13 tt3b kel01 arlita kusuma dewi
Post on 19-Jan-2016
169 Views
Preview:
TRANSCRIPT
LAPORAN LABORATORIUM ANALOG
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI
No. Percobaan : XIII
DESIGN PENGUAT COMMON EMITOR
KELOMPOK : 01
NAMA PRAKTIKAN : ARLITA KUSUMA DEWI
NAMA REKAN KERJA : 1. DINDA YANDITA
2. MUH. ARIF R.
KELAS / KELOMPOK : TT-3B / KELOMPOK 1
TANGGAL PELAKSANAAN PRAKTIKUM : 25,27 NOVEMBER 2013 & 2 DESEMBER 2013
TANGGAL PENYERAHAN LAPORAN : 8 DESEMBER 2013
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI JAKARTA
8 DESEMBER 2013
DAFTAR ISI
DESIGN PENGUAT COMMON EMITORHalaman Judul 1
Daftar Isi 2
1. Tujuan 3
2. Dasar Teori 3
2.1. Penguat Common Emitor 4
2.2. Ciri-ciri Masukan Common Emitor 5
2.3. Ciri-ciri Keluaran Common Emitor 5
2.4. Karakteristik Penguat Common Emitor 5
2.5. Pembalik Fasa 6
2.6. Rangkaian Ekivalen AC dan DC 7
3. Alat dan Komponen yang Digunakan 10
4. Prosedur Percobaan11
4.1. Rangkaian Bias Pembagi Tegangan Penguat Common Emitor 11
4.2. Rangkaian Penguat Common Emitor 11
5. Data Hasil Percobaan 12
6. Analisa 15
6.1. Perhitungan IB, IC, IE, VB, VBE, VCE untuk Tabel 1 15
6.2. Penguatan Tegangan dan Kepatuhan ac Rangkaian Penguat Common Emitor16
6.3. Bentuk Gelombang Vout Pada Berbagai Nilai Vin (ac) 17
6.4. Perhitungan Vout rangkaian penguat common emitor dengan model ac Eber’s Mole
17
6.5. Fasa Vin Terhadap Vout 19
7. Kesimpulan 19
Daftar Pustaka20
Lampiran 21
2
PERCOBAAN XIII
DESIGN PENGUAT COMMON EMITOR
1.TUJUAN
1. Menentukan titik kerja melalui pemberian tegangan bias sesuai dengan jenis
transistor dan arus output.
2. Mengamati tegangan output dan menghitung penguatan tegangan.
2. DASAR TEORI
Transistor sering digunakan untuk memperkuat sinyal input dalam radio, tel
evisi dan beberapa aplikasi lain. Rangkaian ini di desain untuk menaikkan arus atau
level tegangan. Penguatan daya dihasilkan oleh penguatan arus dan tegangan (P=V
*I). Cara menenukan kaki-kaki pada transistor dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu
dengan menggunakan alat ukur dan dengan melihat tanda pada komponen. Cara
yang paling sering digunakan adalah dengan berdasarkan tanda pada komponen.
Untuk lebih mudah dapat dengan menggunakan data sheet dari komponen yang
bersangkutan.
Transistor merupakan komponen dasar untuk system penguat. Untuk
bekerja sebagai penguat , transistor harus berada dalam keadaan aktif. Kondisi aktif
dengan memberikan bias pada transistor.
Ada 3 Macam konfigurasi dari rangkaian penguat transistor yaitu :
Common-Emitter (CE) atau Emitter ditanahkan Common-Base (CB) atau Basis Ditanahkan dan Common-Collector (CC) atau Kolektor ditanahkan.
3
2.1. Penguat Common Emitor
Sesuai dengan namanya, penguat emitter ditanahkan (common emiter),
memiliki kaki emitor dari transistor bipolar dalam rangkaian penguat dihubungkan
dengan tanah (ground AC). Basis emitor berada dalam keadaan basis maju.
