BAB 1 : PENDAHULUAN
2.5 Transistor
Transistor adalah alat semikonduktor 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 (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Transistor through-hole (dibandingkan dengan pita ukur sentimeter) Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya.
Transistor merupakan alat dengan tiga terminal. Setelah bahan semikonduktor diolah, terbentuklah bahan semikonduktor jenis p dan n. Walaupun proses
pembuatannya banyak, pada dasarnya transistor merupakan tiga lapis gabungan kedua jenis bahan tadi, yaitu n p n atau p n p. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian- rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponen-komponen lainnya.
2.5.1 Transistor n p n
Kolektor dan emitter merupakan bahan n dan lapisan diantara mereka merupakan jenis p. Pada mulanya diperkirakan bahwa transistor seharusnya bekerja dalam salah satu arah, ialah dengan saling menghubungkan ujung-ujung kolektor dan emitter karena mereka terbuat dari jenis bahan yang sama. Namun, hal ini tidaklah mungkin karena mereka tidak berukuran sama. Kolektor berukuran lebih besar dan kebanyakan dihubungkan secara langsung kekotaknya untuk penyerapan panas. Ketika transistor digunakan hampir semua panas yang terbentuk berada pada sambungan basis-kolektor yang harus mampu menghilangkan panas ini. Sambungan basis emitter hanya mampu menahan tegangan yang rendah.
Operasi dalam arah balik dapat dijalankan tetapi tidak efisien, sehingga tidak sesuai dengan metode hubungan praktis karena sangat sering merusakkan alat. Pada umumnya transistor dianggap sebagai suatu alat yang beroperasi karena adanya arus. Kalau arus mengalir kedalam basis dan melewati sambungan basis
emitter, suatu suplai positif pada kolektor akan menyebabkan arus mengalir diantara kolektor dan emitter. Dua hal yang harus diperhatikan pada arus kolektor
ini ialah :
1. Untuk arus basis nol, arus kolektor turun sampai pada tingkat arus
kebocoran, yaitu kurang dari 1µA dalam kondisi normal (untuk transistor silikon).
2. Untuk arus basis tertentu, arus kolektor yang mengalir akan jauh lebih besar daripada arus basis itu.
Salah satu fungsi Transistor yang paling banyak digunakan di dunia Elektronika Analog adalah sebagai penguat yaitu penguat arus,penguar tegangan, dan penguat daya. Fungsi komponen semikonduktor ini dapat kita temukan pada rangkaian Pree-Amp Mic, Pree-Amp Head, Mixer, Echo, Tone Control, Amplifier dan lain-lain.
Cara kerja transistor apabila pada terminal transistor tidak diberi tegangan bias dari luar, maka semua arus akan nol atau tidak ada arus yang mengalir. Sebagaimana terjadi pada persambungan dioda, maka pada persambungan emiter dan basis (JE) serta pada persambungan basis dan kolektor (JC) terdapat daerah pengosongan. Tegangan penghalang (barrier potensial) pada masing- masing persambungan
Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya ada dua tipe dasar transistor, bipolar junction transistor (BJT atau transistor bipolar) dan field-effect transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara berbeda. Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya menggunakan dua polaritas pembawa muatan: elektron dan lubang, untuk membawa arus listrik. Dalam BJT,
arus listrik utama harus melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan depletion zone, dan ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut. FET (juga dinamakan transistor unipolar) hanya menggunakan satu jenis pembawa muatan (elektron atau hole, tergantung dari tipe FET). Dalam FET, arus listrik utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone di kedua sisinya (dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah Basis memotong arah arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat dirubah dengan perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal konduksi tersebut.
