LAPRAK ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKASI 5 - PENGUAT "COMMON EMITTER" PDF

Preview

Summary

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKASI Penguat ‘Common – Emitter’ Nama : Hafildarani Herofianti NIM /Kelas : 4.31.18.1.07 / TE-1B Tanggal : 09, 16 dan 23 April 2019 PROGRAM STUDI D-4 TEKNIK TELEKOMUNIKASI POLITEKNIK NEGERI SEMARANG 2019 DAFTAR ISI DAFTAR ISI.......................................

Description

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKASI Penguat ‘Common – Emitter’

Nama

: Hafildarani Herofianti

NIM /Kelas

: 4.31.18.1.07 / TE-1B

Tanggal

: 09, 16 dan 23 April 2019

PROGRAM STUDI D-4 TEKNIK TELEKOMUNIKASI POLITEKNIK NEGERI SEMARANG 2019

DAFTAR ISI DAFTAR ISI........................................................................................................................... 2 5.1.

Tujuan .......................................................................................................................... 3

5.2.

Dasar Teori .................................................................................................................. 3

5.3.

Alat dan Bahan yang Digunakan ................................................................................. 5

5.4.

Langkah Percobaan ...................................................................................................... 6

5.5.

Hasil Percobaan ........................................................................................................... 7

5.6.

Analisa Data, Perhitungan Dan Pembahasan ............................................................... 8

5.7.

Jawaban Tugas dan Pertanyaan ................................................................................... 9

5.8.

Kesimpulan ............................................................................................................. ...14

PERCOBAAN - 5 PENGUAT ‘COMMON – EMITTER’ 5.1. Tujuan Setelah melaksanakan praktikum, menyusun rangkaian, memeriksa rangkaian dan menganalisa data diharapkan mahasiswa dapat : a. Menghitung penguatan tegangan dari penguat ‘common emitter’. b. Mengukur penguatan tegangan dari penguat ‘common emitter’. c. Menentukan tegangan dan arus kerja dari penguat ‘common emitter’. 5.2. Dasar Teori Penguat dengan menggunakan transistor (BJT) dapat dirangkai dengan konfigurasi ‘common emitter’,‘common collector ‘dan ‘common base’. Setiap konfigurasi mempunyai karakteristik yang berbeda. Secara sederhana bentuk dasar konfigurasi tersebut dapat dilihat pada gambar 4.1.

OUT

OUT

IN IN

IN

OUT

COMMON EMITTER

COMMON COLLECTOR

COMMON BASE

Gambar 4.1 Konfigurasi penguat transistor. Gambar berikut contoh rangkaian common emitor (emitor bersama). Sinyal masukan diberikan pada basis, sedangkan sinyal keluaran diambil di kolektor. Sinyal keluaran berbeda fasa 180o dengan sinyal masukan. Untuk menganalisa rangkaian tersebut, diubah dulu ke model ac-nya. Untuk sinyal ac, semua sumber tegangan dc tampak seperti terhubung singkat. Artinya VCC dan ground (pentanahan) adalah sama. Sehingga rangkaian (a) menjadi seperti gambar 4.2b. Gambar 4.2c, merupakan model ac yang sebenarnya dari gambar (a).

Output

Input

(a)

hie

Untuk sinyal ac, sumber dc dihubung singkat

hoe

(b) Transistor

Beban

Sumber

(c) Gambar 4.2. (a) Rangkaian Common Emitor Amplifier. (b) dan (c) Model ac-nya. Pada terminal masukan (input) dapat dihubungkan dengan sumber sinyal. Sumber sinyal masukan seperti sebuah generator sinyal (vs) plus tahanan internal (Rs). Sedangkan pada keluaran dapat dihubungkan dengan sebuah beban (RL). Dari gambar 7.1c, kita dapat menghitung : ib 

vi hie

dan arus ac pada kolektor :

ic  h fe ib Pada gambar 7.1c, arus kolektor ini mengalir melewati RC // atas.

