Laporan Praktikum Dasar Elektronika

Unit Percobaan : Karakteristik Dioda

OlehNama NIM Kelas Kelompok : : : : Prayoga Setiajie 21060110141049 B 23

Unit Percobaan Penguat Emitter Bersama 1. Rangkaian Percobaan

R1 Rd IsVSAFG

RCCb VC

Cb

IoVbb

IiVi

VB VE

RLCbp

VO

R2

RE

Gambar 4.1 Rangkaian percobaan penguat emitter bersama

Keterangan gambar : R1 = 100 K R2 = 20 K R3 = 56 K RE = 500 RC = 5,6 K RL = 1 K C1 = C3 = 104 F C2 = 100 F Vs = menggunakan AFG

2. Komponen / Bahan dan Alat Ukur yang Digunakan Pada percobaan ini digunakan audio generator yang berfungsi untuk membangkitkan frekuensi pada Vs. Audio generator yang digunakan adalah : Audio Generator 013 GW Model GAG 808G

Kenwood 20 MHz Osiloscope CS-4125 Digital Multimeter DT 9205A Regulated DC Power Supply Digital Resistor Kapasitor Transistor PNP

3. Teori Singkat Transistor adalah komponen aktif tiga terminal disebut transistor persambungan bipolar (BJT). Ketiga terminal tersebut adalah Basis (B), Colektor (C) dan Emitor (E). Terdapat dua jenis kontruksi dasar BJT (Bipolar Junction Transistor), yaitu jenis n-p-n dan jenis p-n-p dan dibuat dua buah bahan semikonduktor dengan dua tipe berbeda (semi konduktor tipe n dan semi konduktor tipe p) yang disusun demikian sehingga tipe n mengapit tipe p atau sebaliknya. Apabila semi konduktor tipe n yang mengapit tipe p maka disebut transistor NPN, dan sebaliknya apabila semi konduktor tipe p yang mengapit tipe n maka disebut transistor PNP.Emiter Basis Kolektor

E

NJE

PJC

N

C

BGambar 4.2 Struktur Fisis Transistor tipe NPN

Emiter

Basis

Kolektor

E

PJE

NJC

P

C

BGambar 4.3 Struktur Fisis Transistor tipe PNP

Kaki-kaki pada transistor : Emiter Colector Basis : : : Pemancar muatan Pengumpul muatan Pengendali

Emiter

- VCE +

Kolektor

IE IBBasis

ICVCB

+ Emiter IEVEB

Kolektor

+

ICVCB

-

-

-

IB

Basis

-

(a)

(b)

Gambar 4.4 Representasi rangkaian dari tipe transistor (a) PNP; (b) NPN

Dalam percobaan ini digunakan transistor NPN seri 9013. Agar dapat bekerja sebagai penguat maka transistor harus dipasang pada daerah aktif. Sedangkan jenis penguat yang digunakan pada transistor bergantung pada konfigurasi pemasangannya. Sebagaimana kita ketahui, sebagai berikut: 1. Transistor dengan konfigurasi basis bersama (CB) Pada konfigurasi ini dapat diketahui dengan melihat basis sebagai acuan tegangan atau basis yang diketanahkan. Sebagai masukan adalah emitter, dan sebagai keluaran adalah kolektor. 2. Transistor dengan konfigurasi emitter bersama (CE) Dalam hal ini emitor sebagai acuan tegangan atau yang diketanahkan, sementara sebagai masukan adalah basis, dan sebagai keluaran adalah kolektor. 3. Transistor dengan konfigurasi kolektor bersama (CC) Dengan kolektor sebagai ground (dketanahkan). Masuka adalah basis, dan keluaran adalah emitter. Dari ilustrasi tersebut, dapat disimpulkan bahwa transistor dapat kita rangkai menjadi 3 jenis penguat, yaitu penguat emitor ditanahkan (common emitter), penguat basis ditanahkan (common base), dan penguat pengikut colector (common collector). Dalam laporan ini akan dikaji tentang penguat common emiter atau lebih dikenal dengan penguat CE. Secara umum penguat (amplifier) dapat dikelompokkan menjadi 4 (empat), yaitu penguat tegangan, penguat arus penguat transresistans, dan penguat ada tiga jenis konfigurasi transistor

transkonduktans. Pada dasarnya kerja sebuah penguat adalah mengambil masukan (input), mengolahnya dan menghasilkan keluaran (output)yang besarnya sebanding dengan masukan. Penguat CE dibuat dengan mengatur arus bias yang sesuai di titik tertentu yang ada pada garis bebannya. Sedemikian rupa sehingga titik Q ini berada tepat di tengah garis beban kurva VCE-IC dari rangkaian penguat tersebut dan sebut saja titik ini titik A. Gambar berikut adalah contoh rangkaian penguat common emitor dengan transistor NPN.

