Modul EL2140 Sem 2 2011-2012labdasar.ee.itb.ac.id/lab/EL2205 - Elektronika 1/Modul EL-2205...

PETUNJUK PRAKTIKUM

PRAKTIKUM

ELEKTRONIKA

EL 2205

Mervin T Hutabarat

Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika

Institut Teknologi Bandung

2018

Laboratorium Dasar Teknik Elektro

Petunjuk EL2205

Praktikum Elektronika

Edisi 2017-2018

Disusun oleh

Mervin T. Hutabarat

Laboratorium Dasar Teknik Elektro

Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika

Institut Teknologi Bandung

2018

Daftar Kontributor i

Daftar Kontributor

Penulis menghargai semua pihak yang telah membantu dan berkontribusi pada punyusunan

petunjuk praktikum ini. Berikut ini daftar nama yang berkontribusi pada penyusunan

petunjuk praktikum ini

Mervin T. Hutabarat

Amy Hamidah Salman

Esha Ganesha

Rizki Ardianto Priramadhi

Narpendyah Wisjnu Ariwadhani

Harry Septanto

Eric Agustian

Muhammad Luthfi

Muh. Zakiyullah R.

Sandra Irawan

Nina Lestari

Novi Prihatiningrum

Ulfah Nadiya

ii Daftar Isi

Daftar Isi

Daftar Kontributor ................................................................................................................. i Daftar Isi ............................................................................................................................... ii Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro ............................................................. v

Kelengkapan ...................................................................................................................... v Persiapan/Sebelum Praktikum .......................................................................................... v

Selama Praktikum .............................................................................................................. v Setelah Praktikum ............................................................................................................. vi Pergantian Jadwal ............................................................................................................ vi Sanksi ............................................................................................................................... vii

Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium ....................... viii Keselamatan ................................................................................................................... viii Sanksi ................................................................................................................................. x

Tabel Sanksi Praktikum ........................................................................................................ xi Lab Dasar Teknik Elektro .................................................................................................... xi Petunjuk Pengerjaan Tugas Pendahuluan Simulasi Rangkaian Praktikum ....................... xii Percobaan 1 Dioda: Karakteristik dan Aplikasi ................................................................ 13

Tujuan .............................................................................................................................. 13 Pengetahuan Pendukung ................................................................................................. 13

Alat dan Komponen yang Digunakan .............................................................................. 16 Tugas Pendahuluan ......................................................................................................... 16 Langkah Percobaan ......................................................................................................... 16

Tabel Data Pengamatan .................................................................................................. 21

Percobaan 2 Karakteristik BJT .......................................................................................... 23 Tujuan .............................................................................................................................. 23 Pengetahuan Pendukung ................................................................................................. 23

Transistor BJT ................................................................................................................. 23 Kurva Karakteristik IC - VBE ............................................................................................ 24

Kurva Karakteristik IC – VCE ........................................................................................... 25 Alat dan Komponen yang Digunakan .............................................................................. 25 Tugas Pendahuluan ......................................................................................................... 25

Langkah Percobaan ......................................................................................................... 26 Memulai Percobaan ........................................................................................................ 26 Karakteristik Input Transistor IC-VBE .............................................................................. 27

Karakteristik Output Transistor IC-VCE ........................................................................... 27 Early Effect ...................................................................................................................... 27 Pengaruh Bias pada Penguat Transistor ........................................................................ 28 Mengakhiri Percobaan .................................................................................................... 29

Tabel Data Pengamatan .................................................................................................. 29 Percobaan 3 Penguat BJT .................................................................................................. 31

Tujuan .............................................................................................................................. 31 Pengetahuan Pendukung ................................................................................................. 31 Penguat BJT .................................................................................................................... 31

Konfigurasi Common Emitter .......................................................................................... 32 Konfigurasi Common Base .............................................................................................. 33

Konfigurasi Common Collector ...................................................................................... 34 Alat dan Komponen yang Digunakan .............................................................................. 35 Tugas Pendahuluan ......................................................................................................... 35

Daftar Isi iii

Langkah Percobaan ......................................................................................................... 37 Common Emitter .............................................................................................................. 37 Common Base .................................................................................................................. 41 Common Collector ........................................................................................................... 43

Mengakhiri Percobaan .................................................................................................... 44 Analisis dan Kesimpulan ................................................................................................. 44

Percobaan 4 Desain Penguat ............................................................................................. 45 Tujuan .............................................................................................................................. 45 Persiapan ......................................................................................................................... 45

Kriteria Rancangan ......................................................................................................... 45 Waktu Pengerjaan ........................................................................................................... 45

Percobaan 5 Karakteristik Dan Penguat FET ................................................................... 47

Tujuan .............................................................................................................................. 47 Pengetahuan Pendukung ................................................................................................. 47 Transistor FET ................................................................................................................ 47 Penguat FET .................................................................................................................... 48 Alat dan Komponen yang Digunakan .............................................................................. 49

Tugas Pendahuluan ......................................................................................................... 49 Langkah Percobaan ......................................................................................................... 49 Memulai Percobaan ........................................................................................................ 49

Penghitungan Nilai Parameter ........................................................................................ 50 RANGKAIAN PENGUAT ................................................................................................ 52 Penguat Common Source ................................................................................................ 52

Penguat Common Gate .................................................................................................... 55

Penguat Common Drain .................................................................................................. 56 Mengakhiri Percobaan .................................................................................................... 56

Percobaan 6 Tahap Output Penguat Daya ........................................................................ 57

Tujuan .............................................................................................................................. 57 Pengetahuan Pendukung ................................................................................................. 57

Tahap Output Penguat Kelas A ....................................................................................... 57 Penguat Kelas B Push-Pull ............................................................................................. 58 Penguat Kelas AB Push-Pull ........................................................................................... 60 Alat dan Komponen yang Digunakan .............................................................................. 61

Tugas Pendahuluan ......................................................................................................... 61 Langkah Percobaan ......................................................................................................... 61 Penguat Kelas A .............................................................................................................. 61

Penguat pushpull kelas B ................................................................................................. 63

Penguat pushpull kelas AB .............................................................................................. 64 Disipasi pada Transistor dan Rangkaian Termal (Opsional) ......................................... 65 ANALISIS DAN DISKUSI ................................................................................................ 66

Percobaan 7 Transistor sebagai Switch ............................................................................. 67 Tujuan .............................................................................................................................. 67 Pengetahuan Pendukung ................................................................................................. 67 Switch Ideal ..................................................................................................................... 67 Transistor BJT sebagai Switch ........................................................................................ 67

MOSFET sebagai Switch ................................................................................................. 68 Rangkaian CMOS ............................................................................................................ 68

Alat dan Komponen yang Digunakan .............................................................................. 69 Tugas Pendahuluan ......................................................................................................... 69 Langkah Percobaan ......................................................................................................... 69

iv Daftar Isi

Transistor BJT sebagai Switch ........................................................................................ 69 MOSFET sebagai Switch ................................................................................................. 70 Mengakhiri Percobaan .................................................................................................... 73

Lampiran A Analisis Rangkaian dengan SPICE ................................................................. 75

Pendahuluan .................................................................................................................... 75 Struktur Bahasa(sintaks) SPICE ..................................................................................... 75 Deskripsi Sintaks Library di SPICE ................................................................................ 76 Contoh Deskripsi Rangkaian SPICE ............................................................................... 76 Hasil Analisis SPICE ....................................................................................................... 78

Analisis Waktu SPICE3 ................................................................................................... 78 Lampiran B Pengenalan EAGLE ........................................................................................ 79

Membuat Skematik ........................................................................................................... 79

Membuat Layout PCB ..................................................................................................... 82 Membuat PCB ................................................................................................................. 83

Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro v

Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik

Elektro

Kelengkapan

Setiap praktikan wajib berpakaian lengkap, mengenakan celana panjang/ rok, kemeja dan

mengenakan sepatu. Untuk memasuki ruang laboratorium praktikan wajib membawa

kelengkapan berikut:

• Modul praktikum

• Buku Catatan Laboratorium (BCL)

• Alat tulis dan kalkulator

• Kartu Nama (Name tag)

• Kartu Praktikum.

Persiapan/Sebelum Praktikum

Sebelum mengikuti percobaan sesuai jadwalnya, sebelum memasuki laboratorium praktikan

harus mempersiapkan diri dengan melakukan hal-hal berikut:

• Membaca dan memahami isi modul praktikum,

• Mengerjakan hal-hal yang dapat dikerjakan sebelum praktikum dilaksanakan,

misalnya mengerjakan perhitungan-perhitungan, menyalin source code, mengisi

Kartu Praktikum dlsb.,

• Mengisi daftar hadir di komputer Tata Usaha Laboratorium,

• Mengambil kunci loker dan melengkapi administrasi peminjaman kunci loker

dengan meninggalkan kartu identitas (KTM/ SIM/ KTP).

Selama Praktikum

Setelah dipersilakan masuk dan menempati bangku dan meja kerja, praktikan haruslah:

• Memperhatikan dan mengerjakan setiap percobaan dengan waktu sebaik-baiknya,

diawali dengan kehadiran praktikan secara tepat waktu,

• Mengumpulkan Kartu Praktikum pada asisten,

• Melakukan pengecekan terhadap peralatan praktikum (termasuk kabel di dalam boks

kabel) sebelum memulai praktikum dan melaporkan jika terdapat kekurangan atau

kerusakan alat,

• Mendokumentasikan dalam Buku Catatan Laboratorium (lihat Petunjuk Penggunaan

BCL) hal-hal penting terkait percobaan yang sedang dilakukan.

vi Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro

Setelah Praktikum

Setelah menyelesaikan percobaan, praktikan harus

• Memastikan BCL dan Kartu Praktikum telah ditandatangani oleh asisten,

• Mengembalikan kunci loker dan melengkapi administrasi pengembalian kunci

loker (pastikan kartu identitas KTM/ SIM/ KTP diperoleh kembali),

• Mengerjakan laporan dalam bentuk SoftCopy (lihat Panduan Penyusunan

Laporan di laman http://labdasar.ee.itb.ac.id ),

• Mengumpulkan file laporan dengan cara mengunggah di laman

http://praktikum.ee.itb.ac.id. Waktu pengiriman paling lambat jam 11.00 WIB,

dua hari kerja berikutnya setelah praktikum, kecuali ada kesepakatan lain antara

Dosen Pengajar dan/atau Asisten.

Pergantian Jadwal

Kasus Biasa

Pergantian jadwal dilakukan dengan proses pertukaran. Pertukaran jadwal hanya dapat

dilakukan per orang dengan modul yang sama. Langkah untuk menukar jadwal adalah

sebagai berikut:

• Lihatlah format Pertukaran Jadwal di http://labdasar.ee.itb.ac.id pada halaman

Panduan

• Salah satu praktikan yang bertukar jadwal harus mengirimkan e-mail ke

[email protected]. Waktu pengiriman paling lambat jam 16.30, satu hari

kerja sebelum praktikum yang dipertukarkan.

• Pertukaran diperbolehkan setelah ada email konfirmasi dari Lab. Dasar

Kasus Sakit atau Urusan Mendesak Pribadi Lainnya

Jadwal pengganti dapat diberikan kepada praktikan yang sakit atau memiliki urusan

mendesak pribadi. Praktikan yang hendak mengubah jadwal untuk urusan pribadi mendesak

harus memberitahu staf tata usaha laboratorium sebelum jadwal praktikumnya melalui

email.

Segera setelah praktikan memungkinkan mengikuti kegiatan akademik, praktikan dapat

mengikuti praktikum pengganti setelah mendapatkan konfirmasi dari staf tata usaha

laboratorium dengan melampirkan surat keterangan dokter bagi yang sakit atau surat terkait

untuk yang memiliki urusan pribadi.

http://labdasar.ee.itb.ac.id/

Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro vii

Kasus ”kepentingan massal”

”Kepentingan massal” terjadi jika ada lebih dari sepertiga rombongan praktikan yang tidak

dapat melaksanakan praktikum pada satu hari yang sama karena alasan yang terkait kegiatan

akademis, misalnya Ujian Tengah Semester pada jadwal kelompoknya. Jadwal praktikum

pengganti satu hari itu akan ditentukan kemudian oleh laboratorium.

Sanksi

Pengabaian aturan-aturan di atas dapat dikenakan sanksi pengguguran nilai praktikum

terkait.

viii Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium

Panduan Umum Keselamatan dan

Penggunaan Peralatan Laboratorium

Keselamatan

Pada prinsipnya, untuk mewujudkan praktikum yang aman diperlukan partisipasi seluruh

praktikan dan asisten pada praktikum yang bersangkutan. Dengan demikian, kepatuhan

setiap praktikan terhadap uraian panduan pada bagian ini akan sangat membantu

mewujudkan praktikum yang aman.

Bahaya Listrik

Perhatikan dan pelajari tempat-tempat sumber listrik (stop-kontak dan circuit breaker) dan

cara menyala-matikannya. Jika melihat ada kerusakan yang berpotensi menimbulkan

bahaya, laporkan pada asisten.

• Hindari daerah atau benda yang berpotensi menimbulkan bahaya listrik (sengatan

listrik/ strum) secara tidak disengaja, misalnya kabel jala-jala yang terkelupas dll.

• Tidak melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya listrik pada diri sendiri

atau orang lain.

• Keringkan bagian tubuh yang basah karena, misalnya, keringat atau sisa air wudhu.

• Selalu waspada terhadap bahaya listrik pada setiap aktivitas praktikum.

Kecelakaan akibat bahaya listrik yang sering terjadi adalah tersengat arus listrik. Berikut ini

adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika hal itu terjadi:

• Jangan panik,

• Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing dan

di meja praktikan yang tersengat arus listrik,

• Bantu praktikan yang tersengat arus listrik untuk melepaskan diri dari sumber listrik,

• Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda

tentang terjadinya kecelakaan akibat bahaya listrik.

Bahaya Api atau Panas berlebih

Jangan membawa benda-benda mudah terbakar (korek api, gas dll.) ke dalam ruang

praktikum bila tidak disyaratkan dalam modul praktikum.

• Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan api, percikan api atau panas

yang berlebihan.

• Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya api atau panas berlebih

pada diri sendiri atau orang lain.

• Selalu waspada terhadap bahaya api atau panas berlebih pada setiap aktivitas

praktikum.

Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium ix

Berikut ini adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika menghadapi bahaya api atau

panas berlebih:

• Jangan panik,

• Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda

tentang terjadinya bahaya api atau panas berlebih,

• Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing,

• Menjauh dari ruang praktikum.

Bahaya Lain

Untuk menghindari terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan selama pelaksanaan percobaan

perhatikan juga hal-hal berikut:

• Jangan membawa benda tajam (pisau, gunting dan sejenisnya) ke ruang praktikum

bila tidak diperlukan untuk pelaksanaan percobaan.

• Jangan memakai perhiasan dari logam misalnya cincin, kalung, gelang dll.

• Hindari daerah, benda atau logam yang memiliki bagian tajam dan dapat melukai

• Hindari melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan luka pada diri sendiri atau

orang lain, misalnya bermain-main saat praktikum

Lain-lain

Praktikan dilarang membawa makanan dan minuman ke dalam ruang praktikum.

Penggunaan Peralatan Praktikum

Berikut ini adalah panduan yang harus dipatuhi ketika menggunakan alat-alat praktikum:

• Sebelum menggunakan alat-alat praktikum, pahami petunjuk penggunaan alat itu.

Petunjuk penggunaan beberapa alat dapat didownload di http://labdasar.ee.itb.ac.id.

• Perhatikan dan patuhi peringatan (warning) yang biasa tertera pada badan alat.

• Pahami fungsi atau peruntukan alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat tersebut

hanya untuk aktivitas yang sesuai fungsi atau peruntukannya. Menggunakan alat

praktikum di luar fungsi atau peruntukannya dapat menimbulkan kerusakan pada alat

tersebut dan bahaya keselamatan praktikan.

• Pahami rating dan jangkauan kerja alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat

tersebut sesuai rating dan jangkauan kerjanya. Menggunakan alat praktikum di luar

rating dan jangkauan kerjanya dapat menimbulkan kerusakan pada alat tersebut dan

bahaya keselamatan praktikan.

• Pastikan seluruh peralatan praktikum yang digunakan aman dari benda/ logam tajam,

api/ panas berlebih atau lainnya yang dapat mengakibatkan kerusakan pada alat

tersebut.

• Tidak melakukan aktifitas yang dapat menyebabkan kotor, coretan, goresan atau

sejenisnya pada badan alat-alat praktikum yang digunakan.

x Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium

• Kerusakan instrumentasi praktikum menjadi tanggung jawab bersama rombongan

praktikum ybs. Alat yang rusak harus diganti oleh rombongan tersebut.

Sanksi

Pengabaian uraian panduan di atas dapat dikenakan sanksi tidak lulus mata kuliah praktikum

yang bersangkutan

Tabel Sanksi Praktikum xi

Tabel Sanksi Praktikum

Lab Dasar Teknik Elektro

Catatan:

1. Pelanggaran akademik menyebabkan gugur praktikum, nilai praktikum E

2. Dalam satu praktikum, praktikan maksimal boleh melakukan

a. 1 pelanggaran berat dan 1 pelanggaran ringan; atau

b. 3 pelanggaran ringan

3. Jika jumlah pelanggaran melewati point 2, praktikan dianggap gugur praktikum.

4. Praktikan yang terkena sanksi gugur modul wajib mengganti praktikum pada hari lain

dengan nilai modul tetap 0. Waktu pengganti praktikum ditetapkan bersama asisten. Jika

praktikan tidak mengikuti ketentuan praktikum (pengganti) dengan baik, akan dikenakan

sanksi gugur praktikum.

5. Setiap pelanggaran berat dan ringan dicatat/diberikan tanda di kartu praktikum

6. Waktu acuan adalah waktu sinkron dengan NIST

7. Sanksi yang tercantum di tabel adalah sanksi minimum.

8. Sanksi yang belum tercantum akan ditentukan kemudian.

Level Kasus Sanksi

Pengurangan

nilai per modul

Akademik

Saat dan

setelah

praktikum

Semua kegiatan plagiasi (mencontek): tugas pendahuluan,

test dalam praktikum, laporan praktikum

Gugur praktikum

Sengaja tidak mengikuti praktikum

Berat Saat

praktikum

Terlambat hadir praktikum

Pakaian tidak sesuai: kemeja, sepatu

Tugas pendahuluan tidak dikerjakan/hilang/tertinggal Gugur modul

Ringan

Saat

Praktikum

Tidak mempelajari modul sebelum

praktikum/tidak mengerti isi modul

Dikeluarkan dari

praktikum

Pertukaran jadwal tidak sesuai ketentuan -25 nilai akhir

BCL tertinggal/hilang -100% nilai BCL

Name Tag tertinggal/hilang -10 nilai akhir

Kartu praktikum tertinggal/hilang -25 nilai akhir

Kartu praktikum tidak lengkap data dan foto -10 nilai akhir

Loker tidak dikunci/kunci tertinggal -10 nilai akhir

Setelah

Praktikum

Tidak minta paraf asisten di BCL/kartu praktikum -25 nilai akhir

Terlambat mengumpulkan laporan -1/min nilai akhir, maks

-50

Terlambat mengumpulkan BCL -1/min nilai BCL, maks

-50

Tidak bawa kartu praktikum saat pengumpulan BCL

-50 nilai BCL

Tidak minta paraf admin saat pengumpulan BCL -50 nilai BCL

xii Petunjuk Pengerjaan Tugas Pendahuluan Simulasi Rangkaian Praktikum

Petunjuk Pengerjaan Tugas Pendahuluan

Simulasi Rangkaian Praktikum

Tugas Pendahuluan Simulasi

a. Simulasi dilakukan secara individu.

b. Simulasi dibuat menggunakan software LTSpice/Multisim/WinSpice atau software

sejenis lainnya.

c. Pada seluruh lembar kerja skematik rangkaian cantumkan Nama dan NIM.

d. Pada hasil simulasi diberi keterangan nilai input dan output rangkaian (tidak hanya

gambar grafik)

e. Simulasi dikumpulkan pada kertas HVS berupa tangkapan layar gambar skematik

rangkaian dan grafik hasil simulasi. Grafik dan rangkaian tidak digambar manual.

f. Praktikan diharapkan untuk mengerti hasil simulasi.

Segala bentuk kecurangan termasuk copy-paste akan dikenakan sanksi.

Percobaan 1

Dioda: Karakteristik dan Aplikasi 13

Percobaan 1

Dioda: Karakteristik dan Aplikasi

Tujuan

• Memahami karakteristik dioda biasa dan dioda zener

• Memahami penggunaan dioda dalam rangkaian penyearah

• Mempelajari pengaruh filter sederhana pada suatu sumber DC

• Memahami penggunaan dioda untuk rangkaian Clipper dan Clamper

Pengetahuan Pendukung

Karakteristik Dioda

Dalam percobaan ini akan diamati karakteristik i=f (v) tiga jenis dioda yaitu:

• Dioda Ge

• Dioda Si

• Dioda Zener

Dengan menggunakan rangkaian pada kit praktikum yang tersedia, akan diamati dan

dipahami:

• Tegangan cut-in

• Tegangan breakdown

• Kemiringan kurva yang berarti besarnya resistansi dinamis pada titik tersebut

• Beberapa kemungkinan penggunaan dioda berdasarkan karakteristiknya

Penyearah

Dalam percobaan ini akan diamati 3 jenis penyearah gelombang sinyal, yaitu:

• Penyearah gelombang setengah

• Penyearah gelombang penuh (dengan trafo center tapped)

• Penyearah gelombang penuh tipe jembatan

Dengan menggunakan rangkaian pada kit praktikum yang tersedia, amati dan pahami:

• Perbedaan penyearah gelombang setengah dan gelombang penuh

• Pengaruh tegangan cut-in dan bentuk karakteristik dioda pada output

• Beban yang ditanggung trafo untuk masing-masing jenis penyearah

Penggunaan dioda yang paling dasar adalah sebagai penyearah arus bolak-balik jala-jala

menjadi arus searah pada suatu sumber tegangan DC, seperti catu daya. Suatu analisa

pendekatan untuk suatu penyearah dengan filter C dapat dilihat pada buku teks kuliah bagian

4.5.4.

Percobaan 1

14 Dioda: Karakteristik dan Aplikasi

Tegangan pada rangkaian penyearah gelombang penuh diperoleh sebesar

rpO VVV

2

1

dimana Vp adalah magnituda tegangan puncak sinyal AC yang disearahkan dan tegangan

ripple Vr sebesar

fCR

VV

p

r2

dengan f frekuensi sinyal AC jala-jala yang digunakan, C kapasitansi filter dan R beban pada

rangkaian penyearah dan filter.

Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan ripple harus bernilai nol. Keadaan

ini dapat diperoleh bila (i) nilai resistansi R beban adalah tak hingga dan (ii) nilai kapasitansi

C sangat besar (tak hingga). Nilai resistansi resistansi beban tak hingga berarti rangkaian

tanpa beban (beban terbuka). Dengan demikian untuk keadaan praktis hal yang dapat

digunakan adalah dengan menggunakan kapasitansi C yang besar. Nilai kapasitansi C yang

besar akan memberikan tegangan ripple yang kecil. Dalam percobaan ini akan dilakukan

pengamatan pengaruh nilai kapasitansi dan resistansi beban terhadap tegangan ripple.

Sebuah catu tegangan ideal juga seharusnya tidak mengalami degradasi tegangan outputnya

bila mendapat beban, yang berarti catu tegangan ideal dapat dimodelkan dengan sumber

tegangan. Pada kenyataannya catu tegangan seperti ini selalu mengalami degradari dengan

naiknya arus beban. Perilaku seperti ini dapat dimodelkan dengan Rangkaian Thevenin

berupa hubungan seri sumber tegangan dan resistansi output. Besaran resistansi output ini

menentukan berapa degradasi tegangan yang diperoleh. Untuk rangkaian penyearah

gelombang penuh, besar resistansi output efektif dapat dihitung

fCRO

4

1

Besaran lain yang dapat digunakan untuk menunjukkan perilaku yang sama adalah faktor

regulasi tegangan VR. Besaran ini tidak bersatuan dan didefinisikan sebagai

%100

fl

flnl

V

VVVR

dimana Vnl adalah tegangan tanpa beban dan Vfl adalah tegangan beban penuh. Nilai

regulasii tegangan VR yang kecil menunjukkan sumber tegangan yang lebih baik.

Filter

Dalam percobaan ini hanya akan diamati filter RC orde 1 dengan beberapa nilai resistansi

dan kapasitansi.

Rangkaian Clipper dan Clamper

Dalam percobaan ini akan dilakukan pengamatan sinyal output yang dihasilkan oleh

rangkaian Clipper dan Clamper.

Percobaan 1


Rangkaian clipper adalah rangkaian yang digunakan untuk membatasi tegangan agar tidak

melebihi dari suatu nilai tegangan tertentu. Rangkaian ini dapat dibuat dari dioda dan sumber

tegangan DC yang ditunjukkan oleh gambar berikut.

Gambar 1 Rangkaian clipper dengan dioda

Rangkaian alternatif dapat juga dibuat dengan menggunakan dioda zener seperti yang

ditunjukkan oleh gambar berikut ini.

Rangkaian Clamper adalah rangkaian yang digunakan untuk memberikan offset tegangan

DC, dengan demikian, tegangan yang dihasilkan adalah tegangan input ditambahkan dengan

tegangan DC. Rangkaian ini ditunjukkan oleh berikut ini.

C

R

Gambar 3 Rangkaian clamper

Gambar 2 Rangkaian clipper dengan dioda zener

Percobaan 1


Alat dan Komponen yang Digunakan

• Kit Praktikum Karakteristik Dioda & Rangkaian Penyearah

• Sumber tegangan DC (2 buah)

• Osiloskop (1 buah)

• Multimeter (2 buah)

• Dioda 1N4001 /1N4002 (3 buah)

• Dioda Zener 5V1 (2 buah)

• Resistor Variabel (1 buah)

• Resistor 150 KΩ (1 buah)

• Kapasitor 10 uF (1 buah)

• Breadboard (1 buah)

• Kabel - kabel (2 buah kabel Banana-BNC, 1 buah kabel BNC-BNC)

Tugas Pendahuluan

Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul ini.

Lakukan simulasi untuk seluruh rangkaian yang akan dilakukan pada percobaan modul ini

sesuai dengan Petunjuk Pengerjaan Tugas Pendahuluan Simulasi Rangkaian Praktikum.

Langkah Percobaan

Memulai Percobaan

1. Lakukan kalibrasi osiloskop

Karakteristik Dioda

2. Dengan menggunakan generator sinyal dan kit praktikum susun rangkaian seperti

Gambar 4. Lalu hubungkan osiloskop untuk pengamatan rangkaian dengan

menggunakan coupling DC. Sinyal yang digunakan adalah sawtooth atau sinusoidal.

Untuk mengawali, gunakan DC offset nol untuk sinyal dari generator sinyal.

Percobaan 1


Gambar 4 Pengukuran karakteristik dioda

3. Gunakan mode X-Y untuk mengamati sinyal

4. Tekan tombol invert untuk channel B

5. Amati dan catat tegangan cut-in, tegangan break-down, dan gambarkan bentuk

karakteristik arus-tegangan dioda silikon (perhatikan detail gambar pada saat

menggambar).

6. Ulangi langkah 2 untuk jenis dioda lainnya: Dioda Germanium dan Dioda Silikon

Zener.

7. Catat semua pengamatan pada buku log praktikum.

Penyearah dan Filter

8. Dengan menggunakan rangkaian yang tersedia pada kit praktikum, susunlah

rangkaian penyearah gelombang setengah seperti ditunjukkan pada Gambar di

bawah ini. Gunakan jala-jala untuk memberikan tegangan 220V/50Hz ke

transformator pada kit praktikum. Gunakan osiloskop untuk mengamati tegangan

output. Pilihlah kopling input osiloskop yang sesuai, DC untuk pengukuran tegangan

DC, dan AC untuk pengukuran tegangan ripple. Sinkronisasi menggunakan line.

9. Amati bentuk gelombang, frekuensi gelombang, dan pengaruh pemasangan C

(minimum 2 nilai kapasitansi) pada tegangan ripple. Catat nilai resistansi (beban),

kapasitansi (filter) dan tegangan DC dan tegangan ripple yang diperoleh.

