eldas unit 4

20
LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA UNIT 4 PENGUAT TEGANGAN TRANSISTOR Nama : Aulia Inan Nur No. Mhs : 13/350042/TK/41237

Upload: aulia-inan-nur

Post on 20-Feb-2016

266 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

-

TRANSCRIPT

Page 1: Eldas Unit 4

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKAUNIT 4

PENGUAT TEGANGAN TRANSISTOR

Nama : Aulia Inan NurNo. Mhs : 13/350042/TK/41237Kel/Hari : /Jum’at siang

Page 2: Eldas Unit 4

LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASARJURUSAN TE-TI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS GAJAH MADAYOGYAKARTA

2014I. Pendahuluan

Transistor adalah komponen elektronika yang sering digunakan dalam rangkaian penguat.

Rangkaian penguat adalah rangkaian dimana tegangan output akan lebih besar dari

tegangan input nya. Berdasarkan titik kerjanya penguat transistor ada tiga jenis,

yaitu:

A. Penguat Kelas A

Penguat kelas A adalah penguat yang titik kerja efektifnya setengah dari

tagangan VCC penguat. Untuk bekerja penguat kelas A memerlukan bias awal

yang menyebabkan penguat dalam kondisi siap untuk menerima sinyal. Karena

hal ini maka penguat kelas A menjadi penguat dengan efisiensi terendah namun

dengan tingkat distorsi (cacat sinyal) terkecil.

Sistem bias penguat kelas A yang populer adalah sistem bias pembagi

tegangan dan sistem bias umpan balik kolektor. Melalui perhitungan tegangan

bias yang tepat maka kita akan mendapatkan titik kerja transistor tepat pada

setengah dari tegangan VCC penguat. Penguat kelas A cocok dipakai pada

penguat awal (pre amplifier) karena mempunyai distorsi yang kecil.

Page 3: Eldas Unit 4

B. Penguat Kelas B

Penguat kelas B adalah penguat yang bekerja berdasarkan tegangan bias dari

sinyal input yang masuk. Titik kerja penguat kelas B berada dititik cut-off

transistor. Dalam kondisi tidak ada sinyal input maka penguat kelas B berada

dalam kondisi OFF dan baru bekerja jika ada sinyal input dengan level diatas

0.6Volt (batas tegangan bias transistor).

Penguat Kelas B

Penguat kelas B mempunyai efisiensi yang tinggi karena baru bekerja

jika ada sinyal input. Namun karena ada batasan tegangan 0.6 Volt maka

penguat kelas B tidak bekerja jika level sinyal input dibawah 0.6Volt.

Hal ini menyebabkan distorsi (cacat sinyal) yang disebut distorsi cross

over, yaitu cacat pada persimpangan sinyal sinus bagian atas dan bagian

bawah.

Page 4: Eldas Unit 4

Penguat Kelas B push-pull

Penguat kelas B cocok dipakai pada penguat akhir sinyal audio karena

bekerja pada level tegangan yang relatif tinggi (diatas 1 Volt). Dalam

aplikasinya, penguat kelas B menggunakan sistem konfigusi push-pull

yang dibangun oleh dua transistor.

C. Penguat kelas AB

Penguat kelas AB merupakan penggabungan dari penguat kelas A dan

penguat kelas B. Penguat kelas AB diperoleh dengan sedikit menggeser titik kerja

transistor sehingga distorsi cross over dapat diminimalkan. Titik kerja transistor

tidak lagi di garis cut-off namun berada sedikit diatasnya.

Page 5: Eldas Unit 4

Penguat kelas AB merupakan kompromi antar efisiensi dan fidelitas penguat.

Dalam aplikasinya penguat kelas AB banyak menjadi pilihan sebagai penguat

audio.

D. Penguat kelas C

Penguat kelas C mirip dengan penguat kelas B, yaitu titik kerjanya berada di

daerah cut-off transistor. Bedanya adalah penguat kelas C hanya perlu satu

transistor untuk bekerja normal tidak seperti kelas B yang harus menggunakan

dua transistor (sistem push-pull). Hal ini karena penguat kelas C khusus dipakai

untuk menguatkan sinyal pada satu sisi atau bahkan hanya puncak-puncak sinyal

saja.

Penguat kelas C tidak memerlukan fidelitas, yang dibutuhkan adalah

frekuensi kerja sinyal sehingga tidak memperhatikan bentuk sinyal. Penguat kelas

C dipakai pada penguat frekuensi tinggi. Pada penguat kelas C sering

ditambahkan sebuah rangkaian resonator LC untuk membantu kerja penguat.

