LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASARUNIT IVJUDUL : PENGUAT TEGANGAN TRANSISTOR

Nama: Ahmad FathurrohmanNo. Mahasiswa: 40906Kelompok / Hari: VI / Selasa Siang

LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASARJURUSAN TETI FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS GADJAH MADAYOGYAKARTA2014A. PENDAHULUAN1. Tujuan Praktikum Memahami rangkaian penguat tegangan transistor. Mempelajari tegangan input dan output pada penguat. Memahami tanggapan frekuensi pada penguat. Mempelajari dan memahami pengaruh impedansi pada rangkaian penguat.2. Landasan Teori Rangkaian PenguatRangkaian penguat adalah rangkaian dimana tegangan output akan lebih besar dari tegangan input nya. Penguat tegangan dapat di bedakan menjadi beberapa kelas:1. Rangkaian Penguat Kelas APenguat transistor ini mempunyai titik kerja efektif setengah tegangan Vcc. Agar rangkaian siap bekerja menerima signal input maka penguat ini memerlukan bias awal. Penguat kelas A adalah penguat dengan efesiensi terendah tetapi memiliki cacat signal terkecil. Untuk mendapatkan titik kerja transistor tepat setengah tegangan Vcc, maka harus dilakukan sedikit perhitungan melalui pembagi tegangan yang terdiri dari dua buah resistor. Karena memiliki distorsi kecil, maka penguat kelas A dapat digunakan sebagai penguat awal sebuah sistem (Pre Amp).

2. Rangkaian Penguat Kelas B Titik kerja penguat kelas B berada dititik Cut-Off transistor dan bekerja berdasarkan tegangan bias dari sinyal input yang masuk. Penguat kelas B akan berada dalam kondisi OFF jika tidak ada signal input oleh karena itu maka penguat kelas B ini mempunyai efesinsi tinggi tetapi tidak dapat bekerja jika tegangan input kurang dari 0,6 Volt. Hal inilah yang menyebabkan signal cacat (distorsi). Karena bekerja pada level tegangan yang relatif tinggi (diatas 1 Volt), maka penguat kelas B cocok dipakai pada penguat akhir audio. Penguat kelas B ini dalam aplikasinya menggunakan sistem konfigusipush-pull yang dibangun oleh dua transistor.

3. Rangkaian Penguat Kelas CTitik kerja penguat kelas C berada di daerah Cut-Off transistor (mirip dengan penguat kelas B) tetapi hanya membutuhkan satu transistor untuk bekerja normal. Penguat kelas C dipakai untuk menguatkan signal pada satu sisi atau bahkan hanya puncak-puncak (peak to peak) signal saja. Penguat ini tidak memerlukan fidelitas, yang dibutuhkan adalah frekuensi kerja sinyal dan tidak memperhatikan bentuk sinyal. Penguat kelas C dipakai pada penguat frekuensi tinggi. Untuk membantu kerja biasanya sering ditambahkan sebuah rangkaian resonator LC yang terdiri dari induktor dan condensator. Penguat kelas C mempunyai efisiensi yang tinggi sampai 100 % namun dengan fidelitas yang rendah.

Berdasarkan cara pemasangan ground dan pengambilan output, penguat transistor dibagi menjadi tiga bagian yaitu:1. Common BasePenguat Common Base digunakan sebagai penguat tegangan. Pada rangkaian ini Emitor merupakan input dan Collector adalah output sedangkan Basis di-ground-kan/ ditanahkan.

Sifat-sifat Penguat Common Base: Isolasi input dan output tinggi sehingga Feedback lebih kecil. Cocok sebagai Pre-Amp karena mempunyai impedansi input tinggi yang dapat menguatkan sinyal kecil. Dapat dipakai sebagai penguat frekuensi tinggi. Dapat dipakai sebagai buffer.

2. Penguat Common EmitorPenguat Common Emitor digunakan sebagai penguat tegangan. Pada rangkaian ini Emitor di-ground-kan/ ditanahkan, Input adalah Basis, dan output adalah Collector.

