Laporan Penguat Dc Indri

download Laporan Penguat Dc Indri

of 24

Transcript of Laporan Penguat Dc Indri

LAPORAN PRAKTIKUM

ELEKTRONIKA FISIS DASAR IIPENGUAT GANDENGAN DC

NAMA : ABDUL MUIN BANYALNIM : H211122784KELOMPOK: XIVNAMA ASISTEN : HERLITA UDU

LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN INSTRUMENTASIJURUSAN FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS HASANUDDIN2014BAB IPENDAHULUAN

I.1 Latar BelakangDalam praktek biasanya untuk memperoleh suatu penguatan yang cukup besar, dapat dilakukan dengan menggandeng beberapa penguat atau biasa dikenal dengan penguat bertingkat. Untuk menjaga agar tegangan panjar (bias) pada suatu tahap tidak terganggu oleh tahap sebelum dan berikutnya, maka antara penguat-penguat tersebut dipisahkan dengan kapasitor. Rangkaian semacam ini lebih dikenal dengan penguat gandengan RC. Penguat gandengan RC hanya bekerja untuk isyarat AC. Bila isyarat berupa arus/tegangan DC atau bolak-balik dengan frekuensi sangat rendah, maka diperlukan rangkaian penguat gandengan DC. Pada penguat ini, antara transistor yang satu dengan yang lainnya dihubungkan secara langsung. Ada beberapa cara untuk memperoleh penguat gandengan DC diantaranya adalah penguat diferensial dan penguat hubungan Darlington.Penguat yang muthakhir tersusun sebagai rangkaian terpadu (integrated circuit- IC). Dengan IC memungkinkan kita untuk menyusun ribuan transistor ke dalam suatu permukaan silikon (chip) dengan luas hanya beberapa mm2. Satu hal yang menguntungkan dengan IC adalah dengan tanpa kapasitor, kita dapat menghasilkan penguat dengan frekuensi respon sampai mendekati DC.Dalam banyak hal kita perlu menghubungkan satu transistor dengan transistor lain secara langsung yaitu apabila diinginkan penguatan arus besar untuk isyarat AC maupun DC. Selain itu penggandengan langsung antara dua transistor juga dilakukan untuk membuat rangkaian lebih sederhana, ringkas dan mempunyai titik operasi yang mantap yaitu tidak mudah berubah.

I.2 Ruang Lingkup

Pada percobaan ini dibuat rangkaian gandengan DC kemudian menghitung tegangan masukan dan tegangan keluaran pada rangkaian yang dilihat dari gambar isyarat pada osiloskop.

I.3 Tujuan PercobaanAdapun tujuan dari percobaan ini adalah sebagai berikut : 1. Menentukan titik pada untai penguat dimana perlu dilakukan pengukuran2. Mengukur hilang tegangan pada penggandengan dua penguat3. mengukur tanggapan amplitudo penguat4. Memahami kegunaan kapasitor decoupling.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

II.1 Penguat Diferensial (selisih)Sifat-sifat penguat DC: Mempunyai dua jalan masuk, satu jalan keluar Menerapkan panjaran emitor, (emitter bias)

Untuk mengerti bagaimana penguat diferensial bekerja, perlu kita pelajari keadaan panjar DC dari rangkaian dasarnya seperti ditunjukkan pada gambar 1. Masukan dapat diumpankan pada ujung-ujung basis B1 dan B2. Perbedaan (difference) isyarat pada kedua ujung inilah yang akan dikuatkan, sehingga kita menyebutnya sebagai penguat diferensial.Cara menghitung keadaan panjar dari penguat tersebut tidak berbeda dengan pada penguat transistor tunggal. Dengan kedua basis ditanahkan seperti pada gambar 1, kita mempunyai

dengan salah satu atau kedua transistor yang bekerja.

