MODUL II MERANCANG PENGUAT COMMON EMITTER SATU TINGKAT Durrotus Sarofina (H1E014002) Asisten: Rafi Bagaskara.A Tanggal Percobaan: 19/04/2016 PAF15211P-Elektroika Dasar II Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamUnsoed Abstrak Praktikum merancang penguat common emitter satu tingkat bertujuan agar mahasiswa dapat menghitung nilai hambatan Re,Rb,Rc secara matematis pada perancangan pra tegangan transistor agar di peroleh penguatan yang di kehendaki, dan hasil dari perhitungan tersebut di jadikan pedoman dalam membuat penguat yang di kehendaki menggunakan penguat satu tingkat. Dimana pada praktikum ini kita merangkai common emitter satu tingkat dengan mencari nilak penguatan (K) pada frekuensi 100 Hz dan 1000 Hz. Kata kunci: common emitter satu tingkat,penguatan transistor, frekuensi. 1. PENDAHULUAN Seperti telah dijelaskan pada praktikum rangkaian dasar transistor, bahwa transistor fungsi utamanya sebagai penguat. Banyak cara yang dilakukan supaya transistor mampu menguatkan sinyal input yang kecil menjadi output yang besar dengan tanpa terjadi cacat (distorsi) baik bentuk maupun phasenya. Namun demikian kemampuan sebuah transistor sangat terbatas sehingga keinginan untuk memperkuat setinggi mungkin tidak terpenuhi. Oleh karena itu penguat disusun lebih dari satu penguat, yang sering disebut penguat bertingkat atau cascade amplifier. Tujuan utama dari penguat bertingkat adalah untuk mendapatkan penguatan daya yang besar tanpa terjadi kecacatan pada outputnya. Susunan penguat bertingkat dapat berupa hubungan antara masingmasing susunan penguat satu dengan yang lain, misalnya CB dengan CE; CE dengan CC; CE dengan CE dan sebagainya disesuaikan tujuan dari penguat ( Dwi Surjono, Herman(2007). Pada percobaan kali ini kita menguatkan common emitter satu tingkat, dimana kita merangkai common emitter tersebut. Dan sebelum di rangkai kita mencari nilai Rb,Re,Rc terlebih dahulu dengan perhitungan matematis, setelah di dapatkan nilai RB,RC,RE maka langkah selanjutnya kita merangkai rangkaian sesuai gambar common emitter pada papan breadboard, dan menghubungkannya dengan osiloskop sebagai output, generator isyarat sebagai input serta baterai 9V. Dari hubungan tersebut nantinya kita mencari penguatan (K) yang berasal dari Vin di bagi Vout. Penguatan tersebut di cari dalam dua perbedaan frekuensi yaitu pada frekuensi 100 Hz dan frekuensi 1000 Hz. 2. STUDI PUSTAKA Penguat adalah suatu peranti yang berfungsi menguatkan daya sinyal masukan. Salah satu syarat yang dituntut pada penguat adalah bahwa sinyal keluaran harus tepat benar bentuknya seperti sinyal masukan, hanya saja amplitudo-nya lebih tinggi. Kalau bentuk sinyal keluaran tidak tepat sama dengan sinyal masukan, meskipun beda bentuk ini hanya kecil saja, maka dikatakan sinyal keluarannya cacat. Penguat Emitor Bersama adalah penguat yang paling banyak digunakan. Penguat ini mempunyai penguatan tegangan maupun penguatan arus. Hanya saja perlu diingat bahwa penguat ini mempunyai impedansi masukan yang relatif rendah dan impedansi keluaran yang relatif tinggi. Beberapa rumus praktis pada rangkaian Emitor Bersama: Penguatan tegangan tanpa C3 : AV =RC/RE Penguatan tegangan dengan C3 : AV =RC/RE Penguatan arus : Ai = R2/RE Impedansi keluaran : Zo = RC Impedansi masukan tanpa C3 : Zi = R1//R2//Zib dengan Zib = hfe (RE+re ) Impedansi masukan dengan C3 : Zi = R1//R2//Zib dengan Zib = hfe. re. Titik kerja suatu transistor dalam rangkaian penguat selalu terletak pada garis beban. Garis beban dc dibuat berdasarkan tanggapan rangkaian terhadap tegangan dc (tegangan catu daya), dan garis beban ac Laporan Praktikum Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika FMIPAUnsoed 1
