Rekabentuk Terbantu Komputer

E1002 – SISTEM ELEKTRONIK 1

1

MODUL POLITEKNIK KEMENTERIAN PENDIDIKAN MALAYSIA

D1 M

L

G

R

C

R D2

C1

C2

D z

N

Pengubah

A

Litar Penerus

Litar Penapis

Litar Pengatur Voltan

A.B

B

C A. A+C

E1002 SISTEM E ELEKTR ONIK 1 1

Salina Sali na A hm hmad ad (POLIMAS) (POLIMAS) Ida Safinar Aziz (POLIMAS) Lokman Lo kman Abb A bbas as (POLIM (POLIMAS) AS)

download@ http://modul2poli.blogspot.com

Voltan Keluaran Lelurus.

Litar Pembahagi Voltan


2

Biodata Penulis Modul

Nama

: Salina bt. Ahmad

Alamat

: Politeknik Sultan Abdul Halim Mu`adzam Shah 06000 Jitra, Kedah Darul Aman

Telefon

: 04 – 9174701

Email

:

Kelulusan : B. Sc. Electrical Electrical Eng. Jawatan

: P.P.P.S

Nama

: Ida Safinar bt. Aziz

Alamat


Telefon

: 04 – 9174701

Email

: [email protected] [email protected]

Kelulusan : Dip. Kej. Kej. Elektrik serta Pendidikan Pendidikan KUITTHO Jawatan

: P.P.P.L.D.

Nama

: Lokman b. Abbas

Alamat


Telefon

: 04 – 9174701

Email

: [email protected]

Kelulusan : Sarjana Muda Kejuruteraan Kejuruteraan Elektrik Jawatan

: P.P.P.L.D



3

Grid Kurikulum Grid kurikulum modul ini adalah berdasarkan kepada kurikulum yang sedang digunakan di Politeknik Kementerian Pendidikan Malaysia .

TOPIK SEPARUH PENGALIR PERANTI SEPARUH PENGALIR UNIT BEKALAN KUASA LELURUS PENGUAT ISYARAT&PENGAYUN SISTEM NOMBOR & SISTEM KOD OPERASI BOOLEAN

1 3 5 6 9 10

UNIT 2 4 7

8

11

UNIT 1 : SEPARUH PENGALIR ( 1 JAM JA M ) 1.1 1.2

Pengenalan separuh pengalir beserta contoh. Ciri separuh pengalir jenis-N dan jenis-P

UNIT 2 : SEPARUH PENGALIR ( PENGALIR ( 2 JAM ) 2.1 2.2 2.3 2.4

Penerangan kejadian pembentukan simpang Voltan pincang-hadapan dan voltan pincang songsang. Kesan simpang P-N apabila voltan pincang depan dan pincang songsang. Kejadian pecah tebat bagi pincang P-N.

UNIT 3 : PERANTI SEPARUH PENGALIR ( 2 JAM ) 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5

3.6 3.7

Melukiskan gambarajah simbol skematik diod dan melabelkan bahagian anod dan katodnya. Melukiskan gambarajah skematik diod yang diberi voltan pincang hadapan dan pincang songsang. Melukiskan gambarajah lengkok ciri I-V bagi diod silicon Melukiskan simbol sim bol skematik bagi diod zener Melakarkan gambarajah lengkok ciri I-V bagi diod zener dan menjelaskan keistimewaannya berbanding diod biasa iaitu voltan zener dan kawasan zener. Melukis simbol skematik bagi LED. Menyatakan ciri-ciri LED



4

UNIT 4 : PERANTI SEPARUH PENGALIR ( 2 JAM )

4.1 4.2 4.3

4.4 4.5

4.6

Melukiskan gambarajah struktur binaan dan simbol skematik bagi transistor NPN dan PNP serta melabelkannya. Menerangkan dua syarat utama memberikan voltan pincang kepada transistor. Menggunakan gambarajah struktur binaan transistor NPN untuk menjelaskan kendalian transistor sehingga dapat mengenalpasti jenis-jenis arus di dalam transistor. Menyatakan formula IE = IC + IB serta menerbitkan formula untuk mengira IC dan IB . Melukiskan gambarajah binaan dan ciri skematik serta menyatakan ciri-ciri SCR, DIAK, TRIAK, FET, MOSFET dan UJT. Menyatakan perbezaan di antara FET dan BJT.

UNIT 5 : LITAR BEKALAN KUASA A.T LELURUS ( 6 JAM ) 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9

Keperluan unit bekalan kuasa A.T. Gambarajah blok unit bekalan kuasa A.T. Penerangan fungsi setiap blok. Penerangan litar-litar Penerus. Penerangan litar Penapis Kapasitor dan maksud voltan riak. Penerangan litar Penapis RC, Penapis Π dan Penapis LC. Penerangan jenis-jenis litar pengatur voltan. Rangkaian pembahagi voltan keluaran tetap dan bolehubah. Gambarajah skimetik Unit Bekalan Kuasa A.T yang menggabungkan penerus gelombang separuh, penapis Π dan pengatur voltan diod zener.

UNIT 6 : LITAR PENGUAT DAN PENGAYUN GELOMBANG SINUS ( 3 JAM ) 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 7.10 7.11 7.12 7.13

Tiga cara asas tatarajah transistor dan ciri-cirinya. Lengkuk ciri penguar pemancar sepunya. Takrifan βa.t dan βa.u . Pengiraan arus dan voltan litar pengeluar sepunya. Titik pengendalian a.t ( Titik-Q ) Titik ketepuan a.t dan titik potong a.t Garis beban a.t penguat pemancar sepunya. Titik Pengendalian. Kendalian penguat pemancar sepunya pada masukan au. Bentuk gelombang keluaran dan gelombang masukan. Pengiraan gandaan voltan. Herotan amplitiud isyarat keluaran. Nilai maksima voltan masukan tanpa herotan.



5

UNIT 7 : LITAR PENGUAT DAN PENGAYUN GELOMBANG SINUS ( 2 JAM ) 7.1 7.2

Litar Penguat pemancar sepunya dan teknik pincang tapak. Litar penguat pemancar sepunya dan teknik pincang pembahagi voltan.

UNIT 8 : LITAR PENGUAT DAN PENGAYUN GELOMBANG SINUS ( 2 JAM ) 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6

Gambarajah blok pengayun. Keperluan litar pengayun. Litar pengayun Armstrong Pengiraan frekuensi ayunan. Lain-lain litar pengayun. Perbandigan jenis-jenis pengayun.

UNIT 9 : SISTEM NOMBOR DAN SISTEM KOD ( 4 JAM ) 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9

Menerangkan sistem nombor perpuluhan ( decimal ). Menerangkan sistem nombor perduaan ( binary ). Menukar nombor perduaan kepada nombor perpuluhan dan sebaliknya. Menerangkan sistem nombor perlapanan ( Octal ). Menerangkan sistem nombor perenambelasan ( Hex ). Menyelesaikan masalah dengan menggunakan sistem pelengkap-2 bagi operasi tambah dan tolak. Menerangkan kod BCD 8421 Menukar kod BCD 8421 kepada nombor perduaan dan sebaliknya. Menukar data/maklumat kepada kod ASCII dengan menggunakan jadual kod ASCII.

UNIT 10 : OPERASI-OPERASI BOOLEAN ( 3 JAM ) 10.1 10.2 10.3

Melukis dan mengenali simbol-simbol untuk get-get logik. Menerangkan fungsi get-get logik dengan menggunakan jadual kebenaran. Membina get-get DAN, ATAU dan TAK, dengan get-get TAK DAN sahaja.



6

UNIT 11 : OPERASI-OPERASI BOOLEAN ( 3 JAM )

11.1 11.2 11.3

11.4

Membina litar logik kombinasi dari sesuatu ungkapan Boolean. Menyatakan hukum-hukum Boolean Mendapatkan ungkapan logik dari sesuatu jadual kebenaran, dalam bentuk-bentuk berikut: jumlah hasildarab dan hasildarab jumlah. Meringkaskan litar logik.



7

Cara menggunakan Modul 1. Modul ini dibahagikan kepada 13 unit. Setiap unit disediakan dalam jilid yang sama. 2. Mukasurat dinomborkan berdasarkan kepada kod subjek, unit dan halaman. E1002 / UNIT 1 / 1 Subjek

Unit

Halaman

3. Pada permulaan unit, objektif am dan khusus dinyatakan. 4. Setiap unit mengandungi urutan aktiviti dan diberikan simbol berikut :-

Objektif Bahagian ini mengandungi objektif am dan khusus setiap pembelajaran.

Input Input mengandungi maklumat yang akan anda pelajari.

Aktiviti Bahagian ini mengandungi proses pembelajaran secara aktif untuk menguji kefahaman anda. Anda perlu ikuti dengan teliti dan melaksanakan arahan yang diberikan.

Maklumbalas kepada Aktiviti Bahagian ini mengandungi jawapan kepada soalan yang dikemukaan dalam aktiviti.

Penilaian Kendiri Penilaian ini menguji kefahaman anda dalam setiap unit.

Maklumbalas kepada Penilaian Kendiri Bahagian ini mengandungi jawapan kepada soalan yang dikemukakan dalam penilaian kendiri 5. Anda perlu mengikuti unit demi unit yang disediakan. 6. Anda boleh meneruskan unit selanjutnya setelah berjaya melalui unit sebelumnya dan yakin dengan pencapaian anda.



8

PENYATAAN TUJUAN Modul ini disediakan untuk kegunaan pelajar-pelajar Semester 1 yang mengikuti kursus Sijil/Diploma di Jabatan Kejuruteraan Elektrik, Politeknik-Politeknik Malaysia. Ianya bertujuan untuk memberi pendedahan kepada pelajar tentang konsep sesuatu unit ke arah pembelajaran kendiri atau dengan bimbingan daripada pensyarah. PRA SYARAT KEMAHIRAN DAN PENGETAHUAN. Pra-syarat untuk mengikuti modul ini adalah lulus dalam matematik di peringkat SPM. OBJEKTIF AM : Di akhir modul ini, pelajar akan dapat:-

-

-

-

Menghuraikan dan menerangkan struktur asas atom, sifat elektrik separuh pengalir, bahan jenis N, bahan jenis P dan ciri-ciri simpang PN. Mengetahui dan menjelaskan komponen separuh pengalir seperti Diod, Transistor, Peranti Selakan seperti SCR, DIAK dan TRIAK serta beberapa transistor ekakutub. Menghuraikan dan menerangkan konsep transistor unggul, penguat isyarat besar dan kendalian penguat. Mengetahui dan menjelaskan binaan litar dan kendalian unit bekalan kuasa dan keluaran setiap peringkat. Menggunakan dan menerangkan sistem nombor dan sistem kod perpuluhan, perduaan, perlapanan, perenembelasan, BCD, ASCII serta menukarkan sistem nombor. Menjelaskan dan menerangkan simbol-simbol, operasi dan kegunaan get-get logik dan Algebra Boolean

PERALATAN DAN SUMBER YANG PERLU DIGUNAKAN BERSAMA MODUL 1. 2.

Kalkulator Kertas Graf.

RUJUKAN 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Azahari b. Abdullah, Elektronik Untuk Pelajar-Pelajar Politeknik, POLISAS, 1987. Earl D.Gates, Introductions to Electronic, Delmow, 1991 Robert Boylested & Louis Nosbelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Prentice Hall, 1992 Nigel P. Cook, Introductory Digital Electronics, Prentice Hall, 1998. Henry Zanger, Semiconductor Devices and Circuit, Wiley & Sons, 1984 Malvino, Electronic Principles, McGraw-Hill, 1999.



9

SOAL SELIDIK MODUL OLEH PELAJAR Tajuk Modul

: _________________________

Nama Pelajar : _______________________ Kursus

Kod Modul

: _____________

No. Pendaftaran: ____________

: ____________________________________

Nama Penulis Modul : ______________________________ Sila gunakan skala berikut untuk penilaian anda.

4 3 2 1

Sangat setuju Setuju Tidak setuju Sangat tidak setuju

Ar ahan : Tandakan √ pada ruangan skor yang dipilih.

Bil

ELEMEN PENILAIAN

A. 1 2 3 4 5 6 7

12 13 14 15 16 17 18 19 20

1

2

3

4

1

2

3

4

Susun atur muka surat adalah menarik. Saiz font yang digunakan adalah senang untuk dibaca. Saiz dan jenis gambar serta carta yang digunakan sesuai dengan input. Carta dan gambar senang dibaca dan difahami. Jadual yang digunakan tersusun dengan teratur dan mudah difahami. Teks input disusun dengan cara yang mudah difahami. Semua ayat berbentuk arahan dipamerkan dengan jelas.

A. 8 9 10 11

A. FORMAT

SKALA

B. ISI KANDUNGAN

Saya faham semua objektif dengan jelas. Saya faham pada idea yang disampaikan. Cara persembahan idea adalah menarik. Semua arahan yang diberikan mudah difahami. Saya boleh melaksanakan semua arahan yang diberikan dalam unit ini. Soalan dalam aktiviti adalah mudah dijawab. Saya boleh menjawab soalan-soalan dalam penilaian kendiri. Maklum balas boleh membantu mengenalpasti kesilapan saya. Ayat-ayat yang digunakan mudah difahami. Gaya penulisan menarik. Saya boleh mengikuti unit ini dengan mudah. Unit ini memudahkan saya mempelajari & memahami topik ini. Penggunaan modul ini menarik minat saya.


1

Mempelajari dan memahami ciri-ciri dan sifat elektrik separuh pengalir

Mentakrif separuh pengalir dan menyatakan silikon dan Germanium adalah bahan se aruh en alir

Menyatakan ciri-ciri bagi separuh pengalir jenis-N dan P


Mempelajari dan memahami simpang P-N dan reaksinya terhadap voltan pincang.

Menerangkan dengan bantuan gambarajah kejadian pembentukan sim an . Melukis dan menjelaskan maksud voltan pincang hadapan dan voltan pincang songsang.

Menerangkan kesan ke atas keluasan kawasan kesusutan apabila dibekalkan voltan pincang

Menerangkan mengapa berlaku kejadian pecah tebat.


Memahami struktur binaan, simbol skematik, ciri-ciri diod, diod zener, LED dan transistor.

Melukis simbol skematik diod dan melabelkan bahagian anod dan katod. Melukis rajah skematik diod yang diberi voltan pincang hadapan dan pincang songsang Melukis gambarajah lengkuk ciri I-V bagi diod silikon dan menerangkan dan melabel ciri-cirinya Melukis simbol skematik dan lengkuk ciri I-V bagi diod zener dan menjelaskan keistimewaannya.

