ANALISIS DC PENGUAT TRANSISTOR BIPOLAR SATU TAHAP

Muhammad Yusriadi DahlanHadriani, Harmiah, Ira FirawatiFisika 2014

AbstrakTelah dilakukan Praktikum Analisis DC Penguat Transistor Bipolar satu Tahap, yang bertujuan untuk merancang system penguat transistor bipolar satu tahap dan untuk menentukan parameter-parameter dc sebuah system penguat transistor bipolar satu tahap dengan pengukuran langsung dan perhitungan secara teori. Prinsip dari teori ini adalah arus basis yang mengalir akan menentukan lebar lapisan deflesi yang akan menentukan besar hambatan pada rangkaian. Pada praktikum ini dilakukan tiga kegiatan dengan rangkaian yang berbeda. Dimana ketiga rangkaian tersebut adalah Rangkaian Bias Tetap, Rangkaian Stabilisasi Emiter, dan Rangkaian Pembagi Tegangan. Dari ketiga rangkaian tersebut kemudia akan diukur nilai dari parameter-parameter dari rangkaian. Parameter-parameter tersebut diantara arus basis IB, arus colectro IC, arus emitor IE, tegangan basis VB, tegangan collector VC, tegangan emitor VE. Berdasarkan hasil perhitungan data yang diperoleh pada kegiatan pertama yaitu IB=22,51A dan IC=1,03mA, pada kegiatan kedua yaitu IB=17,38 A, IC=0,92mA dan IE=18,30mA,VB=2,11 volt, VC=6,41 volt dan VE=18,30. Untuk kegiatan ketiga yaitu IB=11,80A, IC=0,54mA dan IE=12,34mA,VB=0,09volt, VC=8,81volt dan VE=12,34 volt.Kata kunci :Arus basis, arus emitter, arus collector, tegangan basis, tegangan emitter, dan tegangan collector.

1. Teori Singkat.Dc adalah singktan dari kata Direct Current (arus tetap) dalam bahasa inggris . arus yang dihasilkan voltase dc pada resistorv disebut arus dc , berarti arus dc adalah arus yg konstan dan tidak berubah dengan waktu .dalam perhitungan amplifier atau penguat persamaan hubungan antara arus kolektor dengan voltase basis bias emitor masih dipakai yaitu persamaan:

Dimana gf merupakan satu konstanta yang dihitng sebagai kemiringan yang terdapat dari grafik fungsi arus kolektor terhadap voltase basis emmitor dan disebut kemiringan transistor. Kalau hubungan antara voltase keluaran dengan masukan secara teliti terhadap hubungan eksponensial yaitu:Vout= Vb- Rc.IcIc = Ics (T,Vce) exp ()(Richard Blocher,2004).Analisis dan perancangan penguat (amplifier) transistor membutuhkan pemahaman mendasar tentang respon dc dari sistem. Analisis dan perancangan berbagai jenis penguat elektronik dengandemikian memiliki dua komponen utama yaitukomponen dc dan komponen ac. Komponen ac merupakan komponen sinyal input yang akan dikuatkan pada outputnya sedangkan komponen dc merupakan tegangan bias yang harus diterapkan pada rangkaan untuk membuat transistor dapat bekerja pada daerah aktifnya.Teorema superposisi sangat dibutuhkan dalam hal ini dan penyelidikan terhadap kondisi-kondisi dc dapat dipisahkan secara total dari respon ac. Akan tetapi, perlu diingat bahwa setiat tahap selama proses analisis perancangan, pemilihan parameter-perameter dc yang diperlukan akan berakibat pada respon ac, begitu pula sebaliknya.Level dc operasi transistor ditentukan oleh beberapa faktor termasuk rentang titik operasi pada karakteristik transistor tersebut. Sekali level arus dan tegangan dc ini diperoleh, maka perancangan dapat dilakukan. Pada unit ini akan dibahas analisis dc sejumlah jaringan atau rangkaian dasar penguat transistor komfigurasi common emitter dimana setiap jaringan sangat menenntukan stabilisasi dari sistem penguat.Untuk setiap rangkaian yang berbeda yang akan dibahas, analisis komfigurasinya selalu mengacu pada hubungan-hubungan dasar transistor bipolar yang yang telah dibahas pada bab sebelumnya, yaitu : = 0,7 V (4.1) = (+1)(4.2) = (4.3)Untuk 3 (tiga) rangkaian dasar penguat transistor bipolar satu tahap yang akan diuji parameter parameter dc-nya dapat dilihat pada gambar berikut.1. Rangkaian Biasa Tetap (Fixed Bias Circuit)

