Instruksi Kerja Modul Praktikum Elektro Elektro nika Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom Jl. DI Panjaitan 128 Purwokerto Nomor Dokumen Status Revisi
:
ST3-TEL/IK/LAB/001
:
00
Tanggal Pembuatan Halaman
: :
23 Maret 2014 1 dari 1
Materi Materi Praktik um Unit 1 : Rangkaian Dio Dioda da Unit 2 : Kaarakteristi Kaarakteristi k Transistor B ipolar ipol ar Unit 3 : Tr Tr ansistor ansis tor Sebagai Penguat Penguat
LAB ORATORIUM ORATORIUM TEKNIK TEKNIK ELEK TRONIKA TRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELEMATIKA TELEMATIKA TELK OM JL. DI. PANJAITAN 128 PURWOKERTO Tidak diperkenankan mengcopy dokumen ini dalam bentuk apapun tanpa sepengetahuan dan tanpa seijin Management Management Representative ST3 Telkom Purwokerto
Tata Tertib Laboratorium
1. Mahasiswa wajib mengenakan seragam yang telah ditentukan pihak kampus dan dilarang menggunakan kaos dan sandal. 2. Mahasiswa tidak diperkenankan diperkenankan membawa makanan atau minuman minuman dan makan atau minum didalam ruang laboratorium. labo ratorium. 3. Laboratorium digunakan untuk aktivitas praktikum, workshop, pengujian alat tugas akhir dan segala kegiatan yang berhubungan laboratorium. Untuk kegiatan selain hal tersebut tidak diperbolehkan terkecuali mendapat ijin dari pengelola laboratorium. 4. Pengguna dilarang mengambil atau membawa keluar alat/bahan yang ada di laboratorium tanpa seijin pengelola laboratorium. 5. Menjaga kebersihan laboratorium dan membuang sampah pada tempatnya. 6. Mematuhi segala prosedur pro sedur yang ditentukan pengelola laboratorium.
Tata Tertib Pr aktikum di Laboratorium
A. Sebelum Praktikum
1. 2. 3. 4.
Praktikan wajib mematuhi tata tertib t ertib laboratorium yang yang berlaku. Praktikan harus menyediakan sendiri alat-alat tulis/gambar yang diperlukan. Praktikan harus menguasai dasar teori dari u nit modul yang akan dilakukan. Praktikan akan diberi dan briefing pre-test oleh asisten atau dosen pengampu praktikum. 5. Praktikan melakukan pendaftaran mata kuliah praktikum yang diambil pada KRS sesuai dengan jadwal yang telah dite ntukan laboratorium. 6. Praktikan diperbolehkan melakukan tukar-jadwal dengan praktikan lain setelah konfirmasi ke asisten praktikum dan mengisi formulir tukar-jadwal yang telah disediakan. 7. Praktikan wajib hadir tepat pada waktunya sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan. Bila keterlambatan melebihi 10 menit maka yang bersangkutan tidak diperkenankan diperkenankan mengikuti praktikum dan baginya tidak diberikan praktikum susulan.
B. Selama Praktikum
1. Setiap unit modul sudah disediakan alat, tempat, dan bahan sendiri yang tidak boleh diubah, diganti, atau d itukar kecuali dengan sepengetahuan asisten. 2. Praktikan wajib membaca petunjuk langkah kerja dan mencatat hasil kerja praktikum yang tercantum dalam modul praktikum ataupun sesuai arahan asisten atau dosen pengampu. 3. Apabila menjumpai kesalahan, kerusakan, atau ketidaksesuaian dengan langkah kerja praktikum, praktikan praktikan harus segera melapor pada asisten. asisten. 4. Khusus untuk praktikum yang berhubungan dengan sumber arus atau tegangan, setelah selesai menyusun rangkaian sesuai langkah kerja, praktikan harus melapor kepada asisten, dan dilarang menghubungkan rangkaian dengan sumber tegangan atau arus tanpa seijin asisten. 5. Segala kerusakan yang yang terjadi karena karena kelalaian ataupun kesalahan praktikan akibat tidak mengikuti langkah kerja praktikum ditanggung oleh praktikan yang bersangkutan dan wajib untuk dilakukan p enggantian paling lambat 1 (satu) minggu setelah terjadinya kerusakan.
6. Praktikan yang berhalangan praktikum, wajib memberitahukan kepada dosen praktikum maksimal 1 hari sebelum praktikum diadakan dengan menyertakan surat alasan tidak hadir saat praktikum dan bagi yang sakit menyertakan surat dokter (terkecuali bagi yang mendadak hari disaat praktikum yang bersangkutan sakit, ada pertimbangan tersendiri). Jika tidak, maka bagi yang bersangkutan diberikan praktikum susulan. 7. Praktikan tidak diperkenankan bersenda gurau dan atau meninggalkan ruangan praktikum tanpa seijin asisten atau dosen pengampu, serta bersikap tidak sopan terhadap para asisten atau dosen pengampu. 8. Praktikan diwajibkan mengembalikan alat-alat yang digunakan dan dilarang meninggalkan ruangan praktikum sebelum mendapat izin dari asisten atau pengampu praktikum. C. Setelah Praktikum
1. Lembar data praktikum wajib mendapatkan persetujuan atau tanda tangan dari asisten, bila tidak maka data tersebut akan dinyatakan tidak sah. 2. Laporan praktikum dikumpulkan ke asisten sesuai dengan aturan yang telah ditetapkan sebelumnya. 3. Praktikan akan diberi pos-test oleh asisten praktikum atau dosen pengampu.
Praktikum Elektronika – MODUL I
MODUL I Rangkaian DIODA : Penyearah Setengah Gelombang (Half -Wave Rectifier) & Penyearah Gelombang Penuh (Full -Wave Rectifier)
I.
