Laporan Praktikum Transistor Sebagai Penguat Tegangan

Transistor Sebagai Penguat Tegangan

Bab I. Pendahuluan

B. Tujuan

Adapun tujuan yang ingin dicapai dari praktikum kali ini, adalah :

1. Memahami cara kerja rangkaian common emitter
2. Menghitung hfe dan hoe dari kurva karakteristik keluaran transisitor
3. Membuat transisitor bekerja dengan titik q ditengah garis beban, pada daerah saturasi, dan pada cut off, serta menjelaskan bentuk – bentuk isyarat keluaran pada saat transistor bekerja pada titik operasi yang bersangkutan
4. Mengukur hambatan masukan penguat dan hambatan keluaran penguat
5. Mengukur tanggapan amplitude penguat

Bab II. Kajian Pustaka

Penguat common emmitor adalah penguat yang kaki emitter transistor digroundkan, lalu input dimasukkan kebasis dan output diambil pada kaki kolektor. Penguat common emitter juga mempunyai karakter sebagai penguat tegangan.

Penguat common emitter mempunyai karakteristik sebagai berikut :

1. Sinyal outputnya berbalik fasa 180 derajat terhadap sinyal input
2. Sangat mungkin terjadi osilasi karena adanya umpan balik positif, sehingga sering dipasang umpan balik negative untuk mencegahnya
3. Sering dipakai pada penguat frekuensi rendah (terutama pada sinyal audio )
4. Mempunyai stabilitas penguatan yang rendah karena bergantung pada kestabilan suhu dan bias transistor

Jika tegangan keluaran turun oleh pertambahan arus beban, maka VBE (tegangan basis – emitter) bertambah dan arus beban besar, sehingga titik q bergeser keatas sepanjang garis beban ( Sutrisno,1986:172 ).

Rangkaian common emitter (CE) adalah rangkaian yang paling sering digunakan untuk berbagai aplikasi yang menggunakan transistor. Dinamakan rangkaian CE, sebab titik ground atau titik tegangan 0 Volt dihubungkan pada titik emitter. Pada rangkaian CE sering digunakan rangkaian ekuivalen h. Harga – harga parameter h seperti :

                                        .    .    . (1)

Daerah kerja transistor normal adalah pada daerah aktif dimana arus Ic konstan terhadap berapapun nilai Vce. Daerah kerja ini disebut daerah linear ( linear region ). Jika hukum Kirchoff pada pembagi tegangan dan arus diterapkan pada rangkaian CE,maka diperoleh hubungan :

                                                       .    .    . (2)

Dan untuk daerah saturasi mulai dari V_CE = 0 sampai kira – kira 0,7 Volt ( Malvino,2003:91).

Emitter menjadi bagian bersama untai masukan dan keluaran. Resistansi keluarannya adalah resistansi didalam penguat yang terlihat oleh beban, resistansi keluaran diperoleh dengan membuat Vs = 0 dan RL (hambatan beban) = . Dengan menghubungkan pembangkit luar pada ujung keluaran, maka arus mengalir kedalam penguat.

Konfigurasi emitter lebih sering digunakan sebagai penguat arus, sesuai nama emitter dipakai bersama sebagai terminal masukan atau keluaran. Arus input dalam konfigurasi ini adalah iB dan arus emitter :

, karenanya besar arus kolektor adalah :

, atau

  disederhanakan dengan nisbah transferan sebagai dan besarnya arus cut off kolektor sebagai

  , dengan demikian didapat

 merupakan bentuk sederhana persamaan arus keluaran (kolektor) dalam bentuk arus masukan (basis) dan nisbah ( Thomas,2002:61-62).

Transistor berfungsi sebagai penguat tegangan dengan menggunakan konfigurasi common emitter. Rangkaian emitter bersama ( common emitter ) adalah rangkaian BJT yang menggunakan terminal emitter sebagai terminal bersama yang terhubung ke sinyal basis (ground), sedangkan terminal masukan dan keluaran terletak masing – masing pada terminal basis dan terminal kolektor. Berikut merupakan skema sederhana dari rangkaian penguat BJT :

Dari gambar dapat dilihat bahwa rangkaian inputnya adalah basis dan output adalah kolektor, sedangkan emitter dihubungkan ke ground ( Siregar W,2004:96 ).

