P6 16th Team

32
BAB VII PERCOBAAN 6 COMMON BASE 7.1 Tujuan Percobaan 1. Mengetahui karakteristik penguat common base 2. Mengetahui cara kerja penguat common base 3. Mengenal sifat – sifat yang dimiliki penguat common base 4. Dapat merangkai rangkaian common base 5. Mengenal fungsi dari Amplitudo dan RL pada rangkaian penguat common base 7.2 Alat dan Bahan 1. Osiloskop Digital 2. Kapasitor 100µF 3 buah 3. Resistor 56Ω, 10K Ω, 2.2K Ω, 3,9KΩ, 27KΩ, 33KΩ, 47KΩ, 180KΩ, 220KΩ, 270KΩ, 680KΩ 4. Transistor NPN F9013 5. Audio Frequency Generator

description

Laporan Praktikum Elektronika Dasar Teknik Elektro UNDIP by Chrisna Radityatama

Transcript of P6 16th Team

BAB VII

PERCOBAAN 6

COMMON BASE

7.1 Tujuan Percobaan

1. Mengetahui karakteristik penguat common base

2. Mengetahui cara kerja penguat common base

3. Mengenal sifat – sifat yang dimiliki penguat common base

4. Dapat merangkai rangkaian common base

5. Mengenal fungsi dari Amplitudo dan RL pada rangkaian penguat common

base

7.2 Alat dan Bahan

1. Osiloskop Digital2. Kapasitor 100µF 3 buah3. Resistor 56Ω, 10K Ω, 2.2K Ω, 3,9KΩ, 27KΩ, 33KΩ, 47KΩ, 180KΩ, 220KΩ,

270KΩ, 680KΩ4. Transistor NPN F90135. Audio Frequency Generator

7.3 Gambar Rangkaian

Gambar 7.1 Rangkaian Common Basis

7.4 Langkah Percobaan

1. Mengalibrasi osiloskop

2. Merangkai komponen sesuai gambar 7.1

3. Mengatur frekuensi AFG sebesar 100kHz

4. Mengatur Vpp input sebesar 1 volt

3. Mengukur Vin pada rangkaian menggunakan osiloskop

4. MengukurVout pada RL dengan menggunakan osiloskop

5. Mencatat data percobaan

6. Mengulangi langkah 1-6 hingga 8 variasi RL

7.5 Data Percobaan

Tabel 7.1 Data Percobaan Common Base

NoFrekuensi (Hz)

Hambatan Depan (Rd)

Ragam Gelombang Masukan (Vin)

Hambatan Beban (RL)

Ragam Gelombang Keluaran (Vout)

1 100K 56 Ω

Vpp = 1vT =

10K

Vpp = 3.6vT=

2 100K 56 Ω

Vpp = 1vT =

27K

Vpp = 4,0v

3 100K 56 Ω

Vpp = 1vT =

33K

Vpp = 4,1v

4 100K 56 Ω

Vpp = 1vT =

47K

Vpp = 4,2v

5 100K 56 Ω

Vpp = 1vT =

180K

Vpp = 4,4

6 100K 56 Ω

Vpp = 1vT =

220K

Vpp = 4,6v

7 100K 56 Ω

Vpp = 1vT =

270K

Vpp = 5,4v

8 100K 56 Ω

Vpp = 1vT =

680K

Vpp = 7,8v

7.6 Analisa dan Pembahasan

7.6.1 Teori Dasar

Penguat common base (CB) merupakan bentuk aplikasi dari rangkaian prasikap tegangan konfigurasi transistor CB yang bekerja pada daerah aktif. Pada daerah kerja aktif, persambungan kolektor diberi prategangan balik (Junction C bernilai negatif) dan persambungan emitter diberi prategangan maju (Junction E bernilai positif).

Penguat basis bersama paling cocok digunakan dalam rangkaian ynag membutuhkan kenaikan tingkat teganga (V) hal ini disebabkan bati tegangannnya memiliki nilai yang cukup tinggi (hampir sama dengan harga konfigurasi CE)sedangkan nilai bati arusnya kurang dari.Untuk nilai Ri memiliki nilai yang sangat kecil sedangkan nilai Ro memiliki nilai yang sangat besar daripada ketiga konfigurasi yang lain.Penggunaan konfigurasi CB diperalatan elektronik berfungsi sebagai penyearah (match) sumber berimpedansi rendah dengan beban berimpedansi tinggi yang di gerakannya atau juga dapat berfungsi sebagai penguat tak terinversi(non inverting amplifier)dengan bati tegangan yang lebih dari satu .Konfigurasi ini juga dapat digunakan sebagai sumber arus tetap misalnya sebagai rangkaian lejang atau rangkaian sweep (sweep circuit)untuk mengisi kapasitor secara linier.

