PETUNJUK PRAKTIKUM
PRAKTIKUM
ELEKTRONIKA
EL 2205
Mervin T Hutabarat
Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika
Institut Teknologi Bandung
2017
Laboratorium Dasar Teknik Elektro
Petunjuk EL2205
Praktikum Elektronika
Edisi 2016-2017
Disusun oleh
Mervin T. Hutabarat
Laboratorium Dasar Teknik Elektro
Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika
Institut Teknologi Bandung
2017
Kata Pengantar
i
Kata Pengantar
Puji syukur ke hadirat Tuhan YME, sejak tanggal 1 Oktober 2012 yang lalu Program Studi
Teknik Elektro telah mendapat akreditasi ABET. Perbaikan-perbaikan praktikum yang
sebelumnya merupakan salah satu titik lemah prodi ini ternyata mendapat apresiasi yang
baik dari para asesor ABET. Perbaikan yang telah dilakukan harus menjadi satu sistem
perbaikan yang berkelanjutan. Oleh karena itu, Petunjuk Praktikum Elektronika ini pun
disusun dalam pola pikir tersebut.
Perubahan yang dilakukan dalam penyusunan materi Petunjuk Praktikum ini dari Petunjuk
Praktikum tahun lalu terdapat pada modul karakteristik dan penguat BJT yang dijadikan
satu modul. Hal ini dilakukan karena adanya peralatan yang membuat proses karakterisasi
transistor menjadi lebih cepat. Selain itu modul tahap output penguat yang sebelumnya
berada di praktikum Elektronika II, dimasukkan pada praktikum Elektronika. Hal ini untuk
menyesuaikan dengan materi kuliah.
Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang besar-besarnya pada
semua pihak yang telah terlibat dalam penyusunan petunjuk praktikum ini.
Akhir kata, semoga semua usaha yang telah dilakukan berkontribusi pada dihasilkannya
lulusan Program Studi Teknik Elektro sebagai engineer dengan standar internasional.
Bandung, Januari 2017
Koordinator Tim Penyusun,
Ir. Mervin T. Hutabarat, M.Sc., Ph.D.
Daftar Kontributor
ii
Daftar Kontributor
Penulis menghargai semua pihak yang telah membantu dan berkontribusi pada
punyusunan petunjuk praktikum ini. Berikut ini daftar nama yang berkontribusi pada
penyusunan petunjuk praktikum ini
Mervin T. Hutabarat
Amy Hamidah Salman
Esha Ganesha
Rizki Ardianto Priramadhi
Narpendyah Wisjnu Ariwadhani
Harry Septanto
Eric Agustian
Muhammad Luthfi
Muh. Zakiyullah R.
Sandra Irawan
Nina Lestari
Daftar Isi
iii
Daftar Isi
Kata Pengantar ...................................................................................................................... i Daftar Kontributor ................................................................................................................ ii Daftar Isi .............................................................................................................................. iii Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro ........................................................... vi
Kelengkapan ..................................................................................................................... vi Persiapan/ Sebelum Praktikum ........................................................................................ vi Selama Praktikum ............................................................................................................. vi Setelah Praktikum ............................................................................................................ vii Pergantian Jadwal ........................................................................................................... vii
Sanksi .............................................................................................................................. viii
Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium................. Error!
Bookmark not defined. Keselamatan ...................................................................................................................... x Sanksi ............................................................................................................................... xii
Percobaan 1 Dioda : Karakteristik dan Aplikasi ................................................................. 1
Tujuan ................................................................................................................................ 1 Persiapan ........................................................................................................................... 1 Alat dan Komponen yang Digunakan ................................................................................ 4
Langkah Percobaan ........................................................................................................... 4 Tabel Data Pengamatan .................................................................................................... 9
Percobaan 2 Karakteristik dan Penguat BJT ..................................................................... 12 Tujuan .............................................................................................................................. 12 Persiapan ......................................................................................................................... 12
Transistor BJT ................................................................................................................. 12
Kurva Karakteristik IC - VBE ............................................................................................ 14 Kurva Karakteristik IC – VCE ........................................................................................... 15 Penguat BJT .................................................................................................................... 15
Konfigurasi Common Emitter .......................................................................................... 16 Konfigurasi Common Base .............................................................................................. 17
Konfigurasi Common Collector ...................................................................................... 18 Alat dan Komponen yang Digunakan .............................................................................. 19 Langkah Percobaan ......................................................................................................... 19 Memulai Percobaan ........................................................................................................ 19
Karakteristik Input Transistor IC-VBE .............................................................................. 20 Karakteristik Output Transistor IC-VCE ........................................................................... 20
Early Effect ...................................................................................................................... 20 Pengaruh Bias pada Penguat Transistor ........................................................................ 21 Tegangan Bias dan Parameter Penguat .......................................................................... 22 Common Emitter .............................................................................................................. 24 Common Base .................................................................................................................. 28
Common Collector ........................................................................................................... 30 Analisis dan Kesimpulan ................................................................................................. 31 Mengakhiri Percobaan .................................................................................................... 31
Percobaan 3 Karakteristik Dan Penguat FET ................................................................... 34 Tujuan .............................................................................................................................. 34 Persiapan ......................................................................................................................... 34 Transistor FET ................................................................................................................ 34
Daftar Isi
iv
Penguat FET .................................................................................................................... 35
Alat dan Komponen yang Digunakan .............................................................................. 36 Langkah Percobaan ......................................................................................................... 36 Memulai Percobaan ........................................................................................................ 36 Desain Q-point .................................................................. Error! Bookmark not defined.
RANGKAIAN PENGUAT ................................................................................................ 38 Penguat Common Source ................................................................................................ 39 Penguat Common Gate .................................................................................................... 41 Penguat Common Drain .................................................................................................. 42 Mengakhiri Percobaan .................................................................................................... 42
Percobaan 4 Transistor sebagai Switch ............................................................................. 44 Tujuan .............................................................................................................................. 44 Persiapan ......................................................................................................................... 44
Switch Ideal ..................................................................................................................... 44 Transistor BJT sebagai Switch ........................................................................................ 44 MOSFET sebagai Switch ................................................................................................. 45 Rangkaian CMOS ............................................................................................................ 45 Alat dan Komponen yang Digunakan .............................................................................. 46
Langkah Percobaan ......................................................................................................... 46
Memulai Percobaan ........................................................................................................ 46 Transistor BJT Sebagai Switch ....................................................................................... 46 MOSFET sebagai Switch ................................................................................................. 47
Mengakhiri Percobaan .................................................................................................... 50 Percobaan 5 Tahap Output Penguat Daya ........................................................................ 52
Tujuan .............................................................................................................................. 52 Tahap Output Penguat Kelas A ....................................................................................... 52
Penguat Kelas B Push-Pull ............................................................................................. 53 Penguat Kelas AB Push-Pull ........................................................................................... 55
Bacaan Lanjut .................................................................................................................. 55 Alat dan Komponen yang Digunakan .............................................................................. 56 Langkah Percobaan ......................................................................................................... 56
Penguat Kelas A .............................................................................................................. 56 Penguat pushpull kelas B ................................................................................................. 58
Penguat pushpull kelas AB .............................................................................................. 59 Disipasi pada Transistor dan Rangkaian Termal (Opsional). ........................................ 60
Percobaan 6 Proyek Akhir ................................................................................................. 62 Tujuan .............................................................................................................................. 62 Persiapan ......................................................................................................................... 62
Kriteria Rancangan ......................................................................................................... 62 Instrumentasi dan Komponen .......................................................................................... 62 Waktu Pengerjaan ........................................................................................................... 62
Lampiran A Analisis Rangkaian dengan SPICE ................................................................. 64
Pendahuluan .................................................................................................................... 64 Struktur Bahasa(sintaks) SPICE ..................................................................................... 64 Deskripsi Sintaks Library di SPICE ................................................................................ 65 Contoh Deskripsi Rangkaian SPICE ............................................................................... 66 Hasil Analisis SPICE ....................................................................................................... 67
Analisis Waktu SPICE3 ................................................................................................... 67 Lampiran B Pengenalan EAGLE ........................................................................................ 68
Membuat Skematik ........................................................................................................... 68
Daftar Isi
v
Membuat Layout PCB ..................................................................................................... 71
Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro
vi
Aturan Umum
Laboratorium Dasar Teknik Elektro
Kelengkapan
Setiap praktikan wajib berpakaian lengkap, mengenakan celana panjang/ rok, kemeja dan
mengenakan sepatu. Untuk memasuki ruang laboratorium praktikan wajib membawa
kelengkapan berikut:
Modul praktikum
Buku Catatan Laboratorium (BCL)
Alat tulis dan kalkulator
Kartu Nama (Name tag)
Kartu Praktikum.