Rangkaian penguat common-emitter adalah yang paling banyak digunakan karena
memiliki sifat menguatkan tegangan puncak amplitudo dari sinyal masukan. Faktor
penguatan dari transistor dilambangkan dengan simbol beta (β).
Pada penguat common emitor , kaki emitor transistor di groundkan, lalu
input di masukkan ke basis dan output diambil pada kaki kolektor. Penguat
Common Emitor juga mempunyai karakter sebagai penguat tegangan.
Gambar 2.1. Penguat Common Emitor
Pada emitor ditanahkan isyarat masuk melalui basis dan emitor
dihubungkan dengan tanah, sedangkan keluaran diambil dari kolektor. Emitor
ditanahkan mempunyai impedansi masukan kali lebih besar daripada basis
ditanahkan, dan impedansi keluaran transistor lebih kecil daripada basis
ditanahkan. Impedansi masukan yang tak terlalu besar dan impedansi keluaran
yang tak terlalu kecil membuat emitor ditanahkan sangat baik digandengkan dalam
beberapa tahap tanpa banyak ketidaksesusian impedansi pada alih tegangan dari
satu tahap ke tahap berikutnya.
4
2.2. Ciri-ciri Masukan Common Emitor
Perhatikan beberapa hal berikut pada lengkungan ciri statik masukan transistor
dengan hubungsn emitor ditanahkan.
a. Sumbu tegak adalah arus basis iB yang mempunyai nilai dalamA dan sumbu datar
adalah VBE.
b. Pada VCE = 0 arus basis naik dengan cepat dibandingkan dengan nilai VCE yang
lain.
2.3. Ciri-ciri Keluaran Common Emitor
Lengkung ciri statik keluaran transistor jika dihubungkan emitor ditanahkan
adalah seperti berikut.
a. Sumbu tegak adalah arus kolektor iC, sumbu datar adalah beda tegangan antara
kolektor dan emitor VCE dengan parameter arus basis iB.
b. Nisbah , yang mempunyai nilai kira-kira 100, sehingga arus basis mempunyai
nilai kecil. Jika arus kolektor terdapat dalam orde 1 mA, maka arus basis yang
masuk adalah orde puluhan mikro amper.
c. Jika arus iB = 0, maka iC = 0.
d. Jika Lengkungan ciri statik masing-masing arus basis iB mempunyai kemiringan
yang benar, yang berarti impedansi keluaran transistor yang sebanding dengan
kebalikan kemiringan lengkungan ciri mempunyai nilai kecil, makin besar arus
basis iB makin besar kemiringannya.
2.4. Karakteristik Penguat Common Emitor
Penguat Common Emitor mempunyai karakteristik sebagai berikut :
Sinyal outputnya berbalik fasa 180 derajat terhadap sinyal input.
Sangat mungkin terjadi osilasi karena adanya umpan balik positif, sehingga
sering dipasang umpan balik negatif untuk mencegahnya.
Sering dipakai pada penguat frekuensi rendah (terutama pada sinyal audio).
5
Mempunyai stabilitas penguatan yang rendah karena bergantung pada
kestabilan suhu dan bias transistor.
Jika tegangan keluaran turun oleh pertambahan arus beban , maka VBE
(tegangan basis – emiter) bertambah dan arus beban bertambah besar pula ,
sehingga titik q (kerja) bergeser keatas sepanjang garis beban , dan VEC (tegangan
emiter – colector) berkurang . Akibatnya Vo (tegangan keluaran) bertambah besar
melawan turunnya Vo oleh arus beban sehingga keluaran Vo akan tetap (Sutrisno,
1986 : 172).
Emiter menjadi bagian bersama untuk masukan dan keluaran . Resistansi
keluarannya adalah resistansi didalam penguat yang terlihat oleh beban , resistansi
keluaran, diperoleh dengan membuat Vs = 0 dan RL (hambatan beban) = ∞ .
