dapat dico-ba teknik yang diperlihatkan dalam gambar 5.34. Robert C. Brenner, 1986, 157 Gambar 5.34: Mikrovolt meter Untuk Mengetahui Rangkaian Yang Hubung Singkat Ke Ground
Ukurlah turunnya tegangan antara masukan gerbang B pin 1 dan ke-luaran gerbang A pin 3. Hal ini ber-arti mengukur ujung-ujung yang berlawanan dari lintasan yang sa-ma atau potongan kabel: Anda ter-tarik untuk menentukan ujung ma-na dari lintasan itu yang lebih ne-gatif. Ujung yang terdekat dengan sebuah chip yang rusak akan lebih negatif, sebab chip yang rusak a-kan mengalami hu-bung-singkat tegangan lintasan ke ground yang menyebabkan titik ini menjadi lebih negatif daripada pin 3. Beberapa hal penting yang menye-babkan suatu rangkaian digital me-ngalami kerusakan adalah sebagai berikut: a.Kelebihan tegangan catu daya.b.Kelebihan temperatur. c.Tegangan input yang berlebih.d.Tegangan pada data bus yangberlebih. e.Pulsaclockyangberlebih tegangannya. Proses sebenarnya dari diagnosa kesalahan suatu rangkaian digital adalahdengancaramengopera sikan gerbang-gerbang (gates) IC secaraberurutan,untukmemban dingkanhasilkeluarannyade-ngan yang sebenarnya.Ada dua cara pemeriksaannya: 1.Secaradinamis:denganca-ramenerapkansinyal-sinyal ujidanmemeriksahasilnya denganmenggunakansebu-ahosiloskopyangbandwidth (BW)nyalebar.Bandwidth CROyangpalingrendah10 MHz,dantriggeringnyaha-ruslahbaik.Jikatidak,bebe-rapainformasipulsaakan tidakmengenaisasarannya. Pengujiandengancarainia-kanmempersempitruang lingkuppencariansuatuke-salahanpadasistemsecara keseluruhan. 2.SecaraStatik:yaitusebuah gerbangataufungsiICpada suatuwaktu.Halinimungkin dapatmematikanataupun memperlambatsistemclock generator.Padatahapinida-patdigunakanalatujibantu sepertiyangtelahditerang kandiatasyaituICtestclip, logik probe dan "pulser logik". Dan yang terpenting lagi jika dila-kukanpengukuranpadaICTTL denganmenggunakanmultime-ter,makauntuklogik0seharus-nyadibawah0,8Voltdanlogik1 seharusnyadiatas2Volt.Jadi kalauadategangankeluaranIC TTL di antara 0,8Volt Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
169 sampai 2 Volt berarti IC tersebut ada masalah. Kondisi-kondisikesalahanbagisu-atupintutunggaldiilustrasikandi gambar5.35(a)dan(b).Pada(a) Keluaran"stuck"di0keluaran seharusnya logik 1. Kemungkinan kerusakan. Transistordalamterhubung singkat,ataujalurdaya+5V membukabaikdalammaupun luar.Pada(b)Keluaran"stuck" di 1, denganlogik1dimasukan-ma-sukan,keluaranseharusnyal e-bih kecil dari 0,8 V Kemungkinan Kesalahan : Transistordalammembuka rangkai an(opencircuit) atau j alurdaya0Vmembukarang-kaian baik ke dalam maupun ke-luar. Dalamsuatusistemyangmasukan-masukannyadisuplaiolehkeluaran-keluaran gerbang lainnya dan kelua-rannyadapatmengendalikanbebe-rapamasukan-masukandariger-bang-gerbangkendali,sepertiGam-bar 5.36 dimana pintu A dengan ke-luarannya yang "Stuck" permanen di 0.Pemeriksaanbahwamasukan-masukanyangtepattidakmemak-sakansuatuperubahankeadaan, yaitumengambilsuatumasukantu-runke0,kitadapatmenganggap bahwa kesalahannya ada di pintu A.Tetapi hal i ni dapattidakbenar, karenahubungsingkatmenjadi 0Vdari masukandi gerbang-gerbangB,C,atauDjuga membuat keluaran A di 0 V. (a) (b) GC Loveday,1980, 89 Gambar 5.35:Kondisi-Kondisi Kesalahan yang Mungkin Disuatu Gerbang Tunggal. & 000& 000& 000 0& 000 0Output stuck at 0ABDCFault may also be caused by a short to 0 V on gate B, C, or D inputsGC Loveday,1980, 89 Gambar 5.36: Keluaran Mensuplai Beberapa Masukan Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
170 Untuk lebih memperjelas apa yang sudah dipaparkan di atas, maka dibe-rikan contoh kasus rangkaian digital di bawah ini. - Rangkaian pertama adalah rangkaian lampu kedip dengan memori se-perti pada Gambar 5.35. 1011131298+9Vtripswitchclearswitch+9 V213564R12,2KR22,2KR62,2MR31MC10,33R427KR5390T12N2222XIC1A IC1BIC1CIC1DI C 1 4 0 1 1 BKaki 14 : 9 VKaki 7 : ground GC Loveday,1980, 93 Gambar 5.37: Rangkaian Lampu Kedip dengan Memori Carakerjarangkaiannyaadalah:RangkaianinimenggunakanIC CMOSsehinggaarusyangdiambilsangatkecil(efisien).Adaduaba-gian penting dalam rangkaian ini, yaitu untuk gerbang C dan D bekerja sebagairangkaianmemorisatubitpalingsederhana(RSFF). Sedangkan gerbang A dan B bekerja sebagai rangkaian osilator freku-ensi rendah. Jika saklar trip ditekan maka pin 8 mendapat rendah (logik 0) sesaat sehingga pin 10 akan tinggi (logik 1) terus (termemori) sampai saklar clear ditekan maka pin 10 akan rendah. Saat pin 10 tinggi maka rangkaian osilator bekerja sehingga keluaran dari gerbang D akan beru-bah-ubah berbentuk