PRAKTIKUM ELEKTRONIKA

(1)

PETUNJUK PRAKTIKUM

P

RAKTIKUM

E

LEKTRONIKA

EL 2205

Mervin T Hutabarat

Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika

Institut Teknologi Bandung

2016

Laboratorium Dasar

Teknik Elektro

(2)

Petunjuk EL2205

Praktikum Elektronika

Edisi 2015-2016

Disusun oleh

Mervin T. Hutabarat

Laboratorium Dasar Teknik Elektro

Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika

Institut Teknologi Bandung

(3)

Kata Pengantar

Puji syukur ke hadirat Tuhan YME, sejak tanggal 1 Oktober 2012 yang lalu Program Studi Teknik Elektro telah mendapat akreditasi ABET. Perbaikan-perbaikan praktikum yang sebelumnya merupakan salah satu titik lemah prodi ini ternyata mendapat apresiasi yang baik dari para asesor ABET. Perbaikan yang telah dilakukan harus menjadi satu sistem perbaikan yang berkelanjutan. Oleh karena itu, Petunjuk Praktikum Elektronika ini pun disusun dalam pola pikir tersebut.

Perubahan yang dilakukan dalam penyusunan materi Petunjuk Praktikum ini dari Petunjuk Praktikum tahun lalu merupakan perubahan atau perbaikan minor saja terutama pada redaksi kalimat yang tidak langsung dimengerti mahasiswa dengan baik. Perubahan lain yang tidak menyangkut materi dilakukan untuk membangun kebiasaan kerja yang memperhatikan faktor keselamatan kerja. Dalam petunjuk praktikum ini, prosedur kerja untuk mematikan seluruh hubungan listrik yang tidak diperlukan setelah selesai praktikum diberi penekanan. Dengan mengikuti prosedur tersebut diharapkan terbentuk kebiasaan praktikan untuk melakukannya juga pada praktikum lanjutan.

Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang besar-besarnya pada semua pihak yang telah terlibat dalam penyusunan petunjuk praktikum ini.

Akhir kata, semoga semua usaha yang telah dilakukan berkontribusi pada dihasilkannya lulusan Program Studi Teknik Elektro sebagai engineer dengan standar internasional.

Bandung, Januari 2016

Kepala Laboratorium Dasar Teknik Elektro,

(4)

Daftar Kontributor

Penulis menghargai semua pihak yang telah membantu dan berkontribusi pada punyusunan petunjuk praktikum ini. Berikut ini daftar nama yang berkontribusi pada penyusunan petunjuk praktikum ini

Mervin T. Hutabarat

Amy Hamidah Salman Esha Ganesha Rizki Ardianto Priramadhi

Narpendyah Wisjnu Ariwadhani Harry Septanto Eric Agustian Muhammad Luthfi Muh. Zakiyullah R. Sandra Irawan Nina Lestari

(5)

Daftar Isi

Kata Pengantar ... i

Daftar Kontributor ... ii

Daftar Isi ... iii

Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro ... v

Kelengkapan ... v

Persiapan/ Sebelum Praktikum ... v

Selama Praktikum ... v

Setelah Praktikum ... v

Pergantian Jadwal ... vi

Sanksi ... vii

Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium ... ix

Keselamatan... ix

Sanksi ... xi

Percobaan 1 Dioda : Karakteristik dan Aplikasi ... 1

Tujuan ... 1

Persiapan ... 1

Alat dan Komponen yang Digunakan ... 4

Langkah Percobaan... 4

Tabel Data Pengamatan ... 9

Percobaan 2 Karakteristik BJT ... 11 Tujuan ... 11 Persiapan ... 11 Transistor BJT ... 11 Kurva Karakteristik IC - VBE ... 12 Kurva Karakteristik IC – VCE ... 13

Karakteristik Input Transistor IC-VBE ... 14

Karakteristik Output Transistor IC-VCE ... 15

Early Effect ... 16

Pengaruh Bias pada Penguat Transistor ... 16

Mengakhiri Percobaan ... 18

Percobaan 3 Penguat BJT ... 19

Tujuan ... 19

Persiapan ... 19

Penguat BJT ... 19

Konfigurasi Common Emitter ... 20

Konfigurasi Common Base ... 21

Konfigurasi Common Collector ... 22

Tegangan Bias dan Parameter Penguat ... 23

Common Emitter ... 26

Common Base ... 29

Common Collector ... 31

Analisis dan Kesimpulan ... 33

(6)

Percobaan 4 Karakteristik Dan Penguat FET ... 35

Tujuan ... 35

Persiapan ... 35

Transistor FET ... 35

Penguat FET ... 36

Memulai Percobaan ... 37

Desain Q-point ... 39

RANGKAIAN PENGUAT ... 41

Penguat Common Source ... 41

Penguat Common Gate ... 43

Penguat Common Drain ... 43

Percobaan 5 Transistor sebagai Switch ... 45

Tujuan ... 45

Persiapan ... 45

Switch Ideal ... 45

Transistor BJT sebagai Switch ... 45

MOSFET sebagai Switch ... 46

Rangkaian CMOS ... 46

Memulai Percobaan ... 47

Transistor BJT Sebagai Switch... 47

MOSFET sebagai Switch ... 48

Percobaan 6 Proyek Akhir ... 53

Tujuan ... 53

Persiapan ... 53

Kriteria Rancangan ... 53

Instrumentasi dan Komponen ... 53

Waktu Pengerjaan ... 53

Lampiran A Analisis Rangkaian dengan SPICE ... 55

Pendahuluan ... 55

Struktur Bahasa(sintaks) SPICE ... 55

Deskripsi Sintaks Library di SPICE ... 56

Contoh Deskripsi Rangkaian SPICE ... 57

Hasil Analisis SPICE ... 58

Analisis Waktu SPICE3 ... 58

Lampiran B Pengenalan EAGLE ... 59

Membuat Skematik ... 59

Membuat Layout PCB ... 62

(7)

Aturan Umum

Laboratorium Dasar Teknik Elektro

Kelengkapan

Setiap praktikan wajib berpakaian lengkap, mengenakan celana panjang/ rok, kemeja dan mengenakan sepatu. Untuk memasuki ruang laboratorium praktikan wajib membawa kelengkapan berikut:

 Modul praktikum

 Buku Catatan Laboratorium (BCL)

 Alat tulis dan kalkulator

 Kartu Nama (Name tag)

 Kartu Praktikum.

Persiapan/ Sebelum Praktikum

Sebelum mengikuti percobaan sesuai jadwalnya, sebelum memasuki laboratorium praktikan harus mempersiapkan diri dengan melakukan hal-hal berikut:

 Membaca dan memahami isi modul praktikum,

 Mengerjakan hal-hal yang dapat dikerjakan sebelum praktikum dilaksanakan, misalnya mengerjakan perhitungan-perhitungan, menyalin source code, mengisi Kartu Praktikum dlsb.,

 Mengisi daftar hadir di Tata Usaha Laboratorium,

 Mengambil kunci loker dan melengkapi administrasi peminjaman kunci loker dengan meninggalkan kartu identitas (KTM/ SIM/ KTP).

Selama Praktikum

Setelah dipersilahkan masuk dan menempati bangku dan meja kerja, praktikan haruslah:

 Memperhatikan dan mengerjakan setiap percobaan dengan waktu sebaik-baiknya, diawali dengan kehadiran praktikan secara tepat waktu,

 Mengumpulkan Kartu Praktikum pada asisten,

 Mendokumentasikan dalam Buku Catatan Laboratorium. (lihat Petunjuk Penggunaan BCL) tentang hal-hal penting terkait percobaan yang sedang dilakukan.

Setelah Praktikum

(8)

 Memastikan BCL telah ditandatangani oleh asisten,

 Mengembalikan kunci loker dan melengkapi administrasi pengembalian kunci loker (pastikan kartu identitas KTM/ SIM/ KTP diperoleh kembali),

 Mengerjakan laporan dalam bentuk SoftCopy (lihat Panduan Penyusunan Laporan),

 Mengirimkan file laporan melalui surat elektronik (E-mail) dalam lampiran ke :

[email protected] (lihat Panduan Pengiriman Laporan). Waktu pengiriman paling lambat jam 11.00 WIB, dua hari kerja berikutnya setelah praktikum, kecuali ada kesepakatan lain antara Dosen Pengajar dan/ atau Asisten.