Persiapan/ Sebelum Praktikum
Sebelum mengikuti percobaan sesuai jadwalnya, sebelum memasuki laboratorium
praktikan harus mempersiapkan diri dengan melakukan hal-hal berikut:
Membaca dan memahami isi modul praktikum,
Mengerjakan hal-hal yang dapat dikerjakan sebelum praktikum dilaksanakan,
misalnya mengerjakan perhitungan-perhitungan, menyalin source code, mengisi
Kartu Praktikum dlsb.,
Mengisi daftar hadir di Tata Usaha Laboratorium,
Mengambil kunci loker dan melengkapi administrasi peminjaman kunci loker
dengan meninggalkan kartu identitas (KTM/ SIM/ KTP).
Selama Praktikum
Setelah dipersilahkan masuk dan menempati bangku dan meja kerja, praktikan haruslah:
Memperhatikan dan mengerjakan setiap percobaan dengan waktu sebaik-baiknya,
diawali dengan kehadiran praktikan secara tepat waktu,
Mengumpulkan Kartu Praktikum pada asisten,
Mendokumentasikan dalam Buku Catatan Laboratorium. (lihat Petunjuk
Penggunaan BCL) tentang hal-hal penting terkait percobaan yang sedang dilakukan.
Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro
vii
Setelah Praktikum Setelah menyelesaikan percobaan, praktikan harus
Memastikan BCL telah ditandatangani oleh asisten,
Mengembalikan kunci loker dan melengkapi administrasi pengembalian kunci
loker (pastikan kartu identitas KTM/ SIM/ KTP diperoleh kembali),
Mengerjakan laporan dalam bentuk SoftCopy (lihat Panduan Penyusunan
Laporan),
Mengunggah file laporan melalui web praktikum.ee.itb.ac.id. Waktu
pengiriman paling lambat jam 11.00 WIB, dua hari kerja berikutnya setelah
praktikum, kecuali ada kesepakatan lain antara Dosen Pengajar dan/ atau
Asisten.
Pergantian Jadwal
Kasus Biasa
Pertukaran jadwal hanya dapat dilakukan per kelompok dangan modul yang sama. Langkah
untuk menukar jadwal adalah sebagai berikut:
Lihatlah format Pertukaran Jadwal di http://labdasar.ee.itb.ac.id pada halaman
Panduan
Setiap praktikan yang bertukar jadwal harus mengirimkan e-mail ke
[email protected] . Waktu pengiriman paling lambat jam 16.30, sehari
sebelum praktikum yang dipertukarkan
Pertukaran diperbolehkan setelah ada email konfirmasi dari Lab. Dasar
Kasus Sakit atau Urusan Mendesak Pribadi Lainnya
Jadwal pengganti dapat diberikan kepada praktikan yang sakit atau memiliki urusan
mendesak pribadi.
Praktikan yang hendak mengubah jadwal untuk urusan pribadi mendesak harus
memberitahu staf tata usaha laboratorium sebelum jadwal praktikumnya melalui
email.
1. Segera setelah praktikan memungkinkan mengikuti kegiatan akademik,
praktikan dapat mengikuti praktikum pengganti setelah mendapatkan
konfirmasi dari staf tata usaha laboratorium dengan melampirkan surat
Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro
viii
keterangan dokter bagi yang sakit atau surat terkait untuk yang memiliki
urusan pribadi.
Kasus ”kepentingan massal”
”Kepentingan massal” terjadi jika ada lebih dari sepertiga rombongan praktikan yang tidak
dapat melaksanakan praktikum pada satu hari yang sama karena alasan yang terkait
kegiatan akademis, misalnya Ujian Tengah Semester pada jadwal kelompoknya. Jadwal
praktikum pengganti satu hari itu akan ditentukan kemudian oleh laboratorium.
Sanksi
Pengabaian aturan-aturan di atas dapat dikenakan sanksi pengguguran nilai praktikum
terkait.
Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro
ix
Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium
x
Panduan Umum Keselamatan dan
Penggunaan Peralatan Laboratorium
Keselamatan
Pada prinsipnya, untuk mewujudkan praktikum yang aman diperlukan partisipasi seluruh
praktikan dan asisten pada praktikum yang bersangkutan. Dengan demikian, kepatuhan
setiap praktikan terhadap uraian panduan pada bagian ini akan sangat membantu
mewujudkan praktikum yang aman.
Bahaya Listrik
Perhatikan dan pelajari tempat-tempat sumber listrik (stop-kontak dan circuit breaker) dan
cara menyala-matikannya. Jika melihat ada kerusakan yang berpotensi menimbulkan
bahaya, laporkan pada asisten.
Hindari daerah atau benda yang berpotensi menimbulkan bahaya listrik (sengatan
listrik/ strum) secara tidak disengaja, misalnya kabel jala-jala yang terkelupas dll.
Tidak melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya listrik pada diri sendiri
atau orang lain.
Keringkan bagian tubuh yang basah karena, misalnya, keringat atau sisa air wudhu.
Selalu waspada terhadap bahaya listrik pada setiap aktivitas praktikum.
Kecelakaan akibat bahaya listrik yang sering terjadi adalah tersengat arus listrik. Berikut ini
adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika hal itu terjadi:
Jangan panik,
Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing dan
di meja praktikan yang tersengat arus listrik,
Bantu praktikan yang tersengat arus listrik untuk melepaskan diri dari sumber
listrik,
Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda
tentang terjadinya kecelakaan akibat bahaya listrik.
Bahaya Api atau Panas berlebih
Jangan membawa benda-benda mudah terbakar (korek api, gas dll.) ke dalam ruang
praktikum bila tidak disyaratkan dalam modul praktikum.
Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan api, percikan api atau panas
yang berlebihan.
Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya api atau panas
berlebih pada diri sendiri atau orang lain.
Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium
xi
Selalu waspada terhadap bahaya api atau panas berlebih pada setiap aktivitas
praktikum.
Berikut ini adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika menghadapi bahaya api atau
panas berlebih:
Jangan panik,
Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda
tentang terjadinya bahaya api atau panas berlebih,
Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing,
Menjauh dari ruang praktikum.
Bahaya Lain
Untuk menghindari terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan selama pelaksanaan percobaan
perhatikan juga hal-hal berikut:
Jangan membawa benda tajam (pisau, gunting dan sejenisnya) ke ruang praktikum
bila tidak diperlukan untuk pelaksanaan percobaan.
Jangan memakai perhiasan dari logam misalnya cincin, kalung, gelang dll.
Hindari daerah, benda atau logam yang memiliki bagian tajam dan dapat melukai
Hindari melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan luka pada diri sendiri atau
orang lain, misalnya bermain-main saat praktikum
Lain-lain
Praktikan dilarang membawa makanan dan minuman ke dalam ruang praktikum.
Penggunaan Peralatan Praktikum
Berikut ini adalah panduan yang harus dipatuhi ketika menggunakan alat-alat praktikum:
Sebelum menggunakan alat-alat praktikum, pahami petunjuk penggunaan alat itu.
Petunjuk penggunaan beberapa alat dapat didownload di
http://labdasar.ee.itb.ac.id.
Perhatikan dan patuhi peringatan (warning) yang biasa tertera pada badan alat.
Pahami fungsi atau peruntukan alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat
tersebut hanya untuk aktivitas yang sesuai fungsi atau peruntukannya.
Menggunakan alat praktikum di luar fungsi atau peruntukannya dapat
menimbulkan kerusakan pada alat tersebut dan bahaya keselamatan praktikan.
Pahami rating dan jangkauan kerja alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat
tersebut sesuai rating dan jangkauan kerjanya. Menggunakan alat praktikum di luar
rating dan jangkauan kerjanya dapat menimbulkan kerusakan pada alat tersebut
dan bahaya keselamatan praktikan.
Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium
xii
Pastikan seluruh peralatan praktikum yang digunakan aman dari benda/ logam
tajam, api/ panas berlebih atau lainnya yang dapat mengakibatkan kerusakan pada
alat tersebut.