Melukis simbol skematik bagi LED dan menyatakan ciri-ciri LED. Melukis gambarajah struktur binaan , simbol skematik , dan melabelkan transistor NPN dan PNP.

Menerangkan 2 syarat utama memberikan voltan pincang pada transistor. Menjelaskan kendalian transistor sehingga dapat mengenalpasti jenis arus dalam transistor. Menyatakan formula I E = Ic + I B dan menerbitkan


Memahami struktur binaan simbol skematik , ciri-ciri SCR, DIAK, TRIAK, FET, MOSFET dan UJT.

Melakarkan gambarajah struktur binaan dan simbol skematik bagi SCR, DIAK, TRIAK, FET, MOSFET dan UJT

Menyatakan perbezaan di antara FET dan BJT.

IF

Arus Penahan I G2>I G

I G1=0

SCR”ON

Voltan Pecah Tebat SCR “OFF” VBRF2

VR Arus Sekat Songsang

VBRF1

VF

Arus Sekat Depan

I R


Memahami fungsi setiap peringkat dalam gambarajah blok bekalan kuasa lelurus.

Melakarkan gambarajah blok bagi bekalan kuasa lelurus

Menerang fungsi serta melukis litar setiap peringkat bekalan kuasa lelurus Melukis gambarajah skematik unit bekalan kuasa mudah yang lengkap.

D1 M

L

G

R

C

R D2

C1

C2

D z

N

Pengubah

Litar Penerus

Litar Penapis





5.0

Pengenalan Unit-unit sebelum ini membincangkan peranti-peranti separuh pengalir yang sangat popular dalam litar elektronik. Setelah mengenali komponenkomponen tersebut, kita bincangkan pula litar elektronik asas yang menggunakan komponen-komponen tersebut. Litar elektronik asas yang akan dibincangkan di dalam unit ini ialah Bekalan Kuasa Lelurus atau lebih dikenali sebagai Bekalan Kuasa A.T.

5.1

Sebab-sebab dip erlukan unit bekalan kuasa a.t. dalam kelengkapan elektronik:• Kelengkapan elektronik menggunakan peranti aktif seperti diod, transistor dan lain-lain. Peranti aktif ini memerlukan voltan a.t. untuk membolehkan ia beroperasi. •

Sel-sel kering dapat membekalkan votan a.t. yang tetap, mudah dan senang dibawa. Namun demikian, kuasa sel-sel kering semakin lemah setelah beberapa lama digunakan. Kelengkapan elektronik yang menggunakan arus yang tinggi akan memendekkan hayat sel-sel kering.

•

Kelengkapan elektronik yang memerlukan voltan a.t. yang tinggi terpaksa menggunakan banyak sel-sel kering. Oleh itu penggunaan selsel kering tidak ekonomi.

•

Sumber kuasa elektrik yang dibekalkan kepada awam melalui soketsoket keluaran di rumah-rumah dan bangunan adalah dalam bentuk voltan a.u. dan nilainya tinggi ( 1 fasa = 240 V, 3 fasa = 415 V )


5.2

Gambarajah Blo k bagi Bekalan Kuasa A.T.

Unit Bekalan Kuasa Lelurus terbina daripada beberapa bahagian. Bahagian-bahagian yang utama terdiri daripada pengubah, litar penerus dan litar penapis. Sementara bahagian-bahagian tambahan ialah pengatur voltan dan rangkaian pembahagi voltan. Rajah 5.2.1 mengambarkan rajah blok bagi unit bekalan kuasa lelurus yang dimaksudkan. Voltan a.t.

Voltan a.u. Pengubah

Penerus

Penapis

Pengatur

Pembahagi voltan

Rajah 5.2.1 : Gambarajah Blok bagi Bekalan kuasa Lelurus

Secara ringkasnya pengubah akan menurunkan voltan masukan a.u. ke nilai a.u. yang sesuai. Keluaran pengubah akan ditukarkan ke bentuk a.t. menggunakan litar penerus. Keluaran penerus yang berdenyut akan ditapis oleh litar penapis supaya bentuknya lurus. Litar pengatur voltan akan menstabilkan voltan keluaran sebelum diagihkan menggunakan litar pembahagi voltan.

5.3

Pengub ah (

Transformer )

Gambarajah blok bekalan kuasa a.t. mempunyai lima peringkat. Setiap peringkat mempunyai fungsi masing-masing. Blok yang pertama ialah pengubah ( transformer ). Transformer yang biasa digunakan ialah transformer perendah ( step-down transformer ). Bahagian primer transformer bekalan kuasa disambungkan kepada bekalan kuasa a.u. 240V 50 Hz di Malaysia dan bahagian sekunder diturunkan supaya sesuai dengan peralatan elektronik. Selain daripada itu oleh kerana transformer terbina dari dua lilitan gelung primer dan sekunder yang tiada langsung hubungan terus antara keduanya melainkan dengan proses aruhan, maka penggunaannya juga bertujuan untuk mengasingkan rangkaian litar-litar dipihak sekunder daripada talian bekalan a.u. yang tinggi di pihak utama. Pengasingan ini dapat mengelakkan pengguna dipihak sekunder dari terkena kejutan elektrik voltan a.u. yang tinggi. Pengasingan itu juga dapat mengelakkan litar primer menerima kesan dari sebarang kerosakan litar di lilitan sekunder.


Transformer mempunyai lilitan primer dan lilitan sekunder. Nisbah bilangan lilitan di primer kepada bilangan lilitan di sekunder adalah nisbah lilitan transformer .

Np : Ns

Vp

Vs

Rajah 5.3.1 : Transformer

Nisbah lilitan transformer =

Np Ns

Nisbah voltan berkadaran kepada voltan teraruh di lilitan primer kepada lilitan sekunder. Vp Vs

=

Np Ns

Apabila jumlah lilitan sekunder sedikit dibandingkan dengan lilitan primer, voltan di sekunder lebih rendah dari voltan di primer. Voltan sekunder boleh dikira dengan. Vs =

Ns Np

× Vp

Np : Ns

½ Vs Vp ½ Vs

Rajah 5.3.2 : Transformer Tap Tengah


Contoh 5.3: Satu pengubah dengan nisbah lilitan 4:1 dibekalkan dengan voltan 240 V 50Hz. Kirakan voltan sekundernya.

4:1 240 V 50 Hz

Penyelesaian :

4:1 Vs = 240 V 50 Hz

Ns Np

x Vp

V s = ¼ x 240V = 60 V


5.4

Penerus Kebanyakan peranti atau sistem elektronik memerlukan bekalan kuasa a.t. untuk beroperasi. Punca bekalan kuasa yang dibekalkan ke rumah ialah voltan a.u. Untuk mendapatkan voltan a.t., kita gunakan litar penerus. Penerus ialah satu litar yang menggunakan satu diod atau lebih dari satu diod untuk menukar voltan a.u. ke voltan a.t. berdenyut. Penerus yang akan dibincangkan ialah :penerus gelombang separuh penerus gelombang penuh penerus tetimbang.   

5.4.1 Penerus Gelomb ang Separuh

Vk

Vm V

Vm

D R L t

Rajah 5.4.1 : Penerus Gelombang Separuh

Operasi Semasa kitar positif isyarat masukan, diod D pincang depan. D bertindak sebagai suis tertutup maka arus boleh melaluinya. Kejatuhan voltan pada RL adalah sama dengan magnitud kitar positif isyarat masukan jika kita abaikan kejatuhan voltan pada diod.


t

Semasa kitar negatif isyarat masukan, diod D pincang songsang. D bertindak sebagai suis terbuka maka arus tidak boleh melaluinya. Kejatuhan voltan pada RL semasa kitar negatif ialah kosong. Bila kita sambung osiloskop melintangi RL kita akan dapati bentuk gelombang keluaran sama seperti rajah 5.4.1.

Voltan Keluaran Voltan keluaran bagi litar penerus gelombang separuh terhasil semasa kitar positif sahaja. Oleh kerana arus melalui diod dan kejatuhan voltan pada diod ialah 0.7V ( anggap diod silikon ), voltan keluaran ialah :-

Vk = Vm - 0.7V Frekuensi Frekuensi isyarat keluaran adalah sama dengan frekuensi masukan.

Contoh 5.4.1: Satu litar penerus gelombang separuh mendapat voltan masukan 20 Vp-p, 50 Hz. Dengan membuat andaian tiada kejatuhan voltan pada diod, kirakan:i) voltan isyarat keluaran penerus ii) frekuensi isyarat keluaran Penyelesaian : i)

ii)

Vm

= =

20 Vp-p 10 Vp

maka Vk

=

10 Vp

frekuensi isyarat keluaran

= =

frekuensi isyarat masukan 50 Hz


5.4.2 Penerus Gelomb ang Penuh

Vm D1 M

t VMG G

A

VNG

C

D2

t

t

R L

Vk B

N

t Rajah 5.4.2 : Penerus Gelombang Penuh

Operasi Bila voltan a.u. diberikan pada litar, hujung M dan N pada sekunder transformer akan menjadi positif dan negatif secara bergilir-gilir. Bila voltan masukan kitar positif dimasukkan, terminal M menjadi positif, G menjadi keupayaan kosong (bumi) dan N menjadi negatif. Diod D1 menjadi pincang depan manakala diod D2 menjadi pincang songsang. Arus akan mengalir sepanjang M, D1, C, A, B, G. Satu gelombang kitar positif akan terhasil pada beban RL. Bila voltan masukan kitar negatif dimasukkan, terminal M menjadi negatif, G menjadi keupayaan kosong (bumi) dan N menjadi positif. Diod D2 menjadi pincang depan manakala diod D1 menjadi pincang songsang. Arus akan mengalir sepanjang N, D2, C, A, B, G. Oleh kerana arah arus yang mengalir melalui beban R L adalah sama dengan arah arus yang mengalir melalui beban RL semasa kitar positif, kita akan dapat bentuk gelombang yang sama juga. Bila kita sambung osiloskop melintangi RL kita akan dapati bentuk gelombang keluaran sama seperti rajah 5.4.2.


Voltan Keluaran Voltan keluaran bagi litar penerus gelombang penuh terhasil pada kedua-dua kitar. Oleh kerana pada satu kitar arus melalui satu diod dan kejatuhan voltan pada diod ialah 0.7V ( anggap diod silikon ), voltan keluaran ialah :-

Vk = VM-G - 0.7V Frekuensi Frekuensi isyarat keluaran adalah dua kali frekuensi masukan.

Contoh 5.4.2: Satu litar penerus gelombang penuh mendapat voltan masukan 20 Vp-p 50 Hz. Pengubah yang digunakan mempunyai nisbah lilitan 2:1. Dengan membuat andaian tiada kejatuhan voltan pada diod, kirakan :i) voltan isyarat keluaran penerus ii) frekuensi isyarat keluaran Penyelesaian : i)

Merujuk rajah 5.4.2 Vm

= =

V MN

20 Vp-p 10 Vp Ns

Vm

=

Np Ns

VMN

=

Np

xVm

1

=

x10Vp 2 5 Vp

VMG

= =

½ VMN 2.5 Vp

maka Vk

= =

VMG 2.5 Vp


=

2 x frekuensi isyarat masukan

=

download@ = 100 Hz http://modul2poli.blogspot.com

ii)

5.4.3 Penerus Tetimb ang

E

M

D1 D4

Vm A

t

C

Vk D3

R L

D2

t

F N B Rajah 5.4.3 : Penerus Tetimbang

Operasi Bila voltan a.u. diberikan pada litar, hujung M dan N pada sekunder transformer akan menjadi positif dan negatif secara bergilir-gilir. Bila voltan masukan kitar positif dimasukkan, terminal M menjadi positif dan N menjadi negatif. Diod D1 dan D3 menjadi pincang depan manakala diod D2 dan D4 menjadi pincang songsang. Arus akan mengalir sepanjang M, E, A, B, C, F N. Satu gelombang kitar positif akan terhasil pada beban RL. Bila voltan masukan kitar negatif dimasukkan, terminal M menjadi negatif dan N menjadi positif. Diod D2 dan D4 menjadi pincang depan manakala diod D1 dan D3 menjadi pincang songsang. Arus akan mengalir sepanjang N, F, A, B, C, E, M. Oleh kerana arah arus yang mengalir melalui beban RL adalah sama dengan arah arus yang mengalir melalui beban RL semasa kitar positif, kita akan dapat bentuk gelombang yang sama juga.


Bila kita sambung osiloskop melintangi RL kita akan dapati bentuk gelombang keluaran sama seperti rajah 5.4.3.

Voltan Keluaran Voltan keluaran bagi litar penerus gelombang penuh tetimbang terhasil pada kedua-dua kitar. Oleh kerana pada satu kitar arus melalui dua diod dan kejatuhan voltan pada diod ialah 1.4V ( anggap diod silikon ), voltan keluaran ialah :-

Vk = VM-N - 1.4V Frekuensi Frekuensi isyarat keluaran adalah dua kali frekuensi masukan. Contoh 5.4.3: Satu litar penerus tetimbang gelombang penuh mendapat voltan masukan 20 Vp-p 50 Hz. Pengubah yang digunakan mempunyai nisbah lilitan 2:1. Dengan membuat andaian tiada kejatuhan voltan pada diod, kirakan :i) voltan isyarat keluaran penerus ii) frekuensi isyarat keluaran Penyelesaian : i)

Merujuk rajah 5.4.3 Vm

= =

V MN

20 Vp-p 10 Vp Ns

Vm

=

Np Ns

VMN

=

Np

xVm

1

=

x10Vp 2 5 Vp

maka Vk

= =

VMN 5 Vp


= =

2 x frekuensi isyarat masukan 100 Hz

=

ii)


UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SETERUSNYA………….DAN ………. SEMAKLAH JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA. SELAMAT MENCUBA !!!!!!

1. Nyatakan tiga sebab mengapa bekalan kuasa lelurus diperlukan. 2. Lakarkan gambarajah blok bagi sebuah bekalan kuasa lelurus. 3. Nyatakan dua fungsi transformer dalam bekalan kuasa lelurus. 4. Takrifkan litar penerus. 5. Senaraikan tiga jenis penerus dan lakarkan litarnya.


1. Tiga sebab mengapa bekalan kuasa lelurus diperlukan ialah :a. peralatan elektrik memerlukan voltan a.t. b. sel-sel kering tidak mampu menampung keperluan peralatan elektrik. c. bekalan yang dibekalkan ke rumah dalam bentuk a.u. tetapi peralatan elektrik memerlukan bekalan a.t.

2. Gambarajah blok bagi bekalan kuasa lelurus adalah seperti di bawah.

Voltan a.t.

Voltan a.u. Pengubah

Penerus

Penapis

Pengatur

Pembahagi voltan

3. Dua fungsi transformer dalam bekalan lelurus ialah sebagai :a. Transformer penurun b. Pengasing di antara rangkaian litar primer dan litar sekunder.