Gambar 5 Rangkaian filter

Percobaan 1


10. Ulangi langkah 10 untuk suatu nilai C konstan, ubah-ubahlah besarnya beban

(minimum 2 nilai resitansi).

11. Ulangi langkah 10 dan 11 untuk kondisi berikut ini:

• Lepaskan hubungan CT trafo dengan Ground.

• Hubungkan resistor Rm dari CT trafo ke Ground seperti yang ditunjukkan oleh

gambar di bawah ini. (Catatan: Nilai Rm harus sekecil mungkin agar tidak

terlalu mempengaruhi rangkaian).

• Gunakan osiloskop untuk melihat arus pada resistor ini, gambarkan bentuk

arusnya, ukur arus masksimum dan frekuensi arus yang diamati.

12. Lepaskan resistor Rm dan hubungkan lagi CT trafo dan Ground secara langsung.

Lepaskan hubungan resistansi beban (RL) dari rangkaian penyearah dan filter.

Dengan menggunakan nilai-nilai kapasitasi pada langkah 11, ukur tegangan output

DC dengan menggunakan multimeter.

13. Hubungkan resistor variabel pada output rangkaian penyearah di atas, ubahlah nilai

resitansi hingga diperoleh tegangan output sebesar setengah tegangan output dalam

keadaan tanpa beban (langkah 13). Perhatikan, pada saat melakukan langkah ini

mulailah dari nilai resistansi terbesar.

14. Lepaskan resistor variabel dari rangkaian dan ukur resistansinya dengan

menggunakan multimeter. Langkah 14 dan 15 ini dapat pula diamati dengan

osiloskop, namun akan lebih mudah bila menggunakan multimeter.

15. Susunlah rangkaian penyearah gelombang penuh 2 dioda seperti ditunjukkan pada

gambar berikut ini. Lakukan hal yang sama dengan langkah 10 hingga 15 untuk

rangkaian ini.

Gambar 6 Rangkaian filter

Percobaan 1


Gambar 7 Rangkaian penyearah gelombang penuh 2 dioda

17. Kecuali langkah 12, ulangi langkah 10 sampai langkah 15 untuk rangkaian

penyearah gelombang penuh seperti pada gambar berikut ini. Khusus untuk langkah

13 lakukan hal berikut: Lepaskan hubungan resistansi beban (RL) dari rangkaian

penyearah dan filter. Dengan menggunakan nilai-nilai kapasitasi pada langkah 10,

ukur tegangan output DC dengan menggunakan multimeter.

Gambar 8 Rangkaian penyearah gelombang penuh

18. Lakukan analisis terhadap hasil yang anda peroleh.

Rangkaian Clipper

D1

5V 5V

D2

Gambar 9 Rangkaian Clipper

19. Buatlah rangkaian pada breadboard seperti gambar berikut ini.

Gunakan nilai komponen-komponen sebagai berikut:

• Resistor R: 150 KΩ

• Dioda D1 dan D2: 1N4001 / 1N4002

• Vin : Trafo CT 15 V pada kit praktikum

Percobaan 1


• Tegangan DC : 5 Volt dari sumber tegangan DC

20. Amati dengan menggunakan Osiloskop sinyal output yang diperoleh dan gambarkan

bentuk sinyalnya.

21. Susunlah rangkaian seperti gambar di bawah ini. Lakukan pengamatan seperti pada

langkah 19.

Gambar 10 Rangkaian Clipper 2

22. Bandingkan hasil percobaan kedua rangkaian di atas dan Lakukan analisis terhadap

hasil yang anda peroleh!

Rangkaian Clamper

23. Buatlah rangkaian pada breadboard seperti gambar di bawah ini.

C

R

Gambar 11 Rangkaian Clamper

Gunakan nilai komponen-komponen sebagai berikut:

• Resistor R 150 KΩ

• Dioda D: 1N4001 / 1N4002

• Kapasitor C: 10 uF, 16-35 V

• Vin : Trafo CT 15 V pada kit praktikum

• Tegangan DC : 5 Volt dari sumber tegangan DC

24. Amati dengan menggunakan Osiloskop sinyal output yang diperoleh dan gambarkan

bentuk sinyalnya.

25. Berilah analisis terhadap hasil yang anda peroleh.

Percobaan 1


Mengakhiri Percobaan

26. Selesai praktikum rapikan semua kabel dan matikan osiloskop, generator

sinyal serta pastikan juga multimeter analog, multimeter digital ditinggalkan

dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).

27. Matikan MCB dimeja praktikum sebelum meninggalkan ruangan.

28. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar

penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan

mendapatkan potongan nilai sebesar minimal 10.

29. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku

Catatan Laboratorium (log book) Anda. Catatan percobaan yang tidak

ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai.

Tabel Data Pengamatan

Tabel Pengamatan Karakteristik Dioda

Jenis Dioda

Tegangan

Cut-in

[V]

Tegangan

Breakdown

[V]

Catatan

Silikon

Germanium

Zener

Tabel Pengamatan Penyearah dan Filter

Rangkaian Diamati Resistansi

[Ω]

Kapasitan

si [F]

Tegangan

DC [V]

Tegangan

Ripple

Perhitungan

[mV]

Tegangan

Ripple

Pengamatan

[mV]

Frekuensi

tegangan

ripple

Frekuensi

arus dioda

(Hz)

Arus

Maksimum

(mA)

Resistansi

Output

(Ohm)

Penyearah gelombang

setengah dengan

Resistansi konstan

Penyearah

gelombang

setengah dengan Kapasitansi C

konstan

Penyearah

gelombang penuh 2 dioda dengan

Resistansi konstan

Percobaan 1


Penyearah gelombang penuh 2

dioda dengan

Kapasitansi C

konstan

Penyearah gelombang penuh

jembatan dioda

dengan Resistansi

konstan

Penyearah

gelombang penuh

jembatan dengan

Kapasitansi C

konstan

Catatan:

Contoh tabel isian untuk pengamatan yang lengkap seperti ini hanya diberikan untuk

percobaan 1. Pada percobaan selanjutnya tidak semua tabel isian untuk pengamatan

diberikan dalam petunjuk praktikum, praktikan harus merancang sendiri bentuk tabel isian

pengamatannya mengikuti langkah pada percobaan dalam petunjuk praktikum.

Percobaan 2

Karakteristik BJT 23

Percobaan 2

Karakteristik BJT

Tujuan

• Memahami karakteristik transistor BJT

• Memahami teknik bias dengan rangkaian diskrit dan sumber arus konstan


Transistor BJT

Transistor merupakan salah satu komponen elektronika paling penting. Terdapat dua jenis

transistor berdasarkan jenis muatan penghantar listriknya, yaitu bipolar dan unipolar. Dalam

hal ini akan kita pelajari transistor bipolar. Transistor bipolar terdiri atas dua jenis,

bergantung susunan bahan yang digunakan, yaitu jenis NPN dan PNP. Simbol hubungan

antara arus dan tegangan dalam transistor ditujukkan oleh gambar berikut ini.

Gambar 12 Transistor BJT NPN Gambar 13 Transistor BJT PNP

Terdapat suatu hubungan matematis antara besarnya arus kolektor (IC), arus Basis (IB), dan

arus emitor (IE), yaitu beta () = penguatan arus DC untuk common emitter, alpha ()=

penguatan arus untuk common basis, dengan hubungan matematis sebagai berikut.

B

C

I

I dan

E

C

I

I , sehingga

1

1

Karakteristik sebuah transistor biasanya diperoleh dengan pengukuran arus dan tegangan

pada rangkaian dengan konfigurasi common emitter (kaki emitter terhubung dengan

ground), seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini.

Percobaan 2

24 Karakteristik BJT

Gambar 14 Rangkaian Common Emitter

Terdapat dua buah kurva karakteristik yang dapat diukur dari rangkaian diatas, yaitu:

• Karakteristik IC - VBE

• Karakterinstik IC - VCE

Kurva Karakteristik IC - VBE

Arus kolektor merupakan fungsi eksponensial dari tegangan VBE, sesuai dengan persamaan: kTVBE

ESC eII / . Persamaan ini dapat digambarkan sebagai kurva seperti ditunjukkan pada

gambar berikut ini.

Gambar 15 Kurva Karakteristik IC - VBE

Dari kurva di atas juga dapat diperoleh transkonduktansi dari transistor, yang merupakan

kemiringan dari kurva di atas, yaitu BE

C

mV

Ig

Percobaan 2


Kurva Karakteristik IC – VCE

Arus kolektor juga bergantung pada tegangan kolektor-emitor. Titik kerja (mode kerja)

transistor dibedakan menjadi tiga bagian, yaitu daerah aktif, saturasi, dan cut-off.

Persyaratan kondisi ketiga mode kerja ini dapat dirangkum dalam tabel berikut ini.

Mode

kerja

IC VCE VBE VCB Bias B-

C

Bias B-

E

Aktif =.IB =VBE+VCB ~0.7V 0 Reverse Forward

Saturasi Max ~ 0V ~0.7V -

0.7V<VCE<0

Forward Forward

Cut-Off ~ 0 =VBE+VCB 0 0 - -

Dalam kurva IC-VCE mode kerja transistor ini ditunjukkan pada area-area dalam gambar

berikut ini.

Gambar 16 Kurva Karakteristik IC – VCE


• Sumber tegangan DC

• Generator Sinyal

• Kit Penguat Transistor

• Sumber arus konstan


• Kabel-kabel

• Osiloskop

• PEAK Atlas DCA Pro

Tugas Pendahuluan




Percobaan 2


Langkah Percobaan

Memulai Percobaan

1. Nyalakan komputer dan sambungkan USB Power Atlas DCA Pro ke komputer.

2. Sambungkan kabel Atlas DCA Pro dengan kaki-kaki transistor BJT yang

digunakan secara bebas (warna tidak berpengaruh).

3. Buka aplikasi DCA pro yang tersedia di komputer.

4. Pastikan DCA Pro connected pada pojok kiri bawah layar.

5. Tekan tombol test pada DCA Pro maupun pada jendela Peak DCA Pro.

6. Perhatikan spesifikasi dan konfigurasi kaki-kaki BJT yang terbaca oleh alat Atlas

DCA Pro.

Gambar 17 Peak Atlas DCA Pro Gambar 18 Icon DCA Pro

Gambar 19 Jendela Aplikasi DCA Pro

Percobaan 2


Karakteristik Input Transistor IC-VBE

1. Buka tab Graph BJT Ic/VBE , atur pengaturan tracing VCE 0-10V dengan point 11,

VBE 0-1 V dengan point 11 kemudian klik Start. Tunggu proses tracing.

2. Amati grafik yang terbentuk, catat di BCL dan lakukan analisis.

3. Simpan data tabulasi hasil sampling dengan klik kanan pada grafik dan pilih Save

Data. File yang terbentuk adalah *.txt. Buka file .txt yang terbentuk dan copy seluruh

data yang ada di dalam file tersebut dan paste-kan di spreadsheet. Lakukan analisis

lebih mendalam pada data ini.

Karakteristik Output Transistor IC-VCE

1. Buka tab Graph BJT Ic/VCE , atur pengaturan tracing Vcc 0-12V dengan point 26, IB

0-10µA dengan point 11 kemudian klik Start. Tunggu proses tracing.

2. Amati grafik yang terbentuk, catat di BCL dan lakukan analisis.

3. Simpan data tabulasi hasil sampling dengan klik kanan pada grafik dan pilih Save

Data. File yang terbentuk adalah *.txt. Buka file .txt yang terbentuk dan copy seluruh

data yang ada di dalam file tersebut dan paste-kan di spreadsheet. Lakukan analisis

lebih mendalam pada data ini.

Early Effect

Dengan menggunakan hasil pengamatan grafik sebelumnya

1. Pilihlah nilai arus basis (IB) dari grafik curve tracer yang kemiringan kurva-nya

cukup besar

2. Pada kurva IC-VCE itu, pilihlah dua titik koordinat yang mudah dibaca, dan masih

dalam garis lurus. Baca dan catat nilai IC dan VCE pada kedua titik tersebut.

Gambar 20 Early Effect

3. Hitunglah nilai tegangan Early dengan persamaan berikut :

𝑉𝐴 = 𝑉𝐶𝐸2𝐼𝐶1 − 𝑉𝐶𝐸1𝐼𝐶2

𝐼𝐶2 − 𝐼𝐶1

Dan catat di BCL anda.

4. Pilih nilai arus basis (IB) yang lain, dan lakukan langkah 1 s/d 3 diatas untuk

mengkonfirmasi nilai tegangan Early yang sudah didapatkan.

-VA VCE1 VCE2

vCE

iC

IC2 IC1

0

Percobaan 2


Pengaruh Bias pada Penguat Transistor

1. Ubah setting Sinyal Generator sehingga mengeluarkan: (pastikan dengan

menyambungkannya ke osiloskop)

a. Gelombang Sinusoid ~1KHz.

b. Amplituda sinyal 20 mVpp (tarik tombol amplituda agar didapat nilai yang

kecil)

c. Gunakan T konektor pada terminal output.

2. Susunlah rangkaian seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 21 Rangkaian Bias Penguat Transistor

3. Hubungkan Osiloskop ke rangkaian :

- Ch-1 (X) ke Generator Sinyal dengan kabel koaksial konektor BNC-BNC,

- Probe positif (+) Ch-2 (Y) ke titik C,

- Ground osiloskop ke titik E.

4. Gunakan setting osiloskop :

5. Skala Ch-1 pada nilai 10mV/div dengan kopling AC,

6. Skala Ch-2 pada nilai 1V/div dengan kopling AC,

7. Osiloskop pada mode waktu dengan skala horizontal 500µS/div.

8. Titik nol Ch-1 dan titik nol Ch-2 pada garis tengah layar.

9. Gunakan multimeter digital pada mode Volt-DC untuk mengukur tegangan dari VCE

dan multimeter digital pada mode Arus-DC untuk mengukur arus dari IB.

10. Atur tegangan VCE menjadi 8 volt, dengan memutar knob pada Rvar secara perlahan

11. Baca dan catat arus IB kemudian gambarkan bentuk gelombang tegangan output VCE

yang ditunjukkan osiloskop. Amati adanya distorsi pada bentuk gelombang output.

10 V

Percobaan 2


12. Dari nilai IB dan VCE yang terbaca, tentukan letak titik kerja kondisi ini pada plot

grafik IC-VCE yang telah dibuat sebelumnya. Dengan memperhatikan titik kerja ini,

jelaskan mengapa distorsi pada langkah-7 terjadi.

