Penguat Kelas A dengan Transistor BC337

Transkripsi

1 LAPORAN HASIL PRAKTIKUM Penguat Kelas A dengan Transistor BC337 ELEKTRONIKA II Dosen: Dr.M.Sukardjo Kelompok 7 Abdul Goffar Al Mubarok ( ) Egi Destriana ( ) Haironi Rachmawati ( ) Lusiana Sinaga ( ) PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRONIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA 2015

2 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rangkaian penguat merupakan salah satu rangkaian dasar yang paling populer dalam dunia elektronika. Sistem yang terdapat di dalamnya menjadi landasan bagi rangkaian analog lain yang lebih kompleks. Hampir semua perangkat elektronika mulai dari yang sederhana sampai yang rumit di dalamnya terdapat penguat. Penguat mempunyai bentuk, fungsi, dan komponen penyusun yang berbeda-beda tergantung pada fungsi dari penguat tersebut. Salah satu rangkaian penguat yang sederhana dan secara umum sering ditemukan adalah penguat daya kelas A. Penguat transistor ini mempunyai titik kerja efektif setengah tegangan Vcc. Agar rangkaian siap bekerja menerima signal input maka penguat ini memerlukan bias awal. Penguat kelas A adalah penguat dengan efesiensi terendah tetapi memiliki cacat signal (distorsi) terkecil. Untuk mendapatkan titik kerja transistor tepat setengah tegangan Vcc, maka harus dilakukan sedikit perhitungan melalui pembagi tegangan yang terdiri dari dua buah resistor. Karena memiliki distorsi kecil, maka penguat kelas A dapat digunakan sebagai penguat awal sebuah sistem (Pre Amp). 1.2 Tujuan Tujuan dari praktikum kali ini adalah merancang rangkaian penguat kelas A sesuai dengan karakteristik yang ada.

3 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Penguat Kelas A Penguat kelas A adalah penguat yang menggunakan transistor dengan disipasi daya minimal ½ Watt. Dengan ciri garis beban berada ditengah ( berpotongan tepat ditengah ). Penguat kelas A biasanya digunakan untuk sinyal besar, maka ketentuan untuk membuat rangkaian agar menghasilkan sinyal penguat kelas A, Pada rangkaian penguat kelas A, harus dirancang sedemikian rupa agar terjadi penguatan sinyal yang diinginkan. Sistem bias penguat kelas A yang populer adalah sistem bias pembagi tegangan dan sistem bias umpan balik kolektor. Melalui perhitungan tegangan bias yang tepat maka kita akan mendapatkan titik kerja transistor tepat pada setengah dari tegangan VCC penguat. Penguat kelas A cocok dipakai pada penguat awal (pre amplifier) karena mempunyai distorsi yang kecil. 2.2 Ciri Penguat Daya Kelas A Ciri khusus yang membedakan penguat daya kelas A dengan penguat daya kelas lainnya adalah: - Penguat dengan letak titik Q di tengah-tengah garis beban. Mempunyai sinyal keluaran yang paling bagus diantara penguat jenis yang lain. Efisiensinya paling rendah, karena banyaknya daya yang terbuang di transistor. Titik kerja diatur agar seluruh fasa sinyal input diatur sedemikian rupa sehingga seluruh fasa arus output selalu mengalir. Penguat ini peroperasi pada daerah linear. Disipasi daya tertinggi terjadi saat tidak ada sinyal masukan. Besarnya disipasi daya pada transistor dirumuskan: PDiss = Vce x Ic Penguat kelas A yang kami gunakan adalah penguat kelas A dengan sistem bias pembagi tegangan. Setiap penguat mempunyai dua garis beban, yaitu garis beban DC dan garis beban AC. Garis beban DC diperoleh dari IC(sat) dan VCE(cutoff) di rangkaian ekivalen DC, sedangkan garis beban AC diperoleh dari ic(sat) dan vce(cutoff) dari rangkaian ekivalen AC. Sebuah penguat, jika penguatannya berlebih maka akan terjadi kemungkinan sinyal output dari penguat tersebut akan terpotong puncaknya. Maka pada penguat kelas A, titik Q diatur agar tepat berada ditengah-tengah suatu garis beban agar output dari penguat sinyal kelas A tidak terpotong. 2.3 Garis Beban DC

