Laporan Penguat Kelas A [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR II PENGUAT KELAS A MENGGUNAKAN BIAS PEMBAGI TEGANGAN



Nama



: Muhammad Hanif Rizqi Amrullah



NIM



: 205090700111015



Kelompok



:C-4



Tgl. Praktikum



: 27 Oktober 2021



Nama Asisten



: Allysa Zahra Ramadhina



LABORATORIUM INSTRUMENTASI DAN PENGUKURAN JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG



LEMBAR PENILAIAN PRAKTIKUM LAPORAN ELEKTRONIKA DASAR II PENGUAT KELAS A MENGGUNAKAN BIAS PEMBAGI TEGANGAN



Tanggal Masuk Laporan : _____________________________________________________ Pukul



: _____________________________________________________ Korektor



Asisten



Allysa Zahra Ramadhina CO Asisten



Charissa Arik W



Catatan: ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ____________________________________ Tanggal Masuk Revisi : ______________________________________________________ Pukul



: ______________________________________________________ Nilai Sementara



Nilai Akhir



BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 TUJUAN Praktikum ini dilakukan dengan tujuan agar penguat kelas A menggunakan bias pembagi tegangan dapat diukur, diamati, dan dipelajari karakteristiknya oleh praktikan. 1.2 DASAR TEORI Bias pembagi tegangan atau self bias atau emmiter biasa merupakan sebuah rangkaian yang pada umumnya digunakan sebagai penstabil pada suatu titik di rangkaian. Bias pembagi tegangan ini biasa digunakan pada rangkaian common emitter. Pada rangkaian ini, tiap komponennya terhubung pada sumper daya yaitu Vcc. Untuk lebih memudahkan dalam memahami, perhatikan gambar berikut (Chattopadhyay,2006).



Gambar 1.1 Bias Pembagi Tegangan pada Rangkaian Common Emitter (Godse and Bakshi, 2009) Penguat kelas A merupakan sebuah penguat transistor yang memiliki fungsi sebagai penguat linier. Penggunaan penguat kelas A ini umumnya digunakan sebagai penguat sinyal kecil. Efisiensi yang dihasilkan dari penguat kelas A ini termasuk efesiensi rendah karena pada penguat kelas A diatur agar rangkaian selalu dioperasikan pada bagian linier lengkungan karakteristik penguat sehingga ada daya



yang terbuang pada rangakaian tersebut. Penguat kelas A hanya memiliki efisiendi kurang dari 50%, Oleh karena itu penguat kelas A dikatakan sebagai jenis penguat yang tidak terlalu efisien (Mismail, B. 2011).



Gambar 1.2 Penguat Kelas A (Malvino & Bates, 2016) Penguat kelas A pada umumnya menggunakan model pembagi tegangan transistor seperti pada gambar 1.2 Pada penguat kelas A terdapat beberapa persamaan yang berlaku. 1. Penguatan Daya (𝐴𝑝). Ap=



Pout P¿



2. Disipasi daya transistor (𝑃𝐷𝑄), P DQ=V CEQ x I CQ Nilai disipasi daya transistor akan semakin mengecil akibat diberikan sinyal masukan karena transistor akan mengubah daya diam menjadi daya sinyal, sehingga nilai disipasi daya transistor bernilai lebih kecil dari pada nilai daya transistornya, jika tidak transistor yang digunakan akan rusak. (Malvino & Bates, 2016)