pulsa (bergantian logik 0 dan 1) dan ini dipakai un-tuk mengonkan/mengoffkan transistor secara bergantian, sehingga LED jugaberkediphidupdanmati.Frekuensirangkaianiniditentukanoleh besarnya C1 dan R3, makin kecil harga C1 dan R3 maka frekuensinya makin tinggi. Jika rangkaian ini akan dimodifikasi menjadi rangkaian a-larm maka harga C1 atau R3 dirubah ke harga yang lebih kecil {bisa di-coba-coba atau gunakan rumus mencari frekuensi f 0,7 / (R3.C1) Hz} dan LED diganti dengan speaker. Sebelummempelajarikerusakanrangkaianinimakakitaharuslebih dahulumengetahuilogik-logikapasajayangterdapatpadakeluaran masing-masing gerbang saat bekerja normal, yaitu: Kaki / Pin IC1348910111213 Kondisi Logik A1/0 0/1 1/0 101011 Kondisi Logik B010110101 Kondisi logik A adalah keadaan logik setelah saklar trip ditekan sesaat. Kondisi logik B adalah keadaan logic setelah saklar clear ditekan sesaat1/0 atau 0/1 adalah kondisi pulsa dilihat dengan logik probe.5.6. Contoh Kasus Kerusakan Rangkaian Digital Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
171 Untukbeberapakerusakandibawahiniakankitapelajarimelaluidata yang ada. a.Kerusakanke1:terukurdenganlogikprobepadakaki-kakiIC setelahsaklar trip ditekan sesaat, sebagai berikut: Kaki 10Kaki 1Kaki 3Kaki 4 1010 Dari data di atas, jelas bahwa rangkaian RS FF tak ada masalah, jadi yangbermasalahadalahrangkaianosilatornyatakbekerja,hanya berfungsi sebagai gerbang-gerbang saja. Jadi komponen yang mem-buatberosilasiadayangrusakyaituR3terbukaatauC1hubung singkat.b.Kerusakkanke2:terukurdenganlogikprobepadakaki-kakiIC setelah saklar trip ditekan sesaat adalah sebagai berikut:Kaki 10Kaki 1Kaki3Kaki 4Basis T1 11/00/11/00 Daridatadiatas,jelasbahwarangkaianFFdanosilatorbekerjade-nganbaik.Jaditinggalrangkaianakhirsebuahrangkaianpensaklar dengantransistoryangkemungkinannyarusakkarenaseharusnya kakibasissamadengankaki4IC.Untukitutentunyayangpaling dicurigairusakadalahR4terbukaatautransistornyarusakbasis dan emiternya hubung singkat. c. Kerusakkan ke 3: LED akan hidup terus tak berkedip setelah saklar tripditekansesaat,tetapijikasaklarclearditekansesaatmakaLED akanmatilagi.Daridatadiatas,jelasrangkaianFFbekerjadengan baik,tetapirangkaianosilatornyatakbekerjahanyasebagaipelewat gerbang-gerbangbiasa.JadikomponenyangrusakadalahC1 terbuka atau R6 terbuka. Jadihanyadenganmenggunakansebuahalatlogicprobekitasudah dapatmenganalisasebuahrangkaiandigitalsederhanadarikerjanya sampai saat ada kerusakan pada rangkaian tersebut. - Rangkaiankeduaadalahrangkaianrampgeneratorsepertipada Gambar 5.38 dibawah ini: R101KC1250uFR9390R11270R150KR250KR325KR525KR725KR450KR650KR850K+ 5V+ 5V + 5V91012138TP1514112 9 8 11321074934-bitcounterTP4 TP3TP216 ms GC Loveday,1980, 100 Gambar 5.38: Rangkaian Ramp Generator Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
172 Cara kerja rangkaian ini adalah: generator ramp digital, yang dibangun dari IC 7493 (penghitung 4 bit) dengan ditambah jaringan ladder R-2R. jaringan ini biasa digunakan pada rangkaian DAC. Rangkaian ini meng-gunakan TTL yang menghasilkan output ramp 16 tangga. Osilator ber-dasarkanschmitttriggermenghasilkanpulsauntukmenaikkanpenca-cahbiner4-bit(7493).Pencacahinimembagifrekuensimasukande-ngan 2, 4, 8 dan 16 sehingga bentuk gelombang 16-step akan muncul padakeluaranjaringanladderR-2R.Osilatormenghasilkansekitar 1KHz sehingga bentuk gelombang tangga dapat mudah diamati. Bentuk gelombang ramp ini banyak digunakan dalam banyak peralatan dan pengukuran yang biasanya membutuhkan linearitas yang baik. Jadi kondisi normalnya dapat dilihat dengan osiloskop pada masing masing Tpnya. Dimana TP1berbentuk pulsa gelombang kotak sebagai pengi-rim pulsa kerangkaian rampnya, sehingga dihasilkan pada keluarannya bentuk tangga 16 step (lihat Gambar 5.38). Beberapa kerusakan akan kita tinjau di bawah ini: a.Kerusakanke1:didapatfrekuensikeluarannyamenjadidua kalinyatapibentuktangganyahanya8stepsajasepertiGambar 5.39. 16 ms Gambar 5.39: 8 Step Tangga Disiniterlihatadasatulangkahyanghilangsehinggakeluarannya berubahmenjadi8stepsajadenganfrekuensiduakalilipatdari normalnya,yaitupadastepterakhir(kaki117493)takterhubung, jadi kerusakannya sudah pasti R8 terbuka. b.Kerusakan ke 2: suatu gelombang kotak muncul pada keluarannya dengan frekuensi sama dengan frekuensi ramp. Jelas selama kelu-aranmasihadawalausalahmakaIC74123maupun7493masih bekerja, jadi hanya pada rangkaian diluar IC tersebut. Karena hanya menjadisatupulsadalamwaktusamadenganramp,makabagian R7 terbuka karena fungsi ladder menjadi tak ada (kaki 8, 9, 12 tak muncul pada keluarannya). Dari kerusakkan di atas dapat disimpulkan bahwa saat kerusakan R7 makajumlahsteppadakeluaranakanberubahtetapifrekuensinya tetap normal, sedangkan untuk kerusakan R8 baik jumlah step maupun frekuensinya berubah. Pelacakan Kerusakan Sistem Digital
