kingkin modul 4

5/12/2018 kingkin modul 4 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/kingkin-modul-4 1/10

Modul 04

Transistor Sebagai Saklar, Penguat Differensial dan Common Emitter

Nama : Kingkin Permadi

NIM : 10210044

E-mail : [email protected]

Shift/Minggu : 3 minggu ke-2

Asisten : Denies Chrissteven (1020903)

Reza Bachtiar (10208062)

Reza Rendian S. (10208045)

Tanggal Praktikum : 9 November 2011

Tanggal Pengumpulan : 16 november 2011

AbstrakPraktikum kali ini dilakukan dengan tujuan untuk memahami prinsip kerja pada transistor,

penguat difrensial, common emitter, cara kerja curve tracers dan juga untuk memahami kinerja

transistor pada beberapa kondisi. Metode yang digunakan dalam percobaan ini adalah metode

dengan cara pengambilan data dengan menggunakan alat ukur dan perkiraan data secara

perhitungan. Hasil yang ideal dari percobaan kali ini menunjukkan bahwa hasil percobaan dan

hasil referensi tidaklah jauh berbeda.

Kata kunci : Transistor, Penguat Difrensial, Common Emitter, Curve tracers

1. Tujuana) Memahami cara kerja transistor

sebagai saklar b) Mengetahui cara kerja penguat

differensial c) Mengetahui cara kerja rangkaian

common emitter

2. Teori Dasar

Transistor

Transistor adalah alat

semikonduktor yang dipakai

sebagai penguat, sebagai

sirkuit pemutus danpenyambung (switching),

stabilisasi tegangan, modulasi

sinyal atau sebagai fungsilainnya. Transistor dapat

berfungsi semacam kran

listrik, dimana berdasarkanarus inputnya (BJT) atau

tegangan inputnya (FET),

memungkinkan pengaliran

listrik yang sangat akurat darisirkuit sumber listriknya.

http://id.wikipedia.org/wiki/Alat_semikonduktor








Gambar 1.Transistor through-

hole (dibandingkan dengan pita ukursentimeter)

Pada umumnya, transistor

memiliki 3 terminal, yaituBasis (B), Emitor (E) dan

Kolektot (C). Tegangan yangdi satu terminalnya misalnya

Emitor dapat dipakai untuk

mengatur arus dan teganganyang lebih besar daripada arus

input Basis, yaitu pada

keluaran tegangan dan arus

output Kolektor.

Transistor merupakankomponen yang sangatpenting dalam dunia

elektronik modern. Dalam

rangkaian analog, transistordigunakan dalam amplifier

(penguat). Rangkaian analog

melingkupi pengeras suara,

sumber listrik stabil(stabilisator) dan penguat

sinyal radio. Dalam

rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai

saklar berkecepatan tinggi.

Beberapa transistor juga dapat

dirangkai sedemikian rupasehingga berfungsi sebagai

logic gate, memori dan fungsi

rangkaian-rangkaian lainnya.

Berikut adalah skema

rangkain transistor:

Gambar 2: Skematransistor sebagai

saklar

Penguat DiferensialPenguat diferensial adalahsuatu penguat yang bekerja

dengan memperkuat sinyal

yang merupakan selisih dari

kedua masukannya. Berikutini adalah gambar skema dari

penguat diferensial sederhana

:

Gambar 3. penguat diferensial

sederhana

http://id.wikipedia.org/wiki/Sentimeter


http://id.wikipedia.org/wiki/Digital



http://id.wikipedia.org/wiki/Saklar







Penguat diferensial tersebut

menggunakan komponen BJT(Bipolar Junction Transistor)

yang identik / sama persis

sebagai penguat. Pada penguat

diferensial terdapat dua sinyalmasukan (input) yaitu V1 dan

V2. Dalam kondisi ideal,

apabila kedua masukan identik (Vid = 0), maka keluaran Vod

= 0. Hal ini disebabkan karena

IB1 = IB2 sehingga IC1 = IC2dan IE1 = IE2. Karena itu

tegangan keluaran (VC1 dan

VC2) harganya sama sehingga

Vod = 0.

Apabila terdapat perbedaanantara sinyal V1 dan V2,

maka Vid = V1 – V2. Hal ini

akan menyebabkan terjadinyaperbedaan antara IB1 dan IB2.

Dengan begitu harga IC1

berbeda dengan IC2, sehingga

harga Vod meningkat sesuaisesuai dengan besar penguatan

Transistor.

Untuk memperbesar

penguatan dapat digunakan

dua tingkat penguat diferensial(cascade). Keluaran penguat

diferensial dihubungkan

dengan masukan penguatdiferensial tingkatan

berikutnya. Dengan begitu

besar penguatan total (Ad)adalah hasil kali antarapenguatan penguat diferensial

pertama (Vd1) dan penguatan

penguat diferensial kedua(Vd2).