4. Penerus ialah satu litar yang menggunakan satu diod atau lebih dari satu diod untuk menukarkan voltan a.u. ke voltan a.t. berdenyut.

5. Tiga jenis penerus ialah :a. Penerus gelombang separuh

R L


b. Penerus gelombang penuh D1 M

G

A C

D2

R L B

N

c. Penerus tetimbang

M

E D1 D4

A

C

D3

R L

D2 F

N B


5.5

Penapis ( Filter )

Keluaran litar penerus adalah voltan a.t. berdenyut. Untuk mendapatkan voltan keluaran yang lebih licin, kita gunakan litar penapis. Rajah 5.5.1 menunjukkan gelombang keluaran sebelum dan selepas litar penapis. V

V

V

t

t

Voltan a.t. berdenyut

Litar Penerus

t Voltan a.t. beriak

Litar Penapis

Rajah 5.5.1 : Gelombang keluaran sebelum dan selepas penapis

Tugas utama penapis ialah untuk menukarkan voltan a.t. berdenyut kepada voltan a.t. beriak atau sebaik-baiknya voltan a.t. tulin ( rajah 5.5.2 ) dan bebas dari denyut yang nilainya tetap seperti yang dapat diperolehi dari bateri. Walaubagaimanapun, tidak semua penapis dapat menghasilkan voltan a.t. tulin. Voltan keluaran penapis biasanya voltan a.t. yang masih belum stabil. Voltan ini adalah pencampuran voltan a.t. dan sedikit voltan a.u. ( voltan riak ) seperti yang ditunjukkan dalam rajah 5.5.3. V

V

( Vr )p-p

download@

t t http://modul2poli.blogspot.com Rajah 5.5.3: Voltan a.t. beriak Rajah 5.5.2: Voltan a.t. tulen

Litar penapis yang terbaik ialah penapis yang dapat mengurangkan sebanyak mungkin nilai Vr p-p yang dihasilkan oleh voltan a.t. beriak. Antara litar-litar penapis yang biasa digunakan ialah :• • • •

penapis kapasitor penapis RC penapis LC penapis π

5.5.1 Penapis kapasitor Penapis yang asas adalah penapis kapasitor di mana kapasitor dipasang selari dengan perintang beban (RL) seperti rajah 5.5.4 ID

Litar Penerus

C1

R L

Vk

Rajah 5.5.4 : Penapis kapasitor Antara kebolehan kapasitor ialah ia boleh menyimpan cas dan membuang cas. Ia menerima cas apabila ada bezaupaya merentasinya, kemudian menyimpannya selama mungkin. Cas itu akan hanya dibuang apabila ada perjalanan lengkap untuk arus mengalir antara dua hujungnya. Merujuk rajah tersebut, ID ialah arus dari litar rektifier yang menghasilkan voltan susut merentasi RL. ID juga akan memberi cas kepada kapasitor C1 kerana ianya selari dengan RL. Ingat bahawa bentuk gelombang voltan merentasi RL ialah voltan a.t. berdenyut keluaran dari rektifier gelombang separuh dan bentuk gelombangnya


seperti rajah 5.5.5. Anak panah garisan pecah itu ialah pengaliran arus sewaktu C1 membuang cas.

Vm 20 15 10 5 0

4

2 Vk

8

6

t

10

Q

B

20 15

15Vp-p

X

P

10 5 0 A

2

4

C

6

8

R

10

An kata Masa Rajah 5.5.5 : Gelombang keluaran Penapis kapasitor

Apabila voltan 20Vp susut merentasi RL sewaktu permulaan masukan setengah kitar positif yang pertama, C1 juga akan mendapat cas 20Vp seperti yang ditunjuk pada gelombang keluaran dari A ke B. Kemudian, apabila VRL ini menurun untuk menjadi 0, C 1 mula membuang cas. Masa yang diambil oleh C1 untuk membuang cas ini adalah lebih panjang seperti yang ditulis sebagai angkatap masa dalam rajah 5.5.5, iaitu dari B ke C, selama 4 ms, tidaklah secepat menurunnya voltan masukan ke 0 iaitu cuma 1 ms saja. Tetapi sebelum sempat C1 habis membuang casnya, apabila sampai ke titik P, satu lagi denyut voltan masukan bagi setengah kitar positif yang kedua ujud merentasi RL, menyebabkan C1 sekali lagi mendapat cas 20 Vp ( ke titik Q ).


t

Hal yang sama pun berlaku berulang kali pada setiap setengah kitar voltan masukan. Perhatikan bahawa C1 akan membuang cas dari Q ke R, tapi sampai di X ia mendapat cas semula dari denyut ketiga. Begitulah seterusnya. Akibat dari proses ini, voltan keluaran yang terhasil kini hanya berubah dari 5V ke 20V ( perubahan 15Vp-p saja ), tidak lagi berubah begitu banyak seperti sebelum ditapis iaitu dari 0 ke 20V (perubahan 20Vp-p). Ini bermakna C1 telah menolong menetapkan sedikit voltan bekalan untuk litar seterusnya. Sebarang perubahan voltan selepas rangkaian ini adalah disebut sebagai voltan riak. Ia belumlah lagi voltan a.t. yang tulin atau bersih dari denyut. Ianya ujud kerana nilai kapasitor yang digunakan tidaklah sesuatu nilai yang tepat. Nilai kapasitor yang tepat akan mengurangkan voltan riak ini kepada satu perubahan yang paling minima, sehingga boleh mencapai satu nilai voltan a.t. yang tetap, tulin dan bersih. Rajah 5.5.6 menjelaskan bahawa nilai kapasitor yang lebih besar akan mengurangkan voltan riak. Ini ialah kapasitor yang bernilai tinggi akan mengambil masa yang lebih panjang untuk membuang cas, iaitu angkatap masanya lama. Vk 20

C1 0.1uF

B

C2 1uF

} Voltan riak

15 10

X

5 0 A

2

4

C

6

8

Z

10

Angkatap Masa R LC1 Angkatap Masa R LC2 Rajah 5.5.6 : Voltan riak jika menggunakan kapasitor C1 dan C2

Rajah 5.5.6 bermaksud, dengan menggunakan kapasitor penapis C1 bernilai 0.1uF, masa yang diambil untuk membuang cas ialah hingga ke titik C. Voltan riaknya kelihatan bernilai besar. Dengan menggunakan kapasitor penapis C2 bernilai 1uF pula, nilai voltan riak ini berkurang sedikit kerana angkatap masa kapasitor itu lebih panjang ( ke titik Z ).


t

Dengan menambah nilai kapasitor, voltan riak akan menjadi semakin kurang. Sehinggalah ada suatu nilai kapasitor yang sesuai yang mempunyai angkatap masa yang cukup panjang untuk mendapatkan voltan a.t. bersih tanpa riak dan tetap pada 20V

5.6.2 Penapis RC Penapis RC ialah satu litar yang kita tambah selepas penapis kapasitor. Penapis RC terhasil dengan meletakkan satu perintang bersiri dengan beban ( RL ) dan satu kapasitor selari dengan beban ( RL ). Perintang (R) akan menyusutkan voltan voltan riak kepada suatu nilai yang lebih kecil. Kapasitor C2 membantu proses penapisan voltan riak yang masih ada. R

Litar Penerus

C1

C2

R L

Vk

Rajah 5.5.2 : Penapis RC

Walau bagaimanapun, penapis RC ini telah menimbulkan sedikit keburukan iaitu nilai voltan a.t. keluaran merentas RL juga akan tersusut kepada suatu nilai yang lebih rendah.

5.5.3 Penapis Penapis π bertindak mengatasi masalah yang dihasilkan oleh penapis RC. Perintang pada penapis RC diganti dengan peraruh ( L ). Peraruh akan hanya menyusutkan a.u. voltan riak. Peraruh mempunyai kerintangan yang rendah terhadap a.t. tetapi memberikan galangan yang tinggi kepada a.u. Maka dengan ini voltan a.t. keluaran tidak banyak berkurangan nilainya merentas R L, sebaliknya voltan a.u. dalam voltan riak akan berkurangan dengan banyaknya kerana tersusut merentas L.


L

Litar Penerus

C1

C2

R L

Vk

Rajah 5.5.3 : Penapis 5.5.4 Penapis LC Dengan mengabungkan kebaikan induktur siri dan kapasitor selari, penapis LC telah dihasilkan. Penapis ini juga bertindak seperti penapis lulus rendah ( low-pass filter ).

L

Litar Penerus

C2

Rajah 5.5.4 : Penapis LC


R L

Vk

5.6

Pengatur ( Regulator ) Bekalan kuasa yang tidak teratur bermaksud voltan keluaran berubah apabila bekalan masukan atau rintangan beban berubah. Perubahan voltan semasa keadaan tiada beban ke beban penuh dipanggil pengaturan voltan. Tujuan utama litar pengatur voltan ialah untuk mengurangkan perubahan kepada kosong atau sekurang-kurangnya ke nilai yang paling minima. Peratus Pengaturan ialah % pengaturan =

Vmak − V min Vmak

× 100

atau % pengaturan =

V NL − V FL V FL

× 100

di mana VNL = Voltan tanpa beban VFL = Voltan beban penuh

Terdapat tiga litar pengatur voltan yang biasa digunakan:• • •

pengatur voltan diod zener pengatur voltan siri bertransistor pengatur voltan litar bersepadu ( siri 78XX )


5.6.1 Pengatur Voltan Diod Zener

Diod Zener akan beroperasi sebagai pengatur voltan semasa pincang songsang. Diod Zener mempunyai keistimewaan yang tersendiri iaitu boleh mengaturkan voltan jika beroperasi di dalam kawasan zener. Untuk beroperasi di kawasan zener, voltan masukan mesti lebih besar daripada voltan zener dan rintangan beban tidak menyebabkan arus zener menjadi kosong. R

Litar Penerus

Penapis

Dz

R L

Rajah 5.6.1 : Pengatur Voltan Diod Zener

5.6.2 Pengatur Voltan Siri Bertrans ist or

Transistor yang disambung bersiri dengan beban akan mengawal nilai voltan masukan yang dibenarkan ke keluaran. Voltan keluarkan akan disampelkan oleh satu litar yang membekalkan voltan suapbalik yang akan dibandingkan dengan voltan rujukan. Merujuk rajah 5.6.2, sekiranya voltan keluaran menyusut, penambahan dalam VBE akan menyebabkan transistor untuk menghasilkan lebih nilai arus yang akan menaikkan voltan keluaran dan mengekalkan voltan keluaran. Diod zener akan bertindak sebagai voltan rujukan. Proses yang sama berlaku jika voltan keluaran meningkat. Transistor akan mengurangkan nilai arus, menyebabkan voltan keluaran berkurang dan mengekalkan voltan keluaran. Q1 Litar Penerus

Penapis

R R L Dz


Rajah 5.6.2 : Pengatur Voltan Siri Bertransistor 5.6.3 Pengatur Voltan Litar Bersepadu ( Siri LM78XX )

Siri LM 78XX ( di mana XX = 05, 06, 08, 10, 12, 15, 18 atau 24 ) ialah pengatur voltan tiga terminal. IC LM7805 akan menghasilkan voltan keluaran +5 V, LM7806 akan menghasilkan voltan keluaran +6 V dan seterusnya LM7824 akan menghasilkan voltan keluaran +24 V. Rajah XX menunjukkan litar pengatur voltan litar bersepadu. 2

1

Vk

LM7405 Litar Penerus

Penapis

3 C1

Rajah 5.6.3 : Pengatur Voltan Litar Bersepadu


C2

5.7.


Di dalam beberapa sistem peralatan elektronik, terutamanya alat-alat yang besar atau rumit, ia mengandungi beberapa peringkat litar yang masing-masing kadangkala menggunakan voltan-voltan a.t. yang berbeza-beza nilainya. Sistem TV misalnya, terdapat lebih dari sepuluh peringkat litar yang berlainan fungsi dan di antaranya ada yang memerlukan voltan a.t. 100V, 48V, 12V dan seumpamanya. Melalui unit bekalan kuasa a.t., keperluaan ini dapat dicapai dengan mengadakan rangkaian pembahagi voltan selepas suatu nilai voltan yang tertinggi telah diperolehi. Rajah 5.7.1 dan rajah 5.7.2 menunjukkan litar pembahagi voltan yang tetap dan bolehubah.

80V Litar Pengatur Voltan

R1 R2 R3

40V 20V

Rajah 5.71 : Litar Pembahagi Voltan Tetap

80V Litar Pengatur Voltan

R1 VR

0 - 40V

Rajah 5.72 : Litar Pembahagi Voltan Boleh Ubah


5.8.

Litar Lengkap Bekalan Kuasa Leluru s

Rajah 5.8 menunjukkan satu litar bekalan kuasa lelurus yang lengkap. Dari kiri ke kanan, kita dapati pengubah tap tengah akan mengurangkan voltan bekalan a.u.. Seterusnya penerus gelombang penuh berfungsi menukarkan voltan a.u. ke a.t.. Penapis π digunakan untuk meluruskan voltan a.t. berdenyut dan seterusnya distabilkan oleh pengatur voltan diod zener. D1

M

L

G

R

C

R D

C1

C2

D z

N

Pengubah

Litar Penerus

Litar Penapis


Rajah 5.8 : Litar Bekalan Kuasa Lelurus




UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SETERUSNYA………….DAN ………. SEMAKLAH JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA. SELAMAT MENCUBA !!!!!!

1. Terangkan fungsi litar penapis. 2. Namakan litar penapisan asas yang terdapat dalam litar bekalan kuasa a.t. dan lakarkan gambar rajah skematik untuk setiap satu. 3. Mengapakah pemuat penapis yang besar boleh mengurangkan ayunan riak dalam litar? 4. Apakah fungsi pengatur dalam bekalan kuasa a.t.. 5. Namakan tiga litar pengatur dan lakarkannya. 6. Terangkan mengapa litar pembahagi voltan diperlukan dalam bekalan kuasa.


