MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... ·...

of 71 /71
MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRONIKA PROGRAM PENDIDIKAN VOKASI UNIVERSITAS HALU OLEO KENDARI

Transcript of MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... ·...

Page 1: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRONIKAPROGRAM PENDIDIKAN VOKASI

UNIVERSITAS HALU OLEOKENDARI

Page 2: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 1

Petunjuk Praktikum Elektronika 1

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

Persiapan

Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul ini.

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

Page 3: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 1

2

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. 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.

Page 4: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 1

Petunjuk Praktikum Elektronika 3

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.

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.

Gambar 2 Rangkaian clipper dengan dioda zener

Page 5: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 1

4

C

R

Gambar 3 Rangkaian clamper

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 )

Langkah Percobaan

Memulai Percobaan

1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang

tertempel pada masing-masing meja praktikum.

2. Lakukan kalibrasi osiloskop

Karakteristik Dioda

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

Gambar di bawah ini. Lalu hubungkan osiloskop untuk pengamatan rangkaian.

Sinyal yang digunakan adalah sawtooth atau sinusoidal. Untuk mengawali,

gunakan DC offset nol untuk sinyal dari generator sinyal.

Page 6: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 1

Petunjuk Praktikum Elektronika 5

Gambar 4 Pengukuran karakteristik dioda

4. Gunakan mode X-Y untuk mengamati sinyal

5. Tekan tombol invert untuk channel B

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

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

menggambar).

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

Zener.

8. Catat semua pengamatan pada buku log praktikum.

Penyearah dan Filter

9. 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.

10. 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

Page 7: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 1

6

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

(minimum 2 nilai resitansi).

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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

Page 8: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 1

Petunjuk Praktikum Elektronika 7

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.

18. Lakukan analisis terhadap hasil yang anda peroleh.

Rangkaian Clipper

D1

5V 5V

D2

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

Tegangan DC : 5 Volt dari sumber tegangan DC

20. Amati dengan menggunakan Osiloskop sinyal output yang diperoleh dan

gambarkan bentuk sinyalnya.

Page 9: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 1

8

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

pada langkah 19.

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

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.

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).

Page 10: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 1

Petunjuk Praktikum Elektronika 9

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

Kurva Karakteristik Dioda

Dioda Silikon

Page 11: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 1

10

Dioda Germanium

Dioda ZENER

Page 12: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 1

Petunjuk Praktikum Elektronika 11

Tabel Pengamatan Penyearah dan Filter

Rangkaian Diamati Resistansi [Ω]

Kapasitansi [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

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.

Page 13: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 1

12

Tabel Pengamatan Arus Dioda

Page 14: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 1

Petunjuk Praktikum Elektronika 13

Tabel Pengamatan Rangkaian Clipper

Tabel Pengamatan Rangkaian Clamper

Page 15: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 1

14

Page 16: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 2

Petunjuk Praktikum Elektronika 15

Percobaan 2

Karakteristik BJT

Tujuan

Memahami karakteristik transistor BJT

Memahami teknik bias dengan rangkaian diskrit

Memahami teknik bias dengan sumber arus konstan

Persiapan

Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul ini.

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.

Transistor BJT NPN

Transistor BJT PNP

Page 17: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 2

16

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.

Dari 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.

Page 18: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 2

Petunjuk Praktikum Elektronika 17

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

kemiringan dari kurva di atas, yaitu

BE

Cm

V

Ig

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.

Page 19: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 2

18

Alat dan Komponen yang Digunakan

Sumber tegangan DC

Kit Percobaan Karakteristik Transisitor dan Rangkaian Bias

Sumber arus konstan

Multimeter (2 buah)

Osiloskop

Langkah Percobaan

Karakteristik Input Transistor IC-VBE

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

menyambungkannya ke osiloskop ber-kopling DC)

a. Gelombang Segitiga ~1KHz.

b. Amplituda sinyal 0,8V

c. Set Ofsett positif sehingga nilai minimum sinyal berada di titik nol

(ground).

2. Susunlah rangkaian berikut ini :

B

C

E

10Vdc

Generator

Sinyal

A

RC

( minimum)

+

-

+

-

3. Hubungkan osiloskop :

a. Probe positif (+) Ch-1 (X) ke titik B,

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

c. Ground osiloskop ke titik A.