Sifat-sifat Penguat Common Emitor: Signal output berbeda phasa 180 derajat. Memungkinkan adanya osilasi akibat feedback, untuk mencegahnya sering dipasang feedback negatif. Sering dipakai sebagai penguat audio (frekuensi rendah). Stabilitas penguatan rendah karena tergantung stabilitas suhu dan bias transistor.3. Penguat Common CollectorPenguat Common Collector digunakan sebagai penguat arus. Rangkaian ini hampir sama dengan Common Emitor tetapi outputnya diambil dari Emitor. Input dihubungkan ke Basis dan output dihubungkan ke Emitor. Rangkaian ini disebut juga dengan Emitor Follower (Pengikut Emitor) karena tegangan output hapir sama dengan tegangan input.

Sifat-sifat Penguat Common Collector: Signal output dan sigal input satu phasa (tidak terbalik seperti Common Emitor) Penguatan tegangan kurang dari 1 (satu) Penguatan arus tinggi (sama dengan HFE transistor) Impedansi input tinggi dan impedansi output rendah sehingga cocok digunakan sebagai buffer

Tanggapan FrekuensiUntuk nilai frekuensi input yang berubah, nilai gain tegangan yang dihasilkan oleh suatu rangkaian penguat pun berubah mengikuti pola tertentu. Untuk mempermudah perhitungan dan analisis, sering digunakan konsep decibel untuk mengekspresikan voltage gain, yang didefinisikan sebagai:

Pendekatan dengan mengabaikan efek kapasitor pada DC analisis dan AC analisis hanya baik untuk nilai frekuensi tertentu saja. Nilai frekuensi yang tinggi atau kecil akan mengakibatkan pendekatan tersebut tidak lagi merepresentasikan sistem. Perbedaan frekuensi akan mengakibatkan respons sistem terhadap suatu tegangan input berubah.Untuk frekuensi rendah, nilai reaktansi kapasitor (yang berbanding terbalik dengan frekuensi) akan menjadi signifikan, sehingga pendekatan kapasitor dianggap sebagai short circuit pada rangkaian AC tidak lagi dapat digunakan. Berikut adalah gambar respons rangkaian penguat common emitter yaitu voltage gain versus frekuensi tegangan input.

Perlu diperhatikan bahwa sumbu horizontal menggunakan sumbu logaritmik yang satu skala ordenya bergeser 1.Hal ini karena, perubahan signifikan dalam voltage gain rangkaian akan teramati dengan jelas untuk range frekuensi yang cukup lebar sehingga digunakan skala logaritmik. Karena itulah, pada umumnya untuk mempermudah perhitungan dan analisis, digunakan konsep decibel yang menggunakan fungsi logaritmik.

B. ALAT DAN BAHAN PRAKTIKUM Resistor 100 K, 47 k, 1 K, 220 , 1K, 39 Kapasitor 10 F / 16 V sebanyak 2 buah Kapasitor 47 F / 25 V Transistor FCS 9012 Potensiometer Multimeter CRO Papan Tegangan Panel PS 445 2 Buah Probe AFG Bread Board Kabel jumper

C. ANALISA GAMBAR RANGKAIAN1. Pengujian Statis Penguat Tegangan Transistor (dengan multimeter)VccVcVceVeVbeVb

Praktikum kali ini menggunakan rangkaian penguat kelas A yang dibuat di Bread Board.Untuk mencari nilai tegangan basis (Vb), maka probe multimeter di tempatkan pada kaki basis transistor dan ground. Lalu untuk mencari tegangan Vbe, probe pada multimeter di hubungkan pada kaki basis dan dan kaki emitor pada transistor. Kemudian untuk mencari Ve, probe multimeter di hubungkan pada kaki emitor dan kaki basis transistor atau kakiresistor RE yang terhubung pada ground. Untuk mencari nilai Vce, probe multimeter di hubungkan pada kaki collector dan emittor. Untuk mencari tegangan Vc, probe multimeter di hubungkan pada colector dan ground. Dan untuk mencari nilai Vcc, probe multimeter di pasang pada kaki resistor R1 yang terletak di daerah positif dan kaki resistor R2 yang terhubung pada ground.Untuk perhitungan manual, nilai Vb di cari dengan teorema thevenin. Jadi langkah pertama yang harus di lakukan adalah menyederhanakan R1 dan R2 agar menjadi R12, lalu menggunakannya untuk mencari Vb.