Pergantian Jadwal

Kasus Biasa

Pertukaran jadwal hanya dapat dilakukan per kelompok dangan modul yang sama. Langkah untuk menukar jadwal adalah sebagai berikut:

 Lihatlah format Pertukaran Jadwal di http://labdasar.ee.itb.ac.id pada halaman Panduan

 Setiap praktikan yang bertukar jadwal harus mengirimkan e-mail ke

[email protected] . Waktu pengiriman paling lambat jam 16.00 WIB, sehari sebelum praktikum yang dipertukarkan

 Pertukaran diperbolehkan setelah ada email konfirmasi dari Lab. Dasar

Kasus Sakit atau Urusan Mendesak Pribadi Lainnya

Jadwal pengganti dapat diberikan kepada praktikan yang sakit atau memiliki urusan mendesak pribadi.

 Praktikan yang hendak mengubah jadwal untuk urusan pribadi mendesak harus memberitahu staf tata usaha laboratorium sebelum jadwal praktikumnya melalui email.

1. Segera setelah praktikan memungkinkan mengikuti kegiatan akademik, praktikan dapat mengikuti praktikum pengganti setelah mendapatkan konfirmasi dari staf tata usaha laboratorium dengan melampirkan surat keterangan dokter bagi yang sakit atau surat terkait untuk yang memiliki urusan pribadi.

Kasus ”kepentingan massal”

”Kepentingan massal” terjadi jika ada lebih dari sepertiga rombongan praktikan yang tidak dapat melaksanakan praktikum pada satu hari yang sama karena alasan yang terkait

(9)

kegiatan akademis, misalnya Ujian Tengah Semester pada jadwal kelompoknya. Jadwal praktikum pengganti satu hari itu akan ditentukan kemudian oleh laboratorium.

Sanksi

Pengabaian aturan-aturan di atas dapat dikenakan sanksi pengguguran nilai praktikum terkait.

(10)

(11)

Panduan Umum Keselamatan dan

Penggunaan Peralatan Laboratorium

Keselamatan

Pada prinsipnya, untuk mewujudkan praktikum yang aman diperlukan partisipasi seluruh praktikan dan asisten pada praktikum yang bersangkutan. Dengan demikian, kepatuhan setiap praktikan terhadap uraian panduan pada bagian ini akan sangat membantu mewujudkan praktikum yang aman.

Bahaya Listrik

Perhatikan dan pelajari tempat-tempat sumber listrik (stop-kontak dan circuit breaker) dan cara menyala-matikannya. Jika melihat ada kerusakan yang berpotensi menimbulkan bahaya, laporkan pada asisten.

 Hindari daerah atau benda yang berpotensi menimbulkan bahaya listrik (sengatan listrik/ strum) secara tidak disengaja, misalnya kabel jala-jala yang terkelupas dll.

 Tidak melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya listrik pada diri sendiri atau orang lain.

 Keringkan bagian tubuh yang basah karena, misalnya, keringat atau sisa air wudhu.

 Selalu waspada terhadap bahaya listrik pada setiap aktivitas praktikum.

Kecelakaan akibat bahaya listrik yang sering terjadi adalah tersengat arus listrik. Berikut ini adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika hal itu terjadi:

 Jangan panik,

 Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing dan di meja praktikan yang tersengat arus listrik,

 Bantu praktikan yang tersengat arus listrik untuk melepaskan diri dari sumber listrik,

 Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda tentang terjadinya kecelakaan akibat bahaya listrik.

Bahaya Api atau Panas berlebih

Jangan membawa benda-benda mudah terbakar (korek api, gas dll.) ke dalam ruang praktikum bila tidak disyaratkan dalam modul praktikum.

 Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan api, percikan api atau panas yang berlebihan.

 Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya api atau panas berlebih pada diri sendiri atau orang lain.

(12)

 Selalu waspada terhadap bahaya api atau panas berlebih pada setiap aktivitas praktikum.

Berikut ini adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika menghadapi bahaya api atau panas berlebih:

 Jangan panik,

 Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda tentang terjadinya bahaya api atau panas berlebih,

 Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing,

 Menjauh dari ruang praktikum.

Bahaya Lain

Untuk menghindari terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan selama pelaksanaan percobaan perhatikan juga hal-hal berikut:

 Jangan membawa benda tajam (pisau, gunting dan sejenisnya) ke ruang praktikum bila tidak diperlukan untuk pelaksanaan percobaan.

 Jangan memakai perhiasan dari logam misalnya cincin, kalung, gelang dll.

 Hindari daerah, benda atau logam yang memiliki bagian tajam dan dapat melukai

 Hindari melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan luka pada diri sendiri atau orang lain, misalnya bermain-main saat praktikum

Lain-lain

Praktikan dilarang membawa makanan dan minuman ke dalam ruang praktikum.

Penggunaan Peralatan Praktikum

Berikut ini adalah panduan yang harus dipatuhi ketika menggunakan alat-alat praktikum:

 Sebelum menggunakan alat-alat praktikum, pahami petunjuk penggunaan alat itu.

Petunjuk penggunaan beberapa alat dapat didownload di

http://labdasar.ee.itb.ac.id.

 Perhatikan dan patuhi peringatan (warning) yang biasa tertera pada badan alat.

 Pahami fungsi atau peruntukan alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat tersebut hanya untuk aktivitas yang sesuai fungsi atau peruntukannya. Menggunakan alat praktikum di luar fungsi atau peruntukannya dapat menimbulkan kerusakan pada alat tersebut dan bahaya keselamatan praktikan.

 Pahami rating dan jangkauan kerja alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat tersebut sesuai rating dan jangkauan kerjanya. Menggunakan alat praktikum di luar rating dan jangkauan kerjanya dapat menimbulkan kerusakan pada alat tersebut dan bahaya keselamatan praktikan.

(13)

 Pastikan seluruh peralatan praktikum yang digunakan aman dari benda/ logam tajam, api/ panas berlebih atau lainnya yang dapat mengakibatkan kerusakan pada alat tersebut.

 Tidak melakukan aktifitas yang dapat menyebabkan kotor, coretan, goresan atau sejenisnya pada badan alat-alat praktikum yang digunakan.

 Kerusakan instrumentasi praktikum menjadi tanggung jawab bersama rombongan praktikum ybs. Alat yang rusak harus diganti oleh rombongan tersebut.

Sanksi

Pengabaian uraian panduan di atas dapat dikenakan sanksi tidak lulus mata kuliah praktikum yang bersangkutan

(14)

(15)

Percobaan 1

Dioda : Karakteristik dan Aplikasi

Tujuan

 Memahami karakteristik dioda biasa dan dioda zener

 Memahami penggunaan dioda dalam rangkaian penyearah

 Mempelajari pengaruh filter sederhana pada suatu sumber DC

 Memahami penggunaan dioda untuk rangkaian Clipper dan Clamper

Persiapan

Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul ini.

Karakteristik Dioda

Dalam percobaan ini akan diamati karakteristik i=f (v) tiga jenis dioda yaitu:

 Dioda Ge

 Dioda Si

 Dioda Zener

Dengan menggunakan rangkaian pada kit praktikum yang tersedia, akan diamati dan dipahami:

 Tegangan cut-in

 Tegangan breakdown

 Kemiringan kurva yang berarti besarnya resistansi dinamis pada titik tersebut

 Beberapa kemungkinan penggunaan dioda berdasarkan karakteristiknya

Penyearah

Dalam percobaan ini akan diamati 3 jenis penyearah gelombang sinyal, yaitu:

 Penyearah gelombang setengah

 Penyearah gelombang penuh (dengan trafo center tapped)

 Penyearah gelombang penuh tipe jembatan

Dengan menggunakan rangkaian pada kit praktikum yang tersedia, amati dan pahami:

 Perbedaan penyearah gelombang setengah dan gelombang penuh

 Pengaruh tegangan cut-in dan bentuk karakteristik dioda pada output

(16)

Penggunaan dioda yang paling dasar adalah sebagai penyearah arus bolak-balik jala-jala menjadi arus searah pada suatu sumber tegangan DC, seperti catu daya. Suatu analisa pendekatan untuk suatu penyearah dengan filter C dapat dilihat pada buku teks kuliah bagian 4.5.4. Tegangan pada rangkaian penyearah gelombang penuh diperoleh sebesar

r p O V V V 2 1  

dimana Vp adalah magnituda tegangan puncak sinyal AC yang disearahkan dan tegangan

ripple Vr sebesar fCR V V_r p 2 

dengan f frekuensi sinyal AC jala-jala yang digunakan, C kapasitansi filter dan R beban pada rangkaian penyearah dan filter.

Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan ripple harus bernilai nol. Keadaan ini dapat diperoleh bila (i) nilai resistansi R beban adalah tak hingga dan (ii) nilai kapasitansi C sangat besar (tak hingga). Nilai resistansi resistansi beban tak hingga berarti rangkaian tanpa beban (beban terbuka). Dengan demikian untuk keadaan praktis hal yang dapat digunakan adalah dengan menggunakan kapasitansi C yang besar. Nilai kapasitansi C yang besar akan memberikan tegangan ripple yang kecil. Dalam percobaan ini akan dilakukan pengamatan pengaruh nilai kapasitansi dan resistansi beban terhadap tegangan ripple.