173 -Adabermacam-macamtipeICdigital,yaitu:RTL,DCTL,DTL,TTL, ECL,CMOS,LOCMOS,PMOS,NMOS,IIL,SSI,MSIdanLSI,yang masing-masingnya mempunyai karakteristik yang berbeda-beda. -IC digital yang banyak digunakan pada rangkaian secara umum saat ini adalah IC TTL dan CMOS. -RangkaianmemoripadaICdigital(Flip-Flop)dapatdigunakanuntuk membuat rangkaian counter (penghitung) dan register. -PeralatanBantuuntukmencarikerusakanpadarangkaiandigital, selainmultimeterdanosiloskopbiasanyaagakkhusus,seperti:klip logik, logik probe, pemulsa logik dan penguji IC digital. -Teknik melacak kerusakan rangkaian digital adalah: lihat dan sentuh, panaskandandinginkan,penumpukanIC,pendekatandenganIC sejenis dan pengukuran yang sangat teliti. 1.Sebutkan macam-macam tipeIC digital yang ada ! 2.Apa kelebihan dan kekurangan IC TTL dibandingkan dengan CMOS ? 3.Terangkankerjarangkaiancounter(penghitung)danbuat rangkaiannyauntukdapatmenghitungsampaidengan16desimal. Membutuhkan berapa IC ? 4.Apa guna dari logik probe itu ? Terangkan bagaimana menggunakan alat ukur tersebut dengan benar. 5.Kapandilakukanteknikmelacakkerusakanrangkaiandigitaldengan cara: a.panaskan dan dinginkan b.penumpukan IC Dengan membentuk kelompok masing-masing 3 orang kerjakanlah tugas di bawah ini dengan cara didiskusikan: Denganmelihatgambarrangkaian5.37padahal5-24cobaanalisalah permasalahanyangterjadidantentukankomponenmanayangrusak, jeniskerusakannyadanalasannya,bila:keluaranmenjadi4stepsaja tetapi frekuensinya tidak berubah. Rangkuman Soal latihan Bab 5 Tugas Kelompok Pelacakan Kerusakan Sistem Analog 174 Kitatelahmengetahuibahwahampirsetiapsistemataupunperalatan elektronika memakai rangkaian catu daya di dalamnya dan sangat berva-riasirangkaiannya,tetapimempunyaidasaryangsama.Daridiagnosis kesalahanyangditemukanpadaumumnyaterletakdibagiancatudaya, olehkarenaitusangatpentinguntukmempelajarilebihdahuluberbagai macamjeniscatudaya.Catudayadigunakanuntukmengoperasikan sistematauinstrumen,dapatberupabateraitetapipadaumumnya memakaisumberdayautamaarusbolak-baliksatufasayangdirubah menjadi suatu tegangan searah yang stabil. Adaduametodapokok yangdigunakanmeregulasidanmenstabilkan tegangan searah (dc), yaitu: Regulatorserilinier:digunakanuntukkebutuhandayayangseder-hana / kecil (lihat gambar 6.1). SwitchingModePowerUnit(SMPU):untukkeperluandayayang besar (lihat gambar 6.2). Sistemswitchinglebihefisienkarenamenghantarkansedikitpanasdan mengambiltempatyangkecil,biladibandingkandenganregulatorlinier yang konvensional. Tr 32N3054R1 R2R3R4C2C3C1ZD5.6 V1K51K8201O V at 1 A0 V15 V TIDAKDISTABILKAN0,5250R5470Tr 1BC 105Tr 2BF Y 510,05Gambar 6.1: Contoh Rangkaian Regulator Seri Linear Gambar 6.2: Contoh RegulatorSwitching Untuk Komputer 6. PELACAKAN KERUSAKAN SISTEM ANALOG6.1. Catu Daya Teregulasi Linear 6.1.1. Pendahuluan Pelacakan Kerusakan Sistem Analog 175 Ada 2 (dua) macam unit daya, yaitu :-InverterInverteradalahunitdayayang memproduksioutputdayaarus bolak-balikdariteganganinput arussearah.Frekuensioutput-nyabisa50Hzsampaidengan 400 Hz (gambar 6.3) Contohnya:lampudarurat, UPS. ConverterConverter pada dasarnya adalah suatuinverteryangdiikutioleh penyearah,ataudengankata lainperubahanarussearah menjadiarussearahlagi(gam-bar 6.4). Contoh:Instrumenportableda-lammemperolehtegangansea-rah1KVdenganarus1mAun-tukmensupplytabungdaribate-rai 9 Volt. Sebelumdiadakanpengujiandan perbaikancatudayateregulasi,ma-kaharusdiketahuilebihdahulupa-rameter-parameterpentinguntuk menentukanlangkahkerjaselanjut-nya, yaitu: a.Daerah(Range),yaitubatas maksimumdanminimumdarite-gangan dan arus keluaran catu da-ya. b.RegulasiBeban,yaituperuba-hanmaksimumdalamtegangan disebabkan olehperubahanarus bebandaritanpabebankebe-banpenuh.Persentaseregulasi daricatudayadiberikandengan rumus Gambar 6.3: Lampu Darurat Sebagai Rangkaian Inverter Gambar 6.4: Rangkaian Converter 60123451.0 0.8 0.6 0.4 0.2TanpaBebanArus Beban AmpereTeganganOutputArus DCArusYangDibatasiBebanPenuh Gambar 6.5: Contoh Kurva Regulasi Beban Untuk Catu Daya Teregulasi Linear 6.1.2. Parameter catu daya teregulasi linear Pelacakan Kerusakan Sistem Analog 176 % 100 (%) Re xban TeganganBebanPenuh TeganganBe banNol TeganganBegulasi= Halinidilustrasikandalamgambar6.5dandigambarkangrafikregulasi beban untuk catu daya 