Gambar 7.2 Rangkaian penguat common base (CB)

Gambar diatas melukiskan penguat basis yang ditanahkan atau basis

bersama. Catu V EE membias forward dioda emitter, dan catu V CC membias

reverse dioda kolektor. Arus emitter dc sama dengan tegangan pada resistor emitter dibagi dengan resistansi. Dalam symbol:

I E=V EE−V BE

RE

Tegangan kolektor ke tanah sama dengan tegangan catu V CC dikurangi

penurunan pada resistor kolektor.

V C=V CC−I C RC

Gambar dibawah menunjukkan rangkaian ekivalen ac. Tegangan output ac adalah

V out=iC r C

Gambar 7.3 Rangkaian ekivalen ac

Dan tegangan input ac adalah

V in=ie r'e

Karena itu, penguatan tegangan adalah

A=vout

v in

=iC rC

ie r e

Identik dengan penguatan tegangan dari penguat CE.

Penguat CB jarang digunakan karena impedansi inputnya rendah. Dengan

melihat ke emitter, sumber ac hanya melihat zin(emiter)=r ' e

Tingkat tersebut hanya mempunyai impedansi input sebesar

zin=RE ΙΙ r 'e

Atau

zin≃r ' e

Karena RE secara tipikal jauh lebih besar dari r 'e . Karena itu untuk

I E=1mA , impedansi input kira-kira dari CB hanya 25Ω.

Impedansi input dari penguat CB adalah rendah sekali sehingga membebani lebih kebanyakan sumber sinyal. Karena ini, penguat CB hampir tidak pernah digunakan pada frekuensi rendah, dia kadang-kadang digunakan dalam pemakaian frekuensi diatas 10MHz dimana impedansi sumber rendah adalah umum.

Perhitungan terhadap bati tegangan ,bati arus ,hambatan masukan dan hambatan keluaran dapat digunakan persamaan dibawah ini;

Gambar 7.4 Rangkaian penguat transistor dengan konfigurasi Common Base

Dari gambar diatas didapatkan nilai :

Bati Arus

Ai= IoIi ...........................................................................................(1)

Dimana nilai arus masukan (Ii) adalah:

Ii=Vs−ViRd .......................................................................................(2)

Dan arus keluaran adalah

Io=IL=VLRL ....................................................................................(3)

Bati tegangan

Av=VoVi ...........................................................................................(4)

Trans resistans (Rm)

Rm=VoIi

= Vo(Vi / Ri )

=Av .Ri............................................................(5).

Transkonduktivitas(Gm)

Gm= IoVi

=(Vo/ Rl )

Vi= Av

Rl .................................................................(6)

7.6.2 Perhitungan Parameter Penguat Dengan Hybrid

A. Perhitungan dengan Hybrid

Gambar 7.5Rangkaian ekuivalen hybrid Common Base

RL’ =RL//(RC+10K)

= (3,9 K+10 K) .10 K(3,9 K+10 K )+10 K

= 5815,9 Ω

Nilai parameter h untuk penguat CB :

hib= 28Ω

hrb= 5 . 10-4

hfb= -0,98

hob= 0,34 . 10-6

Current Gain (AI)

Vo = IL. RL ' = - Io. RL ' (IL = - Io)................................................(7)

Ic = hob Vo + hfb Ie.............................................................(8)

Dari persamaan (7) dan (8) didapat :

Ic = hob (-Ic RL ') + hfb Ie, maka :

hfb Ie = Ic (1+ hob RL)

sehingga :

AI = I c

I 0

=−I c

I e

= −hfB1+hob . RL'

AI = −(−0,98)

1+0,34.10−6 .5815,9

AI = 0.98

1+1977,4 .10−6

AI = 0.978

Impedansi masukan (Ri)

Karena tidak ada komponen reaktif, maka lebih tepat disebut hambatan masukan (resistansi masukan) bukan impedansi masukan.