Tidak melakukan aktifitas yang dapat menyebabkan kotor, coretan, goresan atau
sejenisnya pada badan alat-alat praktikum yang digunakan.
Kerusakan instrumentasi praktikum menjadi tanggung jawab bersama rombongan
praktikum ybs. Alat yang rusak harus diganti oleh rombongan tersebut.
Sanksi
Pengabaian uraian panduan di atas dapat dikenakan sanksi tidak lulus mata kuliah
praktikum yang bersangkutan
Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium
xiii
xiv
Tabel Sanksi Praktikum
Lab Dasar Teknik Elektro
Berlaku mulai: 29 Agustus 2016
Catatan: 1. Pelanggaran akademik menyebabkan gugur praktikum, nilai praktikum E 2. Dalam satu praktikum, praktikan maksimal boleh melakukan
a. 1 pelanggaran berat dan 1 pelanggaran ringan; atau b. 3 pelanggaran ringan
3. Jika jumlah pelanggaran melewati point 2, praktikan dianggap gugur praktikum. 4. Praktikan yang terkena sanksi gugur modul wajib mengganti praktikum pada hari lain
dengan nilai modul tetap 0. Waktu pengganti praktikum ditetapkan bersama asisten. Jika praktikan tidak mengikuti ketentuan praktikum (pengganti) dengan baik, akan dikenakan sanksi gugur praktikum.
5. Setiap pelanggaran berat dan ringan dicatat/diberikan tanda di kartu praktikum 6. Waktu acuan adalah waktu sinkron dengan NIST 7. Sanksi yang tercantum di tabel adalah sanksi minimum. 8. Sanksi yang belum tercantum akan ditentukan kemudian.
Level
Kasus Sanksi Pengurangan
nilai per
modul Akademik
Saat dan
setelah
praktikum
Semua kegiatan plagiasi (mencontek):
tugas pendahuluan, test dalam praktikum,
laporan praktikum
Gugur
praktikum
Sengaja tidak mengikuti praktikum
Berat Saat praktikum
Tidak hadir praktikum
Terlambat hadir praktikum
Pakaian tidak sesuai: kemeja, sepatu Gugur modul
Tugas pendahuluan tidak
dikerjakan/hilang/tertinggal
Ringan
Saat Praktikum
Pertukaran jadwal tidak sesuai
aturan/ketentuan
-25 nilai akhir
Tidak mempelajari modul sebelum
praktikum/tidak mengerti isi modul
Dikeluarkan
dari praktikum -25 nilai akhir
BCL tertinggal/hilang -100% nilai BCL
Name Tag tertinggal/hilang -10 nilai akhir
Kartu praktikum tertinggal/hilang -25 nilai akhir
Kartu praktikum tidak lengkap data dan
foto
-10 nilai akhir
Loker tidak dikunci/kunci tertinggal -10 nilai akhir
Setelah
Praktikum
Tidak minta paraf asisten di
BCL/kartu praktikum
-25 nilai akhir
Terlambat mengumpulkan laporan -1/min nilai akhir,
maks -50
Terlambat mengumpulkan BCL -1/min nilai BCL,
maks -50 Tidak bawa kartu praktikum saat
pengumpulan BCL
-50 nilai BCL
Tidak minta paraf admin saat
pengumpulan BCL
-50 nilai BCL
Tabel Sanksi Praktikum Lab Dasar Teknik Elektro
xv
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
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.
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
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.
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
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
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.
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).
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
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
Percobaan 1
10
Penyearah gelombang penuh jembatan dioda dengan Resistansi konstan
Penyearah gelombang penuh jembatan dengan Kapasitansi C konstan
Catatan:
Contoh tabel isian untuk pengamatan yang lengkap seperti ini hanya diberikan untuk
percobaan 1. Pada percobaan selanjutnya tidak semua tabel isian untuk pengamatan
diberikan dalam petunjuk praktikum, praktikan harus merancang sendiri bentuk tabel isian
pengamatannya mengikuti langkah pada percobaan dalam petunjuk praktikum.
Percobaan 1
Petunjuk Praktikum Elektronika 11
Percobaan 2
12
Percobaan 2
Karakteristik dan Penguat BJT
Tujuan
Memahami karakteristik transistor BJT
Memahami teknik bias dengan rangkaian diskrit dan sumber arus konstan
Mengetahui dan mempelajari fungsi transistor sebagai penguat
Mengetahui karakteristik penguat berkonfigurasi Common Emitter, Common Base,
dan Common Collector
Mengetahui dan mempelajari resistansi input, resistansi output, dan faktor
penguatan dari masing-masing konfigurasi penguat
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.
Petunjuk Praktikum Elektronika 13
Transistor BJT NPN
p
Transistor BJT PNP
Terdapat suatu hubungan matematis antara besarnya arus kolektor (IC), arus Basis (IB), dan
arus emitor (IE), yaitu beta () = penguatan arus DC untuk common emitter, alpha ()=
penguatan arus untuk common basis, dengan hubungan matematis sebagai berikut.
B
C
I
I dan
E
C
I
I ,
sehingga
1
1
Karakteristik sebuah transistor biasanya diperoleh dengan pengukuran arus dan tegangan
pada rangkaian dengan konfigurasi common emitter (kaki emitter terhubung dengan
ground), seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini.
Percobaan 2
14
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.
Dari kurva di atas juga dapat diperoleh transkonduktansi dari transistor, yang merupakan
kemiringan dari kurva di atas, yaitu
BE
Cm
V
Ig
Petunjuk Praktikum Elektronika 15
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.
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.
Percobaan 2
16
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.
Petunjuk Praktikum Elektronika 17
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.
Percobaan 2
18
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:
Petunjuk Praktikum Elektronika 19
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
Generator Sinyal
Kit Penguat Transistor
Sumber arus konstan
Multimeter (3 buah)
Sumber arus konstan
Kabel-kabel
Resistor Variabel
Osiloskop
PEAK Atlas DCA Pro
Langkah Percobaan
Memulai Percobaan
1. Nyalakan komputer dan sambungkan USB Power Atlas DCA Pro ke komputer
2. Sambungkan kabel Atlas DCA Pro dengan kaki-kaki transistor BJT yang digunakan
secara bebas (warna tidak berpengaruh).
3. Buka aplikasi DCA pro yang tersedia di komputer
4. Pastikan DCA Pro connected pada pojok kiri bawah layar
5. Tekan tombol test pada DCA Pro maupun pada jendela Peak DCA Pro.
6. Perhatikan spesifikasi dan konfigurasi kaki-kaki BJT yang terbaca oleh alat Atlas DCA
Pro.
Percobaan 2
20
Gambar PEAK Atlas DCA Pro Gambar Icon DCA Pro
Gambar Jendela Aplikasi DCA Pro
Karakteristik Input Transistor IC-VBE
1. Buka tab Graph BJT Ic/VBE , atur pengaturan tracing Vcc 0-10V dengan point 11, IB
25-100µA kemudian klik Start. Tunggu proses tracing.
2. Amati grafik yang terbentuk, catat di BCL dan lakukan analisis.
3. Simpan data tabulasi hasil sampling dengan klik kanan pada grafik dan pilih Save
Data. File yang terbentuk adalah *.txt. Buka file .txt yang terbentuk dan copy
seluruh data yang ada di dalam file tersebut dan paste-kan di spreadsheet. Lakukan
analisis lebih mendalam pada data ini.
Karakteristik Output Transistor IC-VCE
1. Buka tab Graph BJT Ic/VCE , atur pengaturan tracing Vcc 0-10V dengan point 11, IB
25-100µA kemudian klik Start. Tunggu proses tracing.
2. Amati grafik yang terbentuk, catat di BCL dan lakukan analisis.
3. Simpan data tabulasi hasil sampling dengan klik kanan pada grafik dan pilih Save
Data. File yang terbentuk adalah *.txt. Buka file .txt yang terbentuk dan copy
seluruh data yang ada di dalam file tersebut dan paste-kan di spreadsheet. Lakukan
analisis lebih mendalam pada data ini.
Early Effect
Dengan menggunakan hasil pengamatan grafik sebelumnya
1. Pilihlah nilai arus basis (IB) dari grafik curve tracer yang kemiringan kurva-nya cukup besar
2. Pada kurva IC-VCE itu, pilihlah dua titik koordinat yang mudah dibaca, dan masih dalam garis lurus. Baca dan catat nilai IC dan VCE pada kedua titik tersebut.