Sebuah catu tegangan ideal juga seharusnya tidak mengalami degradasi tegangan outputnya bila mendapat beban, yang berarti catu tegangan ideal dapat dimodelkan dengan sumber tegangan. Pada kenyataannya catu tegangan seperti ini selalu mengalami degradari dengan naiknya arus beban. Perilaku seperti ini dapat dimodelkan dengan Rangkaian Thevenin berupa hubungan seri sumber tegangan dan resistansi output. Besaran resistansi output ini menentukan berapa degradasi tegangan yang diperoleh. Untuk rangkaian penyearah gelombang penuh, besar resistansi output efektif dapat dihitung fC R_O 4 1 

Besaran lain yang dapat digunakan untuk menunjukkan perilaku yang sama adalah faktor regulasi tegangan VR. Besaran ini tidak bersatuan dan didefinisikan sebagai

% 100    fl fl nl V V V VR

dimana Vnl adalah tegangan tanpa beban dan Vfl adalah tegangan beban penuh. Nilai

(17)

Filter

Dalam percobaan ini hanya akan diamati filter RC orde 1 dengan beberapa nilai resistansi dan kapasitansi.

Rangkaian Clipper dan Clamper

Dalam percobaan ini akan dilakukan pengamatan sinyal output yang dihasilkan oleh rangkaian Clipper dan Clamper.

Rangkaian clipper adalah rangkaian yang digunakan untuk membatasi tegangan agar tidak melebihi dari suatu nilai tegangan tertentu. Rangkaian ini dapat dibuat dari dioda dan sumber tegangan DC yang ditunjukkan oleh gambar berikut.

Gambar 1-1 Rangkaian clipper dengan dioda

Rangkaian alternatif dapat juga dibuat dengan menggunakan dioda zener seperti yang ditunjukkan oleh gambar berikut ini.

Gambar 1-2 Rangkaian clipper dengan zener

Rangkaian Clamper adalah rangkaian yang digunakan untuk memberikan offset tegangan DC, dengan demikian, tegangan yang dihasilkan adalah tegangan input ditambahkan dengan tegangan DC. Rangkaian ini ditunjukkan oleh Gambar 1-3Gambar 1-3.

(18)

C

R

Gambar 1-3 Rangkaian clamper

Alat dan Komponen yang Digunakan

 Kit Praktikum Karakteristik Dioda & Rangkaian Penyearah

 Sumber tegangan DC (2 buah)

 Osiloskop (1 buah)

 Multimeter (2 buah)

 Dioda 1N4001 /1N4002 (3 buah)

 Dioda Zener 5V1 (2 buah)

 Resistor Variabel (1 buah)

 Resistor 150 KΩ (1 buah)

 Kapasitor 10 uF (1 buah)

 Breadboard (1 buah)

 Kabel - kabel (2 buah kabel Banana-BNC, 1 buah kabel BNC-BNC )

Langkah Percobaan

Memulai Percobaan

1. Lakukan kalibrasi osiloskop

Karakteristik Dioda

2. Dengan menggunakan generator sinyal dan kit praktikum susun rangkaian seperti

Gambar 1-4. Lalu hubungkan osiloskop untuk pengamatan rangkaian. Sinyal yang digunakan adalah sawtooth atau sinusoidal. Untuk mengawali, gunakan DC offset nol untuk sinyal dari generator sinyal.

(19)

Gambar 1-4 Pengukuran karakteristik dioda 3. Gunakan mode X-Y untuk mengamati sinyal

4. Tekan tombol invert untuk channel B

5. Amati dan catat tegangan cut-in, tegangan break-down, dan gambarkan bentuk karakteristik arus-tegangan dioda silikon (perhatikan detail gambar pada saat menggambar).

6. Ulangi langkah 2 untuk jenis dioda lainnya: Dioda Germanium dan Dioda Silikon Zener.

7. Catat semua pengamatan pada buku log praktikum.

Penyearah dan Filter

8. Dengan menggunakan rangkaian yang tersedia pada kit praktikum, susunlah rangkaian penyearah gelombang setengah seperti ditunjukkan pada Gambar 1-5 di bawah ini. Gunakan jala-jala untuk memberikan tegangan 220V/50Hz ke transformator pada kit praktikum. Gunakan osiloskop untuk mengamati tegangan output. Pilihlah kopling input osiloskop yang sesuai, DC untuk pengukuran tegangan DC, dan AC untuk pengukuran tegangan ripple. Sinkronisasi menggunakan line. 9. Amati bentuk gelombang, frekuensi gelombang, dan pengaruh pemasangan C

(minimum 2 nilai kapasitansi) pada tegangan ripple. Catat nilai resistansi (beban), kapasitansi (filter) dan tegangan DC dan tegangan ripple yang diperoleh.

(20)

10. Ulangi langkah 10 untuk suatu nilai C konstan, ubah-ubahlah besarnya beban (minimum 2 nilai resitansi).

11. Ulangi langkah 10 dan 11 untuk kondisi berikut ini:

 Lepaskan hubungan CT trafo dengan Ground.

 Hubungkan resistor Rm dari CT trafo ke Ground seperti yang ditunjukkan oleh gambar di bawah ini. (Catatan: Nilai Rm harus sekecil mungkin agar tidak terlalu mempengaruhi rangkaian).

 Gunakan osiloskop untuk melihat arus pada resistor ini, gambarkan bentuk arusnya, ukur arus masksimum dan frekuensi arus yang diamati.

12. Lepaskan resistor Rm dan hubungkan lagi CT trafo dan Ground secara langsung. Lepaskan hubungan resistansi beban (RL) dari rangkaian penyearah dan filter. Dengan menggunakan nilai-nilai kapasitasi pada langkah 11, ukur tegangan output DC dengan menggunakan multimeter.

13. Hubungkan resistor variabel pada output rangkaian penyearah di atas, ubahlah nilai resitansi hingga diperoleh tegangan output sebesar setengah tegangan output dalam keadaan tanpa beban (langkah 13). Perhatikan, pada saat melakukan langkah ini mulailah dari nilai resistansi terbesar.

14. Lepaskan resistor variabel dari rangkaian dan ukur resistansinya dengan menggunakan multimeter. Langkah 14 dan 15 ini dapat pula diamati dengan osiloskop, namun akan lebih mudah bila menggunakan multimeter.

15. Susunlah rangkaian penyearah gelombang penuh 2 dioda seperti ditunjukkan pada

Gambar 1-7 berikut ini. Lakukan hal yang sama dengan langkah 10 hingga 15 untuk rangkaian ini.

(21)

Gambar 1-7 Rangkaian penyearah gelombang penuh

17. Kecuali langkah 12, ulangi langkah 10 sampai langkah 15 untuk rangkaian penyearah gelombang penuh seperti pada Gambar 1-8. Khusus untuk langkah 13 lakukan hal berikut: Lepaskan hubungan resistansi beban (RL) dari rangkaian penyearah dan filter. Dengan menggunakan nilai-nilai kapasitasi pada langkah 10, ukur tegangan output DCdengan menggunakan multimeter.

Gambar 1-8 Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan dioda bridge 18. Lakukan analisis terhadap hasil yang anda peroleh.

Rangkaian Clipper

D1

5V 5V

D2

Gambar 1-9 Rangakain clipper dengan menggunakan dioda 19. Buatlah rangkaian pada breadboard seperti Gambar 1-9

Gunakan nilai komponen-komponen sebagai berikut:

 Resistor R: 150 KΩ

(22)

 Vin : Trafo CT 15 V pada kit praktikum

 Tegangan DC : 5 Volt dari sumber tegangan DC

20. Amati dengan menggunakan Osiloskop sinyal output yang diperoleh dan gambarkan bentuk sinyalnya.

21. Susunlah rangkaian seperti Gambar 1-10. Lakukan pengamatan seperti pada langkah 19.

Gambar 1-10 Rangkaian clipper dengan menggunakan zener

22. Bandingkan hasil percobaan kedua rangkaian di atas dan Lakukan analisis terhadap hasil yang anda peroleh!

Rangkaian Clamper

23. Buatlah rangkaian pada breadboard seperti Gambar 1-11

C

R

Gambar 1-11 Rangkaian clamper Gunakan nilai komponen-komponen sebagai berikut:

 Resistor R 150 KΩ

 Dioda D: 1N4001 / 1N4002

 Kapasitor C: 10 uF, 16-35 V

(23)

 Tegangan DC : 5 Volt dari sumber tegangan DC

24. Amati dengan menggunakan Osiloskop sinyal output yang diperoleh dan gambarkan bentuk sinyalnya.

25. Berilah analisis terhadap hasil yang anda peroleh.

Mengakhiri Percobaan

26. Selesai praktikum rapikan semua kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal

serta pastikan juga multimeter analog, multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).