4. Gunakan setting osiloskop :

- Skala X pada nilai 0,1V/div dengan kopling AC,

- Skala Y pada nilai 1V/div dengan kopling DC, dan tekan tombol ‘invert’ nya.

- Osiloskop pada mode X-Y.

Page 20: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 2

Petunjuk Praktikum Elektronika 19

5. Tempatkan tegangan X minimum pada garis grid paling kiri (nilai VBE = 0).

Tempatkan tegangan Y terkecil (minimum) pada garis grid kedua paling bawah

(nilai IC = 0) . Apabila kurva tampak sebagai dua garis, naik atau turunkan

frekuensi generator sinyal hingga diperoleh kurva yang lebih baik.

6. Gambarkan plot IC (mA) - VBE (Volt) di BCL anda

Catatan : Skala Y osiloskop menunjukkan tegangan pada resistor Rc. Arus kolektor (Ic)

adalah tegangan tersebut dibagi resistansi itu (VY / RC), dengan nilai Rc sekitar 82

Ω.

Karakteristik Output Transistor IC-VCE

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

menyambungkannya ke osiloskop ber-kopling DC)

a. Gelombang Segitiga ~1KHz.

b. Amplituda sinyal 12Vpp

c. Set Ofsett positif sehingga nilai minimum sinyal berada di titik nol

(ground).

2. Susunlah rangkaian seperti pada gambar dibawah ini.

B

C

E

Sumber

Arus

Generator

Sinyal

A

RC

( minimum)

+

-

(25uA)

3. Hubungkan Osiloskop ke rangkaian :

- Probe positif (+) Ch-1 (X) ke titik E,

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

- Ground osiloskop ke titik C.

4. Gunakan setting osiloskop :

- Skala X pada nilai 1V/div dengan kopling DC,

Page 21: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 2

20

- Skala Y pada nilai 0,5V/div dengan kopling DC, dan tekan tombol ‘invert’ nya.

- Osiloskop pada mode X-Y.

- Titik nol X (VCE = 0) pada di garis grid ketiga dari kiri, dan titik nol Y (IC = 0) pada

garis grid kedua dari bawah.

5. Apabila kurva tampak sebagai dua garis, naik atau turunkan frekuensi generator

sinyal hingga diperoleh kurva yang lebih baik.

6. Amati kurva arus IC – VCE yang ditunjukkan osiloskop. Gambarkan di BCL anda.

7. Ubah-ubah nilai IB untuk semua nilai keluaran sumber arus yang tersedia. Sesuaikan

skala Ch-2 untuk mendapatkan pembacaan yang lebih baik. Gambarkan semua kurva

itu pada grafik yang sama.

Early Effect

Dengan menggunakan rangkaian dan setting pada percobaan karakteristik IC - VCE sebelumnya :

1. Pilihlah nilai arus basis (IB) dari sumber arus 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.

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.

Pengaruh Bias pada Penguat Transistor

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

menyambungkannya ke osiloskop)

-VA VCE1 VCE2

vCE

iC

IC2 IC1

0

Page 22: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 2

Petunjuk Praktikum Elektronika 21

a. Gelombang Sinusoid ~1KHz.

b. Amplituda sinyal 50 mVpp (tarik tombol amplituda agar didapat nilai yang

kecil)

c. Gunakan T konektor pada terminal output.

2. Susunlah rangkaian seperti pada gambar dibawah ini.

B

C

ESumber

Arus

A

RC

-

Generator

Sinyal

9Vdc+

-

+

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 :

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

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

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

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

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

6. Set IB pada 25µA (minimum sumber arus).

7. Set RC minimum (sekitar 82 Ω).

8. Baca dan catat tegangan VCE kemudian gambarkan bentuk gelombang tegangan

output VCE yang ditunjukkan osiloskop. Amati adanya distorsi pada bentuk

gelombang output.

9. 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-8 terjadi.

10. Ulangi langkah 7-10. Untuk nilai-nilai IB : 200µA dan 400µA.

Page 23: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 2

22

11. Ubah nilai RC menjadi nilai maksimum-nya (sekitar 5KΩ). Ulangi langkah 8-10 untuk

nilai RC ini.