4 Garis beban DC menyatakan semua titik saturasi yang mungkin terjadi pada rangkaian penguat tersebut. Ujung atas dari garis beban dc disebut titik penjenuhan (saturation point) dan ujung bawah garis beban disebut titik sumbat (cutoff point). Gambar 1. Rangkaian penguat sinyal IC Gambar 2. Rangkaian ekivalen dc VCE IC(sat) Ketika transistor saturasi, semua tegangan Vcc Q akan muncul pada RC dan RE, maka arus pada IC akan sama dengan IE, sehingga: VCE(cutoff) V cc I C (sat)= Gambar 3. Garis RC + R E beban DC Dan sebaliknya, jika transistor dalam keadaan cutoff, semua tegangan Vcc akan muncul pada terminal kolektor-emiter, sehingga: V CE =V cc Titik Q menunjukan arus (ICQ) dan tegangan kolektor (VCEQ) stasioner (dalam keadaan istirahat). I CQ I E V 2 V BE RE

5 R2 V = V cc 2 dimana R 1+ R 2 dan V BE =0,7 untuk transistor jenis silicon dan 0,3 untuk bahan jenis Germanium. V CEQ V cc I C ( R C + R E ) 2.4 Garis Beban AC Garis VCE beban ac diambil dari IC rangkaian ic(sat) Q vce(cutoff) ekivalen ac. Garis beban ie ac memiliki titik jenuh (saturation point) yang diberi lanbang ic(sat) dan suatu titik pancung yang ditunjukan dengan vce(cutoff). Gambar 4. Garis beban AC Dimana i c(sat)=i CQ + V CEQ rl dan v ce (cutoff ) =V CEQ + I CQ r L Hal yang membedakan Penguat kelas A dengan penguat lain adalah letak titik Q berada di pusat garis beban. Hal ini untuk mencegah terpotongnya sinyal output.

6 Gambar 5. titik Q berada di atas pusat dari garis beban, sehingga terjadi pengguntingan penjenuhan (saturation clipping) Gambar 6. titik Q berada di bawah pusat dari garis beban, sehingga terjadi pengguntingan titik sumbat (cutoff clipping) Gambar 7. titik Q berada di pusat garis beban, sehingga tidak terjadi pengguntingan (ciri Agar titik Q berada ditengah garis beban ac, maka: i c(sat)=2 I CQ v ce (cutoff ) =2V CEQ r C +r E= V CEQ I CQ Dari persamaan diatas dapat disimpulkan, untuk mendapatkan titik Q yang terletak dipusat, resistansi ac dari rangkaian kolektor dan emitter harus sama dengan rasio dari tegangan kolektor stasioner ke arus kolekter stasioner. Cara untuk menempatkan titik Q ditengah garis beban dc pada tahapan CE pada rangkaian pembagi tegangan adalah sebagai berikut: 1 Buat VE = 0.1 VCC

7 tentukan nilai RE Pilih nilai RC = 4RE Tambahkan 0.7V pada VE untuk memperoleh VB Pilih R1 dan R2 untuk menghasilkan VB yang diperlukan. Sedangkan ntuk merancang penguat kelas A dengan titik Q berada di pusat garis beban AC dapat dibuat dengan bantuan persamaan berikut ini: I CQ = V CC RC + R E +r L Dimana Rc = 4 RE, sehingga: I CQ = V CC 4 RE + R E +r L I CQ = V CC 5 R E +r L Gambar 8. Titik Q berada di tengahtengah garis beban AC 2.5 Data Transistor Transistor BC337 merupakan transistor jenis NPN, dengan karakteristik sebagai berikut: Tegangan maksimum kolektor-emiter (VCEO) = 45 Volt Tegangan maksimum kolektor-basis (VCBO) = 50 Volt Tegangan maksimum emitter-basis (VEBO) = 5 Volt Arus kolektor konstan (IC) = 10 ma ΒDC atau hfe = 250

8

9 BAB III PERENCANAAN ALAT Berikut ini perhitungan yang dilakukan untuk merancang penguat kelas A dengan transistor BC337:

10 Setelah dilakukan survei ke pasar untuk mengetahui nilai dan harga resistor, didapat sedikit perbedaan antara nilai resistor hasil perhitungan dengan nilai resistor yang tersedia di pasar. Perbedaan tersebut dapat dilihat pada tabel berikut. Hasil Perhitungan Nilai Resistor di Pasar R1=20,75 KΩ R1=2 2 KΩ R2=4,25 KΩ R2=4,7 KΩ RC =400 Ω RC =4 7 0 Ω R L=100 kω R L=100 kω R E=100 Ω R E=100 Ω Gambar 9. Rangkaian Penguat kelas A Gambar Grafik Titik Q pada Penguat Kelas A ini :

11 Gambar 10. Titik Q pada penguat kelas A Perhitungan Titik Q :

12 BAB IV HASIL PRAKTIKUM DAN ANALISA DATA HASIL PRAKTIKUM 4.1Langkah kerja praktikum Alat : Osiloscop Protoboard Function Generator Capit Buaya AVO meter Transistor BC559 Resistor 200K, 37K, 4K7, dan 1K2 Capasitor 100 µf Jumper 1 Merancang Rangkaian Penguat Kelas A ( Menentukan besar Bahan : Langkah Kerja resistor ) 2 3 Gambar 11. Skema penguat kelas A Menggambarkan grafik titik Q Membuat rangkaian seperti yang telah dirancang diatas protoboard.

13 Gambar 12. Rangkaian penguat kelas A di Projectboard 4 Sambungkan osiloscop Chanel 1 pada Input dan Chanel 2 pada Outpun, liat penguatan sinyal yang dihasilkan. 5 Gambar 13. Hasil Gelombang beda fasa 180º Mengukur VB, VE, VC, VBE, VR1, IE, IB, dan IC menggunakan multimeter. VCE 5,5 V V1 8,5 V VE 0,8 V VB 1,5 V VC 3,6 V VBE IC 0,7 V 7,8 ma IE 7,9 ma IB 67,4 µa

14 6 Bandingkan hasil perhitungan teori dengan hasil pengukuran/praktikum No Nama R1 R2 Rc R E V E I C I E I B V B V C V BE Teori 20,75 kω 4,25 kω 400 Ω 100 Ω Praktikum 22 kω 4,7 kω 470 Ω 100 Ω 1V 0,8 V 10 ma 7,8 ma 10 ma 7,9 ma 0,04 ma 67,4 µa 1,7 V 1,5 V 7,2 V 3,6 V 0,7 V 0,7 V 4.2 Analisa Gelombang Vout Vin

15 Gambar 13. Hasil gelombang Osiloscop Pengaturan V/DIV pada osiloskop diatur pada posisi 10 mv. Sedangkan Time/DIV diatur pada posisi 2 ms. Vin mencapai 2,4 DIV dan Vout mencapai 7,6 DIV. Sehingga didapat Vin = 24 mv p-p dan Vout sebesar 76 mv p-p. Besar penguatan diamati dari pengukuran tegangan VB dan VC, percobaan : A= V OUT 76 mv = =3,17 kali V 24 mv Penguatan pada Penguat kelas A, saat Perhitungan teori memiliki rumus : V 99,5 mv A= out = =3,98 kali V 25 mv BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Dari percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa Penguat daya merupakan gabungan atau kombinasi dari penguat tegangan (penguat yang menguatkan tegangan dari sinyal masukan) denagn penguat arus ( penguat yang menguatkan arus dari sinyal masukan). Salah satu karakteristik paling menonjol dari penguat kelas A adalah terjadi penguatan sinyal yang diiringi perubahan fasa sinyal sebesar 180O. 5.2 Saran Saran yang hendak disampaikan penulis adalah sebagai berikut: Mahasiswa perlu memeriksa dengan teliti peralatan dan komponen yang digunakan sebelum memulai praktikum untuk meminimalisir error atau kesalahan. Keterbatasan fasilitas sarana praktikum membuat mahasiswa kesulitan dalam memenuhi tujuan praktikum,

16 perlu dilakukan pengadaan alat dan bahkan laboratorium baru guna menunjang praktikum mahasiswa Teknik Elektro UNJ. Jumlah mahasiswa yang tidak dapat tertampung oleh laboratorium membuat suasana praktikum tidak kondusif, hal ini mempengaruhi kinerja praktikum mahasiswa. Mohon segera dicarikan solusi atas kondisi ini, seperti pengadaan laboratorium baru. DAFTAR PUSTAKA Malvino, P. A., Aproksimasi Prinsip Dasar Elektronika. Jakarta: Erlangga.