27. Matikan MCB dimeja praktikum sebelum meninggalkan ruangan.

28. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku Catatan Laboratorium (log book) Anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai.

Tabel Data Pengamatan

Tabel Pengamatan Karakteristik Dioda

Jenis Dioda Tegangan Cut-in [V] Tegangan Breakdown [V] Catatan Silikon Germanium Zener

Tabel Pengamatan Penyearah dan Filter

Rangkaian Diamati Resistansi [Ω] Kapasitans i [F] Tegangan DC [V] Tegangan Ripple Perhitungan [mV] Tegangan Ripple Pengamatan [mV] Frekuensi tegangan ripple Frekuensi arus dioda (Hz) Arus Maksimum (mA) Resistansi Output (Ohm) Penyearah gelombang setengah dengan Resistansi konstan Penyearah gelombang setengah dengan Kapasitansi C konstan Penyearah gelombang penuh

(24)

2 dioda dengan Resistansi konstan Penyearah gelombang penuh 2 dioda dengan Kapasitansi C konstan Penyearah gelombang penuh jembatan dioda dengan Resistansi konstan Penyearah gelombang penuh jembatan dengan Kapasitansi C konstan Catatan:

Contoh tabel isian untuk pengamatan yang lengkap seperti ini hanya diberikan untuk percobaan 1. Pada percobaan selanjutnya tidak semua tabel isian untuk pengamatan diberikan dalam petunjuk praktikum, praktikan harus merancang sendiri bentuk tabel isian pengamatannya mengikuti langkah pada percobaan dalam petunjuk praktikum.

(25)

Percobaan 2

Karakteristik BJT

Tujuan

 Memahami karakteristik transistor BJT

 Memahami teknik bias dengan rangkaian diskrit

 Memahami teknik bias dengan sumber arus konstan

Persiapan

Transistor BJT

Transistor merupakan salah satu komponen elektronika paling penting. Terdapat dua jenis transistor berdasarkan jenis muatan penghantar listriknya, yaitu bipolar dan unipolar. Dalam hal ini akan kita pelajari transistor bipolar. Transistor bipolar terdiri atas dua jenis, bergantung susunan bahan yang digunakan, yaitu jenis NPN dan PNP. Simbol hubungan antara arus dan tegangan dalam transistor ditujukkan oleh gambar berikut ini.

Gambar 2-1 Transistor BJT NPN p

(26)

Terdapat suatu hubungan matematis antara besarnya arus kolektor (IC), arus Basis (IB), dan

arus emitor (IE), yaitu beta () = penguatan arus DC untuk common emitter, alpha ()=

penguatan arus untuk common basis, dengan hubungan matematis sebagai berikut.

B C I I   dan E C I I   , sehingga 1           1

Karakteristik sebuah transistor biasanya diperoleh dengan pengukuran arus dan tegangan pada rangkaian dengan konfigurasi common emitter (kaki emitter terhubung dengan ground), seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini.

Gambar 2-3 Konfigurasi common emitter

Dari Terdapat dua buah kurva karakteristik yang dapat diukur dari rangkaian diatas, yaitu:

 Karakteristik IC - VBE

 Karakterinstik IC - VCE

Kurva Karakteristik I

C

- V

BE

Arus kolektor merupakan fungsi eksponensial dari tegangan VBE, sesuai dengan persamaan:

kT VBE ES C I e

I  / . Persamaan ini dapat digambarkan sebagai kurva seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini.

(27)

Gambar 2-4 Kurva Karakteristik IC - VBE

Dari kurva di atas juga dapat diperoleh transkonduktansi dari transistor, yang merupakan kemiringan dari kurva di atas, yaitu

BE C m V I g   

Kurva Karakteristik I

C

– V

CE

Arus kolektor juga bergantung pada tegangan kolektor-emitor. Titik kerja (mode kerja) transistor dibedakan menjadi tiga bagian, yaitu daerah aktif, saturasi, dan cut-off. Persyaratan kondisi ketiga mode kerja ini dapat dirangkum dalam tabel berikut ini.

Mode kerja

IC VCE VBE VCB Bias B-C Bias B-E

Aktif =.IB =VBE+VCB ~0.7V 0 Reverse Forward

Saturasi Max ~ 0V ~0.7V

-0.7V<VCE<0

Forward Forward

Cut-Off ~ 0 =VBE+VCB 0 0 - -

Dalam kurva IC-VCE mode kerja transistor ini ditunjukkan pada area-area dalam Gambar 2-5

(28)

Alat dan Komponen yang Digunakan

 Sumber tegangan DC

 Kit Percobaan Karakteristik Transisitor dan Rangkaian Bias

 Sumber arus konstan

 Osiloskop

 PEAK Atlas DCA Pro

Langkah Percobaan

Karakteristik Input Transistor I

C

-V

BE

1. Ubah setting Sinyal Generator sehingga mengeluarkan : (pastikan dengan menyambungkannya ke osiloskop ber-kopling DC)

a. Gelombang Segitiga ~1KHz. b. Amplituda sinyal 0,8V

c. Set Ofsett positif sehingga nilai minimum sinyal berada di titik nol (ground).

2. Susunlah rangkaian berikut ini :

B C E 10Vdc Generator Sinyal A RC ( minimum) + -+

-Gambar 2-6 Rangakaian pengukuran karakteristik input Transistor IC-VBE 3. Hubungkan osiloskop :

a. Probe positif (+) Ch-1 (X) ke titik B, b. Probe positif (+) Ch-2 (Y) ke titik C, c. Ground osiloskop ke titik A.

4. Gunakan setting osiloskop :

- Skala X pada nilai 0,1V/div dengan kopling AC,

(29)

- Osiloskop pada mode X-Y.

5. Tempatkan tegangan X minimum pada garis grid paling kiri (nilai VBE = 0).

Tempatkan tegangan Y terkecil (minimum) pada garis grid kedua paling bawah (nilai IC = 0) . Apabila kurva tampak sebagai dua garis, naik atau turunkan frekuensi

generator sinyal hingga diperoleh kurva yang lebih baik. 6. Gambarkan plot IC (mA) - VBE (Volt) di BCL anda

Catatan : Skala Y osiloskop menunjukkan tegangan pada resistor Rc. Arus kolektor (Ic) adalah tegangan tersebut dibagi resistansi itu (VY / RC), dengan nilai Rc sekitar 82 Ω.

Karakteristik Output Transistor I

C

-V

CE

1. Nyalakan komputer dan sambungkan USB Power Atlas DCA Pro ke komputer 2. Sambungkan kabel Atlas DCA Pro dengan kaki-kaki transistor BJT yang digunakan

secara bebas (warna tidak berpengaruh).

3. Buka aplikasi DCA pro yang tersedia di komputer

4. Pastikan DCA Pro connected pada pojok kiri bawah layar

5. Tekan tombol test pada DCA Pro maupun pada jendela Peak DCA Pro.

6. Perhatikan spesifikasi dan konfigurasi kaki-kaki BJT yang terbaca oleh alat Atlas DCA Pro.

Gambar PEAK Atlas DCA Pro Gambar Icon DCA Pro

(30)

7. Buka tab Graph BJT Ic/VCE ,atur pengaturan tracing Vcc 0-10V dengan point 11, IB

25-100µA kemudian klik Start. Tunggu proses tracing.

8. Amati grafik yang terbentuk, catat di BCL dan lakukan analisis.

9. Simpan data tabulasi hasil sampling dengan klik kanan pada grafik dan pilih Save Data. File yang terbentuk adalah *.txt. Buka file .txt yang terbentuk dan copy seluruh data yang ada di dalam file tersebut dan paste-kan di spreadsheet. Lakukan analisis lebih mendalam pada data ini.

Early Effect

Dengan menggunakan hasil pengamatan grafik sebelumnya

1. Pilihlah nilai arus basis (IB) dari grafik curve tracer yang kemiringan kurva-nya

cukup besar

2. Pada kurva IC-VCE itu, pilihlah dua titik koordinat yang mudah dibaca, dan masih

dalam garis lurus. Baca dan catat nilai IC dan VCE pada kedua titik tersebut.

Gambar 2-7 Kurva Early Effect 3. Hitunglah nilai tegangan Early dengan persamaan berikut :

VA =

V_CE2I_C1− V_CE1I_C2 I_C2− I_C1 Dan catat di BCL anda.