Penguat kelas C mempunyai efisiensi yang tinggi sampai 100 % namun dengan

fidelitas yang rendah

II. Alat dan Bahan

1. Resistor 68 KΩ

2. Resistor 10 KΩ

3. Resistor 3300 Ω

4. Resistor 200 Ω

5. Resistor 1 KΩ

6. Resistor 39 KΩ

7. Kapasitor 4.7 µF (2 buah)

Page 6: Eldas Unit 4

8. Kapasitor 47 µF

9. Transistor Fsc 9012

10. Kabel Jumper

11. CRO dan probe

12. AFG dan probe

13. Multimeter

14. Power Supply

15. Potensio

16. Bread Board

17. Papan Tegangan Panel PS 445

III. Analisa Gambar Rangkaian

1. Pengujian Statis Penguat Tegangan Transistor (dengan Multimeter)

Seperti yang dapat dilihat pada dasar teori, rangkaian di atas memiliki bentuk

yang sama dengan rangkaian penguat kelas A. Jadi dalam pengujian ini, rangkaian

yang digunakan adalah rangkaian penguat tegangan kelas A.

Agar dapat mencari nilai Vb, Vbc, Ve, Vce, Vc dan Vcc dapat menggunakan gambar

di bawah ini

Page 7: Eldas Unit 4

Cara mencari nilai Vb, Vbc, Ve, Vce, Vc dan Vcc dapat dilihat seperti berikut:

Vb pengujian menggunakan multimeter dengan menggunakan pencolok

merah pada kaki resistor R2 yang terletak di daerah positif dan pencolok

hitam pada kaki resistor R2 yang terhubung ke ground.

Vbc pengujian menggunakan multimeter dengan menggunakan pencolok

merah pada kaki emittor dan pencolok hitam pada kaki basis pada transistor

Ve pengujian menggunakan multimeter dengan menggunakan pencolok

merah pada kaki emittor pada transistor dan pencolok hitam pada kaki

resistor RE.

Vce pengujian menggunakan multimeter dengan menggunakan pencolok

merah pada kaki kolektor dan pencolok hitam pada kaki emitor pada

transistor

Vc pengujian menggunakan multimeter dengan menggunakan pencolok

merah pada kaki kolektor pada transistor dan pencolok hitam pada kaki

kapasitor yang terhubung dengan drouns

Vcc pengujian menggunakan multimeter dengan menggunakan pencolok

merah pada kaki resistor R1 dan pencolok hitam pada kaki resistor R2 yang

terhubung ke ground.

2. Pengujian Output dan Input Mak. tanpa Distorsi dengan Frekuensi 1000 Hz

Pada pengujian di atas, alat yang diperlukan dalah power supply, AFG dan CRO.

Cara pengujiannya dengan menghubungkan positif AFG ke titik A sebagai input

penguat, lalu hubungkan probe CRO ke titik B sebagai output penguat dan

hubungkan gound atau nol ke AFG dan CRO ke positif power supply. Untuk mencari

Vout max, aturlah amplitude pada AFG sehingga mendapat gelombang sinus

maksimum sebelum terdistorsi. Untuk mencari Vinput max, probe CRO dipindah dari

titik A ke titik B tanpa mengubah ampltudo pada AFG.

Page 8: Eldas Unit 4

3. Pengujian Tanggapan Frekuensi Penguat

Pada pengujian di atas, menggunakan rangkaian yang sama dengan pengujian

sebelumnya. Pengujian di atas dilakukan dengan mengubah frekuensi pada AFG

sesuai dengan frekuensi yang telah ditentukan pada tabel. Untuk mencari nilai Vin

max caranya dengan menghubungkan positif AFG ke titik A sebagai input penguat,

lalu hubungkan probe CRO ke titik B sebagai output penguat dan hubungkan gound

atau nol ke AFG dan CRO ke positif power supply. Untuk mencari Vout max, aturlah

amplitude pada AFG sehingga mendapat gelombang sinus maksimum sebelum

terdistorsi. Untuk mencari Vinput max, probe CRO dipindah dari titik A ke titik B

tanpa mengubah ampltudo pada AFG. Lalu untuk menhitung nilai penguat dalam

bentuk konstanta dan dalam satuan dB, dapat menggunakan rumus seperti berikut:

AV ( penguatan )=Voutmaks .Vinmaks .