Ve=hib . Ie+hrb .Vo

¿hib . Ie−hrb . R L' . Ic

¿hie . Ie+hrb . R l' . AI . Ie

Ri=VeIe

=hib+AI . hrb .R L'

¿28+0,978.5 .10−4 .5815,9¿30,84 Ω

Voltage Gain (AV)

AV=VoVi

=VoVe

¿− Ic . R L'

Ie .Ri

¿ AI . R L'

Ri

¿ 0,978.5815,930,84

¿184.43

Hambatan Keluaran (Ro)

∆ h=hib . hob−hrb . hfb

¿28.0,34 .10−6−5.10−4 . (−0.98 )¿9,52.10−6+4,9.10−4¿4,99.10−4

Ro=(Rs+hib)

Rs . hib+∆ h

¿ 56+28

56.28+4,99.10−4

¿0.054 Ω

Tegangan Output (Vo) Terhitung

Vo=AV . ViVo=184,42.1Vo=184,42 v

Trans Resistance (Rm)

Rm=AI .RI Rm=0,978.30,84Rm=30,16

Transkonduktans (Gm)

Gm= AIRI

Gm=0,97830,84

Gm=0,032

Dengan cara yang sama, maka didapat data sebagai berikut :

Tabel 7.2 Hasil Perhitungan Hybrid

RL (Ω) RL' (Ω) AI Ri (Ω) AV Δh Rm Gm

10000 5815.90 0.98 30.84 184.42 0.0005 0.05 30.2 0.032 184.4227000 9176.04 0.98 32.48 275.98 0.0005 0.05 31.7 0.030 275.9833000 9780.38 0.98 32.78 291.46 0.0005 0.05 32.0 0.030 291.4647000 10727.42 0.98 33.24 315.15 0.0005 0.05 32.5 0.029 315.15

180000 12903.56 0.98 34.30 367.11 0.0005 0.05 33.5 0.028 367.11220000 13073.96 0.98 34.38 371.05 0.0005 0.05 33.5 0.028 371.05270000 13219.44 0.98 34.45 374.39 0.0005 0.05 33.6 0.028 374.39680000 13621.56 0.98 34.64 383.55 0.0005 0.05 33.8 0.028 383.55

Ro (Ω)

Vo hitung (volt)

B. Hubungan RL terhadap Vo

Tabel 7.3Hubungan RL dan Vo

RL (Ω) Vo (V)10000 184.4227000 275.9833000 291.4647000 315.15180000 367.11220000 371.05270000 374.39680000 383.55

Dari tabel terlihat bahwa nilai Vo meningkat seiring meningkatnya nila RL. Hal ini berarti Vo berbanding lurus dengan RL, sehingga dapat diketahui bahwa rangkaian penguatan common base berguna untuk penguatan tegangan.

Gambar 7.6Grafik Hubungan RL dengan Vo

C. Hubungan RL terhadap AV

Tabel 7.4Hubungan RL dan AV

RL (Ω) AV10000 184.4227000 275.9833000 291.4647000 315.15180000 367.11220000 371.05270000 374.39680000 383.55

Dari tabel terlihat bahwa semakin besar nilai RL, maka semakin besar pula nilai AV (Voltage Gain). Hal ini berarti RL berbanding lurus dengan AV.

Gambar 7.7 Grafik Hubungan RL dengan AV

D. Hubungan RL terhadap AI

Tabel 7.5Hubungan RL dan AI

RL (Ω) AI10000 0.9827000 0.9833000 0.9847000 0.98180000 0.98220000 0.98270000 0.98680000 0.98

Dari tabel terlihat bahwa walaupun nilai RL naik, nilai AI relatif tetap. Hal ini bisa disebabkan karena faktor pembulatan. Namun demikian, perbedaan tersebut cukup kecil sehingga dapat disimpulkan bahwa RL relatif tidak berpengaruh terhadap nilai AI dan praktikum telah sesuai teori.

