MODUL 3 RANGKAIAN PENGUAT TRANSISTOR Sibghotur Rohman (H1E014058) Asisten: Akbar Prasetyo Gunawan Tanggal Percobaan: 11/12/2015 PAF15210-A Praktikum Elektronika Dasar 1
Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika – Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Unsoed Abstrak Rangkaian penguat adalah suatu rangkaian yang digunakan untuk menguatkan sinyal masukkan. Rangkaian penguat paling sederhana adalah rangkaian yang disusun dari satu buah transistor. Berdasarkan konfigurasinya rangkaian penguat dibedakan menjadi common base, common emitter, dan common collector. Pada percobaan ini rangkaian yang digunakan adalah common emitter. Percobaan dilakukan dengan mengatur tegangan masukkan dan dan mengukur tegangan keluaran. Didapat hasil bahwa kurva K yaitu perbandingan antara tegangan keluaran Vout dan tengangan masukkan Vin akan mengecil dengan bertambahnya nilai tegangan masukkan yang diberikan. Pada tegangan masukkan yang tinggi akan terjadi distorsi amplitudo pada gelombang keluaran. Kata kunci: Rangkaian penguat, common emitter, distorsi amplitudo.
dimanfaatkan sebagai penguat, sirkuit pensaklaran (switching), penstabil tegangan (stabilizer), modulais sinyal atau sebagai fungsi lainnya, [1]. Jenis transistor pada umumnya terbagi hanya menjadi dua jenis saja yaitu jenis transistor bipolar atau dua kutub dan transistor efek medan atau juga dikenal sebagai Field Effect Transistor (FET), [2]. Transistor bipolar konduksi utamanya menggunakan dua polaritas (bipolar) pembawa muatan yaitu elektron dan lubang untuk membawa arus listrik. Aliran arus listrik ini harus elewati suatu daerah/lapisan pembatas yang disebut dengan lapisan deplesi (depletion zone). Ketebalan lapisan deplesi ini dapat diatur sedemikian dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut. Hal ini sebagaimana yang terjadi pada dioda. Sementara FET menggunakan satu jenis pembawa muatan saja, yaitu elektron saja atau hole saja, tergantung dari tipe FET tersebut. Dalam FET, arus listrik utama mengalir dalam kanal konduksi sempit dengan lapisan deplesi di kedua sisinya. Ketebalan dari daerah perbatasan ini dapart diubah dengan memberikan perubahan tegangan, [1].
1. PENDAHULUAN Rangkaian penguat adalah suatu rangkaian yang digunakan untuk menguatkan sinyal masukkan. Rangkaian penguat yang palaing sederhana adalah rangkaian penguat dengan satu buah transistor. Berdasarkan konfigurasinya rangkaian penguat dibedakan menjadi rangkaian penguat common base, common emitter, dan common collector. Masing-masing jenis memiliki perbedaan karakteristik tersendiri. Percobaan yang akan dilakukan adalah percobaan pada rangkaian penguat common emitter. Penguat common emitter biasanya digunakan sebagai rangkaian penguat tegangan.
2. STUDI PUSTAKA Transistor adalah komponen dari bahan semikonduktor yang secara umum dapat
Gambar 2-1 Berbagai macam transistor Transistor Bipolar Bipolar Junction Transistor (BJT) memiliki 3 terminal, yaitu & Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Bipolar Junction Transistor (BJT) dibentuk dari 2 buah ‘P-N Junction’, sehingga
Laporan Praktikum – Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika – FMIPA Unsoed
1
transistor ini dapat dianalogikan sebagai tiga, yaitu rangkaian penguat common base, penggabungan 2 buah dioda. “P-N Junction” rangkaian penguat common kolektor, dan pertama adalah Emiter-Basis dan “ P-N rangkaian penguat common emitter, [1]. junction ” kedua adalah Basis-Kolektor. Penguat Common Emitter Seperti pada dioda, arus hanya akan mengalir hanya jika diberi bias positif Rangkaian penguat common emitter adalah (forward bias). rangkaian penguat dengan kaki emitor dari Jadi untuk bekerja transistor juga membutuh transistor dihubungkan ke tanah (ground). kan arus bias. Jadi prinsip kerja transistor Penguat jenis ini biasanya difungsikan adalah arus bias basis-emiter yang kecil sebagai penguat tegangan. Dalam sebuah mengatur besar arus kolektor-emiter. percobaan, hal ini dapat ditunjukkan sebagai Ada dua jenis konstruksi transistor penguat amplitudo. Sebagai jalur masukkan bipolar yaitu PNP dan NPN, beda keduanya sinyal dari penguat common emitter adalah terletak pada susunan semikonduktor tipe-P kaki basis sebagaijalr keluarnya adalah kaki dan tipe-N transistor tersebut. Dengan kolektor. Karakteristik yang menonjol dari perbedaan susunan ini maka operasi kedua jenis oenguat common emitter adalah sinyal transistor ini juga berbeda.Simbol antara BJT keluaran mempunyai oerbedaan fase 180 jenis PNP dan NPN juga berbeda, PNP derajat. Dengan demikian dapat dikatakan mempunyai simbol dengan tanda panah bahwa sinyal keluaran dari penguat jenis ini pada emitter ke arah dalam sedangkan NPN berlawanan dengan masukkannya, [1]. sebaliknya panah pada emitter Karakteristik Transistor berarah keluar. Bipolar Junction Transistor (BJT) merupakan “current- 1. Karakteristik Input amplifying device”, artinya & BJT mengontrol Transistor adalah komponen aktif yang jumlah arus yang mengalir pada basis menggunakan aliran electron sebagai prinsip dengan cara mengatur arus yang kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor mengalir pada kolektor. memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor basis, atau disingkat dengan dioda kolektor,[6].