1. Litar penapis berfungsi untuk menukarkan voltan a.t. berdenyut kepada voltan a.t. beriak atau sebaik-baiknya voltan a.t. tulin 2. Empat jenis penapis ialah:a. Penapis kapasitor ID

Litar Penerus

C1

R L

Vk

b. penapis RC R

Litar Penerus

C1

C2

R L

Vk

C2

R L

Vk

c. penapis L

Litar Penerus

C1


d. penapis LC

L

Litar Penerus

C2

R L

Vk

3. Pemuat penapis yang besar boleh mengurangkan ayunan riak dalam litar kerana semakin besar nilai pemuat semakin tinggi nilai angkatap masa (RLC). 4. Pengatur berfungsi untuk mengurangkan perubahan kepada kosong atau sekurang-kurangnya ke nilai yang paling minima. 5. Tiga jenis litar pengatur ialah :a. Pengatur voltan diod zener R

Litar Penerus

Penapis

Dz

R L

b. Pengatur voltan siri bertransistor Q1 Litar Penerus

Penapis

R R L Dz


c. Pengatur voltan litar bersepadu 2

1

Vk

LM7405 Litar Penerus

Penapis

3 C1

6. Litar pembahagi voltan diperlukan di dalam bekalan kuasa kerana peralatan elektronik memerlukan voltan yang berbeza.


C2

PENILAIAN KENDIRI

1. Faktor manakah yang menentukan samada pengubah itu langkah-naik (step up) atau langkah-turun (step down). 2. Terdapat tiga jenis penerus. Terangkan mengapa penerus tetimbang lebih popular dibandingkan dengan penerus-penerus yang lain. 3.

1k V 70V

1N4001

D

t -70V

Diod 1N4001 mempunyai voltan pecah tebat 50 V. Terangkan apa yang berlaku pada litar semasa kitar positif yang pertama dan kedua. 4. Sebuah bekalan kuasa mempunyai peratus pengaturan 1%. Jika voltan tanpa beban ialah 30 V, berapakah voltan beban penuh. 23 Vp-p

5.

D1 230 Vp-p f = 50Hz

D4

D3

D2

1k Ω

Rajah di atas menunjukkan penerus tetimbang yang menggunakan diod silikon. Anggapkan VF = 0.7 V.


a. Kirakan nisbah lilitan transformer. b. Kirakan voltan keluaran dan frekuensi c. Lakarkan bentuk gelombang keluaran d. Cadangkan bagaimana hendak mengurangkan voltan riak.

MAKLUMBALAS PENILAIAN KENDIRI

1. Faktor yang menentukan pengubah langkah-naik atau langkah-turun ialah nisbah lilitan primer dan sekunder. Jika lilitan primer lebih banyak dari lilitan sekunder, pengubah tersebut langkah-turun. Jika lilitan sekunder lebih banyak dari lilitan primer, pengubah tersebut langkah-naik

2. Penerus tetimbang lebih popular daripada dua penerus yang lain ialah kerana :a. Voltan keluaran penerus gelombang penuh lebih besar dibanding penerus gelombang separuh. b. Transformer tap tengah lebih mahal daripada transformer biasa. c. Frekuensi isyarat keluaran adalah lebih tinggi dari frekuensi isyarat masukan. Ini menyebabkan proses penapisan lebih baik.

3. Arus pincang depan dan arus pincang songsang akan mengalir. Semasa separuh kitar positif, diod berkeadaan pincang songsang. Bila voltan masukan lebih dari 50 V, diod pecah tebat dan arus songsang pecah tebat mengalir. Semasa separuh kitar negatif, diod berkeadaan pincang depan. Arus depan mengalir dengan banyak.

4.

% pengaturan

=

V NL − V FL V FL

1

=

30 − V FL V FL

=

× 100

× 100

29.7 V


5. a. Nisbah Lilitan

Np Ns Np

=

Vp

=

Vs 230V

=

23V 10

Ns

1 Maka nisbah lilitan

=

10 : 1

Voltan keluaran Vk

=

23Vp − p

b.

frekuensi

= =

– 2 ( 0.7 V ) 2 11.5 Vp – 1.4 V 10.1 Vp

= =

50 Hz x 2 100 Hz

c. V

10.1Vp

10

20

t (ms)


d.

Untuk mengurangkan voltan riak, kita sambungkan litar penapis pada keluaran.


Mengetahui dan memahami kaedah-kaedah penyambungan litar transistor beserta ciri-cirinya, teknik memincang transistor dan litar pengayun beserta ciri-cirinya.

Melukis tatarajah transistor dan menyatakan ciriciri litar bagi setiap satu. Melukis lengkuk ciri I-V penguat pemancar sepunya. Mentakrifkan βa.t dan βa.u Mengira arus dan voltan litar pengeluar sepunya Menjelaskan maksud titik -Q Menerangkan maksud Titik Tepu a.t dan Titik Potong a.t dan menerbitkan persamaan. Melukis garis beban a.t penguat pemancar sepunya. Menerangkan kendalian litar penguat pemancar sepunya semasa diberikan isyarat masukan a.u Melukis bentuk gelombang keluaran dan membandingkan dengan gelombang masukan. Mengira gandaan voltan menggunakan formula. Menerangkan kejadian herotan amplitiud menggunakan garis beban. Mendapatkan nilai maksima voltan masukan tanpa herotan dari isyarat keluaran.


6.0 PENGENALAN Transistor merupakan salah satu semikonduktor yang digunakan secara meluas dalam barangan elektronik pengguna sebagai penguat dan suis. Dalam unit 4 anda telah diterangkan tentang prinsip asas transistor. Diharap anda masih mengingati tentang struktur binaan, simbol skematik, voltan pincang, jenis-jenis arus ( I C , IB , IE ) dan beberapa pengiraan asas. Unit ini akan membantu anda untuk lebih memahami tentang litar-litar yang melibatkan transistor, bagaimana cara sambungan dan pincangan yang digunakan beserta dengan bebarapa pengiraan.

6.1

TATARAJAH TRANSISTOR DAN CIRI-CIRI LITARNYA . Litar -litar transistor boleh disambung dalam tiga jenis tatarajah, dimana bagi setiap tatarajah, salah satu terminal transistor disambungkan ke bumi dan terminal tersebut merupakan terminal sepunya bagi masukan dan keluaran. Setiap tatarajah akan mempunyai ciri-cirinya yang tersendiri. Tiga tatarajah itu ialah : i. ii. iii.

Tatarajah Tapak-Sepunya. Tatarajah Pengeluar-Sepunya. Tatarajah Pemancar-Sepunya. Adakah anda masih ingat tentang ten tang syarat sambungan voltan pincang pada transistor? Dalam unit ini, biar apapun corak sambungan transistor dalam litar, syarat ini mesti dipatuhi. Kita haruslah memberi pincang depan pada bahagian pengeluar-tapak (E-B) dan pincang songsang pada bahagian pemungut-tapak (C-B).


6.1.1

TATARAJAH TAPAK SEPUNYA ( CB )

Untuk corak sambungan jenis ini, bahagian tapak akan menjadi sepunya (neutral) bagi bahagian pengeluar dan pemungut. Atas sebab sebab inilah ia dinamakan dinamakan ' Tatarajah Tapak Sepunya '.

Rajah 6.1-6.4 menunjukkan transistor jenis PNP yang disambungkan dengan corak sambungan Tapak Sepunya.

Rajah 6.1: masukan

keluaran E

Masukan diberi pada terminal pengeluar,

C

keluaran

diambil

pada terminal pemungut B

dan

tapak dibumikan. Bahagian di sebelah pengeluar disebut

litar

Bahagian

Rajah 6.1

masukan.

inilah

yang

akan

diberi isyarat masukan . IE

IC

Rajah 6.2: Menunjukkan cara

VEE

+

VCC IB

sambungan voltan pincang pada transistor (jenis PNP).

Rajah 6.2


Anak panah dalam rajah menunjukkan bagaimana arah pengaliran arus apabila transistor dipincang dengan betul. Nilai I E (Arus pengeluar) bergantung kepada nilai voltan pincang depan(V EE ).

Apabila nilai VEE direndahkan atau ditinggikan, nilai I E juga akan turut rendah atau tinggi. Pada masa yang sama juga I C akan menjadi rendah atau tinggi kerana ia sentiasa mengikut keadaan I E tetapi nilainya akan kurang sedikit dari I E.

Nilai voltan pincang songsang (V CC) tidak banyak mempengaruhi nilai arus-arus dalam litar. Rajah 6.3 : IE

IC

Menunjukkan kaedah pendawaian litar yang lebih

VEE

VCC

+

praktikal.

IB

Perintang R E disambung di bahagian pengeluar untuk menghadkan nilai arus I E supaya Rajah 6.3

tidak terlalu tinggi dan boleh memusnahkan cantuman E-B.

Perintang RL disambung dibahagian pemungut. Dikenali sebagai 'Perintang Beban' . Ia berfungsi untuk menyusutkan voltan pemungut, Vc apabila I C melaluinya.


Rajah 6.4 :

-VCC

VEE

Menunjukkan VRE

R L

R E

VBE

skematik

yang lebih 'standard'.

IC

IE

Vm

VRL

litar

Vc

IB

Vk

Melalui

litar

ini

kita

dapat

melihat

lebih

jelas

voltan-

voltan

susut

pada

setiap

peringkat. Rajah 6.4

Dengan berpandukan litar 6.4, menggunakan hukum kirchoff dan hukum Ohm, persamaan berikut dapat diterbitkan : Persamaan di bahagian

Persamaan di bahagian

Pengeluar :

Pemungut :

(Bahagian Masukan:

(Bahagian Keluaran: Dimana

Gelombang Isyarat akan

hasil isyarat masukan yang

dimasukkan pada bahagian ini

telah dikuatkan diambil dari

apabila litar hendak dijadikan

bahagian ini.)

Amplifier.) VEE = VRE + VBE

VCC = VRL + VC VRL = IC.RL

VRE = IE.RE VEE = I E .R E + VBE IE =

VC = VCC - I C .R L

VEE - VBE R


CONTOH 6.1a :

Dengan merujuk kepada rajah 6.5 di bawah, sekiranya transistor yang digunakan adalah dari jenis silikon dan nilai I C = IE. Kirakan nilai Vk VCC,-27V

VEE ,22V R E 9K Ω

R L 4K Ω IC

IE

VBE

Vm

Vc IB

Vk

Rajah 6.5

Penyelesaian : Bahagian Masukan : VEE = VRE + VBE VEE = I E .R E + VBE ................dinyatakanV BE = 0.7V 22V = I E (9K Ω) + 0.7V IE

=

22V - 0.7V

9K Ω = 2.37mA

Bahagian Keluaran : VRL = I C .R L ....................dinyatakan. I C = I E = (2.37mA)(4K Ω) = 9.47V. VC = VCC - VRL = 27V - 9.47V = 17.5V

Perhatikan ...... Dalam Litar, diberi Vcc=-27V; Tanda negatif ini sebenarnya menunjukkan voltan pincang songsang yang diberikan pada bahagian pemungut tapak(untuk transistor jenis PNP). Jadi tanda negatif ini tidak P PP N diambil kira dalam pengiraan.


6.1.1.1

CIRI-CIRI LITAR TATARAJAH TAPAK SEPUNYA :

Gandaan Arus : Perkataan

'Gandaan'

membandingkan

dalam

keluaran

amplifier

dan

sebenarnya

masukan.

Jadi

ialah untuk

mendapatkan gandaan arus ialah : Gandaan arus, A I =

Arus Keluaran, Iout Arus Masukan , Iin

Dalam tatarajah ini, arus masukannya ialah I E dan arus keluarannya ialah I C: Αi =

I C I E

Oleh kerana nilai I c sentiasa rendah sedikit dari I E atau sama dengan nilai I E maka nilai A I bagi litar penguat Tapak Sepunya akan sentiasa kurang atau sama dengan satu ( A I < 1 ). Contoh 6.1b Sekiranya nilai I E = 2mA dan I C = 1mA, berapakah Gandaan Arus litar ini? AI =

IC IE

=

1.98mA 2mA

= 0.98

Tambahan : Faktor penggandaan arus bagi Tatarajah Tapak Sepunya dikenali sebagai ‘Alfa’( α). Ia terbahagi kepada 2 keadaan iaitu : Alfa a.t : Berapa banyak arus pemungut mengalir bergantung kepada arus pengeluar pada keadaan Vc tetap α a.t =

Ic IE

.................. semasa Vc tetap.


Alfa a.u : Berapa banyak arus pemungut berubah mengikut nilai perubahan pada arus pengeluar pada Vc tetap. ΔIc α a.u = ΔI E

.................... Vc tetap.

Contoh 6.1c : Kirakan nilai α a.t dan α a.u sekiranya pada awalnya nilai IC =0.98mA dan nilai IE=1mA. Nilai arus ini kemudian berubah, iaitu IC =1mA dan IE=1.05mA.

α a.t =

α a.u =

IC IE

=

ΔIC ΔIE

0.98mA 1mA

=

= 0.98

1mA - 0.98mA 1.05mA - 1mA

= 0.4

Kesimpulannya : Gandaan arus bagi Penguat Tatarajah Tapak Sepunya adalah rendah. : Alfa a.t faktor penggandaan arus pada keadaan asal. : Alfa a.u ialah faktor penggandaan arus sekiranya berlakunya perubahan pada arus tersebut.


Gandaan Voltan : Rajah 6.6 menunjukkan Tatarajah Tapak Sepunya yang diberikan isyarat masukan. VEE,-25V R E 25K Ω

Vm 5mVp

IC

IE

Vm

-5mVp

VCC,25V

IB

R L 5K Ω

Vc=Vk

Rajah 6.6

Kapasitor C1 dikenali sebagai ‘Kapasitor Penjodoh’ di mana fungsinya ialah untuk menghalang interaksi voltan a.t (voltan pincang yang diberikan pada pengeluar, VEE) dan ia membenarkan isyarat a.u (voltan dari penjana isyarat) melaluinya Sekiranya voltan pincang yang betul telah diberikan pada litar ini, transistor akan mula mengalirkan arus operasi, jadi kiraan-kiraan berikut kita dapati :

I =

 E

VEE RE

=

25V 25KΩ

= 1mA

I = IE = 1mA

 C 

VC = VCC - IC .RC = 25V - (1mA)(5K Ω1 = 20V



Vc = Vk = 20V.