Petunjuk Praktikum Elektronika 21
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)
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,
-VA VCE1 VCE2
vCE
iC
IC2 IC1
0
10 V
Percobaan 2
22
- 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 (short).
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.
11. Ubah nilai RC menjadi 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.
Tegangan Bias dan Parameter Penguat
1. Susun rangkaian seperti gambar di bawah dengan nilai-nilai komponen sebagai
berikut:
Petunjuk Praktikum Elektronika 23
VVCC
FCCC
kRE
kRC
kRL
kRB
kRB
NQ
10
10321
1
10
10
202
1501
22222
3. 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
RE 1k
Q 2N222
RB2
RC RB1 C2
C3
C1
VCC
X
Y
Z
Percobaan 2
24
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
1. Buatlah suatu sinyal sinusoidal kecil dari generator sinyal dengan tegangan Vpp =
10-20 mV dan frekuensi 10 kHz.
Petunjuk Praktikum Elektronika 25
2. Hubungkan rangkaian di atas dengan sinyal sinusoidal seperti yang ditunjukkan
oleh gambar di bawah ini.
3. Amati dan gambar sinyal di titik X dan Y menggunakan osiloskop.
4. Gunakan mode osiloskop xy untuk mengamati vo/vi, gambar grafik tersebut di
buku log praktikum.
5. Naikkan amplituda generator sinyal dan amati vo sampai bentuk sinyalnya mulai
terdistorsi. Catatlah tegangan vi pada saat hal tersebut terjadi.
6. Ulangi langkah 4 dan 5 dengan menambahkan resistor pada kaki emitor dengan
kapasitor by pass seperti yang ditunjukkan oleh gambar berikut ini.
7. Ulangi langkah 4 dan 5 dengan mengganti nilai RC dan RL menjadi 5k seperti yang
ditunjukkan oleh gambar berikut ini.
10kΩ
C2
Q 2N222
RB2 20kΩ
10μF 10μF
RL
RC RB1 150kΩ
R
10kΩ
Generator
Sinyal
50Ω
C1
10V
10V
C2
10kΩ
10μF
10μF
1kΩ
20kΩ
50Ω Q 2N222
10kΩ 150kΩ
Generator
Sinyal C3
RL
RC
R
C1 R
RB2
RB1
10μF
X
Y
Percobaan 2
26
8. Ulangi langkah 4 dan 5 dengan memasang sumber arus seperti yang ditunjukkan
oleh gambar berikut ini.
9. Ulangi langkah 4 dan 5 dengan memasang kapasitor bypass seperti yang
ditunjukkan oleh gambar berikut ini.
10
C
5kΩ
10μ
10μ
1k
20k
50Q
5kΩ 150k
Generator
Sinyal C
R
R
R
CR
RB
RB
10μ
5kΩ
C2
Q 2N222
RB2 100kΩ
10μF 10μF
RL
RC RB1 150kΩ
R
5kΩ
Generator
Sinyal
50Ω
C1
10V
5kΩ
C2
Q 2N222
RB2 100kΩ
10μF 10μF
RL
RC RB1 150kΩ
R
5kΩ
Generator
Sinyal
50Ω
C1
10V
10μF C3
Petunjuk Praktikum Elektronika 27
B. Resistansi Input
10. Lepaskan hubungan Frekuensi Generator dan Osiloskop dari rangkaian.
11. Atur kembali fungsi generator untuk menghasilkan sinyal sinusoidal sebesar Vpp
= 10 – 20 mV dengan frekuensi 10 kHz seperti yang ditunjukkan oleh gambar di
bawah ini. Rs adalah Resistansi Internal Frekuensi Generator, kita tidak perlu
menambahkan resistor apapun untuk membentuk skema ini.
12. Dengan tidak merubah nilai-nilai komponen dari rangkaian penguat dan tidak
merubah amplituda output Generator sinyal, susunlah rangkaian seperti pada
gambar di bawah ini.
13. Ubah nilai Rvar dan catat nilainya yang membuat tegangan vi menjadi ½ dari
tegangan osiloskop sebelum terpasang pada rangkaian penguat. Maka Ri = Rvar
+ Rs (Rs=50Ω untuk generator fungsi berkonektor koaksial).
14. Ulangi percobaan ini untuk seluruh rangkaian pada percobaan A.
C. Resistansi Output
15. Atur kembali fungsi generator seperti pada langkah 12. Sambungkan dengan
rangkaian pada gambar di bawah ini dan catat hasil bacaan Vo di osiloskop.
5kΩ
C2
Q 2N222
RB2 100kΩ
10μF
10μF
RL
RC RB1 150kΩ
Rsi
g
5kΩ
Generator
Sinyal
50Ω
C
1
10V
Rvar
10
μF C3
v
i
R
i
Percobaan 2
28
16. Sambungkan rangkaian di atas dengan Rvar kemudian atur nilai Rvar yang
memberikan Vo di osiloskop yang bernilai ½ dari nilai tegangan sebelum dipasang
Rvar. Maka Ro = Rvar.
17. Ulangi percobaan ini untuk seluruh rangkaian pada percobaan A.
Common Base
A. Faktor Penguatan
18. Lakukan langkah 1 sampai langkah 2.
19. Hubungkan rangkaian seperti pada gambar berikut ini.
20. Amati dan gambar gelombang di titik kolektor dan emiter menggunakan
osiloskop.
vo
Ro
Rvar
C2
Q 2N222
RB2 100kΩ
10μF 10μF
RC RB1 150kΩ
Rsig
5kΩ
Generator
Sinyal
50Ω
C1
10V
10
μF C3
Rsig
10μF 50Ω Generator
Sinyal
R
1kΩ
C1
10μF
10V
C2
5kΩ
10μF
33kΩ
Q 2N222
5kΩ 150kΩ
C3 RL
RC
RB2
RB1
Petunjuk Praktikum Elektronika 29
21. Gunakan mode osiloskop xy untuk mengamati vo/vi, gambar grafik tersebut di
buku log praktikum.
22. Naikkan amplituda generator sinyal dan amati vo sampai bentuk sinyalnya mulai
terdistorsi. Catatlah tegangan vi pada saat hal tersebut terjadi.
23. Ulangi langkah 20-22 dengan mengganti nilai RC dan RL menjadi 5k.
24. Ulangi langkah 20-22 dengan mengganti resistor 1k menjadi sumber arus dengan
arus 0.5 mA. Amati untuk nilai RC dan RL 10 k dan 5 k.
B. Resistansi Input
25. Lakukan hal yang sama seperti pada percobaan Resistansi Input untuk Common
Emitter pada rangkaian di percobaan A.
Rsig
10μF 50Ω Generator
Sinyal
C1
10μF
10V
C2
5kΩ
10μF
33kΩ
Q 2N222
5kΩ 150kΩ
C3 RL
RC
RB2
RB1
50
Rsi
R
1k
C
1 10μ
10V
C
5kΩ
10μF
10μ
33k
Q
5kΩ 150k
CRL
RC
RB
RB
vi
Ri
Percobaan 2
30
C. Resistansi Output
26. Lakukan hal yang sama seperti pada percobaan Resistansi Output untuk
Common Emitter pada rangkaian di bawah ini.
Common Collector
A. Faktor Penguatan
27. Hubungkan rangkaian seperti pada gambar berikut.
28. Amati dan gambar gelombang di titik base dan emiter menggunakan osiloskop.
29. Gunakan mode osiloskop xy untuk mengamati vo/vi dan vo/vi, gambar grafik
tersebut di buku log praktikum.
vo
RRsig
10μF 50Ω Generator
Sinyal
R
1kΩ
C1
10μF
10V
C2
10μF
33kΩ
Q 2N222
5kΩ 150kΩ
C3 Rvar
RC
RB2
RB1
10V
1kΩ
10μF
1kΩ
20kΩ
10μF 50Ω
Q 2N222
150kΩ
Generator
Sinyal
C2
RE2 RE1
C1 R
RB2
RB1
vi
Ri
Rvar
Petunjuk Praktikum Elektronika 31
30. Naikkan amplituda frekuensi generator dan amati vo sehingga bentuk sinyal vo
mulai terdistorsi. Catat tegangan vi.
31. Ulangi dengan mengganti resistor 1 k dengan sumber arus seperti gambar
berikut.
B. Resistansi Input
32. Lakukan hal yang sama seperti pada percobaan Resistansi Input untuk Common
Emitter pada rangkaian berikut ini.