BAHAN dan PERALATAN
Bahan dan peralatan yang akan dipergunakan dalam kegiatan praktikum Penyearah Setengah Gelombang (Half -W ave Rectifier) dan Penyearah Gelombang Penuh (Full-Wave Rectifier) antara lain adalah : A. Bahan
Dioda Papan Percobaan ( Experiment Board ) Resistor dan Kapasitor Kabel Konduktor Kertas Milimeter Spidol Marker/Alat Tulis B. Peralatan Osiloskop Generator Sinyal Sumber Tegangan Searah (DC) Sumber Tegangan Bolak -balik (AC) Multimeter dan Voltmeter II.
TUJUAN
Tujuan dari praktikum Penyearah Setengah Gelombang
(Half -Wave
Rectifier) dan Penyearah Gelombang Penuh (Full-Wave Rectifier) yaitu :
a. memahami prinsip kerja dioda sebagai penyearah
b. mampu membuat rangkaian penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh c. mengetahui perbedaan antara penyearah gelombang penuh dengan penyearah setengah gelombang
d. mengetahui pengaruh kapasitor (C) dan beban (R L) pada hasil penyearahan III.
PENDAHULUAN (DASAR TEORI) A. Penyearah Setengah Gelombang
Salah satu dari kegunaan dioda antara lain sebagai penyearah, yaitu untuk mengubah tegangan bolak -balik (AC) menjadi tegangan searah (DC).
Praktikum Elektronika – MODUL I
Tegangan AC sinusoidal yang memiliki nilai tegangan puncak sebesar V p akan memiliki nilai rata-rata dalam satu siklus sama dengan nol, sedangkan nilai tegangan efektifnya
V rms
(V rms )
terhadap nilai tegangan puncak adalah :
V p 2 Untuk nilai tegangan rata-rata hasil penyearahan (dengan mengabaikan
penurunan tegangan pada dioda), atau yang biasa disebut dengan tegangan DC, maka tegangan hasil penyearahan untuk penyearah setengah gelombang sebesar :
V dc
V p
untuk harga
3,14
Pembahasan selengkapnya mengenai kegunaan dioda untuk penyearahan dapat anda jumpai secara lengkap pada semua buku teks elektronika dasar, antara lain buku Integrated Electronics, Microelectronic, Electronic Principles, dll.
Proses penyearahan akan menghasilkan output berupa tengangan searah (DC) yang masih mengandung riak ( ripple), yaitu bentuk tegangan yang menyerupai tengangan AC yang masih menumpang diatas tengangan DC pada hasil penyearahan. Untuk mengurangi besarnya tegangan riak, maka dapat didekati dengan menggunakan harga kapasitor C yang sebesar mungkin, sehingga akan dapat menekan tegangan riak atau ripple serendah mungkin (mem -filter riak)
sekaligus juga akan berfungsi sebagai pen-stabil ( regulator ) hasil output penyearahan.
Salah satu bentuk rangkaian penyearah setengah gelombang, beserta bentuk tegangan input dan bentuk tegangan outputnya dapat dilihat pada gambar dibawah berikut ini :
(a). Rangkaian penyearah setengah gelombang
Praktikum Elektronika – MODUL I
(b). Tegangan input
(c). Tegangan output
B. Penyearah Satu Gelombang Penuh
Kegunaan lain dari dioda yang lebih umum dipakai secara praktis yaitu sebagai penyearah gelombang penuh, dimana bentuk susunan yang paling banyak dipakai adalah susunan penyearah jembatan. Untuk penyearah jembatan ini, jumlah dioda yang akan dipergunakan sebanyak 4 (empat) buah dioda.
Bentuk rangkaian penyearah jembatan dalam penyearah gelombang penuh dapat dilihat pada rangkaian berikut :
(a).Rangkaian penyearah gelombang penuh
(b). Tegangan input
(c). Tegangan output
Praktikum Elektronika – MODUL I
Pada rangkaian diatas arus pada beban R L selalu mempunyai arah yang sama untuk setiap siklus dari tegangan inputnya (tegangan AC), sehingga tegangan pada beban merupakan gelombang penuh seperti pada gambar tegangan output diatas. Pasangan dioda D 1 dengan D3, demikian juga D2 dengan D4 selalu dalam keaddan yang sama (bersama-sama forward bias ataupun reverse bias ).
Untuk nilai tegangan rata-rata hasil penyearahan jembatan (dengan mengabaikan penurunan tegangan pada dioda) untuk penyearah gelombang penuh adalah sebesar : V dc
2V p
dimana harga
3,14 . Nilai ini adalah dua kali
dari hasil penyearahan pada penyearah setangah gelombang.
Dalam buku Integrated Electronics, persamaan penyearahan tegangan AC menjadi tegangan DC yang dihasilkan oleh rangkaian penyearah dioda dengan filter kapasitor (C) dapat juga dihitung dengan rumus pendekatan sebagai berikut :
V dc
V p
I dc 4 f .C
dimana V p adalah tegangan puncak (maksimum) dari
sumber tegangan input (AC), dan f adalah frekuensi dari sumber tegangan input (AC) sedangkan C adalah harga kapasitor yang terpasang paralel dengan beban pada output yang juga berfungsi sebagai penapis ( filter ). IV.
KEGIATAN PRAKTIKUM A. Penyearah Setengah Gelombang
1. Rancang dan buatlah rangkaian penyearah setengah gelombang dengan menggunakan papan percobaan dan bahan komponen yang telah disediakan, berdasarkan rangkaian dibawah ini :
2. Ambil tegangan keluaran (Vo) dari rangkaian diatas, hubungkan dengan terminal masuk osiloskop pada Channel 2, demikian juga dengan tegangan masukan (Vi) dari sumber tegangan bolak -balik (AC) pada Channel 1.
Praktikum Elektronika – MODUL I
3. Amati secara kuantitatif bentuk gelombang, frekuensi gelombang pada tegangan keluaran (Vo) maupun tegangan masukan (Vi) pada rangkaian diatas tanpa kapasitor (C = 0 Farad) dengan harga beban (R L) tetap. Catat hasilnya pada lembar kerja praktikum A.
4. Amati secara kuantitatif bentuk gelombang, frekuensi gelombang dan pengaruh beberapa harga kapasitor (C variabel) pada tegangan keluaran
rangkaian percobaan diatas untuk harga beban (R L) tetap (RL tetap, C berubah). Catat hasilnya pada lembar kerja praktikum B.