5 Volt.c.Regulasi linePerubahanmaksimumteganganoutputsebagaihasildariperubahan teganganinputarusbolakbalik.Seringdinyatakansebagaiperbandi-ngan persentase, contoh perubahan tegangan input utama adalah 10 % menyebabkan perubahanan output 0.01 % d. Impedansi output Perubahanteganganoutputdibagiolehperubahankecildalamarus bebanpadabeberapafrekuensiyangterspesifikasikan(misalnya100 KHz). LoIVZoutoo=Padafrekuensirendahrumusdiatasuntukperubahanarusbebansa-ngat lambat, maka bagian resistif dari Zout menonjol. Rout dapat diba-cadarigrafikregulasibeban(lihatGambar6.5)danuntukunitdaya yang sesuai paling banyak beberapa ratus miliohm. e.Ripel dan Derau: yaitu harga puncak ke puncak atau rms dari setiap sinyal bolak-balik atau sinyal acak yang masuk kedalam tegangan se-arahdenganseluruhoperasidanparameterlingkunganbertahan konstan. Ripel akan keluar pada beban penuh atau kemungkinan lain pada harga yang dispesifikasikan dari arus beban. f.ResponTransien:yaituwaktuyangdiambiltegangankeluaransea-rahdalammemperolehtegangan10mVdarikeadaanhargasteadystate (selanjutnyadisebutkeadaantetap)mengikutiaplikasimenda-dak pada beban penuh. g.Koefisien Temperatur: yaitu persentase perubahan dalam tegangan keluaransearahdengantemperaturpadaharga-hargayangditetap-kan dari masukan utama arus bolak-balik dan arus beban. h.Stabilitas:yaituperubahantegangankeluaranterhadapwaktu,de-nganmengambilasumsibahwapanasyangdicapaiolehunitseim-bangdanteganganmasukanbolak-balik,arusbebandanambien temperatur semuanya konstan. i.Efisiensi: yaitu perbandingan daya keluaran terhadap daya masukan diekspresikan dalam persen.Sebagai contoh, catu daya 24 volt yang mempunyai tegangan utama 240volt,arusbolak-balikyangdiperlukanadalah200mA,apabila kemudian catu daya dibebani arus keluaran 1,2 A, maka efisiensinya : Pelacakan Kerusakan Sistem Analog 177 % 60 % 1002 . 0 2402 . 1 24% 100= ==xxxxI VI VEfisiensiac acL oj.Batasarus(currentlimiting): yaitumetodeyangdigunakanuntuk mengamankankomponencatudayadanrangkaian-rangkaianyang diberi catu oleh unit itu dari kerusakan disebabkan oleh arus beban le-bih.Aruskeluaransteadystatemaksimumdibatasisampaidengan beberapa harga yang aman (lihat gambar 6.5). k.Batas arus balik (foldback current limiting): yaitu perbaikan terha-dap batas arus yang sederhana. Jika harga dari arus beban melebihi yangditentukan,makacatudayaakanmensaklaruntukmembatasi arus menjadi harga lebih kecil (lihat gambar 6.6). ARUS BEBANARUS TRIPARUS RANGKAIANHUBUNGAN SINGKATTEGANGAN OUTPUT ARUS DCILGambar 6.6: Karakteristik Batas Arus Balik Denganmemakaiparametertersebutdiatas,makacontohspesifikasi khusus untuk unit catu daya yangsederhana adalah sebagai berikut : -tegangan masukan 110 V/220 Vac frekuensi 50 Hz/60 Hz; -tegangan keluaran + 24 V; -arus keluaran 1.2 A maksimum; -daerah temperatur 5 oC s/d 45 oC; -koefisien temperatur 0.01 %/ oC; -garis regulasi 10 % dari perubahan utama menghasilkan perubahan keluaran 0.1 %; -regulasi beban 0.2 % dari nol ke beban penuh. Pelacakan Kerusakan Sistem Analog 178 Didalambeberapakemungkinansituasiunitdayadibutuhkanuntukmen-supply beban melalui kawat yang cukup panjang seperti pada gambar 6.7. Pada gambar dapat dilihat arus beban mengalir dari supply dan kembali ke kawat yang lain, sehingga akan timbul drop teqangan menyebabkan tega-ngansepanjangbebanakanlebihkecildariteganganterminalpower supply dan konsekuensinya mempunyai penurunan regulasi. VREFRANGKAIANBEBANMASUKAN TIDAKDISTABILKANELEMENSERIKOMPARATORDAN ERRORAMPLIFIERTERMINALKELUARANREGULATOR DALAM UNIT DAYATAHANANKAWATIBEBANIBEBANVL GC Loveday,1980, 135 Gambar 6.7: Beban Jarak Jauh Dari Terminal-Terminal Catu Daya Salahsatuteknikyangdigunakanuntukmemperbaikihalinidinamakan remotesensing(selanjutnyadisebutdenganpenginderaanjarakjauh), yaituduabuahkawatekstradigunakanuntukmengkompensasikanefek tahanankawatyangpanjang(gambar6.8).Efekdariteknikinimenye-babkan tahanan kawat catu akan menjadi lup umpan-balik dari regulator. Hal ini memberikan regulasi optimum pada beban dari pada langsung da-ri terminal keluaran catu daya. Arus yang dibawa oleh dua kawat sensor sangatkecil,sehinggadapatdigunakankawatkecilsajamenggunakan pelindung ground coaxcial untuk menghindari pengaruh interferensi. VREFRANGKAIANBEBANMASUKAN TIDAKDISTABILKANELEMENSERIERRORAMPLIFIERREGULATOR DALAM UNIT DAYAIBEBANIBEBANKAWATSENSORGC Loveday,1980, 135 Gambar 6.8: Remote Sensing Untuk Kompensasi Tahanan Kawat 6.1.3. Cara-cara Pengawatan Catu Daya dan Masalahnya Pelacakan Kerusakan Sistem Analog 179