Semasa voltan masukan pada separuh kitar positif , ia akan menyebabkan bahan jenis N dari bahagian pengeluar menjadi kurang negatif . Ini akan menyebabkan nilai IE tadi menjadi semakin berkurang ( katakan 0.8mA ), IC akan turut berkurang ( I C =IE ) dan nilai Vc makin meningk at ( katakan menjadi 21V)


Semasa ayunan separuh kitar negatif pula, ia akan menyebabkan bahagian pengeluar menjadi bertambah negatif . IE akan meningkat ( katakan 1.2mA) dan nilai IC juga akan turut meningkat ( IC=IE). Nilai Vc akan berkurang ( katakan menjadi 19V )

Berdasarkan analisa ini, cuba kita bandingkan gelombang keluaran dan gelombang masukan : Vm 5mVp

10mVp-p

0 -5mVp

Rajah 6.7

Vk +21Vp

12Vp-p

15V

-9Vp

Berdasarkan rajah 6.7

di atas, kita dapat lihat bahawa tiada

perbezaan fasa pada gelombang keluaran berbanding gelombang masukan. Dari segi gandaan voltannya pula: Voltan Keluaran, Vk Voltan Masukan, Vm 12Vp - p = = 1200 10mVp - p

Gandaan Voltan, Av =

Kesimpulannya : untuk litar ini, voltan keluarannya telah digandakan sebanyak 20 kali. Biasanya untuk Tatarajah Tapak Sepunya, nilai gandaan voltannya adalah tinggi ( Antara 20-100) : Tiada perbezaan fasa antara keluaran dan masukan


Rintangan Masukan Dan Rintangan Keluaran :

Oleh kerana pada litar masukan ialah bahagian pengeluar-tapak yang telah dipincang depan, jadi kerintangan masukan bagi litar tatarajah tapak sepunya ini sepatutnya adalah rendah (sekitar 20 ke 200 Ω sahaja ).

Pada litar keluaran pula ialah bahagian pemungut dan tapak yang telah dipincang songsang, jadi kerintangan keluarannya adalah tinggi (biasanya antara 100k Ω -1MΩ )

Kesimpulan : Rintangan Masukan litar rendah. Rintangan Keluaran litar tinggi

Gandaan Ku asa :

Nilai kuasa bagi sesuatu litar biasanya bergantung kepada nilai arus, voltan, rintangan keseluruhan bagi litar tersebut. P = I.V atau

Jadi

untuk

2

P = I .R atau P =

mendapatkan

nilai

V2 R

gandaan

kuasa

ialah

dengan

membahagikan nilai kuasa keluaran dengan kuasa masukan. Gandaan Kuasa, A P = =

Kuasa Keluaran, Pout Kuasa Masukan, Pin Iout 2 .Rout Iin2 .Rin

Oleh kerana arus masukan (Ic) mengalir melalui kerintangan masukan yang rendah dan arus keluaran (IE) mengalir melalui kerintangan keluaran yang tinggi, jadi hasilnya ialah gandaan kuasa yang tinggi.


KESIMPULAN CIRI-CIRI LITAR TATARAJAH TAPAK SEPUNYA:

6.1.2

Kerintangan Masukan

Rendah

Kerintangan Keluaran

Tinggi

Penggandaan Arus

Tiada

Beza Fasa

Sefasa

Gandaan Voltan

Tinggi

Gandaan Kuasa

Tinggi

TATARAJAH PEMUNGUT -SEPUNYA ( CC ).

Untuk corak sambungan jenis ini, Pemungut menjadi sepunya atau neutral kepada litar tapak dan pengeluar.

Rajah

6.8

-

6.10

menunjukkan

transistor

jenis

NPN

yang

disambungkan dengan Tatarajah Pemungut- Sepunya. C

Rajah 6.8 : Sekiranya isyarat a.u ingin diberikan

masukan

kepada litar ini, bahagian tapak akan keluaran E

Ra ah 6.8

dijadikan terminal masukan dan bahagian pengeluar akan dijadikan terminal keluaran.


Rajah 6.9: Menunjukkan cara sambungan voltan

IC IB

pincang pada transistor. Perhatikan, voltan pincang depan diberikan pada VBB

cantuman Tapak-Pengeluar dan

IE

pincang songsang pada cantuman Pemungut-Tapak.

Rajah 6.9

Arus masukan adalah arus tapak dan Arus keluaran adalah arus Pengeluar.

C1

IB

Menunjukkan kaedah C2

VCC

R B Vm

VBB

R L

Rajah 6.10:

C3

IC

pendawaian litar yang lebih praktikal

Vk

Rajah 6.10

Perintang RB disambungkan dalam litar pada bahagian tapak. Ia berfungsi untuk menghadkan nilai arus IB supaya tidak terlalu tinggi. Perintang RL pula disambungkan pada bahagian keluaran litar dan voltan keluaran akan diambil merentasinya. Rajah 6.1.2c : VCC

Menunjukkan kaedah

pendawaian litarSepunya, yang Seperti yang kita sedia maklum, bagi Tatarajah Pemungut praktikal. bahagian Pemungut mesti dibumikan. Cuba lebih perhatikan litar ini, sebenarnya dengan bantuan C3 pemungut adalah dibumikan.


6.1.2.1 CIRI-CIRI LITAR PEMUNGUT SEPUNYA

Gandaan Arus : Dalam tatarajah ini, arus masukannya ialah arus tapak ( IB ) dan arus keluarannya ialah arus pengeluar ( IE ). Jadi, untuk mendapatkan gandaan kita bahagikan arus keluaran dengan arus masukan. Α I =

IE IB

Oleh kerana IE merupakan arus yang terbesar dalam litar, manakala IB pula

merupakan arus yang terkecil dalam litar. Jadi, tentulah

gandaan arus litar

ini besar. Ini merupakan kebaikan bagi tatarajah

ini.

Gandaan Volt an : Cuba anda rujuk litar 6.8, anda akan dapati kedudukan voltan keluaran adalah agak selari dengan voltan masukan. Maka voltan masukan tidak akan digandakan pada litar keluaran, malah nilai voltan keluaran akan berkurangan sedikit kerana susut pada bahagian cantuman B-E (sebagai VB-E, samada 0.3 atau 0.7 ). Jadi, gandaan voltan ialah : AV =

Vk Vm

Oleh kerana nilai voltan keluaran kecil daripada nilai voltan masukan, maka nilai gandaan akan jadi kecil ( samada satu atau kurang dari 1)

Atas sebab yang sama seperti di atas, fasa gelombang keluaran akan mengikut fasa gelombang masukan.


Rintangan Masukan dan Rintangan Keluaran : Kerintangan masukan untuk litar ini sangat tinggi (sekitar 100KΩ ke 500KΩ). Kerintangan keluaran untuk litar ini sangat rendah ( sekitar 50Ω ke 1KΩ).

Gandaan Ku asa : Oleh kerana gandaan kuasa melibatkan nilai rintangan keluaran dan masukan dalam pengiraannya. Ia akan menyebabkan gandaan kuasa litar menjadi rendah. Malahan gandaan kuasa untuk tatarajah ini merupakan yang terendah antara semua. ( Sila rujuk penerangan tatarajah Tapak Sepunya untuk keterangan

lanjut )

6.1.2.2

KESIMPULAN

CIRI-CIRI

LITAR

TATARAJAH

SEPUNYA :

Ciri -ciri Kerintangan Masukan Kerintangan Keluaran Gandaan Arus Gandaan Voltan Gandaan Kuasa Beza Fasa

Tinggi Rendah Tinggi Rendah Rendah Tiada


PEMUNGUT

6.13

TATARAJAH PENGELUAR - SEPUNYA ( CE ) . Untuk corak sambungan ini, pengeluar menjadi sepunya atau neutral kepada litar tapak dan pemungut. Rajah 6.11 - 6.14 menunjukkan transistor jenis disambungkan dengan Tatarajah Pengeluar - Sepunya. C

yang

Rajah 6.11 : Masukan diberikan pada terminal tapak, keluaran diambil dari terminal pemungut dan terminal pengeluar dibumikan.

keluaran

masukan B

NPN

E

Rajah 6.11

IB

IC VCE

+

-

VBE

VBB

+

VCC

-

IE

Rajah 6.12 : Menunjukkan voltan pincang yang betul diberikan pada transistor ( jenis NPN). VBB akan memincang depan bahagian pengeluar tapak dan VCC akan memincang songsang bahagian pemungut tapak.

Ra ah 6.12

IB

IC R C +

R B +

VBB

Rajah 6.13 : Menunjukkan pendawaian yang lebih praktikal bagi transistor tatarajah pengeluar sepunya.

IE

-

Rajah 6.13

-

VCC

Perintang RB digunakan untuk menghadkan nilai arus dalam litar dibahagian tapak supaya tidak merosakkan cantuman pengeluar-tapak. Perintang RC pula digunakan sebagai perintang beban, iaitu untuk menyusutkan voltan yang melaluinya


VBB

VCC

V

VRC

R C

R B

Rajah 6.14 : Menunjukkan lukisan litar skematik yang lebih standard .

IC

IB

IE

VBE

VCE

Rajah 6.14

Bahagian di sebelah tapak, disebut litar masukan dan bahagian di sebelah pemungut disebut litar keluaran. Melalui litar ini, kita dapat melihat dengan lebih jelas voltan-voltan susut dan arus yang mengalir pada setiap bahagian.

Berdasarkan hukum Kirchoff dan hukum Ohm, Persamaaan yang terbit di bahagian tapak ialah : Persamaan di bahagian Pengeluar :

VBB = VRB + VBE VRB = I B. R B

Persamaan di bahagian Pemungut :

I C = β . I B Vcc = VRL + VCE

VBB = I B .R B + VBE IE =

VEE − VBE

VRL = I C .R L VCE = VCC − I C .R L

R E

Arus pemungut ( IC) yang mengalir di bahagian pemungut, jauh lebih besar dari arus tapak ( IB ). Nilai arus pemungut akan bergantung kepada faktor Beta (β ). Voltan VCE kadangkala bernilai agak besar kerana cantuman C-B yang dipincang songsang tentunya mempunyai kerintangan yang tinggi. Sekiranya nilai VBB sama dengan nilai VCC maka voltan pincang akan diambil dari punca voltan bekalan yang sama. Jadi faktor VBB akan digantikan dengan VCC.


Contoh 6.1.3a : Dengan merujuk kepada rajah 6.15 di bawah, jika faktor Beta transistor tersebut ialah 120 dan transistor itu jenis silikon, Kirakan nilai IC dan VC. VBB=+35V VRB

VCC +35V

R B 2.2MΩ IB

R C 12K Ω

IC

V

=120 VBE

IE

VCE

Rajah 6.15

Penyelesaian : Bahagian Masukan : VBB = VRB + VBE VBB = I B .R B + VBE .......dinyatakan transistor silikon 35V = (I B )(2.2MΩ ) + 0.7V IB

=

35V - 0.7V

2.2MΩ = 15.6 μ A.

Bahagian Keluaran : I C = β.I B = (120)(15.6μ5

)

= 1.87mA. VRL = I C .R L = (1.87mA )(12K Ω ) = 22.45V. VCE = VCC − VRL = 35V − 22.45V = 12.55V.


6.1.3.1 CIRI-CIRI LITAR TATARAJAH PENGELUAR SEPUNYA:

Gandaan Arus : Arus litar masukan ialah arus tapak ( IB ) dan arus di litar keluaran ialah arus pemungut ( IC ). Jadi untuk mendapatkan gandaan arus bagi tatarajah ini ialah membahagikan arus keluaran dengan arus masukan : Arus Keluaran, IC Gandaan Arus , A I = Arus Masukan , I B Oleh kerana nilai IC jauh lebih besar dari IB ,jadi tentulah gandaan arus bagi litar Pengeluar Sepunya ini besar nilainya.

Contoh 6.1.3.1a : Sekiranya nilai IB = 50μ A dan IC = 5mA, berapakah arus untuk litar ini? ΑI =

IC IB

=

5mA 50μ A

gandaan

= 100

Gandaan Voltan :

VCC, +20V R B 1MΩ IB

Vm

IC

R C 10K Ω

1mVp

Vk IE

Vm -1mVp

Rajah 6.16

Dalam rajah 6.16 di atas menunjukkan litar pengeluar sepunya menggunakan voltan bekalan yang sama sebagai voltan pincang bagi transistor.


Apabila transistor sudah diberikan voltan pincang yang betul, maka arus akan mengalir dalam litar. Jadi melalui pengiraan, kita akan mendapati nilai–nilai arus seperti berikut:

I =

 B

VBB RB

=

20V 1MΩ

= 20μ0

I = β.IB = (50)(20μ0 ) = 1mA

 C



VC = VCC − IC.RC = 20V - (1mA)(10K Ω) = 10V



VC = VK = 10V

Semasa isyarat masukan separuh kitar positif , bahan jenis P pada bahagian tapak akan menjadi lebih positif. Ini akan menyebabkan nilai arus t apak menjadi semakin bertambah ( Katakanlah ia berubah dari 20μ A menjadi 22μ A). Oleh kerana nilai Beta untuk litar ini ialah 50, jadi nilai IC juga akan turut meningkat ( IC=β.IB = (50)(22 μ A) = 1.13mA ) Apabila nilai IC meningkat, ia akan menyebabkan nilai Vc akan berkurang, ( VC=VCC – IC.RC = 20V-11.3V = 8.7V). Kesimpulan yang dapat kita buat, apabila voltan masukan pada ayunan separuh ki tar positif ia akan menyebabkan voltan keluaran semakin negatif . Semasa voltan masukan berayun pada keadaan separuh kitar negatif, Ia akan menyebabkan bahan jenis P pada tapak menjadi semakin kurang positif. Ini akan menyebabkan arus tapak (I B) menjadi semakin berkurang (Katakanlah ia berubah dari 20 μ A ke18μ A). Apabila nilai I B semakin berkurang, nilai IC juga akan turut berkurang dari tadi ( I C = β.IB = 50 x 18μ A = 0.9mA). Kemudian ia akan mengubah nilai Vc menjadi semakin b ertambah ( Vc = Vcc – Ic.Rc = 20V – 9V = 11V).


Kesimpulannya, apabila volt an masukan berayun pada separuh kitar negatif, ia akan menyebabkan voltan keluaran semakin positi f. Berdasarkan analisa ini, cuba kita bandingkan gelombang keluaran dan gelombang masukan : Vm 1mVp 0

2mVp-p

-1mVp Vk +11Vp

2.3Vp-p

10V

-8.7Vp

Rajah 6.17

Berdasarkan rajah 6.17 di atas, kita akan dapati terdapat perbezaan fasa antara voltan masukan dan keluaran sebanyak 180 °. Gandaan Voltan untuk litar ini pula ialah : VoltanKelu aran, Vk GandaanVol tan, Av = VoltanMasu kan, Vm 2.3Vp - p = 2mVp - p = 1150

Kesimpulannya, nilai Gandaan Voltan untuk tatarajah Pengeluar Sepunya ialah besar.


Kerintangan Masukan d an Kerintangan Keluaran : Oleh kerana cantuman tapak pengeluar dipincang depan, maka kerintangan masukan litar ini adalah rendah (biasanya bernilai sekitar 500Ω ke 1.5K Ω) Bahagian Pemungut tapak pula dipincang songsang, jadi kerintangan keluarannya adalah tinggi (biasanya bernilai sekitar 30K Ω ke 50KΩ)

Gandaan Ku asa : Untuk mendapatkan nilai gandaan kuasa ialah dengan menbahagikan nilai kuasa keluaran dengan kuasa masukan : Kuasa Keluaran, Pout Gandaan Kuasa, A P = Kuasa Masukan, Pin =

Iout 2 .Rout Iin 2 .Rin

Oleh kerana arus masukan ( I B ) akan mengalir melalui kerintangan masukan yang rendah . Manakala arus keluaran ( I C ) akan mengalir melalui kerintangan keluaran yang tinggi, jadi hasilnya ialah gandaan kuasa yang tinggi.