5. Untuk beberapa harga C yang tetap, ubahlah harga beban (R L variabel), selanjutnya amati pengaruhnya pada tegangan keluaran rangkaian (R L berubah, C tetap). Catat hasilnya pada lembar kerja praktikum C. B. Penyearah Satu Gelombang Penuh
1. Rancanglah rangkaian penyearah gelombang penuh untuk jenis penyearah jembatan, dengan menggunakan papan percobaan dan bahan komponen lain yang telah disediakan. Sebagai panduan dasar pembuatan rangkaian, bisa berpedoman pada rangkaian dibawah ini :
2. Ambil tegangan masukan (Vi) pada rangkaian yang anda buat, hubungkan dengan terminal masuk osiloskop pada Channel 1, demikian juga untuk tegangan keluaran (Vo) dari rangkaian pada Channel 2.
3. Amati secara kuantitatif bentuk gelombang, frekuensi gelombang pada tegangan keluaran (Vo) maupun tegangan masukan (Vi) pada rangkaian diatas tanpa kapasitor (C = 0 Farad) dengan harga beban (R L) tetap. Catat hasilnya pada lembar kerja praktikum 1.
4. Amati secara kuantitatif bentuk gelombang, frekuensi gelombang dan pengaruh beberapa harga kapasitor (C variabel) pada tegangan keluaran
Praktikum Elektronika – MODUL I
rangkaian percobaan diatas untuk harga beban (R L) tetap (RL tetap, C berubah). Catat hasilnya pada lembar kerja praktikum 2.
5. Untuk beberapa harga C yang tetap, ubahlah harga beban (R L variabel), selanjutnya amati pengaruhnya pada tegangan keluaran rangkaian (R L berubah, C tetap). Catat hasilnya pada lembar kerja praktikum 3. V.
DATA PRAKTIKUM
Masukkan data hasil praktikum anda pada lembar kerja praktikum yang telah disediakan untuk masing -masing kegiatan.
VI.
TUGAS dan PERTANYAAN
1. Dengan V in yang ada, hitung nilai V dc untuk masing-masing data yang diperoleh dengan menggunakan rumus perhitungan. Bandingkan hasilnya dengan hasil pengukuran praktikum. Beri penjelasan !
2. Bagaimanakah pengaruh harga kapasitor pada tegangan hasil penyearahan pada seluruh percobaan untuk kedua rangkaian diatas ?
3. Bagaimanakah pengaruh tahanan beban (R L) pada tegangan hasil penyearahan pada selur uh percobaan untuk kedua rangkaian diatas ? 4. Bagaimana hubungan frekuensi keluar ( f out ) terhadap frekuensi input
( f in ) pada selutuh percobaan untuk kedua rangkaian diatas ? 5. Menurut analisa anda, apa yang akan terjadi pada hasil keluaran apabila pada penyearah jembatan diatas jenis dioda yang dipergunakan tidak sama ? 6. Berikan kesimpulan dan saran pada praktikum modul I ini !
~ S EL A M A T B ER J U A N G ~
Praktikum Elektronika – MODUL II
MODUL II Karakteristik Transistor Bipolar I.
BAHAN dan PERALATAN
Bahan dan peralatan yang akan dipergunakan dalam kegiatan praktikum Karakteristik Transistor Bipolar adalah : A. Bahan
Transistor Bipolar Papan Percobaan Resistor dan Kapasitor
Kabel Konduktor Kertas Milimeter Spidol Marker/Alat Tulis B. Peralatan Osiloskop Generator Sinyal
Sumber Tegangan Searah (DC) Multimeter dan Voltmeter II.
TUJUAN
Tujuan dari praktikum Karakteristik Transistor Bipolar antara lain adalah : a. mampu mempelajari karakteristik transistor (kurva IC terhadap VCE ) b. mampu memahami pengertian garis beban transistor c. mampu menentukan titik kerja suatu transistor berdasarkan garis beban dan karakteristiknya III.
PENDAHULUAN (DASAR TEORI)
Transistor dalam pengoperasiannya harus dipilih pada daerah linier, supaya didapatkan sinyal hasil keluaran (output) yang tidak megalami kerusakan/cacat sinyal (distorsi). Agar dapat mengoperasikan transistor tepat di daerah linier tersebut, maka perlu memahami kurva karakteristik, t itik -kerja, garis beban dan disipasi daya transistor maupun teknik pembiasan (pra-tegangan) pada transistor. 1. Disipasi daya Transistor
Pada gambar kurva karakteristik transistor bipolar dibawah ini ditunjukkan grafik harga arus yang mengalir di kaki kolektor pada sebuah transistor bipolar ( I C ) terhadap perubahan tegangan antara kaki kolektor dan kaki emitor (V CE).
Bentuk kurva karakteristik tersebut sering juga disebut dengan kurva karakteristik keluaran/output I C - V CE
Praktikum Elektronika – MODUL II
Gambar 1. Kurva karakteristik IC-VCE
Transistor akan dapat bekerja dengan baik (tidak mengalami distorsi) apabila daerah titik kerjanya (titik operasi) dipilih pada daerah sebelah kiri dan sebelah bawah dari garis beban A-B pada kurva karakteristik
IC-VCE
tersebut.
Besar daya yang didisipasikan ke kaki kolektor merupakan perkalian antara nilai tegangan pada kaki kolektor-emitor (V CE ) dengan nilai arus yang mengalir pada kaki kolektor (I C ) , atau dirumuskan P = V CE x I C . Nilai dari daya disipasi maksimum transistor tersebut tidak boleh dilampui pada waktu mengoperasikan transistor, hal ini untuk menghindari terjadinya kerusakan yang permanen pada transistor. 2. Garis Beban DC
Dengan menggunakan bantuan kurva karakteristik
IC-VCE
dan garis beban
dari transistor, maka akan dapat ditentukan besar sinyal input maksimum yang dapat diumpankan pada transistor. 3. Persamaan Garis Beban
Garis beban suatu transistor dapat digambarkan melalui suatu persamaan rangkaian yang disebut dengan persamaan garis beban. Persamaan garis beban
Praktikum Elektronika – MODUL II
tersebut dapat diturunkan dari rangkaian transistor dengan bantuan Kirchoff’s Voltage Law (KVL), yang diterapkan pada rangkaian transistor tersebut.