12. Ubah nilai IB menjadi 150µA. Atur nilai RC sehingga VCE yang terbaca di multimeter

sekitar 5V. Amati dan gambar bentuk tegangan yang terlihat di osiloskop. 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

kondisi ini terjadi.

13. Naikkan amplitude input (dari generator sinyal) hingga tampak terjadi distorsi pada

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

bentuk gelombang outputnya.

14. Naikkan lagi amplituda input. Amati apakah amplituda gelombang output masih bisa membesar, dan catat nilai maksimum amplituda tersebut.

Mengakhiri Percobaan

1. 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).

2. Matikan MCB dimeja praktikum sebelum meninggalkan ruangan.

3. 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.

4. 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.

Page 24: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 2

Petunjuk Praktikum Elektronika 23

Tabel Data Pengamatan Pengaruh Bias pada Kerja Transistor

Vin Vout

Daerah cutoff

IB =………… mA

IC =…….. mA

VCE =……..V

VBE = …….. V

Daerah aktif

IB =………… mA

IC =…….. mA

VCE =……..V

VBE = …….. V

Daerah saturasi

IB =………… mA

IC =…….. mA

VCE =……..V

VBE = …….. V

Page 25: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 2

24

Page 26: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 3

Petunjuk Praktikum Elektronika 25

Percobaan 3

Penguat BJT

Tujuan

Mengetahui dan mempelajari fungsi transistor sebagai penguat

Mengetahui karakteristik penguat berkonfigurasi Common Emitter

Mengetahui karakteristik penguat berkonfigurasi Common Base

Mengetahui karakteristik penguat berkonfiurasi Common Collector

Mengetahui dan mempelajari resistansi input, resistansi output, dan faktor

penguatan dari masing-masing konfigurasi penguat

Persiapan

Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul ini.

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.

Page 27: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 3

26

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.

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.

Page 28: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 3

Petunjuk Praktikum Elektronika 27

Dengan model ini, Ri (resistansi input) adalah:

Ri = RB // rπ

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

ov

Rr

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.

Page 29: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 3

28

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.

Pada konfigurasi ini berlaku:

Page 30: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 3

Petunjuk Praktikum Elektronika 29

Resistansi input: Li RrR )1(

Resistansi output: 1

)//(

RBRrR s

eo

Faktor penguatan: oL

L

RR

RAv

Alat dan Komponen yang Digunakan

Sumber tegangan DC (1 buah)

Generator Sinyal (1 buah)

Osiloskop (1 buah)

Multimeter (3 buah)

Breadboard (1 buah)

Sumber arus konstan (1 buah)

Transistor 2N3904 (1 buah)

Kabel-kabel

Resistor Variable (1 buah)

Langkah Percobaan

Memulai Percobaan

1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja

yang tertempel pada masing-masing meja praktikum.

Tegangan Bias dan Parameter Penguat

2. Susun rangkaian seperti gambar di bawah dengan nilai-nilai komponen sebagai

berikut:

VVCC

FCCC

kRCkRB

NQ

10

100321

10Re127

39042

Page 31: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 3

30

3. Pasanglah resistor set pada modul current source untuk menghasilkan arus Ic

yang diinginkan dengan menggunakan formula

Ic

mVRset

7.67 Asumsi IC = IE

(Catatan: Arus yang dihasilkan harus kurang atau sama dengan 10 mA).

4. Ukurlah IC , IB dan IE dan catat pada tabel di bawah ini. Kemudian dengan nilai

tersebut dan nilai komponen yang digunakan hitung parameter-parameter

transistor serta parameter rangkaian penguat di bawah ini dan tuliskan pada

tabel yang tersedia

Besaran Ukur Nilai

IC

IB

IE

Parameter Formula Nilai

Model Ekivalen Transistor

gm

T

Cm

V

Ig

B

C

I

I

Page 32: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 3

Petunjuk Praktikum Elektronika 31

r

mgr

re

E

Te

I

Vr

Penguat CE

Av

S

ov

Rr

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

Common Emitter

A. Faktor Penguatan

Page 33: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 3

32

5. Hubungkan ujung kaki RE ke pin “input” current source. Lakukan pengecekan arus

Ic tersebut dengan menggunakan amperemeter dan pastikan semua ground

terhubung.