AV (dB )=20 log AV

4. Pengujian Impedansi Input dan Output Penguat dengan Frekuensi 1000 Hz

pada pengujian di atas impedansi masuknya dapat dihitung dengan rumus:

Zin= VinxRsVs−Vin

IV. Hasil Pengujian

1. Pengujian Statis Penguat Tegangan Transistor (dengan Multimeter)

Vb= 0.56 Volt.

Vbc= 0.6 Volt.

Ve= 1.03Volt.

Vce= 1.5 mVolt.

Vc = 7.86 Volt.

Vcc= 7.88 Volt.

2. Pengujian Output dan Input Mak. Tanpa Distorsi dengan Frekuensi 1000

Hz

V out mak = 38 Volt. Vpp.

V in mak = 288 mVolt. Vpp.

AV(penguatan) = V outmak .V∈mak . = 131.945

3. Pengujian Tanggapan Frekuensi Penguat

No. Frekuensi

(Hz)

V Out

(Vpp)

Vin (Vpp) AV dB

1 100 22.4V 320 mV 70 36.90

Page 9: Eldas Unit 4

2 300 34.4 V 296 mV 116.2 41.3

3 500 37.4 V 272 mV 138.2 42.8

4 800 38.4 V 288 mV 133.3 42.5

5 1500 38.4 V 272 mV 141.2 42.995

6 3000 38.4 V 272 mV 141.2 42.995

7 5000 38.4 V 288 mV 133.3 42.5

8 10000 39.2 V 272 mV 144.1 43.17

9 15000 38.4 V 280 mV 137.14 42.74

10 30000 36 V 272 mV 132.35 42.43

11 50000 30.2 V 288 mV 104.86 40.41

12 150000 15.2 V 272 mV 55.88 34.95

13 300000 8.2 V 256 mV 32.03 30.1

14 500000 4.38 V 224 mV 21.79 26.76

15 1000000 2.44 V 104 mV 23.46 27.41

4. Pengujian Impedansi Input dan Output Penguat dengan frekuensi 1000 Hz

Rangkaian 1:

Pengujian Tanpa RL Dengan RL

Vs (Vpp) 0.98V 0.98 V

Vin (Vpp) 752 mV 742 mV

Z in, 3298. 2456 Ω 8117.6470 Ω

Rangkaian 2:

VOutput tanpa beban = 676 mVpp

ZL = 37.2 kΩ

V. Analisa Pengujian

1. Pengujian Statis Penguat Tegangan Transistor (dengan Multimeter)

Pada pengujian di atas digunakan tegangan masukan 7,5 volt pada poer

supply. Dari hasil pengujian di atas dapat diketahui bahwa nilai Vcc adalah 7,88.

Padahal nilai tegangan masukan harusnya sama dengan nilai tegangan Vcc.

Perbedaan nilai ini bisa disebabkan oleh power supply atau kesalahan pada saat

pengukuran.

Untuk mencari Vb dapat digunakan rumus:

Page 10: Eldas Unit 4

Vb=R2

R1+R2×Vcc

bedasarkan rumus di atas, nilai tegangan pada Vb yang diperoleh adalah 1,01

volt.Padahal dari hasil pengujian di atas nilai tegangan yang diukur pada Vb adalah

0,56 volt. Perbedaan nilai yang dihitung dengan cara matematis dengan nilai yang

diukur dengan menggunakan multimeter ini bisa disebabkan oleh adanya kesalahan

pada rangkaian atau kesalahan pada pengukuran.

Untuk mencari Ve dapat menggunakan rumus:

Ve=Vb−Vbe

bedasarkan rumus di atas, nilai tegangan pada Ve yang diperoleh adalah -0,04.

Padahal dari hasil pengujian di atas nilai tegangan yang diukur pada Ve adalah 1,03

volt. Perbedaan nilai yang dihitung dengan cara matematis dengan nilai yang diukur

dengan menggunakan multimeter ini bisa disebabkan oleh adanya kesalahan pada

rangkaian atau kesalahan pada pengukuran.

Untuk mencari Vce dapat menggunakan rumus:

Vce=Vc−Ve

bedasarkan rumus di atas, nilai tegangan pada Vce yang diperoleh adalah 6.83 volt.

Padahal dari hasil pengujian di atas nilai tegangan yang diukur pada Vce adalah 1,5

mvolt. Perbedaan nilai yang dihitung dengan cara matematis dengan nilai yang diukur

dengan menggunakan multimeter ini bisa disebabkan oleh adanya kesalahan pada

rangkaian atau kesalahan pada pengukuran.