Persamaan yang akan diperoleh tergantung dari bentuk rangkaian pembiasan yang dimiliki oleh transistor yang bersangkutan dan susunan komponen resistifnya. Namun pada umumnya persamaan garis beban dapat didekati dengan bentuk persamaan V CC = I C RC + V CE Dengan menggunakan bantuan persamaan umum tersebut, tempat kedudukan beberapa titik kerja dapat ditentukan dengan cara menentukan lokasi titik koordinat (V CE ,I C ) , dimana sumbu mendatar adalah sumbu vertikal adalah sumbu
IC.
VCE
dan sumbu
Titik -titik koordinat istimewa dapat diperoleh dengan
memasukkan nilai-nilai VCE dan IC. Titik potong dengan sumbu horisontal akan terjadi pada saat I C=0, sehingga nilai VCE=VCC, atau pada titik koordinat (V CC,0). Sedangkan titik potong dengan sumbu vertikal akan terjadi pada saat V CE=0, sehingga I C=VCC /RC, atau pada titik koordinat (0,VCC /RC). Dari sini terlihat bahwa kemiringan garis beban sangat dipengaruhi oleh faktor sumber tegangan V CC maupun nilai resistor RC. 4. Titik Kerja Transistor
Garis beban (garis A-B) akan memotong sekelompok kurva arus basis (I B), yang mana nilai I B bernilai konstan (tetap) untuk tiap kurva arus basis, pada beberapa tempat/titik. Nilai IB dapat ditentukan dengan cara mengatur rangkaian pembiasan. Perpotongan antara kurva I B dengan garis beban ini disebut dengan titik kerja transistor atau sering disebut dengan istilah Q. Pada gambar diatas
terlihat terdapat enam tempat titik kerja transistor (1 s.d 6) untuk masing- masing nilai arus basis IB.
Titik kerja merupakan titik korrdinat yang mengandung nilai tegangan dan arus. Titik ini merupakan nilai awal yang akan dipergunakan transistor untuk pengoperasian/pemrosesan terhadap sinyal masukan. Selanjutnya sinyal yang masuk tersebut akan memberikan pengaruh langsung terhadap nilai arus I B. Sehingga pada akhirnya juga akan menggeser titik kerja transistor dari posisi semula (karena perubahan nilai IB). Dengan adanya sinyal masukan tersebut (yang berakibat bergesernya titik kerja), maka arus I B akan naik-turun sepanjang garis beban yang juga bersesuaian dengan perubahan sinyal masuk. Sinyal masukan ini dimungkinkan akan menggeser titik kerja sampai pada titik-titik istimewa yang ada pada transistor, yaitu sampai titik batas atas atau pada kondisi arus I C mengalir maksimum. Karena pada kondisi ini nilai V CE = 0 dan I C = VCC /RC. Pada kondisi ini transistor
Praktikum Elektronika – MODUL II
disebut berada dalam kondisi jenuh atau kondisi saturasi. Kondisi istimewa yang lain yaitu pada saat titik kerja transistor bergeser pada titik batas bawah. Pada kondisi ini arus kolektor sama sekali tidak mengalir (I C = 0), namun tegangan V CE bernilai maksimum (VCE = V CC). Pada kondisi ini transistor berada dalam kondisi mati atau cut -off .
IV.
TUGAS PENDAHULUAN
1. Tentukan harga arus I B, IC dan IE pada rangkaian pembiasan transistor dibawah ini (gambar 2), apabila diketahui nilai ß = 100.
2. Lakukan perhitungan yang sama seperti pada soal nomor satu untuk gambar 3. 3. Apa pengaruh R E sebesar 2K pada rangkaian tersebut? Bagaimana pula pengaruhnya apabila harga R E diperbesar dan diperkecil?
Gambar 2.
Gambar 3.
Praktikum Elektronika – MODUL II
V.
KEGIATAN PRAKTIKUM
1. Rancanglah rangkaian seperti pada gambar 4. dibawah ini :
Gambar 4. (A) merupakan alat ukur arus (Amperemeter) sedangkan (V) merupakan
alat ukur tegangan (Voltmeter). Amperemeter pada kaki basis untuk mengukur harga IB, sedangkan pada kaki kolektor untuk mengukur harga I C. Nilai IC juga dapat dihitung dengan cara pembagian hasil pengukuran tegangan pada R C dibagi dengan nilai resistansi pada kaki kolektor tersebut (RC). Voltmeter pada kaki kolektor-emitor untuk mengukur harga VCE. 2. Dengan nilai VBB = 1,7 Volt (atau ditentukan oleh asisten Anda), aturlah harga RB untuk mendapatkan nilai I B yang sekecil mungkin yang dapat diukur oleh amperemeter. Catat nilai R B pada posisi. 3. Ubahlah nilai VCC, mulai dari 0 Volt sampai dengan 12 Volt (atau ditentukan oleh asisten Anda) dengan selisih kenaikan sebesar 2 Volt.
4. Catatlah harga I C dan VCE untuk setiap nilai VCC yang anda berikan. Jaga supaya IB tetap konstan. Masukkan dalam tabel pengamatan.
5. Ulangi langkah nomor 2, 3 dan 4 untuk nilai I B yang lain sebanyak lima kali, dimana nilai IB yang baru adalah sebesar 50% dari nilai IB yang sebelumnya. 6. Dari hasil data yang diperoleh, gambarkan kurva karakteristik I C terhadap VCE dalam kertas milimeter. 7. Selanjutnya untuk membuat garis beban DC, maka kita pilih nilai V CC dengan nilai maksimum dari percobaan diatas (12 Volt atau ditentukan oleh asisten Anda). Dengan kondisi seperti ini, selanjutnya R B diubah untuk mendapatkan nilai-nilai IB minimum dan maksimum berdasarkan nilai-nilai
Praktikum Elektronika – MODUL II
IB pada percobaan sebelumnya (atau dibatasi oleh daya maksimum yang dapat diterima oleh transistor). Selanjutnya pada kedua kondisi ini lakukan pengukuran nilai VCE dan IC untuk mendapatkan perpotongan garis beban dengan sumbu vertikal dan sumbu horisontal.