Vb dan R12 dapat di gunakan untuk mencari nilai Ib melalui persamaan :

Setelah nilai Ib di dapatkan, dapat di cari nilai IC. IC merupakan hasil kali dari Ib dengan Hfe () dari transistor tersebut. Nilai Hfe pada rangkaian ini adalah 192.

Arus yang megalir pada kaki emitor adalah sebagai berikut

Sehingga tegangan Ve dapat di cari dengan persamaan :

2. Pengujian Impedansi input output dengan frekuensi 1000 Hz

Umpan balik negatif tidak hanya membuat stabil Hfe () dari tegangan tersebut, namun juga meningkatkan impedansi masukan dari basis. Impedansi pada basis dapat di cari dengan persamaan berikut

Dengan hukum ohm untuk dioda emitter, dapat di tulis persamaan sebagai berikut:

Lalu dari persamaan di atas, di masukkan ke persamaan pertama menjadi sebagai berikut

Asumsikan Ib sama dengan Ic sehingga x ReDi sini terlihat bahwa Impedansi masukan dari basis akan sama seperti di kalikan dengan Hambatan pada emittor nya.

D. HASIL PENGUJIAN1. Pengujian Statis Penguat Tegangan Transistor (dengan Multimeter)Vb= 3,59 VoltVbe= 2,77 VoltVe= 0,82VoltVce= 3,43 VoltVc= 4,22VoltVcc= 9,15 Volt

2. Pengujian Output dan Input Maksimal Tanpa Distorsi dengan Frekuensi 1000 HzV out Maks= 846mVolt VppV in Maks= 920 mVolt VppAV (Gain)= 0,93

3. Pengujian Tanggapan Frekuensi PenguatNoFrekuensiV out (Vpp)Vin (Vpp)A Vd B

11006,32296 m21,3526,59

23006,16700 m8,818,89

35006,80856 m7,9418,00

48007,0417,0416,95

515006,81,026,6716,48

630007,041,126,2815,96

750007,121,056,7816,62

8100007,121,166,1415,76

9150007,121,066,7216,55

10300007,201,106,5416,31

11500007,201,066,7916,63

121500007,121,205,9315,46

133000007,121,166,1315,75

145000007,041,166,0715,66

1510000007,041,066,6416,44

4. Pengujian Impedansi Input Output Penguat dengan Frekuensi 1000 HzPengujianTanpa RLDengan RL

Vs (Vpp)132 mV128 mV

Vin (Vpp)44 mV38 mV

Z in1,5 x 1031,424 x 103

V output tanpa Beban: 2,56 VppZL: 4,8 k

E. ANALISA HASIL PENGUJIAN1. Pengujian Statis Penguat Tegangan Transistor (dengan Multimeter)Pada rangkaian ini, digunakan analisis DC, sehingga kapasitor dianggap short-circuit. Pertama, mencari nilai R pengganti untuk R1 dan R2 yang diparalel

Lalu, mencari tegangan Vb atau V pada R2

VB = 1,56 VHasil perhitungannya berbeda jauh dengan hasil pengukuran, yaitu 3,59 Volt.Kemudian, dicari nilai Vbe. Vbe adalah tegangan maju dioda berbahan silikon, yaitu 0,7 Volt. Hasil perhitunganya berbeda jauh dengan hasil pengukuran, yaitu 2,77 Volt.Kemudian undapat dihitung nilai Ib, yaitu:

Ib = 1,49 x 10-5 A = 14,9 ASetelah mendapatkan nilai Ib, nilai Ic dapat dihitung.Ic = x IbIc = 192 x 1,49 x 10-5Ic = 286 x 10-5Ic = 2,86 mAKemudian, Vce dapat dicari dengan persamaan:

Vce = 4,09 VHasilnya hampir sama dengan hasil pengukuran yaitu 3,43 V.Kemudian, untuk mencari nilai Vc:Vc = Vcc IcRcVc = 9,15 0,00286 x 1500Vc = 9,15 4,29Vc = 4,86 VHasil perhitungannya berbeda sedikit dengan hasil pengukuran, yaitu 4,22 V.Setelah itu, nilai Ve didapat dengan persamaan:Ve = Vc VceVe = 4,86 4,09Ve = 0,77 VHasil perhitungannya sama dengan hasil pengukuran, yaitu 0,82 V.Dari pengujian ini, terlihat bahwa beberapa hasil pengukuran berbeda jauh dengan hasil perhitungan (teori). Hal ini dapat terjadi karena kesalahan saat membuat rangkaiannya (misal komponen yang kurang menancap) atau bread board yang rusak.