13. Ulangi langkah 6-8. Untuk nilai-nilai VCE : 2V dan 5V.

14. Dengan setting terakhir (VCE = 5V), lakukan pengukuran arus kolektor (IC), arus

base (IB), dan arus emitter (IE). Catat nilai arus ini.

15. Lakukan juga pengukuran nilai resistansi bias RB. Cata nilai resistansi ini.

16. Amati dan gambar bentuk tegangan yang terlihat di osiloskop, naikkan amplituda

input (dari generator sinyal) hingga tampak terjadi distorsi pada gelombang tegangan

output (VCE). Catat besar amplituda input dan gambarkan bentuk gelombang

outputnya.


27. Selesai praktikum rapikan semua kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal

serta pastikan juga multimeter analog, multimeter digital ditinggalkan dalam

keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).






Catatan Laboratorium (log book) Anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani

oleh asisten tidak akan dinilai.

Tabel Data Pengamatan

Pengaruh Bias pada Kerja Transistor

Vin Vout

Daerah cutoff

IB =…………

mA

IC =…….. mA

VCE =……..V

VBE = …….. V

Percobaan 2


Daerah aktif

IB =…………

mA

IC =…….. mA

VCE =……..V

VBE = …….. V

Daerah saturasi

IB =…………

mA

IC =…….. mA

VCE =……..V

VBE = …….. V

Percobaan 3

Penguat BJT 31

Percobaan 3

Penguat BJT

Tujuan

• Mengetahui dan mempelajari fungsi transistor sebagai penguat

• Mengetahui karakteristik penguat berkonfigurasi Common Emitter, Common Base,

dan Common Collector

• Mengetahui dan mempelajari resistansi input, resistansi output, dan faktor penguatan

dari masing-masing konfigurasi penguat


Penguat BJT

Transistor merupakan komponen dasar untuk sistem penguat. Untuk bekerja sebagai

penguat, transistor harus berada dalam kondisi aktif. Kondisi aktif dihasilkan dengan

memberikan bias pada transistor. Bias dapat dilakukan dengan memberikan arus yang

konstan pada basis atau pada kolektor.

Untuk kemudahan, dalam praktikum ini akan digunakan sumber arus konstan untuk

“memaksa” arus kolektor agar transistor berada pada kondisi aktif. Jika pada kondisi aktif

transistor diberikan sinyal (input) yang kecil, maka akan dihasilkan sinyal keluaran (output)

yang lebih besar. Hasil bagi antara sinyal output dengan sinyal input inilah yang disebut

faktor penguatan, yang sering diberi notasi A atau C.

Ada 3 macam konfigurasi dari rangkaian penguat transistor yaitu : Common-Emitter (CE),

Common-Base (CB), dan Common-Collector (CC). Konfigurasi umum transistor bipolar

penguat ditunjukkan oleh gambar berikut ini.

Gambar 22 Rangkaian Penguat Transistor

Percobaan 3

32 Penguat BJT

Untuk membuat penguat CE, CB, dan CC, maka terminal X, Y, dan Z dihubungkan ke

sumber sinyal atau ground tergantung pada konfigurasi yang digunakan.

Konfigurasi Common Emitter

Konfigurasi ini memiliki resistansi input yang sedang, transkonduktansi yang tinggi,

resistansi output yang tinggi dan memiliki penguatan arus (AI) serta penguatan tegangan

(AV) yang tinggi. Secara umum, konfigurasi common emitter digambarkan oleh gambar

rangkaian di bawah ini.

Gambar 23 Rangkaian Penguat Common Emitter

Untuk menentukan penguatan teoritis-nya, terlebih dahulu akan kita hitung resistansi input

dan outputnya. Resistansi Input (Ri) adalah nilai resistansi yang dilihat dari masukan sumber

tegangan vi. Perhatikan bahwa Rs adalah resistansi dalam dari sumber tegangan. Sedangkan

Resistansi Output (Ro) adalah resistansi yang dilihat dari keluaran.

Jika rangkaian diatas kita modelkan dengan model-π, maka rangkaian dapat menjadi seperti

gambar berikut ini.

Gambar 24 Rangkaian model pi untuk Common Emitter

Dengan model ini, Ri (resistansi input) adalah:

Ri = RB // rπ

Percobaan 3

Penguat BJT 33

Jika RB >> rπ maka resistansi input akan menjadi :

Ri ≈ rπ

Kemudian, untuk menentukan resistansi output konfigurasi CE, kita buat Vs = 0, sehingga

gmvπ = 0, maka:

RO = RC // ro

untuk komponen diskrit yang RC << ro, persamaan tersebut menjadi

RO ≈ RC

Dan untuk faktor penguatan tegangan, Av merupakan perbandingan antara tegangan

keluaran dengan tegangan masukan:

S

o

vRr

rRLRCA

)////(

Jika terdapat resistor Re yang terhubung ke emiter, maka berlaku:

Ri = RB//rπ(1 + gmRe)

RO ≈ RC

ee

vRr

RLRCA

//

Konfigurasi Common Base

Konfigurasi ini memiliki resistansi input yang kecil dan menghasilkan arus kolektor yang

hampir sama dengan arus input dengan impedansi yang besar. Konfigurasi ini biasanya

digunakan sebagai buffer. Konfigurasi common base ditunjukkan oleh gambar berikut ini.

Gambar 25 Rangkaian Penguat Common Base

Percobaan 3

34 Penguat BJT

Resistansi input untuk konfigurasi ini adalah: ei rR

Resistansi outputnya adalah: RCRo

Faktor penguatan keseluruhan adalah: )//( RLRCGmRR

RAv

si

i

dengan, sR adalah resistansi sumber sinyal input dan Gm adalah transkonduktansi.

Konfigurasi Common Collector

Konfigurasi ini memiliki resistansi output yang kecil sehingga baik untuk digunakan pada

beban dengan resistansi yang kecil. Oleh karena itu, konfigurasi ini biasanya digunakan pada

tingkat akhir pada penguat bertingkat. Konfigurasi common collector ditunjukkkan oleh

gambar berikut ini.

Gambar 26 Rangkaian Penguat Common Collector

Pada konfigurasi ini berlaku:

Resistansi input: Li RrR )1(

Resistansi output: 1

)//(

RBRrR s

eo

Faktor penguatan: oL

L

RR

RAv

Percobaan 3

Penguat BJT 35


• Sumber tegangan DC




• Sumber arus konstan

• Kabel-kabel

• Resistor Variabel

• Osiloskop

• PEAK Atlas DCA Pro

Tugas Pendahuluan

1. Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul ini.

2. Lakukan simulasi untuk seluruh rangkaian yang akan dilakukan pada percobaan modul

ini sesuai dengan Petunjuk Pengerjaan Tugas Pendahuluan Simulasi Rangkaian

Praktikum.

3. Hitung parameter-parameter transistor serta parameter rangkaian penguat di bawah ini dengan

menggunakan nilai arus (IB, IC, dan IE) dan resistansi bias (RB) yang didapatkan dari percobaan

sebelumnya.

Q = 2N2222; RB1 = 150 kΩ; RL = 10 kΩ; RC = 10 kΩ;

RE = 1 kΩ; C1 = C2 = C3 = 10 µF; VCC = 10 V

Besaran Ukur Nilai

IC

IB

IE

Parameter Formula Nilai

Model Ekivalen Transistor

gm

T

Cm

V

Ig

B

C

I

I

Percobaan 3

36 Penguat BJT

r

mgr

re

E

Te

I

Vr

Penguat CE

Av

S

o

vRr

rRLRCA

)////(

Rin rRR Bi //

Rout oCo rRR //

Penguat CE dengan RE

Av

ee

vRr

RLRCA

//

Rin rrgRR emBi 1//

Rout oCo rRR //

Penguat CB

Av )//( RLRCGm

RR

RAv

si

i

Rin ei rR

Rout RCRo

Penguat CC

Av

oL

L

RR

RAv

Rin Li RrR )1(

Rout

1

)//(

RBRrR s

eo

Percobaan 3

Penguat BJT 37

Langkah Percobaan

Common Emitter

A. Faktor Penguatan

1. Buatlah suatu sinyal sinusoidal kecil dari generator sinyal dengan tegangan Vpp =

10-20 mV dan frekuensi 10 kHz.

2. Hubungkan rangkaian di atas dengan sinyal sinusoidal seperti yang ditunjukkan

oleh gambar di bawah ini. Nilai RB2 diatur sehingga transistor bekerja dalam

keadaan aktif.

Gambar 27 Rangkaian Common Emitter

3. Amati dan gambar sinyal di titik X dan Y menggunakan osiloskop.

4. Gunakan mode osiloskop xy untuk mengamati vo/vi, gambar grafik tersebut di

buku log praktikum.

5. Naikkan amplituda generator sinyal dan amati vo sampai bentuk sinyalnya mulai

terdistorsi. Catatlah tegangan vi pada saat hal tersebut terjadi.

6. Ulangi langkah 4 dan 5 dengan menambahkan resistor pada kaki emitor dengan

kapasitor by pass seperti yang ditunjukkan oleh gambar berikut ini.

10kΩ

C2

Q 2N222

RB2

10μF 10μF

RL

RC RB1 150kΩ

R

10kΩ

Generator

Sinyal

50Ω

C1

10V

X

Y

Percobaan 3

38 Penguat BJT

Gambar 28 Rangkaian Common Emitter dengan RE

7. Ulangi langkah 4 dan 5 dengan mengganti nilai RC dan RL menjadi 5k seperti

yang ditunjukkan oleh gambar berikut ini.

Gambar 29 Rangkaian Common Emitter dengan RC dan RL 5KΩ

8. Ulangi langkah 4 dan 5 dengan memasang sumber arus seperti yang ditunjukkan

oleh gambar berikut ini.

10V

C2

10kΩ

10μF

10μF

1kΩ

50Ω Q 2N222

10kΩ 150kΩ

Generator

Sinyal C3

RL

RC

R

C1 R

RB2

RB1

10μF

10V

C

2

5kΩ

10μ

F

10μ

F

1k

Ω

50

Ω

Q

2N222

5kΩ 150k

Ω

Generator

Sinyal C

3

R

L

RC

R

C1 R

RB2

RB1

1

10μ

F

Percobaan 3

Penguat BJT 39

Gambar 30 Rangkaian Common Emitter dengan sumber arus

9. Ulangi langkah 4 dan 5 dengan memasang kapasitor bypass seperti yang

ditunjukkan oleh gambar berikut ini.

Gambar 31 Rangkaian Common Emitter dengan sumber arus dan kapasitor bypass

B. Resistansi Input

10. Lepaskan hubungan Frekuensi Generator dan Osiloskop dari rangkaian.

11. Atur kembali fungsi generator untuk menghasilkan sinyal sinusoidal sebesar Vpp

= 10 – 20 mV dengan frekuensi 10 kHz seperti yang ditunjukkan oleh gambar di

bawah ini. Rs adalah Resistansi Internal Frekuensi Generator, kita tidak perlu

menambahkan resistor apapun untuk membentuk skema ini.

5kΩ

C2

Q 2N222

RB2

10μF 10μF

RL

RC RB1 150kΩ

R

5kΩ

Generator

Sinyal

50Ω

C1

10V

5kΩ

C2

Q 2N222

RB2

10μF 10μF

RL

RC RB1 150kΩ

R

5kΩ

Generator

Sinyal

50Ω

C1

10V

10μF C3

Percobaan 3

40 Penguat BJT

12. Dengan tidak merubah nilai-nilai komponen dari rangkaian penguat dan tidak

merubah amplituda output Generator sinyal, susunlah rangkaian seperti pada

gambar di bawah ini.

Gambar 32 Rangkaian Pengukuran Resistansi Input Common Emitter

13. Ubah nilai Rvar dan catat nilainya yang membuat tegangan vi menjadi ½ dari

tegangan osiloskop sebelum terpasang pada rangkaian penguat. Maka Ri = Rvar

+ Rs (Rs=50Ω untuk generator fungsi berkonektor koaksial).

14. Ulangi percobaan ini untuk seluruh rangkaian pada percobaan A.

C. Resistansi Output

15. Atur kembali fungsi generator seperti pada langkah 12. Sambungkan dengan

rangkaian pada gambar di bawah ini dan catat hasil bacaan Vo di osiloskop.

Gambar 33 Rangkaian Pengukuran Resistansi Output Common Emitter

5kΩ

C2

Q 2N222

RB2

10μF

10μF

RL

RC RB1 150kΩ

Rsig

5kΩ

Generator

Sinyal

50Ω

C1

10V

Rvar

10

μF

C3

vi

Ri

vo

Ro

Rvar

C2

Q 2N222

RB2

10μF 10μF

RC RB1 150kΩ

Rsig

5kΩ

Generator

Sinyal

50Ω

C1

10V

10

μF C3

Percobaan 3

Penguat BJT 41

16. Sambungkan rangkaian di atas dengan Rvar kemudian atur nilai Rvar yang

memberikan Vo di osiloskop yang bernilai ½ dari nilai tegangan sebelum dipasang

Rvar. Maka Ro = Rvar.

17. Ulangi percobaan ini untuk seluruh rangkaian pada percobaan A.

Common Base

A. Faktor Penguatan

18. Lakukan langkah 1 sampai langkah 2.

19. Hubungkan rangkaian seperti pada gambar berikut ini.

Gambar 34 Rangkaian Common Base

20. Amati dan gambar gelombang di titik kolektor dan emiter menggunakan

osiloskop.

21. Gunakan mode osiloskop xy untuk mengamati vo/vi, gambar grafik tersebut di

buku log praktikum.

22. Naikkan amplituda generator sinyal dan amati vo sampai bentuk sinyalnya mulai

terdistorsi. Catatlah tegangan vi pada saat hal tersebut terjadi.

23. Ulangi langkah 20-22 dengan mengganti nilai RL menjadi 10 KΩ.

24. Ulangi langkah 20-22 dengan mengganti resistor 1k menjadi sumber arus dengan

arus 0.5 mA. Amati untuk nilai RC dan RL masing-masing 10 k dan 5 k.