Dengan menghubungkan pembangkit luar pada ujung keluaran , maka arus
mengalir kedalam penguat (Thomas sri widodo, 2002: 61-62).
2.5. Pembalik Fasa
Selama setengah siklus tegangan masuk yang positif arus basis naik,
mengakibatkan arus kolektor juga naik. Ini menimbulkan penurunan tegangan yang
lebih besar melintas tahanan kolektor. Sehingga, tegangan kolektor turun dan kita
memperoleh setengah siklus negatif yang pertama pada tegangan keluar.
Sebaliknya, pada setengah siklus tegangan masuk yang negatif arus kolektor lebih
sedikit mengalir dan penurunan tegangan melintas tahanan kolektor berkurang.
Dengan demikian, tegangan kolektor tanah naik dan kita memperoleh setengah
siklus positif pada tegangan keluar.
Phase output pada rangkaian penguat common emittor akan terbalik
sebesar 180° terhadap phase inputnya. Dan amplitudo dari output akan lebih besar
daripada amplitudo inputnya (terjadi penguatan). Dimana :
6
2.6. Rangkaian Ekivalen AC dan DC
Gambar 2.2 b memperlihatkan garis beban ac dan titik Q. tegangan masuk
ac menghasilkan perubahan ac pada arus basis. Hal ini mengakibatkan perubahan
sinusoidal di sekitar titik Q.
Gambar 2.2. (a) Penguat emitter-ditanahkan. (b) Garis Beban ac
Cara yang paling sederhana untuk menganalisa rangkaian ini adalah dengan
membagi penelaahannya menjadi 2 bagian : analisa ac dengan dc, kita dapat
menggunakan dalil superposisi dalam menganalisa penguat-penguat transistor.
Berikut ini akan diuraikan langkah-langkah penerapan super posisi pada
rangkaian-rangkaian transistor :
1. Kurangilah sumber AC menjadi nol; ini berarti menghubung-singkat
sumber tegangan dan membuka sumber arus. Buka semua kapasitor.
Rangkaian yang tinggal disebut rangkaian ekivalen DC. Dengan rangkaian
ini, kita dapat menghitung semua arus dan tegangan DC yang kita inginkan.
2. Kurangilah sumber DC menjadi nol; ini berarti sama dengan menghubung-
singkat semua tegangan dan membuka sumber arus. Hubung-singkatkan
semua kapasitor penggandeng dan kapasitor pintas. Rangkaian yang tinggal
7
disebut rangkaian ekivalen AC. Rangkaian ini adalah rangkaian yang
digunakan untuk menghitung arus dan tegangan AC.
Arus keseluruhan disetiap cabang pada rangkaian itu adalah jumlah arus DC
dan arus AC yang mengalir pada cabang tersebut. Tegangan keseluruhan
melintas setiap cabang adalah jumlah tegangan DC dan tegangan AC melintas
tegangan tersebut.
Gambar 2.3. Dalil superposisi. (a) Rangkaian yang sebenarnya. (b) Rangkaian
ekivalen DC. (c) Rangkaian ekivalen AC.
Tegangan sebuah penguat adalah perbandingan tegangan keluar ac dengan
tegangan masuk ac. Persamaannya adalah sebagai berikut :
8
Gambar 2.4. (a) rangkaian ekivalen ac untuk penguat emiter-ditanahkan. (b)
model ac Ebers-Moll yang digunakan untuk transistor.