BAB 2 METODOLOGI 2.1 PERALATAN PERCOBAAN Pada praktikum kali ini, diperlukan alat-alat dan bahan agar praktikum dapat dilakukan secara maksimal. Alat dan bahan yang di pakai antara lain ialah rangkaian uji, multimeter DC, ampermeter DC, tahanan (R1 27 kΩ, R2 4,67 kΩ, RC 3,20 kΩ, dan RE 667,5 Ω) yang memiliki nilai berbeda-beda, dan transistor dengan tipe yang berbeda beda. Tipe transistor ada Q1 2N3904, Q2 2N2222, Q3 BC547, Q4 C945, dan Q5 BD139. 2.2 Tata Cara Percobaan 2.2.1. Penerapan Sumber Tegangan (12 V) Pada Rangkaian Uji Saklar S2 dihubungkan. Kemudian pada voltmeter dipilih mode DC dan dihubungkannya kaki (+) voltmeter ke titik A dan kaki (-) ke titik D. Lalu, pada power supply, diterapkan tegangan sebesar 12 V. Jika masih kurang mendekati 10 V, step dinaikkan / diturunkan hingga nilai cukup mendekati. 2.2.2. Pengukuran Tegangan VCE, Arus Basis dan Arus Kolektor Transistor Tegangan VCE transistor diukur dengan dihubungkannya kaki (+) voltmeter ke titik C dan kaki (-) ke titik E. Arus IB (=I2) diukur dengan ditempatkannya amperemeter di posisi I2. Kemudian arus IC (=I3) diukur dengan menempatkan amperemeter di posisi I3. Kedua nilai arus tersebut dibaca melalui amperemeter DC. 2.2.3 Penerapan Sinyal AC pada Masukan Penguat dengan Amplitudo 0,01 V Keluaran



signal



generator



dihubungkan



ke



masukan



rangkaian



penguat



dengan



menghubungkan saklar S1. Masukan oscilloscope channel 1 (CH1O dihubungkan ke titik X rangkaian penguat. Lalu, pilih coupling DC pada CH1 & CH2 oscilloscope. Kemudian signal generator diatur agar menghasilkan sinyal AC berbentuk gelombang sinus, dengan amplitude 0,01 V(peak) dan rekuensi 1 kHz. 2.2.4 Pengukuran Tegangan AC di Basis Transistor Masukan CH1 oscilloscope dipastikan terhubung ke titik X di rangkaian penguat. CH2 oscilloscope dihubungkan ke titik B di rangkaian penguat. Volt/div untuk CH1 & CH2 diatur



serta time/di agar sinyal dapat ditampilkan dengan jelas. Kemudian sinyal pada CH1 & CH2 direkam dengan meng-capture layer/disimpan ke file. 2.2.5 Pengukuran Tegangan AC di Kolektor Transistor Masukan CH1 oscilloscope dipastikan terhubung ke titik X di rangkaian penguat. CH2 oscilloscope dihubungkan ke titik C di rangkaian penguat. Volt/div untuk CH1 & CH2 diatur serta time/di agar sinyal dapat ditampilkan dengan jelas. Kemudian sinyal pada CH1 & CH2 direkam. 2.2.6 Pengukuran tegangan AC di Emitor Transistor Masukan CH1 oscilloscope dipastikan terhubung ke titik X di rangkaian penguat. CH2 oscilloscope dihubungkan ke titik E di rangkaian penguat. Volt/div untuk CH1 & CH2 diatur serta time/di agar sinyal dapat ditampilkan dengan jelas. Kemudian sinyal pada CH1 & CH2 direkam. 2.2.7 Pengukuran Tegangan AC di Keluaran Penguat Masukan CH1 oscilloscope dipastikan terhubung ke titik X di rangkaian penguat. CH2 oscilloscope dihubungkan ke titik Y di rangkaian penguat. Volt/div untuk CH1 & CH2 diatur serta time/di agar sinyal dapat ditampilkan dengan jelas. Kemudian sinyal pada CH1 & CH2 direkam. 2.2.8 Pengukuran melibatkan Sinyal AC dengan Amplitudo 0,1 V(peak) Amplitudo keluaran signal generator diubah menjadi 0,1 V(peak), selanjutnya dilakukan pengukuran tegangan AC seperti yang telah dilakukan sebelumnya (sub bab 2.2.1 – 2.2.7). Pada tiap pengukuran harus dipastikan pengaturan volt/div dan time/div sudah sesuai agar sinyal dapat terlihat dengan jelas. Kemudian pada tiap pengukuran tersebut sinyal CH1 & CH2 direkam. 2.2.9 Pengukuran melibatkan Sinyal AC dengan Amplitudo 1 V(peak) Amplitudo keluaran signal generator diubah menjadi 1 V(peak), selanjutnya dilakukan pengukuran tegangan AC seperti yang telah dilakukan sebelumnya (sub bab 2.2.1 – 2.2.7). Pada tiap pengukuran harus dipastikan pengaturan volt/div dan time/div sudah sesuai agar sinyal dapat terlihat dengan jelas. Kemudian pada tiap pengukuran tersebut sinyal CH1 & CH2 direkam.