Teknikpenginderaanjarakjauhhanyadapatdigunakanuntukmemberi-kanregulasioptimumpadasatubeban.Jikacatudayadigunakanuntuk memberikan supply beban dalam hubungan paralel, maka digunakan tek-nik yang lain.Contoh sederhana diperlihatkan pada gambar 6.9 di bawah ini. MASUKANYANGTIDAKDISTABILKAN(MAINSUPPLY)ABEBANABBEBANBCBEBANCREGULATORREGULATOR REGULATORLNE GC Loveday,1980, 135 Gambar 6.9: Regulator-regulator yang memakai point of load Tiapbebandilengkapidenganmasing-masingrangkaianregulatorIC yangsudahmudahdidapatdanmurahharganya.Unitcatudayautama yangmen-supplyketigaregulatorterpisahbiasanyatidakstabil.Dalam beberapasituasi,yaitusatuunitdayateregulasimen-supplybeberapa rangkaian, maka susunannya harus di hubungkan dengan sedemikian ru-pa,sehinggagangguanyangdiakibatkanolehtransmisisinyaldarisatu rangkaianke rangkaian berikutnya minimum. Gambar6.10memperlihatkancontohhubunganpararel,rangkaianC atauBtidakdapatdihubungkanapabilabebannyaterlaluberat,selama arus dari rangkaian dapat di set-up oleh sinyal interferensi pada rangkai-anA. POWER SUPPLY RANGKAIAN A RANGKAIAN C RANGKAIAN BI+ I+ IA B CI+ I+ II+ IABBCI+ IA B CCCIISIGNALKELUARANSIGNAL INPUT GC Loveday,1980, 136 Gambar 6.10: Distribusi Pararel Gambar6.11menunjukkanperbaikansusunanuntukgambar6.10,da-lam hal ini rangkaian paling sensitif adalah A, dicatu lewat kawat penghu-bung tersendiri yang tidak membutuhkan kawat yang besar. Rangkaian B dan C dipararel dan diposisikan dekat catu daya. Pelacakan Kerusakan Sistem Analog 180 POWER SUPPLY RANGKAIAN A RANGKAIAN C RANGKAIAN BI))SINYAL KEMBALISIGNAL KELUARANCHASIS GROUNDSINYALINPUTSINYALKEMBALIaiaGC Loveday,1980, 136 Gambar 6.11: Perbaikan Susunan Untuk Gambar 6.10. Distribusi satu titik single point, diperlihatkan pada gambar 6.12, jelas di-siniadalahsolusiterbaik,yaitutiap-tiaprangkaianmempunyaikawat catu sendiri. POWER SUPPLY RANGKAIAN A RANGKAIAN C RANGKAIAN B))SIGNALINPUTSIGNALKELUARANIIIiiiAABBCCGC Loveday,1980, 136 Gambar 6.12: Distribusi Satu Titik Solusi Terbaik Jadimetodadistribusidayatidakbolehsimpangsiurataumenggangguselamaperbaikanatautes.Penampilansistemakanmenimbulkanper-ubahan dengan mengatur kembali posisi kawat-kawat catu atau merubah pentahanannya. Regulatorserilinieradalahsuaturangkaianyangumumnyadiguna-kan untuk kebutuhan-kebutuhan daya medium dan sekalipun rangkai-anhanyasederhana,sudahmampuuntukmemberikandayagunayang lebih baik. Secara blok diagram diberikan pada gambar 6.13 sebagai berikut:: GC Loveday,1980, 139 Gambar 6.13: Diagram Blok Regulator Seri Linear 6.1.4. Regulator Seri Linier Pelacakan Kerusakan Sistem Analog 181 Inputyangtidakstabil(Vi)dimasuk-kanuntuk membangkitkantegangan acuandanmembiaskepenguat error, tegangan output (Vo) yang ter-jadidibandingkandengantegangan acuanolehpenguaterror.Sinyal error ini diberikan pada elemen seri, yangbiasanyaberupatransistor daya NPN. Jika terjadi tegangan out-put mengecil maka akan menyebab-kansinyalerrordiperkuatolehpe-nguaterroryangmenyebabkanele-menlintasanserimemperbesarte-ganganoutput.Sebaliknya,jikate-ganganoutputterlalutinggi maka sinyalerrordenganpolaritasberla-wananjugadiperkuatolehpenguat erroryangmenyebabkanelemen lintasan seri mengurangi arus output dan tegangan outputnya. Elemenseriiniadalahtransistor dayadihubungkansebagaiemitter followeryangmemberikanimpe-dansioutputrendahuntukme-ngontrol beban. Sedangkancontohcatudaya teregulasiyangtersediadipasaran seperti pada gambar 6.14. Gambar6.14:ContohCatuDayaTeregulasi Dipasaran Banyaktersediarangkaianregu-latorserilineardipasaran,tapi yangakandibahasdisinitakse-muanya.Adatigarangkaianregu-latorseriyangpentingdanmem-punyai pengaman, yaitu: Pembatas Arus Regulator Seri:Dasarrangkaianpembatasarus regulatorseridiperlihatkanpada gambar6.15.Rangkaianseder-hanayangmemakaikomponen diatastidakmenurunkankean-dalandaricatudaya.Rscadalah hambatanuntukmemonitorarus beban. Jika sesuatu sebab lebih, teganganpadaRsc naiksampai 600mV,Tr2menghantardan membelokkanarusbasiskeluar dariTr1,sehinggakarakteristik-nyaakansepertiGambar6.5. SebagaicontohRscadalah1 Ohm,makaakanmembatasi arusbebansekitar600mAdan teganganpadaRscadalahcu-kup untuk mengoperasikan Tr2.Tr1Tr2RscRL+_DC TakStabil+_GC Loveday,1980, 141 Gambar6.15:RangkaianPembatasArus Regulator Seri Pelacakan Kerusakan Sistem Analog 182 RangkaianPengamanBebanArusBalik(FoldbackCurrentLimiting).Sifat yang berguna dari catu daya adalah akan memberikan tegangan ke-luaran mendekati nol, jika harga dari arus beban berlebihan, untuk itu