2. Pengujian Output dan Input Mak. Tanpa Distorsi dengan Frekuensi 1000 Hz

Pada pengujian di atas, alat yang diperlukan dalah power supply, AFG dan

CRO. Untuk mencari nilai Vin max caranya dengan menghubungkan positif AFG ke

titik A sebagai input penguat, lalu hubungkan probe CRO ke titik B sebagai output

penguat dan hubungkan gound atau nol ke AFG dan CRO ke positif power supply.

Untuk mencari Vout max, aturlah amplitude pada AFG sehingga mendapat

gelombang sinus maksimum sebelum terdistorsi. Untuk mencari Vinput max, probe

CRO dipindah dari titik A ke titik B tanpa mengubah ampltudo pada AFG.

Dari hasil pengujian di atas dapat diketahui nilai Vin max yang didapat

adalah 288 mvolt dan nilai Vout max yang didapat adalah 38 volt. Dengan

menggunakan rumus dibawah ini dapa diketahui nilai AV:

AV ( penguatan )=Voutmaks .Vinmaks .

Bedasarkan rumus di atas nilai AV yang diperoleh adalah 131,945. Hasil ini

sudah sesuai dengan teori, karena pada rangkaian penguat nilai Vin max selalu lebih

kecil dibandingkan nilai Vout max.

Page 11: Eldas Unit 4

3. Pengujian Tanggapan Frekuensi Penguat

Pada pengujian di atas, menggunakan rangkaian yang sama dengan pengujian

sebelumnya. Pengujian di atas dilakukan dengan mengubah frekuensi pada AFG

sesuai dengan frekuensi yang telah ditentukan pada tabel. Untuk mencari nilai Vin

max caranya dengan menghubungkan positif AFG ke titik A sebagai input penguat,

lalu hubungkan probe CRO ke titik B sebagai output penguat dan hubungkan gound

atau nol ke AFG dan CRO ke positif power supply. Untuk mencari Vout max, aturlah

amplitude pada AFG sehingga mendapat gelombang sinus maksimum sebelum

terdistorsi. Untuk mencari Vinput max, probe CRO dipindah dari titik A ke titik B

tanpa mengubah ampltudo pada AFG. Lalu untuk menhitung nilai penguat dalam

bentuk konstanta dan dalam satuan dB, dapat menggunakan rumus seperti berikut:

AV ( penguatan )=Voutmaks .Vinmaks .

AV (dB )=20 log AV

Dari hasil pengujian di atas dapat dilihat nilai penguatan awalnya mengalami

kenaikan dan penurunan. Dari frekuensi 100-500 Hz, Av mengalami kenaikan. Lalu

pada frekuensi 500-30000 Hz, Av mengalami kenaikan dan penurunan yang berubah-

ubah. Ini bisa disebabkan karena adanya kesalahan pada pengukuran. Lalu pada

frekuensi 30000-1000000 Hz, Av mengalami penurunan. Seharusnya pada saat

frekuensi tinggi, penguatan yang dihasilkan lebih rendah. Kemudian saat frekuensi

menengah nilai penguatan yang dihasilkan cenderung tetap atau mengalami kenaikan

yang tidak memiliki perbedaan nilai yang besar. Hal ini bisa disebabkan adanya

kesalahan pada transistor atau adanya kesalahan pada saat pengukuran nilai Vin max

dan Vout max.

4. Pengujian Impedansi Input dan Output Penguat dengan frekuensi 1000 Hz

Pada pengujian di atas, dapat dilihat nilai yang dihasilkan adalah seperti

berikut:

Pengujian Tanpa RL Dengan RL

Vs (Vpp) 0.98V 0.98 V

Vin (Vpp) 752 mV 742 mV

Z in 3298. 2456 Ω 8117.6470 Ω

Nilai Vs yang menggunakan beban dengan yang tidak menggunakan beban

memiliki nilai yang sama. Sedangkan pada nilai Vin, Vin yang menggunakan beban

memiliki nilai yang lebih kecil dibandingkan yang tidak menggunakan beban. Ini bisa

Page 12: Eldas Unit 4

disebabkan karena adanya kesalahan saat pengukuran. Tapi kedua nilai tersebut

memiliki perubahan nilai yang sedikit.