diperoleh karena tanggapan rangkaian terhadap sinyal ac. tegangan pada R2. Drop tegangan pada R1 selanjutnya kita sebut VR1 dan drop tegangan pada R2 kita sebut VR2. Terminal atau kaki resistor yang lebih dekat ke arah kutub positif baterei bernilai lebih positif dibandingkan dengan terminal yang cenderung dekat ke arah kutub negatif. https://sekolahelektronika.wordpress.com/20 12/11/03/penguat-1-tingkat-dengantransistor/ [di akses pada 20/4/16 pukul 02.11]. Sebelumnya pada percobaan ini kita mencari nilai RB,RC,RE terlebih dahulu dari sebuah rangkaian common emitter di gambar Rangkaian di atas disebut rangkaian penguat satu tingkat dengan transistor yang dirangkai dengan mengikuti konfigurasi common emitor (emitor bersama). Disebut penguat satu tingkat karena rangkaian ini, sebagai satu kesatuan, merupakan salah satu tahapan yang digunakan dalam suatu sistim penguatan sinyal audio (sinyal suara), selain itu dinyatakan dalam konfigurasi common emitor karena kaki emitor dari transistor tersebut digunakan bersama sebagai bagian masukan (input) dan juga sebagai keluaran (output). Transistor dalam rangkaian penguat ini berfungsi melipat gandakan arus yang kecil di bagian masukan (basis) menjadi jauh lebih besar (sesuai kemampuan transistor) di bagian keluaran (emitor kolektor). Perubahan-perubahan pada arus basis ini juga dirasakan sebagai perubahanperubahan yang lebih besar di bagian keluaran. ANALISA ARUS DAN TEGANGAN DC Arus dan tegangan DC pada rangkaian di atas dapat dipahami dengan mengingat prinsip dasar yang diungkapkan oleh Hukum Ohm, Hukum Kirchoff I tentang arus dan Hukum Kirchoff II tentang tegangan. Sesaat setelah catu daya diberikan arus listrik mengalir dari kutub positip VCC masuk resistor R1 dan R2 dan selanjutnya menuju kutub negatif Gnd. Sesuai prinsip Hukum Ohm, arus listrik yang mengalir melalui R1 akan menimbulkan tegangan drop pada R1 tersebut dan demikian juga arus yang mengalir pada R2 menimbulkan drop jika di inginkan sebuah penguat dengan penguatan sebesar 10 kali. Di ketahui β transistor adalah 250, RL adalah 10 Kohm,Rs adalah 6Kohm dan Vcc adalah 9 Volt. Langkah pertama kita mencari nilai RC yang nilainya antara 10% sampai 25 % dari RL jadi nilai RC harus di antara: Rcmin=10 1000 ohm=1000 ohm=1 Kohm Rcmax=25 1000 ohm=2500 ohm=2,5 Koh Pada percobaan ini nilai RC yang kita gunakan adalah 2200 mengingat nilai resistor tersebut baku di pasaran. Langkah selanjutnya mencari nilai RE dari rumus: K= Rc RL R+R Langkah yang terakhir menghitung RB yang nilainnya dapat di cari dengan menghitung Ib terlebih dahulu dimana Ic = Ie Ib= Ic β Maka dari Ib nilai RB dapat di cari dengan rumus: Laporan Praktikum Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika FMIPAUnsoed 2