Gambar 4.5 Penguat common emitter

Pada penguat emitor ditanahkan (common emitter) , kaki emitor dihubungkan dengan ground. Transistor dapat dianggap sebagai rangkaian berujung dua, maka rangkaian tersebut dapat digantikan dengan nilai setaranya. Umumnya orang sering menggunakan rangkaian ekivalen h atau parameter h (Hybrida) tanpa komponen prasikap yang tampak seperti pada gambar berikut :

Gambar 4.6 Rangkaian ekivalen common emitter

Gambar 4.7 Rangkaian ekivalen common emitter dengan RL '

Secara singkat perhitungan terhadap parameter Transistor CE dapat digunakan rumus-rumus berikut ini: 1. Impedansi input Pada rangkaian CE ini impedansi adalah:z IE = V BE I BVCE = C

2. Impedansi output Impedansi output untuk rangkaian CE adalah:z oE = VCE I CIB = C

3. Penguatan arus =I C I B VCE VBEVCE = C

4. Penguatan teganganAVE =I B =C

Pada rangkaian linear yang mempunyai polaritas tegangan atau arah arus yang belum ditentukan, kita nyatakan tegangan atau arus tersebut dengan suatu bilangan negatif.V1 = h11 i1 + h12 v 2 i2 = h21 i1 + h22 v 2

5. Hubungan antara impedansi input rangkaian dengan parameter hz in = v1 h11 i1 + h12 v 2 = i1 11h21 = h fe h22 = hoe

Penulisan parameter h lainnya yang umum adalah:h11 = hie h12 = hre

i2 = h fe i1 + hoe v 2 =z in = hie hre h fe 1 hoe + rL

v2 serta rL

yang sangat penting menghitung impedansi input rangkaian 6. Hubungan penguatan tegangan dengan parameter h

Penguatan tegangan dari suatu rangkaian adalah:Av = v2 v1

Tegangan input v1 adalah hasil kali dari arus input i1 dan impedansi inputZ in sehingga Av =

v2 . i1 z in

v2 = Diperoleh i1

h21 h22 + 1 rL

Diperoleh jugaAv = h21 Z in (h22 + 1 ) rL

4. Hasil PercobaanTabel 4.1 Tabel Hasil Percobaan

No

Frekuensi (Hz) 100,1

Hambatan Depan (RD) 1000

Ragam Gelombang Masukan

Hambatan Beban (RL) 1000

Ragam Gelombang Keluaran

1

2

100,1

100

1000

3

100,1

22 K

1000

4

1234

56 K

1 K

5

990

56 K

1 K

6

805

56 K

1 K

7

1006

56 K

1 K

8

1006

56 K

500

9

1006

56 K

20 K

10

1007

56 K

20 K

11

1007

56 K

1 K

12

1007

56 K

100 K

5. Pembahasan 6.1 Perhitungan Parameter - Parameter Penguat Gambar rangkaian penguat CE :+12 V

R1 RDCD

RCC1 VCIL

IiVS Vi

VB VE Cbp

RL

VO

R2

RE

Gambar 4.8 Rangkaian percobaan penguat emitter bersama

ZS

Ii = I 1 1

Io = I2 2

Vs

+ Vi

CE

Vo

Gambar 4.9 Struktur rangkaian penguat two port network

Transistor dapat dianggap sebagai rangkaian dua pintu, maka untuk dianalisis rangkaian tersebut digantikan dengan nilai setaranya. Untuk analisis transistor yang paling sering digunakan adalah parameter h (hybrida) yaitu sebagai berikut : hii : dimensi hambatan, satuan ohm hio : reverse voltage gain (peroleha tegangan balik), tanpa satuan hoi : forward current gain (perolehan arus maju), tanpa satuan hoo : output conductance (konduktansi keluaran), satuan siemen atau mho sehingga diperoleh rangkaian dengan parameter sebagai berikut :

ii

h ii

io

+ Vi h ioV o hoi i i hoo Vo

Gambar 4.10 untai setara hybrida

Untuk penguat CE, rangkaian listrik dapat ditransformasikan ke rangkaian elektronik berikut :RD CD B ib hie ioc C C1

hoe + hreVCE + E R2 R1 RE Cbp RC hfeib E

Vs

ZL

N,G

Gambar 4.11 Rangkaian listrik pengganti rangkaian elektronik

Dengan o CD dan C1 merupakan Blocking Capacitor / Coupling Capacitor yang berfungsi menghambat DC masuk ke sumber atau beban o Cbp merupakan By passed Capacitor yang berfungsi melewatkan AC Kedua kapasitor tersebut dalam perhitungan ini diabaikan. Selain itu, untuk perancangan sempurna komponen prasikap (R1 dan R2) hanya berpengaruh pada analisis statis saja dan pada analisis dinamis dapat diabaikan. Sehingga rangkaian menjadi sebagai berikut :