Hukum ohm mengatakan bahwa arus emitter ac adalah :
Karena arus arus kolektor hampir sama dengan arus emiter, maka
Arus kolektor ac mengalir melalui tahanan kolektor, menghasilkan
tegangan keluaran sebesar
Berarti tegangan dapat juga dicari dengan menggunakan persamaan
sebagai berikut :
9
3. ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN
No Alat dan Komponen yang Digunakan Jumlah
1 DC Power Supply 1
2 Resistor 220Ω 1
3 Resistor 2,2 kΩ 1
4 Resistor 200 Ω 1
5 Resistor 10 kΩ 1
6 Resistor 1kΩ 1
7 Resistor 1,5 kΩ 1
8 Transistor BC 107 1
9 Kapasitor 22 µF 3
10 Multimeter 1
11 Function generator 1
12 Osiloskop 1
13 Kabel – kabel penghubung secukupnya
10
4. PROSEDUR PERCOBAAN
4.1. Rangkaian bias pembagi tegangan penguat common emitor
1. Mencatat karakteristik transistor BC 107 dari datasheet.
Gambar 4.1. Rangkaian bias pembagi tegangan penguat common emitor
2. Transistor BC 107 ini akan digunakan sebagai penguat common emitor
dengan bias pembagi tegangan. Menghitung nilai R1, R2, RC dan RE bila
diinginkan VCC = 10V dan IC(Q) = 1 mA.
3. Menghitung nilai VCE(Q). Apakah VCE(Q) x IC(Q) < PD(max) ?
4. Membuat rangkaian bias pembagi tegangan penguat common emitter seperti
gambar 1, dengan VCC = 10V dan nilai-nilai R1, R2, RC dan RE hasil
perhitungan langkah 2.
5. Mengukur IB, IC, IE, VB, VBE dan VCE.
6. Memasukkan hasilnya pada Tabel 1.
4.2. Rangkaian penguat common emitor
1. Membuat rangkaian seperti Gambar 2 dengan Vin(ac) = 80 mV gelombang
sinusoida, frekuensi 1kHz, RS = 1 kΩ dan RL = 1,5 kΩ. Mengamati dengan
menggunakan osiloskop VB, VE, VBE, VCE dan Vout. Menggambarkan hasil
pengamatan tersebut.
2. Mengulangi langkah 1 dengan nilai Vin(ac) = 0,2 VPP dan 1V pada frekuensi
yang sama.
3. Mencatat hasilnya pada Tabel 2.
11
Gambar 4.2. Rangkaian penguat common emitter
5. DATA HASIL PERCOBAAN
Tabel 1. Rangkaian bias pembagi tegangan penguat common emitor
IB IC IE VB VBE VCE
Ukur 2 µA 0,95 mA 0,9 mA 0,89 V 0,65 V 0,22 V
Hitung 3,3 µA 1 mA 1,0033 mA 0,91 V 0,7 V 0,2 V
Tabel 2. Rangkaian penguat common emitor
Vin (ac)Vout
Ukur Hitung
80 mV 1,08 V 0,89 V
0,2 V 2,1 V 2,22 V
1 V 2,9 V 11,13 V
Maks tidak cacat : 0,12 V 0,19 V 1,33 V
Sempurna : 22 mV 44 mV 0,245 V
Gambar hasil pengamatan untuk Tabel 2. Rangkaian Penguat Common Emitor menggunakan osiloskop :
12
Vin (ac) Gambar Gelombang Vin dan Vout Keterangan
80 mV
Vin = Ain = 80 mV
Vout = Aout = 1,08 V
0,5 ms 1 ms/div
0,2 V
Vin = Ain = 0,2 V
Vout = Aout = 2,1 V
0,5 ms 1 ms/div
1 V
Vin = Ain = 1 V
Vout = Aout = 2,9 V
0,5 ms 1 ms/div
13
Saat input & output maksimal
tidak cacat :
0,12 V
Vin = Ain = 0,12 V
Vout = Aout = 0,19 V
0,5 ms 1 ms/div
Saat input & output
sempurna :
22 mV
Vin = Ain = 22 mV
Vout = Aout = 44 mV
0,5 ms 1 ms/div
6. ANALISA
6.1. Perhitungan IB , IC, IE,VB, VBE, VCE untuk tabel 1.
R2
R1+R2
×Vcc>0,7
Dimisalkan Vcc = 10 V ; R1 = 2,2 k Ω . Maka :
R2
R1+R2
×10 V >0,7
10 R2 > 0,7 R1 + 0,7 R2
14
9,3 R2 > 0,7 R1
R2 > 0,79,3
R1
R2 > 0,075 R1
R2 > 0,075 2200 Ω
R2 > 203,225 Ω
Jadi, R2 yang dipakai adalah 220 Ω.