1 , dari bawah menuju h oe

Serta : v c  v o  ic ( Rc //

vo  ic ( Rc //

1 ) hoe

1 1 )  h fe ib ( Rc // ) hoe hoe

  h fe

vi 1 ( Rc // ) hie hoe

hoe dapat diabaikan, karena nilainya sangat kecil. Sehingga tegangan keluaran (vo) adalah : v o   h fe

vi Rc hie

Besar penguatan tegangan (Av) adalah :

Av 

h fe vo  Rc vi hie

Besar tahanan masukan :

Ri  R1 // R2 // hie Biasanya R1 // R2 jauh lebih besar dibanding hie , sehingga tahanan masukan lebih dominan nilai hie . Jadi :

Ri  hie Dan besar tahanan keluaran : Ro  Rc //(

karena

1 ) hoe

1 >>> Rc , maka hoe

Ro  Rc 5.3. Alat dan Bahan yang Digunakan a. Transistor 2N 3904 (atau ekivalen) b. Resistor 270; 1K; 2,2K; 4,7K; 27K. c. Kapasitor 10F; 47F d. Osiloskop e. Generator Fungsi 10 Hz s/d 1 MHz f. Multimeter Analog & Digital

g. Catu Daya 12 Volt 5.4. Langkah Percobaan 1. Siapkan catu daya ( Power Supply). 2. Pastikan catu daya pada kondisi OFF dan pengatur tegangan pada posisi minimum. 3. Hubungkan catu daya dengan tegangan jala-jala. 4. Siapkan catu daya untuk mencatu rangkaian penguat. 5. Buat rangkaian seperti berikut: Vcc = + 12 Volt

Rc 2K2 R1 27K VO

C2 47 uF

C1 10 uF

RL 270

Vin

R2 4K7

RE 1K

C3 47 uF

Gambar 4.3. Rangkaian penguat common emitter untuk percobaan 4 6. Dengan menggunakan analisis ekivalen dc, hitunglah terlebih dahulu berapa VB, VE, IC, dan VCE dengan menganggap hFE =  = 100 dan  = 1. 7. Pindahkan catu daya ke posisi ON dan signal generator belum dimasukkan, ukurlah besarnya VB, VE, IC, dan VCE dengan menggunakan volt meter dan amperemeter. 8. Tentukan resistansi dinamik emitter re. Besarnya resistansi dinamik emitter re dapat dicari dengan pendekatan re  9.

26 mV . Sehingga re =………. IE

Penguatan tegangan dapat dicari dengan pendekatan terlebih dahulu dengan persamaan Av 

 rc . Dengan rc = RC//RL , maka hitunglah penguatan dengan rumus re

pendekatan tersebut. Av =…… 10. Pasang signal generator dengan masukan gelombang sinus dengan frekuensi 1 KHz dan amplitudonya 0,1 Vp-p.

Ukurlah tegangan masukan Vi dan keluaran Vo.

Kemudian dari pengukuran ini hitung penguatan tegangan Av  perhitungan langkah 9 dengan hasil pengukuran tersebut.

Vo . Bandingkan hasil Vi

11. Ukurlah beda phase antara input dan output pada frekuensi tersebut. 12. Dengan melepas kapasitor CE ulangi langkah 10 dan 11. Apakah terjadi perbedaan ? mengapa? 13. Pasang kembali kapasitor CE dan dengan memberikan frekuensi bervariasi mulai dari 10 Hz sampai 20 KHz buatlah kurva plot respon frekuensi dari penguat. Buatlah juga plot beda phase antara input dan outputnya. 14. Ukurlah impedansi input dan impedansi output. 5.5. Hasil Percobaan Hasil pengukuran VE