Gambar 2-2 Simbol transistor NPN dan PNP
Rangkaian penguat
Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat,[6].
Rangkaian penguat adalah suatu rangkaian yang digunakan untuk menguatkan sinyal masukan. Rangkaian penguat terdiri dari berbagai macam, mulai dari yang paling sederhana sampa yang kompleks. Rangkaian penguat juga dapat dibangun mulai dari sebuaha transistor sampai beberapa transistor.rangkaain penguat yang lebih 2. Karakteristik Output kompleks bahkan telah dikemas dalam paket Sebuah transistor memiliki empat daerah IC. Berdasarkan pada fungsinya, yaitu operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, sebagai penguat sinyal, rangkaian penguat daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah juga daat dibedakan berdasarkan jenis sinyal breakdown. Jika transistor digunakan sebagai yang ddikuatkan. Pada dasarnya rangkaian penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. penguat ini terdiri dari penguat arus, penguat Jika transistor digunakan pada rangkaian tegangan, dan penguat daya, [1]. digital, transistor biasanya beroperasi pada Rangkaian penguat paling sederhana adalah daerah saturasi dan cutoff. Daerah rangkaian penguat yang dibangun dari breakdown biasanya dihindari karena resiko sebuah transistor. Berdasarkan konfigurasi transistor menjadi hancur terlalu besar,[6]. pentanahan, rangkaian penguat menggunakan transistor dibedakan menjadi 3. Karakteristik Transfer Transistor Laporan Praktikum – Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika – FMIPA Unsoed
2
Parameter dari transistor merupakan perolehan arus maksimum yang dapat diperoleh kalau transistor bekerja dalam ragam umum emitter (CE). Beta dc) sebuah transistor didefinisikan sebagai rasio arusbdc (disimbolkan kolektor dc dengan arus basis dc. Beta dc juga dikenal sebagai gain arus karena arus basis yang kecil dapat menghasilkan arus kolektor yang jauh lebih besar,[6]. 4. Transistor sebagai Saklar Bias basis berguna didalam rangkaianrangkaian digital karena rangkaian tersebut biasanya dirancang untuk beroperasi didaerah jenuh dan cutoff. Oleh sebab itu, mereka memiliki tegangan keluaran rendah ataupun tegangan keluran tinggi. Rangkaian digital sering dinamakan rangkaian saklar karena titik Q berubah diantara dua titik pada garis beban yaitu daerah jenuh dan cutoff, [6].
Gambar 3-2 Rangkaian penguat common emitter
Tabel 3-1 komponen
Tabel
data
nilai-nilai
RL
= 1,2 MΩ
C1, C2
= 10 μF/16 V
3. METODOLOGI
RE
= 2,2 kΩ
hfe
= 258
Alat yang digunakan dalam percobaan penguat transistor common emitter adalah generator isyarat, osiloskop, multimeter digital. Komponen yang digunakan dalam percobaan adalah breadboard, transistor, resistor 1,2 MΩ, resistor 2,2 kΩ, resistor 56 Ω, resistor 10 kΩ, 2 buah kapasistor 10 μF/V, baterai 9 V, dan kabel penghubung.