C. Resistansi Output
33. Lakukan hal yang sama seperti pada percobaan Resistansi Output untuk
Common Emitter pada rangkaian di percobaan A.
Analisis dan Kesimpulan
34. Dari hasil pengamatan yang anda peroleh untuk ketiga konfigurasi penguat
BJT, bandingkanlah karakteristik ketiganya, lakukan analisis, dan tariklah
kesimpulan pada laporan anda.
Mengakhiri Percobaan
35. 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).
36. Matikan MCB dimeja praktikum sebelum meninggalkan ruangan.
10V
1kΩ
10μF
1kΩ
20kΩ
10μF 50Ω
Q 2N222
150kΩ
Generator
Sinyal
C2
RE2 RE1
C1 R
RB2
RB1
vi
Ri
Rvar
Percobaan 2
32
37. 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.
38. 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 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
Petunjuk Praktikum Elektronika 33
Percobaan 3
34
Percobaan 3
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.
Percobaan 3
Petunjuk Praktikum Elektronika 35
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 4 konfigurasi penguat pada transistor MOSFET, yaitu Common Source, Common
Source dengan resistansi source, Common Gate, dan Common Drain. Pada praktikum ini,
digunakan konfigurasi Common Source dengan resistansi source dan Common Gate.
Percobaan 3
36
Formula parameter penguat untuk dua konfigurasi yang digunakan dijelaskan dalam tabel
berikut.
Common Source Common Gate
Rangkaian
Penguat AV −𝑔𝑚(𝑅𝐿 ∥ 𝑅𝐷 ∥ 𝑟𝑜) −𝑔𝑚(𝑅𝐿 ∥ 𝑅𝐷 ∥ 𝑟𝑜)
Resistansi Input Rin 𝑅𝐺 1
𝑔𝑚
Resistansi Output
Rout
𝑅𝐷 ∥ 𝑟𝑜 𝑅𝐷 ∥ 𝑟𝑜
Alat dan Komponen yang Digunakan
Sumber tegangan DC (2buah)
Generator Sinyal (1 buah)
Osiloskop (1 buah)
Multimeter (3 buah)
Kabel-kabel
Kit Penguat Transistor
Peak Atlas DCA Pro (1buah)
Langkah Percobaan
Memulai Percobaan
1. Nyalakan komputer dan sambungkan USB Power Atlas DCA Pro ke komputer.
2. Sambungkan kabel Atlas DCA Pro dengan kaki MOSFET secara bebas (warna tidak
berpengaruh).
Percobaan 3
Petunjuk Praktikum Elektronika 37
Gambar 7: PEAK Atlas DCA Pro
3. Buka aplikasi DCA Pro yang tersedia di
komputer.
4. Pastikan DCA Pro Connected pada pojok kiri
bawah layar.
5. Tekan tombol test pada DCA Pro maupun
pada jendela Peak DCA Pro.
6. Perhatikan spesifikasi dan konfigurasi kaki-
kaki MOSFET yang terbaca oleh alat Atlas DCA
Pro.
Gambar 8: Icon
DCA Pro
Gambar 9: Jendela aplikasi DCA
Pro
B. Kurva ID vs. VGS
7. Buka tab MOSFET Id/Vgs pada jendela aplikasi DCA Pro
8. Atur pengaturan tracing seperti pada gambar berikut, kemudian klik Start. Tunggu
proses tracing.
Gambar 10: Pengaturan pembuat grafik ID vs VGS
9. Amati grafik yang terbentuk. Catat di BCL dan lakukan analisis.
10. Simpan data tabulasi hasil sampling dengan klik kanan pada grafik dan pilih Save Data.
File yang terbentuk adalah *.txt. Buka file .txt yang terbentuk dan copy seluruh data
yang ada di dalam file tersebut dan paste-kan di spreadsheet. Lakukan analisis lebih
mendalam pada data ini.
11. Tentukan tegangan threshold 𝑉𝑡 transistor MOSFET yang digunakan
12. Buka tab MOSFET Id/Vds pada jendela aplikasi DCA Pro
C. Kurva ID vs. VDS
13. Atur pengaturan tracing seperti pada gambar berikut, kemudian klik Start. Tunggu
proses tracing.
Gambar 11: Pengaturan pembuat grafik ID vs VDS
Percobaan 3
38
14. Amati grafik yang terbentuk. Catat di BCL dan lakukan analisis.
15. Simpan data tabulasi hasil sampling dengan klik kanan pada grafik dan pilih Save Data.
File yang terbentuk adalah *.txt. Buka file .txt yang terbentuk dan copy seluruh data
yang ada di dalam file tersebut dan paste-kan di spreadsheet. Lakukan analisis lebih
mendalam pada data ini.
Penghitungan Nilai Parameter
1. Nilai 𝑅𝐷 yang akan digunakan pada rangkaian penguat adalah 5k dan 10k.
2. Dengan menggunakan kurva 𝐼𝐷𝑣𝑠 𝑉𝐷𝑆 dan 𝑉𝐷𝐷 = 10 𝑉, buatlah garis beban (load line)
pada grafik 𝐼𝐷𝑣𝑠 𝑉𝐷𝑆 dan tempatkan titik Q.
3. Catat nilai DC 𝑣𝐺𝑆, 𝑣𝐷𝑆, dan 𝑖𝐷 pada titik Q.
4. Hitung 𝑔𝑚 dengan terlebih dahulu mencari nilai K berdasarkan formula
𝑖𝐷 = 𝐾(𝑣𝐺𝑆 − 𝑉𝑡)2
𝑔𝑚 = 2𝐾(𝑣𝐺𝑆 − 𝑉𝑡)
5. Tentukan nilai 𝑔𝑚 dengan melihat kemiringan kurva titik Q point pada kurva
karakteristik 𝐼𝐷 𝑣𝑠 𝑉𝐺𝑆. Bandingkanlah kedua nilai 𝑔𝑚 yang anda peroleh.
Gambar 12: Penentuan Titk Kerja
Q.
Gambar 13: Penentuan nilai
𝐠𝐦 dengan metoda kurva
𝐈𝐃 𝐯𝐬 𝐕𝐆𝐒
Persamaan load line
𝑖𝐷,𝑙𝑜𝑎𝑑 𝑙𝑖𝑛𝑒
=𝑉𝐷𝐷
𝑅𝐷−
1
𝑅𝐷𝑣𝐷𝑆
Sehingga garis akan
memotong sumbu 𝑖𝐷
pada nilai 𝑖𝐷 =𝑉𝐷𝐷
𝑅𝐷.
RANGKAIAN PENGUAT
A. Rangkaian Bias
1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar di bawah ini.
Percobaan 3
Petunjuk Praktikum Elektronika 39
Gambar 14: Rangkaian DC (biasing) Common Source
2. Aturlah 𝑉𝐷𝐷, potensiometer 𝑅𝐺 , 𝑅𝐷, dan 𝑅𝑆 agar transistor berada pada titik operasi
yang diinginkan, memperhatikan 𝑉𝐷𝐷.
3. Buatlah sinyal input sinusoidal sebesar 60 mVpp dengan frekuensi 10 kHz.
Penguat Common Source
A. Faktor Penguatan
1. Hubungkan sinyal input tersebut ke rangkaian dengan memberikan kapasitor
kopling seperti yang ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.
2. Gunakan osiloskop untuk melihat sinyal pada Gate dan Drain transistor.
3. Tentukan penguatannya (Av = Vo/Vi).
10 V
C2
10kΩ
10μF
10μF
1kΩ
330kΩ
50Ω
10kΩ 1.2MΩ
Generator
Sinyal C3
RL
RD
R
C1 Rsig
RB2
RB1
10μF Vi
Vo
o
Percobaan 3
40
4. Naikkan amplitudo generator sinyal dan perhatikan sinyal output ketika sinyal
mulai terdistorsi. Catatlah tegangan input ini.
5. Bandingkan nilai penguatan yang diperoleh dari percobaan ini dengan nilai dari
hasil perhitungan dengan menggunakan tabel karakteristik penguat FET.
6. Ganti resistor pada source dengan sumber arus seperti gambar di bawah ini.
7. Ulangi langkah 2-5.
8. Ulangi langkah 1-6 dengan mengganti nilai RC dan RL sebesar 5k.
B. Resistansi Input
7. Hubungkan rangkaian di atas dengan sebuah resistor variable pada inputnya
seperti pada gambar di bawah ini.
