Gambar 7. 6 Rangkaian Percibaan Penguatan Tak-Membalik

(1)

Praktikum Dasar Elektronika

8. Memindahkan jumper ke koordinat 3.2. – 3.8. , 3.1. – 3.7. untuk merubah resistor input ke R6 = 1 KΩ

9. Menghitung lagi nilai penguatan yang baru dan catat hasilnya pada tabel 7.4

10. Memastikan bahwa input telah dirubah ke 1 Vp-p dan rubah setting CHB Y penguat ke 5 V/div dan catat sinyal output tersebut pada tabel 7.4.

(2)

Gambar 7.5 Rangkaian Percobaan Variasi Dari Penguatan

7.4.4. Percobaan Penguat Tak Membalik (Non-Inverting Amplifier) Untuk Sinyal Input Arus Bolak – Balik ( AC )

1. Menghubungkan jumper 3.2. – 3.8., 3.4. – 3.10.,3.13. – 3.14., kemudian hidupkan power supply modul.

2. Menset generator signal pada gelombang Sinusoida 1 KHz , amplitudo minimum.

3. Menset osiloscope sebagai berikut : Time base ke 0,2 ms/div

Triger selector ke AC Operasi dual Trace

CHA X amplifier gain 0,5 Volt/div,input AC CHB Y amplifier gain 0,5 Volt/div,input AC

4. Menggunakan CHA ke koordinat 3.16 unutk membaca input dari penguat, dan CHB ke koordinat 3.20. untuk membaca output. 5. Menaikkan input ( kontrol amplitudo sinyal generator ) ke +1 Vp-p 6. Mencatat amplitudo dari sinyal output pada tabel 7.4

(3)

denagn posisi probe pada koordinat 2.17. – 2.20. untuk melihat nilai Rf (VR1) dan bandingkan dengan nilai dari Rin (R4).

Catat nilai Rf pada tabel 7.2.

8. Mencabut Ohmmeter dari rangkaian dan posisikan kembali jumper 2.11. – 2.17.

9. Menghubungkan Voltmeter pada koordinat 2.10. (positif) dan koordinat 2.2. (ground) unutk mengukur tegangan terminal (Vg) pada input inverting (pembalik).

Catat hasil Vg ini pada tabel 7.2.

7.4.3. Percobaan Variasi dari Penguatan

1. Dengan power supply dalam kondisi Off hubungkan Ohmmeter pada kaki – kaki VR1 (koordinat 2.12. – 2.20.) dan set nilai VR1 sesuai dengan petunjuk instruktur.

2. Memindahkan (cabut) Ohmmeter dari rangakaian.

3. Menghubungkan jumper – jumperpada titik –titik 2.4. -2.5. , 2.7. – 2.12. . 2.11. – 2.17.

4. Menghubungkan Voltmeter pada titik 2.6. (positif) dan 2.2. (ground). 5. Hidupkan power supply modul kemudian set sumber tegangan DC

(V1) sehingga menghasilkan tegangan input Vin sesuia petunjuk instruktur.

6. Memindahkan probe positif dari Voltmeter ke titik 2.20. untuk menampilkan tegangan output (Vout), Masukkan hasilnya pada tabel 7.3.

7. Mengulangi langkah –langkah tersebut diatas sesuai dengan tegangan input Vin yang tercantum pada tabel 7.3.

Hitung gain tegangan ( penguatan ) yang dihasilkan dengan rumus diatas.

(4)

Gambar 7.4 Rangkaian Percobaan Penguat Dengan Penguatan Membalik

2. Menghubungkan multimeter pada koordinat 2.6. (positif) dan 2.2 (ground).

3. Hidupkan power supply module dan set sumber tegangan DC variable V1 agar memberikan tegangan input +1 Volt.

4. Memindahkan Probe positif dari multimeter ke koordinat 2.20. unutk menampilkan tegangan output .

5. Menset resistor feedback (VR1) sampai skala tertingginya dan catat niali minimum dan maximum dari tegangan output tersebut pada tabel 7-2.

6. Menset VR1 sampai memberi suatu tegangan output yang sama (tetapi berbeda polaritas (tanda) dengan input (-1,0 V) ).

Penguatan sekarang adalah satu (menyatu). Perbandingan dari =1 Rin

Rf ; atau Rf = Rin.

7. Memindahkan jumper dari koordinat 2.11. – 2.17. untuk mengisolasi VR1 dari power supply dan hubungkan Ohmmeter dari multimeter

(5)

Gambar 7.3 Rangkaian Percobaan Komparator Referensi

7.4.2. Percobaan Penguat Dengan Penguatan Pembalik ( Inverting Amplifier )

1. Menghubungkan jumper – jumper pada lubang / koordinat 2.4.- 2.5. , 2.7.- 2.12. , dan 2.11.-2.17. sesuai dengan gambar rangkaian percobaan dibawah ini.