di-perlukanrangkaiantambahanberupabebanarusbalik(foldbackcurrentlimiting)sepertipadagambar6.16.TahananRmdipasangdidalamlineyangkembaliataubalik,danteganganyangdibentuksepanjangham-batandigunakanuntukmensaklarONthyristorsecepatarustripbeban lebihmelampaui,thyristorONdantegangansepanjangthyristoradalah turun sekitar 0,9 volt. Hal ini tidak cukup untuk bias maju dioda D dan Tr, sehinggategangankeluaranakanmenjadinol.SebuahLEDkadang-kadangdapatdipasangkanuntukmengindikasibahwakesalahanarus lebih telah terjadi. Beban arus balik adalah sangat efektif dalam menjaga kerusakanterhadaptransistorpelewatseri saatterjadihubungsingkat antara terminal + dan terminal -.GC Loveday,1980, 141 Gambar 6.16: Rangkaian Pengaman Beban Arus Balik Rangkaian Pengaman Tegangan Lebih ( Over Voltage Protection). Sangat penting juga regulator seri mencatu suatu beban IC yang sensitif, seperti halnyaTTL.Dengan TTL jika catu dayamelebihi 7voltmaka IC TTLtersebutakanrusak,untukitudiperlukanrangkaianpengamante-gangan lebih seperti gambar 6.17.Diodazenerdigunakanuntukmensensortegangankeluarandaricatu daya.Jikategangannaik,sehinggazenermenghantardanSCRakan dihidupkanmengakibatkanarusakanmengalirhampirseluruhnyalewat SCR dan menyebabkan fuse terbakar. Maka tegangan pada kolektor Tr1 (elemenseri)turunsangatcepatsampainolkarenafuseterbakar.Jadi disini yang dikorbankan adalah fusenya, fuse akan putus saat ada kenai-kan tegangan pada outputnya tetapi rangkaian regulator tak akan menja-di rusak juga rangkaian yang di catu oleh regulator jenis ini. Pelacakan Kerusakan Sistem Analog 183
RLSCRTr1ELEMEN SERIFuse Over VoltageSensingZener GC Loveday,1980,141 Gambar 6.17: Rangkaian Pengaman Tegangan Lebih Kebanyakan catu daya yang modern menggunakan IC regulator, sehing-ga rangkaian menjadi lebih sederhana sehingga bila terjadi kerusakan le-bihmudahdiatasinya.ICregulatoryangpalingpopulersaatinidanmu-rah serta serbaguna adalah IC regulator A 723 A. a.Konfigurasi PIN GC Loveday,1980, 142 b. Rangkaian Dalam Gambar 6.17: IC Regulator A 723 A RangkaiandalamdariICiniterdiridaricatureferensi,penguatpenyim-pangan,transistorpelewatseridantransistorpembatasarus.Hubunganuntuk berbagai macam variasi dapat dilakukan pada IC ini tergantung pe-makai untukmerencanakannyasecara fleksibel sesuai dengan kebu- Pelacakan Kerusakan Sistem Analog 184 tuhannya. Tegangan referensi adalah tegangan yang diberi-kan pada pin 6dengantegangan7,15volt0,2volt,daninidapatdihubungkan langsung pada masukan non-inverting atau lewat pembagi tegangan. SebuahrangkaiandasarregulatordenganmenggunakanIC723diper-lihatkan pada Gambar 6.19, yang memberikan tegangan output dari 7 volt sampai dengan 37 volt. 12 1110 6 2723 3 5 4 713VinVoutR1R2 Gambar 6.19: Regulator 7 V Sampai Dengan 37 V Persamaan untuk menghitung tegangan output adalah: Vout=(R1+R2).Vref/R2.Jadihargateganganoutputnyadapatber-ubah-ubahsesuaidenganperbandinganR1danR2yangdapatdiatur daripotensiometer.Kemampuanarusoutputdarirangkaiandiatassa-ngatterbatas,untukmenambahkekuatanarussampai2Amperedapat dilakukan hanya dengan menambah sebuah transistor daya tanpa harus banyakmerubahrangkaian.Caranyadengansebuahtransistor2N3055 dihubungkan kerangkaian di atas dimana basis transistor dihubungkan ke IC pin 10 (output), kemudian emiternya dihubungkan ke IC pin 2, sedang-kankolektornyadihubungkankeinputbersamaICpin11dan12.Maka sekarangrangkaianakantetapdapatdiaturteganganoutputnyadengan kekuatan arus yang bertambah menjadi 2 Ampere.Dua hal yang penting untuk diketahui menyangkut IC A 723 A sebagai berikut : oTegangan harus selalu paling tidak 3 V atau lebih besar dari tegangan keluaran ; oKapasitor dengan tegangan rendah harus dihubungkan dari pin freku-ensi kompensasi ke masukan inverting. Hal ini untuk menjamin rang-kaian tidak osilasi pada frekuensi tinggi. Pelacakan Kerusakan Sistem Analog 185 Bilamelacakkerusakanpadacatu daya,pastikanuntukmelokalisasi dan memperbaiki masalahnya dan janganhanyamenggantikomponen yangrusak.Misalnya:sekringyang selaluputusmenandakanbahwaa-dakerusakankomponenlaindalam rangkaianatauresistoryangterba-karmenandakanbahwasebuah transistor atau kapasitor telah meng-alami kerusakan hubung singkat dan lain sebagainya. Langkah-langkahyang dapatdilaku-kan adalah sebagai berikut: a.Pemeriksaan Visual: Pelacakansebaiknyadimulaide-nganmemeriksacatudayasecara visualdenganbaik.Periksasekring atau set kembali pemutus rangkaian dancarilahkomponenyangterba-kar,patah,hangusatauretak. Komponen-komponentersebutha-rusdigantidahulu.Apabilacatuda-yamasihdalamkeadaanON, sentuhtransistorpelewatseri,regu-latorteganganataukomponenaktif lain untuk