6.1.3.2 KESIMPULAN CIRI-CIRI LITAR TATARAJAH PENGELUAR SEPUNYA: Ciri -ciri Kerintangan Masukan Kerintangan Keluaran Gandaan Arus Gandaan Voltan Gandaan Kuasa Beza Fasa

Rendah Tinggi Tinggi Tinggi Tinggi 180°


UNTUK MENGUJI KEFAHAMAN ANDA DENGAN UNIT INI, CUBA JAWAB SOALAN-SOALAN DI BAWAH : 6a-1

Transistor boleh disambung kepada beberapa tatarajah, namakan tiga jenis tatarajah yang anda ketahui .

6a-2

Diantara rajah-rajah di bawah, yang mana satukah merupakan sambungan voltan pincang yang betul bagi tatarajah tapak sepunya. IE

A

IC

VC

VEE

IE

B VEE

IB

IE

C

VC

IB

IC

I

D

VEE

IC

VEE

V

V

IB

6a-3

IC

IB

Tentukan sambungan voltan pincang yang betul bagi tatarajah pemungut sepunya di bawah : A IB

B

IC

I

IC Vc

Vc VBB

VBB

C

IB

D

IC

IB

IC

Vc VBB

Vc VBB

IE download@ http://modul2poli.blogspot.com

6a-5

Lukiskan rajah pendawaian yang praktikal bagi setiap tatarajah yang anda nyatakan dalam soalan 6a-5.

6a-6

Jadual di bawah menunjukkan beberapa ciri-ciri yang ditentukan bagi tatarajah-tatarajah penguat. Lengkapkan ciri-ciri berikut : Tatarajah Tapak Sepuny a Rintangan Masukan Rintangan Keluaran Gandaan Arus Gandaan Volt an

Tatarajah Pemungut Sepunya

Tatarajah Pengeluar Sepunya

Tinggi Tinggi

Gandaan Kuasa Beza Fasa

Tinggi

Sudah selesai menjawab ? ……… Yakin dengan jawapan anda ……. ? Sila semak jawapan anda dengan maklumbalas di sebelah.


6a-1

i. Tatarajah Tapak Sepunya ii. Tatarajah Pemungut Sepunya iii. Tatarajah Pengeluar Sepunya

6a-2

( b)

6a-3

(a)

6a-4

(i.)

-VCC

VEE

VRE

(ii)

R L

R E

C1

IC

IE

C3

IC

IB

C2

VCC

R B VBE

Vm

Vc

IB

Vk

Vm

VB

(iii) VCC

VBB

VRB

VRC

R C

R B IB

VBE

IC

IE

VCE


R L

Vk

6a-5 Tatarajah Tapak Sepuny a Rintangan Masukan

Rendah

Tatarajah Pemungut Sepunya Tinggi

Rintangan Keluaran Gandaan Arus Gandaan Volt an

Tinggi Rendah Tinggi

Rendah Tinggi Rendah

Tinggi Tinggi Tinggi

Tinggi Tiada

Rendah Tiada

Tinggi

Gandaan Kuasa Beza Fasa

Tatarajah Pengeluar Sepunya Rendah

180°

Bagaimana dengan keputusan maklumbalas anda ? ……. Memuaskan …. ? Jika tidak, sila ulangkaji semula input anda atau rujuk pensyarah anda. Jika Ya, mari kita lihat apa yang ada pada input seterusnya.


Salah satu susun atur transistor yang paling popular ialah tatarajah Pengeluar Sepunya (CE). Dalam penerangan seterusnya, kita akan melihat lebih lanjut berkaitan tatarajah ini berbanding tatarajah yang lain-lain.

6.2

LENGKUK CIRI ( I C-VC ) BAGI PENGUAT PEMANCAR SEPUNYA : Lengkuk Ciri I-V ialah graf yang diplotkan bagi arus pemungut melawan voltan pemungut untuk mengambarkan apa yang berlaku pada transistor ketika berlakunya perubahan-perubahan arus dan voltan. Sebelum ini ada diterangkan bahawa nilai I B adalah kecil sahaja (dalam beberapa μ A sahaja ). Jika VBB ( voltan pincang depan) ditambah, akan berlaku kenaikan pada arus tapak, I B tetapi masih lagi kecil.

IC(mA)

Rajah 6.18 : Jika VBB dilaraskan sehingga IB=20μ A dan VC bernilai 1V, didapati I C=0.98mA.

3 2 IB=20μA

1

2

3

4

5

VC(V)

Pada nilai I B yang sama, jika V C ditinggikan menjadi 4V, didapati tidak banyak perubahan pada nilai IC cuma ia akan naik sedikit disebabkan adan a arus bocor.

Rajah 6.18


IC(mA)

Rajah 6.19: Jika IB ditinggikan sehingga 40μ A dan VC bernilai 1V , didapati I C=1.98mA.

3 IB=40μA

2

Sekiranya nilai V C ditinggikan sehingga mencapai 5V, didapati tidak akan ada banyak perubahan pada nilai I C. Nilai I C akan naik sedikit sahaja, itupun kerana adanya arus bocor.

IB=20μA

2

1

3

4

5

Rajah 6.19

IC(mA)

Rajah 6.20: Sekiranya kita teruskan ujikaji ini dengan membuat beberapa perubahan pada nilai I B, hasilnya adalah seperti pada graf disebelah. Graf inilah sebenarnya yang kita namakan Graf Lengkuk Ciri I-V bagi tatarajah Penguat Pengeluar Sepunya

IB=120μA

5 4

IB=100μA

3

IB=60μA

2

IB=40μA

1

IB=20μA 1

3 2 4 Rajah 6.20

5

Vc

Kesimpulan : •

Nilai IB bergantung kepada nilai voltan pincang depan cantuman tapakpengeluar ( V BB ).

•

Nilai IC akan turut bertambah dan berkurang mengikut keadaan I B tetapi nilainya akan jauh lebih besar dari nilai I B

•

Nilai Vcc (iaitu voltan pincang untuk pemungut-tapak) tidak banyak mempengaruhi nilai arus-arus transistor. Ia tidak berupaya mengubah nilai IB, IC dan IE.

•

Litar penguat tatarajah pengeluar sepunya ialah umpama punca arus dimana nilainya ditentukan atau dikawal oleh nilai arus tapak.


6.3

BETA A.T ( a.t ) BETA A.U ( a.u ) Dalam input sebelum ini anda telah diperkenalkan dengan istilah ‘Beta’, iaitu ia bersangkutan dengan ciri-ciri gandaan arus bagi tatarajah Pengeluar Sepunya ( sila rujuk mukasurat 17). Faktor Beta ini sebenarnya terbahagi kepada 2 keadaan iaitu : Beta a.t : Nilai arus pemungut(I C) yang mengalir mengikut keadaan nilai arus tapak ( I B) pada keadaan nilai Vc yang tetap. I β a.t = C .............. semasa Vc tetap IB Beta a.u : Nilai perubahan yang berlaku pada arus pemungut apabila arus tapak berubah pada keadaan Vc tetap. ΔI β a.u = C ............ semasa Vc tetap ΔI B CONTOH 6.3a :

Satu litar tatarajah Pengeluar-Sepunya mengalirkan arus tapak 20 μ A dan arus pemungut kemudiannya menjadi 2mA. Arus tapak itu kemudian berubah menjadi 40 μ A dan arus pemungut turut berubah menjadi 4mA. Kirakan βa.t dan βa.u transistor yang digunakan. 2mA β a.t = = 100 20μ A β a.u =

4mA - 2mA 40μ A - 20μ A

= 100


6.4

PENGIRAAN ARUS DAN VOLTAN BAGI LITAR PENGELUAR SEPUNYA . VBB,+20V

VCC, +20V

R B

R C IB

IC B

C E

VCC, +20V R B

R C IB

IC B

C E

IE

Rajah 6.21

IE

Rajah 6.22

Rajah 6.21 dan 6.22 merupakan tatarajah pengeluar sepunya. Cuba anda perhatikan pada rajah 6.21, voltan pincang a.t untuk tapakpengeluar dan pemungut - pengeluar mempunyai nilai yang sama. Jadi voltan pincang a.t ini boleh diambil dari punca yang sama.

Rajah 6.22 pula menunjukkan voltan a.t telah diambil dari punca yang sama dan perhatikan sumber voltan pada tapak yang tadinya dilabelkan sebagai VBB telah bertukar ke V CC ( Ingat ! nilainya masih lagi sama ).

Cuba anda perhatikan perkaitan voltan pincang pada litar ini…………….., Walaupun dengan hanya menggunakan satu punca voltan bekalan a.t, transistor tetap diberikan voltan pincang yang betul. Cuba anda perhatikan, Transistor yang digunakan ialah jenis NPN,bahagian pengeluar-tapak diberikan pincang-depan dan bahagian pemungut tapak diberikan voltan pincang-songsang.


Untuk memudahkan kita mencari nilai arus dalam litar, kita boleh memisahkan litar ini kepada dua bahagian, iaitu bahagian masukan dan bahagian keluaran. Dengan menggunakan hukum Kirchoff dan hukum Ohm, kita dapat membina persamaan dalam gelung berikut : Gelung Bahagian Masukan : VCC, +20V

VRB

R B C

IB B

E

VBE

IE

Rajah 6.23

VCC = Bekalan Voltan a.t (VoltanPincang) VRB = Voltan yang terbina merintangi perintang R B. VBE = Voltan yang terbina antara tapak dan Pengeluar (B-E) = Voltan sawar ( V B-E) Persamaannya :

VCC = VRB + VBE VCC = IB .RB + VBE IB =

VCC − VBE RB

Gelung Bahagian Keluaran : VCC,+20V R C VRC IC B

C E IE

VCE

VCC = Voltan pincang songsang untuk pemungut-tapak. VRC = Voltan susut pada perintang beban pada pemungut. VCE = Jatuhan voltan antara Persamaannya :

IC = β .IB Ra ah 6.24

VCC = VRC + VCE VCC = IC .RC + VCE VCE = VCC − IC.RC


Cuba anda perhatikan, IC pada bahagian keluaran dinyatakan sebagai IC=β.IB. Ini kerana sebelum ini ada dinyatakan bahawa nisbah arus keluaran (IC ) dan arus masukan ( IB ) disebut sebagai Beta (β ) : Beta ; β =

Arus Keluaran; I C Arus Masukan ; I B

∴ I C = β .I B

Cuba kita perhatikan contoh pengiraan nilai-nilai arus dan voltan bagi litar di bawah:

Contoh 6.4a :

VCC, +12V R B 200K Ω

IC

IB

R C 1.5K Ω =50 VCE IE

Rajah 6.25

Dengan berpandukan kepada litar pada rajah 6.25, dapatkan : i. Arus Tapak; IB ii. Arus Pemungut; IC iii.Voltan pemungut; VCE

Penyelesaian : i.VCC = VRL − VBE ........jenis transistor tidak dinyatakan, jadiVBE = 0 VCC = I C .R L − VBE IC = =

VCC R L 12V 200K Ω

= 60 μ A


ii. I C = β .I B ...........dinyatakan β = 50 = (50 )(60 μ A ) = 3mA iii. VCE = VCC − I C .R C = 12V - (3mA ) (1.5K Ω ) = 12V - 4.5V = 7.5V


Mari kita uji, kefahaman anda mengenai input ini dengan soalan-soalan di bawah, selamat mencuba. 6b-1

Diantara ketiga-tiga tatarajah di bawah, tatarajah yang manakah merupakan yang popular digunakan dalam litar. = Tatarajah Tapak Sepunya = Tatarajah Pengeluar Sepunya = Tatarajah Pemungut Sepunya

6b-2

Berikut ada data-data ujikaji yang diambil oleh seorang pelajar yang melakukan analisa ke atas perubahan arus dan voltan bagi satu sambungan penguat tatarajah pengeluar sepunya. Anda diminta memplotkan data-data tersebut di atas satu graf arus pemungut, IC melawan voltan pemungut, VC menggunakan data-data di bawah.

R B 1MΩ

R C IB

IC B

C E Vc

VBB = 40V

VBB = 20V

VCC,

VBB,

IB

vC

Ic

IB

vC

Ic

20μ A

5V

1.98mA

40μ A

5V

3.98mA

20μ A

10V

1.99mA

40μ A

10V

3.99mA

20μ A

15V

2mA

40μ A

15V

4mA

20μ A

20V

2mA

40μ A

20V

4mA

IE VBB = 60V

VBB = 80V

IB

vC

Ic

IB

vC

Ic

60μ A

5V

5.98mA

80μ A

5V

7.98mA

60μ A 60μ A 60μ A

10V

5.99mA

10V

7.99mA

15V

6 mA

80μ A 80μ A

20V

6 mA

80μ A

15V 20V

8 mA 8 mA


6b-3 4b-4

Apakah Beta (β), nyatakan perbezaan βa.t dan βa.u . Merujuk kepada litar di bawah, sekiranya transistor yang digunakan ialah jenis Silikon, kirakan nilai : (i )

Arus Tapak, IB

(ii) Arus Pemungut, IC (iii) Voltan Pemungut, VCE VCC, +10V

R B 1MΩ

R C IB

IC B

C E IE

10K Ω = VCE

- Sila rujuk jawapan anda pada maklumbalas disebelah


6b-1

6b-2

Tatarajah Pengeluar Sepunya IC(mA)

8

IB=80μA

6

IB=60μA

4

IB=40μA

2

IB=20μA 5

6b-3

10

15

20

Vc

Beta a.t : Nilai arus pemungut (IC) yang mengalir mengikut keadaan nilai arus tapak ( IB) pada keadaan nilai Vc yang tetap. I β a .t = E .............. semasa Vc tetap IC Beta a.u : Nilai perubahan yang berlaku pada arus pemungut apabila arus tapak berubah pada keadaan Vc tetap.

β a.u =

ΔI E ΔI C

............ semasa Vc tetap

6b-4

IB=9.3μ A , IC = 0.93mA , V CE = 0.7V

4b-5

IB = 100μ A , IC = 5mA , VCE = 7.5V Kalau ada masalah, rujuk pensyarah anda ye… Kalau anda yakin, bolehlah kita ke input seterusn a ……


Kita masih lagi membincangkan tentang litar Tatarajah Pengeluar Sepunya. Kita akan melihat bagaimana pengaliran arus-arus dalam litar semasa diberikan voltan a.t dapat membentuk satu graf yang disebut sebagai graf garis beban dan dengan berpandukan garis beban ini kita akan melihat bagaimana ia berfungsi untuk menentukan nilai keluaran dan masukan voltan a.u pada pemungut.