(6)

Unutk merubah rangkaian ke penguat non inverting, resistor pada input inverting diground yang berarti bahwa Vin = 0 dan persamaan menjadi;

Vout = Vref – Av ( - Vref ) = (Vref + Av) x Vref = Vref ( 1 + Av )

Vout = Vref ( 1 + Av ) = Vref ( 1 + Rf/Rin)

Rin Rf Av Vref Vout / 1 , ₌ ₊ =

7.3. Peralatan Yang Digunakan

¾ DIGIAC 3000-31 Operasional Amplifier-1 Module, Circuit#1, #2 & #3. ¾ Power Supply ¾ Multimeter Digital ¾ Jumper ¾ Signal Generator ¾ Osiloscope 7.4. Langkah Percobaan

7.4.1. Percobaan Komparator Referensi

1. Menghubungkan jumper 1.2.-1.8., 1.4.-1.5., 1.10-1.11.

2. Menghubungkan multimeter, probe ( Positif ) 1.7. dan Probe 1.3. ( common ) untuk mengamati tengangan referensi Vref.

3. Menyalakan power supply module.

4. Menset V1 untuk mengatur tegangan referensi Vref sesuai dengan petunjuk instruktur.

5. Memindahkan probe positif dari titik 1.7. ke titik 1.6. untuk melihat tegangan input Vin.

6. Menset V2 untuk mengatur tegangan input Vin ke +1 Volt.

7. Memindahkan probe positif dari titik 1.6. ke titik 1.16. untuk melihat tegangan output Vout.

8. Mencatat Vout dari tegangan output pada tabel 7-1 yang telah tersedia. 9. Mengulangi perhitungan, test dan pengamatan diatas.

(7)

resistor feedback ( Rf ) untuk menghasilkan penguatan dari penguat ( amplifier ) agar dapat dipilih sesuai dengan range dari skala resistor variable yang tersedia.

Gambar 7.2 Rangkaian Inverting Amplifier

7.2.3. Penguat Tak Membalik ( Non-Inverting Amplifier ) Untuk Sinyal Input Arus Bolak-Balik (AC)

Pada beberapa rangkaian penguat differensial akan terjadi perbedaan yang kecil antara sebagian dari rangkaian. Pada kasus tentang Operasional Amplifier, digunakan 2 input, Inverting dan Non-Inveting.

Bila kedua input digroundkan aakn selalu terjadi tegangan yang kecil pada terminal output.

Titik input pada IC disediakan untuk menghubungkan varibel resistor untuk mengenolkan tegangan offset. Bila resistor pada input inverting dihubungkan ke ground dan stu tegangan inptu dipasang pada input non-inverting maka rangkaian menjadi suatu penguat non-inverting.

Penguat masih diatur oleh perbandingan resistor feedback/input pada rangkaian input inverting.

Vout = Vref – Av ( Vin –Vref )

Saat Vref adalah tegangan input untuk input non-inverting, vin adalah tegangan input untuk inverting, dan Av = Rf/Rin, Pembalikan sinyal oleh inverting ditandai oleh tanda minus (-) sesuai Av pada persamaan diatas.

(8)

Gambar 7.1 Rangakaian Komparator Referensi

Pengaruh dari prosedur itu diwakili oleh persamaan : Vout = - Av ( Vin – Vref ) + Vref

Sebagai contoh : bila Vin dibuat setara dengan Vref, misalnya +2V;maka:

Vout = - Av (2 - 2 ) + 2 V = 2V

Untuk kasus lain, nilai dari Av akan diketahui. Dalam rangakaian ini (Circuit #1), hal ini ditetapkan oleh perbandingan R3/R1 = 600KΩ/300KΩ=2

Bila Vref = -1 V dan Vin = +1V, maka :

Vout = - 2 ( 1 – ( - 1 ) + ( - 1 ) = - ( 2 x 2 ) – 1 = - 5V

Hasilnya akan dibatasi oleh level saturasi dari peguat, dengan menggunakan persamaan diatas, hitung tegangan output Vout ( s ), bila Vin = Vref = + 1V

Vout ( s ) = ……… Volt

Pada percobaan berikut, anda seharusnya selalu mencoba dengan perhitungan teoritis, sebelum melakukan percobaan.

7.2.2. Penguat dengan Penguatan Pembalik ( In verting Amplifier )

Rumus untuk penguatan dari suatu operasional amplifier dengan feedback

Rin Rf

Av=− . Sekarang akan kita bahas dan amati . Pada percobaan ini

Op-Amp digunakan pada mode invertin ( pembalik phase ), dengan input non inverting dihubungkan ke ground. Suatu resistor variable ditempatkan sebagai

(9)

BAB VII

KARAKTERISTIK OPERASIONAL AMPLIFIER

7.1. Tujuan Percobaan

¾ Dapat menghitung perbandinagn antara resistor feedback dengan resiator input (Rf/Rin) unutk mode operasi pembalik ( Inverting Amplifier ).

¾ Dapat menetapkan tegangan ground pada input inverting untuk suattu penguat dengan feedback.

¾ Dapat menghitung penguatan pada suatu pengauat dengan feedback dari (Vout/Vin) untuk nilai – nilai resistor feedback yang berlainan dan dapat membandingkannya dengan perhitungan secara teori.

¾ Dapat merencanakan dan mengatur penguatan tegangan dengan suatu sinyal input AC terhadap suatu penguat tak-membalik ( Non-Inverting Amplifier.

7.2. Teori

7.2.1. Komparator Referensi

Bila input non-inverting dihubungkan ke ground, maka terjadi 2 hal: 1. Vin ( tegangan input ) dihubungkan pada input inveting atau mengacu

pada tegangan referensi . Rangkaian input dari Op-Amp didasari oleh defferensial Amplifier. Tegangan input dari penguat disebabkan oleh beda antara 2 tegangan input yaitu Vin dan Vref.

2. Tegangan output Vout juga mengacu ke tegangan ini Vout = Vref ; saat Vin=0

(10)

8. Menggambarkan pula bentuk gelombang sinyal Vs, Vin dan Vout yang dihasilkan setiap perubahan nilai Rf tadi pada kertas grafik dan berikan keterangan pada gambar tersebut.