melihat bila ada yang ma-sihpanasdaripadayangseharus-nya.Beberapakomponenbiasanya dalamkondisihangat.Hati-hatiun-tukmengerjakanlangkahini.Guna-kanalatpengukurtemperaturbila memungkinkan. b.Pengukuran Tegangan: Agar praktis lepaskan beban dari ca-tudaya,kemudianukurtegangan keluarannya. Bila tegangan yang ter-ukursesuai,masalahnyamungkin terletak pada beban dan Gambar 6.20: Beberapa Langkah Pemeriksaan Visual dan Pengukuran Tegangan 6.1.5. Teknik Pelacakan Kerusakan Pada Regulator Seri Pelacakan Kerusakan Sistem Analog 186 bukanpadacatudayanya.Teknik pelacakanberikutdisebutpemisah-andanpenyelesaianmasalah(divi-dedanconquer).Mulailahpadake-luaran dari rangkaian yang dicurigai, bilaandamendapatkantegangan yangsesuailanjutkanlangkahawal inidenganmembagirangkaian menjadibagian-bagianlogis.Masa-lahnyamungkinterletakpadaba-gianatautahapsebelumnya.Mi-salnya,apabilasekringprimer catudaya putus, anda perlu melepas bagi an regulator dari bagian penye-arahdankemudianlihat,apakah rangkaiantersebutmasihmembuat sekringrusaklagi.Haliniakanme-nunjukkankepadaanda,apakah kerusakanterjadipadabagianregu-latorataubukan.Pengukurande-ngan osiloskop juga bisa digunakan, terutamabilacatudayaberosilasi. Kerusakanjenisinibiasanyadise babkanolehkapasitorbypassyang terletakdekatICregulatorataupe-nguatpenyimpangan(tergantung padatiperangkaianregulatoryang digunakan). c. Pengukuran Arus: Pengukuranarusdapatmenunjuk-kanapakahrangkaianpembatasa-rusbekerjaatautidak,danapakah setiaptransistorpelewatmencatu bebandengansesuaiatauhanya sebuah transistor saja yang bekerja. Bila amperemeter tidak tersedia, an-dadapatmenempatkansebuahre-sistor kurang lebih 0,1 yang berda-yatinggipadabagianyangdilewati arus.Ukurteganganyangmelalui resistorkemudianhitungarus yangmelaluinyadenganmenggu-nakanhukumOhm(I=E/R),dengan I adalah arus dalam ampere. Eadalahtegangandalamvoltdan R adalah resistansi dalam ohm. d.Kerusakanyangbiasanya terjadi: Komponen: Diodapenyearah, ICregulator,transistorpelewat seriataukapasitorfilterhubung-singkatatauterbuka.Gantilah komponentersebutsesuaide-nganyangdiperlukan,tetapiya-kinkanuntukmenemukan sumberkerusakansebelum memperbaiki catu daya. Regulasitegangantidak sesuai:Periksalahregulator, komponenreferensitegangan (diodazener)ataupenguatpe nyimpangan(ICOp-Amp)pada gambar6.14.Bilasetelahbeban dilepastegangankeluarannya nol,periksabagianrangkaian yang tidak benar kerjanya. Catudayaberosilasi: PeriksalahkapasitorbypassIC biladigunakanregulatortegang anIC(C=500pFpadagambar 6.18). Bila menggunakan transis-toratauop-amp,periksalahby-passyanglainataukapasitor penstabildaridetectorpenyim-panganataupenguatpenyimpa-ngan. Transistorpelewatseriterlalu panas: Periksatransistorpele-watseri.Biladigunakantransis-torpelewatlebihdarisatudan dipasangparallel(Lihatgambar 6.21),yakinkanbahwatransistor tersebut sesuai. (Salah satu tran-sistorkemungkinandapatmen-catuaruslebihbesardaripada transistorlainnyadanmenimbul-kan panas berlebih).Juga panas yang ditimbulkan selama peralat-anbekerjadapatdisebabkan olehperubahanhargaresistor lPelacakan Kerusakan Sistem Analog 187 Pelewat seri, rangkaian pembatas arus akan tidak bekerja, sehingga tran-sistorpelewatakanmenjadipanassecaraberlebihan.Halinimemung-kinkantransistortesebutmenjadirusak.Bilatransistorpelewatdigerak-kan oleh sebuah IC regulator, maka panas berlebih pada transistor pele-wat dapat terjadi bila pengideraan panas (thermal sensing) IC rusak. e. Penggantian Komponen : Bila anda mengganti komponen, yakinkan bahwa: -Komponen penggantinya mempunyai nilai yang sesuai. Misalnya, bila menggantikapasitor,yakinkantidakhanyanilaidalammicrofarad yang benar tetapi juga mempunyai tegangan yang sesuai. -Spesifikasikomponenpenggantitentangarus,dayadantoleransi. Misalnya,setiaptransistorakanmempunyaispesifikasiarusdante-ganganyangberbeda.Merekamungkinjugamempunyaispesifikasi dayayangbiasanyalebihkecildaripadaspesifikasiteganganmaksi-mum dan arus.-Janganpernahmenggantikomponenpelindungsepertisekring,de-ngankomponenlainyangtidaksesuaiamperenya.Pengunaanse-kring dengan rating arus yang terlalu tinggi akan membahayakan per-alatan,danmerupakanpeluangyangsangatbesaruntukterjadinya kerusakan.