Untuk mencari nilai Zin dapat menggunakan rumus:

Zin=Vin×RsVs−Vin

Dari rumus diatas didapat nilai Zin seperti yang tertera pada table diatas. Dari

tabel di atas dapat dilihat bahwa nilai Zin dengan tambahan beban lebih besar dari

Zin tanpa beban. Ini dikarenakan Zin atau impedansi masukan adalah hambatan

rangkaian saat dialiri arus, dan penambahan beban RL pada rangkaian menambah

hambatan pada rangkaian, sehingga Zin juga ikut bertambah.

Pada pengujian kedua, didapatkan nilai Vout tanpa beban sebesar 676 mVpp dan

ZL atau hambatan potensionya sebesar 37.2 kΩ.

VI. Kesimpulan

1. Rangkaian yang digunakan pada pengujian unit ke 4 ini adalah rangkaian penguat

tegangan kelas A

2. Untuk menghitung tegangan pada rangkaian, dapat digunakan rumus :

Vb=R2

R1+R2×Vcc

3. Hubungan antara Vb, Vbe, Vce, Vc dan Ve dapat dinyatakan dengan rumus :

Vb=Vbe+Ve

Vc=Vce+Ve

4. Besar penguatan pada rangkaian penguat dapat dihitung dengan menggunakan

rumus :

AV ( penguatan )=Voutmaks .Vinmaks .

5. Untuk mengubah besaran Av ke dalam besaran dB, dapat menggunakan rumus:

AV (dB )=20 log AV

6. Impedansi pada rangkaian dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

Zin=Vin×RsVs−Vin

7. Nilai Zin dengan tambahan beban lebih besar dari Zin tanpa beban karena Zin atau

impedansi masukan adalah hambatan rangkaian saat dialiri arus, dan penambahan

Page 13: Eldas Unit 4

beban RL pada rangkaian menambah hambatan pada rangkaian, sehingga Zin juga

ikut bertambah.

VII. Jawaban Pertanyaan

1. Blocking capacitor berfungsi untuk menyambungkan dua sirkuit yang terhubung

secara AC (gelombang isyarat) namun tidak secara DC , dengan menahan pengaruh

bias DC sehingga tidak mempengaruhi gelombang isyarat masukan dan keluaran.

2. Kapasitor bypass adalah kapasitor yang digunakan untuk menjadi jalan bebas sinyal

RF agar tidak berpengaruh pada prategangan yang diberikan pada rangkaian

3. Titik lengang adalah titik Q pada garis beban rangkaian yang menggambarkan

keadaan transistor saat tidak ada sinyal masukan.

4. Penyebab terpancung out adalah karena adanya keterbatasan penguat untuk

menguatkan masukannya.

5. Jenis Penguat dibagi menjadi:

Penguat Kelas A

Page 14: Eldas Unit 4

Penguat kelas A adalah penguat yang titik kerja efektifnya setengah dari

tagangan VCC penguat. Untuk bekerja penguat kelas A memerlukan bias

awal yang menyebabkan penguat dalam kondisi siap untuk menerima sinyal.

Karena hal ini maka penguat kelas A menjadi penguat dengan efisiensi

terendah namun dengan tingkat distorsi (cacat sinyal) terkecil.

Penguat Kelas B

Penguat kelas B adalah penguat yang bekerja berdasarkan tegangan bias dari

sinyal input yang masuk. Titik kerja penguat kelas B berada dititik cut-off

transistor. Dalam kondisi tidak ada sinyal input maka penguat kelas B berada

dalam kondisi OFF dan baru bekerja jika ada sinyal input dengan level diatas

0.6Volt (batas tegangan bias transistor).

Penguat kelas AB

Penguat kelas AB merupakan penggabungan dari penguat kelas A dan

penguat kelas B. Penguat kelas AB diperoleh dengan sedikit menggeser titik

kerja transistor sehingga distorsi cross over dapat diminimalkan. Titik kerja

transistor tidak lagi di garis cut-off namun berada sedikit diatasnya.

Penguat kelas C

Penguat kelas C mirip dengan penguat kelas B, yaitu titik kerjanya berada di

daerah cut-off transistor. Bedanya adalah penguat kelas C hanya perlu satu

transistor untuk bekerja normal tidak seperti kelas B yang harus

menggunakan dua transistor (sistem push-pull). Hal ini karena penguat kelas

C khusus dipakai untuk menguatkan sinyal pada satu sisi atau bahkan hanya

puncak-puncak sinyal saja.

6. Penguat Common Emitor adalah penguat yang 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.

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).

Page 15: Eldas Unit 4

Mempunyai stabilitas penguatan yang rendah karena bergantung pada kestabilan

suhu dan bias transistor.