RESPON FREKUENSI PENGUAT CE 1. TUJUAN Mengukur dan menggambarkan kurva bode plot dari respon frekuensi rendah dan tinggi dari penguat CE 2. LANDASAN TEORI Suatu penguat tentunya mempunyai keterbatasan dalam hal kemampuan melewatkan frekuensi sumber sinyal yang disebut sebagai respon frekuensi penguat. Secara umum penguat hanya mampu melewatkan daerah frekuensi menengah. Hal ini berarti faktor penguatan dari penguat tersebut menurun baik pada daerah frekuensi rendah dan frekuensi tinggi. Oleh karena itu penguat tersebut dikatakan mempunyai tanggapan frekuensi (respon frekuensi) tertentu. Respon frekuensi dari setiap penguat berbeda-beda, yakni tergantung dari penggunaan penguat tersebut. Ukuran untuk menyatakan seberapa lebar tanggapan frekuensi suatu penguat biasanya disebut dengan lebar band (bandwidth). Karakteristik suatu penguat pada frekuensi rendah akan berbeda apabila diberi masukan frekuensi tinggi. Pada frekuensi rendah, kapasitor-kapasitor kopling dan by-pass tidak lagi diganti dengan ekivalen hubung singkat (dengan reaktansi kapasitip = 0) karena nilai reaktansinya menjadi menjadi semakin besar pada frekuensi rendah. Demikian juga apabila bekerja pada frekuensi tinggi, kapasitor liar yang timbul pada kaki-kaki transistor dan karena pengkabelan PCB yang nilainya sangat kecil (dalam orde pf) akan mempunyai reaktansi kapasitip yang cukup berarti pada frekuensi tinggi, sehingga akan mempengaruhi faktor penguatan. Kurva Respon Frekuensi Penguat CE Kopling Kapasitor Respon Frekuensi Penguat Common Emittor (CE) 1
Kurva respon frekuensi secara umum dari penguat CE dengan kopling C dapat dilihat pada gambar diatas. Kurva respon frekuensi ini dibuat dengan sumbu horisontal berupa besaran frekuensi (masukan) dalam skala logaritmis dan sumbu vertikal berupa besaran penguatan (atau keluaran) dalam skala linier. Kertas yang digunakan untuk menggambarkan kurva respon frekuensi disebut kertas semi-log (artinya semi logaritmis). Dengan menggunakan skala logaritmis yakni jarak antara satu titik dengan lainnya tidaklah linier melainkan secara logaritmis, maka penggambaran besaran frekuensi akan efisien. Terlihat pada kurva respon frekuensi diatas bahwa pada daerah frekuensi rendah, semakin rendah frekuensi semakin kecil pula penguatannya (atau gain). Hal ini disebabkan karena pengaruh CE (C by-pass pada emitor), CS (C kopling pada masukan), dan CC (C kopling pada keluaran). Ketiga kapasitor ini reaktansi kapasitipnya akan semakin besar bila frekuensinya semakin rendah (XC = 1/2pfC), sehingga faktor penguatannya menjadi berkurang. Sedangkan pada daerah frekuensi tinggi, semakin tinggi frekuensi semakin kecil penguatan. Hal ini disebabkan karena reaktansi dari kapasitor liar menjadi kecil dan ini akan membebani penguat sehingga penguatannya menjadi menurun. Lebar bidang frekuensi yang menentukan ukuran bandwidth dari suatu respon frekuensi dibatasi oleh f1 (atau fl) untuk frekuensi rendah dan f2 (atau fh) untuk frekuensi tinggi. Istilah f1 dan f2 ini biasanya disebut dengan frekuensi corner, cutoff, break, atau half power (setengah daya). Nilai penguatan pada titik f1 dan f2 ini adalah sebesar 0.707 Avmid. Faktor sebesar 0.707 ini dipilih karena pada titik ini daya keluaran menjadi setengah dari daya keluaran pada frekuensi menengah. Daya output pada frekuensi menengah, (POmid) : Daya output pada f1 dan f2, (PoHPF) : Bandwidth (BW) : Respon Frekuensi Penguat Common Emittor (CE) 2
