eldas unit 4
DESCRIPTION
-TRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKAUNIT 4
PENGUAT TEGANGAN TRANSISTOR
Nama : Aulia Inan NurNo. Mhs : 13/350042/TK/41237Kel/Hari : /Jum’at siang
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.
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.
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.
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)
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
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.
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
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:
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.
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
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
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
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).
Mempunyai stabilitas penguatan yang rendah karena bergantung pada kestabilan
suhu dan bias transistor.