¾ Komponen-komponen yang digunakan :

RE = 4,7 Ω CE = 1 µF/25 Volt Rc = 1 KΩ C1= 1 µF/25 Volt R1 = 470 Ω C2= 47 µF/25 Volt R2 = 56 Ω Rf= berganti-ganti Rs = … Ω

(11)

6.4.2. Percobaan Penguat Dengan Umpan Balik

1. Membuat rangkaian seperti pada gambar di bawah ini :

Gambar 6.5 Rangkaian Percobaan Penguat Umpan Balik

2. Mengatur Function Generator pada frekuensi 50 Hz kemudian masukkan kedalam rangkaian tersebut di atas

3. Mengatur tegangan sumber Vs yang masuk ke dalam rangkaian sesuai dengan petunjuk instruktur

4. Memasang Jumper di J2 dan J1 kemudian pasang juga Rf sesuai dengan petunjuk instruktur

5. Memasang Probe 1 Osciloscope Vs dan Vin Secara bergantian dan probe 2 osciloscope pada Vout untuk mengamati bentuk gelombang sinyal yang dihasilkan

6. Mencatat nilai tegangan yang dihasilkan pada tabel kemudian

gambarkan pula untuk gelombang sinyal Vs, Vin dan Vout tersebut pada kertas grafik

7. Mengulangi langkah-langkah tersebut di atas untuk nilai Rf yang lain dan masukkan hasilnya pada tabel 6.2

(12)

Praktikum Dasar Elektronika ¾ Catu Daya

¾ Multimeter

¾ Kabel penghubung

6.4. Langkah Percobaan

6.4.1. Percobaan Penguat Tanpa Umpan Balik

1. Membuat rangkaian seperti pada gambar di bawah ini :

Gambar 6.4 Rangkaian Percobaan Penguat Tanpa Umpan Balik

2. Mengatur Function Generator pada frekuensi 50 Hz kemudian masukkan kedalam rangkaian tersebut di atas

3. Mengatur tegangan sumber Vs yang masuk ke dalam rangkaian sesuai dengan petunjuk instruktur

4. Memasang Probe 1 Osciloscope pada Vs & Vin secara bergantian, Probe 2 Osciloscope pada Vout

5. Catat nilai tegangan yang dihasilkan pada tabel 6.1 kemudian

gambarkan pula bentuk gelombang Vs, Vin dan Vout pada kertas grafik dan beri keterangan sesuai dengan petunjuk instruktur.

(13)

6. Mencari penguatan (Gain) K = Is Vo = A A β + 1 7. Mencari Gain (Penguatan) Avs=

Vi Vo

= Rs

K

6.2.2. SIPO (Serial Input Paralel Output)

Diagram blok dari rangkaian SIPO adalah seperti pada gambar 6.3 berikut ini :

Gambar 6.3 Diagram Blok Suatu Penguat Sipo

Adapun untuk analisa dari sebuah rangkaian SIPO adalah sebagai berikut: 1. Menggunakan parameter H

2. Menggunakan analisa norton pada bagian input 3. Membuat rangkaian ekuivalen total

4. Membuat rangkaian bagian penguat utama (Basic Amplifier) A= Is Vo'

5. Membuat rangkaian bagian umpan balik β=Hrβ (Feedback Network) 6. Mencari penguatan (Gain) K=

Is Vo = A A β + 1

6.3. Peralatan yang digunakan

¾ Kit praktikum penguat dengan umpan balik ¾ Osciloscope

(14)

Melihat dari cara mengumpan balikkan sinyal, penguat dengan umpan balik ini dapat dikelompokkan sebagai penguat dengan :

1. Umpan balik tegangan seri

2. Umpan balik tegangan paralel (Shunt) 3. Umpan balik arus seri

4. Umpan balik arus paralel

Analisa penguat dengan umpan balik adalah membagi rangkaian menjadi dua bagian, yaitu bagian penguat utama (Basic Amplifier) A dan bagian rangkaian umpan balik (Feedback Amplifier) A dan bagian rangkaian umpan balik

(Feedback Network) β.

6.2.1. PIPO (Paralel Input Paralel Output)

Diagram blok dari rangkaian PIPO adalah seperti pada gambar 6.2 di bawah ini:

Gambar 6.2 Diagram Blok Suatu Penguat Pipo

Adapun untuk analisa dari sebuah rangkaian PIPO adalah sebagai berikut : 1. Menggunakan parameter Y

2. Menggunakan analisa norton pada bagian input 3. Membuat rangkaian ekuivalen total

4. Membuat rangkaian bagian penguat utama (Basic Amplifier) A = Is Vo

5. Membuat rangkaian bagian umpan balik β=Vrβ ( Feedback Network)

(15)

BAB VI

PENGUAT DENGAN UMPAN BALIK

6.1. Tujuan

¾ Mempelajari dan menyelidiki pengaruh umpan balik terhadap resistansi masukan.

¾ Mempelajari dan menyelidiki pengaruh umpan balik pada penguatan (Gain).

6.2. Teori Dasar

Umpan balik ( Feedback ) disini adalah mengumpankan kembali ( sebagian ) sinyal keluaran ( tegangan atau arus ) ke masukan penguat tersebut. Pengembalian ke masukan dilewatkan melalui suatu jaringan umpan balik ( Feedback Network ). Sinyal umpan balik ini bergabung dengan sinyal masukan sesungguhnya di satu bagian, bagian ini disebut penggabung & pencampur ( Mixer ). Selanjutnya sinyal gabungan ini bersama-sama masuk ke rangkaian penguat. Pada gambar 6-1 di bawah ini diperlihatkan diagram bloknya.

