PRAKTIKUM ELEKTRONIKA

LAPORAN PERCOBAAN 3

Analisa DC Bias TransistorDisusun untuk memenuhi tugas

Mata Kuliah Praktikum ElektronikaSemester 2

PEMBIMBING :Rachmad Saptono, ST, MT

PENYUSUN :JTD 1C

Nama No.Absen

NIM

Elyada Renova SN 08 1341160050

JARINGAN TELEKOMUNIKASI DIGITAL

TEKNIK ELEKTROPOLITEKNIK NEGERI MALANG

2014

LAPORAN PERCOBAAN 3Analisa DC Bias Transistor

3.1 Tujuan Percobaan Fixed Bias

1. Mengetahui karakteristik fixed bias2. Menghitung penguatan arus (hfe) fixed bias3. Melakukan analisis DC terhadap fixed bias4. Membandingkan hasil pengukuran dan perhitungan penguatan arus

(hfe) fixed bias Percobaan Self Bias

1. Mengetahui karakteristik self bias2. Menghitung penguatan arus (hfe) self bias3. Melakukan analisis DC terhadap self bias4. Membandingkan hasil pengukuran dan perhitungan penguatan arus

(hfe) self bias Percobaan Voltage Divider Bias

1. Mengetahui karakteristik voltage divider bias2. Menghitung penguatan arus (hfe) voltage divider bias3. Melakukan analisis DC terhadap voltage divider bias4. Membandingkan hasil pengukuran dan perhitungan penguatan arus

(hfe) voltage divider bias

3.2 Alat dan BahanAlat dan bahan yang digunakan dalam praktikum, adalah sebagai

berikut :1. Power Supplay (PS) : 1 buah2. Transistor NPN-B107 : 1 buah3. Protoboard : 1 buah4. Multimeter digital dan analog : @ 1 buah5. Kabel konektor Aligator-Aligator : 2 buah6. Resistor 68 kΩ; 1,2 kΩ; 100 Ω; 27 kΩ : @ 1 buah

7. Kabel-kabel solid penghubung : secukupnya8. T : 1 buah

3.3 Gambar Rangkaian Praktikum Percobaan Fixed Bias

Percobaan Self Bias Percobaan Filter Aktif High Pass

3.4 Teori Dasar :

Transistor adalah komponen elektronika yang tersusun dari

dari bahan semi konduktor yang memiliki 3 kaki yaitu: basis (B),

kolektor (C) dan emitor (E). Berdasarkan susunan semikonduktor yang

Gambar 3.1 Rangkaian Fixed Bias

Gambar 3.2 Rangkaian Self Bias

Gambar 3.3 Rangkaian Voltage Divider Bias

membentuknya, transistor dibedakan menjadi dua tipe, yaitu

transistor PNP dan transistor NPN.

Untuk membedakan transistor PNP dan NPN dapat dari arah panah pada

kaki emitornya. Pada transistor PNP anak panah mengarah ke dalam dan

pada transistor NPN arah panahnya mengarah ke luar.

Pada prinsipnya, suatu transistor terdiri atas dua buah dioda yang

disatukan. Agar transistor dapat bekerja, kepada kaki-kakinya harus

diberikan tegangan, tegangan ini dinamakan bias voltage. Basis emitor

diberikan forward voltage, sedangkan basis kolektor diberikan

reverse voltage. Sifat transistor adalah bahwa antara kolektor dan

emitor akan ada arus (transistor akan menghantar) bila ada arus

basis. Makin besar arus basis makin besar penghatarannya.

Bias dalam Transistor BJT Analisis atau disain terhadap suatu penguat transistor

memerlukan informasi mengenai respon sistem baik dalam mode ACmaupun DC.

Kedua mode tersebut bisa dianalisa secara terpisah. Dalam tahapdisain maupun sintesis, pilihan parameter untuk level DC yangdibutuhkan akan mempengaruhi respon AC-nya. Demikian jugasebaliknya.