VDD
C2
10kΩ
10μF
10μF
100kΩ
50Ω
10kΩ 100kΩ
Generator
Sinyal C3
RL
RD
C1 Rsig
RB2
RB1
10μF
vi
Ri
VDD
C2
10kΩ
10μF
10μF
1kΩ
330kΩ
50Ω
10kΩ 1.2MΩ
Generator
Sinyal C3
RL
RD
R
C1 Rsig
RB2
RB1
10μF
Rvar
Percobaan 3
Petunjuk Praktikum Elektronika 41
8. Hubungkan osiloskop pada Gate transistor.
9. Aturlah resistor variable tersebut sampai amplitudo sinyal input menjadi ½ dari
sinyal input tanpa resistor variable.
10. Catatlah nilai Rvar yang menyebabkan hal tersebut terjadi. Jadi, Rin = Rvar.
11. Bandingkan nilai resistansi input yang diperoleh dari percobaan ini dengan nilai
dari hasil perhitungan dengan menggunakan tabel karakteristik penguat FET.
C. Resistansi output
12. Hubungkan rangkaian di atas dengan sebuah resistor variable pada outputnya
seperti pada gambar di bawah ini.
13. Hubungkan osiloskop pada kapasitor Drain transistor.
14. Aturlah resistor variable tersebut sampai amplitudo sinyal output menjadi ½ dari
sinyal output tanpa resistor variable.
15. Catatlah nilai Rvar yang menyebabkan hal tersebut terjadi. Jadi, Rout = Rvar.
16. Bandingkan nilai resistansi output yang diperoleh dari percobaan ini dengan nilai
dari hasil perhitungan dengan menggunakan tabel karakteristik penguat FET.
Penguat Common Gate
17. Lakukan percobaan Faktor Penguatan, Resistansi input, dan Resistansi Output
seperti pada Common Source, namun dengan konfigurasi rangkaian di bawah ini.
vo
Ro
VDD
C2
10μF
10μF
1kΩ
330kΩ
50Ω
10kΩ 1.2MΩ
Generator
Sinyal C3
Rvar
RD
R
C1 Rsig
RB2
RB1
10μF
Percobaan 3
42
Penguat Common Drain
18. 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.
C 50
Rsi
C10μ
VDD
C
10k
10μ
1k
330k
10k1.2M
RL
RD
R
RB
RB
10μ
VDD
10kΩ
10μF 1kΩ
330kΩ
50Ω
1.2MΩ
Generator
Sinyal
C2
RL RS1
C1 Rsig
RB2
RB1
10μF Vi
Vo
Percobaan 3
Petunjuk Praktikum Elektronika 43
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.
Percobaan 5
44
Percobaan 4
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.
Percobaan 5
Petunjuk Praktikum Elektronika 45
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.
Percobaan 5
46
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
Percobaan 5
Petunjuk Praktikum Elektronika 47
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
Percobaan 5
48
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
Percobaan 5
Petunjuk Praktikum Elektronika 49
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.
Percobaan 5
50
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.
Percobaan 5
Petunjuk Praktikum Elektronika 51
Percobaan 5
52
Percobaan 5
Tahap Output Penguat Daya
Tujuan
Mengamati dan mengenali klasifikasi penguat berdasarkan bagian fungsi sinusoidal saat
transistor konduksi
Mengukur dan menganalisa distorsi pada tahap output penguat pada kelas A, B, dan AB.
Mengukur dan menganalisa daya dan efisiensi penguat kelas A, B, dan AB.
Mengamati, mengukur, dan menganalisa rangkaian termal sederhana untuk transistor
daya (opsional).
Tahap Output Penguat Kelas A
Tahap output penguat kelas A untuk konfigurasi Emitor Bersama (Common Emitter) tampak pada
Gambar 1 di bawah ini.
Gambar 1 Rangkaian tahap output penguat kelas A
Transistor Q1 selalu konduksi pada seluruh selang sinyal input sinusoid. Sumber arus IBias menarik
arus dari transistor Q1 dan beban RL. Saat tegangan input sekitar nol, arus yang ditarik sumber
IBias akan diberikan oleh transistor Q1 sehingga beban mendapat arus dan tegangan mendekati
nol. Dalam keadaan tanpa input transistor pada tahap penguat kelas A menghantarkan arus
sebesar arus biasnya.
Saat tegangan input terendah maka arus yang ditarik sumber akan datang dari beban RL sehingga
beban akan mendapat tegangan terendah negatif –Ibias RL. Saat tegangan input tertinggi maka
transistor Q1 akan memberikan arus lebih dari yang ditarik sumber arus sehingga beban akan
Percobaan 5
memberoleh arus dan tegangan tertinggi positif. Untuk memperoleh ayunan tegangan tertinggi
pada beban maka digunakan arus bias dan beban yang memenuhi hubungan sebagai berikut.
Arus yang diberikan oleh transistor Q1 akan berkisar dari 0 hingga 2xIBias.
Distorsi pada penguat kelas A yang paling menonjol adalah distorsi saturasi. Distorsi ini terjadi
ketika isinyal input sangat besar sehingga tegangan kolektor-emitor transistor mencapai nilai
tegangan saturasi dan tegangan output sudah mendekati tegangan catu dayanya.
Rangkaian bias berupa sumber arus untuk tahap output penguat kelas A dapat direalisasikan
dengan berbagai jenis sumber arus, misalnya dengan cermin arus. Pada percobaan ini digunakan
rangkaian sumber arus dengan seperti digambarkan pada Gambar 2.
Gambar 2 Rangkaian sumber arus untuk bias tahap output penguat kelas A
Arus bias untuk rangkaian tersebut dapat diperkirakan dengan memanfaatkan persamaan berikut.
Pada penguat daya kelas A sumber arus bias akan selalu mendisipasikan daya mendekati VCC IBIAS.
Daya yang terdisipasi pada transistor tahap output akan berkisar dari VCC IBIAS saat amplituda
tegangan input nol hingga VCC IBIAS/2 saat amplituda input maksimum (mendekati VCC).
Penguat Kelas B Push-Pull
Penguat kelas B pushpull menggunakan pasangan transistor NPN dan PNP (juga nMOS dan pMOS)
yang seimbang dengan konfigurasi emitor bersama. Rangkaian dasar untuk tahap ouput penguat
kelas B pushpull tampak pada Gambar 3.
Percobaan 5
54
Gambar 3 Penguat pushpull kelas B
Pada penguat pushpull kelas B transistor NPN dan PNP bekerja bergantian. Saat siklus tegangan
input positif maka junction base-emitter transistor QN akan mendapat tegangan maju sehingga
transistor QN konduksi sedangkan junction base-emitter transistor QP akan mendapat tegangan
mundur sehingga transistor QP dalam keadaan cut-off. Sebaliknya saat siklus tegangan input
negatif junction base-emitter transistor QP yang akan mendapat tegangan maju dan transistor QP
konduksi dan QN dalam keadaan cut-off.
Adanya tegangan cut-in pada perilaku junction menyebabkan proses transisi transistor yang
konduksi dari QN ke QP dan sebaliknya akan melalui saat kedua transistor dalam keadaan cut- off.
Keadaan tersebut menyebabkan sinyal output terdistorsi.
Pada penguat kelas B, dengan menganggap tegangan cut-in nol, arus yang diberikan catu daya
dapat didekati sebagai half wave rectifed sinusoidal wave untuk masing-masing transistor. Dengan
demikian daya rata-rata yang diberikan catu daya akan mendekati.
Daya yang disampaikan pada beban
Dengan demikian daya terdisipasi pada masing-masing transistor akan bergantung pada
amplituda tegangan output atau tegangan inputnya.
Ouput pada penguat kelas B pushpull mengalami distorsi cross over saat pergantian transistor yang
konduksi akibat adanya tegangan cut-in pada transistor tersebut. Untuk menghilangkan distorsi
tersebut dapat digunakan rangkaian umpan balik dengan penguat operasional. Rangkaian penguat
kelas B seperti ini tampak pada Gambar 4. Umpan balik dengan penguat operasional ini tidak hanya
menekan distorsi cross over tetapi juga menekan distorsi akibat ketidakseimbangan penguatan
arus transistor NPN dan PNP. Penguat operasional pada rangkaian ini akan menjaga tegangan
Percobaan 5
output sama dengan tegangan inputnya. Selisih tegangan input dan output akan membuat
penguat operasional memmberikan tegangan lebih tinggi bila tegangan pada beban ternyata lebih
rendah dari input dan begitu pula sebaliknya.