8. BONUS !!! Untuk dapat mengamati bentuk gelombang keluaran pada berbagai titik kerja dapat dilakukan percobaan berikut ini: a. Berikan nilai VCC seperti pada langkah nomor 7 diatas.
b. Pilih nilai IB yang terkecil, sedang dan terbesar dalam langkah nomor 5 diatas dengan mengatur nilai V BB atau RB. c. Hubungkan generator sinyal sinus secara paralel terhadap V BB.
d. Amati bentuk sinyal keluaran pada titik V CE dengan menggunakan osiloskop, bandingkan dengan bentuk sinyal masukan. e. Amati perbedaan sinyal hasil keluaran untuk ketiga nilai I B pada langkah 8 b diatas. VI.
DATA PRAKTIKUM
Masukkan data hasil praktikum anda pada lembar kerja praktikum yang telah disediakan untuk masing-masing kegiatan. VII.
TUGAS dan PERTANYAAN
1. Apakah fungsi dari garis beban DC pada transistor bipolar? 2. Bagaimanakah langkah-langkah untuk mendapatkan garis beban DC? 3. Apakah pengaruh VBB dalam menentukan titik kerja pada garis beban? 4. Menurut analisa anda bagaimana pengaruh sinyal output yang akan diperoleh apabila transistor dioperasikan pada titik kerja berikut: a. Cut-off
b. Aktif c. Saturasi
5. Apa saja kesimpulan dan saran yang dapat anda berikan berkaitan dengan percobaan modul II ini. VIII.
REFERENSI
1. MILMAN, Integrated Electronic, BAB 5
~ S EL A M A T B ER J U A N G ~
Praktikum Elektronika – MODUL III
MODUL III TRANSISTOR SEBAGAI PENGUAT I.
BAHAN dan PERALATAN
Bahan dan peralatan yang akan dipergunakan dalam kegiatan praktikum Transistor Sebagai Penguat adalah : A. Bahan
Transistor Bipolar Papan Percobaan Resistor dan Kapasitor Kabel Konduktor Kertas Milimeter Spidol Marker/Alat Tulis
B. Peralatan Osiloskop Generator Sinyal Sumber Tegangan Searah (DC)
Multimeter dan Voltmeter II.
TUJUAN
Tujuan dari praktikum pada modul III ini antara lain yaitu : 1. Menentukan impedansi input dan impedansi output dari suatu penguat transistor bipolar.
2. Mencari harga penguatan dari suatu penguat transistor bipolar. 3. Memahami rangkaian transistor dengan konfigurasi Common Emitter (CE) yang dipergunakan sebagai penguat. III.
PENDAHULUAN (DASAR TEORI) 1. Impedansi Input (Masukan).
Transistor sebagai penguat dapat diperhatikan pada rangkaian gambar 1 dibawah berikut ini.
Pada rangkaian tersebut terdapat impedansi input Z IN atau R IN yang pada suatu penguat didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan sinyal pada sinyal input terhadap arus yang masuk pada rangkaian tersebut. Atau dapat dirumuskan dengan persamaan Rin
Vin Iin
.
Untuk mendapatkan nilai impedansi input dapat dilakukan dengan dua macam cara. Cara pertama yaitu dengan menghubungkan suatu resistor, sebu t saja RX1, yang sudah diketahui nilai resistansinya. Kemudian tegangan yang
Praktikum Elektronika – MODUL III
terdapat pada resistor R X1 tersebut diukur dengan menggunakan Voltmeter. Dari hasil pengukuran tersebut dapat dihitung arus yang mengalir pada resistor RX1 dengan menggunakan bantuan hukum
Ohm,
yaitu sebesar I X, yang juga
merupakan nilai dari I IN. Selanjutnya dengan menggunakan Voltmeter juga, dilakukan pengukuran tegangan input dari rangkaian penguat diatas, yaitu tegangan pada titik B-C. Hasilnya merupakan nilai V IN dari rangkaian penguat. Akhirnya dengan menggunakan kedua hasil diatas (I IN dan VIN), harga RIN pada rangkaian penguat transistor dapat dilakukan perhitungan dengan menggunakan bantuan hukum Ohm.
Gambar 1. Transistor sebagai penguat. Cara lain untuk mendapatkan impedansi input adalah dengan menggunakan
bantuan resistor variabel RX1 yang dipasang pada titik A-D seperti pada gambar rangkaian diatas. Setelah resistor R X1 terpasang pada rangkaian, maka nilai resistor diubah-ubah sampai didapatkan harga tegangan pada titik B-C bernilai setengah dari nilai harga tegangan pada sumber Vs. Apabila kondisi ini sudah diperoleh, maka lepaskan resistor variabel R X1 dari rangkaian, selanjutnya ukurlah nilai resistansi RX1 tersebut. Harga impedansi input yang dicari dengan cara kedua ini adalah nilai dari R X1 yang terukur pada kondisi terakhir tersebut. Untuk transistor dengan konfigurasi Common Emitter (CE) , maka untuk memperbesar
harga
impedansi
input
dapat
dilakukan
dengan
cara
menambahkan resistor umpan-balik (degeneratif) RE pada kaki emittor dari rangkaian transistor diatas. Selain itu pada R E juga diberikan kapasitor CE dengan susunan paralel terhadap R E yang bertujuan sebagai kapasitor pelolos
Praktikum Elektronika – MODUL III
(bypass) dengan
fungsi
untuk
menghilangkan
pengaruh
unpan-balik
(degenerasi) terhadap sinyal bolak -balik. 2. Impedansi Output (Keluaran).
Impedansi output ZO atau RO dari suatu penguat dapat ditentukan dengan cara menggunakan bantuan resistor variabel R X2. Langkahnya adalah dengan terlebih dahulu mengukur tegangan keluaran V O dalam kondisi tanpa beban (tanpa RX2).
