PERCOBAAN 5 APLIKASI PENGUAT SATU TRANSISTOR DAN PENGUAT BERTINGKAT
5.1 Tujuan Percobaan
Setelah melakukan percobaan ini, anda diharapkan dapat: 1.
Mengukur penguatan tegangan penguat transistor.
2.
Menjelaskan fungsi pemberian bias pada transistor.
3.
Menjelaskan fungsi kapasitor by pass dan pengaruhnya terhadap penguatan sinyal.
5.2
4.
Menyelidiki fungsi kapasitor kopling pada penguat dua tingkat.
5.
Mengukur fungsi respon dari penguat.
Dasar Teori
Transistor dapat berfungsi sebagai penguat sinyal. Jika sinyal AC dipasang pada masukan akan mengakibatkan perubahan arus pada keluarannya, jika resistor beban dipasang. Sinyal keluaran yang dihasilkan dapat lebih besar dari sinyal masukannya. Pembesaran sinyal ini disebut sebagai penguatan. Hal ini tentunya terjadi jika transistor diberi bias (tegangan DC) dengan ben ar. Dalam percobaan ini, akan dilakukan pengukuran terhadap penguat transistor dengan konfigurasi emitor bersama, sehingga base sebagai masukan sedangkan kolektor sebagai keluaran(Gambar 10.1). Dalam pembahasan perlu diperhatikan komponen yang dapat mempengaruhi sinyal AC untuk itu rangkaian penguat dapat digambarkan sebagai berikut.
Q1
R1
R2
1K
1K
Untuk sinyal AC sumber tegangan dan kapasitor dianggap hubung singkat (diganti dengan tahanan dalamnya). Tegangan AC dasar pada penguat adalah tegangan kolektor terhadap ground (VC), tegangan emitor (VE), dan tegangan basis (VB). Menentukan penguatan tegangan
Tegangan keluaran (VC) adalah: VC
=Ic.Rc =Ie.Re(Ic.Ie)
Tegangan masukan (VB) adalah: Vb
=Vbe+Ie.Re =Ie.re’+Ie.Re =Ie(re’+Re)→re<
Penguat tegangan untuk transistor
Konfigurasi common enmitor dapat dihitung secara pendekatan Av
=vc/vb =ie.rc/ie.re =Rc/Re
Untuk rangkaian penguat AC, pada umumnya dipasang kapasitor langsung pada resistor emitor yang berfungsi untuk memperbesar penguat tegangan. Dalam pemakaian secara umum, diperlukan suatu penguat sinyal dengan penguat yang cukup besar sehingga diperlukan beberapa penguat diskrit yang dihubungkan. Untuk penggabungan penguat-penguat ini diperlukan komponen penghubung yang disebut kopling. Kopling yang banyak dijumpai untuk penguat sinyal dengan frekuensi di atas 10 Hz adalah jenis kopling RC (resistance
kapasitance
kopling).
Kapasitor
kopling
mempunyai
sifat
melewatkan sinyal AC tetapi menghalangi tegangan DC, ini perlu untuk mencegah bergesernya titik kerja (Qpoint) transistor. Penguatan tegangan penguat bertingkat ini merupakan perkalian antara tingkat pertama dan kedua. Menentukan tanggapan frekuensi (frekuensi response)
Setiap perubahan frekuensi masukan penguatan transistor akan berubah. Ini disebabkan faktor-faktor yang ada di dalam transistor (seperti kapasitor sambungan)
komponen-komponen
pendukungnya.
Untuk
melakukan
pengukuran dapat dilakukan dengan mengukur tegangan masukan dan tegangan keluaran untuk daerah frekuensi yang lebar. Sehingga diperoleh penguatan tegangan yang turun sebesar 0,707 x penguatan maksimum. Pada frekuensi yang penguatan turun sebesar 0,707 x Vmax adalah batas frekuensi yang diizin lewat (frekuensi cut off). 5.3
Alat dan Bahan
1.
Catu daya
1 buah
2.
Generator fungsi
1 buah
3.
Osiloskop
1 buah
4.
Multimeter
1 buah
5.
Transistor BC 550
2 buah
6.
Kapasitor 4,7 µF
2 buah
7.
R esistor 10k, 47k, 150Ω
1 buah
8.
Resistor 1k dan 3k3
2 buah
9.
Potensiometer 220Ω
1 buah
10. Papan percobaan
1 buah
11. Kawat penghubung 12. Kapasitor 100 µF
2 buah
13. Kapasitor 470 µF
1 buah
Gambar Rangkaian
R3 1K
R1 1K
10 uF
10 uF Q1
R2
R4
1K
1K
Gambar 5.2
100 uF
R1 10K
R3 1K
R5 4,7K
R7 1K
4,7 uF
4,7uF
4,7 uF Q1
Q1
R2 3,3K
R4 470K
100uF
R6 15K
R8 470
100 uF
Vcc
Gambar 5.3 B.