RB= Vcc Ie(R+R) Ib (Hartono,dkk.2016) 3. METODOLOGI Pada percobaan merancang penguat common emitter satu tingkat alat dan bahan yang di butuhkan antara lain: 1.Osiloskop sebagai output 2.MMD 3.Generator Isyarat sebagai input 4.Papan breadboard 5.Kabel penghubung 6.Kapasitor 3,3 mikro Farad/16 V 7.Nilai RC,RB,RE sesuai dengan hasil perhitungan pada perancangan dimana di dapatkan nilai RL=10 Kohm; RE=150 ohm; RB=1,2 Mohm; Rc=2200 ohm dan Vcc nya 9 Volt. Untuk perhitungan (terlampir). Langkah-langkah Percobaan common emitter satu tingkat ini dapat di amati dari Flowchart di bawah. 4. HASIL DAN ANALISIS 4.1 penguatan common emitter pada frekuensi 100 Hz. Hasil yang di dapatkan, dari tegangan masukan (generator isyarat) dan tegangan keluaran dari osiloskop untuk common emitter satu tingkat di rumuskan : V K= V out Laporan Praktikum Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika FMIPAUnsoed 3
0,13 1,3 10 V in (mv) V out (mv) K=V out /V in 0,02 0,2 10 0,03 0,3 10 0,04 0,4 10 0,05 0,5 10 0,06 0,6 10 0,07 0,7 10 0,08 0,8 10 0,09 0,9 10 0,10 1 10 0,11 1,1 10 0,12 1,2 10 0,13 1,3 10 0,14 1,4 10 0,15 1,5 10 4.2 penguatan common emitter pada frekuensi 1000 Hz. V in (mv) V out (mv) K=V out /V in 0,02 0,2 10 0,03 0,3 10 0,04 0,4 10 0,05 0,5 10 0,06 0,6 10 0,07 0,7 10 0,08 0,8 10 0,09 0,9 10 0,10 1 10 0,11 1,1 10 0,12 1,2 10 0,14 1,5 10,7 0,15 1,6 10,7 Dari dua tabel di dapatkan nilai penguatan yang sama, dan berbeda sedikit pada frekuensi 1000 Hz akan tetapi hanya sedikit. Berdasarkan tabel di atas dapat di simpulkan bahwa common emitter satu tingkat mengalami penguatan tegangan, sehingga tegangan yang masuk kecil dan setelah keluar dari transistor menjadi besar. Masukan yang di berikan dari generator isyarat pada frekuensi 100 Hz dr 0,02 mv kemudian keluarannya menjadi 0,2 Mv, sekan-akan ada nilai yang menguatknnya. Hal Ini dapat disimpulkan bahwa pemberian beban keluaran pada masukan ini adalah berfungsi seakan-akan bahwa rangkaian penguat emitor bersama ini disambung dengan rangkain yang lain. Kita tau bahwa rangkaian elektronik itu adalah suatu kesatuan yang utuh (gabungan dari beberapa fungsi rangkaian) sehingga kita dapat mengatur seberapa besar beban yang harus diberikan terhadap rangkaian agar rangkaian bekerja secara optimal. 5. KESIMPULAN Dari percobaan merncang penguat common emitter satu tingkat dapat di simpulkan bahwa : 1. Nilai RC,RE,RB dapat di cari dar rumus-rumus berikut: nilai RC yang nilainya antara 10% sampai 25 % dari RL jadi nilai RC harus di antara: Rcmin=10 1000 ohm=1000 ohm=1 Kohm Rcmax=25 1000 ohm=2500 ohm=2,5 Koh Pada percobaan ini nilai RC yang kita gunakan adalah 2200 mengingat nilai resistor tersebut baku di pasaran. Langkah selanjutnya mencari nilai RE dari rumus: K= Rc RL R+R Langkah yang terakhir menghitung RB yang nilainnya dapat di cari dengan Laporan Praktikum Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika FMIPAUnsoed 4
menghitung Ib terlebih dahulu Ib= Ic β dimana Ic = Ie LAMPIRAN Maka dari Ib nilai RB dapat di cari dengan rumus: RB= Vcc Ie(R+R) Ib 2. Dari perhitungan kita dapatkan nilai penguatan dari rumus K= Vout/Vin. 3. Penguatan yang di dapatkan mengalami 10 kali perbesaran, hal itu membuktikan bahwa banyak cara yang dilakukan supaya transistor mampu menguatkan sinyal input yang kecil menjadi output yang besar dengan tanpa terjadi cacat (distorsi) baik bentuk maupun phasenya. Nilai Rb 1,2 Mohm DAFTARPUSTAKA [1] Hartono,dkk 2016 Modul Praktikum Elektronika Dasar 2. Universitas Jenderal Soedirman:Purwokerto. [2] Dwi Surjono, Herman(2007). Elektronika: Teori dan Penerapan. Jember: Penerbit Cerdas Ulet Kreatif [3] https://sekolahelektronika.wordpress.co m/2012/11/03/penguat-1-tingkatdengan-transistor/ [di akses pada 20/4/16 pukul 02.11]. Data pengamatan Laporan Praktikum Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika FMIPAUnsoed 5