III.             ALAT DAN KOMPONEN

Adapun alat dan komponen yang digunakan, adalah :

a.       Catu daya

b.      Multimeter (digital/analog)

c.       Osiloskop (CRO) jejak ganda (dual trace)

d.      Sinyal generator atau generator audio (AFG)

e.       Transistor NPN, BC-107 atau 2N3904 atau C-547 atau yang ekuivalen

f.        Papan rangkaian (dibuat dahulu)

g.       Resistor dan kapasitor yang spesifikasinya sesuai dengan desain

IV.              PROSEDUR PERCOBAAN

a.       Digunakan peruntut lengkung ( curve tracer) , dicatat bentuk lengkung ciri keluaran transistor yang digunakan, ditentukan hfe dan hoe langsung dari lengkung cirinya

b.      Diberikan tegangan Vcc = 12 Volt pada rangkaian gambar 8

c.       Tanpa diberi isyarat masukan, diatur potensiometer VR agar VCE = 6V. Pada keadaan ini dihitung arus IC dengan diukur beda tegangan kedua ujung RC. Kemudian diukur VBE dan IB menggunakan multimeter. Kemudian dimasukkan isyarat sinusoidal dengan frekuensi 1 KHz dan diatur tegangan isyarat masukan agar isyarat keluaran tidak cacat bentuknya

d.      Diukur dan dicatat tegangan keluaran Vo dan isyarat masukan Vi dengan osiloskop

e.       Diulangi untuk harga frekuensi yang berbeda untuk menentukan tanggapan amplitude

V.                 DATA HASIL

Transistor sebagai penguat tegangan ( common emitter )

VI.              PEMBAHASAN

Penguat common emitter adalah penguat yang kaki emitter transistor digroundkan, lalu input dimasukkan ke basis dan output diambil pada kaki kolektor. Penguat common emitter juga mempunyai karakteristik sebagai penguat tegangan.

Pada literature diketahui gambar penguat common emitter sebagai berikut :

Hari ini dengan praktikum berjudul ‘’ Transistor sebagai penguat tegangan (common emitter)’’, diukur tegangan keluaran Vo dan isyarat masukan Vi dengan osiloskop. Alat dan komponen yang digunakan dalam praktikum kali ini, antara lain catu daya DC, multimeter digital, osiloskop, signal generator, transistor tipe NPN, papan rangkaian dan resistor serta kapasitor. Selanjutnya, kami mulai dengan membuat rangkaian seperti yang ada dipenuntun :

Dalam praktikum yang telah dilakukan, digunakan R_B1 sebesar 100 kΏ,R_B2 22 kΏ, kapasitor emitter (CE) 220 , RC 22 kΏ resistor emitter (RC) 1K,C₁ 1 dan C₂ 10 Tegangan input yang digunakan adalah 3,57 V dan Vcc sebesar 5 V. Setelah itu diperoleh hasil : pada frekuensi 108 Hz tegangan keluarannya (Vout) adalah 12,3 V ; frekuensi 220 Hz tegangan keluarannya (Vout) 10,6 V; pada frekuensi 306 Hz tegangan keluarannya (Vout) sebesar 7,07 V ; frekuensi 518 Hz tegangan keluaranya (Vout) sebesar 1,76 V ; dan yang terakhir 1 KHz didapat (Vout) tegangan keluaran sebesar 1,04 V.

Seperti yang diketahui prinsip yang dipakai dalam transistor sebagai penguat yaitu arus kecil pada basis dipakai untuk mengontrol arus yang lebih besar yang diberikan ke kolektor melalui transistor tersebut. Kelebihan dari transistor penguat bukan sekedar menguatkan sinyal, namun transistor juga dapat dipakai sebagai penguat arus, penguat daya dan tegangan. Perbandingan antara Vout dan Vin (KV) pada percobaan ini adalah, seperti ditunjukkan pada persamaan dibawah :

 dengan demikian pada percobaan pertama atau pada frekuensi 108 Hz diperoleh KV (perbandingan) sebesar :