Rsig

10μF 50Ω Generator

Sinyal

R

1kΩ

C1

10μF

10V

C2

5kΩ

10μF Q 2N222

5kΩ 150kΩ

C3 RL

RC

RB2

RB1

Percobaan 3

42 Penguat BJT

Gambar 35 Rangkaian Common Base dengan Sumber Arus

B. Resistansi Input

25. Lakukan hal yang sama seperti pada percobaan Resistansi Input untuk Common

Emitter pada rangkaian di percobaan A.

Gambar 36 Rangkaian Pengukuran Resistansi Input Common Base


26. Lakukan hal yang sama seperti pada percobaan Resistansi Output untuk Common

Emitter pada rangkaian di bawah ini.

Rsig


Sinyal

C1

10μF

10V

C2

5kΩ

10μF Q 2N222

5kΩ 150kΩ

C3 RL

RC

RB2

RB1

50

Rsi

R

1k

C

1 10μ

10V

C

5kΩ

10μF

10μQ

5kΩ 150k

CRL

RC

RB

RB

vi

Ri

Percobaan 3

Penguat BJT 43

Gambar 37 Rangkaian Pengukuran Resistansi Output Common Base

Common Collector

A. Faktor Penguatan

31. Hubungkan rangkaian seperti pada gambar berikut.

Gambar 38 Rangkaian Common Collector

32. Amati dan gambar gelombang di titik base dan emiter menggunakan osiloskop.

33. Gunakan mode osiloskop xy untuk mengamati vo/vi dan vo/vi, gambar grafik

tersebut di buku log praktikum.

34. Naikkan amplituda frekuensi generator dan amati vo sehingga bentuk sinyal vo

mulai terdistorsi. Catat tegangan vi.

35. Ulangi dengan mengganti resistor 1 k dengan sumber arus.

vo

RRsig


Sinyal

R

1kΩ

C1

10μF

10V

C2

10μF Q 2N222

5kΩ 150kΩ

C3 Rvar

RC

RB2

RB1

10V

1kΩ

10μF

1kΩ

10μF 50Ω

Q 2N222

150kΩ

Generator

Sinyal

C2

RE2 RE1

C1 R

RB2

RB1

vi

Ri

Rvar

Percobaan 3

44 Penguat BJT

B. Resistansi Input

36. Lakukan hal yang sama seperti pada percobaan Resistansi Input untuk Common

Emitter pada rangkaian berikut ini.

Gambar 39 Rangkaian Pengukuran Resistansi Input Common Collector


37. Lakukan hal yang sama seperti pada percobaan Resistansi Output untuk

Common Emitter pada rangkaian di percobaan A.


38. Selesai praktikum rapikan semua kabel dan matikan osiloskop, generator

sinyal serta pastikan juga multimeter analog, multimeter digital

ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).


40. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani

lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir

akan mendapatkan potongan nilai sebesar minimal 10.

41. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada

Buku Catatan Laboratorium (log book) Anda. Catatan percobaan yang tidak

ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai.

Analisis dan Kesimpulan

Dari hasil pengamatan yang anda peroleh untuk ketiga konfigurasi penguat BJT, bandingkanlah

karakteristik ketiganya, lakukan analisis, dan tariklah kesimpulan pada laporan anda.

10V

1kΩ

10μF

1kΩ

10μF 50Ω

Q 2N222

150kΩ

Generator

Sinyal

C2

RE2 RE1

C1 R

RB2

RB1

vi

Ri

Rvar

Percobaan 4

Desain Penguat 45

Percobaan 4

Desain Penguat

Tujuan

Merancang sebuah penguat berdasarkan pengetahuan komprehensif yang telah didapatkan

pada percobaan sebelumnya.

Persiapan

Pelajari bahan kuliah/praktikum anda tentang penguat.

Kriteria Rancangan

Setiap kelompok akan mendapatkan tugas perancangan penguat dengan karakteristik

resistansi input, resistansi output, dan faktor penguatan yang akan ditentukan oleh dosen dan

koordinator asisten praktikum.

Keterangan lebih lengkap akan disampaikan melalui mailing-list civitas dan web

labdasar.ee.itb.ac.id

Waktu Pengerjaan

Penguat yang telah anda rancang dapat diuji di laboratorium pada waktu yang ditentukan

oleh koordinator asisten praktikum dan dikumpulkan serta dipresentasikan pada waktu yang

ditentukan.

Percobaan 5

Karakteristik dan Penguat FET 47

Percobaan 5

Karakteristik Dan Penguat FET

Tujuan

• Mengetahui dan mempelajari karakteristik transistor FET

• Memahami penggunaan FET sebagai penguat untuk konfigurasi Common Source,

Common Gate, dan Common Drain

• Memahami resistansi input dan output untuk ketiga konfigurasi tersebut


Transistor FET

Transistor FET adalah transistor yang bekerja berdasarkan efek medan elektrik yang

dihasilkan oleh tegangan yang diberikan pada kedua ujung terminalnya. Mekanisme kerja

transistor ini berbeda dengan transistor BJT. Pada transistor ini, arus yang

dihasilkan/dikontrol dari Drain (analogi dengan kolektor pada BJT), dilakukan oleh

tegangan antara Gate dan Source (analogi dengan Base dan Emiter pada BJT). Bandingkan

dengan arus pada Base yang digunkan untuk menghasilkan arus kolektor pada transistor

BJT.

Jadi, dapat dikatakan bahwa FET adalah transistor yang berfungsi sebagai “konverter”

tegangan ke arus.Transistor FET memiliki beberapa keluarga, yaitu JFET dan MOSFET.

Pada praktikum ini akan digunakan transistor MOSFET walaupun sebenarnya karakteristik

umum dari JFET dan MOSFET adalah serupa.

Karakteristik umum dari transistor MOSFET dapat digambarkan pada kurva yang dibagi

menjadi dua, yaitu kurva karakteristik ID vs VGS dan kurva karakteristik ID vs VDS. Kurva

karakteristik ID vs VGS diperlihatkan pada gambar berikut. Pada gambar tersebut terlihat

bahwa terdapat VGS minimum yang menyebabkan arus mulai mengalir. Tegangan tersebut

dinamakan tegangan threshold, Vt. Pada MOSFET tipe depletion, Vt adalah negative,

sedangkan pada tipe enhancement, Vt adalah positif.

Gambar 40 Kurva ID - VGS

Percobaan 5

48 Karakteristik dan Penguat FET

Pada gambar tersebut terlihat bahwa terdapat VGS minimum yang menyebabkan arus mulai

mengalir. Tegangan tersebut dinamakan tegangan threshold, Vt. Pada MOSFET tipe

depletion, Vt adalah negative, sedangkan pada tipe enhancement, Vt adalah positif.

Kurva karakteristik ID vs. VDS ditunjukkan oleh gambar di bawah ini. Pada gambar tersebut

terdapat beberapa kurva untuk setiap VGS yang berbeda-beda. Gambar ini digunakan untuk

melakukan desain peletakan titik operasi/titik kerja transistor. Pada gambar ini juga

ditunjukkan daerah saturasi dan Trioda.

Gambar 41 Kurva ID – VDS

Penguat FET

Untuk menggunakan transistor MOSFET sebagai penguat, maka transistor harus berada

dalam daerah saturasinya. Hal ini dapat dicapai dengan memberikan arus ID dan tegangan

VDS tertentu. Cara yang biasa digunakan dalam mendesain penguat adalah dengan

menggambarkan garis beban pada kurva ID vs VDS. Setelah itu ditentukan Q point-nya yang

akan menentukan ID dan VGS yang harus dihasilkan pada rangkaian. Setelah Q point dicapai,

maka transistor telah dapat digunakan sebagai penguat, dalam hal ini, sinyal yang diperkuat

adalah sinyal kecil (sekitar 40-50 mVp-p dengan frekuensi 1-10 kHz).

Terdapat 4 konfigurasi penguat pada transistor MOSFET, yaitu Common Source, Common

Source dengan resistansi source, Common Gate, dan Common Drain. Pada praktikum ini,

digunakan konfigurasi Common Source dengan resistansi source dan Common Gate.

Formula parameter penguat untuk dua konfigurasi yang digunakan dijelaskan dalam tabel

berikut.

Percobaan 5


Common Source Common Gate

Rangkaian

Penguat AV −𝑔𝑚(𝑅𝐿 ∥ 𝑅𝐷 ∥ 𝑟𝑜) −𝑔𝑚(𝑅𝐿 ∥ 𝑅𝐷 ∥ 𝑟𝑜)

Resistansi Input Rin 𝑅𝐺 1

𝑔𝑚

Resistansi Output

Rout

𝑅𝐷 ∥ 𝑟𝑜 𝑅𝐷 ∥ 𝑟𝑜


• Sumber tegangan DC (2buah)

• Generator Sinyal (1 buah)



• Kabel-kabel


• Peak Atlas DCA Pro (1buah)

Tugas Pendahuluan




Langkah Percobaan

Memulai Percobaan

1. Nyalakan komputer dan sambungkan USB Power Atlas DCA Pro ke komputer.

2. Sambungkan kabel Atlas DCA Pro dengan kaki MOSFET secara bebas (warna tidak

berpengaruh).

3. Buka aplikasi DCA Pro yang tersedia di komputer.

4. Pastikan DCA Pro Connected pada pojok kiri bawah layar.

5. Tekan tombol test pada DCA Pro maupun pada jendela Peak DCA Pro.

6. Perhatikan spesifikasi dan konfigurasi kaki-kaki MOSFET yang terbaca oleh alat Atlas

DCA Pro.

Percobaan 5


B. Kurva ID vs. VGS

7. Buka tab MOSFET Id/Vgs pada jendela aplikasi DCA Pro

8. Atur pengaturan tracing seperti pada gambar berikut, kemudian klik Start. Tunggu

proses tracing.

Vgs From 0 V Vds From 0 V

To 10 V To 5 V

Points 11 Traces 11

Gambar 42 Pengaturan pembuat grafik 𝑰𝑫 𝒗𝒔 𝑽𝑮𝑺

9. Amati grafik yang terbentuk. Catat di BCL dan lakukan analisis.

10. Simpan data tabulasi hasil sampling dengan klik kanan pada grafik dan pilih Save Data.

File yang terbentuk adalah *.txt. Buka file .txt yang terbentuk dan copy seluruh data

yang ada di dalam file tersebut dan paste-kan di spreadsheet. Lakukan analisis lebih

mendalam pada data ini.

11. Tentukan tegangan threshold 𝑉𝑡 transistor MOSFET yang digunakan

12. Buka tab MOSFET Id/Vds pada jendela aplikasi DCA Pro

C. Kurva ID vs. VDS

13. Atur pengaturan tracing seperti pada gambar berikut, kemudian klik Start. Tunggu

proses tracing.

Vdd From 0 V Vds From 1 V

To 12 V To 3 V

Points 16 Traces 22

Gambar 43 Pengaturan pembuat grafik 𝑰𝑫 𝒗𝒔 𝑽𝑫𝑺

14. Amati grafik yang terbentuk. Catat di BCL dan lakukan analisis.

15. Simpan data tabulasi hasil sampling dengan klik kanan pada grafik dan pilih Save Data.

File yang terbentuk adalah *.txt. Buka file .txt yang terbentuk dan copy seluruh data

yang ada di dalam file tersebut dan paste-kan di spreadsheet. Lakukan analisis lebih

mendalam pada data ini.

Penghitungan Nilai Parameter

1. Nilai 𝑅𝐷 yang akan digunakan pada rangkaian penguat adalah 5k dan 10k.

2. Dengan menggunakan kurva 𝐼𝐷𝑣𝑠 𝑉𝐷𝑆 dan 𝑉𝐷𝐷 = 10 𝑉, buatlah garis beban (load line)

pada grafik 𝐼𝐷𝑣𝑠 𝑉𝐷𝑆 dan tempatkan titik Q.

3. Catat nilai DC 𝑣𝐺𝑆, 𝑣𝐷𝑆, dan 𝑖𝐷 pada titik Q.

4. Hitung 𝑔𝑚 dengan terlebih dahulu mencari nilai K berdasarkan formula

𝑖𝐷 = 𝐾(𝑣𝐺𝑆 − 𝑉𝑡)2

𝑔𝑚 = 2𝐾(𝑣𝐺𝑆 − 𝑉𝑡)

5. Tentukan nilai 𝑔𝑚 dengan melihat kemiringan kurva titik Q point pada kurva

karakteristik 𝐼𝐷 𝑣𝑠 𝑉𝐺𝑆. Bandingkanlah kedua nilai 𝑔𝑚 yang anda peroleh.

Percobaan 5


Gambar 44 Penentuan Titik Kerja Q.

Gambar 45 Penentuan nilai 𝒈𝒎 dengan metoda kurva 𝑰𝑫 𝒗𝒔 𝑽𝑮𝑺

Persamaan load line

𝑖𝐷,𝑙𝑜𝑎𝑑 𝑙𝑖𝑛𝑒 =𝑉𝐷𝐷

𝑅𝐷−

1

𝑅𝐷𝑣𝐷𝑆

Percobaan 5


Sehingga garis akan memotong sumbu 𝑖𝐷 pada nilai 𝑖𝐷 =𝑉𝐷𝐷

𝑅𝐷.

RANGKAIAN PENGUAT

A. Rangkaian Bias

1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar di bawah ini.

Gambar 46 Rangkaian DC (biasing) Common Source

2. Aturlah 𝑉𝐷𝐷, potensiometer 𝑅𝐺 , 𝑅𝐷, dan 𝑅𝑆 agar transistor berada pada titik operasi yang

diinginkan, memperhatikan 𝑉𝐷𝐷.

3. Buatlah sinyal input sinusoidal sebesar 60 mVpp dengan frekuensi 10 kHz.

Penguat Common Source

A. Faktor Penguatan

1. Hubungkan sinyal input tersebut ke rangkaian dengan memberikan kapasitor kopling

seperti yang ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.

Percobaan 5


Gambar 47 Rangkaian Penguat Common Source

2. Gunakan osiloskop untuk melihat sinyal pada Gate dan Drain transistor.

3. Tentukan penguatannya (Av = Vo/Vi).

4. Naikkan amplitudo generator sinyal dan perhatikan sinyal output ketika sinyal mulai

terdistorsi. Catatlah tegangan input ini.

5. Bandingkan nilai penguatan yang diperoleh dari percobaan ini dengan nilai dari hasil

perhitungan dengan menggunakan tabel karakteristik penguat FET.