Persamaan mendasar dalam transistor yang penting adalah :VBE = 0,7 Volt

IE= (1 + β) IB ≅ IC

IC = β IB

Titik Kerja (Q) Bias pemberiaan tegangan DC untuk membentuk tegangan dan arus

yang tetap.Tegangan dan arus yang dihasilkan menyatakan titik operasi

(quiescent point) atau titik Q yang menentukan daerah kerja transistor.Pada gambar di bawah ditunjukkan 4 buah titik kerja transistor.Rangkaian bias bisa di-disain untuk memperoleh titik kerja padatitik-titik tersebut, atau titik lainnya dalam daerah aktif. Rating

maksimum ditentukan oleh Icmax dan VCE max. Daya maksimum dibatasioleh kurva Pcmax. BJT bisa di-bias di luar batasan maksimumtersebut, tapi bisa memperpendek usia piranti atau bahkanmerusaknya.

Untuk kondisi tanpa bias, piranti tidak bekerja, hasilnya adalahtitik A dimana arus dan tegangan bernilai nol.

Supaya BJT bisa di-bias dalam daerah linear (daerah aktif), beberapasyarat berikut harus dipenuhi:

- Junction base-emitter dibias maju (forward bias) - Junction base-collector dibias mundur (reverse bias)

Daerah kerja transistor (cut-off, aktif atau saturasi) ditentukanoleh bias yang diberikan pada masing-masing junction :

1. Daerah aktif/daerah linear - Junction base-emitter dibias maju (forward bias) - Junction base-collector dibias mundur (reverse bias)

2. Daerah saturasi - Junction base-emitter dibias maju (forward bias) - Junction base-collector dibias maju (forward bias)

3. daerah cut-off - Junction base-emitter dibias mundur (reverse bias) - Junction base-collector dibias mundur (reverse bias)

3.4.1 Fixed Bias Bias model ini ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 3.4Grafik titik kerja transistor

Rangkaian di atas menggunakan transistor npn. Untuk transistorpnp, persamaan dan perhitungan adalah serupa, tapi dengan arah arusdan polaritas tegangan berlawanan.

Untuk analisis DC, rangkaian bisa di-isolasi (dipisahkan) dariinput AC dengan mengganti kapasitor dengan rangkaian terbuka (opencircuit). Untuk tujuan analisis, supply tegangan VCC bisa dipisahkanmenjadi dua, masing-masing untuk input dan output. Rangkaianpengganti DC menjadi :

Loop input basis-emitter :

Dengan hukum tegangan Kirchhoff : -VCC + IBRB + VBE = 0

Perhatikan polaritas tegangan drop di RB. Arus basis IB menjadi :

IB=VCC−VBE

RB dan VBE = VB - VE

Loop output collector-emitter :VCE = VCC – ICRCVCE = VC - VE

Saturasi transistor

Gambar 3.5Rangkaian fixed bias analisis AC

Gambar 3.6Rangkaian fixed bias analisis DC

Gambar 3.7Loop input (Basis-emitter)

Transistor saturasi jika juction base collector tidak lagi di bias mundur

VCE = 0 VICsat = VCC/RC

3.4.2 Self Bias

Loop Base-Emitter VCC – IBRB – VBE – IERE = 0

IB=VCC−VBE

RB+(β+1 )RE

Loop Collector - Emitter VCC = IERE + VCE + ICRC

Saturasi : ICsat = VCC/(RC+RE)

3.4.2 Voltage Divider Bias

Gambar 3.8Rangkaian self biasanalisis AC

Untuk analisa DC sinyal input dan output AC diabaikan

Gambar 3.9Rangkaian voltage divider bias analisis AC

Untuk analisa DC sinyal input dan

ICsat=VCC

RC+RE

VB=R2

R1+R2×VCC

RB=R1/¿R2=R1×R2R1+R2

IB=VB

RB

3.5 Prosedur Praktikum Percobaan Fixed Bias

1. Membuat rangkaian fixed bias seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.1.

2. Mengatur sumber tegangan power supply menjadi 10 V, kemudian mematikannnya lagi.

3. Menghubungkan (+) power supply ke VCC rangkaian dan COM powersupply ke ground rangkaian.

4. Menghidupkan power supply. Kemudian mengukur parameter RB, RC, VRB, VRC, VB, VC, VBE, VCE, IB, dan IC serta dicatat ke dalam tabel.