2.3 Gambar Alat dan Rangkaian Percobaan



Gambar



2.3.1



Rangkaian



Gambar 2.3.2 Sinyal Generator



Gambar 2.3.3 Amperemeter dan Voltmeter



BAB 3 PEMBAHASAN 3.1 Data Hasil Praktikum Penerapan Sumber Tegangan = 12V ≈ 11,93 V Vce



5,83 V



IB (I2)



0,123 mA



IC (I3)



1,587 A



Masukan Penguat, A = 0,01 Vp Volt/ Div = 500mV Basis Transistor Volt/ Div = 500mV, 5V Kolektor Transistor Volt/ Div = 500mV Emitor Transistor Volt/ Div = 500mV, 5V Output Penguat Volt/ Div = 500mV Masukan Penguat, A = 0,1 Vp Volt/ Div = 500mV Basis Transistor Volt/ Div = 500mV Kolektor Transistor Volt/ Div = 5V Emitor Transistor Volt/ Div = 500mV Output Penguat Volt/ Div = 5V Masukan Penguat, A = 1 Vp Volt/ Div = 1V Basis Transistor Volt/ Div = 1V Kolektor Transistor Volt/ Div = 5V Emitor Transistor Volt/ Div = 500mV Output Penguat Volt/ Div = 5V 3.2 Gambar Sinyal Output 3.2.1 Masukan Penguat A=0,01 V



V = 0,01V V = 50mV, 50mV V = 200mV, 10mV V = 50mV, 50mV V = 50mV, 2V V = 0,1V V = 50mV, 50mV V = 8mV, 10mV V = 50mV, 50mV V = 9V, 10V V = 1V V = 2V, 2V V = 10V, 10V V = 500mV, 50mV V = 10V, 10V



Gambar 3.1 XB



Gambar 3.2 XC



Gambar 3.3 XE Gambar 3.4 XY



3.2.2 Masukan Penguat Kelas A=0,1 V



Gambar 3.5 XB Gambar 3.6 XC Gambar 3.7 XE Gambar 3.8 XY



3.2.3 Masukan Penguat Kelas A=1 V



Gambar 3.9 XB Gambar 3.10 XC Gambar 3.11 XE Gambar 3.12 XY



3.3 Pembahasan 3.3.1 Analisa Prosedur 3.3.1.1 Fungsi Alat Dalam praktikum pembagi bias tegangan ini, alat-alat yang digunakan memiliki fungsinya masing-masing. Rangkaian uji berfungsi sebagai konektor dengan alat-alat ukur yang lain. Multimeter DC digunakan dalam pengukuran tegangan, arus listrik, dan hambatan. Amperemeter DC atau amperemeter arus searah digunakan dalam pengukuruan besarnya arus listrik yang mengalir pada rangkaian elektronika. Sinyal generator digunakan sebagai pemberi sinyal masukan pasa sistem elektronika yang sedang diuji. Oscilloscope berfungsi sebagai alat pengamatan tegangan dalam bentuk gelombang dengan fungsi waktu. Kemudian ada tahanan yang berfungsi sebagai penahan sebagian arus listrik agar sesuai dengan kebutuhan suatu rangkaian elektronika. 3.3.1.2 Fungsi Perlakuan Pada praktikum penguat kelas A menggunakan bbias pembagi tegangan ini dipastikan semua alat terhubung dengan robot-robot dan tersambung pada aplikasi remlab. Pada praktikum ini dilakukan sembilan kali percobaan. Percobaan pertama yaitu pengaturan sumber tegangan 12 V pada rangkaian uji. Langkah pertama yang