Gambar 1 Rangkaian dasar penguat deferensial

Permasalahannya adalah bagaimana membuat kedua transistor bekerja secara sama. Selama keduanya mempunyai tegangan basis yang sama (0 volt) dan tegangan emitor yang sama (~ -0,6 volt), keduanya mempunyai karakteristik yang identik. Khususnya, karena

kita memerlukan transistor dengan harga Io yang hampir sama. Kenyataannya Io berharga sangat variatif untuk satu transistor ke transistor lainnya dan juga terhadap temperatur sehingga untuk mendapatkan pasangan Io yang serasi terkadang menjadi masalah yang serius.

Namun demikian saat dua transistor dibuat bertetangga pada rangkaian terintegrasi, maka mereka akan memiliki karakteristik dasar dan temperatur yang relative sama dan secara otomatis akan menjadi serasi. Salah satu ukuran keserasian tersebut adalah dengan melihat harga tegangan offset masukan, yaitu selisih antara kedua harga VBE, diperlukan untuk menjamin adanya kesamaan arus yang mengalir. Biasanya selisih ini berharga dari 50 V 5 mV.Arus total yang melewati kedua emitor adalah (1)karenanya untuk dua transistor yang identik kedua arus emitor adalah sebesar (2)Besarnya arus kolektor keduanya adalah hampir sama dengan harga arus emitor di atas, sehingga kedua tegangan kolektor adalah sebesar

(3)

II. 2. Pengoperasian Modus Bersama (Common-mode Operation -CM)

Rangkaian pada gambar 2 memperlihatkan bahwa isyarat vi diumpankan pada kedua basis. Karena vi dipakai bersama sebagai masukan, maka keadaan ini disebut masukan modus bersama

Gambar 2 Pengoprasian modus bersamaKita mungkin berharap sistem dapat memberikan keluaran beberapa ratus mV dengan masukan beberapa mV, tetapi kenyataanya tidak demikian. Tegangan emitor akan tetap sekitar 0,6 volt di bawah tegangan basis, sehingga tidak akan berharga terlalu jauh dari -0,6 V. Karenanya besarnya arus total

(4)hanya akan sedikit berubah. Akibat adanya rangkaian yang simetri, dengan harga vBE yang identik pada kedua transistor, kedua arus emitor akan tetap berharga sekitar

(5)sehingga tegangan kolektor juga berubah sedikit.

Selanjutnya besarnya penguatan dapat dihitung dengan menggunakan rangkaian setara seperti telah dibicarakan pada bab sebelumnya.

Gambar 3.rangkaian setara

Pada rangkaian setara operasi modus bersama seperti terlihar pada gambar 3, kita melihat (6)

Dan besar tegangan keluaran adalah

(7)

sehingga penguatan pada masing-masing transistor adalah sebesar (8)

Karena RL dan RE mempunyai harga yang hampir sama maka penguatan tegangan yang dihasilkan sangat rendah (biasanya kurang dari satu). Jika perbedaan keluaran v o1 v o2 digunakan, maka penguatan akan berharga nol, maka RL1 dan RL2 mestinya terdapat keserasian (identik).Hambatan masukan dari isyarat-kecil pada masing-masing basis diberikan oleh

(9)

suatu harga yang cukup besar. Rangkaian di atas, karena sifat simetrinya, berperilaku seperti sepasang penguat transistor yang paralel tanpa adanya resistor emitor bypassed 2RE.

II.3. Pengoperasian Modus Diferensial (Differential-Mode Operation-DM)

Pada dasarnya pada pengoperasian ini, kedua masukan diberi tegangan yang besarnya berbeda. Gambar 4 menunjukkan kedua tegangan masukan besarnya sama tetapi berbeda tanda dan rangkaian setara untuk masukan isyarat- kecil rangkaian ini diberikann pada gambar 5. Dari gambar 5 terlihat bahwa

(10)

Gambar 4 Pengoperasian modus diferensial

Gambar 5 Rangkaian setara pengoperasian modus diferensialsehingga untuk transistor yang identik dimana didapat (11)karenanya (12)

Pada kondisi di atas, kita berharap bahwa kenaikan tegangan emitor karena masukan bada basis 1 dilawan oleh penurunan tegangan karena masukan pada basis 2. Dengan demikian setiap transistor mempunyai emitor yang ditanahkan (ac) dan bekerja secara terpisah sebagai penguat emitor-ditanahkan. Penguatan tegangan dan hambatan masukan dapat dituliskan sebagai (13)dan (14)Untuk masukan yang berharga besar, analisa di atas tidak sesuai lagi.

