modul el2140 sem 2 2011-2012 - labdasar.ee.itb.ac.idlabdasar.ee.itb.ac.id/lab/modul el-2205 semester...

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


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


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.


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

http://labdasar.ee.itb.ac.id/

mailto:[email protected]


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.


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.


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.


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


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


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


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


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


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


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


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.


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


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.


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:


Resistansi input: Li RrR )1(

Resistansi output: 1

)//(

RBRrR s

eo

Faktor penguatan: oL

L

RR

RAv


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.


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:


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.


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


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


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


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


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


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


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


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


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.


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.


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).


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


lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir

akan mendapatkan potongan nilai sebesar minimal 10.




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

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


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


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


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


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


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


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.









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





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


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


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


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


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


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.


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.


Percobaan 5

50












Percobaan 5


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.


Hubungkan osiloskop untuk mengamati sinyal input dan outputnya.


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.


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.


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.



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.


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.


Hubungkan osiloskop untuk mengamati sinyal input dan outputnya.


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.


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.


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



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


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.

http://www.cadsoft.de/

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.

modul el2140 sem 2 2011-2012 - labdasar.ee.itb.ac.idlabdasar.ee.itb.ac.id/lab/modul el-2205 semester...

Documents