Analisi pada rangkaian ini menghasilkan :

IC= IBdanVCE= VCC - ICRCdi manaVCE = VC dan VBE = VB

2. RangkaianStabilisasi Emitter

Penyelidikan rangkaian di atas akan menghasilkan :

IC= IBVC= VCC ICRCVB= VCC IBRBVE = IERE dengan IE = IC3. Rangkaian Pembagi Tegangan

Analisis rangkaian setaranya menghasilkan: dan

Dengan demikian, diperoleh :

Selanjutnya, analisis untuk IC, IE, VC dan VE sama seperti rangkaian sebelumnya.Jika analisis rangkaian pertama telah dipahami dengan baik, maka analisis untuk rangkaian rangkain berikutnya dengan mudah dapat dilakukan. Pada umumnya, arus basis adalah kuantitas yang paling pertama yang ditentukan. Jika IB telah diketahui, maka hubungan hubungan pada setiap persamaan dapat diterapkan untuk menentukan parameter-parameter penting lainnya seperti : Tegangan basis, VB. Tegangan collector, VC. Tegangan collector-emitter, VCE. Tegangan emitter, VE(Tim Elektronika Dasar II, 2014).

2. Identifikasi Variabel Kegiatan 1a. Variabel manipulasi : RB (k)b. Variabel respon :IB(A), IC (mA), VB (Volt) dan VC (Volt).c. Variabel kontrol :VCC (Volt)dan RC (k). Kegiatan 2a. Variabel manipulasi : RB (k)b. Variabel respon :IB(A), IC (mA), IE (mA), VB (Volt) dan VC (Volt).c. Variabel kontrol :VCC (Volt), RC (k) dan RE (k). Kegiatan 3a. Variabel manipulasi : (k)b. Variabel respon :IB(A), IC (mA), IE (mA), VB (Volt) dan VC (Volt).c. Variabel kontrol :VCC (Volt), (k), RC (k), dan RE (k).

3. Definisi Operasional Variabela. Vcc adalah tegangan masukan dari catu daya yang nilainya 10 volt, diukur dengan menghubungkan sumber dengan multimeter.b. RB adalah besar hambatan yang seri dengan kaki basis dari transistor.c. VB adalah beda potensial yang terukur pada kaki basis, dimana satuannya adalah volt.d. VC adalah beda potensial yang terukur pada kaki collector, dimana satuannya adalah volt.e. VE adalah beda potensial yang terukur pada kaki emitter, dimana satuannya adalah volt.f. IB arus yang mengalir pada kaki basis, dimana satuannya mikro amper.g. IC arus yang mengalir pada kaki collector, dimana satuannya mili amper.h. IE arus yang mengalir pada kaki emitter, dimana satuannya mikro amper.

1. Alat dan Bahana. Power supply 10Vdc, 1 buahb. Multimeter Digital, 1 buahc. Transistor Bipolar NPN, 1 buahd. Kit Penguat BJT 1 tahap, 1 sete. Resistor, 3 buahf. Kabel penghubung, 4buahg. Potensiometer, 1 buah

2. Prosedur Kerjaa. Menyusun rangkaian penguat BJT satu tahap sesuai dengan gambar berikut dengan spesifikasi komponen sebagai berikut : VCC = 10 volt RB = potensiometer RC = 2,2 k

b. Mengukur tegangan collector-emiter (VCE), dengan mengatur potensiometer (RB) hingga VCE menunjukkan setengan dari nilai VCC (kondisi transistor aktif).c. Mengukur nilai IB, IC, VB dan VC. mencatat hasil pengamatan.d. Melanjutkan kegiatan dengan membuat rangkaian seperti pada gambar berikut, dengan RE = 2,0 k. Lalu mengulangi pengukuran seperti pada langkah b dan c.

e. Melanjutkan kegiatan dengan membuat rangkaian seperti pada gambar berikut dengan = 4,7k. Lalu mengulangi pengukuran seperti langkah b dan c.