6.5

TITIK PENGENDALIAN A.T ( TITIK-Q ) : Apabila sesuatu transistor diberikan voltan pincang a.t yang betul, ia akan mula beroperasi ( walaupun pada ketika itu tiada voltan masukan a.u) . Arus tapak ( IB ) akan mengalir, Arus pemungut (IC) akan turut mengalir. Arus pemungut yang mengalir dalam litar ketika ini disebut sebagai arus operasi ( ICQ ) Apabila arus operasi ini melalui perintang beban di bahagian pemungut (RL), nilai VCE akan diperolehi : VC = VCC − IC.RL .......... apabila arus pemungut mengalir melalui per int ang beban di pemungut , Vc dapat dicari . Pada keadaan ini nilai V CE ialah nilai voltan pada titik operasi ( VCEQ ).


Contoh 6.5a : Merujuk litar 6.26 di bawah, dapatkan nilai arus operasi litar (ICQ) dan voltan operasi litar (VCEQ). VCC, +20V R C

R B 1MΩ

IB

IC

5K Ω =100 VCE IE

Rajah 6.26 Penyelesaian :

I =

 B

=

VCC − VBE RB

....... VBE = 0

20V

1MΩ A. = 20 μ I = β .IB = (100 )(20 μ A ) = 2mA

 C



VRL = I C .R L = (2mA )(5k Ω ) = 10V



VCE = VCC − VRL = 20V - 10V = 10V

∴ I CQ = 2mA ;

VCQ = 10V

Sekiranya arus pemungut operasi ( I CQ ) dan voltan pemungut operasi (V CQ) yang didapati dari analisa litar contoh di atas diplotkan pada rajah lengkuk ciri I-V untuk litar berkenaan, kita akan mendapati ia bertemu pada satu titik. (rujuk rajah 6.27 di bawah )


IC(mA) IB=50μA

5 4

IB=40μA

3

IB=30μA Q

2

IB=20μA IB=10μA

1 10

5

Vc

20

15

Rajah 6.27

Titik pertemuan ini dikenali sebagai Titik-Q (Huruf Q mewakili perkataan ‘Quiescent’, bermaksud tenang ) Sekiranya ada isyarat masukan a.u pada litar ini, isyarat keluaran yang dibesarkan akan berayun secara simetri maksimum terhadap titik ini ( anda akan lebih jelas tentang ini selepas penerangan berkaitan gelombang keluaran/masukan maksima ). 6.6

TITIK KETEPUAN A.T DAN TITIK ALIHAN A.T : Rajah 6.28 di bawah akan memudahkan kita memahami maksudkan takat tepu a.t dan takat alihan a.t. IC(mA) Takat Tepu ( IC(TEPU)) 5 4

Titik-Q

3

Takat Alihan( VC(ALIH ))

2 1

5

10

15

20

VC (V)

Rajah 6.28


6.6.1 TITIK KETEPUAN A.T ( TAKAT TEPU A.T ) : Rajah 6.6a adalah graf I-V bagi litar di rajah 6.5a. Kita telahpun membuat kiraan bagi menentukan kedudukan titik operasi litar tersebut, dimana kita mendapati nilai I CQ litar ialah 2mA dan nilai VCQ litar ialah 10V. Sekiranya kita cuba meninggikan I B litar, nilai I C akan turut tinggi tetapi nilai VC akan menjadi rendah. Sekiranya nilai I B terus ditinggikan, I C akan menyebabkan voltan susut di perintang R L sama dengan nilai voltan bekalan ( V RL =VCC ). Pada keadaan ini nilai V C akan menjadi sifar. IC pada tahap ini adalah pada takat yang maksima dan V C tidak mungkin akan jadi kurang dari sifar. I C maksima ini dikenali sebagai arus pemungut dalam keadaan tepu( I C(TEPU)(AT)). Rujuk terbitan rumus untuk I C(TEPU)(AT) : 

VCC = VRL + VC .............. sekiranya VC = 0

∴ VCC = VRL VCC = I C .R L ............. I C = arus pemungut maksimum yang mengalir ∴ I C = I C (tepu)(a.t)

Jadi IC (tepu)(a.t) : I C (tepu)(a.t) =

VCC R L

Kesimpulannya : Takat Tepu a.t. ialah takat di mana arus pemungut (IC) berada pada nilai yang maksimum dan nilai Vc=0. Arus Pemungut pada masa ini dikenali sebagai IC(TEPU).


ICQ dan Ic(TEPU)(AT) tu sama ke?

Tidak…. ICQ ialah arus pemungut yang mengalir apabila transistor diberikan voltan pincang yang betul. Manakala … IC(tepu)(a.t) ialah arus pemungut yang paling maksima yang boleh dialirkan oleh litar

6.6.2 TITIK ALIHAN A.T ( TITIK POTONG A.T ): Tadi anda telah dijelaskan bahawa Titik tepu didapati apabila nilai I B terus ditingkatkan. Titik Potong pula didapati apabila nilai I B terus direndahkan. Untuk penjelasan lanjut, sila rujuk rajah 6.5a dan 6.5b semula. Sekiranya nilai I B rendah, nilai I C juga akan turut rendah dan nilai Vc akan semakin tinggi. Sekiranya nilai I B terus direndahkan, ia akan menyebabkan nilai I C menjadi sifar dan nilai V C akan menjadi sama dengan nilai V CC. Sila lihat persamaan rumus di bawah : 

VC = VCC − VRL



VC = VCC − I C .R L .............. sekiranya nilai I C = 0;



VC = VCC

Jadi rumus untuk mendapati takat alihan a.t sesuatu litar ialah : 

VC = VCC ...............V C = vol tan paling maksima yang mengalir dalam litar V C = V C ( Alih )( a.t ) 

VC( ALIH)(AT) = v cc

Kesimpulan ; Takat Alihan ialah takat dimana tiada arus yang mengalir dalam litar dan nilai VC=VCC .


6.7

GARIS BEBAN A.T : Sebenarnya, garisan yang menghubungkan titik tepu a.t, titik-Q dan titik potong a.t ini disebut Garis Beban a.t ( rujuk rajah 6.29) IC(mA) Takat Tepu ( IC(TEPU)) GARIS BEBAN A.T

5 4

Titik-Q

3 2

Takat Alihan( VC(ALIH ))

1 10

5

15

20

VC (V)

VCE Rajah 6.29

Voltan yang didapati antara 0 dan V CE mewakili voltan yang jatuh pada bahagian pemungut dan pemancar. Manakala voltan antara V CE dan Vcc mewakili voltan yang jatuh pada perintang beban. Terdapat dua faktor yang dapat mengubah kecerunan garis beban, iaitu : i. Mengubah nilai perintang beban, R L. Apabila kita merendah atau meninggikan nilai R L, ia akan mengubah kedudukan titik tepu kita kerana kita mengetahui V bahawa untuk menentukan titik-Q persamaannya ialah : CC R L ii.

Mengubah nilai voltan bekalan ke pemungut, V CC. Ini adalah kerana untuk mendapatkan voltan maksima pada pemungut, VC(alih)=VCC.

Rajah 6.30 di bawah menunjukkan apa yang berlaku sekiranya kita mengubah nilai R L. IC(mA) R L asal 5 4

R L direndahkan

3 2

R L ditinggikan

1

5

10

15

20

VC (V)

download@ Rajah 6.30 http://modul2poli.blogspot.com

Rajah 6.31 pula menunjukkan kecerunan garis beban sekiranya nilai VCC diubah. IC(mA) VCC asal 5 4 3

VCC ditin

ikan

2 1

VCC direndahkan 5

10

15

VC (V)

20

Rajah 6.31

6.8

CONTOH PENGIRAAN MENDAPATKAN GARIS BEBAN A.T ; Dengan merujuk kepada litar di rajah 6.32 di bawah, lukiskan garis beban a.t bagi litar pengeluar sepunya berikut dan tandakan kedudukan titik-Q. Anggap β=100 VCC,+20V R C

R B 333k Ω

IB

IC

2K Ω =100 VCE IE

Rajah 6.32


Penyelesaian : Titik Operasi ( titik-Q ): 

IB = =

VBB R B 20V

333k Ω = 60μ A 

I C = β .I B = (100)(60μ A) = 6mA



VC = VCC − I C .R L = 20V - (6mA )(2k Ω) = 20V - 12V = 8V ⇒ VCQ = VC = 8V ⇒ I CQ = I C = 6mA

Titik Tepu a.t : 

I C(tepu)(a.t) =

VCC R L

= 10mA

Titik Ali han a.t : 

IC = 0



VC (alih )(a.t ) = VCC = 15V

Jadi, Garis Beban a IC(mA) IC(tepu)(a.t) 10

Titik-Q

8

ICQ

6 4 2

5 8

VCEQ

10

15

VC (V)

VC(alih)(a.t)

Rajah 6.33 download@ http://modul2poli.blogspot.com

Untuk mengetahui tahap kefahaman anda, anda haruslah mengujinya, mari kita cuba …..

6c-1

Padan suaikan maksud bagi Istilah-Istilah berikut :

A

Titik Pengendalian A.T ( Titik –Q )

B

Titik Ketepuan A.T

C

Titik Potong A.T

6c-2 A

A

Takat dimana arus Pemungut ( IC ) berada pada nilai maksimum dan nilai VC adalah sifar.

B

Takat dimana tiada arus pemungut boleh mengalir dan nilai VC menurut nilai VCC ( VC = VCC ).

C

Titik Operasi menunjukkan kedudukan titik yang mewakili nilai IC dan VC bila ada voltan pincang A.T diberikan pada litar.

Padan suaikan rumus-rumus berikut : Titik Pengendalian A.T ( Titik –Q )

A

I

 C ( tepu )( at )



B

VCC RC

VC ( alih )( at ) = 0

Titik Ketepuan A.T B

C

=

I

 C ( alih )( at ) 

VC(alih)(at) = Vcc



IB =

Titik Potong A.T C

=0

VBB RB

I = β IB

 C 

I

 CQ

= IC

VC = VCC − IC .RL 


VCQ = VC

6c-3

Berdasarkan rajah di bawah, dapatkan Garis Beban a.t litar di bawah : Vcc=+30V R C

R B 1.5MΩ

IB

IC

5K Ω =100 VCE IE

Mari kita semak jawapan anda dengan maklumbalas di sebelah …….


6c-1

6c-2

6c-3

A

A

B

B

C

C

A

A

B

B

C

C

IB = 20μ A , IC = 2mA , ICQ= 2mA , VC = 20V , V CQ = 20V. IC(TEPU)(AT) = 6mA , VC(ALIH)(AT) = 30V GARIS BEBAN A.T : Ic mA Takat Tepu ( IC(TEPU)) 8

Titik-Q

6 4

Takat Alihan

2

10

20

30

VC (V)


6.9

KENDALIAN PENGUAT PENGELUAR A.U APABILA MENERIMA ISYARAT MASUKAN A.U : Salah satu faktor yang dapat mengubah nilai I B ialah isyarat masukan a.u. Jadi nilai isyarat masukan a.u mestilah tidak terlalu besar sehinggakan boleh menyebabkan ayunan I B menjadi besar ( rujuk rajah 6.34 di belakang ) : Berpandukan rajah,

kita dapat melihat kedudukan titik-Q ialah semasa

IB=60μ A, IC=6mA dan VC=8V. Katakanlah I B berayun di antara 40 μ A dan 80μ A semasa adanya isyarat masukan a.u, manakala I C pula berayun di antara 4mA dan 8mA, ini menyebabkan V C berayun antara 4V ke 12V. Voltan yang diambil pada V C sebenarnya ialah nilai voltan a.u keluaran, bagi contoh ini ia berayun pada satu kitaran sempurna bernilai 8Vp-p. Sekiranya isyarat masukan a.u terlalu besar, ia akan menyebabkan ayunan I B besar ( rujuk gelombang pada garisan putus-putus ). Maka nilai ayunan I C juga turut besar dan dituruti oleh V C. Kita dapati ayunan IC dan VC melampaui takat tepu litar. Pada takat ini tiada lagi nilai gandaan akan berlaku. Jadi, gelombang yang melampaui takat ini akan terpotong/terpangkas/terherot. Jika satu-satu keluaran amplifier mempunyai bahagian yang terpangkas, kita akan menganggap ia adalah tidak sempurna dan ia mesti dielakkan dalam pembinaan litar amplifier. Jadi, kedudukan titik-Q biasanya dipilih di tengahtengah garis beban untuk mendapatkan ayunan yang besar dan sempurna.


Takat Tepu IC(mA) 10

100μA 80μA

8

60μA

6

40μA

4

20μA

2

0V 4 5

8 10 12 15

20

VC (V)

Takat tepu

Rajah 6.34

6.9.1 Garis Beban A.U : Apabila adanya masukan isyarat a.u, beban yang dihadapi di bahagian keluaran kadang kala berbeza dengan analisa isyarat a.t. Cuba anda rujuk rajah 6.35 di bawah : VCC,+30V R C

R B 2MΩ

Vm

IB

C1

IC

10K Ω C2 =100 IE

R L 40K Ω

Rajah 6.35


Anda akan dapat melihat bahawa terdapat pertambahan pada rintangan di bahagian keluaran. Fungsi kapasitor C1 dan C2 telah diterangkan sebelum ini ( Dalam input yang pertama unit ini ) Kapasitor akan membenarkan isyarat a.u melaluinya. Jadi, beban yang dihadapi pada bahagian keluaran ialah r L=RC//RL. Nilai arus pemungut tidak akan jatuh di atas garis beban a.t lagi, jadi dalam analisa a.u ia akan mempunyai garis yang baru. Ia juga akan mempunyai takat tepu dan takat alihannya yang sendiri. Garis ini dikenali dengan nama ‘garis beban a.u’. Formula untuk mendapatkan takat tepu a.u dan takat alihan a.u :





I C (tepu)(a.u) = I CQ +

VCQ r L

..............r L ialah rintangan keseluruhan bahagian keluaran

VC(alih)(a.u) = VCQ + I CQ .r L


contoh 6.9a: Merujuk kepada rajah 6.35, lukiskan garis beban a.t dan a.u bagi litar tersebut. Tunjukkan juga kedudukan titik-Q. Penyelesaian : Titik Operasi ( Titik-Q ): VBB 30V = = 15μ A  IB = R B 2MΩ 

I C = β .I B = 100 ×15μ A = 1.5mA



VC = VCC − I C .R L = 30V - (1.5mA )(10k Ω ) = 30V - 15V = 15V

⇒ I CQ = 1.5mA ⇒ VCQ = 15V

Garis Beban A.T : 



I C ( tepu )(a.t ) =

VCC R C

=

30V 10k Ω

= 3mA

VC(alih)(a.t) = VCC = 30V

Garis Beban A.U : r = R C // R L = 10k Ω//40k Ω = 8k Ω

 L



I C(tepu)(a.u) = I CQ +

VCQ r L

= 1.5mA +

15V 8k Ω

= 3.4mA



VC(alih)(a.u) = VCQ + I CQ .r L = 15V + (1.5mA × 8k Ω ) = 27V


Berdasarkan nilai-nilai di atas, garis beban a.t dan a.u dapat dilukis : IC(mA) Garis Beban a.u

3.5 3

2.5

Titik-Q

2

Garis Beban a.t

1.5 1 0.5

5

10

15

20

25

30

VC (V)

Rajah 6.36

6.10

Bentuk Gelombang Keluaran dan Gelombang Masukan : Dalam input sebelum ini ada diterangkan tentang perkaitan gelombang keluaran berbanding dengan gelombang masukan. Fasa gelombang keluaran akan terbalik sebanyak 180 ° dari fasa gelombang masukan.

