Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Penguat Awal Menggunakan Tabung Hampa pada Aras Tegangan Rendah

(1)

PENGUAT AWAL MENGGUNAKAN TABUNG HAMPA PADA ARAS TEGANGAN RENDAH

Disusun Oleh Demas Sabatino NIM : 612008013

Skripsi

Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

i

PENGUAT AWAL MENGGUNAKAN TABUNG HAMPA

PADA ARAS TEGANGAN RENDAH

Demas Sabatino

Nim : 612008013

Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro

Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga

(7)

ii

KATA PENGANTAR

Untuk Tuhan, dan untuk setiap penyertaanNya, dengan segala keterbatasan kosa kata manusia, terimakasih. Dan biarlah ucapan syukur ini akan selalu ada untukNya, karena semua yang terjadi ini adalah kehendakNya.

Terimakasih juga terkirim untuk bapak dan ibuk, untuk setiap doa, kasih sayang, kepercayaan, dan semua yang telah kalian beri atau bahkan korbankan. Semoga semua yang baik ini dapat terbalaskan dan tersalur melalui anak-anaknya, kepadanya ataupun cucu-cucunya. Kalaupun kami tidak dapat membalas semuanya itu, kiranya Tuhan yang melakukannya.

Ketika penulis berstatus sebagai mahasiswa baru, terdapat beberapa kakak angkatan yang bersinar di masanya. Tersebutlah Susetyadi dan Rea, dua orang seperjuangan dalam kubangan lab skripsi. Aldo, Penda, Tolgung, Wedha, Ari, DK dan Ivan Gondrong juga telah jadi bagian dalam keseharian penulis. Untuk semuanya terimakasih.

(8)

iii

mungkin penulis lupa menuliskan nama kalian, namun jasa kalian tidak akan dilupakan.

Masa skripsi adalah salah satu masa tak terlupakan saat kuliah. Masa

dimana waktu berjalan lebih cepat − mungkin jatuh cinta akan membuatnya

berjalan normal kembali. Dalam perjalanannya, akan terdapat satu saat dimana makanan favorit menjadi tak enak walaupun tetap habis. Atau suatu saat ketika tidur adalah satu-satunya jalan keluar suatu masalah. Masa-masa inilah dosen dengan status pembimbing akan menjadi lebih dekat, dibanding ketika berstatus pengajar. Terimakasih Pak Matias dan Pak Gunawan untuk ide-ide dan bimbingannya dalam menjalani masa ini, juga kepada jajaran dosen untuk kontribusinya hingga penulis mencapai kesempurnaan mahasiswa, sarjana.

Dan inilah dia, perjalanan penulis sebagai mahasiswa akan segera berakhir. Detik-detik ujian akhir semakin dekat, dimulai dari titik terakhir dalam rangkaian kata di tugas akhir ini.

Salatiga, Agustus 2014

(9)

iv

DAFTAR ISI

INTISARI ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR SIMBOL ... ix

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Gambaran Tugas dan Spesifikasi Alat ... 3

1.3. Sistematika Penulisan ... 5

BAB II. LANDASAN TEORI ... 6

2.1. Tabung Hampa ... 6

2.2. Trioda ... 8

2.3. Grafik Karakteristik Trioda ... 9

2.4. Analisa Untai Trioda Melalui Grafik Karakteristiknya ... 11

2.5. Analisa Sinyal Kecil (Small Signal Analysis) ... 13

2.6. Topologi Untai Trioda ... 18

2.6.1. Penguat Katoda Bersama ... 18

2.6.2. Penguat Anoda Bersama ... 19

2.6.3. Penguat Kisi Bersama ... 21

2.7. Prategangan Kisi ... 23

2.8. Untai Ragam Cacat ... 25

BAB III. PERANCANGAN ... 27

3.1. Pemilihan Topologi Untai Tabung Hampa ... 27

(10)

v

3.2.1. Pengukuran Grafik Karakteristik Alih ... 30

3.2.2. Pengukuran Grafik Karakteristik Anoda ... 31

3.3. Hasil Pengukuran Grafik Karakteristik ... 32

3.4. Perancangan Tegangan Prasikap (Bias) Penguat ... 34

3.5. Perancangan Untai Katoda Bersama ... 35

3.6. Perancangan Untai Anoda Bersama ... 36

3.7. Perancangan Untai Prategangan Kisi ... 37

3.8. Untai Penentu Tanggapan Frekuensi ... 40

3.8.1. Tapis Lolos Atas ... 40

3.8.2. Tapis Lolos Bawah ... 42

3.9. Untai Ragam Cacat ... 44

3.9.1. Untai Penunda ... 45

3.9.2. Osilator Terkendali Tegangan ... 46

3.9.3. Osilator Frekuensi Rendah ... 47

3.9.4. Pencampur ... 48

BAB IV. PENGUJIAN PENGUAT AWAL ... 49

4.1. Pengukuran Prategangan Penguat Awal ... 49

4.2. Pengukuran Bati Tegangan Penguat Awal ... 49

4.3. Pengujian Kepekaan Penguat Awal ... 52

4.3. Pengukuran Hambatan Masukan Penguat Awal ... 54

4.4. Pengukuran Hambatan Keluaran Penguat Awal ... 55

4.5. Pengujian Tanggapan Frekuensi Penguat Awal ... 56

4.6. Pengujian THD Penguat Awal ... 59

BAB V. PENUTUP ... 61

5.1 Kesimpulan ... 61

5.2 Saran Pengembangan ... 62

(11)

vi

(12)

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 (a) Aliran elektron dalam tabung hampa pada dioda (b) Lambang dioda 7