RB
= 56 Ω
VCC
=9V
RC
= 10 Ω
4. HASIL DAN ANALISIS Tabel 4-2 Tabel Vin, Vout, dan K penguat common emitter Penguat Common Emitter
Mulai Membuat rangkaian seperti Gambar 3-2
Vin (mVpp)
Vout (mVpp)
K= Vout/Vin
50
1400
28
100
2600
26
200
5000
25
300
6000
20
Menghubungkan bagian masukkan rangkaian dengan generator isyarat dan bagian keluaran dengan CRO
Memvariasikan tegangan masukkan dari generator isyarat sesuai dengan Lembar Kerja dan mencatat Vout
grafik hubungan K - Vin Selesai
Gambar 3-2 Diagram percobaan penguat common emitter
Gambar 4-2 Grafik K - Vin Laporan Praktikum – Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika – FMIPA Unsoed
3
Tegangan catu VCC diperlukan untuk memberi bias pada BJT dan untuk mencatu daya yang diperlukan untuk kerja penguat, [4]. Fungsi kapasitor pada input dan output penguat adalah untuk mengisolasi penguat terhadap pengaruh dari tegangan DC eksternal penguat. Hal ini berdasarkan karakteristik kapasitor yang tidak melewatkan tegangan DC, [5].
puncak positif karena pemberian tegangan bias terlalu tinggi, sadangkan terpotongnya puncak negatif sinyal karena pemberian tegangan bias terlalu rendah, [3]. Penguatan yang melebihi kemampuan transistor
Dapat dilihat dari grafik bahwa nilai K yaitu perbandingan antara Vout dan Vin semakin kecil seiring dengan pertambahan Vin. Ini terjadi karena rangkaian penguat common emitter hanya dapat menguatkan tegangan hingga pada batas maksimal tertentu. Gambar gelombang sinyal keluaran dari rangkaian common emittter yang dihasilkan dalam percobaan adalah semaikn besar tegangan input, maka puncak gelombang akan terpotong. Hal ini disebut sebagai distorsi amplitudo. Distorsi amplitudo adalah cacatnya sinyal output dari sebuah penguat karena kesalahan pengaturan bias transistor. Cacat sinyal ini berupa terpotongnya puncak positif atau puncak negatif bahkan keduanya. Sebuah amplifier memiliki output sinyal distorsi apabila bentuk sinyal output tidak sama dengan sinyal inputnya, [3]. Kesalahan dalam pemberian tegangan bias Syarat agar transistor dapat bekerja adalah dengan diberi tegangan bias yang nantinya akan menentukan titik kerja transistor agar dapat menguatkan sinyal input secara maksimal. Agar penguatan sinyal dapat seimbang antara puncak positif dan negatif, maka titik kerja transitor diseting pada kelas A. Kesalahan dalam pemberian tegangan bias akan menggeser titik kerja transistor, [3].
Gambar 4-3 Distorsi amplitudo karena penguatan melebihi kemampuan transistor Inilah yang sebenarnya disebut dengan "Over Drive".
Akibat
berlebihan
dari
maka
penguatan
sinyal
output
yang akan
terpotong pada kedua sisi puncaknya (positif dan negatif). Over Drive disebabkan karena pemberian tegangan sumber yang terlalu kecil atau karena level sinyal output yang terlalu besar, sehingga melebihi kapasitas tegangan sumber, [3]. Berdasarkan penjelasan dari referensi maka yang distorsi amplitudo yang terjadi pada percobaan adalah distorsi karena kesalahan dalam pemberian tegangan bias. Nilai input yang digunakan adalah 50 mVpp hingga 1000 mVpp. Tidak menutup kemungkinan akan terjadinya distorsi karena penguatan yang melebihi kemampuan transistor apabila tegangan input dinaikkan terus.
Gambar 4-3 Distorsi amplitudo karena kesalahan pemberian tegangan bias
Dari gambar diatas, dapat dilihat 2 bentuk distorsi amplitudo pada salah satu puncak sinyal positif atau negatif. Terpotongnya
5. KESIMPULAN Nilai K yaitu perbandingan antara Vout dan Vin akan semakin kecil seiring pertambahan tegangan masukkan Vin yang diberikan. Hal ini terjadi karena rangkaian penguat common emitter memiliki batasan dalam penguatan sinyal. Dengan semakin besarnya tegangan masukkan yang diberikan maka akan terjadi distorsi amplitudo.
Laporan Praktikum – Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika – FMIPA Unsoed
4
DAFTAR PUSTAKA [1]
Adel S. Sedra dan Kennet C. Smith, Microelectronic Circuits, Oxford University Press, USA, 1997.
[2]
https://www.academia.edu/1230106 5/Rangkaian_penguat_transistor_co mmon_emitor_common_basis_com mon_colector, 12 Desember 2015, 23.45
[3]
http://elektronikdot.blogspot.co.id/2 015/05/faktor-distorsiamplitudo.html, 13 Desember 2015, 07.17
[4]
http://dokumen.tips/documents/1pe nguatcedancc.html, 13 Desember 2015, 10.13
[5]
http://studyandlearningnow.blogspo t.co.id/2013_06_01_archive.html, 13 Desember 2015, 01.15.
[6] http://kambing.ui.ac.id/onnopurbo/o raridiklat/teknik/elektronika/elektronik a-dasar-II-univ-negerijember/bab13-penguattransistor.pdf, 13 Desember 2015, 1130
Laporan Praktikum – Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika – FMIPA Unsoed
5