Selanjutnya resistor RX2 dihubungkan pada terminal output
(keluaran) dan dilakukan pengukuran tegangan pada resistor R X2 tersebut. Lakukan pengubahan nilai R X2 sehingga diperoleh tegangan pada resistor R X2 bernilai setengah dari tegangan V O sebelumnya (pada kondisi tanpa beban). Setelah kondisi terakhir ni diporoleh, maka selanjutnya lepaskan R X2 dari rangkaian dan ukurlah nilai tahanan dari R X2 tersebut. Harga dari pengukuran RX2 pada kondisi terakhir ini adalah merupakan impedansi output Z O yang dicari. 3. Penguatan Tegangan dan Penguatan Daya
Penguatan tegangan dapat dirumuskan sebagai berikut : AV
V OUT V IN
Apabila nilai-nila tegangan pada input dan output diketahui, maka besarnya penguatan tegangan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan tersebut.
Untuk penguatan daya, persamaan yang dipergunakan adalah : P
dan apabila dinyatakan dalam bentuk dB, maka : P( dB )
10 log
POUT P IN
POUT P IN
Daya input dan daya output dapat dilakukan perhitungan apabila nilai dari tegangan input, tegangan output, impedansi input dan impedansi output diketahui. 4. Perbedaan Fasa
Perbedaan fasa antara sinyal input dan sinyal output dapat diamati dengan menggunakan osiloskop. IV.
TUGAS PENDAHULUAN
1. Apa yang dimaksudkan dengan penguat transistor? 2. Parameter apa sajakah yang dapat mempengaruhi kualitas dari suatu penguat transistor?
Praktikum Elektronika – MODUL III
3. Hitunglah harga impedansi input, impedansi output, dan penguat daya pada rangkaian dibawah berikut ini.
4. Masih adakah teknik lain dalam mencari nilai impedansi output, selain teknik yang sudah disebutkan pada rangkaian gambar 1 diatas? Bagaimanakah caranya? Jelaskan dengan lengkap! V.
KEGIATAN PRAKTIKUM
1. Rancang dan buatlah rangkaian transistor seperti pada Gambar 1 diatas untuk mendapatkan inpedansi input.
2. Berikan nilai tegangan VCC = 12 Volt, RE = 10 ? dan sumber tegangan VS sebesar 4 VPP pada frekuensi 10K Hz.
3. Hubungkan resistor variabel R X1 seperti pada rangkaian tersebut, dan atur nilai RX1 sehingga diperoleh tegangan pada R X1 bernilai sebesar 2 VPP.
Selanjutnya lepaskan R X1 dari rangkaian dan ukur harga resistansi R X1 untuk mendapatkan harga impedansi input.
4. Ubahlah nilai RE dengan nilai lain yang lebih besar (misalnya nilai R E = 47 ? dan RE = 470 ?), kemudian ulangi percobaan pada langkah 3 diatas.
5. Ulangi percobaan langkah 1 s.d 4 pada percobaan diatas dengan menambahkan kapasitor CE sebesar 1 µF yang disusun paralel terhadap RE.
6. Pada langkah percobaan untuk mendapatkan impedansi output, gunakan juga rangkaian transistor seperti pada gamabar 1 diatas. Namun resistor variabel RX1 diganti dengan hubung singkat, nilai tegangan V CC tetap 12 Volt dan nilai-nilai komponen yang belum ditetapkan dianggap sama seperti pada langkah percobaan untuk mendapatkan impedansi input diatas.
Praktikum Elektronika – MODUL III
7. Ukurlah tegangan keluaran V O dalam keadaan terbuka (tanpa menggunakan beban atau tanpa resistor variabel RX2), catat nilai tegangan VO tersebut.
8. Hubungkan resistor variabel RX2 pada VO sebagai beban output (keluaran), dan jaga kondisi sinyal input agar tetap seperti semula.
9. Ubahlah nilai RX2 sehingga diperoleh tegangan pada R X2 sebesar setengah dari tegangan VO yang telah diukur sebelumnya (tanpa beban).
10. Setelah kondisi tersebut diperoleh, lepaskan R X2 dari rangkaian dan selanjutnya ukurlah harga R X2 tersebut. Harga RX2 yang diperoleh tersebut merupakan harga dari impedansi output rangkaian transistor diatas.
11. Untuk mendapatkan harga penguatan transistor pada rangkaian transistor seperti pada gambar 1 diatas dapat dilakukan langkah percobaan berikut ini:
12. Pada rangkaian gambar 1 diatas, gantilah RX1 dengan hubung singkat. 13. Gunakan RE = 10 ? dan berikan VS = 4 VPP serta VCC = 12 Volt. Selanjutnya amati bentuk dan ukur tegangan input maupun tegangan output dengan osiloskop pada kondisi tanpa beban R X2. Catat dan gambarkan bentuk gelombang beserta nilai yang menyertainya. 14. Ulangi percobaan dengan menggunakan nilai RE = 47 ? dan RE = 470 ?. 15. Ulangi percobaan dengan memberikan kapasitor paralel C E sebesar 1 µF terhadap RE (untuk RE = 10 ?, RE = 47 ? dan RE = 470 ?). VI.
DATA PERCOBAAN
Masukkan data hasil praktikum anda pada lembar kerja praktikum yang telah disediakan untuk masing-masing kegiatan praktikum diatas. VII.
TUGAS dan PERTANYAAN
1. Dari seluruh percobaan yang telah Anda lakukan hitunglah impedansi input dan impedansi output rangkaian!
2. Apa pengaruh R 1, R2 dan RE terhadap impedansi input dan impedansi output? Jelaskan!
3. Apa saja yang mempengaruhi impedansi output? Sebutkan dan jelaskan! 4. Dari seluruh percobaan yang telah dilakukan, hitunglah harga penguatan daya dari rangkaian diatas. 5. Apakah pengaruh beban dalam penguatan tegangan dan penguatan daya? Jelaskan!