Gambar 4 Rangkaian penguat pushpull kelas B dengan umpanbalik dengan opamp
Penguat Kelas AB Push-Pull Cara lain untuk memekan distorsi cross over pada penguat B adalah dengan kedua transistor tetap
konduksi saat tegangan input sekitar nilai nol. Untuk itu transistor diberikan tegangan bias yang
cukup pada junction base-emitor. Pada cara ini transistor bekerja pada kelas AB.
Cara sederhana untuk memperoleh tegangan bias yang menjamin transistor dalam keadaan
konduksi saat tegangan input kurang dari tegangan cut-in adalah dengan menggunakan dioda
seperti ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5 Penguat pushpull kelas AB dengan dioda untuk pemberi tegangan bias
Bacaan Lanjut
Sedra, A dan Smith, K. Microelectronic Circuits, International 6th Edition, Oxford
University Press, 2011 Bab 4 Transistor BJT dan Bab 13 Tahap Output dan Penguat
Daya.
Percobaan 5
56
Alat dan Komponen yang Digunakan a. Kit Praktikum Penguat Daya
b. Generator Sinyal
c. Osiloskop Digital dengan fungsi FFT
d. Multimeter (minimum 2 bh)
e. Catu Daya Ter-regulasi (2 bh)
f. Kabel dan asesori pengukuran
g. Termometer Infra Merah
Langkah Percobaan Penguat Kelas A
Menyusun Rangkaian
1. Susunlah rangkaian tahap penguat kelas A dan sumber arus biasnya seperti tampak pada
Gambar 1. Nilai-nilai komponen dan bersaran tegangan catu daya yang dipilih adalah R1 =
5,6k, R2 = 1,2k, R3 = 1,2, RL = 56 W, Q1 = Q2 =BD139, dan VCC = 6V.
2. Berikan input pada penguat dari sumber sinyal dari generator sinusoidal 2Vpp 1KHz.
Gambar 6 Rangkaian pengamatan penguat kelas A
Percobaan 5
Pengamatan Kualitatif Linieritas dan VTC
3. Gunakan mode dual trace pada osiloskop, yakinkan bahwa input kopling osiloskop terset
pada DC. Amati secara kualitatif bentuk sinyal output (kanal 2 atau Y) dan input (kanal 1 atau
X), dan gambarkan bentuk sinyalnya. Bandingkan bentuk sinyal input dan outputnya.
4. Gunakan mode xy pada osiloskop, amati kurva karakteristik alih tegangan (voltage transfer
characteristics, VTC), perbesar amplituda input agar batas saturasi tegangan dapat
teramati. Gambar dan catat batas saturasinya.
5. Amati juga bentuk gelombang sinyal output yang melewati batas saturasi di atas pada mode
dual trace. Perhatikan apa yang menentukan batas saturasinya.
6. Ubah nilai resistansi beban RL menjadi 33 1W dan amati kembali kurva VTC-nya. Catat juga
batas saturasinya. Bandingkan dengan hasil sebelumnya dan perhatikan apa yang
menentukan batas saturasinya.
Pengamatan Linieritas Kuantitatif
7. Kembalikan beban ke nilai semula RL = 56Ω dan osiloskop pada mode dual trace, serta
turunkan amplitudo sinyal input hingga sinyal output berada di bawah batas tegangan
saturasinya (pada kisaran 9-10 Vpp, bergantung pengamatan pada langkah 4).
8. Gunakan fungsi Fast Fourier Transform (FFT) pada osiloskop untuk mengamati spektrum
sinyal output dengan menekan tombol MATH dan yakinkan bahwa fungsi MATH dilakukan
untuk sumbersinyal dari kanal 2 (sinyal output). Atur tampilan display sehingga dapat
diperoleh pengamatan yang lebih teliti (pada kisaran skala 10dB/div dan posisi 3dB). Untuk
memudahkan pembacaaan nonaktifkan tampilan trace sinyal kanal 1 dan kanal 2 pada
tampilan osiloskop dengan menekan tombol ch1 dan ch2 cukup lama hingga lampu indikator
mati. Amati spektrum sinyal output ini untuk amplituda sinyal pada frekuensi dasar,
harmonik kedua dan harmonik ketiga.
9. Lakukan juga pengamatan spektrum untuk sinyal input (ch 1). Dengan mengubah sumber
input fungsi MATH.
10. Aktifkan tampilan kanal 1 (ch 1) agar dapat membaca besaran amplituda sinyal input dan
ubah sinyal input untuk amplituda input yang lebih kecil (pada kisaran 4 Vpp). Kembali
nonaktifkan tampilan kanal 1 untuk memudahkan pengamatan spektrum sinyal outputnya
(ch 2). Lalu amati spektrum sinyal outputnya (kanal 2). Lakukan juga untuk sinyal amplituda
output yang melebihi batas saturasi (pada kisaran 11-12 Vpp) dan amati spektrum sinyal
outputnya. Perhatikan apa yang menentukan munculnya distorsi yang diamati dengan
meningkatnya amplituda sinyal harmonik.
Pengamatan Daya Disipasi dan Daya pada Beban
11. Kembalikan osiloskop pada pengamatan dual trace dan nonaktifkan pengamatan FFT dengan
menekan tombol MATH hingga lampu indikator mati. Berikan sinyal input terkecil dari
generator sinyal, amati dan catat arus dari kedua catu daya, serta tegangan output (beban).
Hitung dan perhatikan daya yang terdisipasi saat tahap penguat tidak mendapat sinyal input.
12. Lakukan kembali pengamatan di atas untuk tegangan input 2, 4 , 6, dan 10 Vpp. Perhatikan
besaran daya catu (supplied power), daya terdisipasi pada penguat, dan daya pada beban.
Percobaan 5
58
Penguat pushpull kelas B Menyusun Rangkaian
1. Susunlah rangkaian seperti pada Gambar 3. Komponen yang digunakan transistor Q1
ampere meter untuk mengukur arus dari kedua catu daya.
2. Berikan input pada penguat dari sumber sinyal dari generator sinusoidal 4Vpp 1KHz.
Hubungkan osiloskop untuk mengamati sinyal input dan outputnya.
Pengamatan Kualitatif Linieritas dan VTC
3. Amati dan catat bentuk sinyal tegangan input dan outputnya dengan osiloskop. Perhatikan
distori bentuk sinyal dan penyebabnya.
4. Ubah amplituda tegangan input (pada kisaran 9-10 Vpp) agar cukup besar sehingga
tegangan output tampak memasuki batas saturasi dan gunakan mode xy pada osiloskop
untuk mengamati kurva karakteristik alih tegangan (VTC). Amati dan catat kuva VTC yang
diperoleh. Perhatikan distorsi yang ada pada tahap penguat jenis ini.
Pengamatan Linieritas Kuantitatif
5. Masih dalam keadaan tegangan input di bawah nilai saturasinya, gunakan fungsi FFT pada
osilokop. Amati spektrum sinyal input dan output dan catat besaran amplitudo untuk
frekuensi dasar dan frekuensi harmonik ke tiga.
6. Lakukan kembali langkah di atas untuk amplituda tegangan input yang jauh lebih kecil dari
saturasi (pada kisaran 4 Vpp) dan untuk amplituda tegangan input yang lebih besar dari batas
saturasi (pada kisaran 11-12 Vpp). Amati dan catat amplitudo frekuensi dasar dan harmonik
ketiganya.
Pengamatan Daya Disipasi dan Daya pada Beban
7. Gunakan sinyal terkecil dari generator sinyal, amati dan catat arus dari catu daya dan
tegangan pada beban. Hitung dan perhatikan daya catu, daya disipasi dan daya pada
bebannya.
8. Lakukan kembali pengamatan di atas untuk tegangan input 2, 4 , 6, dan 10 Vpp. Perhatikan
besaran daya catu (supplied power), daya terdisipasi pada penguat, dan daya pada beban.
Pengamatan Tahap Output Kelas B dengan Umpan Balik Penguat Operasional
9. Ubah rangkaian menjadi seperti pada Gambar 4. Komponen yang digunakan transistor Q1
BD139 dan Q2 BD 140, resistansi beban RL 33 1W, penguat operasional LM741, dan
tegangan catu VCC 6V. Gunakan juga ampere meter untuk mengukur arus dari kedua catu
daya.