RBB = R1 . R2
R1+R2
=2200 Ω .220 Ω2200 Ω .220 Ω
=200 Ω
VBB = IB . RBB + VBE + IB (1+ β).RE
β=IC
I B
I B=I C
β=1 mA
300=3,33 μA
I E=I B+ I C = 3,33 ×10−3mA .1mA=1,00333 mA
RE=Vbb−I B . RB−Vbe
I E
= 0,91 – (0,0033 mA .0,2 k Ω )−0,7
1,0033 mA
= 0,208847 kΩ = 208,84 Ω = 200Ω
VBB = R2
R1+R2
×Vcc
= 220 Ω
2200 Ω+220 Ω×10 V =0,91V
VCC = IC . RCC + VCE + IC ( 1β+1)RE
15
RC=
Vcc – Vce – I C( 1β+1)
I C
¿10V – 0,2V – I C( 1
300+1)
I C
= 9798,9967 Ω = 10 k Ω
Jadi, nilai IB = 3,33 µA ; IC = 1 mA ; IE = 1,00333 mA ; VB = 0,91 V ; VBE = 0,7 V ; VCE = 0,2 V
Jika nilai perhitungan dengan pengukuran dibandingkan, tidak terdapat
perbedaan nilai yang jauh. Nilai yang dihasilkan hampir sama, walaupun tidak tepat
sama. Adanya perbedaan tersebut dikarenakan faktor:
Nilai resistor yang digunakan untuk praktek tidak sesuai dengan nilai
resistor yang didapatkan pada saat perhitungan, dikarenakan nilai resistor
yang digunakan adalah nilai resistor yang umum berada di pasaran. Jadi,
digunakan nilai resitor yang mendekati hasil perhitungan.
Kondisi komponen yang kurang bagus dikarenakan komponen sudah sering
digunakan.
Ketelitian dalam pembacaan alat ukur.
6.2. Penguatan tegangan dan kepatuhan ac rangkaian penguat common emitor
Vin = 80 mV
Av = Vout / Vin = 1,08 V / 0,08 V = 13,5 kali
Vin = 0,2 V
Av = Vout / Vin = 2,1 V / 0,2 V = 10,5 kali
Vin = 1 V
Av = Vout / Vin = 2,9 V / 1 V = 2,9 kali
Vin = 0,12 V
Av = Vout / Vin = 0,19 V / 0,12 V = 1,58 kali
Vin = 22 mV
Av = Vout / Vin = 0,044 V / 0,022 V = 2 kali
6.3. Bentuk gelombang Vout pada berbagai nilai Vin (ac)
16
Dari bentuk gelombang yang ditampilkan pada osiloskop dengan Vin = 0,08
V ; 0,2 V dan 1 V menunjukkan bahwa semakin tinggi nilai tegangan input (Vin)
yang diberikan, maka nilai tegangan keluaran dari Vout akan semakin besar pula,
dikarenakan karakter penguat common emitor adalah sebagai penguat tegangan.
Jadi, semakin tinggi nilai input yang dimasukkan menyebabkan penguatannya
semakin besar dan amplitudo yang dihasilkan dari output akan lebih besar daripada
amplitudo inputnya pada saat kondisi tersebut maka terjadi penguatan.
Pada saat diberikan Vin = 80 mV , 0,2 V dan 1V gelombang Vout yang
dihasilkan adalah cacat. Karena gelombang yang dihasilkan bukan berbentuk
gelombang sinus yang sesuai dengan gelombang inputnya. Gelombang mulai
terlihat tidak cacat atau maksimal tidak cacat pada saat diberikan Vin = 0,12 V dan
gelombang sempurna yaitu keluarannya adalah gelombang sinus yang sama dengan
masukannya dihasilkan pada saat Vin = 22 mV.