Gambar 7.8 Grafik Hubungan RL dengan AI

E. Perbandingan Vo Penghitungan dan Pengukuran

Tabel 7.6 Perbandingan Vo Penghitungan dan Pengukuran

Data Vo (Volt)Pengukuran Penghitungan

3,6 184.424,0 275.984,1 291.464,2 315.154,4 367.114,6 371.055,4 374.397,8 383.55

Dari tabel terlihat perbedaan data yang besar. Hal ini dapat disebabkan oleh kesalahan dalam pengukuran, kesalahan pengambilan data, kurang presisi alat ukur, atau pemasangan komponen yang kurang tetap. Namun terlihat bahwa keduanya menunjukan nilai yang sama-sama meningkat. Hal ini berarti praktikum telah sesuai teori bahwa penguat common base berguna untuk menguatkan tegangan. Maka, kemungkinan besar, perbedaan yang mencolok dari kedua data dikarenakan kerusakan pada osiloskop yang digunakan.

Gambar 7.9 Grafik Perbandingan Vo Pengukuran dengan Vo Penghitungan

7.6.3 Perhitungan Parameter Penguat Tanpa Hybrid

A. Perhitungan tanpa hybrid

Gambar 7.10Rangkaian ekuivalen analisis AC

RL’ =RL//(RC+10K)

= (3,9 K+10 K) .10 K(3,9 K+10 K )+10 K

= 5815,9 Ω

Titik Q

VB= 2,2 K Ω10 K Ω+2,2 K

.12VB=¿2,16V

VE=VB−0,7VE=2,16−0,7VE=1,46 V IE=VEℜ IE= 1,46

2,2 KIE=0,66 mA

r e '= 25 mv0,66 mA r e '=37,87 Ω

Pemecahan Rangkaian AC

Zin= ℜ . r e'

ℜ+r e'Zin= 2200.37,87

2200+37,87Zin=37,23 Ω

Zout=RcZout=3,9 K Ω AV= RL'

r e ' AV=5815,937,87

AV=153,57 AI= IoIi

AI=

Vo

R L'

ViZin

AI=

153,585815,9

137,23

AI=0,983

Vo=AV . ViVo=153,57.1Vo=153,57 V

Tabel 7.7Hasil Perhitungan Tanpa Hybrid

RL

RL' (Ω) AV AI Ro

10000 5815.9 1 3.6 153.58 0.9831 3,9K 153.5827000 9176.04 1 4 242.3 0.9831 3,9K 242.3033000 9780.38 1 4.1 258.26 0.9831 3,9K 258.2647000 10727.4 1 4.2 283.27 0.9831 3,9K 283.27

180000 12903.6 1 4.4 340.73 0.9831 3,9K 340.73220000 13074 1 4.6 345.23 0.9831 3,9K 345.23270000 13219.4 1 5.4 349.07 0.9831 3,9K 349.07680000 13621.6 1 7.8 359.69 0.9831 3,9K 359.69

Vi (Volt)

Vo pengukuran

(volt)

Vo penghitungan

(volt)

B. Hubungan RL terhadap Vo

Tabel 7.8Hubungan RL dan Vo

RL (Ω) Vo (V)10000 74.0927000 89.9933000 92.10

47000 95.09180000 100.80220000 101.19270000 101.52680000 102.40

Dari tabel terlihat bahwa semakin meningkatnya nilai RL menyebabkan nilai Vo juga meningkat. Hal ini berarti nilai RL berbanding lurus dengan nilai Vo.

Gambar 7.11 Grafik Hubungan RL dengan Vo

C. Hubungan RL terhadap AV

Tabel 7.9Hubungan RL dan AV

RL AV10000 153.627000 242.333000 258.347000 283.3180000 340.7220000 345.2270000 349.1680000 359.7

Dari tabel terlihat bahwa semakin besar nilai RL, maka semakin tinggi pula nilai AV. Hal ini sesuai dengan meningkatnya juga nilai Vo. Hal ini berarti dapat diketahui bahwa RL berbanding lurus dengan AV.

Gambar 7.12 Grafik Hubungan RL terhadap AV

D. Hubungan RL terhadap AI

Tabel 7.10Hubungan RL dan AI

RL (Ω) AI10000 0.98327000 0.98333000 0.98347000 0.983180000 0.983220000 0.983270000 0.983680000 0.983

Dari tabel dapat diketahui bahwa nilai AI relatif tetap. Perbedaan angka yang anda bisa terjadi karena kesalahan pengukuran, kurang presisi alat ukur, kesalahan pencatatan, pemasangan rangkaian yang kurang tetap, atau faktor pembulatan. Dari hal ini berarti dapat diketahui bahwa penguatan Common Base cenderung tidak menguatkan arus.