5. Menghitung penguatan arus (hfe atau β) dengan rumus β=ICIB

menggunakan IC dan IB hasil pengukuran.6. Menghitung VBE dan VCE dengan rumus VBE=VB−VE dan VCE=VC−VE.

7. Menghitung penguatan arus (hfe atau β) dengan rumus β=ICIB

menggunakan IC dan IB yang didapat dari rumus IC=VCC−VCE

RC dan

IB=VCC−VBE

RB.

8. Membandingkan hasil pengukuran dan perhitungan penguatan arus(hfe atau β).

Percobaan Self Bias1. Membuat rangkaian self bias seperti yang ditunjukkan pada

Gambar 3.2.

2. Mengatur sumber tegangan power supply menjadi 10 V, kemudian mematikannnya lagi.

3. Menghubungkan (+) power supply ke VCC rangkaian dan COM powersupply ke ground rangkaian.

4. Menghidupkan power supply. Kemudian mengukur parameter RB, RC, RE, VRB, VRC, VRE, VB, VC, VE, VBE, VCE, IB, dan IC serta dicatat ke dalam tabel.

5. Menghitung penguatan arus (hfe atau β) dengan rumus β=ICIB

menggunakan IC dan IB hasil pengukuran.6. Menghitung VBE dan VCE dengan rumus VBE=VB−VE dan VCE=VC−VE.

7. Menghitung penguatan arus (hfe atau β) dengan rumus β=ICIB

menggunakan IC dan IB yang didapat dari rumus IC=VCC−VCE−IERE

RC

dan IB=VCC−VBE−IERE

RB.

8. Membandingkan hasil pengukuran dan perhitungan penguatan arus(hfe atau β).

Percobaan Volage Divider Bias1. Membuat rangkaian voltage divider bias seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 3.3.2. Mengatur sumber tegangan power supply menjadi 10 V, kemudian

mematikannnya lagi.3. Menghubungkan (+) power supply ke VCC rangkaian dan COM power

supply ke ground rangkaian.4. Menghidupkan power supply. Kemudian mengukur parameter RB1,

RB2, RC, RE, VRB, VRC, VRE, VB, VC, VE, VBE, VCE, IB, dan IC sertadicatat ke dalam tabel.

5. Menghitung penguatan arus (hfe atau β) dengan rumus β=ICIB

menggunakan IC dan IB hasil pengukuran.

6. Menghitung RB dengan rumus RB=RB1×RB2

RB1+RB2.

7. Menghitung VBE dan VCE dengan rumus VBE=VB−VE dan VCE=VC−VE.

8. Menghitung penguatan arus (hfe atau β) dengan rumus β=ICIB

menggunakan IC dan IB yang didapat dari rumus IC=VCC−VCE−IERE

RC

dan IB=VCC−VBE−IERE

RB.

9. Membandingkan hasil pengukuran dan perhitungan penguatan arus(hfe atau β).

3.6 Tabel Hasil PraktikumHasil praktikum diisikan dalam tabel berikut ini:

Tabel 3.6.1 Percobaan Fixed Bias Tabel 3.6.2 Percobaan Self Bias

Pengukuran VCC=12,05V RB=69kΩ RC=1,18kΩ VRB=11,36V VRC=11,92V VB=0,69V VC=0,12V VBE=0,687V VCE=0,12V IB=0,15mA IC=10,5mA

β=ICIB

=10,5mA0,15mA

=70

Pengukuran VCC=12,05V RB=69kΩ RC=1,18kΩ RE=99,6Ω VRB=11,36V VRC=11,92V Vℜ=0,93V VB=0,62V VC=0,029V VE=0,016V VBE=0,69V VCE=0,12V IB=0,15mA IC=10,5mA