6.4. Perhitungan Vout rangkaian penguat common emitor dengan model ac Eber’s
Mole
berlaku untuk semua nilai input :
r 'e=V BE
I E
= 0,7 V1,003 ×10−3 A
=697,90 Ω
1. 80 mV
V ¿=I B (r 'e+RE )
0,08 V=I B (697,90 Ω+200 Ω )
I B=8,90 ×10−5 A
V out=−I B RC=−8,90 ×10−5 A × 104 Ω=−0,89 V
2. 0,2 V
V ¿=I B (r 'e+RE )
0,2 V=I B (697,90 Ω+200 Ω)
I B=2,22× 10−4 A
V out=−I B RC=−2,22 ×10−4 A × 104 Ω=−2,22V
17
3. 1 V
V ¿=I B (r 'e+RE )
1 V=I B (697,90 Ω+200 Ω )
I B=1,11×10−3 A
V out=−I B RC=−1,11×10−3 A × 104 Ω=−11,13V
4. 0,12 V
V ¿=I B (r 'e+RE )
0,12 V=I B (697,90 Ω+200 Ω)
I B=1,33× 10−4 A
V out=−I B RC=−1,33 ×10−4 A ×104 Ω=−1,33 V
5. 22 mV
V ¿=I B (r 'e+RE )
0,022 mV=I B (697,90 Ω+200 Ω )
I B=2,45× 10−5 A
V out=−I B RC=−2,45 ×10−5 A × 104 Ω=−0,245V
Setelah dibandingkan dengan hasil pengukuran yang telah dilakukan
sebelumnya, dapat terlihat adanya sedikit perbedaan dengan hasil
pengukuran.Hal tersebut dikarenakan adanya ketidaksesuaian nilai resistor yang
dipakai pada rangkaian dengan perhitungan.
6.5. Fasa Vin terhadap Vout
18
Gelombang output yang dihasilkan berbalik fasa 180 derajat terhadap
gelombang inputnya. Dan amplitudo dari output menjadi lebih besar daripada
amplitudo inputnya pada kondisi tersebut menunjukkan terjadinya penguatan.
Pembalikan fasa terjadi karena selama setengah siklus tegangan masuk
yang positif arus basis naik, mengakibatkan arus kolektor juga naik. Hal tersebut
menimbulkan penurunan tegangan yang lebih besar melintas tahanan kolektor.
Sehingga, tegangan kolektor turun dan kita memperoleh setengah siklus negatif
yang pertama pada tegangan keluar. Sebaliknya, pada setengah siklus tegangan
masuk yang negatif arus kolektor lebih sedikit mengalir dan penurunan tegangan
melintas tahanan kolektor berkurang. Dengan demikian, tegangan kolektor tanah
naik dan kita memperoleh setengah siklus positif pada tegangan keluar.
7. KESIMPULAN
1. Penguat common emitor memiliki sifat menguatkan tegangan puncak amplitudo dari sinyal masukan.
2. Semakin tinggi nilai tegangan input (Vin) yang diberikan, maka nilai tegangan keluaran dari Vout akan semakin besar pula. Sehingga menyebabkan penguatannya semakin besar.
3. Sinyal output yang dihasilkan berbalik fasa 180 derajat terhadap sinyal inputnya.
DAFTAR PUSTAKA
19
Indra. Penguat Common Emitor. www.swaraunib.com ( 4 Desember 2013)
Oktariana, Ririn. Fisika. http://fisika-ririn.blogspot.com ( 4 Desember 2013)
Wulansari, Rizqia. Dasar Elektronika. http://rizqiaawulansari.wordpress.com ( 7 Desember 2013)
Penguat Transistor. http://abisabrina.wordpress.com (7 Desember 2013)
LAMPIRAN
20
21
22
23
top related