6. Ganti resistor pada source dengan sumber arus seperti gambar di bawah ini.

Gambar 48 Rangkaian Penguat Common Source dengan Sumber Arus

7. Ulangi langkah 2-5.

8. Ulangi langkah 1-6 dengan mengganti nilai RL menjadi 5kΩ.

10 V

C2

10kΩ

10μF

10μF

1kΩ

50Ω

5kΩ 1.2MΩ

Generator

Sinyal C3

RL

RD

R

C1 Rsig

RB2

RB1

10μF

VDD

C2

10kΩ

10μF

10μF

50Ω

5kΩ 100kΩ

Generator

Sinyal C3

RL

RD

C1 Rsig

RB2

RB1

10μF

Vi

Vo

o

Percobaan 5


B. Resistansi Input

1. Hubungkan rangkaian di atas dengan sebuah resistor variable pada inputnya seperti

pada gambar di bawah ini.

Gambar 49 Pengukuran Resistansi Input Penguat Common Source

2. Hubungkan osiloskop pada Gate transistor.

3. Aturlah resistor variable tersebut sampai amplitudo sinyal input menjadi ½ dari sinyal

input tanpa resistor variable.

4. Catatlah nilai Rvar yang menyebabkan hal tersebut terjadi. Jadi, Rin = Rvar.

5. Bandingkan nilai resistansi input yang diperoleh dari percobaan ini dengan nilai dari

hasil perhitungan dengan menggunakan tabel karakteristik penguat FET.

C. Resistansi output

1. Hubungkan rangkaian di atas dengan sebuah resistor variable pada outputnya seperti

pada gambar di bawah ini.

vi

Ri

VDD

C2

10kΩ

10μF

10μF

1kΩ

50Ω

10kΩ 1.2MΩ

Generator

Sinyal C3

RL

RD

R

C1 Rsig

RB2

RB1

10μF

Rvar

Percobaan 5


Gambar 50 Pengukuran Resistansi Output Penguat Common Source

2. Hubungkan osiloskop pada kapasitor Drain transistor.

3. Aturlah resistor variable tersebut sampai amplitudo sinyal output menjadi ½ dari sinyal

output tanpa resistor variable.

4. Catatlah nilai Rvar yang menyebabkan hal tersebut terjadi. Jadi, Rout = Rvar.

5. Bandingkan nilai resistansi output yang diperoleh dari percobaan ini dengan nilai dari

hasil perhitungan dengan menggunakan tabel karakteristik penguat FET.

Penguat Common Gate

1. Lakukan percobaan Faktor Penguatan, Resistansi input, dan Resistansi Output seperti

pada Common Source, namun dengan konfigurasi rangkaian di bawah ini.

Gambar 51 Rangkaian Penguat Common Gate

vo

Ro

VDD

C2

10μF

10μF

1kΩ

50Ω

10kΩ 1.2MΩ

Generator

Sinyal C3

Rvar

RD

R

C1 Rsig

RB2

RB1

10μF

C 50

Rsi

C10μ

VDD

C

10k

10μ

1k

10k1.2M

RL

RD

R

RB

RB

10μ

Percobaan 5


Penguat Common Drain

1. Lakukan percobaan Faktor Penguatan, Resistansi input, dan Resistansi Output seperti

pada Common Source, namun dengan konfigurasi rangkaian di bawah ini.

Gambar 52 Rangkaian Penguat Common Source












VDD

10kΩ

10μF 1kΩ

50Ω

1.2MΩ

Generator

Sinyal

C2

RL RS1

C1 Rsig

RB2

RB1

10μF

Percobaan 6

Tahap Output Penguat Daya 57

Percobaan 6

Tahap Output Penguat Daya

Tujuan

• Mengamati dan mengenali klasifikasi penguat berdasarkan bagian fungsi sinusoidal

saat transistor konduksi

• Mengukur dan menganalisa distorsi pada tahap output penguat pada kelas A, B, dan

AB.

• Mengukur dan menganalisa daya dan efisiensi penguat kelas A, B, dan AB.

• Mengamati, mengukur, dan menganalisa rangkaian termal sederhana untuk

transistor daya (opsional).


Tahap Output Penguat Kelas A

Tahap output penguat kelas A untuk konfigurasi Emitor Bersama (Common Emitter) tampak

pada Gambar 1 di bawah ini.

Gambar 53 Rangkaian tahap output penguat kelas A

Transistor Q1 selalu konduksi pada seluruh selang sinyal input sinusoid. Sumber arus IBias

menarik arus dari transistor Q1 dan beban RL. Saat tegangan input sekitar nol, arus yang

ditarik sumber IBias akan diberikan oleh transistor Q1 sehingga beban mendapat arus dan

tegangan mendekati nol. Dalam keadaan tanpa input transistor pada tahap penguat kelas A

menghantarkan arus sebesar arus biasnya.

Saat tegangan input terendah maka arus yang ditarik sumber akan datang dari beban RL

sehingga beban akan mendapat tegangan terendah negatif –Ibias RL. Saat tegangan input

tertinggi maka transistor Q1 akan memberikan arus lebih dari yang ditarik sumber arus

sehingga beban akan memberoleh arus dan tegangan tertinggi positif. Untuk memperoleh

Percobaan 6

58 Tahap Output Penguat Daya

ayunan tegangan tertinggi pada beban maka digunakan arus bias dan beban yang memenuhi

hubungan sebagai berikut.

Arus yang diberikan oleh transistor Q1 akan berkisar dari 0 hingga 2xIBias.

Distorsi pada penguat kelas A yang paling menonjol adalah distorsi saturasi. Distorsi ini

terjadi ketika isinyal input sangat besar sehingga tegangan kolektor-emitor transistor

mencapai nilai tegangan saturasi dan tegangan output sudah mendekati tegangan catu

dayanya.

Rangkaian bias berupa sumber arus untuk tahap output penguat kelas A dapat direalisasikan

dengan berbagai jenis sumber arus, misalnya dengan cermin arus. Pada percobaan ini

digunakan rangkaian sumber arus dengan seperti digambarkan pada Gambar 55.

Gambar 54 Rangkaian sumber arus untuk bias tahap output penguat kelas A

Arus bias untuk rangkaian tersebut dapat diperkirakan dengan memanfaatkan persamaan

berikut.

Pada penguat daya kelas A sumber arus bias akan selalu mendisipasikan daya mendekati

VCC IBIAS. Daya yang terdisipasi pada transistor tahap output akan berkisar dari VCC

IBIAS saat amplituda tegangan input nol hingga VCC IBIAS/2 saat amplituda input

maksimum (mendekati VCC).

Penguat Kelas B Push-Pull

Penguat kelas B pushpull menggunakan pasangan transistor NPN dan PNP (juga nMOS dan

pMOS) yang seimbang dengan konfigurasi emitor bersama. Rangkaian dasar untuk tahap

ouput penguat kelas B pushpull tampak pada Gambar 3.

Percobaan 6


Gambar 55 Penguat pushpull kelas B

Pada penguat pushpull kelas B transistor NPN dan PNP bekerja bergantian. Saat siklus

tegangan input positif maka junction base-emitter transistor QN akan mendapat tegangan

maju sehingga transistor QN konduksi sedangkan junction base-emitter transistor QP akan

mendapat tegangan mundur sehingga transistor QP dalam keadaan cut-off. Sebaliknya saat

siklus tegangan input negatif junction base-emitter transistor QP yang akan mendapat

tegangan maju dan transistor QP konduksi dan QN dalam keadaan cut-off.

Adanya tegangan cut-in pada perilaku junction menyebabkan proses transisi transistor yang

konduksi dari QN ke QP dan sebaliknya akan melalui saat kedua transistor dalam keadaan

cut- off. Keadaan tersebut menyebabkan sinyal output terdistorsi.

Pada penguat kelas B, dengan menganggap tegangan cut-in nol, arus yang diberikan catu

daya dapat didekati sebagai half wave rectifed sinusoidal wave untuk masing-masing

transistor. Dengan demikian daya rata-rata yang diberikan catu daya akan mendekati.

Daya yang disampaikan pada beban

Dengan demikian daya terdisipasi pada masing-masing transistor akan bergantung pada

amplituda tegangan output atau tegangan inputnya.

Ouput pada penguat kelas B pushpull mengalami distorsi cross over saat pergantian

transistor yang konduksi akibat adanya tegangan cut-in pada transistor tersebut. Untuk

menghilangkan distorsi tersebut dapat digunakan rangkaian umpan balik dengan penguat

operasional. Rangkaian penguat kelas B seperti ini tampak pada Gambar 4. Umpan balik

dengan penguat operasional ini tidak hanya menekan distorsi cross over tetapi juga menekan

distorsi akibat ketidakseimbangan penguatan arus transistor NPN dan PNP. Penguat

operasional pada rangkaian ini akan menjaga tegangan output sama dengan tegangan

Percobaan 6


inputnya. Selisih tegangan input dan output akan membuat penguat operasional

memmberikan tegangan lebih tinggi bila tegangan pada beban ternyata lebih rendah dari

input dan begitu pula sebaliknya.

Gambar 56 Rangkaian penguat pushpull kelas B dengan umpanbalik dengan opamp

Penguat Kelas AB Push-Pull

Cara lain untuk memekan distorsi cross over pada penguat B adalah dengan kedua transistor

tetap konduksi saat tegangan input sekitar nilai nol. Untuk itu transistor diberikan tegangan

bias yang cukup pada junction base-emitor. Pada cara ini transistor bekerja pada kelas AB.

Cara sederhana untuk memperoleh tegangan bias yang menjamin transistor dalam keadaan

konduksi saat tegangan input kurang dari tegangan cut-in adalah dengan menggunakan

dioda seperti ditunjukkan pada Gambar 5.

Gambar 57 Penguat pushpull kelas AB dengan dioda untuk pemberi tegangan bias

Percobaan 6



• Kit Praktikum Penguat Daya


• Osiloskop Digital dengan fungsi FFT

• Multimeter (minimum 2 bh)

• Catu Daya Ter-regulasi (2 bh)

• Kabel dan asesori pengukuran

• Termometer Infra Merah

Tugas Pendahuluan




Langkah Percobaan

Penguat Kelas A

Menyusun Rangkaian

1. Susunlah rangkaian tahap penguat kelas A dan sumber arus biasnya seperti tampak

pada Gambar 59 dan 55. Nilai-nilai komponen dan bersaran tegangan catu daya yang

dipilih adalah R1 = 5,6kΩ, R2 = 1,2kΩ, R3 = 1,2Ω, RL = 56Ω, Q1 = Q2 =BD139, dan

VCC = 6V.

2. Berikan input pada penguat dari sumber sinyal dari generator sinusoidal 2Vpp 1KHz.

Gambar 58 Rangkaian pengamatan penguat kelas A

Percobaan 6


Pengamatan Kualitatif Linieritas dan VTC

3. Gunakan mode dual trace pada osiloskop, yakinkan bahwa input kopling osiloskop

terset pada DC. Amati secara kualitatif bentuk sinyal output (kanal 2 atau Y) dan

input (kanal 1 atau X), dan gambarkan bentuk sinyalnya. Bandingkan bentuk sinyal

input dan outputnya.

4. Gunakan mode xy pada osiloskop, amati kurva karakteristik alih tegangan (voltage

transfer characteristics, VTC), perbesar amplituda input agar batas saturasi tegangan

dapat teramati. Gambar dan catat batas saturasinya.

5. Amati juga bentuk gelombang sinyal output yang melewati batas saturasi di atas

pada mode dual trace. Perhatikan apa yang menentukan batas saturasinya.

6. Ubah nilai resistansi beban RL menjadi 33 1W dan amati kembali kurva VTC-nya.

Catat juga batas saturasinya. Bandingkan dengan hasil sebelumnya dan perhatikan

apa yang menentukan batas saturasinya.

Pengamatan Linieritas Kuantitatif

7. Kembalikan beban ke nilai semula RL = 56Ω dan osiloskop pada mode dual trace,

serta turunkan amplitudo sinyal input hingga sinyal output berada di bawah batas

tegangan saturasinya (pada kisaran 9-10 Vpp, bergantung pengamatan pada langkah

4).

8. Gunakan fungsi Fast Fourier Transform (FFT) pada osiloskop untuk mengamati

spektrum sinyal output dengan menekan tombol MATH dan yakinkan bahwa fungsi

MATH dilakukan untuk sumbersinyal dari kanal 2 (sinyal output). Atur tampilan

display sehingga dapat diperoleh pengamatan yang lebih teliti (pada kisaran skala

10dB/div dan posisi 3dB). Untuk memudahkan pembacaaan nonaktifkan tampilan

trace sinyal kanal 1 dan kanal 2 pada tampilan osiloskop dengan menekan tombol ch1

dan ch2 cukup lama hingga lampu indikator mati. Amati spektrum sinyal output ini

untuk amplituda sinyal pada frekuensi dasar, harmonik kedua dan harmonik ketiga.

9. Lakukan juga pengamatan spektrum untuk sinyal input (ch 1). Dengan mengubah

sumber input fungsi MATH.

10. Aktifkan tampilan kanal 1 (ch 1) agar dapat membaca besaran amplituda sinyal input

dan ubah sinyal input untuk amplituda input yang lebih kecil (pada kisaran 4 Vpp).

Kembali nonaktifkan tampilan kanal 1 untuk memudahkan pengamatan spektrum

sinyal outputnya (ch 2). Lalu amati spektrum sinyal outputnya (kanal 2). Lakukan juga

untuk sinyal amplituda output yang melebihi batas saturasi (pada kisaran 11-12 Vpp)

dan amati spektrum sinyal outputnya. Perhatikan apa yang menentukan munculnya

distorsi yang diamati dengan meningkatnya amplituda sinyal harmonik.

Pengamatan Daya Disipasi dan Daya pada Beban

11. Kembalikan osiloskop pada pengamatan dual trace dan nonaktifkan pengamatan FFT

dengan menekan tombol MATH hingga lampu indikator mati. Berikan sinyal input

terkecil dari generator sinyal, amati dan catat arus dari kedua catu daya, serta tegangan

output (beban). Hitung dan perhatikan daya yang terdisipasi saat tahap penguat tidak

mendapat sinyal input.

Percobaan 6


12. Lakukan kembali pengamatan di atas untuk tegangan input 2, 4 , 6, dan 10 Vpp.

Perhatikan besaran daya catu (supplied power), daya terdisipasi pada penguat, dan daya

pada beban.