6. Apa fungsi kapasitor yang dipergunakan dalam rangkaian diatas? 7. Gambarkan garis beban AC maupun DC dari rangkaian penguat diatas!
Praktikum Elektronika – MODUL III
8. Bagaimana hubungan frekuensi dan phasa dari sinyal input dan sinyal output untuk rangkaian penguat diatas?
9. Sebutkan beberapa contoh aplikasi/penggunaan dari rangkaian penguat diatas !
10. Apa kesimpulan dan saran anda setelah mengikuti praktikum modul III ini ?
~ S EL A M A T B ER J U A N G ~
LEMBAR KERJA PRAKTIKUM - MODUL I RANGKAIAN PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG
NAMA DAN NIM PRAKTIKAN PARTNER KELOMPOK
TANGGAL PRAKTIKUM WAKTU PRAKTIKUM ASISTEN
: ……………………………………… : 1…………………………………….. : 2…………………………………….. : 3…………………………………….. : ……………………………………… : ……………………………………… : ………………………………………
PARAF ASISTEN
: ………………………………………
(NIM:………………) (NIM:………………) (NIM:………………) (NIM:………………)
Penyearahan tanpa menggunakan kapasitor (C = 0 Farad) Nilai beban tetap/konstan sebesar RL = ..................................Ohm No
V in [Volt]
frek. input [Hz]
1
2 VP
200
2
2 VP
800
3
4 VP
200
4
4 VP
800
Bentuk V in (Gambar)
V out [Volt]
A Bentuk V out (Gambar)
frek. output [Hz]
Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi ombol Volt/Div & tombol Time/Div)
Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi tombol Volt/Div & tombol Time/Div)
Penyearahan dengan tegangan input tetap sebesar V in : .................Volt Frekuensi input tetap sebesar f : ...................Hz (200 Hz s/d 800 Hz) Nilai beban tetap/konstan sebesar R L = ....................Ohm No
C [Farad]
V out [Volt]
Bentuk V out (Gambar)
frek. output [Hz]
Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi tombol Volt/Div & tombol Time/Div)
1 2 3
Penyearahan dengan tegangan input tetap sebesar V in : .................Volt Frekuensi input tetap sebesar f : ...................Hz (200 Hz s/d 800 Hz) Nilai kapasitansi tetap/konstan sebesar C = ....................Farad No
1 2 3
B
R L [Ohm]
V out [Volt]
frek. output [Hz]
C Bentuk V out (Gambar)
Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi tombol Volt/Div & tombol Time/Div)
LEMBAR KERJA PRAKTIKUM - MODUL I RANGKAIAN PENYEARAH GELOMBANG PENUH
NAMA DAN NIM PRAKTIKAN : ……………………………………… PARTNER KELOMPOK : 1…………………………………….. : 2…………………………………….. : 3…………………………………….. TANGGAL PRAKTIKUM : ……………………………………… WAKTU PRAKTIKUM : ……………………………………… ASISTEN : ……………………………………… PARAF ASISTEN
(NIM:………………) (NIM:………………) (NIM:………………) (NIM:………………)
: ……………………………………… Penyearahan tanpa menggunakan kapasitor (C = 0 Farad) Nilai beban tetap/konstan sebesar RL = ..................................Ohm
No
1
V in [Volt]
frek. input [Hz]
Bentuk V in (Gambar) Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi tombol Volt/Div & tombol Time/Div)
V out [Volt]
frek. output [Hz]
1
Bentuk V out (Gambar) Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi tombol Volt/Div & tombol Time/Div)
Penyearahan dengan tegangan input tetap sebesar V in : .................Volt Frekuensi input tetap sebesar f : ...................Hz Nilai beban tetap/konstan sebesar RL = ....................Ohm No
C [Farad]
V out [Volt]
Bentuk V out (Gambar)
frek. output [Hz]
Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi tombol Volt/Div & tombol Time/Div)
1 2 3
Penyearahan dengan tegangan input tetap sebesar V in : .................Volt Frekuensi input tetap sebesar f : ...................Hz Nilai kapasitansi tetap/konstan sebesar C = ....................Farad No
1 2 3
2
R L [Ohm]
V out [Volt]
frek. output [Hz]
3 Bentuk V out (Gambar)
Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi tombol Volt/Div & tombol Time/Div)
LEMBAR KERJA PRAKTIKUM - MODUL II KARAKTERISTIK TRANSISTOR BIPOLAR
NAMA DAN NIM PRAKTIKAN PARTNER KELOMPOK
TANGGAL PRAKTIKUM WAKTU PRAKTIKUM ASISTEN
: ……………………………………… : 1…………………………………….. : 2…………………………………….. : 3…………………………………….. : ……………………………………… : ……………………………………… : ………………………………………
PARAF ASISTEN
: ………………………………………
(NIM:………………) (NIM:………………) (NIM:………………) (NIM:………………)
Percobaan Kurva Karakteristik Transistor Bipolar VBB yang dipergunakan sebesar : …………..Volt. Nilai R C : …………..Ohm IBo yang terukur : ………………. μ A. Nilai R B : ………………Ohm Pengukuran Perhitungan VCC [Volt] Keterangan IC [mA] VRC [V] VCE [V] IC=VRC/R C [mA] 0 2 4 6 8 10 12 IB1 = 1,5 x I Bo : ………………. μ A. Nilai R B : ………………Ohm Pengukuran Perhitungan VCC [Volt] Keterangan IC [mA] VRC [V] VCE [V] IC=VRC/R C [mA] 0 2 4 6 8 10 12 IB2 = 1,5 x I B1 : ………………. μ A. Nilai R B : ………………Ohm Pengukuran Perhitungan VCC [Volt] Keterangan IC [mA] VRC [V] VCE [V] IC=VRC/R C [mA] 0 2 4 6 8 10 12 IB3 = 1,5 x I B2 : ………………. μ A. Nilai R B : ………………Ohm Pengukuran Perhitungan VCC [Volt] Keterangan IC [mA] VRC [V] VCE [V] IC=VRC/R C [mA] 0 2 4 6 8 10 12 IB4 = 1,5 x I B3 : ………………. μ A. Nilai R B : ………………Ohm Pengukuran Perhitungan VCC [Volt] Keterangan IC [mA] VRC [V] VCE [V] IC=VRC/R C [mA] 0 2 4 6 8 10 12
