PENGUAT LOGARITMIK DAN ANTI-LOGARITMIK

Transkripsi

1 PECOBAAN PENGUAT LOGATMK DAN ANT-LOGATMK ( Oleh : Sumarna, Lab-Els Jurdik Fisika FMPA UNY ) sumarna@unyacid DASA TEO Penguat lgaritmik biasa dijumpai pada sistem cmpandr yang berguna untuk kmpresi atau ekspansi amplitud Pada kmpresi, syal lemah diperkuat lebih besar dari pada syal kuat Sedangkan pada ekspansi, syal lemah diperkuat lebih kecil dari pada syal kuat Pemakaian la dijumpai pada pengali isyarat yang mengkmbasikannya dengan penguat anti-lg Penguat lgaritmik adalah suatu penguat di mana tegangan keluaran ( ) sebandg dengan lgaritma tegangan masukan ( lg ) Bentuk umum hubungan antara tegangan keluaran dan tegangan masukan tersebut adalah A lg k dengan A dan k adalah suatu knstanta Dasar penguat lgaritmik adalah adanya hubungan antara arus dida dengan tegangan dida atau antara arus dan tegangan pada sambungan pn pada transistr biplar Oleh karena transistr biplar merupakan sambungan pn, maka arus emitr ( e ) pada transistr biplar terkait dengan tegangan emitr-basis ( BE ) dalam bentuk : e e BE / Untuk h fe >>>, maka c e sehgga c e BE / dengan merupakan arus bcr balik (arus jenuh), muatan elektrn, k knstanta Bltzmann, dan T suhu mutlak Jika diambil lg naturalnya (ln) diperleh : ln c ln BE sehgga hubungan antara BE dan arus klektr ( c ) dapat dyatakan sebagai : BE c Berdasarka sifat Op-Amp bahwa hambatan masukan sangat tggi dan kedua termal masukannya ada dalam tanah maya, maka arus balikan ( F ) sama dengan arus masukan ( ), F

2 Sifat dasar rangkaian penguat lgaritmik adalah arus balikan F menjadi arus klektr c dalam transistr, sehgga : c F Sambungan emitr-basis terhubung langsung antara keluaran dan tanah, maka tegangan keluaran penguat lgaritmik ( ) sama dengan tegangan emitr-basis ( BE ) BE c Jadi rangkaian dasar penguat lgaritmik yang terdiri transistr biplar dan Op-Amp mempunyai fungsi transfer : Tampak bahwa tegangan keluaran sebandg dengan lg-nrmal tegangan masukan Jika dyatakan dalam bentuk lgaritma biasa dengan bilangan dasar 0 menggunakan relasi : lg x ln x lg e maka : lg c Q E F B lg e Lebih sederhana lagi dapat dyatakan sebagai b lg C, dengan b dan C merupakan knstanta Masalah utama pada penguat lgaritmik adalah bahwa isyarat keluaran sangat bergantung pada suhu melalui faktr / dan juga peka terhadap suhu Cara mengurangi faktr / adalah dengan rangkaian berikut : c Q B E 3 (T) BE

3 Dengan prsip pembagi tegangan : BE ( T) 3 ( T) 3 3 ( T ) Termistr 3 (T) berubah terhadap suhu secara lier akan mengurangi perubahan terhadap T melalui / Untuk mengatasi pengaruh terhadap suhu ditempuh dengan rangkaian berikut : Q Q 4 c - c a a 3 (T) a 3 ( T) BE (Q ) - BE (Q ) 3 ( T) ln - ln 4 c - c c c Jika Q dan Q dipilih agar arus jenuh, maka : 3 ( T ) c c

4 - 3 ( T ) - 3 ( T ) c c ln c Tampak bahwa tidak bergantung arus jenuh, tetapi hanya bergantung pada c Oleh karena itu c diupayakan knstan dengan memasang Dengan c, maka : 4-3 ( T ) 4 ngat bahwa 3 (T) adalah termistr untuk mengantisipasi / dan faktr (parameter) la dapat dibuat knstan Berikut adalah rangkaian baku penguat lgaritmis menggunakan transistr dengan lp balikan pada Op-Amp dalam knfigurasi penguat membalik tanah maya esistr kω dihubungkan seri dengan keluaran Op- Amp untuk membatasi arus pada sambungan emitr-basis transistr yang dapat ditarik dari keluaran tersebut pada level syal yang tggi F BC-09 0 kω kω 0 kω 00 Ω 0 k - cc Penguat Anti-lgaritmik (Antilg) Penguat antilg adalah kebalikan dari penguat lgaritmik di mana isyarat masukan bergantung pada lgaritma isyarat keluarannya Dengan prsip pembagi tegangan : a 3 ( T) BE (Q ) - BE (Q ) ( T) 3 ln c - ln c c c

5 angkaian penguat antilg adalah : c Q c c Q 4 OA 5 OA 3 (T) a Dengan asumsi, maka 3 ( T ) c c Dengan menggat c dan c 4, maka diperleh : 3 ( T ) 4 ut Atau : C T ln 4 ut dengan C T 3 ( T ) 4 ut T C e / 4 e / C T Tampaklah bahwa C T ln (A bergantung pada ln ut ut) dengan A 4

6 BC pf 00 k 300 pf 00 k LM k 5 k LM (T) k termistr N94 N k Gambar : angkaian percbaan penguat lgaritmik Langkah Percbaan : Buatlah rangkaian percbaan penguat lgaritmik seperti gambar Pastikan bahwa setiap bagian (ada bagian utama) telah bekerja dengan baik Selidiki dan buktikan karakteristik ga lgaritmik untuk beberapa tegangan masukan (sebatas kemampuan rangkaian) 3 Jelaskan bagaimana cara kerja rangkaian dan turunkan frmulasi yang menyatakan hubungan antara tegangan masukan dan keluaran 4 Buatlah plt semilg untuk data yang telah diperleh dan carilah nilai eksperimental BE untuk transistr yang telah digunakan 5 Pada penguat lgaritmik, kenakan pada masukannya tegangan susid dan amati tegangan keluarannya dengan memberikan 3 (T) kmpensasi panas yang berbedabeda (amati untuk 7 sampel) 5 k 3 (T) 00 k 00 k 300 pf LM-30 k BC k 00 k LM-30 Gambar : angkaian percbaan penguat Anti-lgarirmik 6 Buatlah rangkaian percbaan penguat anti-lgaritmik seperti gambar Pastikan bahwa setiap bagian (ada bagian utama) telah bekerja dengan baik

7 7 Selidiki dan buktikan karakteristik ga anti-lgaritmik untuk beberapa tegangan masukan (sebatas kemampuan rangkaian) 8 Jelaskan bagaimana cara kerja rangkaian dan turunkan frmulasi yang menyatakan hubungan antara tegangan masukan dan keluaran 9 Gabungkanlah kedua rangkaian di atas hgga membentuk rangkaian utuh seperti gambar di bawah i Kemudian selidiki dan buktikan karakteristik ga rangkaian tersebut untuk beberapa tegangan masukan (sebatas kemampuan rangkaian) Lg- c Q Q c Lg- c3 Q 3 c3 c4 Q Antilg Lg-3 Gambar : angkaian penguat lg dan anti-lg untuk pengali dan pembagi 0 Jelaskan bagaimana cara kerja rangkaian dan turunkan frmulasi yang menyatakan hubungan antara tegangan masukan dan keluaran