dilakukan yaitu saklar S2 dihubungkan, kemudian menyetel sumber tegangan sebesar 12 V pada rangkaian, yang berperan sebagai nilai VCC. Percobaan kedua yaitu dilakukannya pengukuran tegangan RCE, arus basis, dan arus kolektor transistor. Kemudian kaki (+) transistor dihubungkan ke titik C dan kaki (-) ke titik E ntuk didapatkannya tegangan VCE. Lalu, untuk melakukan pengukuran arus dengan memperhatikan juga bahwa kaki (+) dan (-) transistor sudah ditempatkan di titik yang sesuai dengan prosedur agar diperoleh nilai arus yang sesuai dan akurat. Percobaan ketiga yaitu dihubungkannya saklar S1, masukan oscilloscope CH1 ke titik X, dipilih coupling DC pada CH1 dan CH2 sehingga dapat diterapkannya sinyal AC pada masukan penguat dengan amplitudo 0,01 V(peak). Kemudian percobaan keempat – ketujuh yaitu dipastikan bahwa CH1 oscillosope terhubung ke titik X dan CH2 oscilloscope ke titik B (untuk basis), C (untuk kolektor), dan E (untuk emitor), Y (untuk keluaran penguat), hal ini untuk dilakukannya pengukuran tegangan AC di 3 kaki transistor dan keluaran penguat. Volt/div dan time/div diatur agar sinyal dapat terlihat dengan jelas lalu rekam sinyal pada CH1 dan CH2 untuk dijadikan data hasil percobaan. Percobaan kedelapan yaitu amplitudo keluaran signal generator diubah menjadi 0,1 V(peak) dan percobaan kesembilan menjadi 1 V(peak). Kemudian dilakukan Langkah pada percobaan empat – tujuh agar diperoleh tegangan AC di basis, kolektor, emitor, dan keluaran penguat. Volt/div dan time/div diatur agar sinyal dapat terlihat jelas. Kemudian sinyal direkam sebagai data hasil percobaan. 3.3.2 Analisa Hasil Untuk mengukur besar tegangan dan arus listrik, digunakan multimeter dan amperemeter, sehingga nilai yang digunakan dalam perhitungan bisa didapatkan. Kemudian, pengukuran sinyal dengan osiloskop dilakukan untuk mendapatkan model dari sinyal input dan sinyal output berasal dari rangkaian kelas A.



Gambar 3.13 Bentuk sinyal osilosokop pada output pengukuran dengan



Amplitudo 0,01 V(peak) Dari gambar di atas, dapat dilihat bahwa bentuk output pada penguat A membentuk grafik sinusoidal dengan perbedaan 180 derajat. Hal ini menandakan bahwa hasil tersebut telah sesuai, sehingga pada sinyal tidak terjadi distorsi yang berlebihan dan mengalami penguatan sinyal dari sinyal masukan ke sinyal keluaran.



Gambar 3.14 Bentuk sinyal osilosokop pada output pengukuran dengan Amplitudo 0,1 V(peak) Dari gambar di atas, dapat dilihat bahwa bentuk output pada penguat A tidak menghasilkan sinyal sinusoidal yang memiliki perbedaan 180 derajat. Hal tersebut terjadi karena terdapat distorsi pada sinyal. Distorsi tersebut membuat bentuk sinyal yang seharusnya berbentuk gelombang sinusoidal berubah karena adanya sinyal yang tertahan akibat adanya kapasitor.