(16)

8. Mecatat juga tegangan output maksimum yang dihasilkan pada saat mendekati distorsi pada tabel 5.2.

9. Menggambarkan bentuk gelombang sinyal output tersebut pada kertas grafik sesuai dengan petunjuk instruktur.

10. Kemudian kurangi amplitudo inpt dari function generator sampai dengan 400 mVp-p, mencatat tegangan sinyal output tesebut pada

saat tegangan sinyal input = 400 mVp-p pada tabel 5.2 tadi.

11. Menggambarkan bentuk gelombang sinyal output tersebut pada kertas grafik sesuai dengan petunjuk instruktur

12. Memasangkan jumper antara soket 7.6. – 7.7. untuk mengamati sinyal yang dihasilkan pada saat pengkopelan kapasitor source tersebut pada layar oscilloscope.

13. Mencatat tegangan dari maksimum sinyal output yang dihasilkan tersebut pada saat mendekati distorsi pada tabel yang tersedia. 14. Kemudian catat juga tegangan sinyal output yang dihasilkan.

(17)

Gambar 5.4 Rangkaian Percobaan Penguat Common Source

2. Menghubungkan multimeter I, probe ( positif ) 7.13. dan probe 7.14. ( common ), kemudian atur pada skala DC Volt.

3. Menyalakan power suplly modul dan atur Variabel DC Control hingga tegangan yang di tunjukkan oleh multimeter = ……Volt. 4. Kemudian atur function generator, frekuensi = 1 Khz gelombang

sinus pada amplitude minimal.

5. Menghubungkan CH.1 dari oscilloscope ke soket 7.4 untuk

mengamati sinyal input dari transistor dan CH.2 dari oscilloscope ke soket 7.12 untuk mengamati sinyal output dari transistor tersebut. 6. Menaikkan input amplitudo dari function generator sampai sinyal

output tersebut mengalami distorsi.

7. Mencatat tegangan Vp-p input pada saat Vp-p ouput mendekati

(18)

6. ( Vgs ) dengan VR 6 sesuai dengan petunjuk instruktur.

7. Memindahkan probe multimeter II dari titik 6.3. ke titik 6.9. untuk mengatur tegangan drain – source ( Vds ) sesuai dengan petunjuk

instruktur.

8. Membaca arus drain ( Ids ) yang ditunjukkan oleh multimeter I dan

catatlah hasilnya pada table 5.1.

9. Mengulangi langkah No.5 untuk nilai tegangan drain-source ( Vds )

yang lain untuk memperoleh arus drain ( Ids ) yang lain serta catatlah

hasilnya pada tabel 5.1 tadi.

10. Untuk selanjutnya ulangi langkah-langkah percobaan diatas untuk mengubah tegangan drain-source ( Vds ) pada setiap kenaikan tegangan

gate-source (Vgs) yang berbeda-beda dan seetiap perubahan arus drain

( Ids ) tersebut masukkanlah ke dalam tabel 5.1.

11. Apabila data arus drain ( Ids ) sudah terisi secara lengkap pada tabel 5-1

tersebut diatas, maka dengan data tersebut gambarkanlah titik

karakteristik transfer untuk arus output Ids berbanding tegangan input

Vgs untuk Vds = …Volt ( secara horizontal ) pada sumbu yang sesuai.

Beri label kurva ini pada tegangan Vds.

5.4.2. Percobaan Penguat Common – Source

1. Menghubungkan jumper antara soket 7.2.- 7.5., 7.8. – 7.9. dan 7.10. - 7.11., sesuai dengan gambar 5.4 dibawah ini :

(19)

5.4.1. Percobaan Karakteristik JFET

1. Menghubungkan Jumper 6.1.- 6.2., dan 6.7.- 6.8. , sesuai dengan gambar rangkaian percobaan dibawah ini :

Gambar 5 .3 Rangkaian Percobaan Jfet

2. Menghubungkan multimeter I, probe ( positif ) 6.5. dan probe 6.7. ( common ), kemudian diatur pada skala DC ampere untuk mengamati arus Drain(Ids).

3. Menyalakan power supply modul dan atur Variabel DC Control pada posisi MIN ( 0 Volt ).

4. Menghubungkan multimeter II, probe ( positif ) 6.3. dan probe 6.4. (common), kemudian atur pada skala DC Volt untuk mengatur tegangan Gate-Source

(20)

Avi = gm x RD

circuit ) pada sinyal bolak-balik dan perbaikan gain. Tingkat gain dari sebuah penguat JFET di berikan oleh rumus :

Gambar 5.2 Sebuah N-Channel Jfet Dengan Vgs = 0 & Vds Yang Diperbesar Mengakibatkan Channel Yang Sempit

( A ) Below Pinch Off ( B ) Pada Saat Pinch Off ( C ) Beyond PinchOff 5.3. Peralatan Yang Digunakan

1. DIGIAC 3000-2.2. 2. Multimeter Digital 3. Oscilloscope 4. Function Generator 5. Jumper

(21)

saturasi Idss didefinisika sebagai arus Drain yang sedang mengalir pada tegangan

beyond pinch off Vp bila Vgs = 0. Tegangan Cut Off adalah tegangan Vgs yang

menyebabkan terhambatnya arus drain sehingga nilainya mendekati nol.