10. Berikan input pada penguat dari sumber sinyal dari generator sinusoidal 4Vpp 1KHz.
Hubungkan osiloskop untuk mengamati sinyal input dan outputnya. Amati dan catat bentuk
gelombang outputnya. Bandingkan dengan hasil dengan hasil pengamatan sebelumnya
tanpa umpan balik.
11. Ubah amplituda tegangan yang cukup besar hingga tegangan output tampak memasuki
saturasi dan gunakan mode xy pada osiloskop untuk mengamati kurva karakteristik alih
tegangan (VTC). Amati dan catat bentuk kurva VTC ini. Bandingkan dengan hasil pengamatan
rangkaian tanpa umpan balik.
Percobaan 5
12. Pindahkan titik pengamatan output (kanal 2 atau Y) dari beban ke output penguat
operasional. Amati dan catat juga bentuk kurva VTC ini. Perhatikan fungsi transfer rangkaian
umpan baliknya.
13. Kembalikan titik pengamatan output ke beban. Atur tegangan input sehingga tegangan
output sedikit di bawah nilai saturasinya. Memanfaatkan fungsi FFT pada osilokop amati
spektrum sinyal input dan output dan catat besaran amplitudo untuk frekuensi dasar dan
frekuensi harmonik ke tiga. Bandingkan juga dengan hasil pengamatan rangkaian tanpa
umpan balik.
14. Gunakan mode dual trace untuk mengamati tegangan output atau beban dan arus dari catu
daya untuk sinyal tegangan input terkecil dan input 10Vpp. Hitung dan perhatikan daya catu,
daya disipasi dan daya pada bebannya.
Penguat pushpull kelas AB
1. Susunlah rangkaian seperti pada Gambar 5 dengan resistansi Resistor R1 dan R2 1,8k, dioda
D1 dan D2 1N4001, transistor Q1 BD139 dan Q2 BD140, resistansi beban RL = 33 1W dan
tegangan catu daya VCC 6V. Gunakan ampere meter untuk mengukur arus dari kedua catu
daya.
2. Berikan input pada penguat dari sumber sinyal dari generator sinusoidal 4Vpp 1KHz.
Hubungkan osiloskop untuk mengamati sinyal input dan outputnya.
Pengamatan Kualitatif Linieritas dan VTC
3. Amati dan catat bentuk sinyal tegangan input dan outputnya dengan osiloskop. Perhatikan
bentuk sinyal output dan bandingkan dengan hasil tahap output kelas B. Amati dan catat
arus dari catu daya.
4. Lakukan kembali pengamatan bentuk sinyal dan arus catu daya ini untuk resistansi R1 = R2
= 1kΩ, dan untuk R1 = R2 = 4,7kΩ.
5. Ubah amplituda tegangan yang cukup besar hingga tegangan output tampak memasuki
saturasi dan gunakan mode xy pada osiloskop untuk mengamati kurva karakteristik alih
tegangan (VTC). Amati dan catat bentuk kurva VTC ini. Perhatikan secara khusus daerah
tegangan input kecil atau mendekati nol.
6. Lakukan kembali pengamatan VTC ini untuk resistansi R1 = R2 = 1kΩ, dan untuk R1 = R2 =
4,7kΩ. Perhatikan juga area kurva VTC sekitar tegangan input nol.
Pengamatan Linieritas Kuantitatif
7. Kembalikan resistansi bias R1 = R2 = 1kΩ atur tegangan input sehingga tegangan output
sedikit di bawah nilai saturasinya. Memanfaatkan fungsi FFT pada osilokop amati spektrum
sinyal input dan output dan catat besaran amplitudo untuk frekuensi dasar dan frekuensi
harmonik ke tiga.
8. Lakukan kembali langkah di atas untuk amplituda tegangan input yang jauh lebih kecil dari
saturasi dan untuk amplituda yang lebih besar dari saturasi. Amati dan catat amplitudo
frekuensi dasar dan harmonik ketiganya.
Pengamatan Daya Disipasi dan Daya pada Beban
9. Gunakan sinyal terkecil dari generator sinyal, amati dan catat arus dari catu daya dan
tegangan pada beban. Hitung dan perhatikan daya catu, daya disipasi dan daya pada
bebannya.
Percobaan 5
60
10. Lakukan kembali pengamatan di atas untuk tegangan input 2, 4 , 6, dan 10 Vpp. Perhatikan
besaran daya catu (supplied power), daya terdisipasi pada penguat, dan daya pada beban.
Disipasi pada Transistor dan Rangkaian Termal
(Opsional).
Susunlah rangkaian sumber arus seperti pada Gambar 2 dengan resistansi R1 5,6k,
R2 1,2k, R3 1,2 dan transistor BD139 yang dilengkapi dengan heatsink
(pendingin). Gunakan amperemeter untuk mengukur arus kolektor dan voltmeter
untuk mengukur tegangan kolektor-emitor.
Catatan: Rangkaian sumber arus ini dilengkapi dengan resistor R3 yang bertindak
sebagai umpan balik negatif untuk membatasi peningkatan penguatan arus karena
kenaikan temperatur. Namun demikian bila arus awal terlalu tinggi disipasi panas
dapat melebihi kapasitas heatsink untuk melepaskannya. Pada keadaan demikian
dapat terjadi thermal runaway, yaitu pemanasan yang tidak terkendali akibat umpan
balik positif antara disipasi dengan penguatan arus. Oleh karena itu, pada pengamatan
ini bila arus tampak masih terus naik bersama dengan peningkatan suhu, segera
putuskan hubungan ke catu daya untuk mencegah transistor rusak.
11. Hubungkan terminal kolektor dengan tegangan 0V. Berikan tegangan –VCC 6V dan amati dan
ukur arus saat relatif stabil dan ukur temperatur ambient dan temperatur pada sirip terjauh
heatsink dan pada casing transistor.
12. Turunkan tegangan –VCC 6V hingga arus kolektor naik sekitar 20% dan kembali amati dan
ukur arus serta temperatur seperti di atas.
13. Ulangi langkah di atas untuk arus 50% arus awal.
5. ANALISIS DAN DISKUSI
Dengan menggunakan hasil pengamatan dan pengukuran lakukanlah analisis dan
diskusikan hal-hal berikut:
1. Perilaku penguat secara kualitatif dan kuantitif dari pengamatan bentuk gelombang dan
kurva karakteristik alih tegangannya termasuk bentuk sinyal tegangan pada rangkaian
umpan balik.
2. Linieritas penguat dari pengamatan distorsi harmonik hasil FFT pada sinyal input dan output.
3. Daya output pada beban, daya disipasi, dan efisiensi penguat untuk sinyal dengan amplituda
besar dan amplituda kecil.
4. Perhitungan termal pada penguat dan penggunaan heatsink pada transistor daya. Informasi
untuk resistansi termal dari junction ke casing untuk jenis casing transistor TO- 126 yang
digunakan dapat dicari di dunia maya. (Opsional).
Percobaan 5
Percobaan 6
62
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.
Percobaan 6
Petunjuk Praktikum Elektronika 63
Lampiran A
64
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
Lampiran A
65
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
Lampiran A
66
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
Lampiran A
67
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
Lampiran B
68
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.
Lampiran B
69
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.
Lampiran B
70
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.
Lampiran B
71
Lengkapi atau ubah info pada komponen, lalu hubungkan kaki antar komponen sehingga
rangkaian menjadi seperti pada gambar 7 dibawah ini.
Gambar 7. Gambar lengkap rangkaian penguat yang ingin dibuat.
Simpanlah skematik ini sebagai file penguat_1.sch.
Membuat Layout PCB
Untuk membuat layout PCB, dari layar Schematic Editor, klik : File >> Switch to board. Jika
ada pertanyaan, jawab saja dengan YES.
Maka akan terbuka layar Board Editor, dengan beberapa komponen ada disana. Pindah
komponen ke dalam kotak yang ada di Board Editor dan atur-aturlah sehingga menjadi
seperti pada gambar 8 dibawah.
Gambar 8. Komponen-komponen setelah diatur di dalam kotak di Board Editor.
Langkah berikutnya adalah Routing atau membuat Track. Kali ini kita akan menggunakan
fasilitas AutoRouter yang ada di EAGLE. Untuk mengaktifkan autorouter, klik : Tools >>
Auto.. , maka akan muncul jendela seperti pada gambar 9 dibawah.
Lampiran B
72
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
Lampiran B
73
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.
Top Related