4. Pilih nilai arus basis (IB) yang lain, dan lakukan langkah 1 s/d 3 diatas untuk

mengkonfirmasi nilai tegangan Early yang sudah didapatkan.

Pengaruh Bias pada Penguat Transistor

1. Ubah setting Sinyal Generator sehingga mengeluarkan : (pastikan dengan menyambungkannya ke osiloskop)

a. Gelombang Sinusoid ~1KHz.

b. Amplituda sinyal 50 mVpp (tarik tombol amplituda agar didapat nilai yang kecil)

c. Gunakan T konektor pada terminal output. 2. Susunlah rangkaian seperti pada gambar dibawah ini.

-VA VCE1 VCE2 vCE iC IC2 IC1 0

(31)

B C E Sumber Arus A RC -Generator Sinyal 9Vdc + -+

Gambar 2-8 Pengaruh Bias pada Penguat Transistor 3. Hubungkan Osiloskop ke rangkaian :

- Ch-1 (X) ke Generator Sinyal dengan kabel koaksial konektor BNC-BNC, - Probe positif (+) Ch-2 (Y) ke titik C,

- Ground osiloskop ke titik E. 4. Gunakan setting osiloskop :

- Skala Ch-1 pada nilai 10mV/div dengan kopling AC, - Skala Ch-2 pada nilai 1V/div dengan kopling AC,

- Osiloskop pada mode waktu dengan skala horizontal 500µS/div. - Titik nol Ch-1 dan titik nol Ch-2 pada garis tengah layar.

5. Gunakan multimeter digital pada mode Volt-DC untuk mengukur tegangan dari VCE.

6. Set IB pada 25µA (minimum sumber arus).

7. Set RC minimum (sekitar 82 Ω).

8. Baca dan catat tegangan VCE kemudian gambarkan bentuk gelombang tegangan

output VCE yang ditunjukkan osiloskop. Amati adanya distorsi pada bentuk

gelombang output.

9. Dari nilai IB dan VCE yang terbaca, tentukan letak titik kerja kondisi ini pada plot grafik

IC-VCE yang telah dibuat sebelumnya. Dengan memperhatikan titik kerja ini, jelaskan

mengapa distorsi pada langkah-8 terjadi.

10. Ulangi langkah 7-10. Untuk nilai-nilai IB : 200µA dan 400µA.

11. Ubah nilai RC menjadi nilai maksimum-nya (sekitar 5KΩ). Ulangi langkah 8-10 untuk

nilai RC ini.

12. Ubah nilai IB menjadi 150µA. Atur nilai RC sehingga VCE yang terbaca di multimeter

sekitar 5V. Amati dan gambar bentuk tegangan yang terlihat di osiloskop. Dari nilai IB

(32)

telah dibuat sebelumnya. Dengan memperhatikan titik kerja ini, jelaskan mengapa kondisi ini terjadi.

13. Naikkan amplitude input (dari generator sinyal) hingga tampak terjadi distorsi pada gelombang tegangan output (VCE). Catat besar amplituda input dan gambarkan

bentuk gelombang outputnya.

14. Naikkan lagi amplituda input. Amati apakah amplituda gelombang output masih bisa membesar, dan catat nilai maksimum amplituda tersebut.

Mengakhiri Percobaan

1. Selesai praktikum rapikan semua kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal serta pastikan juga multimeter analog, multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).

2. Matikan MCB dimeja praktikum sebelum meninggalkan ruangan.

3. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku Catatan Laboratorium (log book) Anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai.

Tabel Data Pengamatan

Pengaruh Bias pada Kerja Transistor

Vin Vout Daerah cutoff IB =………… mA IC =…….. mA VCE =……..V VBE = …….. V Daerah aktif IB =………… mA IC =…….. mA VCE =……..V VBE = …….. V Daerah saturasi IB =………… mA IC =…….. mA VCE =……..V VBE = …….. V

(33)

Percobaan 3

Penguat BJT

Tujuan

 Mengetahui dan mempelajari fungsi transistor sebagai penguat

 Mengetahui karakteristik penguat berkonfigurasi Common Emitter

 Mengetahui karakteristik penguat berkonfigurasi Common Base

 Mengetahui karakteristik penguat berkonfiurasi Common Collector

 Mengetahui dan mempelajari resistansi input, resistansi output, dan faktor penguatan dari masing-masing konfigurasi penguat

Persiapan

Penguat BJT

Transistor merupakan komponen dasar untuk sistem penguat. Untuk bekerja sebagai penguat, transistor harus berada dalam kondisi aktif. Kondisi aktif dihasilkan dengan memberikan bias pada transistor. Bias dapat dilakukan dengan memberikan arus yang konstan pada basis atau pada kolektor.

Untuk kemudahan, dalam praktikum ini akan digunakan sumber arus konstan untuk “memaksa” arus kolektor agar transistor berada pada kondisi aktif. Jika pada kondisi aktif transistor diberikan sinyal (input) yang kecil, maka akan dihasilkan sinyal keluaran (output) yang lebih besar. Hasil bagi antara sinyal output dengan sinyal input inilah yang disebut faktor penguatan, yang sering diberi notasi A atau C.

Ada 3 macam konfigurasi dari rangkaian penguat transistor yaitu : Common-Emitter (CE), Common-Base (CB), dan Common-Collector (CC). Konfigurasi umum transistor bipolar penguat ditunjukkan oleh Gambar 3-1.

(34)

Gambar 3-1 Konfigurasi umum transistor bipolar penguat

Untuk membuat penguat CE, CB, dan CC, maka terminal X, Y, dan Z dihubungkan ke sumber sinyal atau ground tergantung pada konfigurasi yang digunakan.

Konfigurasi Common Emitter

Konfigurasi ini memiliki resistansi input yang sedang, transkonduktansi yang tinggi, resistansi output yang tinggi dan memiliki penguatan arus (AI) serta penguatan tegangan

(AV) yang tinggi. Secara umum, konfigurasi common emitter digambarkan oleh gambar

rangkaian di bawah ini.

Gambar 3-2 Konfigurasi Common Emitter

Untuk menentukan penguatan teoritis-nya, terlebih dahulu akan kita hitung resistansi input dan outputnya. Resistansi Input (Ri) adalah nilai resistansi yang dilihat dari masukan sumber tegangan vi. Perhatikan bahwa Rs adalah resistansi dalam dari sumber tegangan.

(35)

Jika rangkaian diatas kita modelkan dengan model-π, maka rangkaian dapat menjadi seperti gambar berikut ini.

Gambar 3-3 Model-π rangkaian common emitter Dengan model ini, Ri (resistansi input) adalah:

Ri = RB // rπ

Jika RB >> rπ maka resistansi input akan menjadi :

Ri ≈ rπ

Kemudian, untuk menentukan resistansi output konfigurasi CE, kita buat Vs = 0, sehingga gmvπ = 0, maka:

RO = RC // ro

untuk komponen diskrit yang RC << ro, persamaan tersebut menjadi

RO ≈ RC

Dan untuk faktor penguatan tegangan, Av merupakan perbandingan antara tegangan keluaran dengan tegangan masukan:

S o v R r r RL RC A     ( // // )

Jika terdapat resistor Re yang terhubung ke emiter, maka berlaku:

Ri = RB//rπ(1 + gmRe) RO ≈ RC e e v R r RL RC A    //

Konfigurasi Common Base

Konfigurasi ini memiliki resistansi input yang kecil dan menghasilkan arus kolektor yang hampir sama dengan arus input dengan impedansi yang besar. Konfigurasi ini biasanya digunakan sebagai buffer. Konfigurasi common base ditunjukkan oleh Gambar 3-4.

(36)

Gambar 3-4 Konfigurasi Common Base Resistansi input untuk konfigurasi ini adalah: R_i r_e

Resistansi outputnya adalah: Ro RC

Faktor penguatan keseluruhan adalah: Gm(RC//RL)

R R R Av s i i  

dengan, R_s adalah resistansi sumber sinyal input dan Gm adalah transkonduktansi.

Konfigurasi Common Collector

Konfigurasi ini memiliki resistansi output yang kecil sehingga baik untuk digunakan pada beban dengan resistansi yang kecil. Oleh karena itu, konfigurasi ini biasanya digunakan pada tingkat akhir pada penguat bertingkat. Konfigurasi common collector ditunjukkkan oleh Gambar 3-5.