2. Pengujian Output dan Input Maksimal Tanpa Distorsi dengan Frekuensi 1000 HzPada pengujian kali ini digunakan alat pengatur dan pembangkit frekuensi yaitu AFG. Frekuensi input pada AFG diatur sebesar 1000 Hz, kemudian amplitudo dari AFG juga diatur agar gelombang yang muncul pada CRO merupakan gelombang sinus maksimum sebelum terdistorsi.Dari pengujian tersebut,hasilnya untuk Vout maksimal sesaat sebelum gelombang terdistorsi adalah 856 mVpp. Kemudian output CRO diubah dari titik B ke titik A, didapatkan kembali gelombang sinus, tetapi nilainya berbeda yaitu 920 mVppDari kedua data tersebut, dapat dicari berapa besar penguatan rangkaian tersebut melalui persamaan :Penguatan = AVAV = = = 0,93Besar penguatan rangkaian tersebut adalah 0,93. Hal ini tidak menunjukkan penguatan, kare hasil perhitungan tersebut justru menunjukkan bahwa sinyal output lebih lemah daripada sinyal input.Kesalahan ini dapat disebabkan oleh CRO yang kurang akurat maupun kesalahan dalam pembuatan rangkaian.

3. Pengujian Tanggapan Frekuensi PenguatPengujian ini menggunakan rangkaian yang sama dengan pengujian kedua, namun frekuensi dari AFG diubah-ubah mulai dari 100 Hz, 300 Hz, 500 Hz , 800 Hz, sampai frekuensi 1 MHz.Dari data hasil pengujian didapatkan besar nilai Vout dan Vin yang berubah ubah. Terlihat bahwa nilai Vout dan Vin naik dari rentang frekuensi 100 Hz 800 Hz. Sementara pada rentang frekuensi 800 Hz 1MHz, nilai Vout dan Vin relatif stabil. Dengan data Vout dan Vin tersebut, dapat dicari juga besar nilai penguatan (AV) dengan persamaan :AV =

Untuk besar dB dapat diturunkan dari persamaan,dB = 10 log = 10 log = 20 log Dimana dB disini merupakan voltage gain yaitu perbandingan antara voltase output dengan voltase input pada suatu rangkaian penguat.Dari hasil perhitungan, terlihat bahwa nilai AV dan dB mengalami penurunan dari frekuensi 100 Hz- 800 Hz, dan relatif stabil antara frekuensi 800 Hz 1 MHz. Apabila digambar dalam grafik :

Grafik tersebut berbeda dengan grafik pada landasan teori, yaitu :

Perbedaah grafik hasil pengujian dengan grafik pada landasan teori dapat disebabkan oleh CRO yang kurang akurat maupun kesalahan pembuatan rangkaian.

4. Pengujian Impedansi Input dan Output Penguat dengan Frekuensi 1000 HzPada pengujian ini ditambahkan beban Rs dan RL pada rangkaian. Rs pada Input dan RL pada Output. Kemudian diukur nilai Vs, Vin dan Zin dengan dan tanpa RL. Hasil pengukuran tanpa RL menunjukkan nilai Vs = 132 mVpp, Vin = 44 mVpp, sedangkan Zin didapat dari hasil perhitungan dengan persamaan :

Sehingga diperoleh nilai Zin = 1,5 k. Sedangkan untuk pengujian dengan RL, nilainya turun, walaupun kecil, yaitu Vs = 128 mVpp, Vin = 38 mVpp dan Zin = 1,424 k. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan RL mempengaruhi nilai V input dan V output rangkaian.Pada pengujian Impedansi Output Penguat, pertama- tama diukur nilai Vout sebelum potensio dipasang, yaitu 2,56 Vpp. Kemudian setelah potensio dipasang, nilai Vout diatur sampai menjadi setengah dari Vout pertama tadi yaitu 1,28 Vpp. Kemudian potensio dilepas dan diukur hambatannya. Hasilnya ZL = 4,8 k.