Transistor adalah komponen elektronika multitermal, biasanya memiliki 3 terminal. Secara harfiah, kata ‘Transistor’ berarti ‘ Transfer resistor’, yaitu suatu komponen yang nilai resistansi antara terminalnya dapat diatur. Secara umum transistor terbagi dalam 3 jenis :
1. Transistor Bipolar
2. Transistor Unipolar
3. Transistor Unijunction
Transistor bipolar bekerja dengan 2 macam carrier, sedangkan unipolar satu macam saja, hole atau electron. Pada transistor bipolar, arus yang mengalir berupa arus lubang (hole) dan arus electron atau berupa pembawa muatan mayoritas dan minoritas. Transistor dapat berfungsi sebagai penguat tegangan, penguat arus,
Dari susunan bahan semikonduktor yang digunakan, transistor dapat dibedakan menjadi dua buah tipe yaitu transistor tipe PNP dan transistor tipe NPN. Pada prinsipnya transistor sama dengan dua buah dioda yang disusun saling bertolak belakang, seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini :
Struktur PNP Struktur NPN
Transistor di desain dari pemanfaatan sifat diode, arus menghantar dari diode dapat dikontrol oleh electron yang ditambahkan pada pertemuan PN diode. Dengan penambahan elekdiode pengontrol ini, maka diode semi-konduktor dapat dianggap dua buah diode yang mempunyai electrode bersama pada pertemuan. Transistor dapat bekerja apabila diberi tegangan, tujuan pemberian tegangan pada transistor adalah agar transistor tersebut dapat mencapai suatu kondisi penghantar atau menyumbat. Baik transistor NPN maupun PNP tegangan antara emitor dan basis adalah forward bias, sedangkan antara basis dengan kolektor adalah reverse bias.
Berdasarkan cara pemasangan ground dan pengambilan output, penguat transistor dibagi menjadi tiga bagian yaitu:
1. Common Base Penguat Common Base digunakan sebagai penguat tegangan. Pada rangkaian ini Emitor merupakan input dan Collector adalah output sedangkan Basis di-ground-kan/ ditanahkan. Sifat-sifat Penguat Common Base:
Cocok sebagai Pre-Amp karena mempunyai impedansi input tinggi yang dapat menguatkan sinyal kecil
Dapat dipakai sebagai penguat frekuensi tinggi
Dapat dipakai sebagai buffer
2. Penguat Common Emitor Penguat Common Emitor digunakan sebagai penguat tegangan. Pada rangkaian ini Emitor di-ground-kan/ ditanahkan, Input adalah Basis, dan output adalah Collector. Sifat-sifat Penguat Common Emitor:
Signal output berbeda phasa 180 derajat
Memungkinkan adanya osilasi akibat feedback, untuk mencegahnya sering dipasang feedback negatif.
Sering dipakai sebagai penguat audio (frekuensi rendah)
Stabilitas penguatan rendah karena tergantung stabilitas suhu dan bias transistor
3. Penguat Common Collector
Penguat Common Collector digunakan sebagai penguat arus. Rangkaian ini hampir sama dengan Common Emitor tetapi outputnya diambil dari Emitor. Input dihubungkan ke Basis dan output dihubungkan ke Emitor. Rangkaian ini disebut juga dengan Emitor Follower (Pengikut Emitor) karena tegangan output hapir sama dengan tegangan input.