II.4. Pengoperasian Ujung-Tunggal (Single-ended Operation)

Jika tegangan isyarat-kecil v dimasukkan ke salah satu basis dengan basis ditanahkan, rangkaian setara rangkaian dimaksud seperti diperlihatkan pada gambar 6. Biasanya R E >> r e , sehingga v dapat diambil dari ujung re seri dengan tanah (ground) dan v e = v / 2 . Karenanya kita mempunyai(15)

Gambar 6 Pengoprasian ujung tunggaldan juga (16)

Dan besarnya penguat tegangan (17)

Demikian juga untuk pengeluaran 2 berlaku (18)Jika keluaran diambil secara diferensial, yaitu jika v o1 - v o2 digunakan sebagai output, maka besarnya penguatan tegangan adalah (19)

Besarnya hambatan masukan diberikan oleh (20)

Rangkaian di atas menunjukkan bahwa dengan tanpa pemasangan kapasitor kita mendapatkan penguatan tegangan dan hambatan masukan yang sebanding dengan penguat emitor ditanahkan.Pada penguat emitor-bersama kita memerlukan resistor RE untuk mendapatkan tegangan panjar yang tepat, namun kita harus memasang kapasitor paralel (shunt) dengan emitor ke tanah.

II.5. Pasangan Berekor-Panjang (Long-tailed Pair)

Dalam praktek kita menginginkan penguatan diferensial dari kedua masukan (vb1 - vb2) . Jika ( vb1 - vb2) mempunyai harga yang kecil dibandingkan dengan b1 v dan b2 v , maka perlu kiranya mengurangi penguatan modus bersama (CM). Sudah kita dapatkan bahwa besarnya penguatan untuk CM adalahAcm = -RL / 2RE(21)maka pengurangan penguatan dapat dilakukan dengan menaikkan RE, yang tidak secara langsung melibatkan penguatan DM yaituADM RL / re (22)Namun dengan menaikkan harga RE , secara langsung akan menaikkan harga VEE, untuk menjaga agar arus emitor tetap konstan.Ada cara lain yang lebih baik agar IE selalu berharga tetap, yaitu dengan menambah satu transistor Q3 seperti terlihat pada gambar 7 yang biasa disebut sebagai pasangan berekor panjang. Jadi rangkaian tambahan ini berfungsi sebagai sumber arus tetap.

Gambar 7 Rangkaian pasangan berekor panjang

Gambar 8 Rangkaian pengikut emitor

II. 6. Rangkaian Pengikut Emitor

Rangkaian pengikut emitor atau penguat kolektor-ditanahkkan seperti terlihat pada gambar 8 dapat juga digunakan sebagai penggandeng DC.Pendekatan pertama dari karakteristik rangkaian di atas adalah dengan melihat keluarannyaVo= vi - 0,6 (23)yaitu bahwa keluaran pada emitor mengikuti masukan (dimana harganya akan berubah-ubah terhadap tanah).Kita dapat menggunakan pendekatan rangkaian setara isyarat-kecil untuk menghitung penguatan tegangan dan hambatan masukannya seperti terlihat pada gambar 9.

Gambar 9 Rangkaian setara pengikut-emitorBesarnya penguatan tegangan adalah(24)dimana harganya akan mendekati satu karena biasanya R r .