Gambar 7.13 Grafik Hubungan RL dengan AI

E. Perbandingan Vo Pengukuran dan Penghitungan

Tabel 7.11Perbandingan Vo Pengukuran dan Penghitungan

RL (Ω)Data Vo (Volt)

Pengukuran Penghitungan10000 3,6 153.5827000 4,0 242.3033000 4,1 258.2647000 4,2 283.27180000 4,4 340.73220000 4,6 345.23270000 5,4 349.07680000 7,8 359.69

Dari tabel terlihat bahwa hasil Vo pengukuran dan penghitungan menunjukkan perbedaan yang besar. Hal ini dapat disebabkan oleh kurang presisinya alat ukur yang digunakan atau pemasangan komponen yang kurang tetap sehingga data yang diambil kurang akurat.

Gambar 7.14 Grafik Perbandingan Vo Pengukuran dengan Vo Penghitungan

7.6.4 Perbandingan Antara Hybrid dan Tanpa Hybrid

A. Hubungan AV Hybrid dan AV tanpa Hybrid

Tabel 7.10 Hubungan AV Hybrid dan AV tanpa Hybrid

RL AVDengan Hybrid Tanpa Hybrid

10000 184.42 153.627000 275.98 242.333000 291.46 258.347000 315.15 283.3180000 367.11 340.7220000 371.05 345.2270000 374.39 349.1680000 383.55 359.7

Dari tabel terlihat bahwa hasil perhitungan AV dengan hybrid mendekati hasil perhitungan tanpa hybrid, ini berarti praktikum telah berjalan sesuai teori. Perbandingan ini menunjukkan bahwa perbedaan besar antar tegangan pengukuran dan tegangan penghitungan besar kemungkinan disebabkan oleh kerusakan alat.

Gambar 7.15 Grafik Hubungan AV Hybrid dengan AV Tanpa Hybrid

B. Hubungan AI Hybrid dan AItanpa Hybrid

Tabel 7.10 Hubungan AI Hybrid dan AV tanpa Hybrid

RL AIDengan Hybrid Tanpa Hybrid

10000 0.98 0.98327000 0.98 0.98333000 0.98 0.98347000 0.98 0.983180000 0.98 0.983220000 0.98 0.983270000 0.98 0.983680000 0.98 0.983

Dari tabel terlihat bahwa hasil pengitungan AI dengan hybrid mendekati nilai penghitungan dengan tanpa hybrid.Hal ini berarti praktikum telah sesuai teori dan rangkaian penguat common base tidak memperkuat arus.

Gambar 7.16 Grafik Hubungan AI Hybrid dengan AI Tanpa Hybrid

7.7 Kesimpulan

1. Rangkaian penguat common base adalah rangkaian penguat yang berguna sebagai penguat tegangan

2. Nilai Voltage Gain penguat common base relatif tinggi seiring semakin besarnya tahanan beban

3. Rangkaian penguat common base tidak cocok menjadi penguat arus4. Rangkaian penguat common base memiliki Rm tinggi yang berarti penguat

ini cenderung memiliki arus kecil, sedangkan tegangannya besar5. Rangkaian penguat common base memiliki nilai Gm yang rendah, hal ini

berarti penguat ini dengan tegangan masukan kecil, tegangan keluaran cenderung lebih besar dan arusnya kecil

6. Perbedaan hasil analisis dengan hybrid dengan tanpa hybrid memiliki perbedaan yang cukup besar, hal ini disebabkan karena nilai parameter hybrid yang merupakan tetapan memungkinkan perhitungan yang akurat.

7. Rangkaian penguat common base memiliki RI yang kecil dan Ro yang besar8. Nilai perhitungan yang tidak tepat sama dapat disebabkan oleh kesalahan saat

pengambilan data (alat ukur kurang presisi)9. Nilai tahanan beban berbanding lurus dengan nilai tegangan output

membuktikan bahwa common base merupakan penguat tegangan

10. Perbedaan nilai tegangan keluaran pengukuran dan penghitungan dapat terjadi dikarenakan kesalahan pengambilan data