Sehubungan dengan karakteristik JFET maka untuk itu ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, diantaranya adalah sebagai berikut :

1. Arus Drain Id dipengaruhi oleh perbedaan tegangan antara Gate & Source

Vgs. Dimana hal ini berbeda sekali dengan sifat dari transistor bipolar yang

mana arus kolektornya dipengaruhi oleh arus basisnya. Sifat JFET ini berlaku juga untuk MOSFET, sehingga JFET dapat dikatakan sebagai komponen aktif yang dikendalikan oleh tegangan. Hal ini berlaku juga pada tabung hampa.

2. Kemiringan lengkung karakteristik output Vds < Vp tergantung pada Vgs.

Hal ini berarti bahwa keadaan JFET berlaku sebagai resistor yang resistansinya diatur oleh Vgs.

3. Karakteristik Vgs > 0 tidak dilukiskan karena pada keadaan ini kanal dalam

keadaan konduktif.

5.2.2. Penguat Common-Source

Jika sebuah tegangan sinyal bolak-bolik ( sinusoida ) diinputkan diantara Gate & Source, variasi Gate- Source akan menyebabkan variasi arus Drain. Aliran arus drain pada resistor beban menyebabkan tegangan sinyal muncul melalui tahanan beban yang lebih besar daripada tegangan sinyal output, sehingga terjadi penguatan.

Resistor Source ( Rs ) diseri dengan persambungan Gate-Source dan

(22)

Praktikum Dasar Elektronika didapat ,         − = ) ( 1 0 off gs gs V V gM gM Vp Ids gM0=−2 Vp = | Vgs off | Idss = Id pada Vgs = 0

Pada persambungan Gate-Source dari JFET jika diberi tegangan fordward bias, akan menjadikan kanal ( channel ) sangat kondusif ( conductive ). Untuk itu pada n- channel JFET nilai tegangan positif pada Gate harus dibatasi sampai di bawah +0,6 Volt.

Gambar 5.1 Gambar Sebuah N-Channel Jfet & Jfet Tsb. Direverse Bias

Jika tegangan Drain-Source ( Vgs ) dinaikkan dan kemudian tegangan

reverse bias pada Gate-Source ( Vgs ) diperbesar maka daerah pengosongan akan

terpisah, sehingga arus mengalir dengan bebas tanpa terhalang oleh daerah pengosongan. Pada keadaan ini arus akan konstan dan tidak akan naik lagi meski Vds diperbesar. Tegangan ini disebut dengan Tegangan Beyond Pinch Off. Arus

(23)

BAB V

KARAKTERISTIK JFET & PENGUAT

COMMON-SOURCE

• Dapat memehamidan mempelajari karakteristk dan cara kerja JFET • Dapat membuat serta mambaca grafik karakteristik transfer dan

karakteristik output dari sebuah JFET

• Dapat memperoleh parameter-parameter dari sebuah JFET

• Dapat menghitung penguatan arus (Avi mid) dan pengutan sinyal (

As mid ) dari sebuah rangkaian penguat Common Source

5.2.1. Karakteristik JFET

Impedansi input dari JFET sangatlah tinggi sehingga hampir-hampir arus inputnya tidak terukur. Oleh karena itu karakteristik inputnya tidak digambar. Nilai arus output ( Id ) dikendalikan oleh tegangan antara Gate dan Source ( VGS ).

Dari grafik Id / VGS didapat kurva untuk karakteristik transfer. Untuk mencari nilai

transkonduktansi (gm) atau admitansi fordward ( yfs ), digunakan differensialisasi

dari kemiringan kurva-kurva Id / VGS melalui penyelesaian dengan persamaan

differensial sebagai berikut :

gs d V I gM ∆ ∆ = Vgs ( operating point )

(24)

4.4.3. Percobaan Mencari Faktor Penguatan

1. Rangkaian penguat sama seperti pada gambar 4.1, dengan Rx1 ditentukan dan RE = 47 Ohm.

2. Dengan menggunakan kabel penghubung, hubungkanlah kapasitor dengan CE = 10 uF pararel dengan RE = 47 Ohm.

3. Membuat Vs seperti pada tabel dan Vcc = 12 Volt. Amati bentuk tegangan masukan dan keluaran di oscilloscope dan catat harga tegangannya.

4. Menghubungkan Rx2 pada keluaran sebagai beban, dan jaga sinyal masukan agar tetap konstan.

Gambar 4.4 Rangkaian Percobaan Dasar Penguat Dan Penguatan

Komponen yang digunakan :

RE1 = 4,7 Ohm CE = 10 uF / 25 Volt RE2 = 47 Ohm C1 = 10 uF / 25 Volt R1 = 470 KOhm C2 = 10 uF / 25 Volt R2 = 56 KOhm Q = 2 N 3055 R3 = 10 KOhm RX1 = ……….. RC = 1 Kohm RX2 = ………..

(25)

4.3. PERALATAN YANG DIGUNAKAN

• Kit Praktikum Dasar Penguat dan Penguatan • Oscilloscope • Function Generator • Multimeter Digital • Catu Daya • Kabel Penghubung 4.4. LANGKAH PERCOBAAN

4.4.1. Percobaan Mencari Impedansi Masukan

1. Memasangkan J1, hubungkan RE = 4,7 Ohm di emitter transistor, Vcc = 12 Volt, dan mengatur Vs = ………..Vp-p. Jaga agar Vs konstan selama melakukan percobaan.