                                       KV = 3,445 V

Jadi, KV pada frekuensi 108 Hz adalah 3,445 V. Dengan persamaan yang sama diperoleh pada KV frekuensi 210 Hz sebesar 2,97 V; frekuensi 306 Hz sebesar 1,98 V; frekuensi 518 Hz sebesar 0,49 V; dan terakhir frekuensi 1 KHz diperoleh KV sebesar 0,39 V. Jika digambarkan kurva perbandingan antara KV dan frekuensi masukan, maka :

     Dari kurva diatas, dapat dilihat bahwa seakin besar frekuensi masukan yang diberikan maka nilai perbandingan KVnya akan semakin kecil. Pada praktikum ini tidak dilakukan pengukuran pada arus C dan arus B sehingga nilai hfe dapat dihitung secara teori sebagai berikut :

Karena V_BB = I_B . R_B, maka

V_B = I_B x

4,09 = I_B x

4,09 = I_B x

4,09 = I_B x 0,183 . 10⁵

I_B =  = 2.10^-4 = 20 mA

Sedangkan untuk arus Ic :

Ic =

   =

  =  = 2. 10^-4 A = 20 mA

Dengan demikian, maka :

Karena  , maka , dimana :

Dengan demikian  I_E = I_C / , atau I_E = 20 mA / 0,5 = 40 mA.

Sementara untuk mencari hoe adalah :

 =  dimana r_c = 25 mA

Maka : r_c = 25 / 40 mA = 0,625 Ώ

Sehingga : 1 / hoe = r_c / 1 +

1 / hoe = 0,625 / 1 + 1

1 / hoe = 0,625 / 2 = 1 / hoe = 0,3125

Hoe = 1 / 0,3125 = 3,2 Ώ

Didapatlah impedansi masukan dengan persamaan :

R_i = R_B // hie

Dimana hie = (1 + hfe) . 25 / I_E mA

= (1 + 1) .  = 50 / 40 mA = 1,25 Ώ

Maka : R_i = R_B // hie

= R_B1 // R_B2 // hie

=  // hie

=  // 1,25 Ώ

= 18032,78 Ώ // 1,25 Ώ

=

=  = 1,249 Ώ

Sedangkan, impedansi keluarannya adalah :

Ro =  

=  // 22.000 Ώ

= 0,3125 Ώ // 22.000 Ώ

=

=  = 0,3124 Ώ

VII.           KESIMPULAN

Dari praktikum dengan judul ‘’ Transistor sebagai penguat tegangan (common emitter)’’, dapat disimpulkan bahwa :

a.       Transistor dapat digunakan sebagai penguat tegangan. Pada rangkaian ini, bagian emitter transistor ditanahkan. Arus kecil pada basis dipakai untuk mengontrol arus yang lebih besar pada kolektpr melalui transistor tersebut. Isyarat masukan, masuk melalui basis dan keluar melalui kolektor pada tanah AC

b.      Menentukan hfe berdasarkan kurva karakteristik, digunakan dua lengkung untuk dua nilai. Dari grafik ditentukan arus kolektor, maka

Sedangkan nilai hoe ditentukan dari kemiringan lengkung ciri static keluaran pada titik q

c.       Untuk mengukur hambatan masukan penguat

Sedangkan untuk mengukur hambatan keluaran

d.      Penguat tegangan ditunjukkan pada persamaan KV = Vo / Vi

Pada rangkaian percobaan diketahui Vo = – (hfe.ib) . ( 1/ hoe // Rc )

Dan Vi = ib . hie, maka

e.       Titik q bergeser sepanjang garis beban jika suhu naik, karena arus Ic dipengaruhi oleh suhu. Perubahan titik q ini disebabkan oleh arus penjemukan yang menyebrang sambungan B-C dalam tegangan mundur berubah dengan suhu atau karena perubahan V_BE (q) terhadap suhu

VIII.        DAFTAR PUSTAKA

Malvino,A.P. 2003. Elektronik Principle. Mc Graw : Hill

Siregar,W. 2004. Electrical Utilities. Jakarta : Erlangga

Sutrisno. 1986. Elektronika : Teori Dasar I dan Penerapannya. Bandung    : ITB

Thomas,R. 2002. Dasar Elektronika. Yogyakarta : Andi Yogyakarta