Sifat-sifat Penguat Common Collector:
Signal output dan sigal input satu phasa (tidak terbalik seperti Common Emitor)
Penguatan tegangan kurang dari 1 (satu)
Impedansi input tinggi dan impedansi output rendah sehingga cocok digunakan sebagai buffer
2.6 LCD (Liquid Crystal Display)
Gambar 2.5 LCD (Liquid Crystal Display)
Display LCD sebuah liquid crystal atau perangkat elektronik yang dapat digunakan untuk menampilkan angka atau teks. Ada dua jenis utama layar LCD yang dapat menampilkan numerik (digunakan dalam jam tangan, kalkulator dll) dan menampilkan teks alfanumerik (sering digunakan pada mesin fotokopi dan telepon genggam). Dalam menampilkan numerik ini kristal yang dibentuk menjadi bar, dan dalam menampilkan alfanumerik kristal hanya diatur kedalam pola titik. Setiap kristal memiliki sambungan listrik individu sehingga dapat dikontrol secara independen. Ketika kristal off' (yakni tidak ada arus yang melalui kristal) cahaya kristal terlihat sama dengan bahan latar belakangnya, sehingga kristal tidak dapat terlihat. Namun ketika arus listrik melewati kristal, itu akan merubah bentuk dan menyerap lebih banyak cahaya. Hal ini membuat kristal terlihat lebih gelap dari penglihatan mata manusia sehingga bentuk titik atau bar dapat dilihat dari perbedaan latar belakang. Sangat penting untuk menyadari
perbedaan antara layar LCD dan layar LED. Sebuah LED display (sering digunakan dalam radio jam) terdiri dari sejumlah LED yang benar-benar mengeluarkan cahaya (dan dapat dilihat dalam gelap). Sebuah layar LCD hanya mencerminkan cahaya, sehingga tidak dapat dilihat dalam gelap. LMB 162A adalah modul LCD matrix dengan konfigurasi 16 karakter dan 2 baris dengan setiap karakternya dibentuk oleh 8 baris pixel dan 5 kolom pixel (1 baris terakhir adalah kursor). Memori LCD terdiri dari 9.920 bir CGROM, 64 byte CGRAM dan 80x8 bit DDRAM yang diatur pengalamatannya oleh Address Counter dan akses datanya (pembacaan maupun penulisan datanya) dilakukan melalui register data. Pada LMB162A terdapat register data dan register perintah. Proses akses data ke atau dari register data akan mengakses ke CGRAM, DDRAM atau CGROM bergantung pada kondisi Address Counter, sedangkan proses akses data ke atau dari Register perintah akan mengakses Instruction Decoder (dekoder instruksi) yang akan menentukan perintah–perintah yang akan dilakukan oleh LCD. Kegunaan LCD banyak sekali dalam perancangan suatu sistem dengan menggunakan mikrokontroller. LCD dapat berfungsi untuk menampilkan suatu nilai hasil sensor, menampilkan teks, atau menampilkan menu pada aplikasi mikrokontroller.
2.6.1 Klasifikasi LCD
a. 16 karakter x 2 baris
b. 5x7 titik Matrix karakter + kursor
c. HD44780 Equivalent LCD kontroller/driver Built-In d. 4-bit atau 8-bit MPU Interface
e. Tipe standar
f. Bekerja hampir dengan semua Mikrokontroler. Berikut table dan fungsi dari LCD :
Pin Nama Fungsi
1 VSS Ground voltage
2 VCC +5V
3 VEE Contrast voltage
4 RS Register Select
0 = Instruction register 1 = Data register
5 R/W Read/write, to choose write or read mode 0 = Write mode
1 = Read mode
6 E Enable
0 = Start to lacht data to LCD character 1 = Disable
7 BPL Back Plane Light
8 GND Ground voltage
Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW: Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa anda sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Ketika dua jalur yang lain telah siap, set EN dengan logika “1” dan tunggu untuk sejumlah waktu tertentu ( sesuai dengan datasheet dari LCD tersebut ) dan berikutnya set EN ke logika low “0” lagi.
Jalur RS adalah jalur Register Select. Ketika RS berlogika low “0”, data akan dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus ( seperti clear screen, posisi kursor, dll ). Ketika RS berlogika high “1”, data yang dikirim adalah data text yang akan ditampilkan pada display LCD. Sebagai contoh, untuk menampilkan huruf “T” pada layar LCD maka RS harus diset logika high “1”. Jalur RW adalah jalur kontrol Read/Write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low ”0”. Pada akhirnya, bus data terdiri dari 4 atau 8 jalur ( bergantung pada mode operasi yang dipilih oleh user). Pada kasus bus data 8 bit, jalur diacukan sebagai DB0 s/d DB7
2.7 Perangkat Lunak