MODUL 06 PENGUAT DAYA PRAKTIKUM ELEKTRONIKA TA 2017/2018 LABORATORIUM ELEKTRONIKA & INSTRUMENTASI PROGRAM STUDI FISIKA, INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG Riwayat Revisi Rev.
1 TUJUAN Memahami perbedaan konfigurasi dan prinsip kerja antara penguat daya kelas B dan AB Mengamati fenomena crossover distortion Memahami efisiensi penguat daya kelas B dan AB Memahami aplikasi penguat daya dalam bidang elektronika 2 PERSIAPAN Mempelajari prinsip kerja transistor Mempelajari penguat daya kelas B dan AB Mempelajari datasheet transistor NPN BD139 Mempelajari datasheet transistor PNP BD140 3 PERALATAN PRAKTIKUM Transistor BD139 dan BD140 Resistor: R L = 100Ω, R 1 = R 2 = 10kΩ Dioda 1N4005 2 buah Breadboard Multimeter Signal generator Catu daya Osiloskop 4 DASAR TEORI Dalam dunia elektronika, penguatan merupakan salah satu aspek penting dalam mendapatkan output yang diinginkan. Hal ini dikarenakan sinyal masukan yang biasanya diperoleh kurang tinggi, sehingga dibutuhkan suatu rangkaian penguat yang akan menguatkan dayanya yang juga biasa disebut sebagai rangkaian power amplifier. Komponen yang berperan dalam penguatan daya ini adalah transistor. Jenis amplifier sendiri bisa dikategorikan berdasar kelasnya, coupling, dan rentang frekuensi yang akan mempengaruhi besar penguatan yang diberikan. Pada praktikum ini akan dilakukan percobaan terhadap penguat kelas B dan AB. Penguat kelas A Pada penguat kelas ini, transistor akan terus beroperasi sepanjang waktu. Ini artinya aliran arus dari kolektor sebesar 360 o, seperti terlihat pada gambar keluaran sinyalnya. Dengan penguat kelas ini, sinyal dapat diayunkan melewati batas range maksimum tanpa khawatir terjadi saturasi atau cut off pada transistor, yang akan menyebabkan distorsi pada sinyal. Gambar 1. Rangkaian Penguat Kelas A Gambar 1.1 Sinyal output rangkaian penguat kelas A 2
Penguat kelas B Penguat daya kelas B atau biasa disebut dengan push-pull amplifier menggunakan 2 transistor (NPN dan PNP) dengan konfigurasi pemasangan yang saling bertolak belakang. Hal ini untuk menandakan bagian positive half cycle dan negative half cycle yang akan meloloskan sinyal dalam kondisi bolak-balik. Karena masih berpotensi terdapat cacat, maka dibutuhkan keadaan forward bias pada tiap emitternya. Gambar 2 Sinyal output rangkaian penguat kelas B Pada gambar keluaran sinyal penguat kelas B, rangkaian akan berfungsi saat tegangan pada transistor berada di atas tegangan cut off yakni di kisaran 0,6 0,7 volt. Namun karena dalam kasus ini digunakan tegangan yang berfluktuasi cepat (AC) atau bolak baik sesuai dengan frekuensi yang diberikan maka kestabilan transistor harus dijaga. Hal lain yang perlu diwaspadai adalah bahwa arus kolektor pada kaki transistor cukup sensitif terhadap perubahan suhu yang timbul akibat adanya beda tegangan pada tiap kaki transistor. Untuk mengatasi panas tersebut, dapat digunakan heat sink atau kelongsong bakar untuk menjaga suhu pada kaki transistor tetap stabil. Penguat kelas AB Untuk menghindari kenaikan temperatur yang akan mengarah pada terjadinya crossover distortion, maka pada penguat daya kelas AB ini digunakan dioda yaitu membuat tegangan bias pada dioda emitter. Besar penguatan daya yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan berikut A p = P out P in (1) P in = V in I in (2) P out = V out I out (3) Sedangkan efisiensi dari penguat daya dapat dihitung dengan cara membandingkan daya keluaran yang dihasilkan dengan daya dc yang diberikan pada amplifier oleh sumber dc. η = P out 100% P dc (4) P dc = 2V CC Ic dc (5) (ketika V CC = -V EE) 5 TUGAS PENDAHULUAN 1. Sebutkan perbedaan antara transistor NPN dan PNP! [nilai: 20] 2. Apa yang dimaksud dengan penguat daya kelas B? Gambarkan rangkaiannya dan jelaskan cara kerjanya! [nilai: 15] 3. Apa yang dimaksud dengan penguat daya kelas AB? Gambarkan rangkaiannya dan jelaskan cara kerjanya! [nilai: 15] 4. Sebutkan kelebihan dan kekurangan tiap penguat daya kelas A, B, dan AB! [nilai : 15] 5. Apa yang dimaksud dengan crossover distortion? Jelaskan! [nilai : 15] 6. Buat simulasi rangkaian penguat daya kelas B dan AB dengan menggunakan perangkat lunak Proteus, perlihatkan gambar rangkaian serta respon output terhadap input yang dihasilkan. Catatan: rangkaian penguat daya menggunakan transistor BD139 dan BD140, nilai V CC = - V EE = 5V, tegangan input (AC) 2V rms, dan besar resistor sesuai dengan nilai yang tertera pada gambar 3 dan 4 [nilai: 20] 3
6 LANGKAH PERCOBAAN 1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 3. 2. Berikan tegangan V CC = +5V dan V EE = -5V dengan menggunakan catu daya. 3. Atur signal generator pada frekuensi 1kHz. 4. Atur amplitudo tegangan input (V RMS) dari signal generator hingga salah satu (atau kedua) transistor mulai tersaturasi. 5. Ukur arus input, arus output, arus kolektor (Ic dc), serta tegangan input dan output (V RMS). 6. Tuliskan hasil pengukuran yang diperoleh pada log aktivitas. 7. Bandingkan antara daya input dan output serta hitung penguatannya. 8. Hitung Efisiensi penguat daya untuk setiap input yang berbeda. 9. Variasikan tegangan input dengan range 0,1 V hingga mencapai tegangan input mendekati 0V. 10. Foto salah satu sinyal input dan output yang tergambar di osiloskop. 11. Lakukan kembali langkah 2-10 untuk rangkaian pada gambar 4 (penguat daya kelas AB). Gambar 3. Rangkaian Penguat Kelas B Gambar 4. Rangkaian Penguat Kelas AB 7 TUGAS LAPORAN 1. Jelaskan prinsip kerja penguat daya kelas B dan AB! 2. Apakah ada pengaruh variasi input terhadap hasil keluaran? Jelaskan! 3. Pada rangkaian penguat daya kelas B, apa yang terjadi saat tegangan yang diberikan kurang dari tegangan cutoff transistor? Mengapa hal tersebut terjadi? Jelaskan! 4. Pada rangkaian penguat daya kelas AB, apa yang terjadi saat tegangan yang diberikan kurang dari tegangan cutoff transistor? Mengapa hal tersebut terjadi? Jelaskan! 5. Bandingkan hasil percobaan penguatan daya antara kelas B dan AB! Apa kesimpulan yang didapat? 8 REFERENSI [1] Malvino, Albert. 2006. Electronic Principles 7 th Edition. McGraw-Hill. USA. Hlm 376. 4
LOG AKTIVITAS Nama : NIM : Shift : Penguat Kelas B Data tegangan dan arus output terhadap input yang diberikan. V in (V RMS) I in (ma) V out (V RMS) I out (ma) Ic dc (ma) 5
Gambar sinyal input dan output Pengolahan data P in(mw) P out(mw) Penguatan Daya P dc (mw) Efisiensi (%) 6
Penguat Kelas AB Data tegangan dan arus output terhadap input yang diberikan. V in (V RMS) I in (ma) V out (VRMS) I out (ma) Ic dc (ma) 7
Gambar sinyal input dan output Pengolahan data P in(mw) P out(mw) Penguatan Daya P dc (mw) Efisiensi (%) 8
9