Gambar 2.2 Tampilan bagian trioda ... 8

Gambar 2.3 Grafik Karakteristik Alih ECC83... 10

Gambar 2.4 Grafik Karakteristik Anoda ECC83 ... 10

Gambar 2.5 Untai penguat sederhana trioda ... 11

Gambar 2.6 Grafik karakteristik trioda ECC83, garis beban, dan titik kerjanya ... 12

Gambar 2.7 Isyarat masukan dan isyarat keluaran yang dihasilkan ... 13

Gambar 2.8 (a) Trioda. (b) Trioda dimodelkan sebagai sumber tegangan trioda. (c) Trioda dimodelkan sebagai sumber arus trioda ... 14

Gambar 2.9 Mencari nilai ra dari grafik karakteristik anoda ... 15

Gambar 2.10 Mencari nilai gm dari grafik karakteristik anoda ... 16

Gambar 2.11 Mencari nilai µ dari grafik karakteristik anoda ... 17

Gambar 2.12 (a) Untai penguat katoda bersama. (b) Untai setara penguat katoda bersama. ... 18

Gambar 2.13 (a) Untai penguat anoda bersama. (b) Untai setara penguat anoda bersama ... 20

Gambar 2.14 Untai impedansi keluaran anoda bersama ... 21

Gambar 2.15 (a) Untai penguat kisi bersama. (b) Untai setara penguat kisi bersama 22 Gambar 2.16 Untai prategangan kisi dengan untai pembagi tegangan ... 24

Gambar 2.17 Untai prategangan kisi dengan resistor pull down ... 25

Gambar 2.18 Tanggapan frekuensi tapis sisir ... 26

Gambar 2.19 Sistem flanger sederhana ... 26

Gambar 3.1 Untai penguat awal tabung hampa ... 29

Gambar 3.2 (a) Grafik karakteristik alih trioda 6F6. (b) Grafik karakteristik anoda disertai dengan garis beban dan titik kerja (Q) ... 30

(13)

viii

Gambar 3.4 Untai pengukuran karakteristik anoda ... 32

Gambar 3.5 Grafik karakteristik anoda menurut hasil pengukuran. ... 33

Gambar 3.6 Grafik karakteristik alih menurut hasil pengukuran ... 33

Gambar 3.7 Pendekatan linieritas pada tegangan kisi -0.225V hingga 0.075V ... 34

Gambar 3.8 Grafik karakteristik anoda beserta garis beban dan titik kerja ... 35

Gambar 3.9 Untai prategangan kisi penguat katoda bersama ... 38

Gambar 3.10 Untai prategangan kisi penguat anoda bersama ... 39

Gambar 3.11 Untai penguat tabung hampa ... 39

Gambar 3.12 Tanggapan frekuensi rendah untai penguat katoda bersama ... 40

Gambar 3.13 Untai tapis lolos bawah dan penyangga ... 42

Gambar 3.14 Untai penguat awal ... 44

Gambar 3.15 Blok diagram efek flanger ... 44

Gambar 3.16 Topologi dasar IC BBD ... 45

Gambar 3.17 Konfigurasi pin IC HEF4046 sebagai VCO ... 46

Gambar 3.18 Osilator frekuensi rendah ... 47

Gambar 3.19 Untai pencampur ... 48

Gambar 4.1 Untai penguat awal yang telah dirancang ... 50

Gambar 4.2 Hasil pegukuran bati tegangan penguat ... 51

Gambar 4.3 Isyarat keluaran maksimum penguat ... 53

Gambar 4.4 Pegukuran hambatan masukan untai penguat ... 54

Gambar 4.5 Pegukuran hambatan keluaran untai penguat ... 55

Gambar 4.6 Susunan perangkat pengujian tanggapan frekuensi penguat awal ... 57

Gambar 4.7 Hasil pengujian tanggapan frekuensi penguat... 57

Gambar 4.8 Tanggapan frekuensi penguat ragam cacat ... 59

Gambar 4.9 Susunan perangkat pengujian THD penguat awal ... 60

(14)

ix

DAFTAR SIMBOL

µ Faktor penguatan tabung hampa

Av Bati tegangan

Cbuf Kapasitor kopling pada untai penyangga

CG1 Kapasitor kopling pada untai penguat katoda bersama

CG2 Kapasitor kopling pada untai penguat anoda bersama

CK Kapasitor pelewat (bypass) pada kaki katoda

CLPF Kapasitor penentu tanggapan frekuensi atas

fH Frekuensi batas atas

fL Frekuensi batas bawah

gm Transkonduktans tabung hampa

Ia Arus anoda

M Waktu tundaan efek flanger

RA Hambatan anoda

ra Hambatan dalam tabung hampa

RG Hambatan kisi

rin Hambatan masukan penguat awal

rin-ca Hambatan masukan penguat anoda bersama

rin-cc Hambatan masukan penguat katoda bersama

RK Hambatan katoda

RL Hambatan beban

(15)

x

ro Hambatan keluaran penguat awal

rosc Hambatan masukan osciloscope

rs Hambatan keluaran pembangkit isyarat

Rvar Hambatan variabel

Va Tegangan total anoda

VAA Tegangan catu anoda (DC)

Vak Tegangan total antara anoda dan katoda

Vg Tegangan total kisi

VGG Tegangan catu kisi (DC)

Vgk Tegangan total antara kisi dan katoda

vi Isyarat masukan (AC)

vo Isyarat keluaran (AC)

VRA Tegangan DC hambatan anoda tabung hampa (RA)

Zin Impedansi masukan

ω0 Frekuensi real nol (zero)

ωl

Frekuensi lembah tapis sisir

ωp Frekuensi real kutub (pole)

ωp