4. Data/ analisis dataa. Hasil pengamatan = 10 V = 4,7 K = 2,2 K = 1,0 K = 46= 5,0 V b. c. Tabel Hasil PengamatanTabel 1. Hubungan antara Parameter-parameter DC pada Penguat Transistor Bipolar Satu Tahap pada Kegiatan I, II, dan IIIKeg.IBICIEVBVCVERB

(A)(mA)(mA)(V)(V)(V)(k)

I22.302.13-0.705.00-413

II20.104.281.412.116.461.51488

III15.304.651.402.076.471.4015

d. Analisis Data Kegiatan 1 Bias Tetap1) Arus Collector (IC) Secara teoriIC= IB= 46 (22,5 A)= 1035 A= 1,03 mA

Secara PraktikumIC= 2.13 mA

2) Tegangan collector (VC) Secara teoriVC= VCC -IC.RC = 10 V -1,03 mA x 1,0 k = 8,97V Secara praktikumVC= 5,0 volt

3) Arus Basis (IB) Secara teori

SecarapraktikumIB= 22,3 A

4) Tegangan Basis (VB) Secara teoriVB= VCC - IB..RB= 10 V - 22,5 mA x 0,413M= 0,71V Secara praktikumVB= 0,70 volt

Kegiatan 2 Stabiliser Emiter1) Tegangan Collector (VC) Secara teoriVC= VCE + VE = VCE + IERE = 5 V + 4,3 mA x 1,0 k = 9,3 V Secara praktikumVC= 6.46 volt

2) Arus Collector (IC) SecarateoriIC= = = = 1,56 mA Secara PraktikumIC= 4,28mA

3) Tegangan Basis (VB) Secara teoriVB= VBE + VE = VBE +IERE = 0,7 V + 1,41 mA x 1,0 k = 2,11 Secara praktikumVB= 2,11 volt

4) Arus Basis (IB) Secara teori

14,74 A SecarapraktikumIB= 20,1 A

5) Tegangan Emitter (VE) Secara teoriVE= IERE=1,41 mA (1 k)= 1,41V Secara PraktikumVE= 1,51 volt

6) Emitter (IE) Secara teoriIE= IC+ IB = 4,28 mA + 0,02 mA =4,3 mA Secara PraktikumIE= 1.41 mA

Kegiatan 3 Pembagi Tegangan

1) Tegangan Bias (VB) Secara teori

Secara praktikumVB= 2,07 volt

2) Arus Basis (IB) Secara teori

Secara praktikumIB= 15,3 A

3) Arus Collector (IC) Secara teoriIC= IB=46 x 17,4 A =800,4 A = 0,80 mA Secara praktikumIC= 4,65 mA

4) Arus Emitter (IE) Secara teoriIE= IC + IB =0,80 mA + 17,4 A = 18,2 A= 0,02 mA Secara praktikumIE= 1,40 mA

5) Tegangan Collector (VC) Secara teoriVC= VCC ICRC =10 (0,80mA x 2,2 k) = 8,24 volt Secara praktikumVC= 6,47 volt

24,48 %6) Tegangan Emitter (VE) Secara teoriVE= IERE = 0,02 mA x 1,0 k= 0,02 volt Secara praktikumVE= 1,40 volt