IB5 = 1,5 x I B4 : ………………. μ A. Nilai R B : ………………Ohm Pengukuran Perhitungan VCC [Volt] Keterangan IC [mA] VRC [V] VCE [V] IC=VRC/R C [mA] 0 2 4 6 8 10 12
LEMBAR KERJA PRAKTIKUM - MODUL II KARAKTERISTIK TRANSISTOR BIPOLAR
NAMA DAN NIM PRAKTIKAN PARTNER KELOMPOK
TANGGAL PRAKTIKUM WAKTU PRAKTIKUM ASISTEN
: ……………………………………… : 1…………………………………….. : 2…………………………………….. : 3…………………………………….. : ……………………………………… : ……………………………………… : ………………………………………
PARAF ASISTEN
: ……………………………………… Percobaan Garis Beban DC Transistor Bipolar VCC yang dipergunakan sebesar : …………..Volt. *) Parameter teta ( V BB / R B ) sebesar : …………..( Volt / Ohm )
Parameter Variabel **) ( VBB / R B )
Pengukuran IC [mA]
VRC [V]
Perhitungan VCE [V]
IC=VRC/R C [mA]
(NIM:………………) (NIM:………………) (NIM:………………) (NIM:………………)
*)
Keterangan
min middle max *)
Keteran an : Pilih salah satu dari ilihan an ada. **) *) Keteran an : Pilih den an ilihan an berbeda dari Percobaan BONUS!!! Pengamatan Bentuk Sinyal Transistor Bipolar VBB :…………….Volt VCC :…………….Volt VCE :…………….Volt IB :……………. A R B :…………….Ohm IC :…………….mA Bentuk sinyal input VIN:…………..V PP Bentuk sinyal output VOUT…………..V PP
Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi tombol Volt/Div & tombol Time/Div)
Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi tombol Volt/Div & tombol Time/Div)
VBB :…………….Volt IB :……………. A R B :…………….Ohm Bentuk sinyal input VIN:…………..V PP
VCC :…………….Volt VCE :…………….Volt IC :…………….mA Bentuk sinyal output VOUT…………..V PP
Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi tombol Volt/Div & tombol Time/Div)
Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi tombol Volt/Div & tombol Time/Div)
VBB :…………….Volt IB :……………. A R B :…………….Ohm Bentuk sinyal input VIN:…………..V PP
VCC :…………….Volt VCE :…………….Volt IC :…………….mA Bentuk sinyal output VOUT…………..V PP
Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi tombol Volt/Div & tombol Time/Div)
Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi tombol Volt/Div & tombol Time/Div)
LEMBAR KERJA PRAKTIKUM - MODUL III TRANSISTOR SEBAGAI PENGUAT
NAMA DAN NIM PRAKTIKAN PARTNER KELOMPOK
TANGGAL PRAKTIKUM WAKTU PRAKTIKUM ASISTEN
: ……………………………………… : 1…………………………………….. : 2…………………………………….. : 3…………………………………….. : ……………………………………… : ……………………………………… : ………………………………………
PARAF ASISTEN
: ………………………………………
(NIM:………………) (NIM:………………) (NIM:………………) (NIM:………………)
Percobaan IMPEDANSI INPUT Tanpa CE VS :…………………….VPP
R E :…………….Ohm R X1 :…………….Ohm ZIN :…………….Ohm
VCC :…………………….. Volt
R E :…………….Ohm R X1 :…………….Ohm ZIN :…………….Ohm
R E :…………….Ohm R X1 :…………….Ohm ZIN :…………….Ohm
Dengan CE VS :…………………….VPP
CE :…………….F R E :…………….Ohm R X1 :…………….Ohm ZIN :…………….Ohm
VCC :…………………….. Volt
CE :…………….F R E :…………….Ohm R X1 :…………….Ohm ZIN :…………….Ohm
CE :…………….F R E :…………….Ohm R X1 :…………….Ohm ZIN :…………….Ohm
Percobaan IMPEDANSI OUTPUT
VCC :……………………..Volt
VIN :……………………..Volt
VO (Open) :…………….Volt VO (R X2) :…………….Volt R X2 :…………….Ohm ZO :…………….Ohm Percobaan PENGUATAN TRANSISTOR Tanpa CE
VS :…………….VPP VCC :…………….Volt R E :…………….Ohm VS :…………….VPP VCC :…………….Volt R E :…………….Ohm VS :…………….VPP VCC :…………….Volt R E :…………….Ohm Dengan CE
VS :…………….VPP VCC :…………….Volt R E :…………….Ohm VS :…………….VPP VCC :…………….Volt R E :…………….Ohm VS :…………….VPP VCC :…………….Volt R E :…………….Ohm
VIN :…………..VPP
VOUT :………….. VPP
Gambar Gelombang
Gambar Gelombang
Keterangan
Gunakan Kertas Milimeter ! Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi tombol Volt/Div (catat posisi tombol Volt/Div & & tombol Time/Div) tombol Time/Div) Gunakan Kertas Milimeter ! Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi tombol Volt/Div (catat posisi tombol Volt/Div & & tombol Time/Div) tombol Time/Div) Gunakan Kertas Milimeter ! Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi tombol Volt/Div (catat posisi tombol Volt/Div & & tombol Time/Div) tombol Time/Div) VIN :…………..VPP
VOUT :………….. VPP
Gambar Gelombang
Gambar Gelombang
Gunakan Kertas Milimeter ! Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi tombol Volt/Div (catat posisi tombol Volt/Div & & tombol Time/Div) tombol Time/Div) Gunakan Kertas Milimeter ! Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi tombol Volt/Div (catat posisi tombol Volt/Div & & tombol Time/Div) tombol Time/Div) Gunakan Kertas Milimeter ! Gunakan Kertas Milimeter ! (catat posisi tombol Volt/Div (catat posisi tombol Volt/Div & & tombol Time/Div) tombol Time/Div)
Keterangan