= 0,8 V

IE

= 0,71 mA

VB

= 1,4 V

VCE

= 5,098 V

VBE

= 0,8 V

VI

= 200 mV

IC

= 2,2 mA

VO

= 80 mV

Frekuensi

5 Hz

20 Hz

Penguatan

Tidak penguatan

Tidak penguatan

Beda phase

1800

1800

1K Hz

Penguatan

1800

5K Hz

Penguatan

1800

Gambar

10K Hz

Penguatan

1800

20K Hz

Penguatan

1800

5.6. Analisa Data, Perhitungan Dan Pembahasan Praktikum ini membahas bagaimana cara kerja rangkaian penguat common emiter yang menggunakan transistor sebagai penguat. Transistor merupakan komponen dasar untuk sistem penguat, transistor di gunakan 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. 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. Setelah merangkai alat berdasarkan jobsheet rangkaian dihubungkan ke signal generator dan osiloskop. Signal generator berfungsi sebagai pemroses sinyal masukan yang kemudian akan diubah menjadi tegangan keluaran yang berbentuk grafik gelombang yang berbeda. Grafik tegangan masukan yang kita berikaan berupa gelombang sinusoida. Setelah mengkalibrasikan dan mengatur pada osciloscop dan signal generator didapat grafik tegangan keluaran berupa grafik gelombang sinusoida yang memiliki beda fase 180 derajat yang menghasikan gambar gelombang yang terbalik dari gelombang sinusoida. Ini menunjukkan bahwa rangkaian common emiter ini berfungsi sebagai penguat. Adanya kapasitor yang terpasang pada daerah emitor transistor merupakan ciri khas dalam penguat ‘common emitter’. Kapastior ini bertindak sebagai bypass untuk menghubungkan sinyal AC agar mendapatkan penguatan arus bolak-balik yang tinggi. Tegangan yang berada di emitor akan menjadi bernilai nol (tidak ada) karena adanya kapasitor.

Saat frekuensi 5 - 20000 Hz penguatan tegangan konstan/stabil 6,12x atau 17,86dB dan beda fasanya rata rata 180. Perhitungan : VCC = 12 V

RC = 2K2 Ω

R1 = 27K Ω

RE = 1K Ω

R2 = 4K7 Ω

RL = 270 Ω 𝑹𝟐

 VTH = =

𝑹𝟏+𝑹𝟐

𝟒𝑲𝟕



𝒙 𝑽𝑪𝑪

𝟐𝟕𝑲+𝟒𝑲𝟕

= 1,779 V

= 8,69 x 10-4 A

𝒙 𝟏𝟐



= 12 – (4,049 + 1,044) = 6,91 V

𝟐𝟕𝑲+𝟒𝑲𝟕

= 4003 Ω = =



𝑽𝑻𝑯−𝑽𝑩𝑬

𝟐𝟔 𝒎𝑽 𝑰𝑬

= 𝟖,𝟔𝟗 𝒙 𝟏𝟎−𝟒

𝟏,𝟕𝟕𝟗 −𝟎,𝟕

= 29,91 Ω

𝟒𝟎𝟎𝟑 + 𝟏𝟎𝟏 𝟏𝑲𝟐



= β x IB = 100 x 8,61 x 10

re =

𝟐𝟔 𝒙 𝟏𝟎−𝟑

𝑹𝑻𝑯+ 𝜷+𝟏 𝑹𝑬

= 8,61 uA  IC

VCE = VCC – (IC x RC + IE x RE)