Kurva Respon Frekuensi Yang Dinormalisasi Dalam sistem komunikasi baik audio maupun video, penggambaran kurva respon frekuensi digunakan ukuran decibel untuk menunjukkan level penguatan (gain). Untuk menggambarkan kurva dalam satuan decibel terlebih dahulu kurva pada gambar kurva respon frekuensi perlu di normalisasi, seperti gambar diatas. Sumbu vertikal merupakan satuan Av/Avmid, sehingga pada saat Av nya adalah Avmid, maka nilai pada titik tersebut adalah 1. Selanjutnya kurva dengan satuan decibel dapat dibuat dengan mengkonversi satuan penguatan ke decibel (db). Kurva respon frekuensinya dapat dilihat pada gambar berikut. Pada frekuensi menegah nilai dbnya adalah 20 log 1 = 0 db, sedangkan pada frekuensi cutoff nilainya adalah 20 log 1/ 2 = -3 db. Kurva Respon Frekuensi Dalam Decibel (db) Respon Frekuensi Penguat Common Emittor (CE) 3
3. ALAT DAN KOMPONEN Transistor BC550 1 buah Function Generator 1 buah Oscilloscope 1 buah Capasitor 10 μf 1 buah Power Supply 1 buah Jumper 10 buah ProtoBoard 1 buah Kabel Penghubung 4 buah Kabel BNC 2 buah Resistor 2,2 KΩ 1 buah Resistor 3,3 KΩ 1 buah Resistor 47 KΩ 1 buah Resistor 15 KΩ 1 buah 4. LANGKAH KERJA 1. Rangkailah rangkaian di bawah ini 2. Ukur bias DC V B V C = 2,85 Volt = 8,59 Volt Respon Frekuensi Penguat Common Emittor (CE) 4
V E V CE = 2,334 Volt = ½ V CC 3. Isi tabel dengan merubah frekuensi sinyal input, amplitudonya tetap : Vo Av db = Av = Frekuensi Vs (dalam 20 Log Av Vo/Vs Vpp) (dalam db) 10 Hz 20 mvpp - - - - 20 Hz 20 mvpp 0,1 5 13,9 54 30 Hz 20 mvpp 0,25 12,5 21,9 126 40 Hz 20 mvpp 0,3 15 23,5 108 50 Hz 20 mvpp 0,4 20 26 90 60 Hz 20 mvpp 0,4 20 26 72 70 Hz 20 mvpp 0,4 20 26 72 100 Hz 20 mvpp 0,5 25 27,9 108 200 Hz 20 mvpp 1 50 33,9 72 300 Hz 20 mvpp 1,3 65 36,2 198 400 Hz 20 mvpp 1,5 75 37,5 162 1 KHz 20 mvpp 2,2 110 40,8 414 2 KHz 20 mvpp 2 100 40 180 5 KHz 20 mvpp 2,4 120 41,5 180 10 KHz 20 mvpp 2,4 120 41,5 180 20 KHz 20 mvpp 2,5 125 41,9 252 30 KHz 20 mvpp 2,4 120 41,5 252 50 KHz 20 mvpp 2,4 120 41,5 360 100 KHz 20 mvpp 2,5 125 41,9 180 200 KHz 20 mvpp 2,4 120 41,5 252 300 KHz 20 mvpp 2,2 110 40,8 252 400 KHz 20 mvpp 1,8 90 39,08 144 500 KHz 20 mvpp 1,5 75 37,5 108 600 KHz 20 mvpp 1,2 60 35,5 90 700 KHz 20 mvpp 1,1 55 34,8 72 ɵ Respon Frekuensi Penguat Common Emittor (CE) 5
800 KHz 20 mvpp 1 50 33,9 54 900 KHz 20 mvpp 1 50 33,9 54 1 MHz 20 mvpp 0,8 40 32,04 36 F H = = 500 KHz BW = 500 KHz Rin = 3,4 KΩ Rout = 3,7 KΩ F L1 = = Ω = 4,68 Hz F L2 = = Ω = 4,30 Hz 5. KESIMPULAN Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa saat frekuensi diatur-atur dari orde Hz hingga MHz, output awalnya cacat dan menjadi tidak cacat saat frekuensi mencapai 200 Hz. Sinyal output bisa cacat karena adanya distorsi yakni gangguan pada output yang disebabkan oleh keterbatasan sistem. Pada daerah frekuensi tinggi, semakin tinggi frekuensi semakin kecil penguatan. Hal ini disebabkan karena reaktansi dari kapasitor liar menjadi kecil dan ini akan membebani penguat sehingga penguatannya menjadi menurun. 6. DAFTAR PUSTAKA http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/respon-frekuensipenguat/#chitika_close_button (Diunduh pada : 6 Oktober 2013 ; 14.07 WIB) Respon Frekuensi Penguat Common Emittor (CE) 6