5. PembahasanTransistor merukakan komponen elektronika yang berfungsi sebagai saklar dan penguat, transistor berfungsi sebagai saklar ketika bekerja pada daerah saturasi dan daerah cut off, sedangkan jika pada daerah aktif transistor brfungsi sebagai penguat. Pada percobaan ini transistor difungsikan sebagai penguat, transistor dikatakan penguat karena transistor selalu mengalirkan arus dari transistor ke emitter, arus terus mengalir meski tidak dalam proses penguatan berguna agar grafik yang dimunculkan pada osiloskop tidak cacat.Pada percobaan kali ini yaitu analisis dc penguat transistor bipolar satu tahap terdiri dari tiga kegiatan yaitu rangkaian bias tetap, rangkaian stabilisasi emitter, dan rangkaian pembagi tegangan, nilai dari faktor penguat yang digunakan adalah 46, VCC adalah 10 volt, dan VCE adalah 5,00 volt. Untuk kegiatan pertama yaitu rangkaian bias tetap digunakan dua resistor RB dan RC, nilai dari resistor masing-masing adalah RB=413 K dan RC=2,2 K, arus yang diukur pada setiap resistor yaitu IB=22,30A dan IC=2,13 mA sedangkan untuk analisis perhitungannya didapatkan %diff untuk arus pada basis sebasar 0,93% dan %diff untuk arus cillector sebasar 69,62%. Untuk kegiatan kedua yaitu rangkaian stabilisasi emitter digunakan tiga buah resistor yang seri dengan masing-masing kaki dari transistor nilai dari masing-masing resistor adalah RB=488K, RC=2,2K dan RE=1K, sedangkan arus yang diukur pada masing-masing resistor adalah IB=20,10A, IC=4,28mA dan IE=1,41mA, pada kegiatan kedua juga dilakukan pengukuran beda potensial pada masing-masing resistor dimana nilainya adalah VB=2,11 volt, VC=6,46 volt dan VE=1,51 volt. Untuk kegiatan ketiga yaitu rangkaan pembagi tegangan digunakan empat resistor masing-masing pasang seri pada kaki transistor kecuali pada kaki basis yang dipasang paralel RB1=15Kyang paralel dengan RB2=4,7K, sebalum malakukan analisis perhitungang baik untuk arus dan beda potensial terlebih dahulu harus ditentukan rangkaian pengganti untuk kegiatan ini dengan menentukan tegangan thevenin dan hambatan thevenin, setelah diketahui tegangan thevenin dan hambatan theveninnya maka dapat dilakukan analisis untuk arus dan beda potensial. Hambatan thevenin yang diperoleh adalah 4,66 K dan tegangan thevenin yang diperoleh sebesar 0,09volt. pada kegiatan kedua dan ketiga %diff yangdiperolehada yang lebih dari 100 % hal ini terjadi karena adanya kekeliruan pada saat pengukuran dan alat yang digunakan sangat sensitif dan sedikit kurang bagus, selain itu juga ketidak telitian saat melakukan percobaan menjadi faktor lain dalam kesalahan pengambilan data.6. KesimpulanBerdasarkan tujuan percobaan dapat disimpulkan bahwa Rangkaian penguat transistor satu tahap adalah rangkaian yang terdiri dari satu penguat atau satu transistor saja, transistor berfungsi sebagai pengauat ketika bekerja pada daerah aktif, kenapa dikatakan sebagai pengauat karena transistor selalu mengalirkan arus dari collector ke emitter meski tedak dalam proses penguatan hal ini ditunjukan untuk menghasilan sinyal keluaran yang tidak cacat.Parameter-perameter dc sistem penguat transistor satu tahap untuk kegiatan pertama adalah arus basis (IB) dan arus collector (IC), untuk kegiatan kedua adalah arus basis (IB), arus collector (IC), arus emitter (IE), tegangan basis (VB), tegangan collector (VC), dan tegangan emitter (VE), sedangkan pada kegiatan ketiga sama dengan yang ada pada kegiatan kedua tetapi sebelum menentukannya terlabih dahulu ditentukan hanbatan thevenin (RTH) dan tegangan thevenin (VTH).

7. Daftar Pustaka.Blocher Richard,Dipl . Phys. 2004. Dasar Elektronika Edisi II .Yogyakarta : Andi Offset.Tim Dosen, (2014). Penuntun Elektronika Dasar 2. Makassar : FMIPA UNM.