F. KESIMPULAN Rangkaian penguat kelas A dapat dibuat dengan sebuah transistor dan beberapa kapasitor & resistor. Besar frekuensi input mempengaruhi penguatan rangkaian, seperti pada grafik :

Pada frekuensi menengah, nilai penguatannya stabil / tetap. Besar penguatan (AV) rangkaian penguat dapat dihitung dengan persamaan :

AV = Tanggapan amplitudo dapat dinyatakan dalam decibel yaitu

Penambahan RL mempengaruhi besar tegangan input dan output rangkaian.G. LAMPIRAN1. Jawaban Pertanyaana. Blocking Capacitor adalah Kapasitor yang memblok komponen Dcdari suatu sinyal AC input yang di berikan. Hasil dari pemblokan yaitu sinyal AC murni yang kemudian akan di kutkan pada rangkaian penguat.b. Bypass Capacitor adalah kapasitor yang akan meneruskan sinyal AC ke ground dan membuat hambatan emitor RE tidak berpengaruh pada frekuensi menengah dan tinggic. Titik lengang, di sebut juga Q point adalah suatu titik kerja pada transistor yang membuat transistor bekerja sebagai penguatd. V out terdistorsi terjadi karena besar amplitudo input dari AFG terlalu besare. Macam macam penguat1) Rangkaian Penguat Kelas APenguat transistor ini mempunyai titik kerja efektif setengah tegangan Vcc. Agar rangkaian siap bekerja menerima signal input maka penguat ini memerlukan bias awal. Penguat kelas A adalah penguat dengan efesiensi terendah tetapi memiliki cacat signal terkecil. Untuk mendapatkan titik kerja transistor tepat setengah tegangan Vcc, maka harus dilakukan sedikit perhitungan melalui pembagi tegangan yang terdiri dari dua buah resistor. Karena memiliki distorsi kecil, maka penguat kelas A dapat digunakan sebagai penguat awal sebuah sistem (Pre Amp).

2) Rangkaian Penguat Kelas B Titik kerja penguat kelas B berada dititik Cut-Off transistor dan bekerja berdasarkan tegangan bias dari sinyal input yang masuk. Penguat kelas B akan berada dalam kondisi OFF jika tidak ada signal input oleh karena itu maka penguat kelas B ini mempunyai efesinsi tinggi tetapi tidak dapat bekerja jika tegangan input kurang dari 0,6 Volt. Hal inilah yang menyebabkan signal cacat (distorsi).Karena bekerja pada level tegangan yang relatif tinggi (diatas 1 Volt), maka penguat kelas B cocok dipakai pada penguat akhir audio. Penguat kelas B ini dalam aplikasinya menggunakan sistem konfigusipush-pull yang dibangun oleh dua transistor.

3) Rangkaian Penguat Kelas CTitik kerja penguat kelas C berada di daerah Cut-Off transistor (mirip dengan penguat kelas B) tetapi hanya membutuhkan satu transistor untuk bekerja normal. Penguat kelas C dipakai untuk menguatkan signal pada satu sisi atau bahkan hanya puncak-puncak (peak to peak) signal saja. Penguat ini tidak memerlukan fidelitas, yang dibutuhkan adalah frekuensi kerja sinyal dan tidak memperhatikan bentuk sinyal. Penguat kelas C dipakai pada penguat frekuensi tinggi. Untuk membantu kerja biasanya sering ditambahkan sebuah rangkaian resonator LC yang terdiri dari induktor dan condensator. Penguat kelas C mempunyai efisiensi yang tinggi sampai 100 % namun dengan fidelitas yang rendah.

f. Merupakan penguat dimana titik di kaki emittor transistor di gunakan sebagai input dan output untuk rangkaian penguat tersebut