-BilaandamenggantirangkaianpadaPCB,yakinkanpenggunaan solder yang cukup panas untuk melelehkan timah solder, tetapi ingat janganterlalupanaskarenainiakanmembahayakanPCB.Lapisan tembagapadaPCByangberlapisbanyak(multilayer)mungkinme-merlukanpanaslebihbesar,karenajalurkonduktordangroundber-adadidalamlapisantengahPCB.Dalamkasusiniyakinkanbahwa semualapisantelahlepasdarisolderannya,kalautidakmungkinhal iniakanmerusaklapisantembagayangadaditengah-tengahPCB, bila anda secara paksa melepas komponennya. Untuk melindungi ba-giandalampotonglahbagianyangrusakdansolderkanbagianyang baru pada ujung kaki yang menonjol pada PCB. Contohpertamatentangkerusakandiberikanrangkaianregulatorseri linear seperti pada gambar 6.21. Cara kerja rangkaian ini adalah sebagai berikut :Tr2 dan Tr3 sebagai elemen kontrol seri dalam hubungan darling-ton.Arusbebanpenuh1AmperemengalirmelaluiTr3saataruspada basis Tr3 sekitar 40 mA. Arus ini didapat dari Tr2 yang mana Tr2 sendiri membutuhkanarusbasisantara1sampai2mA.Tr1berfungsisebagai erroramplfier,dimanamasukaninvertingnyaadalahbasisTr1danma-sukan non invertingnya adalah emiternya yang dijaga konstan oleh zener 5,6Volt.SelamakondisinormalteganganbasisTr1kira-kira0,6Volt lebih tinggi dari emiternya (6,2 Volt), oleh karena itu tegangan di R4 juga 6,2Volt.JikaR3diatursampaidengan1Kmakatotalteganganjatuh sepanjang R3 dan R4 adalah 10 Volt. Jikategangankeluaranturunkarenaperubahanbebanyangnaik,maka akan terjadi juga penurunan tegangan pada basis dari Tr1, sedangkan
Pelacakan Kerusakan Sistem Analog 188 15VTakstabilR11kR2820Tr2Bfy51Tr1Bc108R5450R32k5R41k5250uC2C30.5uDz5.6VC10.05u10 V(1A)TP1TP2TP3TP4Gambar 6.21: Rangkaian Regulator Seri Linear Dengan Menggunakan Transistor sistem darlington. tegangan diemiternya dijaga konstan oleh zener 5,6 Volt, maka harga te-gangandaribasisemitterTr1akanberkurang,sehinggaTr1akantidak semakin on yang membuat arus dari R2 akan makin mengonkan Tr2 dan jugaTr3yangcenderunguntukmengoreksitegangankeluaranuntuk kembali ke 10 Volt lagi. Demikian pula jika tegangan keluaran naik karena beban turun maka akan terjadi proses sebaliknya secara otomatis. - Tegangan-tegangankondisinormalyangterukursaatrangkaian dibebani penuh 1 Ampere adalah sebagai berikut: 1234TP Pembacaan Meter (Volt DC) 5,6 11,3 6,2 10-Jika salah satu komponennya rusak, maka pengukuran akan ada perbedaan, misalnya seperti :1234TPPembacaan Meter (Volt DC) 0 2,5 0,7 1,1DisiniterlihatbahwapadaTP1=0Volt,makakerusakannyaadalah dioda zener hubung singkat, yang akan membuat tegangan pada TP 2kecilsehinggaTr2danTr3makinoffdanberakibattegangan keluaran sangat kecil. -Kerusakan lain diberikan hasil pengukuran sebagai berikut : 1234TP Pembacaan Meter (Volt DC) 5,6 14,4 0 13,1 (ripple besar)Pelacakan Kerusakan Sistem Analog 189 DisiniterlihatpadaTP3=0Volt,makakerusakannyaadalahR3ter-buka (ingat bukan R4 hubung singkat, karena resistansi kerusakannya tak pernah hubung singkat. Lihat Bab 4.3), yang mengakibatkan Tr1 off sehinggaTr2danTr3amaton sehingga tegangan keluaran besar dan tak bisa dikontrol. -Hasil pengukuran lainnya adalah: 1234TP Pembacaan Meter (Volt DC) 5,6 0 0 0Karena TP 2, 3, dan 4 = 0 Volt, berarti Tr2 dan Tr3 tak bekerja, ini karena dua kemungkinan, yaitu R2 terbuka atau C1 hubung singkat. -Dan hasil pengukuran yang lain lagi diberikan: 1234TP Pembacaan Meter (Volt DC) 5,6 15 0 0Dari TP 2 sangat besar dan hasil keluarannya = 0 Volt, ini dapat dipas-tikan bahwa Tr2 rusak hubungan basis emiternya terbuka. Contoh kedua adalah rangkaian inverter sederhana seperti gambar 6.22 berikut ini. F1R3470R412KR512KR6470C20,3C30,3Q2Q1Q3Q4R133C10,01T1R23,3 K/5W6 V/600 mA+-413 2651VoGambar 6.22: Rangkaian Inverter Untuk Daya Rendah. Cara kerja rangkaian ini adalah sebagai berikut: Masukkan6 Vdc di switch dengan frekuensi ditentukan oleh Q1 dan Q2 ( astable multivibrator ), dihubungkan pada CT dari trafo. Trafo CT primer diberi 12-0-12 dan sekunder 120 Volt. Sinyal ini digunakan untuk menger-jakan Q3 dan Q4 agar konduk. Ketika Q1 off, tegangan kolektornya naik dan menyebabkan arus lewat ke basis Q4 (konduk) sehingga arus meng-alir melewati setengah gelombang pada lilitan primer. Pelacakan Kerusakan Sistem Analog 190 Pada setengah gelombang berikutnya dari astable, Q1 konduk maka Q4 off.Padasaatyangsama,Q2offsehinggaQ3konduk.Arussekarang mengalirdidalamarahberlawananmelewatisetengahgelombangpada lilitanprimer,sehinggaterbentuka.c.&inidiinduksikankesekundernya output100Vrmsketikaarusbeban30mA.Frekuensinya800Hz. SedanggunadariR5danC3sebagaifilteruntukmengurangiamplitudo spike ketika transistor berubah dari konduk ke off atau sebaliknya. TP1 &TP4 maksimumnya 0,8 V dalam bentuk gelombang kotak. Jadi pa-da kondisi bekerja dari TP 1 sampai 6 berbentuk sinyal gelombang kotak. Untukkerusakan-kerusakandibawahinimenunjukkanbahwategangan keluaranbagiansekundernyatakada,danteganganyangterukurpada TP-TPnya adalah tegangan