2. Dengan menggunakan kabel penghubung, hubungkan CE = 10 uF yang dipararel dengan RE.

3. Mengatur Rx1 sehingga diperoleh Vin setengah dari Vs. Kemudian ukur dan catat harga Rx1 sebagai Zin.

4. Memasukkan hasil pengukuran pada tabel 4.1

5. Kemudian ganti nilai RE menjadi 47 ohm. Setelah itu ulangi lagi langkah yang ke-2 dan seterusnya.

4.4.2. Percobaan Mencari Impedansi Keluaran

1. Masih dengan rangkaian percobaan diatas. Ressitor Rx1 dihubung singkat, Vcc = 12 volt. Ukur dan catat tegangan Vo pada keadaan terbuka (tanpa Rx2)

2. Menghubungkan Rx2 pada keluaran sebagai beban. Sinyal masukan dijaga konstan dengan memasang J2.

3. Mengatur Rx2 sehingga diperoleh Vo setengah nilai tegangan tanpa beban. Kemudian ukur dan catat harga Rx2 sebagai Zo.

(26)

Untuk mencari Avsdapat kita gunakan persamaan berikut: S S S B _V R r R r R V . ) // ( // π π + = 2 1// R R R_B = Maka: ) // ( // ). // ( B S B L C S O S _R _r _R r R R R gm V V AV π π + − = =

Impedansi masukan dapat kita peroleh dengan persamaan:

I I I V Z ₌ 1 Maka: B I r R Z = π//

Penguatan arus dapat kita peroleh dengan persamaan: RL Z AV Z V RL V I I A I I I I O I O I . / / = = =

Penguatan daya dapat diperoleh dengan persamaan:

L R Zi AVi AI AVi Ii Vi Io Vo Ap₌ ₌ ₌₍ ₎2

Untuk mencari Zo maka pada rangkaian dibuat open circuit Vo terlebih dahulu sehingga diperoleh : . . . ) (OC gmVocRc Vo = Dimana : ∞ = =V dengan RL Voc

Kemudian dibuat short circuit Io sehingga diperoleh : SC V gm SC Io( )= . Dimana 0 = =V denganRL V_SC Maka : RC SC Io OC Vo Zo= = ) ( ) (

(27)

4.2.2. Analisa AC Untuk Frekwensi Menengah

Dengan mematikan sumber tegangan DC dan membuat short-circuit semua kapasitor maka akan diperoleh rangkaian ekuivalen seperti gambar 4.3 di bawah ini:

Gambar 4.3 Rangkaian Ekuivalen Analisa Ac Pada Frekwensi Menengah

tan) (V Kons I KT q V I V I gm _C _CE BE C BE C η δ δ = = =

untuk η=1,T=25ºC, kita peroleh: gm = 38,9 [ IC ] B BE

I

V

r

π

=

_{V = 0}_CE 0 .rπ = β gm

setelah kita gambar rangkaian ekuivalen AC seperti di atas dan kita peroleh harga rη dan gm , maka dapat kita cari AV1,AVS,ZI,A1,dan ap, serta zo

sebagai berikut:

L C

O gmVR R

V =− . //

dari rangkaian ekuivalen di atas,kita lihat V=V1,maka diperoleh: ) // (Rc Rl gm Vi Vo AVi= =−

(28)

Gambar 4.2 Rangkaian Ekuivalen Untuk Analisa Dc

Sehingga kita peroleh RTH = R1 // R2 2 1 2 . R R R V V_TH _CC + =

Dari loop antara Basis dan Emitor kita peroleh persamaan: ) 1 .( )... ( . _B ₀ _E _B _C TH TH R I V R I I V = + + +

Arus kolektor merupakan penjumlahan dari dua arus, yaitu: Ceo B dc C I I I =β . + Sehingga diperoleh: ) 2 ( ... . 1 . 1 Ceo C C I dc I dc I β β − =

Dengan mendistribusikan persamaan (2) ke persamaan (1) ,dan untuk harga 0

= Ceo

I , maka akan diperoleh:

E TH O TH C R dc R V V dc I ). 1 ( ) .( + + − = β β

Dari loop antara kolektor –emitor kita peroleh:

[ ]

E E C C CC CE V R I R I V = − . − dengan C B E I I I = +

(29)

BAB IV

DASAR PENGUAT DAN PENGUATAN

4.1. Tujuan

● Dapat memahami dan mempelajari dasar penguatan.

● Dapat mencari impedansi masukan & keluaran pada sebuah penguat transistor bipolar dengan konfigurasi CE (Common-Emitter).

● Dapat menghitung penguatan tegangan pada suatu penguat transistor bipolar.

Sebuah rangkaian penguat transistor bipolar dengan menggunakan konfigurasi CE (Common-Emitter) diperlihatkan pada ganbar dibawah ini:

Gambar 4.1 Rangkaian Penguat Common Emitter

Untuk menganalisa rangkaian di atas maka dapat digunakan dua analisa yaitu analisa DC dan analisa AC.

4.2.1. Analisa DC

Analisa ini digunakan untuk mancari titik kerja dari penguat yang akan kita analisa. Untuk menganalisa DC maka sumber AC kita matikan dan semua kapasitor kita buat open circuit., sehingga rangkaian ekivalen seperti gambar 4.2 di bawah ini:

(30)

Gambar 3.3 Rangkaian Percobaan Karakteristik Transistor Bipolar

2. Menghubungkan Multimeter pada V kemudian atur tegangan _CC V _CC sesuai

dengan petunjuk instruktur .

3. Memasang Ampere Meter dengan skala µA pada J1 untuk mengatur arus B

I sesuai dengan petunjuk instruktur.

4. Mengukur arus kolektor I pada titik J2 dengan multimetr pada skala _C Ma.

5. Mengamati hasilnya dan catat pada lembar data yang tersedia.

6. Mengulangi langkah-langkah tersebut di atas untuk nilai I yang lain _B

dan Masukan datanya kedalam tabel yang telah tersedia.