(37)

Pada konfigurasi ini berlaku: Resistansi input: Ri r (1)RL Resistansi output: 1 ) // (    RB R r Ro e s Faktor penguatan: o L L R R R Av  

Alat dan Komponen yang Digunakan

 Generator Sinyal (1 buah)

 Breadboard (1 buah)

 Sumber arus konstan (1 buah)

 Transistor 2N3904 (1 buah)

 Kabel-kabel

 Resistor Variable (1 buah)

Langkah Percobaan

Tegangan Bias dan Parameter Penguat

1. Susun rangkaian seperti Gambar 3-6 dengan nilai-nilai komponen sebagai berikut:

V VCC F C C C k RC k RB N Q 10 100 3 2 1 10 Re 1 27 3904 2            

(38)

Gambar 3-6 Rangkaian pengukuran parameter transistor

2. Pasanglah resistor set pada modul current source untuk menghasilkan arus Ic yang diinginkan dengan menggunakan formula

Ic mV

Rset  67.7 Asumsi  IC = IE

(Catatan: Arus yang dihasilkan harus kurang atau sama dengan 10 mA).

3. Ukurlah IC , IB dan IE dan catat pada Tabel 1. Kemudian dengan nilai tersebut dan nilai

komponen yang digunakan hitung parameter-parameter transistor serta parameter rangkaian penguat di bawah ini dan tuliskan pada Tabel 2.

Tabel 1 Pengukuran parameter transistor

Besaran Ukur Nilai

IC

IB

IE

Tabel 2 Perhitungan parameter transistor

Parameter Formula Nilai

(39)

gm T C m V I g   B C I I   r m g r_   re E T e I V r  Penguat CE Av S o v R r r RL RC A     ( // // ) Rin





 r R R_i  _B// Rout R_o 



R_C //r_o



Penguat CE dengan RE Av e e v R r RL RC A    // Rin R_i 



R_B//



1g_mr_e



r_



Rout R_o 



R_C //r_o



Penguat CB Av ) // (RC RL Gm R R R Av s i i   Rin R_i r_e Rout R_o  RC Penguat CC Av o L L R R R Av   Rin R_i r_ (1)R_L Rout 1 ) // (    RB R r R s e o

(40)

Common Emitter

A. Faktor Penguatan

4. Hubungkan ujung kaki RE ke pin “input” current source. Lakukan pengecekan arus Ic

tersebut dengan menggunakan amperemeter dan pastikan semua ground terhubung. 5. Buatlah suatu sinyal sinusoidal kecil dari generator sinyal dengan tegangan Vpp = 40-50

mV dan frekuensi 10 kHz.

6. Hubungkan rangkaian di atas dengan sinyal sinusoidal seperti yang ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.

Gambar 3-7 Rangkaian Common Emitter 7. Amati dan gambar sinyal di titik Z dan X menggunakan osiloskop.

8. Gunakan mode osiloskop xy untuk mengamati vo/vi, gambar grafik tersebut di buku log

praktikum.

9. Naikkan amplituda generator sinyal dan amati vo sampai bentuk sinyalnya mulai

terdistorsi. Catatlah tegangan vi pada saat hal tersebut terjadi.

10. Ulangi langkah 8 dan 9 dengan menambahkan resistor pada kaki emitor dengan capasitor bypass C3 seperti yang ditunjukkan oleh gambar berikut ini.

(41)

Gambar 3-8 Rangkaian Common Emitter bypass C3

B. Resistansi Input

11. Lepaskan hubungan Frekuensi Generator dan Osiloskop dari rangkaian.

12. Atur kembali fungsi generator untuk menghasilkan sinyal sinusoidal sebesar Vpp = 40 –

50 mV dengan frekuensi 10 kHz seperti yang ditunjukkan oleh gambar di bawah ini. Rs

adalah Resistansi Internal Frekuensi Generator, kita tidak perlu menambahkan

resistor apapun untuk membentuk skema ini.

13. Dengan tidak merubah nilai-nilai komponen dari rangkaian penguat dan tidak merubah amplituda output Generator sinyal, susunlah rangkaian seperti pada Gambar 3-9. 14. Ubah nilai Rvar dan catat nilainya yang membuat tegangan vi menjadi ½ dari tegangan

osiloskop sebelum terpasang pada rangkaian penguat. Maka Ri = Rvar + Rs (Rs=50Ω untuk generator fungsi berkonektor koaksial).

(42)

Gambar 3-9 Pengkuran resistansi input

C. Resistansi Output

16. Atur kembali fungsi generator seperti pada langkah 12. Sambungkan dengan rangkaian pada Gambar 3-10 ini dan catat hasil bacaan Vo di osiloskop (Re dihubung singkatkan).

Gambar 3-10 Pengukuran resistansi output

17. Sambungkan rangkaian di atas dengan Rvar kemudian atur nilai Rvar yang memberikan Vo di osiloskop yang bernilai ½ dari nilai tegangan sebelum dipasang Rvar. Maka Ro =

(43)

18. Ulangi percobaan ini dengan memasang Re.

Common Base

A. Faktor Penguatan

19. Lakukan langkah 2 sampai langkah 5.

20. Hubungkan rangkaian seperti pada Gambar 3-11.

Gambar 3-11 Pengkuran fakto penguatan common base 21. Amati dan gambar gelombang di titik Z dan Y menggunakan osiloskop.

22. Gunakan mode osiloskop xy untuk mengamati vo/vi, gambar grafik tersebut di buku log

praktikum.

23. Naikkan amplituda generator sinyal dan amati vo sampai bentuk sinyalnya mulai

terdistorsi. Catatlah tegangan vi pada saat hal tersebut terjadi.

B. Resistansi Input

25. Lakukan hal yang sama seperti pada percobaan Resistansi Input untuk Common Emitter (kecuali langkah 15) pada Gambar 3-12.

(44)

Gambar 3-12 Pengukuran resistansi input common base

C. Resistansi Output

26. Lakukan hal yang sama seperti pada percobaan Resistansi Output untuk Common Emitter (kecuali langkah 18) pada rangkaian di bawah ini.

(45)

Common Collector

A. Faktor Penguatan

27. Hubungkan rangkaian seperti pada Gambar 5-15.

Gambar 3-14 Pengukuran faktor penguatan common collector 28. Amati dan gambar gelombang di titik X dan Y menggunakan osiloskop.

29. Gunakan mode osiloskop xy untuk mengamati vo/vi dan vo/vi, gambar grafik

tersebut di buku log praktikum.

30. Naikkan amplituda frekuensi generator dan amati vo sehingga bentuk sinyal vo

(46)

B. Resistansi Input

31. Lakukan hal yang sama seperti pada percobaan Resistansi Input untuk Common Emitter (kecuali langkah 15) pada rangkaian berikut ini.

Gambar 3-15 Pengukuran reistansi input common collector

C. Resistansi Output

32. Lakukan hal yang sama seperti pada percobaan Resistansi Output untuk Common Emitter (kecuali langkah 18) pada rangkaian di bawah ini.

(47)

Analisis dan Kesimpulan

33. Dari hasil pengamatan yang anda peroleh untuk ketiga konfigurasi penguat BJT, bandingkanlah karakteristik ketiganya, lakukan analisis, dan tariklah kesimpulan pada laporan anda.

Mengakhiri Percobaan

34. Selesai praktikum rapikan semua kabel dan matikan osiloskop, generator

sinyal serta pastikan juga multimeter analog, multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).

35. Matikan MCB dimeja praktikum sebelum meninggalkan ruangan.

36. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku Catatan Laboratorium (log book) Anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai.

(48)

K

u

rv

a

k

a

ra

k

te

ri

s

ti

k

I

C

v

s

V

C

E

2 N

3

9

0

4

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0

2

4

6

8

10 V

C

E

IC

(49)

Percobaan 4

Karakteristik Dan Penguat FET

Tujuan

 Mengetahui dan mempelajari karakteristik transistor FET

 Memahami penggunaan FET sebagai penguat untuk konfigurasi Common Source, Common Gate, dan Common Drain

 Memahami resistansi input dan output untuk ketiga konfigurasi tersebut

Persiapan

Transistor FET

Transistor FET adalah transistor yang bekerja berdasarkan efek medan elektrik yang dihasilkan oleh tegangan yang diberikan pada kedua ujung terminalnya. Mekanisme kerja transistor ini berbeda dengan transistor BJT. Pada transistor ini, arus yang dihasilkan/dikontrol dari Drain (analogi dengan kolektor pada BJT), dilakukan oleh tegangan antara Gate dan Source (analogi dengan Base dan Emiter pada BJT). Bandingkan dengan arus pada Base yang digunkan untuk menghasilkan arus kolektor pada transistor BJT.

Jadi, dapat dikatakan bahwa FET adalah transistor yang berfungsi sebagai “konverter” tegangan ke arus.Transistor FET memiliki beberapa keluarga, yaitu JFET dan MOSFET. Pada praktikum ini akan digunakan transistor MOSFET walaupun sebenarnya karakteristik umum dari JFET dan MOSFET adalah serupa.