Besarnya hambatan masukan adalah (25)

Jika pengikut emiter diberi masukan S v dengan hambatan sumber S R , besarnya keluaran memungkinkan untuk dihitung dengan menggunakan hambatan masukan yang telah diketahui harganya, dari (26)Untuk menentukan hambatan keluaran kita perlu memperhatikan bahwa S R menyebabkan turunnya tegangan, dari S v ke i v , dari (27)sehingga total penurunan tegangan ke o v adalah (28)

BAB IIIMETODOLOGI PERCOBAAN

III.1 Waktu dan Tempat PercobaanPada percobaan Penguat Gandengan DC Jumat 11 April 2014 pada pukul 13.40-15.30 Wita, Bertempat di Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi, Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Hasanuddin 2013.

III.2. Alat dan BahanIII.2.1. Alat beserta fungsinyaAdapun alat yang di gunakan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut:a. MultimeterBerfungsi untuk mengukur kuat arus, tegangan dan hambatan listrik.

Gambar III.a Multimeterb. Catu daya Berfungsi sebagai power supply / sumber tegangan.

Gambar III.b Catu Dayac. Papan rangkaianTempat memasang atau merangkai komponen elektronika.

Gambar III.c Papan Rangkaiand. Kabel jamper Berfungsi untuk menghubungkan komponen arus listrik.

Gambar III.d Kabel Jumpere. Signal generatorBerfungsi sebagai pembangkit signal yang digunakan pada rangkaian.

Gambar III.e Signal Generatorf. OsiloskopBerfungsi untuk menampilkan gelombang sinusoidal

Gambar III.f Osiloskopg. Kabel PenghubungKabel penghubung berfungsi sebagai penghubung antara komponen aktif dan komponen pasif.

Gambar III.g Kabel PenghubungIII.2.2 Bahan beserta fungsinyaAdapun bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut :a. ResistorKomponen elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat aliran arus listrik.

Gambar III.h Resistorb. Kapasitor Berfungsi sebagai Penyimpan muatan

Gambar III.i kapasitorc. TransistorBerfungsi sebagai Penguat arus,tegangan dan hambatan

Gambar III.j Transistord. Potensiometer Potensiometer berfungsi untuk mengubah-ubah hambatan dengan memutar poros yang telah tersedia.

Gambar III.k Potensiometer

III.3 Prosedur kerjaAdapun prosedur kerja pada percobaan ini adalah :1. Menyiapkan Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan penguat penggandengan DC.2. Mengkalibrasi multimeter terlebih dahulu untuk mengetahui apakah multimeter tersebut bekerja dengan baik.3. Menghitung resistansi setiap resistor dengan melihat dari cincinnya, serta menetukan kaki basis, emitor, dan kolektor pada transistor agar kaki transistor tidak salah tempat. Sehingga rangkaian tidak terjadi kesalahan.4. Merangkai komponen-komponen sesuai gambar di bawah ini :

5. Mengkalibrasi osiloskop Menentukan titik pada untai penguat dimana perlu dilakukan pengukuran.6. Melihat gambar isyarat kemudian Menghitung tegangan masukan dan tegangan keluaran berdasarkan gambar isyarat pada osiloskop.BAB IVHASIL DAN PEMBAHASANIV. 1 HasilIV.1.1.1 Tabel Data1. KomponenTransistorKapasitorResistor

BC 10810 F100 K

10 K

BC 10810 F10 K

68

330 F470

1 K

2. TeganganVccVinputVoutput(1)

12 volt0,52 volt15 volt

3. penentuan titik utaiVCE (Q1)= 6 VIE(Q1)= 0.6 AVC(Q1)= 6 VIC(Q1)= 0.05 AVE(Q1)= 0.4 VVB(Q1)= 1 V