Penguat pushpull kelas B

Menyusun Rangkaian

1. Susunlah rangkaian seperti pada Gambar 56. Gunakan ampere meter untuk mengukur

arus dari kedua catu daya.


Hubungkan osiloskop untuk mengamati sinyal input dan outputnya.


3. Amati dan catat bentuk sinyal tegangan input dan outputnya dengan osiloskop.

Perhatikan distori bentuk sinyal dan penyebabnya.

4. Ubah amplituda tegangan input (pada kisaran 9-10 Vpp) agar cukup besar sehingga

tegangan output tampak memasuki batas saturasi dan gunakan mode xy pada osiloskop

untuk mengamati kurva karakteristik alih tegangan (VTC). Amati dan catat kuva VTC

yang diperoleh. Perhatikan distorsi yang ada pada tahap penguat jenis ini.


5. Masih dalam keadaan tegangan input di bawah nilai saturasinya, gunakan fungsi FFT

pada osilokop. Amati spektrum sinyal input dan output dan catat besaran amplitudo

untuk frekuensi dasar dan frekuensi harmonik ke tiga.

6. Lakukan kembali langkah di atas untuk amplituda tegangan input yang jauh lebih kecil

dari saturasi (pada kisaran 4 Vpp) dan untuk amplituda tegangan input yang lebih besar

dari batas saturasi (pada kisaran 11-12 Vpp). Amati dan catat amplitudo frekuensi

dasar dan harmonik ketiganya.


7. Gunakan sinyal terkecil dari generator sinyal, amati dan catat arus dari catu daya dan

tegangan pada beban. Hitung dan perhatikan daya catu, daya disipasi dan daya pada

bebannya.


Perhatikan besaran daya catu (supplied power), daya terdisipasi pada penguat, dan

daya pada beban.

Pengamatan Tahap Output Kelas B dengan Umpan Balik

Penguat Operasional

9. Ubah rangkaian menjadi seperti pada Gambar 57. Komponen yang digunakan

transistor Q1 BD139 dan Q2 BD 140, resistansi beban RL 33 1W, penguat

operasional LM741, dan tegangan catu VCC 6V. Gunakan juga ampere meter untuk

Percobaan 6


mengukur arus dari kedua catu daya.


Hubungkan osiloskop untuk mengamati sinyal input dan outputnya. Amati dan catat

bentuk gelombang outputnya. Bandingkan dengan hasil dengan hasil pengamatan

sebelumnya tanpa umpan balik.

11. Ubah amplituda tegangan yang cukup besar hingga tegangan output tampak

memasuki saturasi dan gunakan mode xy pada osiloskop untuk mengamati kurva

karakteristik alih tegangan (VTC). Amati dan catat bentuk kurva VTC ini.

Bandingkan dengan hasil pengamatan rangkaian tanpa umpan balik.

12. Pindahkan titik pengamatan output (kanal 2 atau Y) dari beban ke output penguat

operasional. Amati dan catat juga bentuk kurva VTC ini. Perhatikan fungsi transfer

rangkaian umpan baliknya.

13. Kembalikan titik pengamatan output ke beban. Atur tegangan input sehingga tegangan

output sedikit di bawah nilai saturasinya. Memanfaatkan fungsi FFT pada osilokop

amati spektrum sinyal input dan output dan catat besaran amplitudo untuk frekuensi

dasar dan frekuensi harmonik ke tiga. Bandingkan juga dengan hasil pengamatan

rangkaian tanpa umpan balik.

14. Gunakan mode dual trace untuk mengamati tegangan output atau beban dan arus dari

catu daya untuk sinyal tegangan input terkecil dan input 10Vpp. Hitung dan perhatikan

daya catu, daya disipasi dan daya pada bebannya.

Penguat pushpull kelas AB

1. Susunlah rangkaian seperti pada Gambar 58 dengan resistansi Resistor R1 dan R2

1,8k , dioda D1 dan D2 1N4001, transistor Q1 BD139 dan Q2 BD140, resistansi

beban RL = 33 1W dan tegangan catu daya VCC 6V. Gunakan ampere meter untuk

mengukur arus dari kedua catu daya.


Hubungkan osiloskop untuk mengamati sinyal input dan outputnya.


3. Amati dan catat bentuk sinyal tegangan input dan outputnya dengan osiloskop.

Perhatikan bentuk sinyal output dan bandingkan dengan hasil tahap output kelas B.

Amati dan catat arus dari catu daya.

4. Lakukan kembali pengamatan bentuk sinyal dan arus catu daya ini untuk resistansi R1

= R2

= 1kΩ, dan untuk R1 = R2 = 4,7kΩ.

5. Ubah amplituda tegangan yang cukup besar hingga tegangan output tampak memasuki

saturasi dan gunakan mode xy pada osiloskop untuk mengamati kurva karakteristik

alih tegangan (VTC). Amati dan catat bentuk kurva VTC ini. Perhatikan secara khusus

daerah tegangan input kecil atau mendekati nol.

6. Lakukan kembali pengamatan VTC ini untuk resistansi R1 = R2 = 1kΩ, dan untuk R1

= R2 = 4,7kΩ. Perhatikan juga area kurva VTC sekitar tegangan input nol.

Percobaan 6



7. Kembalikan resistansi bias R1 = R2 = 1kΩ atur tegangan input sehingga tegangan

output sedikit di bawah nilai saturasinya. Memanfaatkan fungsi FFT pada osilokop

amati spektrum sinyal input dan output dan catat besaran amplitudo untuk frekuensi

dasar dan frekuensi harmonik ke tiga.

8. Lakukan kembali langkah di atas untuk amplituda tegangan input yang jauh lebih kecil

dari saturasi dan untuk amplituda yang lebih besar dari saturasi. Amati dan catat

amplitudo frekuensi dasar dan harmonik ketiganya.


9. Gunakan sinyal terkecil dari generator sinyal, amati dan catat arus dari catu daya dan

tegangan pada beban. Hitung dan perhatikan daya catu, daya disipasi dan daya pada

bebannya.


Perhatikan besaran daya catu (supplied power), daya terdisipasi pada penguat, dan

daya pada beban.

Disipasi pada Transistor dan Rangkaian Termal

(Opsional)

1. Susunlah rangkaian sumber arus seperti pada Gambar 55 dengan resistansi R1 5,6kΩ,

R2 1,2kΩ, R3 1,2Ω dan transistor BD139 yang dilengkapi dengan heatsink

(pendingin). Gunakan amperemeter untuk mengukur arus kolektor dan voltmeter

untuk mengukur tegangan kolektor-emitor.

Catatan: Rangkaian sumber arus ini dilengkapi dengan resistor R3 yang bertindak

sebagai umpan balik negatif untuk membatasi peningkatan penguatan arus karena

kenaikan temperatur. Namun demikian bila arus awal terlalu tinggi disipasi panas

dapat melebihi kapasitas heatsink untuk melepaskannya. Pada keadaan demikian dapat

terjadi thermal runaway, yaitu pemanasan yang tidak terkendali akibat umpan balik

positif antara disipasi dengan penguatan arus. Oleh karena itu, pada pengamatan ini

bila arus tampak masih terus naik bersama dengan peningkatan suhu, segera putuskan

hubungan ke catu daya untuk mencegah transistor rusak.

2. Hubungkan terminal kolektor dengan tegangan 0V. Berikan tegangan –VCC 6V dan

amati dan ukur arus saat relatif stabil dan ukur temperatur ambient dan temperatur

pada sirip terjauh heatsink dan pada casing transistor.

3. Turunkan tegangan –VCC 6V hingga arus kolektor naik sekitar 20% dan kembali

amati dan ukur arus serta temperatur seperti di atas.

4. Ulangi langkah di atas untuk arus 50% arus awal.

Percobaan 6


ANALISIS DAN DISKUSI

Dengan menggunakan hasil pengamatan dan pengukuran lakukanlah analisis dan

diskusikan hal-hal berikut:

1. Perilaku penguat secara kualitatif dan kuantitif dari pengamatan bentuk gelombang

dan kurva karakteristik alih tegangannya termasuk bentuk sinyal tegangan pada

rangkaian umpan balik.

2. Linieritas penguat dari pengamatan distorsi harmonik hasil FFT pada sinyal input dan

output.

3. Daya output pada beban, daya disipasi, dan efisiensi penguat untuk sinyal dengan

amplituda besar dan amplituda kecil.

4. Perhitungan termal pada penguat dan penggunaan heatsink pada transistor daya.

Informasi untuk resistansi termal dari junction ke casing untuk jenis casing transistor

TO- 126 yang digunakan dapat dicari di dunia maya. (Opsional).

Percobaan 7

Transistor sebagai Switch 67

Percobaan 7

Transistor sebagai Switch

Tujuan

• Mengetahui dan mempelajari fungsi transistor sebagai switch

• Mengetahui dan mempelajari karakteristik kerja Bipolar Junction Transistor ketika

beroperasi sebagai saklar

• Mengetahui dan mempelajari karakteristik kerja MOS Field-Effect Transistor baik

tipe n-MOS maupun CMOS ketika beroperasi sebagai saklar


Switch Ideal

Sebuah switch ideal harus mempunyai karakteristik pada keadaan “off” ia tidak dapat dilalui

arus sama sekali dan pada keadaan “on” ia tidak mempunyai tegangan drop.

Transistor BJT sebagai Switch

Komponen transistor dapat berfungsi sebagai switch, walaupun bukan sebagai switch ideal.

Untuk dapat berfungsi sebagai switch, maka titik kerja transistor harus dapat berpindah-

pindah dari daerah saturasi (switch dalam keadaan “on”) ke daerah cut-off (switch dalam

keadaan “off”). Untuk jelasnya lihat gambar di bawah ini.

Gambar 59 Kurva IC – VCE BJT

Dalam percobaan ini perpindahan titik kerja dilakukan dengan mengubah-ubah pra-

tegangan (bias) dari emitter-base.

Percobaan 7

68 Transistor sebagai Switch

MOSFET sebagai Switch

Selain BJT, MOSFET juga dapat berfungsi sebagai switch. Dibandingkan dengan BJT, sifat

switch dari MOSFET juga lebih unggul karena membutuhkan arus yang sangat kecil untuk

operasinya.

Ada dua tipe MOSFET menurut tegangan kerjanya yaitu n-Channel MOSFET (n-MOS) dan

p-Channel MOSFET (p-MOS). Dimana n-MOS bekerja dengan memberikan tegangan

positif pada gate, dan sebaliknya, p-MOS bekerja dengan memberikan tegangan negatif di

gate. n-MOS berlaku sebagai switch dengan membuatnya bekerja di sekitar daerah

saturasinya. Daerah kerja dari n-MOS dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Gambar 60 Kurva ID – VDS MOSFET

Rangkaian CMOS

Jika n-MOS dan p-MOS digabungkan, akan dihasilkan rangkaian CMOS (Complementary

MOS) yang ditunjukkan oleh gambar berikut ini. Untuk memperlakukan CMOS supaya

bekerja sebagai switch, kita harus mengubah-ubah daerah kerjanya antara cut-off dan

saturasi.

Gambar 61 Rangkaian CMOS

Percobaan 7



• Sumber tegangan DC (1 buah)


• Kit Transistor sebagai Switch (1 buah)

• Multimeter Analog dan Digital (2 buah)

• Kabel-kabel (2 buah)

Tugas Pendahuluan




Langkah Percobaan

Transistor BJT sebagai Switch

Gambar 62 Rangkaian BJT sebagai Switch

1. Susun rangkaian seperti pada gambar berikut ini dengan VCC = 12 Vdc.

2. Posisikan Rvar pada nilai minimum (VBE=0). Catat harga VCE awal.

3. Naikan tegangan di Base (dengan memutar Rvar) perlahan-lahan hingga terlihat lampu

menyala (relay bekerja).

4. Tepat pada saat lampu menyala, catat harga: IB, IC, VBE dan VCE.

5. Naikkan tegangan di Base (dengan memutar Rvar), catat IB dan IC. Tentukan tiga nilai

pengukuran antara saat lampu menyala sampai potensiometer Rvar maksimum.

A

Vcc

V

V

A

Rvar

100 k

Rc

IB

VBE

VCE

IC

Vcc

Relay

Lampu

12 V

Percobaan 7


6. Kemudian turunkan tegangan catu perlahan-lahan hingga lampu padam kembali. Catat

harga-harga IB, IC, VBE dan VCE yang menyebabkan lampu padam.

7. Ulangi langkah 3 sampai 7 dengan beberapa VCC lain (11, 10, 9 VDC, dll).

8. Gambarkan kurva yang menunjukkan VBE minimum yang menyebabkan Saturasi, VBE

maksimum yang menyebabkan Cut-Off, dan beberapa nilai VCC & VCE yang berbeda-

beda dalam satu grafik.

MOSFET sebagai Switch

A. N-MOS

1. Cara Multimeter

Gambar 63 Rangkaian NMOS sebagai Switch Cara Multimeter

10. Buat rangkaian seperti pada gambar berikut ini dengan VDD = 5 Vdc.

11. Posisikan Rvar pada nilai minimum (Va=0). Catat harga VDS dan ID awal.

12. Naikan tegangan di Gate (dengan memutar Rvar) perlahan-lahan hingga terlihat ada arus

di Drain (ID).

13. Tepat pada saat ada arus di Drain (ID), catat harga: IG, ID, VGS dan VDS

14. Ulangi langkah 11 sampai 13 dengan beberapa VDD lain: 6, 7.5, 9, VDC (jangan melebihi

12V).

15. Gambarkan kurva hubungan VGS – ID.

Rd

2,2K

Rvar

100K

Vgs

Id

Vds

Vdd

G

D

s

Percobaan 7


2. Cara Osiloskop

16. Buat rangkaian seperti pada gambar berikut ini dengan VDD = 5 VDC.

Gambar 64 Rangkaian NMOS sebagai Switch Cara Osiloskop

17. Gunakan generator sinyal sebagai Vin

18. Atur bentuk gelombang fungsi generator segitiga dengan amplitude 0 – 5 V (atur offset

fungsi generator) dan kemudian hubungkan ke osiloskop channel 1.