6. Buatlah suatu sinyal sinusoidal kecil dari generator sinyal dengan tegangan Vpp

= 40-50 mV dan frekuensi 10 kHz.

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

oleh gambar di bawah ini.

8. Amati dan gambar sinyal di titik Z dan X menggunakan osiloskop.

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

buku log praktikum.

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

terdistorsi. Catatlah tegangan vi pada saat hal tersebut terjadi.

11. Ulangi langkah 8 dan 9 dengan menambahkan resistor pada kaki emitor dengan

capasitor bypass C3 seperti yang ditunjukkan oleh gambar berikut ini.

Page 34: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 3

Petunjuk Praktikum Elektronika 33

B. Resistansi Input

12. Lepaskan hubungan Frekuensi Generator dan Osiloskop dari rangkaian.

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

= 40 – 50 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.

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

merubah amplituda output Generator sinyal, susunlah rangkaian seperti pada

gambar di bawah ini (Re dihubung singkat).

Page 35: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 3

34

15. 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).

16. Ulangi percobaan ini dengan memasang resistor Re.

C. Resistansi Output

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

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

dihubung singkatkan).

18. 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.

19. Ulangi percobaan ini dengan memasang Re.

Common Base

A. Faktor Penguatan

20. Lakukan langkah 2 sampai langkah 5.

21. Hubungkan rangkaian seperti pada gambar berikut ini.

Page 36: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 3

Petunjuk Praktikum Elektronika 35

22. Amati dan gambar gelombang di titik Z dan Y menggunakan osiloskop.

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

buku log praktikum.

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

terdistorsi. Catatlah tegangan vi pada saat hal tersebut terjadi.

B. Resistansi Input

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

Emitter (kecuali langkah 15) pada rangkaian berikut ini.

Page 37: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 3

36

C. Resistansi Output

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

Common Emitter (kecuali langkah 18) pada rangkaian di bawah ini.

Common Collector

A. Faktor Penguatan

27. Hubungkan rangkaian seperti pada Gambar 5-15.

28. Amati dan gambar gelombang di titik X dan Y menggunakan osiloskop.

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

tersebut di buku log praktikum.

Page 38: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 3

Petunjuk Praktikum Elektronika 37

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

mulai terdistorsi. Catat tegangan vi.

B. Resistansi Input

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

Emitter (kecuali langkah 15) pada rangkaian berikut ini.

C. Resistansi Output

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

Common Emitter (kecuali langkah 18) pada rangkaian di bawah ini.

Page 39: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 3

38

Analisis dan Kesimpulan

33. Dari hasil pengamatan yang anda peroleh untuk ketiga konfigurasi penguat

BJT, bandingkanlah karakteristik ketiganya, lakukan analisis, dan tariklah

kesimpulan pada laporan anda.

Mengakhiri Percobaan

34. 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).

35. Matikan MCB dimeja praktikum sebelum meninggalkan ruangan.

36. 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.

37. 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.

Page 40: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 3

Petunjuk Praktikum Elektronika 39

Kurva karakteristik IC vs VCE 2N3904

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0 2 4 6 8 10

VCE

IC

Page 41: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 4

40

Percobaan 4

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

Persiapan

Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul ini.

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.

Page 42: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 4

Petunjuk Praktikum Elektronika 41

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.

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 3 konfigurasi penguat pada transistor MOSFET, yaitu

Page 43: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 4

42

Common Source

Common Gate

Common Drain

Ketiganya memiliki karakteristik yang berbeda-beda dari faktor penguatan, resistansi

input, dan resistansi output. Tabel berikut ini merangkum karakteristik dari ketiga

konfigurasi tersebut.

Alat dan Komponen yang Digunakan

Sumber tegangan DC (2buah)

Generator Sinyal (1 buah)

Osiloskop (1 buah)

Multimeter (3 buah)

Kit Transistor sebagai switch

Breadbord (1 buah)

RG = Potensiometer 1 MΩ (1 buah)

RD = Potensiometer 10 kΩ (1 buah)

RS = Potensiometer 1 kΩ (2 buah)

Resistor 1 MΩ (1 buah)

Kapasitor 100 uF (3 buah)

Kabel-kabel

Langkah Percobaan

Memulai Percobaan

1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja

yang tertempel pada masing-masing meja praktikum.