Gambar 3.15 Bentuk sinyal osilosokop pada output pengukuran dengan Amplitudo 1 V(peak) Dari gambar di atas, dapat dilihat bahwa bentuk output pada penguat A tidak



menghasilkan sinyal sinusoidal yang memiliki perbedaan 180 derajat. Hal ini sama dengan apa yang terjadi pada gambar 3.2 karena terdapat distorsi pada sinyal. Distorsi tersebut membuat bentuk sinyal yang seharusnya berbentuk gelombang sinusoidal berubah karena adanya sinyal yang tertahan akibat adanya kapasitor. Distorsi terlihat jelas pada bagian mendatar sinyal yang terjadi di tengah-tengah gelombang.



Penguat kelas A merupakan sebuah penguat transistor yang memiliki fungsi sebagai penguat linier. Penggunaan penguat kelas A ini umumnya digunakan sebagai penguat sinyal kecil. Efisiensi yang dihasilkan dari penguat kelas A ini termasuk efesiensi rendah karena pada penguat kelas A diatur agar rangkaian selalu dioperasikan pada bagian linier lengkungan karakteristik penguat sehingga ada daya yang terbuang pada rangakaian tersebut. Penguat kelas A hanya memiliki efisiendi kurang dari 50%, Pada percobaan ini diberikan tegangan sumber sebesar 11,93 V, kemudian didapatkan tegangan keluaran pada emitter sebesar 1045.839 V serta tegangan keluaran pada kolektor sebesar 7316,956V V, sehingga didapatkan tegangan keluaran total sebesar 83,47 V. Oleh karena itu, penguatan sumber terjadi sebesar 6,996 kali. Pada grafik yang ditampilkan pada osiloskop dapat dilihat bentuk sinyal yang terbentuk banyak mengalami distorsi seiring dengan perubahan amplitudo.



BAB IV PENUTUP 4.1 KESIMPULAN Setelah melakukan percobaan penguat kelas A menggunakan bias pembagi tegangan, agar karakteristik penguat kelas A yang dengan bias pembagi tegangan dapat diukur, diamati dan dipelajari. Penguat Kelas A sendiri ialah transistor yang beroperasi dalam keadaan wilayah aktif setiap saat sehingga arus kolektor mengalir sebesar 360 derajat dari siklus AC. Bentuk operasi penguat Kelas A memiliki titik bias yang diatur sedemikian rupa untuk tepat berada di titik tengah garis linear pada grafik karatakteristik transfer. Dapat disimpulkan bahwa penguat kelas A menghasilkan sinyal output berupa gelombang sinusoidal dalam siklus penuh serta menghasilkan penguat yang dapat dikatakan cukup besar. Akan tetapi, pada rangkaian ini terjadi distorsi sinyal akibat penggunaan kapasitor pada rangkaian. Kelebihan dari percobaan ini dilakukan secara daring adalah hasil data percobaan sudah ditentukan sehingga peluang terjadinya human error lebih sedikit dibandingkan ketika percobaan dilakukan secara luring. Hal ini dapat terjadi karena hasil data yang didapatkan setiap individu tidak sama. Kekurangan dari percobaan ini dilakukan secara daring adalah pratikum tidak dapat dilakukan secara langsung sehingga rasa bingung dirasakan



pratikan saat menyusun laporan ataupun pengertian secara



pribadi. 4.2 SARAN Durasi pertemuan yang dilakukan terlalu singkat dan penjelasan dalam pertemuan tersebut tidak detail dan tidak sistematis sehingga sulit dimengerti. Terkait pratikum selanjutnya, durasi pertemuan dapat dipertimbangkan ulang.



DAFTAR PUSTAKA Chattopadhyay, D., Rakshit, P.C. 2006. Electronics : Fundamentals and Applications. New Delhi:New Age International (P) Limited, Publisher. Godse, A.P., Bakshi, U.A. 2009. Electronic Circuits-I. Pune: Technical Publications. Malvino, A & Bates, D. 2016. Electronic Principles Eight Edition. New York : McGraw Hill Education Mismail, B. 2011. Dasar Teknik Elektro Jilid 2. Malang : UB Press.



LAMPIRAN



(Chattopadhyay,2006)



(Godse & Bakshi,2009)



(Malvino & Bates, 2016)



(Mismail, B. 2011)