Karakteristik umum dari transistor MOSFET dapat digambarkan pada kurva yang dibagi menjadi dua, yaitu kurva karakteristik ID vs VGS dan kurva karakteristik ID vs VDS. Kurva

karakteristik ID vs VGS diperlihatkan pada gambar berikut. Pada gambar tersebut terlihat

bahwa terdapat VGS minimum yang menyebabkan arus mulai mengalir. Tegangan tersebut

dinamakan tegangan threshold, Vt. Pada MOSFET tipe depletion, Vt adalah negative,

sedangkan pada tipe enhancement, Vt adalah positif.

Pada Gambar 4-1 terlihat bahwa terdapat VGS minimum yang menyebabkan arus mulai

mengalir. Tegangan tersebut dinamakan tegangan threshold, Vt. Pada MOSFET tipe

(50)

Gambar 4-1 Kurva karakteristik umum transistor MOSFET

Kurva karakteristik ID vs. VDS ditunjukkan oleh gambar di bawah ini. Pada Gambar 4-2

terdapat beberapa kurva untuk setiap VGS yang berbeda-beda. Gambar ini digunakan untuk

melakukan desain peletakan titik operasi/titik kerja transistor. Pada gambar ini juga ditunjukkan daerah saturasi dan Trioda.

Gambar 4-2 Kurva karakteristik ID vs. VDS

Penguat FET

Untuk menggunakan transistor MOSFET sebagai penguat, maka transistor harus berada dalam daerah saturasinya. Hal ini dapat dicapai dengan memberikan arus ID dan tegangan

VDS tertentu. Cara yang biasa digunakan dalam mendesain penguat adalah dengan

menggambarkan garis beban pada kurva ID vs VDS. Setelah itu ditentukan Q point-nya yang

akan menentukan ID dan VGS yang harus dihasilkan pada rangkaian. Setelah Q point dicapai,

maka transistor telah dapat digunakan sebagai penguat, dalam hal ini, sinyal yang diperkuat adalah sinyal kecil (sekitar 40-50 mVp-p dengan frekuensi 1-10 kHz).

Terdapat 4 konfigurasi penguat pada transistor MOSFET, yaitu Common Source, Common Source dengan resistansi source, Common Gate, dan Common Drain. Pada praktikum ini, digunakan konfigurasi Common Source dengan resistansi source dan Common Gate. Formula parameter penguat untuk dua konfigurasi yang digunakan dijelaskan dalam Tabel 3.

(51)

Tabel 3 Formula parameter penguat

Common Source Common Gate

Rangkaian

Penguat AV −𝑔𝑚(𝑅𝐿 ∥ 𝑅𝐷 ∥ 𝑟𝑜) −𝑔𝑚(𝑅𝐿 ∥ 𝑅𝐷 ∥ 𝑟𝑜)

Resistansi Input Rin 𝑅𝐺 1

𝑔𝑚

Resistansi Output Rout

𝑅_𝐷 ∥ 𝑟_𝑜 𝑅_𝐷 ∥ 𝑟_𝑜

Alat dan Komponen yang Digunakan

 Sumber tegangan DC (2buah)

 Generator Sinyal (1 buah)

 Kit Transistor sebagai switch

 Breadbord (1 buah)  RG = Potensiometer 1 MΩ (1 buah)  RD = Potensiometer 10 kΩ (1 buah)  RS = Potensiometer 1 kΩ (2 buah)  Resistor 1 MΩ (1 buah)  Kapasitor 100 uF (3 buah)  Kabel-kabel

 Peak Atlas DCA Pro (1buah)

Langkah Percobaan

Memulai Percobaan

1. Nyalakan komputer dan sambungkan USB Power Atlas DCA Pro ke komputer.

2. Sambungkan kabel Atlas DCA Pro dengan kaki MOSFET pada kit Transistor Sebagai Switch pada Gambar 4-4, secara bebas (warna tidak berpengaruh).

(52)

Gambar 4-3: PEAK Atlas DCA Pro

Gambar 4-4: Kit Transistor Sebagai Switch

Gambar 4-5: Icon DCA Pro Gambar 4-6: Jendela aplikasi DCA Pro

3. Buka aplikasi DCA Pro yang tersedia di komputer.

4. Pastikan DCA Pro Connected pada pojok kiri bawah layar.

5. Tekan tombol test pada DCA Pro maupun pada jendela Peak DCA Pro.

6. Perhatikan spesifikasi dan konfigurasi kaki-kaki MOSFET yang terbaca oleh alat Atlas DCA Pro.

B. Kurva I

D

vs. V

GS

7. Buka tab MOSFET Id/Vgs pada jendela aplikasi DCA Pro

8. Atur pengaturan tracing seperti pada gambar berikut, kemudian klik Start. Tunggu proses tracing.

Gambar 4-7: Pengaturan pembuat grafikID vs VGS

9. Amati grafik yang terbentuk. Catat di BCL dan lakukan analisis.

(53)

12. Buka tab MOSFET Id/Vds pada jendela aplikasi DCA Pro

C. Kurva I

D

vs. V

DS

13. Atur pengaturan tracing seperti pada gambar berikut, kemudian klik Start. Tunggu proses tracing.

Gambar 4-8: Pengaturan pembuat grafik ID vs VDS

14. Amati grafik yang terbentuk. Catat di BCL dan lakukan analisis.

Desain Q-point

1. Tentukan nilai RD yang akan digunakan pada rangkaian penguat (percobaan IV.C)

2. Dengan menggunakan kurva IDvs VDS dan VDD = 15 V, buatlah garis beban (load line)

pada grafik IDvs VDS dan tempatkan titik Q.

3. Catat nilai DC vGS, vDS, dan iD pada titik Q.

4. Hitung gm dengan terlebih dahulu mencari nilai K berdasarkan formula i_D = K(v_GS− V_t)2

g_m = 2K(v_GS− V_t)

5. Tentukan nilai gm dengan melihat kemiringan kurva titik Q point pada kurva karakteristik ID vs VGS. Bandingkanlah kedua nilai gm yang anda peroleh.

Persamaan load line

i_{D,load line}= VDD R_D −

1 R_DvDS Sehingga garis akan memotong sumbu iD pada nilai iD =V_RDD

(54)

Gambar 4-9: Penentuan Titk Kerja Q.

(55)

RANGKAIAN PENGUAT

A. Rangkaian Bias

1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar di bawah ini.

Gambar 4-11: Rangkaian DC (biasing) Common Source

2. Aturlah VDD, potensiometer RG, RD, dan RS agar transistor berada pada titik operasi

yang diinginkan, memperhatikan VDD.

3. Buatlah sinyal input sinusoidal sebesar 50 mVpp dengan frekuensi 10 kHz.

Penguat Common Source

A. Faktor Penguatan

1. Hubungkan sinyal input tersebut ke rangkaian dengan memberikan kapasitor kopling seperti yang ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.

Gambar 4-12 Pengukuran faktor penguatan common source 2. Gunakan osiloskop untuk melihat sinyal pada Gate dan Drain transistor. 3. Tentukan penguatannya (Av = Vo/Vi).

(56)

4. Naikkan amplitudo generator sinyal dan perhatikan sinyal output ketika sinyal mulai terdistorsi. Catatlah tegangan input ini.

5. Bandingkan nilai penguatan yang diperoleh dari percobaan ini dengan nilai dari hasil perhitungan dengan menggunakan tabel karakteristik penguat FET.

B. Resistansi Input

6. Hubungkan rangkaian di atas dengan sebuah resistor variable pada inputnya seperti pada Gambar 4-13.

Gambar 4-13 Pengukuran resistansi input common source 7. Hubungkan osiloskop pada Gate transistor.

8. Aturlah resistor variable tersebut sampai amplitudo sinyal input menjadi ½ dari sinyal input tanpa resistor variable.

9. Catatlah nilai Rvar yang menyebabkan hal tersebut terjadi. Jadi, Rin = Rvar. 10. Bandingkan nilai resistansi input yang diperoleh dari percobaan ini dengan nilai

dari hasil perhitungan dengan menggunakan tabel karakteristik penguat FET.

C. Resistansi output

11. Hubungkan rangkaian di atas dengan sebuah resistor variable pada outputnya seperti pada gambar di bawah ini.

(57)

12. Hubungkan osiloskop pada kapasitor Drain transistor.

13. Aturlah resistor variable tersebut sampai amplitudo sinyal output menjadi ½ dari sinyal output tanpa resistor variable.