Kurva Karakteristik Transistor MOSFET

Page 44: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 4

Petunjuk Praktikum Elektronika 43

A. Kurva ID vs. VGS

2. Buatlah rangkaian seperti gambar di bawah ini.

3. Aturlah tegangan VGS, lalu catat ID yang dihasilkan sesuai dengan tabel berikut

ini.

VGS (V) ID (mA)

0

1.5

2

2.5

3

4

5

7.5

4. Buatlah plot kurva karakteristik ID vs. VGS dalam buku catatan laboratorium anda.

5. Tentukan tegangan threshold, Vt.

B. Kurva ID vs. VDS

6. Buatlah rangkaian seperti pada gambar di bawah ini. Gunakan dua sumber

tegangan DC.

7. Aturlah tegangan VDS lalu catat ID yang dihasilkan untuk setiap VGS sesuai dengan

tabel berikut ini.

Page 45: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 4

44

VDS(V)

ID(mA)

VGS = 2 VGS = 2.5 VGS= 3 VGS= 4 VGS= 5 VGS= 7 VGS= 9

0

0.25

0.5

1

2

3

4

5

6

7

8

9

8. Buatlah plot kurva karakteristik ID vs. VDS untuk setiap VGS dalam satu gambar di

buku catatan laboratorium anda.

9. Tentukanlah daerah saturasi, dan daerah triode.

Desain Q-point

10. Pada kurva karakteristik ID vs. VDS, rancanglah Load line (garis beban) dengan

menentukan VDD terlebih dahulu dan menentukan RD. Tempatkanlah titik Q point

pada garis beban tersebut. Berikut ini adalah contoh gambar penempatan Q

point pada kurva karakteristik ID vs VDS.

Page 46: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 4

Petunjuk Praktikum Elektronika 45

11. Hitunglah gm dengan terlebih dahulu mencari nilai K berdasarkan formula 2)( tGSD VvKi dan )(2 tGSm VvKg .

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

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

Penguat Common Source

A. Faktor Penguatan

13. Buatlah rangkaian seperti pada gambar di bawah ini.

14. Aturlah VDD, potensiometer RG, RD, dan RS agar transistor berada pada titik

operasi yang diinginkan.

15. Buatlah sinyal input sinusoidal sebesar 50 mVpp dengan frekuensi 10 kHz.

16. Hubungkan sinyal input tersebut ke rangkaian dengan memberikan kapasitor

kopling seperti yang ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.

Page 47: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 4

46

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

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

19. Naikkan amplitudo generator sinyal dan perhatikan sinyal output ketika sinyal

mulai terdistorsi. Catatlah tegangan input ini.

20. Bandingkan nilai penguatan yang diperoleh dari percobaan ini dengan nilai dari

hasil perhitungan dengan menggunakan tabel karakteristik penguat FET.

B. Resistansi Input

21. Hubungkan rangkaian di atas dengan sebuah resistor variable pada inputnya

seperti pada gambar di bawah ini.

22. Hubungkan osiloskop pada Gate transistor.

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

sinyal input tanpa resistor variable.

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

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

dari hasil perhitungan dengan menggunakan tabel karakteristik penguat FET.

Page 48: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 4

Petunjuk Praktikum Elektronika 47

C. Resistansi output

26. Hubungkan rangkaian di atas dengan sebuah resistor variable pada outputnya

seperti pada gambar di bawah ini.

27. Hubungkan osiloskop pada kapasitor Drain transistor.

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

sinyal output tanpa resistor variable.

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

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

dari hasil perhitungan dengan menggunakan tabel karakteristik penguat FET.

Penguat Common Gate

31. Lakukan percobaan Faktor Penguatan, Resistansi input, dan Resistansi Output

seperti pada Common Source, namun dengan konfigurasi rangkaian di bawah

ini.

Page 49: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 4

48

Penguat Common Drain

32. Lakukan percobaan Faktor Penguatan, Resistansi input, dan Resistansi Output

seperti pada Common Source, namun dengan konfigurasi rangkaian di bawah

ini.