β=ICIB

=10,5mA0,15mA

=70

Tabel 3.6.3 Percobaan Voltage DividerPengukuran

VCC=12,05V RB1=69kΩ RB2=26,6kΩ RC=1,18kΩ RE=99,6Ω VRB1=10,45V VRB2=1,61V VRC=10,96V Vℜ=0,93V VC=1,08V VE=0,93V VBE=0,69V VCE=0,156V IB=0,15mA IC=11,5mA

β=ICIB

=11,5mA0,15mA

=76,7

3.7 Analisis Data Hasil Praktikum

Data Perhitungan Percobaan Fixed Bias VBE=VB=0,69V VCE=VC=0,12V

IC=VCC−VCE

RC=12,05V−0,12V

1,18×103Ω=10,1mA

IB=VCC−VBE

RB=12,05V−0,69V

69×103Ω=0,165mA

β=ICIB

= 10,1mA0,165mA

=61,21

βSIMULASI=59,94 Data Perhitungan Percobaan Self Bias

VBE=VB−VE=0,62V−0,016V=0,604V

VCE=VC−VE=0,029V−0,016V=0,013V

IC=VCC−VCE−IERE

RC=12,05V−0,013V−(VE)

1,18×103Ω=12,037V−0,016V

1,18×103Ω=10,2mA

IB=VCC−VBE−IERE

RB=12,05V−0,604V−(VE)

69×103Ω=11,446V−0,016V

69×103Ω=0,166mA

β=ICIB

=10,2mA0,166mA

=61,44

βSIMULASI=60,202 Data Perhitungan Percobaan Voltage Divider Bias

RTH=RB1×RB2

RB1+RB2=69kΩ×26,6kΩ69kΩ+26,6kΩ

=19,33kΩ

VTH=RB2

RB1+RB2×VCC=

26,6kΩ69kΩ+26,6kΩ

×12,05V=3,35V

VBE=VRTH−VE=(VRB2 )−0,93V=1,61V−0,93V=0,68V VCE=VC−VE=1,08V−0,93V=0,15V

IC=VCC−VCE−IERE

RC=12,05V−0,15V−(VE )

1,18×103Ω=11,9V−0,93V1,18×103Ω

=9,3mA

IB=VTH−VBE−IERE

RTH=3,35V−0,68V−(VE )

19,33×103Ω=2,67V−0,93V19,33×103Ω

=0,09mA

β=ICIB

=9,3mA0,09mA

=103,33

βSIMULASI=99,51

Fixed bias karakteristiknya hanya memiliki RB dan RC sehinggaloop input dan outputnya VCC=VRB+VBE dan VCC=VRC+VCE. Untuk selfbias memiliki RB, RC, dan RE sehingga loop input dan outputnyaVCC=VRB+VBE+Vℜ dan VCC=VRC+VCE+Vℜ. Sedangkan untuk voltage dividerbias memiliki RB1, RB2, RC, dan RE, maka dari itu perlu dicari

hambatan pengganti RTH dan VTH dengan rumus RTH=RB1×RB2

RB1+RB2 dan

VTH=RB2

RB1+RB2×VCC. Sehingga loop input dan outputnya VTH=VRTH+VBE+Vℜ

dan VCC=VRC+VCE+Vℜ. Dari hasil percobaan

3.8 Kesimpulan

Untuk dapat bekerja, sebuah transistor membutuhkan tegangan bias pada basisnya. Jadi bias pemberiaan tegangan DC untuk membentuk tegangan dan arus yang tetap.Tegangan dan arus yang dihasilkan menyatakan titik operasi (quiescent point) atau titik Q yang menentukan daerah kerja transistor. Dalam rangkaian elektronika terdapat berbagai variasi dari pembiasan transistor yang tentunya disesuaikan pada kebutuhan umum. Namun demikian krakteristik arus dan tegangannya dapat diketahui dengan cara yang sama.

3.9 Kepustakaan http://rangkaianelektronika.biz/rangkaian-transistor.html Ilmu Elektronika, Elektronika Dasar.Jayadin Ahmad