(31)

sehingga dapat diabaikan , di sini transistor kehilangan kerja normalnya. Dapat dikatakan bahwa tegangan kolektor-emitor sama dengan ujung dari garis beban tersebut.

V_CEcutoff ≡VCC

Perpotongan garis beban dengan kurva IB=IB sat disebut jenuh (saturation). Pada titik ini arus kolektor maksimum atau dapat dikatakan bahwa arus kolektor sama dengan ujung dari garis beban.

C CC sat C R V I ₍ ₎ ≅

Jika arus basis IB lebih kecil dari IB (sat) maka transistor akan beroperasi pada daerah aktif,yaitu titik kerjanya terletak disepanjang garis beban.

Jadi dapat disimpulkan bahwa transistor bipolar bekerja sebagai suatu sumber arus dimana saja sepanjang garis beban, kecuali titik jenuh (saturation) atau titik sumbat (cut-off) dimana transistor tidak lagi bekerja sebagai sumber arus melainkan sebagai sakalar.

3.3. Peralatan Yang Diperlukan

● Kit Praktikum Karakteristik Transistor Bipolar ● Multimeter Digital

● Catu Daya

● Kabel Penghubung

3.4. Langkah Percobaan Karakteristik Transistor Bipolar

(32)

Kedua titik tersebut merupakan titik potong garis beban dengan sumbu datar VCE dan sumbu tegak IC. Garis beban kemudian dapat kita pakai untuk menentukan besar sinyal masukan Vi ke transistor. Besar simpangan maksismum Vi bergantung kepada faktor kemiringan garis beban =

L R

1

− . Kemiringan garis beban dapat diatur dengan mengubah tegangan sumber VCC dan nilai resistor kolektor RC.

3.2.3. Titik Kerja

Garis beban akan memotong sekelompok kurva arus basis konstan IB. Dengan IB tertentu (yang diatur rangkaian bias), garis beban akan memotong kurva IB tersebut di Titik Q yang disebut Titik Kerja Transistor.

Titik Kerja ini menjadi kondisi awal dari pengoperasian transisitor kelak dimana transistor tersebut mempunyai tiga daerah kerja yaitu aktif (active), jenuh (saturation), dan tersumbat (cut-off). Gambar 3.2 berikut ini akan menjelaskan tetntang titik kerja dan garis beban dari suatu transistor bipolar.

Gambar 3.2 Garis Beban Dc & Titik Kerja Sebuah Transistor Bipolar

Titik dimana garis beban memotong kurva Ib=0 dikenal sebagai titik sumbat (cut-off) . Pada titik ini arus kolektor (Ic) sangat kecil (hanya arus bocor)

(33)

Daya disipasi maksimum dari transistor tersebut tidak boleh dilampaui karena hal ini telah ditentukan oleh pabrik pembuat transistor tersebut yang dapat kita lihat pada lembar data atau data sheet dari buku data tentang transistor.

Gambar 3.1 Karakteristik Ic-Vce Sebuah Transistor Bipolar 3.2.2. Garis Beban

Perilaku penguat transistor dapat dianalisa secara grafis dimana dengan bantuan karakteristik IC-VCE di atas dan sebuah garis beban yang kita taris di kurva tersebut dapat kita tentukan besar sinyal masukan Vi yang dapat diberikan ke transistor.

Garis beban dapat digambar melalui persamaan garis beban. Persamaan garis tersebut diperoleh dari hukum persamaan Kirchoff.

VCC=Ic x RC + VCE ……….. (1)

Dari persamaan (1) maka tempat kedudukan dapat ditentukan dengan menghitung sepasang koordinat (IC, VCE) yang dengan mudah diperoleh dengan memasukkan nilai istimewa, yaitu IC=0 dan VCE=0 diperoleh koordinat (VCE, IC) yang pertama = (VCC, 0) dan koordinat yang kedua = (0,

C CC R V

(34)

BAB III

KARAKTERISTIK TRANSISTOR BIPOLAR

3.1. Tujuan

- Memahami dan mempelajari karakteristik Ic-VCE pada transistor bipolar. - Memahami dan mempelajari pengertian tentang garis beban dan titik kerja

pada transistor bipolar.

Transistor merupakan sebuah komponen semikonduktor yang banyak dipergunakan pada berbagai rangkaian elektronik sebagai penguat, saklar, dan lain-lain. Asas kerja dari dari transistor adalah akan ada arus di antara terminal-terminal kolektor-emitor (Ic) hanya apabila ada arus yang mengalir diantara terminal basis-emitor (IB).

Jadi transistor harus dioperasikan didaerah linier agar diperoleh sinyal keluaran yang tidak cacat (distorsi). Untuk dapat mengoperasikannya secara tepat maka pengertian tentang karakteristik, titik kerja, disipasi daya transistor dan rangkaian bias (ada yang menyebutnya dengan prategangan, tegangan kerja awal) amatlah penting dan harus dipahami dan dimengerti secara benar.

3.2.1. Disipasi Kolektor

Pada gambar 3.1 di bawah ini ditunjukkan karakteristik besar arus yang mengalir di kolektor pada sebuah transistor bipolar yang disebut IC, terhadap perubahan tegangan kolektor-emitor (VCE).

Karakteristik ini disebut dengan karakteristik keluaran IC-VCE dimana transistor akan bekerja dengan aman di daerah sebelah kiri bawah dari kurva disipasi daya kolektor. Besar daya yang didisipasikan di kolektor transistor tersebut merupakan hasil kali tegangan kolektor-emitor dengan arus kolektor.