Mengakhiri Percobaan

33. 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).

34. Matikan MCB dimeja praktikum sebelum meninggalkan ruangan.

35. 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.

36. 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.

Page 50: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 4

Petunjuk Praktikum Elektronika 49

Kurva disipasi daya maksimum CD4007

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

VDS(V)

ID(mA)

Page 51: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 5

50

Percobaan 5

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

Persiapan

Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul ini.

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.

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

tegangan (bias) dari emitter-base.

Page 52: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 5

Petunjuk Praktikum Elektronika 51

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.

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.

Page 53: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 5

52

Alat dan Komponen yang Digunakan

Sumber tegangan DC (1 buah)

Osiloskop (1 buah)

Kit Transistor sebagai Switch (1 buah)

Multimeter Analog dan Digital (2 buah)

Kabel-kabel (2 buah)

Langkah Percobaan

Memulai Percobaan

1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja

yang tertempel pada masing-masing meja praktikum.

Transistor BJT Sebagai Switch

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

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

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

lampu menyala (relay bekerja).

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

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

nilai pengukuran antara saat lampu menyala sampai potensiometer Rvar

maksimum.

7. Kemudian turunkan tegangan catu perlahan-lahan hingga lampu padam

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

A

Vcc

V

V

A

Rvar

100 k

Rc

IB

VBE

VCE

IC

Vcc

Relay

Lampu

12 V

Page 54: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 5

Petunjuk Praktikum Elektronika 53

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

9. 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

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.

2. Cara Osiloskop

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

Rd

2,2K

Rvar

100K

Vgs

Id

Vds

Vdd

G

D

s

Page 55: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 5

54

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

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).

Rd

Vdd

G

D

s

+

-

+

-

Vin

Vout

Page 56: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 5

Petunjuk Praktikum Elektronika 55

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.

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.

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

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.

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

Page 57: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 5

56

Mengakhiri Percobaan

36. 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).

37. Matikan MCB dimeja praktikum sebelum meninggalkan ruangan.

38. 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.

39. 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.

Page 58: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 5

Petunjuk Praktikum Elektronika 57

Page 59: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 6

58

Percobaan 6

Proyek Akhir

Tujuan

Merancang sebuah penguat berdasarkan pengetahuan komprehensif yang telah

didapatkan pada percobaan-percobaan sebelumnya

Persiapan

Pelajari lagi 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 telah ditentukan oleh

kordinator laboratorium/asisten.

Keterangan lebih lengkapnya tersedia di http://labdasar.ee.itb.ac.id

Instrumentasi dan Komponen

Instrumentasi dan komponen akan disediakan oleh laboratorium dasar sesuai dengan

tugas perancangan yang didapatkan.

Waktu Pengerjaan

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

ditentukan oleh kordinator laboratorium/asisten dan dikumpulkan serta dipresentasikan

pada waktu yang telah ditetapkan.

Page 60: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Percobaan 6

Petunjuk Praktikum Elektronika 59

Page 61: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Lampiran A

60

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

Page 62: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Lampiran A

61

Gunakan rujukan tegangan dan arah arus untuk rujukan tegangan positif

dan negatif

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

Page 63: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Lampiran A

62

Contoh Deskripsi Rangkaian SPICE

Misalkan terdapat rangkaian pada gambar 1 dibawah yang akan dianalisa menggunakan

SPICE

.

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.

V120

R12

R23

R

A

R

3

IB

Page 64: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Lampiran A

63

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.

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

Page 65: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan
Page 66: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Lampiran A

63

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.

Page 67: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Lampiran G

64

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.

Page 68: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Lampiran A

65

Gambar 4. Menambahkan transistor dari Library

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.

Page 69: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Lampiran G

66

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.

Page 70: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Lampiran A

67

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

Page 71: MODUL PRAKTEK RANGKAIAN ELEKTRONIKA - …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download... · rangkaian penyearah dan filter. Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan

Lampiran G

68

Membuat PCB

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

Bandung :

1. Multikarya, di Terusan Jalan Jakarta

2. SELC, di Jalan Jakarta

3. Spectra, di jalan Ahmad Yani

Dengan harga dan spesifikasi masing-masing.