6.11

Gandaan Voltan , A V: Gandaan Voltan ialah membandingkan nilai voltan keluaran dengan nilai voltan masukan. V ΑV = k V m Satu lagi rumus yang boleh digunapakai untuk mendapatkan nilai gandaan voltan litar ialah melibatkan ‘konsep transistor unggul’ dan ‘anggapan hampiran pertama’. Dalam konsep ini, semua nilai-nilai yang kecil dalam litar akan diabaikan dan gandaan voltan boleh didapati apabila kita membahagikan rintangan keluaran dengan rintangan masukan.


Dari konsep ini, anggapan untuk rumus gandaan voltan ialah :



ΑV =

r L rm

=

r L re'

re' ialah nilai hampiran untuk rintangan keseluruhan di bahagian masukan. .... rumus re' =

25mV IE

.....dimana nilai I E = I C ( iaitu arus operasi litar ) ….nilai 25mV ialah nilai paras voltan yang selalu digunakan untuk tujuan analisa transistor ( biasanya antara 24mV dan 50mV)

6.12

Nilai Maksima Volt an Keluaran tanpa Herotan , Vk (mak)(tanpa herotan). ; Kita dapat mengetahui nilai maksima voltan keluaran tanpa herotan melalui graf garis beban sesuatu litar. Maksud voltan keluaran maksima tanpa herotan ialah isyarat keluaran yang berayun pada titik operasi secara simetri dan tidak dipangkas. Cuba kita lihat rajah 6.37 di sebelah : rajah ini merupakan rajah garis beban bagi litar contoh 6.9a. Anda telah dijelaskan sebelum ini bahawa garis beban a.u akan wujud apabila nilai beban yang dihadapi oleh voltan a.u di litar keluaran berbeza dengan nilai beban yang dihadapi oleh voltan a.t di litar keluaran. Voltan keluaran maksima tanpa herotan ( Vk (max)(tanpaherotan)) biasanya dilukis merujuk kepada garis beban a.u ( Ini kerana garis beban a.u wujud apabila litar diberikan Isyarat masukan a.u ). Cuba anda perhatikan bagaimana cara untuk menentukan isyarat mana satu yang dikatakan voltan keluaran maksima tanpa herotan bagi garis beban di sebelah.


IC(mA) Garis Beban a.u

3.5 3

2.5

Titik-Q

2

Garis Beban a.t

1.5 1 0.5 0 3 5

10

15

20 VCQ

25

30

VC (V)

27V VC(alih)

12Vp

15Vp

Bahagian 1 : VC(ALIH)(AU) - VCQ = 27V – 15V = 12Vp

24Vp-p

Bahagian 2 : VCQ – 0 = 15V – 0 = 15Vp

30V Rajah 6.37

Kita akan memilih bahagian yang mempunyai kiraan voltan puncak yang kecil untuk mendapatkan nilai voltan keluaran maksima tanpa herotan. Cuba anda perhatikan, sekiranya kita mengambil nilai voltan puncak yang besar sebagai voltan keluaran, kita akan mendapati salah satu puncak pada voltan keluarannya terpangkas. Pada keadaan ini ia bukan lagi voltan keluaran maksima tanpa herotan.


6.13

Nilai Maksima Voltan Masukan. Apabila kita sudah mengetahui nilai voltan keluaran maksima tanpa herotan (Vk(mak)(tanpaherotan)), maka kita boleh menentukan nilai voltan masukan maksima tanpa herotan (Vm (mak)(tanpa herotan)). Tetapi, nilai gandaan voltan bagi litar berikut perlu diketahui terlebih dahulu. (Perhatian! Sila rujuk rumus gandaan voltan telah dinyatakan sebelum ini ).

Contoh 6.13a : Dengan merujuk nilai voltan keluaran maksima tanpa herotan (Vk (mak)(tanpa voltan masukan maksima herotan)) pada rajah 6.12a di atas, dapatkan nilai tanpa herotan (Vm (mak)(tanpa herotan)) bagi penguat tersebut sekiranya nilai gandaan voltan, A V litar ialah 100.





Αv =

Vk Vm

24Vp − p 100 = 240mVp - p

Vm =

Voltan masukan pada keadaan ini dikenali sebagai voltan masukan maksima tanpa herotan ( Vm (mak)(tanpa herotan)) kerana nilai voltan keluaran yang digunakan ialah nilai voltan keluaran maksima tanpa herotan ( Vk (mak)(tanpa herotan)).


6d-1

Gelombang masukan a.u dapat mengubah nilai _______________ .

6d-2

Apakah yang akan terjadi sekiranya ayunan I B terlalu besar ? _________________________________________________ _________________________________________________ _________________________________________________.

6d-3

Kenapakan kedudukan garis beban a.u tidak sama dengan kedudukan garis beban a.t ? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________.

6d-4

Berdasarkan gambarajah di bawah, dapatkan nilai titik-Q, I C(tepu)(at), VC(alih)(at), IC(tepu)(au), Vc(alaih)(au), dan lukiskan garis beban a.t dan garis beban a.u di atas satu graf. Dari graf yang sama, lukiskan gelombang keluaran maksima tanpa herotan dan dapatkan voltan masukan maksima tanpa herotan litar. Vcc,+35V R C

R B 555K Ω

IB

IC

5K Ω

C2

=100

C1 Vm

IE


R L 55K Ω

6d-1

IB

6d-2

Sekiranya ayunan I B terlalu besar, ini akan menyebabkan ayunan V C dan IC menjadi terpangkas ( kerana ada puncaknya yang melampaui takat alihan atau takat tepu ).

6d-3

Voltan isyarat a.u akan menghadapi beban di bahagian keluaran, bagi sesetengah litar nilai beban yang berbeza pada bahagian keluaran untuk analisa a.t dan analisa a.u. Apabila beban berbeza, nilai arus pemungut juga akan berbeza dan ini akan membuatkan ia mempunyai nilai-nilai garis beban yang tersendiri yang kita sebut sebagai garis beban a.u.

I =

 B

VBB RB

=

35V

555K Ω

A = 63.06μ

I = β .IB = (75)(63.06μ A) = 4.73mA

 C 

VC = VCC − IC .RC = 35V - 33.65V = 11.35V

6d-3

⇒ ICQ = IC = 4.73mA ⇒ VCQ = VC = 11.35V

Garis Beban A.T : ⇒ IC(tepu)(a.t) =

VCC RC

=

35V 5kΩ

= 7mA

⇒ VC(alih)(a.t) = VCC = 35V




rL = RC // RL = 5KΩ // 55KΩ = 4.583k Ω

⇒ VC ( alih )(au ) = VCQ + ICQ.rL = 11.35V + (4.73)(4.5 83) = 33.028V

⇒ IC ( tepu )( a.t ) = ICQ +

VCQ rL

= ( 4.73mA) +

11.35V 3.583

= 22.7V I C(mA) 7 6 5 4 3 2 1 0

VC 10

5

15

20

11.35V 11.35Vp

25

35 30 33.03V

21.68Vp

Vk (mak)(tanpa (mak)(tanpa herotan) = 11.35Vp x 2 p = 22.7Vp- p

22.7Vp-p


Voltan Masukan Maksima tanpa herotan : 



re' =

25mV

A V =

⇒ Vm =

iE Vk Vm Vk A V

=

=

=

25mV 4.73mA

rL re'

=

= 5.29 Ω

4.58k Ω = 867 5.29 Ω

22.7Vp − p 867

= 26mV

Vm = Vm (masukan)(tanpa herotan.

Anda telah menghampiri kejayaan. kejayaan. Sila cuba kefahaman anda dengan menjawab soalan-soalan dalam penilaian kendiri. Disamping itu , anda haruslah memparbanyakkan memparbanyakkan latihan anda anda untuk mengukuhkan kefahaman anda…….


PENILA PENILAIAN IAN KENDIRI KENDIRI

Anda telahpun berada di akhir unit, Sekiranya anda mempunyai masalah tentang unit ini , bertanyalah kepada Pensyarah anda. Mari kita uji semua kefahaman anda mengenai unit ini. Jawab dengan sebaik mungkin ……… Selamat mencuba !!!!….

6.1

Namakan tiga cara asas tatarajah transistor dan lukiskan setiap satu darinya:

6.2

Setiap tatarajah mempunyai ciri-ciri yang berbeza untuk disesuaikan dengan kegunaan dalam litar. Nyatakan ciri-ciri tersebut dari faktor kerintangan keluaran, kerintangan masukan, gandaan voltan, gandaan arus, gandaan kuasa , beza fasa.

6.3

Lukiskan lengkuk ciri (IC-VC) bagi penguat pemancar sepunya. Jelaskan apakah maksudnya.

6.4

Apakah yang dimaksudkan dengan Beta dalam tatarajah pengeluar sepunya.

6.5

Nyatakan perbezaan antara Beta a.t (βa.t) dan Beta a.u ( βa.u).

6.6

Jelaskan maksud titik pengendalian a.t, titik ketepuan a.t dan titik potong a.t.

6.7

Anda dikehendaki membina satu litar penguat ( rajah di bawah ) yang boleh menghasilkan IC = 5mA dan VCE =5V. Kirakan nilai Rc dan RB jika sekiranya anda diberi pembekal kuasa bernilai 20V dan transistor yang digunakan mempunyai β = 100

Vcc

R C

R B IB

C2

IC

C1 IE


MAKLUMBALAS PENILAIAN KENDIRI 6.1

i. ii. iii.

Tatarajah Tapak Sepunya Tatarajah Pengeluar Sepunya Tatarajah Pemungut Sepunya -VCC

VEE

i. VRE

R L

R E IC

IE

VBE

Vm

ii.

Vc

IB

VBB

VCC

IC

IB

IE

VBE

iii.

VRC

R C

R B VRB

Vk

C1

VCE

C3

IC

IB

C2

VCC

R B Vm

VBB

R L

Vk


6.2

Tatarajah Tapak Sepuny a

Tatarajah Pemungut Sepunya

Tatarajah Pengeluar Sepunya

Rintangan Masukan

Rendah

Tinggi

Rendah

Rintangan Keluaran Gandaan Arus Gandaan Volt an

Tinggi

Rendah

Tinggi

Rendah

Tinggi

Tinggi

Tinggi

Rendah

Tinggi

Tinggi

Rendah

Tinggi

Tiada

Tiada

180°

Gandaan K uasa Beza Fasa 6.3

Lengkuk Ciri I-V ialah graf yang diplotkan bagi arus pemungut melawan voltan pemungut untuk mengambarkan apa yang berlaku pada transistor ketika berlakunya perubahan-perubahan arus dan voltan. IC(mA) IB=120μA

5 4

IB=100μA

3

IB=60μA

2

IB=40μA

1

IB=20μA 1

2

3

4

5

Vc

6.4

ciri-ciri gandaan arus bagi tatarajah Pengeluar Sepunya dimana ia merujuk kepada perubahan arus keluaran mengikut arus masukan.

6.5

Beta a.t : Nilai arus pemungut(IC) yang mengalir mengikut keadaan nilai arus tapak ( IB) pada keadaan nilai Vc yang tetap. I β a.t = C .............. semasa Vc tetap IB Beta a.u : Nilai perubahan yang berlaku pada arus pemungut apabila arus tapak berubah pada keadaan Vc tetap.


β a.u =

6.6

ΔI C ΔI B

............ semasa Vc tetap

Apabila sesuatu transistor diberikan voltan pincang a.t. yang betul, ia akan mula beroperasi ( walaupun pada ketika itu tiada voltan masukan a.u) . Arus tapak ( IB ) akan mengalir, Arus pemungut (IC) akan turut mengalir. Arus pemungut yang mengalir dalam litar ketika ini disebut sebagai arus operasi ( ICQ ) Apabila arus operasi ini melalui perintang beban di bahagian pemungut (RL), nilai VCE akan diperolehi : V C = V CC − I C .R L ..........

Apabila arus pemungut mengalir melalui perintang beban di pemungut, Vc dapat dicari.

Pada keadaan ini nilai V CE ialah nilai voltan pada titik operasi ( VCEQ ).

Titik K etepuan a.t : Takat Tepu a.t ialah takat di mana arus pemungut (I C ) berada pada nilai yang maksimum dan nilai Vc=0. Arus Pemungut pada masa ini dikenali sebagai IC(TEPU). Titik Potong a.t : Takat Alihan ialah takat dimana tiada arus yang mengalir dalam litar dan nilai V C=VCC .


Mengetahui dan memahami teknik memincang transistor tatarajah pemancar-sepunya.

Melukis litar penguat pengeluar-sepunya yang menggunakan teknik pincang tapak dengan suapbalik pengeluar. Menjelaskan fungsi perintang pengeluar dan pemuat pemirau dalam litar penguat pengeluar sepunya teknik pincang tapak suapbalik pengeluar.

Melukis litar penguat pengeluar sepunya yang menggunakan teknik pincang pembahagi voltan.


Mengetahui dan memahami litar-litar pengayun dan menyatakan ciricirinya.

Melukis gambarajah blok pengayun Menyatakan keperluan litar pengayun Melukis litar pengayun Amstrong dan menerangkan kendaliannya. Mengira frekuensi ayunan pengayun Amstrong. Melukis gambarajah litar-litar pengayun Hartley, Colpitts, Anjakan Fasa ( RC ) dan Hablur. Membuat perbandingan di antara jenis-jenis pengayun tersebut.


Rekabentuk Terbantu Komputer

Recommend Documents