19. Hubungkan keluaran (Vout) channel 2, gunakan mode xy untuk melihat kurva Vin – Vout.

20. Amati dan gambar kurva tersebut pada buku log praktikum.

21. Tentukan tegangan Threshold (Vth).

B. Inverter CMOS

1. Cara Multimeter

22. Buat rangkaian seperti pada gambar berikut ini dengan VCC = 5 VDC.

Rvar

100K

Vgs

Id

Vout

Vdd

G

D

S

a

Gambar 65 Rangkaian CMOS sebagai Switch Cara Multimeter

Rd

Vdd

G

D

s

+

-

+

-

Vin

Vout

Percobaan 7


23. Posisikan Rvar pada nilai minimum (Va=0). Catat harga Vout, IS dan ID awal.

24. Naikan tegangan di Gate (dengan memutar Rvar) perlahan-lahan hingga terlihat ada arus

di Drain (ID).

25. Tepat pada saat ada arus di Drain (ID), catat harga: IG, IS, ID, VGS dan VDS.

26. Naikkan terus Va (=VGS) untuk beberapa nilai, kemudian catat IG, IS, ID, VGS dan VDS

dan gambarkan kurva Va-Vout.

27. Ulangi langkah 23 sampai 26 untuk VCC = 10 VDC.

2. Cara Osiloskop

28. Buat rangkaian seperti pada gambar berikut ini dengan VDD = 5 VDC.

Gambar 66 Rangkaian CMOS sebagai Switch Cara Osiloskop

29. Gunakan generator sinyal sebagai Vin.

30. Atur bentuk gelombang fungsi generator segitiga dengan amplitude 0 – 5 V (atur offset

fungsi generator) dan kemudian hubungkan ke osiloskop channel 1.

31. Hubungkan Vout1 ke channel 2 osiloskop, gunakan mode xy untuk melihat kurva Vin –

Vout1.


33. Tentukan tegangan Threshold (Vth).

34. Lepaskan hubungan Vout1 dari osiloskop, kemudian hubungkan Vout2 ke channel 2

osiloskop, gunakan mode xy untuk melihat kurva Vin – Vout2.


Percobaan 7













Lampiran A

Analisis Rangkaian dengan SPICE 75

Lampiran A

Analisis Rangkaian dengan SPICE

Pendahuluan

SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasys) adalah program yang

digunakan untuk melakukan simulasi dan analisa rangkaian elektronik. SPICE didasari oleh

analisa simpul (node) rangkaian. Pada awalnya, SPICE dikembangkan untuk keperluan

akademis, dan tersedia sebagai perankat lunak gratis di UC Berkeley. Pada

perkembangannya, tersedia berbagai macam versi SPICE baik yang komersil ataupun yang

gratis.

Untuk kuliah di Teknik Elektro, sebaiknya menggunakan Winspice atau Pspice, dengan

perbedaan :

Winspice: dilengkapi kemampuan script matematis

Pspice: GUI yang lebih baik

Namun pada tutorial ini, hanya akan dibahas mengenai Winspice.

Struktur Bahasa(sintaks) SPICE

Secara umum, definisi rangkaian di SPICE menggunakan deskripsi/sintaks khusus, yang

terdiri atas beberapa bagian, yaitu :

1. Baris pertama Judul

2. Blok Uraian Rangkaian

a. NamaDevais Simpul Nilai

b. Bila dimulai dengan * dianggap komentar

c. Bila dimulai dengan + lanjutan baris sebelumnya

3. Blok Perintah Analisis

4. Penutup. Deskripsi rangkaian SPICE harus diakhiri dengan perintah .END

Selain itu, ada beberapa kaidah yang sebaiknya diketahui dalam menyusun rangkaian

menggunakan SPICE, yaitu :

1. SPICE menggunakan prinsip analisis simpul

Nama/nomor simpul bebas, nomor 0 untuk rujukan GND

Arus dapat dibaca bila ada sumber tegangan, gunakan sumber tegangan nol

untuk mencari arus pada cabang tanpa sumber tegangan

2. Elemen selalu dihubungkan pada simpul

Urutan nama devais, simpul-simpul sambungan, dan nilai

Gunakan rujukan tegangan dan arah arus untuk rujukan tegangan positif

dan negatif

Lampiran A

76 Analisis Rangkaian dengan SPICE

Deskripsi Sintaks Library di SPICE

Komponen-komponen yang umum digunakan di SPICE telah memiliki definisi-nya yang

ada dalam library SPICE. Bentuk Umum 2 terminal : NamaDevais simpul+ simpul- nilai

Jenis Komponen NamaDevais simpul+ simpul-

nilai

Keterangan

Sumber tegangan V…. s+ s- (DC) nilai tanda DC untuk

sumber sebagai

variabel analisis

DC

Sumber Arus I…. s+ s- nilai

Resistor R…. s+ s- nilai

Voltage-Controlled Voltage

Source

E…. sv+ sv- sc+ sc-

nilai

Voltage-Controlled Current

Source

G… sv+ sv- sc+ sc-

nilai

Current-Controlled Voltage

Source

H… s+ s- V… nilai

Current-Controlled Current

Source

F… s+ s- V… nilai

Sedangkan untuk perintah analisis rangkaian, terdapat beberapa perintah yang umum

dipakai :

Jenis Analisa Perintah yang

digunakan

Titik kerja DC tunggal OP

Variabel Nilai DC DC

Variabel Frekuensi

(linierisasi)

AC

Variabel Waktu (transien) TRAN

Contoh Deskripsi Rangkaian SPICE

Misalkan terdapat rangkaian pada gambar 1 dibawah yang akan dianalisa menggunakan

SPICE

Lampiran A

Analisis Rangkaian dengan SPICE 77

.

Gambar 1. Contoh rangkaian yang akan dianalisa SPICE.

Langkah pertama yang perlu kita lakukan adalah memberi nama simpul dan nama devais,

seperti yang digambarkan pada gambar 2 dibawah.

Gambar 1. Pemberian nama node dan komponen di rangkaian.

Sehingga dari rangkaian gambar 2 itu, dapat dibuat deskripsi rangkaiannya di SPICE sebagai

berikut :

RANGKAIAN CONTOH

* Komponen Pasif

R12 1 2 20

R23 2 3 10

RA 2 0 30

R3 3 0 40

* Sumber

V120 1 0 120

IB 3 0 3

.control

OP

print v(1) v(2) v(3) v120#branch

.endc

.end

Baris ke-1 adalah Judul dari rangkaian itu. Baris ke-2 adalah komentar untuk menjelaskan

bahwa beberapa baris dibawahnya adalah deskripsi rangkaian pasif yang ada di rangkaian.

Baris ke-3 sampai ke-6 adalah deskripsi komponen resistor, yang diawali dengan nama

resistor, nama node yang terhubung dengan kaki-1 resistor, nama node yang terhubung

dengan kaki-2, dan nilai resistor itu dalam satuan ohm.

Baris ke-8 adalah definisi sumber tegangan independen, yang dimulai dengan namanya,

nama node yang terhubung dengan kaki-positif, nama node yang terhubung dengan kaki-

negatif, dan nilai tegangannya dalam satuan volt. Baris ke-9 adalah definisi sumber arus

independen, yang dimulai dengan namanya, nama node yang terhubung dengan kaki-positif,

nama node yang terhubung dengan kaki-negatif, dan nilai tegangannya dalam satuan

ampere.

V120

R12

R23

RA

R3

I

B

Lampiran A

78 Analisis Rangkaian dengan SPICE

Baris ke-10 adalah sintaks yang menyatakan bahwa setelah ini adalah sintaks-sintaks

kontrol. Baris ke-11 adalah sintaks perintah analisa titik kerja DC (Operating Point) dari

rangkaian. Dan baris ke-12 adalah perintah untuk mencetak nilai tegangan di node-1 (v(1)),

node-2 (v(2)), node-3 (v(3)), dan nilai arus di cabang V120 (v120#branch).

Hasil Analisis SPICE

Setelah di-RUN, SPICE akan menampilkan hasil analisanya berupa tulisan:

v(1) = 1.200000e+02

v(2) = 3.483871e+01

v(3) = 3.870968e+00

v120#branch = -4.25806e+00

yang artinya dapat dijelaskan melalui gambar 3 dibawah.

Gambar 3. Nilai tegangan di titik-titik yang dianalisa SPICE.

Analisis Waktu SPICE3

Pada blok kontrol berikan perintah:

TRAN tstep tstop [tstart tmax]

Perhitungan pada analisis dengan variabel waktu dimulai dari t=0 dengan langkah

tstep dan berakhir pada tstop.

Bila hanya diingin data pada selang waktu tertentu saja dalam selang 0-stop

berikan tstart dan tmax.

Akan dibahas lebih lanjut setelah Kuliah Bab 8 tentang gejala transien

Lampiran B

Pengenalan EAGLE 79

Lampiran B

Pengenalan EAGLE

Eagle (Easily Applicable Graphical Layout Editor) adalah aplikasi untuk membuat Layout

PCB dan skematiknya. EAGLE tersedia sebagai FreeWare di www.cadsoft.de dengan

beberapa batasan. Untuk membuat PCB menggunakan EAGLE, ada beberapa tahap yang

perlu dilakukan :

1. Membuat Skematik Rangkaian

2. Membuat Layout PCB dari rangkaian

3. Membuat PCB nya

Pada tutorial ini, akan dijelaskan langkah-langkah pembuatan PCB menggunakan EAGLE

v6.2

Membuat Skematik

Misalkan ada rangkaian penguat seperti pada gambar 1 dibawah, yang perlu kita buat PCB-

nya.

Function

Generator

Power

Supply

Osiloskop

1K

10K

2n2222

Gambar 1. Rangkaian yang ingin dibuat

Langkah pertama, kita buka EAGLE. Lalu akan terbuka layar seperti pada gambar 2

dibawah.

http://www.cadsoft.de/

Lampiran B

80 Pengenalan EAGLE

Kemudian kita masuk ke Schematic Editor dengan memilih menu : File >> New >>

Schematic

Setelah masuk ke Schematic Editor, langkah berikutnya adalah mengambil komponen dari

library. Caranya adalah : Edit >> Add maka akan muncul jendela seperti pada gambar 3

dibawah.

Kita ingin menambahkan/mengambil RESISTOR untuk dimasukkan ke rangkaian. Ketikkan

resistor pada menu Search , dan kemudian pilih resistor di library rcl R-EU_ R-

EU_0207/7, kemudian klik OK.

Masukkan resistor sebanyak yang diperlukan di rangkaian.

Gambar 3. Menambahkan resistor dari Library

Dengan cara yang sama, masukkan transistor 2n2222 ke rangkaian. Seperti pada gambar 4.

Gambar 4. Menambahkan transistor dari Library

Lampiran B

Pengenalan EAGLE 81

Klik kanan pada mouse untuk memutar komponen ketika baru dimasukkan dari library.

Dengan cara yang sama, masukkan jumper dengan kode JP1E dan GND ke rangkaian,

sehingga Schematic Editor jadi seperti pada gambar 5 dibawah

Gambar 5. Seluruh komponen yang digunakan sudah berada di Schematic Editor

Perhatian : kita menambahkan Power-Supply, Function-Generator dan Osilator dalam

bentuk jumper/header yang nantinya akan dihubungkan ke peralatan-peralatan tersebut

menggunakan kabel.

Berikutnya, kita perlu menambahkan/mengubah informasi mengenai komponen yang

digunakan. Ubahlah Info/tulisan tentang komponen dengan meng-klik : View >> Info , lalu

klik pada komponen yang ingin dilihat/ubah informasinya. Seperti pada gambar 6.

Untuk menghubungkan kaku antar komponen, klik Draw >> Wire , lalu klik di salah satu

kaki yang ingin disambungkan, dan klik lagi di kaki yang lain. Untuk melepas wire, gunakan

tombol ‘ESC’ di keyboard PC.

Lampiran B

82 Pengenalan EAGLE

Lengkapi atau ubah info pada komponen, lalu hubungkan kaki antar komponen sehingga

rangkaian menjadi seperti pada gambar 7 dibawah ini.

Gambar 7. Gambar lengkap rangkaian penguat yang ingin dibuat.

Simpanlah skematik ini sebagai file penguat_1.sch.

Membuat Layout PCB

Untuk membuat layout PCB, dari layar Schematic Editor, klik : File >> Switch to board.

Jika ada pertanyaan, jawab saja dengan YES.

Maka akan terbuka layar Board Editor, dengan beberapa komponen ada disana. Pindah

komponen ke dalam kotak yang ada di Board Editor dan atur-aturlah sehingga menjadi

seperti pada gambar 8 dibawah.

Gambar 8. Komponen-komponen setelah diatur di dalam kotak di Board Editor.

Langkah berikutnya adalah Routing atau membuat Track. Kali ini kita akan menggunakan

fasilitas AutoRouter yang ada di EAGLE. Untuk mengaktifkan autorouter, klik : Tools >>

Auto.. , maka akan muncul jendela seperti pada gambar 9 dibawah.

Lampiran B

Pengenalan EAGLE 83

Karena kita hanya menggunakan 1 layer PCB saja, dan itu adalah “Bottom Layer”, maka di

menu autorouter setup pada bagian “1 Top” kita pilih N/A (Not Available), dan di bagian

“16 Bottom” anda terserah memilih kode apa (asalkan bukan N/A), kemudian klik OK

Gambar 9. Menu AutoRouter Setup

Maka pada Board Editor akan tergambarkan Track PCB antar komponen seperti pada

gambar 10. Dan jadilah PCB kita. Kadang kita perlu menambahkan tulisan-tulisan tertentu

untuk memudahkan pembuatan PCB.

Simpanlah file layout PCB anda tersebut sebagai file penguat_1.brd

Membuat PCB

File layout PCB anda (*.brd) dapat dijadikan PCB di tempat-tempat pembuatan PCB di

Bandung :

Lampiran B

84 Pengenalan EAGLE

1. Multikarya, di Terusan Jalan Jakarta

2. SELC, di Jalan Jakarta

3. Spectra, di jalan Ahmad Yani

Dengan harga dan spesifikasi masing-masing.

Modul EL2140 Sem 2 2011-2012labdasar.ee.itb.ac.id/lab/EL2205 - Elektronika 1/Modul EL-2205...

Documents

Transcript of Modul EL2140 Sem 2 2011-2012labdasar.ee.itb.ac.id/lab/EL2205 - Elektronika 1/Modul EL-2205...