(35)

1. Membuat rangkaian penyearah setengah gelombang pada modul praktikum sesuai dengan gambar 2.2 di atas.

2. Memasang beban resistor dan kapasitor sesuai petunjuk instruktur.

3. Menghubungkan titik G dan ground dengan osciloscope, juga hubungkan titik G dan F dengan multimeter digital untuk mengukur arus DC.

4. Mengamati bentuk gelombang dan tegangan ripel pada osiloskop, juga amati besar arus yang mengalir pada multimeter digital dan catat hasilnya pada lembar data.

2.4.2.2.Percobaan Penyearah Gelombang Penuh

Gambar 2.3 Rangakaian Percobaan Penyearah Gelombang Penuh

1. Membuat rangkaian penyearah gelombang penuh pada modul praktikum sesuai dengan gambar 2.3 di atas.

2. Memasang beban resistor dan kapasitor sesuai petunjuk instruktur.

3. Menghubungkan titik G dan ground dengan oscilloscope, juga hubungkan titik G dan F dengan multimeter digital untuk mengukur arus DC.

4. Mengamati bentuk gelombang dan tegangan ripel pada osciloscope, dan juga amati besarnya arus yang mengalir pada multimeter digital dan catat hasilnya pada lembar data.

(36)

Gambar 2.1 Pengukuran Karakteristik Dioda

2. Menghubungkan terminal A dan terminal B ke sumber tegangan DC. 3. Menghubungkan terminal J5 dengan multimeter digital untuk mengukur

arus Id.

4. Mengatur sumber tegangan DC sesuai petunjuk instruktur. Untuk tegangan

Vi negatif baliklah polaritas seumber tegangan DC.

5. Mengamati besarnya arus yang mengalir melalui dioda (terlihat pada display multimeter), isikan hasil pengamatan tersebut pada tabel yang tersedia.

6. Membuat karakteristik untuk tiga jenis dioda tersebut (Germanium, Silicon, Zener).

2.4.2. Percobaan Penyearah dan Filter

2.4.2.1.Percobaan Penyearah Setengah Gelombang

Gambar 2.2 Rangkaian Percobaan Penyearah

2 1

(37)

2.2.2. Karakteristik Dioda

Dalam percobaan ini akan kita amati karakteristik Id terhadap Vd dari tiga dioda yaitu: dioda Si, dioda Ge, dan dioda Zener. Dioda pertama dan ekdua adalah dioda umum yang berbeda berdasarkan bahannya (Germanium dan Silicon). Dioda kedua adalah dioda Silicon yang dibuat khusus yaitu sebagai penyetabil tegangan-tegangan DC.

Dengan menggunakan rangkaian kit praktikum yang tersedia, amati dan pahami tegangan nyala dioda (cut-in) dan tegangan rusak (breakdown). Dari kurva karakteristik yang diperoleh dapat juga kita hitung besarnya resistansi dinamis dioda pada suatu titik kerja di kurva. Terakhir adalah mempelajari penggunaan dioda berdasarkan karakteristik tersebut.

2.2.3. Penyearah

Dalam percobaan ini akan diamati dua jenis penyearah yaitu penyearah setengah gelombang (Half Wave), penyearah gelombang penuh (Full Wave) dengan menggunakan rangkaian jembatan.

Menggunakan kit praktikum yang tersedia kita akan dapat memahami: 1. Perbedaan penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh. 2. Bentuk karakteristik dioda pada keluaran.

3. Pengaruh beban untuk masing-masing jenis penyearah.

2.3. Peralatan Yang Digunakan

- Kit Praktikum Karakteristik Dioda, Penyearah dan Filter - Osiloskop

- Catu Daya

- Multimeter digital - Kabel Penghubung

2.4.1. Percobaan Karakteristik Dioda

(38)

BAB II

KARAKTERISTIK DIODA, PENYEARAH & FILTER

• Memahami serta mempelajari karakteristik dioda biasa dengan bahan silikon dan germanium serta diioda zener dan aplikasi penggunaan dari dioda-dioda tersebut di atas.

• Memahami serta mempelajari rangkaian penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh.

• Memahami serta mempelajari tapis (filter) yang digunakan pada rangkaian penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh pada sumber tegangan arus searah (DC).

2.2. Pendahuluan 2.2.1. Teori Dasar

Salah satu kegunaan dioda adalah untuk penyearah, yaitu mengubah arus AC (bolak-balik) menjadi arus DC (searah). Persamaan penyearah tegangan DC yang dihasilkan oleh rangkaian penyearah dioda adalah:

      − = fC I V V DC m DC 4 dan Ro 4fC 1 = ………(1)

dimana Vm adalah tegangan puncak (maksimum) AC (Volt), f adalah

fekuensi dari sinyal AC [Hz], dan C adalah besarnya kapasitor yang terpasang dan berfungsi sebagai filter dikeluaran penyearah [F, farad].

Proses penyearah menghasilkan tegangan DC yang masih mengandung riak atau ripel (ripple), yaitu tegangan AC yang masih menumpang di atas sinyal DC. Sebuah sumber tegangan DC ideal memiliki resistansi keluaran Ro=0. Dari

persamaan di atas, kondisi ini dapat didekati dengan nilai C sebesar mungkin. Dengan C besar, digharapkan mendekati kondisi sumber tegangan DC ideal : Ro

mendekati 0, menekan ripel serendah mungkin (filter), dan berfungsi sebagai regulator (penyetabil) tegangan DC yang keluar.