Dalam penerapannya, penguat

diferensial lebih disukaiapabila hanya memiliki satu

keluaran. Jadi yang diguankan

adalah tegangan antara satu

keluaran dan bumi (ground).Untuk dapat menghasilkan

satu keluaran yang

tegangannya terhadap bumi(ground) sama dengan

tegangan antara dua keluaran

(Vod), maka salah satu

keluaran dari penguatdiferensial tingkat kedua di

hubungkan dengan suatu

pengikut emitor (emitterfollower).

Untuk memperoleh kinerjayang lebih baik, maka

keluaran dari pengikut emiter

dihubungkan dengan suatukonfigurasi yang disebut

dengan totem-pole. Dengan

menggunakan konfigurasi ini,maka tegangan keluaran X

dapat berayun secara positif

hingga mendekati harga VCC

dan dapat berayun secara

negatif hingga mendekatiharga VEE.

Common emitterRangkaian common-emitter

adalah rangkaian BJT yang

menggunakan terminal emitorsebagai terminal bersama yang



terhubung ke sinyal sasis

(ground), sedangkan terminalmasukan dan keluarannya

terletak masing-masing pada

terminal basis dan terminal

kolektor.Rangkaian penguat common-

emitter adalah yang paling

banyak digunakan karenamemiliki sifat menguatkan

tegangan puncak amplitudo

dari sinyal masukan. Faktorpenguatan dari transistor

dilambangkan dengan simbol

beta (β).

Gambar dari rangkaian dasar

common-emitter adalahsebagai berikut:

Gambar 4. rangkaian dasarcommon-emitter

C1 dan C2 adalah kapasitor

kopling yang menentukandalam analisis DC dan AC,

karena berfungsi sebagai

hubungan singkat (short

circuit) atau hubungan terbuka(open circuit). Besarnya

penguatan ditentukan oleh

hambatan basis RB danhambatan kolektor RC, yang

akan dijelaskan kemudian.

Rangkaian common-emitterdapat dibagi menjadi

rangkaian fixed bias, voltage

divider bias dan emitter bias.

a. Rangkaian common-

emitter fixed bias Rangkaian fixed bias adalah

rangkaian yang palingsederhana dalam rangkaian

common-emitter, yang mana

hanya terdiri dari hambatanbasis dan hambatan kolektor

saja, seperti tergambar pada

Gambar 1.Pada analisis AC, semua

kapasitor kopling, Vcc, dan

sumber DC lainnya dianggap

sebagai suatu hubung singkat

(short-circuit), sehinggarangkaian pada Gambar 1

menjadi seperti gambarberikut ini:

Gambar 5. Rangkaian yang

akan dianalisis

Dari gambar di atas dapatditentukan besarnya

impedansi masukan (Zi) dan

impedansi keluaran (Zo),

dengan menggunakan suatu

model yang dapatmenggantikan transistor

menjadi sumber-sumber danhambatan-hambatan. Model

yang umum digunakan adalah

model hybrid-π, denganmengacu kepada arus kolektor

(IC) sebagai dasar untuk



menentukan transkonduktansi

(gm) dari transistor.Dengan terlebih dahulu

menerapkan analisis DC di

mana semua kapasitor

dianggap sebagai suatuhubung terbuka, dapat

ditentukan arus basis IB, arus

emitor IE dan arus kolektor IC sebagai berikut:

Setelah arus basis IB, arusemitor IE dan arus kolektor IC

ditentukan, maka selanjutnya

dapat digambarkan rangkaianpengganti untuk transistor

dalam mode arus AC sebagai

berikut:

Gambar 6. Model

hybrid-π dari gambar 2

Model di atas menggambarkan

hubungan basis dengan emitor

sebagai sebuah hambatan rπ,dan hubungan antara kolektor

dengan emitor digambarkan

sebagai sebuah sumber arus

terkendali tegangan (voltagecontrolled current source,

VCCS) yang besarnya diatur

oleh perkalian nilai

transkonduktansi (gm) dengan

nilai tegangan dari hambatanbasis-emitor (vπ). Pada

kolektor juga terdapat suatu

faktor hambatan ro yang

mempengaruhi besarnyaimpedansi output, yang

besarnya bervariasi tergantung

kepada jenis transistor.Besarnya transkonduktansi

(gm) dapat dihitung sebagai

berikut:

Nilai k adalah konstanta bahan

transistor, T adalah suhu

ruangan (dalam satuan kelvin,

K) dan q adalah massa satuelektron (1,62.1023

C). Pada

keadaan ideal (suhu ruangan),

nilai kT/q adalah 25 mV.Nilai dari hambatan basis-

emitor, rπ, dapat dihitung

sebagai berikut:

Setelah ditentukan faktortranskonduktansi dan besarnya

hambatan dalam basis-emitor,maka dengan mengacu padagambar 3 dapat ditentukan

besarnya impedansi masukan(Zi) dan impedansi keluaran

(Zo) sebagai berikut:

Untuk ro sa ngat besar maka

Zo dapat disederhanakanmenjadi:

http://1.bp.blogspot.com/_2qm7bjC74HA/S1ktATBAU2I/AAAAAAAAAB8/ATHiiLBRM7Q/s1600-h/6.JPG

http://1.bp.blogspot.com/_2qm7bjC74HA/S1krJOaV9sI/AAAAAAAAABk/1RkRxaOfrAs/s1600-h/3.JPG



Faktor penguatan tegangan

(AV) adalah besarnyapenguatan tegangan dari

terminal keluaran (Vo)

terhadap tegangan dari

terminal masukan (Vi) yangdirumuskan sebagai berikut:

Hubungan antara Vi dan Vo

dengan gm dirumuskan

sebagai berikut:

Dan

Substitusikan Vo pada

persamaan Av, maka diperoleh

hubungan antara Av dengan gm

sebagai berikut:

Jika nilai ro sangat besar ,

maka persamaan penguatan

tegangan di atas dapatdisederhanakan menjadi:

Nilai dari faktor penguatanarus (Ai) diperoleh dari

besarnya Av, yang dirumuskan

sebagai berikut:

Jika nilai ro sangat besar ,

maka persamaan penguatan

arus di atas dapatdisederhanakan menjadi:

Curve TracersCurve tracer adalah alat yang

digunakan untuk melihatgrafik karakteristik pada

peralatan semikonduktor

(dalam hal ini transistor). Pada

curve tracer terdapat tiga buahterminal yang dihubungkan

pada transistor. Untuk melihat

hasil grafik karakteristik daritransistor, curve tracer

dihubungkan dengan

osiloskop. Pada layar

osiloskop grafik ditampilkandalam koordinat x dan y.

http://2.bp.blogspot.com/_2qm7bjC74HA/S1k9pGCSR9I/AAAAAAAAACk/McPRuXWxtZ4/s1600-h/11.JPG



Gambar 7

:Penampakan Curve Tracer3. Data

a. Transistor Sebagai Saklar

Vcc= 5 Volt

VB VCE 0,1 5,19

0,199 5,19

0,299 5,19

0,398 5,19

0,5 5,19

0,601 5,1

0,7 4,92

0,803 4,68

0,904 4,4

1,004 4,13

1,098 3,85

1,204 3,54

1,304 3,26

1,399 2,97

1,5 2,6

1,595 2,51

1,705 2,24

1,805 1,74

1,908 1,46

2 1,17

2,509 0,18

3,003 0,14

3,503 0,12

4 0,11

4,5 0,1

Tabel 1 : Tabel Data Transistor Sebagai

Sakelar

b. Penguat Difrensial Mode Difrensial

VCC = 12.14 V VEE = -11.41VF = 110 Hz

Keadaan (I)Input 1 = SG

Input 2 = Ground

Vin Vout

0.05 2

0.1 3.6

0.15 4.8

0.2 4.80.25 5.2

Tabel 2 : Tabel Data Vin & Vout (dalam

VPP) pada Penguat Difrensial pada mode

difrensial di keadaan (I)

Keadaan (II)

Input 1 = Ground

Input 2 = SG

Vin Vout0.05 1.9

0.1 2.7

0.15 3

0.2 3.1

0.25 3.2


VPP) pada Penguat Difrensial pada mode

difrensial di keadaan (II)

Gambar 6 : Penampakan gelombang hasildari Penguat Difrensial di mode difrensial

pada keadaan (I) & (II)

Common Mode

CH 1 = SG CH 2 = output



f = 115 Hz

Vin Vout

0.5 0.5

1 1

1.5 1.52 3

2.5 6

3 6.5

3.5 6.5

4 7

4.5 7.5

5 8


VPP) pada Penguat Difrensial pada

common mode

c. Common Emitter Penguatan rangkaian CE

VCE = 6.065 V IB = 0.02 mA

VBE = 0.641 V Ic = 0.15 ARc = 5.6 k Ω

Vin Vout A

50 50 1

100 100 1150 150 1

200 200 1

250 200 0,8

Tabel 5 : Tabel Data Vin ,Vout (dalam mV),

& A pada common emitter

Transistor di daerah saturasiVRB = -1.392 V VRC = 11.38 V

RB = 4,62 k Ω RC = 560 Ω

IB = 0 A

Transistor di daerah cut-off

VCE = 12.04 V VBE = 0.588 VVRC = 7.5 MΩ VC = 199.4 mV

RB = 791 Ω RE = 51.6 Ω

IB = 0 A

d. Curve TracerTransistor : BC107

IB = 10 μA

IC = 4 mA (dihitung dari osiloskop)