14. Catatlah nilai Rvar yang menyebabkan hal tersebut terjadi. Jadi, Rout = Rvar. 15. Bandingkan nilai resistansi output yang diperoleh dari percobaan ini dengan nilai

dari hasil perhitungan dengan menggunakan tabel karakteristik penguat FET.

Penguat Common Gate

16. Lakukan percobaan Faktor Penguatan, Resistansi input, dan Resistansi Output seperti pada Common Source, namun dengan konfigurasi rangkaian di bawah ini.

Gambar 4-15 Pengukuran penguatan common gate

Penguat Common Drain

17. Lakukan percobaan Faktor Penguatan, Resistansi input, dan Resistansi Output seperti pada Common Source, namun dengan konfigurasi rangkaian di bawah ini.

(58)

Mengakhiri Percobaan

33. Selesai praktikum rapikan semua kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal serta pastikan juga multimeter analog, multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).

34. Matikan MCB dimeja praktikum sebelum meninggalkan ruangan.

35. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan mendapatkan potongan nilai sebesar minimal 10.

36. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku Catatan Laboratorium (log book) Anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai.

Kurva disipasi daya maksimum CD4007

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 VDS(V) ID(mA)

(59)

Percobaan 5

Transistor sebagai Switch

Tujuan

 Mengetahui dan mempelajari fungsi transistor sebagai switch

 Mengetahui dan mempelajari karakteristik kerja Bipolar Junction Transistor ketika beroperasi sebagai saklar

 Mengetahui dan mempelajari karakteristik kerja MOS Field-Effect Transistor baik tipe n-MOS maupun CMOS ketika beroperasi sebagai saklar

Persiapan

Switch Ideal

Sebuah switch ideal harus mempunyai karakteristik pada keadaan “off” ia tidak dapat dilalui arus sama sekali dan pada keadaan “on” ia tidak mempunyai tegangan drop.

Transistor BJT sebagai Switch

Komponen transistor dapat berfungsi sebagai switch, walaupun bukan sebagai switch ideal. Untuk dapat berfungsi sebagai switch, maka titik kerja transistor harus dapat berpindah-pindah dari daerah saturasi (switch dalam keadaan “on”) ke daerah cut-off (switch dalam keadaan “off”). Untuk jelasnya lihat Gambar 5-1.

Gambar 5-1 Daerah kerja transistor

Dalam percobaan ini perpindahan titik kerja dilakukan dengan mengubah-ubah pra-tegangan (bias) dari emitter-base.

(60)

MOSFET sebagai Switch

Selain BJT, MOSFET juga dapat berfungsi sebagai switch. Dibandingkan dengan BJT, sifat switch dari MOSFET juga lebih unggul karena membutuhkan arus yang sangat kecil untuk operasinya.

Ada dua tipe MOSFET menurut tegangan kerjanya yaitu n-Channel MOSFET (n-MOS) dan p-Channel MOSFET (p-MOS). Dimana n-MOS bekerja dengan memberikan tegangan positif pada gate, dan sebaliknya, p-MOS bekerja dengan memberikan tegangan negatif di gate. n-MOS berlaku sebagai switch dengan membuatnya bekerja di sekitar daerah saturasinya. Daerah kerja dari n-MOS dapat dilihat pada Gambar 5-2.

Gambar 5-2 Daerah kerja n-MOS

Rangkaian CMOS

Jika n-MOS dan p-MOS digabungkan, akan dihasilkan rangkaian CMOS (Complementary MOS) yang ditunjukkan oleh gambar berikut ini. Untuk memperlakukan CMOS supaya bekerja sebagai switch, kita harus mengubah-ubah daerah kerjanya antara cut-off dan saturasi.

(61)

Alat dan Komponen yang Digunakan

 Kit Transistor sebagai Switch (1 buah)

 Multimeter Analog dan Digital (2 buah)

 Kabel-kabel (2 buah)

Langkah Percobaan

Memulai Percobaan

1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang tertempel pada masing-masing meja praktikum.

Transistor BJT Sebagai Switch

Gambar 5-4 Rangkaian BJT sebagai switch 2. Susun rangkaian seperti pada Gambar 5-4 dengan VCC = 12 Vdc.

3. Posisikan Rvar pada nilai minimum (VBE=0). Catat harga VCE awal.

4. Naikan tegangan di Base (dengan memutar Rvar) perlahan-lahan hingga terlihat lampu menyala (relay bekerja).

5. Tepat pada saat lampu menyala, catat harga: IB, IC, VBE dan VCE.

6. Naikkan tegangan di Base (dengan memutar Rvar), catat IB dan IC. Tentukan tiga

nilai pengukuran antara saat lampu menyala sampai potensiometer Rvar maksimum. A Vcc V V A Rvar 100 k Rc IB VBE VCE IC Vcc Relay Lampu 12 V

(62)

7. Kemudian turunkan tegangan catu perlahan-lahan hingga lampu padam kembali. Catat harga-harga IB, IC, VBE dan VCE yang menyebabkan lampu padam.

8. Ulangi langkah 3 sampai 7 dengan beberapa VCC lain (11, 10, 9 VDC, dll).

9. Gambarkan kurva yang menunjukkan VBE minimum yang menyebabkan Saturasi,

VBE maksimum yang menyebabkan Cut-Off, dan beberapa nilai VCC & VCE yang

berbeda-beda dalam satu grafik.

MOSFET sebagai Switch

A. N-MOS

1. Cara Multimeter

10. Buat rangkaian seperti pada gambar berikut ini dengan VDD = 5 Vdc.

Gambar 5-5 Pengukuran karakteristik n-MOS dengan multimeter 11. Posisikan Rvar pada nilai minimum (Va=0). Catat harga VDS dan ID awal.

12. Naikan tegangan di Gate (dengan memutar Rvar) perlahan-lahan hingga terlihat ada arus di Drain (ID).

13. Tepat pada saat ada arus di Drain (ID), catat harga: IG, ID, VGS dan VDS

14. Ulangi langkah 11 sampai 13 dengan beberapa VDD lain: 6, 7.5, 9, VDC (jangan

melebihi 12V).

15. Gambarkan kurva hubungan VGS – ID.

2. Cara Osiloskop

16. Buat rangkaian seperti pada gambar berikut ini dengan VDD = 5 VDC.

Rd 2,2K Rvar 100K Vgs Id Vds Vdd G D s

(63)

Gambar 5-6 Pengukuran karakteristik n-MOS dengan osiloskop 17. Gunakan generator sinyal sebagai Vin

18. Atur bentuk gelombang fungsi generator segitiga dengan amplitude 0 – 5 V (atur offset fungsi generator) dan kemudian hubungkan ke osiloskop channel 1. 19. Hubungkan keluaran (Vout) channel 2, gunakan mode xy untuk melihat kurva Vin

– Vout.

20. Amati dan gambar kurva tersebut pada buku log praktikum. 21. Tentukan tegangan Threshold (Vth).

B. Inverter CMOS

1. Cara Multimeter

22. Buat rangkaian seperti pada gambar berikut ini dengan VCC = 5 VDC.

Rvar 100K Vgs Id Vout Vdd G D S a

Gambar 5-7 Pengukuran karakteristik inverter CMOS dengan multimeter

Rd Vdd G D s + -+ -Vin Vout

(64)

23. Posisikan Rvar pada nilai minimum (Va=0). Catat harga Vout, IS dan ID awal.

24. Naikan tegangan di Gate (dengan memutar Rvar) perlahan-lahan hingga terlihat ada arus di Drain (ID).

25. Tepat pada saat ada arus di Drain (ID), catat harga: IG, IS, ID, VGS dan VDS.

26. Naikkan terus Va (=VGS) untuk beberapa nilai, kemudian catat IG, IS, ID, VGS dan VDS

dan gambarkan kurva Va-Vout.

27. Ulangi langkah 23 sampai 26 untuk VCC = 10 VDC.

2. Cara Osiloskop

28. Buat rangkaian seperti pada gambar berikut ini dengan VDD = 5 VDC.

Gambar 5-8 Pengukuran karakteristik inverter CMOS dengan osiloskop 29. Gunakan generator sinyal sebagai Vin.

30. Atur bentuk gelombang fungsi generator segitiga dengan amplitude 0 – 5 V (atur offset fungsi generator) dan kemudian hubungkan ke osiloskop channel 1. 31. Hubungkan Vout1 ke channel 2 osiloskop, gunakan mode xy untuk melihat kurva

Vin – Vout1.

32. Amati dan gambar kurva tersebut pada buku log praktikum. 33. Tentukan tegangan Threshold (Vth).

34. Lepaskan hubungan Vout1 dari osiloskop, kemudian hubungkan Vout2 ke channel

2 osiloskop, gunakan mode xy untuk melihat kurva Vin – Vout2.