Rd

B ib

hie

ioc C +

+ Vs -

Vi

hreVCE -

hfeib

hoe

RC

RL Vo

E

Zi

E Zo Zo

Gambar 4.12 Untara hybride dengan komponen prasikap diabaikan

dimana RL'

= RL //Rc = 20000 x 5600/(20000+5600) = 4375

Menurut referensi, nilai parameter h untuk penguat CE adalah sebagai berikut: hie =1100 hre=25.10-5 hfe=50 hoe=24.10-6 A/V

Dari rangkaian tersebut maka: Peroleh arus AI Dari rangkaian diatas maka: Persamaan pada keluaran: o Vo = IL. RL ' = - Io. RL ' (IL = - Io)(1) o Io = hoe Vo + hfe Ii Persamaan (1) masuk (2) o Io = hoe (-Io RL ') + hfe Ii hfe Ii = Io (1+ hoe RL) (2)

sehinggaAI AI I I o he f = L = = I i I i 1 +h e L oR he f = 1 +h e L ' oR 5 0 = 1 + 2 .1 x 5 0 ) ( 4 0 6 0 = 4 ,4 7 9 0 '

AI

= 50 / (1+ (4375 x 24. 10-6) = 45,2489 Impedansi masukan Zi = Vi / Ii Karena tidak ada komponen reaktif, maka lebih tepat disebut hambatan masukan (resistansi masukan) bukan impedansi masukan, dan diperoleh : Ri =V i Ii

Dari persamaan (1) dan (3) : Vi = hieIi + hre(- Io. RL ') Atau Vi hieIi hreAIIiRL = 0 Vi = (hie + hreAIRL) Ii Ri =V i = hie + hreAIR L Ii

= 1100 + (25.10-5 x 45,2489 x 4375) = 1149,49 Peroleh tegangan AV Persamaan pada masukan: o Vi = hieIi + hreVCE atau Vi = hieIi + hreVo(3) Persamaan (1) masuk (2) oVo - hoeVo hfeIi = 0 RL ' 1 ) = -hfeIi R ' L)V o

Vo (hoe + Ii =

- ( hoe + 1/R ' L hfe

...

(4)

Persamaan (4) masuk (5) o Vi = hie{- ( hoe + 1/R L' hfe )V o

}+ hreVo

Vi = hreVo Jadi, Av =

- hie ( hoe + 1/R L' hfe

)V o

hfe V o = hrehfe hie (hoe +1 / RL ' ) dengan RL ' = 4375 V i

Av = ( AI x RL) / Ri Maka, Av = 172,22 Impedansi keluaran Ro Nilai Ro diperoleh dengan menghubungsingkatkan sumber sehingga rangkaiannya menjadi sebagai berikut:

Gambar 4.13 Untara hybride dengan Vs = 0

dengan: o o Ii = Io hoeVo hfeIi = 0 IiRs + Iihie + hreVo = 0

hre Vo Rs + hie hrehfe Vo = 0 Rs + hie

Io hreVo +

Ro=

1 hrehfe hoe R s + hie 1 = . x 6 0,0002550 24.10 + 1000+ 1 100

R o = 55.409,029Ro = 42050,23 Peroleh Transkonduktans GM =Io V o &Transresistans RM = V i Ii

Nilai Rm dan Gm dapat dihitung dari nilai Av yaitu sebagai berikut: Rm =V o Ii

= Ai x RL = 45,2489 x 1149,49 = 197963,94 ohmIo V i

Gm =

= Ai / Ri = 45,2489 / 1149,49 = 0,039 ohm

Tabel 4.2 Perhitungan parameter-parameter penguat transistor CE hasil percobaan

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Vo (V) 0,06 0,06 0,06 0,003 6 0,003 6 0,003 6 0,002 0,002 0,002 0,002 4 0,002 0,003 2

Vi (V) 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12

F (Hz) 100,1 100,1 100,1 1234 990 805 1006 1006 1006 1007 1007 1007

Av 172,22 172,22 172,22 172,22 172,22 172,22 172,22 172,22 172,22 172,22 172,22 172,22

Ai 45,25 45,25 45,25 45,25 45,25 45,25 45,25 45,25 45,25 45,25 45,25 45,25

Ri (ohm) 1149,4 9 1149,4 9 1149,4 9 1149,4 9 1149,4 9 1149,4 9 1149,4 9 1149,4 9 1149,4 9 1149,4 9 1149,4 9 1149,4 9

Ro (ohm) 42050,23 42050,23 42050,23 42050,23 42050,23 42050,23 42050,23 42050,23 42050,23 42050,23 42050,23 42050,23