Gambar 6 : Penampakan Keluaran dari

Curve Tracer pada Osiloskop

4. Pengolahan Data a) Transistor Sebagai Sakelar

Grafik 1 : Grafik VB Terhadap VCE pada

Transistor

Jika grafik diperbesar, akan terlihat bahwagrafik mulai menurun pada sekitar 0,7 V

b) Penguat Difrensial

Mode Difrensial

0

1

2

3

4

5

6

0 2 4 6



Grafik 2 : Grafik Vin Terhadap Vout pada

penguat diferensial dalam keadaan (I) & (II)

Regresikan, hasil dari :Keadaan (I) Keadaan (II)

y = 15,2x + 1,8 y = 6x + 1,88

Adiff = Gradien

Adiff = Adiff1 + Adiff2

Adiff tot = 15,2 + 6 = 21,2Jadi Adiff1 = 15.2 dan Adiff2 = 6

Common Mode

= 20,4 = 27,2

0,75

= 21,2 = 0,78

27,2

Dari 3 persamaan ini didapatkantabel dari ACM & CMRR

ACM CMRR

1 0.72

1 0.72

1 0.72

1.5 0.482.4 0.3

2.167 0.332

1.857 0.388

1.75 0.411

1.667 0.432

1.6 0.45

Tabel 6 : Tabel Data ACM & CMRR

dalam penguat difrensiator

c) Common Emitter

Sudah terdapat pada tabel 5 nilai A

nyad) Curve Tracer

…………....... (5)

Dengan persamaan (5) didapatkan β

= 400

5. Analisis

Kurva yang didapatkan daripercobaan bila dibandingkan dengan

kurva referensi cukup sama. Hal ini

di sebabkan beberapa faktor erroryang tidak diperhitungkan (misalkan

hambatan dalam komponen yangdigunakan dan dalam listrik dari

PLN yang digunakan). Faktor errorini juga menyebabkan nilai hfe yang

didapat dari percobaan Curve Tracer

berbeda dengan hasil yang ada dalam

referensi datasheet . Selain itu jugaNilai β yang didapat dari percobaan

adalah 400 nilai ini masih berbeda

dengan nilai referensi hal ini terjadikarena perhitungan curve tracer yang

dilakukan masih terlalu subjektif

yaitu dengan melihat pada layarosiloskop dan menghitung jumlah

garis yang ada secara manual,

akibatnya ketidaktelitian yang ada

sangat tinggi sehingga niali β punmenjadi berbeda.

Pada hasil percobaan masih terdapat

beda fasa karena terdapat teganganbalik antar penguat. Nilai keluaran

common mode adalah 0 untuk setiap

Vin. Nilai ACM didapat dari

0

1

2

3

4

5

6

0 0.1 0.2 0.3

Keadaa

Keadaa



karena nilai Vout=0 maka nilai Acm

nya juga tidak ada (0).

Transistor harus berada pada bagian

tengah kurva garis beban sebab

apabila tidak, akan terjadi cacatgelombang. Keadaan saturasi tidak

terukur, saturasi sendiri adalah ketika

arus pada kolektor tidak dapatbertambah lagi. Pada cut off nilai IB

yang diadapa sudah sesuai dengan

teori yaitu 0. Hal ini karena pada saatcut off nilai IC dan IB bernilai 0.

6. Kesimpulan 1. Sebagai sakelar transistor hanya bisa

bekerja jika arus atau tegangan yang

kecil mengalir pada basis 2. Transistor dapat dirangkai untuk

menjadi rangkaian diferensiator 3. Common emitter adalah adalah

rangkaian transistor yang emitternya

dipakai secara bersama-sama(common) oleh input ataupun output.

4. Transistor berada dalam keadaan

saturasi bila ia tekah melewati titik

jenuhnya, sedangkan pada kondisicutoff, transistor dalam keadaan

tersumbat. Sehingga keluarannyasamadengan 0.

7. Referensi

http://en.wikipedia.org/wiki/

Sutrisno, 1990, Elektronika Teori dan

Penerapannya 1, Bandung : InstitutTeknologi Bandung

Malvino, Albert P, 1986, Prinsip-

Prinsip Elektronika, Jakarta : Penerbit

Erlangga

Ritchie, G.J, 1993,Transistor Circuit Techniques, London : Chapman &

Hall

kingkin modul 4

Documents

Transcript of kingkin modul 4