4. hilang tegangantransistorVinVout

Q10,1 V0,2 V

Q20,05 V0,01 V

IV.I.I 2 Gambar1. Gambar rangkaian

2. Isyarat masukan(Vin)

3. Isyarat keluaran (Vout)

IV.I.2 Pengolahan DataVin = 0,52 VVout= 15 VAV= = = 28,8 kali Hilang tegangan Untuk Q1Vin = 0,1 VVout=0,2 VAv1 = = = 2 kali Untuk Q2Vin = 0.05 VVout=0.01 VAv2 = = =0,2 kaliAv total= Av1 + Av2 = 2 kali + 0.2 kali = 2,2 kaliHilang TeganganAv-Av total= 28,8 kali-2,2 kali= 26,6 kali

IV. 2 PembahasanPenguat gandengan DC yaitu kolektor transistor pertama dihubungkan dengan basis transistor kedua. Rangkaian percobaan penguat gandengan DC ini, merupakan rangkaian dimana transistor dihubungkan secara langsung tanpa ada kapasitor yang mengantarainya. Rangkaian di atas menggunakan berbagai macam komponen aktif maupun pasif. Diantaranya adalah resistor dimana resistansinya dapat diketahui dari warna cincinnya, atau dengan menggunakan multimeterPada percobaan ini yang diamati adalah yaitu perbandingan isyarat masukan (tegangan input) dan isyarat keluaran (tegangan output) yang ditampilkan pada osiloskop setelah menghubungkannya pada rangkaian penguat gandengan DC tersebut apakah terjadi penguatan atau pelemahan sekalipun. Penguat gandengan DC ini mengahsilkan Tegangan masukan, tegangan keluaran dan penguatan sebagai berikut :Tegangan masukan Vin = 0,52 VTegangan keluaranVout = 15 PenguatanAv1 = 2 kaliAv2 = 0,2 kaliAv total = 2,2 kaliHilang teganganAv Av total = 28,8-2,2 = 26,6 kali

Dari hasil pengukuran yang diperoleh dari penguat gandengan tersebut menunjukkan bahwa isyarat keluaran (Voutput) lebih besar dari hasil isyarat masukan (Vinput) hal ini berarti terjadi penguatan dan sesuai dengan teori hanya saja terjadi ketidakstabilan pada saat melakukan pengukuran terhadap Voutput, hal ini disebabkan karena komponen yang bekerja kurang stabil ataupun kurang rapat pada papan PCB.

BAB VPENUTUP

V.I Kesimpulan Adapun kesimpulan yang dapat ditarik dari percobaan ini yaitu sebagai berikut1. Kestabilan komponen dalam rangkaian sangat berpengaruh terhadap suatu hasil pengamatan.2. Kehilangan tegangan penguat pada penggandengan dua penguat disebabkan karena adanya ketidakcocokan impedansi antara suatu penguat dengan tahap berikutnya.3. Isyarat keluaran (Voutput) lebih besar dari hasil isyarat masukan (Vinput) hal ini berarti terjadi penguatan dan sesuai dengan teori yang ada.4. Kegunaan kapasitor copling untuk mencegah terjadinya osilasi pada frekuensi rendah (motor boating). C3 untuk f rendah,C4 untuk f tinggi

V.2 SaranV.2.I Saran untuk LaboratoriumAdapun saran untuk laboratorium adalah sekiranya alat-alat praktikum perlu di perhatikan lagi agar dalam praktikum tidak hanya satu atau dual alat yang di gunakan dalam prktikumV.2.2 Saran untuk AsistenAdapun saran untuk asisten adalah tetap semangat dan jangan pernah bosan dalm membimbing praktikan.

DAFTAR PUSTAKAAlbert Paul Malvino. 2004. Prinsip-Prinsip Elektornika. Selemba Teknika: Jakarta

Anonim. 2010 .penguat_gandengan.DC. Diakses pada hari minggu, 13 April 2014 pukul 10.00 WITA.

Anonim. 2010. Penguat DC. Diakses pada hari minggu, 13 April 2014 pukul 11.00 WITA)

Jayadin, Ahmad. 2007. Elektronika Dasar. Diakses pada tanggal 12 april 2014.

Sutrisno. 1987. Elektronika: Teori Dasar dan Penerapannya Jilid 3. Penerbit ITB: Bandung.