Rm (ohm) 197,96 197,96 197,96 197,96 197,96 197,96 197,96 197,96 197,96 197,96 197,96 197,96

Gm (ohm) 0,039 0,039 0,039 0,039 0,039 0,039 0,039 0,039 0,039 0,039 0,039 0,039

6.2 Grafik Hubungan f dan Av Dari tabel hasil perhitungan parameter-parameter diatas dapat kita cuplik perbandingan f dan Av sebagai berikut :Tabel 4.3 nilai perhitungan hasil percobaan f dan Av

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Diperoleh garfik sebagai berikut :

F (Hz) 100,1 100,1 100,1 1234 990 805 1006 1006 1006 1007 1007 1007

Av 172,22 172,22 172,22 172,22 172,22 172,22 172,22 172,22 172,22 172,22 172,22 172,22

Gambar 4.14 Grafik hubungan antara f dan Av

6.3 Grafik Hubungan f (Hz) dan AI Dari tabel hasil perhitungan parameter-parameter diatas dapat kita cuplik perbandingan f (Hz ) dan Ai sebagai berikut :Tabel 4.4 nilai perhitungan hasil percobaan f dengan Ai

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Diperoleh grafik sebagai berikut :

F (Hz) 100,1 100,1 100,1 1234 990 805 1006 1006 1006 1007 1007 1007

Ai 45,25 45,25 45,25 45,25 45,25 45,25 45,25 45,25 45,25 45,25 45,25 45,25

Gambar 4.15 Grafik hubungan antara f dan Ai

6.4 Grafik Hubungan f dan RM Dari tabel hasil perhitungan parameter-parameter diatas dapat kita cuplik perbandingan f dan Rm sebagai berikut :Tabel 4.5 nilai perhitungan hasil percobaan f dan Rm

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Diperoleh garfik sebagai berikut :

F (Hz) 100,1 100,1 100,1 1234 990 805 1006 1006 1006 1007 1007 1007

Rm 197,96 197,96 197,96 197,96 197,96 197,96 197,96 197,96 197,96 197,96 197,96 197,96

Gambar 4.16 Grafik hubungan antara f dan RM

6.5 Grafik Hubungan f dan GM Dari tabel hasil perhitungan parameter-parameter diatas dapat kita cuplik perbandingan f dan Gm sebagai berikut :Tabel 4.6 nilai perhitungan hasil percobaan f dan Gm

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Diperoleh garfik sebagai berikut:

F (Hz) 100,1 100,1 100,1 1234 990 805 1006 1006 1006 1007 1007 1007

Gm 0,039 0,039 0,039 0,039 0,039 0,039 0,039 0,039 0,039 0,039 0,039 0,039

Gambar 4.17 Grafik hubungan antara f dan GM

6.6 Perhitungan ii/io Nilai Ai adalah Io/Ii, sehingga untuk menghitung nilai Ii/Io akan sama dengan menghitung nilai 1/Ai. Hasil perhitungan nilai ii/io disajikan dalam tabel berikut :Tabel 4.7 perhitungan ii/io

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

F (Hz) 100,1 100,1 100,1 1234 990 805 1006 1006 1006 1007 1007 1007

Ii/Io 0,022 0,022 0,022 0,022 0,022 0,022 0,022 0,022 0,022 0,022 0,022 0,022

Sehingga diperoleh grafik berikut :

Gambar 4.18 Grafik hubungan antara f dan Ii/Io

6. KESIMPULAN 1. Penguat emiter bersama (CE) memiliki Av dan AI yang besar, sehingga cocok digunakan untuk penguat daya. 2. Nilai Av dan AI antara percobaan dengan teori berbeda hal ini dikarenakan pembulatan yang dilakukan pada perhitungan serta kekurangtelitian pembacaan amplitudo pada osiloskop 3. Peningkatan nilai tegangan masukan sebanding dengan niklai Av 4. Peningkatan nilai tegangan masukan dengan Ri tetap, artinya juga peningkatan arus masukan, dan ini sebanding dengan nilai Ai. 5. Penguat CE memiliki nilai Rm yang besar artinya bahwa dengan arus yang kecil maka dapat menghasilkan tegangan keluaran yang besar. 6. Nilai Gm pada penguat CE kecil, hal ini berarti tegangan masukan yang kecil akan menghasilkan arus keluaran yang kecil pula. 7. Dari grafik Av dan AI dengan frekuensi, ternyata tetap, padahal seharusnya memiliki penguatan tetap hal ini dikarenakan kesalahan pembacaan nilai Vo dan Vi yang akan terus terbawa dalam perhitungan-perhitungan berikutnya, walaupun kesalahan ini tidak terlalu besar.