Penguatan RC dua tingkat
1.
Rakitlah rangkaian seperti 5.3.
2.
Atur tegangan catu daya 12 V, hubungkan dengan rangkaian.
3.
Pasang generator fungsi pada masukan, atur pada frekuensi 1 kHz dengan amplitudo 100 mVpp.
4.
5.
6.
Ukur tegangan masukan, keluaran TR1 dan tegangan keluaran TR2. Vin
=V
Vout1
=V
Vout2
=V
Hitung penguatan dari TR1 dan TR2 dan penguat bertingkat. Av1
=V
Av2
=V
Av
=V
Dengan menggunakan multimeter ukurlah tegangan DC pada base, emiter dan kolektor emiter masing-masing transistor. VCE1= V
;VCE2= V
VBE1= V
;VBE2= V
7.
Gantilah R15K (pada base TR2) dengan R 3K3.
8.
Amati gambar keluaran dengan osiloscope, gambarkan.
9.
Ulangi pengukuran pada langkah 6. VCE1= V
;VCE2= V
VBE1= V
;VBE2=
10. Kembalikan lagi R15K sehingga tegangan keluaran menjadi tidak distorsi. 11. Ukurlah frekuensi respon penguat dengan mengukur tegangan keluaran sebagai fungsi dari frekuensi untuk tegangan masukan konstan. Isikan dalam tabel berikut. Frekuensi (Hz) 10 30 50 100 300 500 1K 3K 5K 10K 30K 50K 100K 300K
Vin
Vout
Av
5.4
Keselamatan Kerja
1. Dalam merangkai usahakan yang rapi, sehingga apabila terjadi kesalahan mudah melacaknya. 2. Perhatikan untuk setiap langkah pengukuran sehingga diperoleh hasil yang akurat dan sesuai dengan tujuan.
5.5
Tugas dan Pertanyaan
1. Apabila hasil pengukuran penguatan tegangan pada penguat satu tingkat sesuai dengan teori, berilah penjelasan! 2. Apa pengaruh kapasitor emiter (Ce) terhadap penguatan tegangannya! 3. Pada saat amplitudo masukan dinaikkan, tegangan keluaran akan terpotong. Jelaskan! 4. Pada penguat RC2 tingkat, apakah terjadi perbedaan penguatan antara TR1 dan TR2? 5. Pada saat resistansi base 15K diganti, gelombang keluaran menjadi cacat(distorsi), mengapa? 6. Gambarkan grafik frekuensi respon dan tentukan batas-batas frekuensi cut off nya? Jawaban:
1. Pada rangkaian penguat, umumnya menghubungkan penguat dengan sinyal input dan output digunakan komponen penggandeng dan salah satunya kapasitor. Jika dibuat tanggapan amplitudo penguat maka pada daerah frekuensi rendah dan tinggi. Penguatan berubah terhadap perubahan frekuensi. 2. Kapasitor emiter berpengaruh sebagai penguat, kapasitor emiter (bay pass) kapasitor ketika terhubung, cabang emiter terhubung ke ground seperti short circuit dan arus tidak melewati Re. Ketika Ce ini dilepas menyebabkan
pengurangan tegangan yang besarnya sama dengan penambahan resistansi masukan. 3. Ketika amplitudo dinaikkan, otomatis tegangan akan terpotong karena tegangan akan ikut naik ketika amplitudo dinaikkan sehingga terpotong dan tidak terbaca di osiloskop. 4. Terjadi perbedaan karena pada saat TR1 masih terjadi 1 penguatan tetapi pada saat TR2 itu sudah menjadi 2 penguatan karena dipengaruhi harga R. 5. Ketika R15K diganti, otomatis keluaran akan cacat karena tidak sesuai, jika R15K diganti maka R yang diserikan harus diganti agar dapat keluaran yang sempurna.
6. Gambar Grafik frekuensi respon
Vo
Jalur dilewatkan
Jalur
Jalur dilewatkan
ditahan
Frekuensi
5.6
Data Percobaan
Penguat RC Dua Tingkat
Vin 12 V
Vout1 12 V
Vout2 12,5 V
Av1 12,5 V
Av2 9V
Av
Pada saat R15K (pada base TR2)
VCE1
VBE1
VCE2
VBE2
8V 8,5 V Pada saat R3K3 (pada base TR2)
12,5 V
9V
VCE1 12 V
VCE2 12 V
VBE2 8V
VBE1 7V
Pada saat R15K untuk mengukur frekuensi respon penguat.
Frekuensi (Hz)
Vin
Vout
10
6
11,5
30
11
11,5
50
11
12
100
9,9
11,5
300
11
11,7
500
11
11,7
1K
11
11,5
3K
9,5
11,8
5K
11
11,5
10K
11
11,5
30K
10
11,8
50K
10
11,5
100K
11
11,7
300K
11
11,8
Av
Gambar Pada keadaan
VBE 1
VBE 2
VCE 1
VCE 2
Vin
Vout