𝟐𝟕𝑲 𝒙 𝟒𝑲𝟕

 RTH =

 IB

IE = IB + IC

RE = RC//RL = 4700//4700

-6

= 2350 Ω

= 8,61 x 10-4 A  Penguatan F : 5K Hz

F : 5 Hz Av = =

𝑽𝒐 𝑽𝒊

𝟏𝟔𝟎 𝟐𝟒𝟎

Av = = 0,6 kali

=

𝑽𝒐 𝑽𝒊

𝟏𝟔𝟎 𝟐𝟒𝟎

Av = = 0,6 kali

F : 1K Hz Av = =

𝟐𝟎𝟎 𝟖𝟎

𝟐𝟎𝟎 𝟔𝟎

= 3,3 kali

=

𝑽𝒐 𝑽𝒊

𝟐𝟎𝟎 𝟖𝟎

= 𝟐, 𝟓 kali

F : 20K Hz

𝑽𝒐 𝑽𝒊

𝑽𝒊

F : 10K Hz

F : 20 Hz Av =

=

𝑽𝒐

Av = = 2,5 kali

=

𝑽𝒐 𝑽𝒊

𝟐𝟎𝟎 𝟖𝟎

= 2,5 kali



Kurva Pengukuran

5.7. Jawaban Tugas dan Pertanyaan A. Tugas 1. Buatlah analisis ac dengan menggunakan parameter hybrid untuk rangkaian percobaan 4.



IB = 8,617 µA



IC = 8,617 x 10-4 A



IE = 8,704 x 10-4 A



RC = 4700 Ω



re =

26 𝑚𝑉

=

𝐼𝑒

26 𝑥 10 −3

8,704 𝑥 10 −4

= 29,87 Ω 

RE = RC // RL

= 2350 Ω  Av = − 𝑅𝑒/𝑟𝑒

= − 2350/29,87

= - 78,674 kali  Zi = R1//R2//βre = 4003,154 //100×29,87 = 1710,609 Ω  Zo = RC = 4700 Ω

= 4700//4700 B. Pertanyaan 1. Mengacu pada gambar rangkaian percobaan, apa yang menyebabkan terjadi perbedaan antara perhitungan tegangan bias dc dengan hasil pengukuran? Jawaban : Perbedaan antara perhitungan tegangan bias dc dan hasil pengukuran disebabkan oleh pengaruh komponen kapasitor dan resistor, yang pada perhitungan dengan analisis DC dianggap open. Nilai toleransi pada resistor serta faktor β yang berbeda antara teori dan praktek juga mempengaruhi perbedaan tersebut 2. Apa fungsi dari kapasitor CE? dan apa yang terjadi jika tidak dipasang? Mengapa? Jawaban : Kapasitor berfungsi sebagai penyimpan muatan maka saat kapasitor dipasang tegangan keluaran akan lebih besar dari pada tegangan masukan

sedangkan saat kapasitor dilepas, maka besar tegangan masukan akan lebih besar dari tegangan keluaran 3. Buatlah rangkaian ekivalen sinyal kecil dengan menggunakan parameter hibrid, cari data transistor dan kemudian hitung penguatan berdasarkan parameter tersebut.

Jawaban :

4. Bandingkan hasil pengukuran dengan perhitungan nomor 3 di atas dan juga perhitungan berdasarkan pendekatan. Berikan komentar anda. Jawaban : Menurut perhitungan pada nomor 3 rangkaian ekivalen sinyal kecil dengan

menggunakan parameter hybrid memiliki hasil yang lebih besar

dibandingkan dengan hasil pengukuran dan hasil perhitungan penguatan berdasarkan pendekatan. 5. Berapa daerah frekuensi kerja transistor 2N3904 tersebut ?

Batas minimal frekuensi kerja transistor sebesar 300 MHz

5.8. Kesimpulan Dari hasil praktikum penguat Common emitor, dapat disimpulkan bahwa : a. Grafik Vi dengan grafik Vo yaitu berupa gelombang sinusoida yang beda fasanya 180 derajat. b. Perbandingan percobaan dan perhitungan tidak terlalu jauh. c. Setiap transistor memiliki nilai hfe yang berbeda karena factor pembuatan pabrik berbeda. d. Dengan menghubungkan pembangkit luar pada ujung keluaran, maka arus mengalir kedalam penguat yang menghasilkan penguat emiter. e. Berbedaan fase pada sinyal output dan input berbeda semakin besar apabila frekuensi diubah dengan nilai yang semakin besar....