Percobaan: PENGUAT ‘COMMON – EMITTER’

PENGUAT ‘COMMON – EMITTER’

10.1    Tujuan

Setelah melaksanakan praktikum, menyusun rangkaian, memeriksa rangkaian dan menganalisa data  diharapkan  mahasiswa dapat :

a.       Menghitung penguatan tegangan dari penguat ‘common emitter’.

b.      Mengukur penguatan tegangan dari penguat ‘common emitter’.

c.       Menentukan tegangan dan arus kerja dari penguat ‘common emitter’.

10.2    Dasar Teori

Penguat dengan menggunakan transistor (BJT) dapat dirangkai dengan konfigurasi ‘common emitter’,‘common collector ‘dan ‘common base’. Setiap konfigurasi mempunyai karakteristik yang berbeda. Secara sederhana bentuk dasar konfigurasi tersebut dapat dilihat pada gambar 

Gambar 10.1 Konfigurasi  penguat transistor.

Gambar berikut contoh rangkaian common emitor (emitor bersama). Sinyal masukan diberikan pada basis, sedangkan sinyal keluaran diambil di kolektor. Sinyal keluaran berbeda fasa 180^o dengan sinyal masukan.

Untuk menganalisa rangkaian tersebut, diubah dulu ke model ac-nya. Untuk sinyal ac, semua sumber tegangan dc tampak seperti terhubung singkat. Artinya V_CC dan ground (pentanahan) adalah sama. Sehingga rangkaian (a) menjadi seperti gambar 10.2b. Gambar 10.2c, merupakan model ac yang sebenarnya dari gambar (a).

          Gambar 9.2. (a) Rangkaian Common Emitor Amplifier.

                                                      (b) dan (c) Model ac-nya.

Pada terminal masukan (input) dapat dihubungkan dengan sumber sinyal. Sumber sinyal masukan seperti sebuah generator sinyal (v_s) plus tahanan internal (R_s). Sedangkan pada keluaran dapat dihubungkan dengan sebuah beban (R_L).

Dari gambar 7.1c, kita dapat menghitung :

                                                                  

dan arus ac pada kolektor :

Pada gambar 7.1c, arus kolektor ini mengalir melewati R_C //                                                      , dari bawah menuju atas.

Serta :

                                               

                                                                                      

h_oe dapat diabaikan, karena nilainya sangat kecil.

Sehingga tegangan keluaran (v_o) adalah :

                                                      

Besar penguatan tegangan (A_v) adalah :

 

                                                      

Besar tahanan masukan :

                                                      

Biasanya R1//R2 jauh lebih besar dibanding , 

sehingga tahanan masukan lebih dominan nilai . Jadi :   

Dan besar tahanan keluaran :

10.1    Alat dan Bahan yang Digunakan

a.       Osiloskop                                                  (1 buah)

b.      Generator Fungsi 10 Hz s/d 1 MHz          (1 buah)

c.       Multimeter Analog / Digital                     (1 buah)

d.      Catu Daya 12 Volt                                    (1 buah)

e.       Kabel power                                              (3 buah)

f.        Kabel BNC to BNC                                  (1 buah)

g.      Kabel Banana to Buaya                            (2 buah)

h.      Kabel BNC to Buaya                                (2 buah)

i.        T penghubung                                           (1 buah)

j.        Transistor 2N 3904 (atau ekivalen)          (1 buah)

k.      Resistor  270W                                          (1 buah)

l.        Resistor 1KW                                            (1 buah)

m.    Resistor 2,2KW                                         (1 buah)

n.      Resistor 4,7KW                                         (1 buah)

o.      Resistor 27KW                                          (1 buah)

p.      Kapasitor 10mF                                         (1 buah)

q.      Kapasitor 47mF                                         (2 buah)                                              

r.        Protoboard                                                (1 buah)

s.       Kabel-kabel penghubung                          (secukupnya)

10.2       Langkah Percobaan

1.      Siapkan catu daya ( Power Supply).

2.      Pastikan catu daya pada kondisi OFF dan pengatur tegangan pada posisi minimum.

3.      Hubungkan catu daya dengan tegangan jala-jala.

4.      Siapkan catu daya untuk mencatu rangkaian penguat.

5.      Buat rangkaian seperti berikut:

Gambar 10.3. Rangkaian penguat common emitter untuk percobaan 10

                                                                          

1.      Dengan menggunakan analisis ekivalen dc, hitunglah terlebih dahulu berapa V_B, V_E, I_C, dan V_CE dengan menganggap h_FE = b = 100 dan a = 1.

2.      Pindahkan catu daya ke posisi ON dan signal generator belum dimasukkan, ukurlah besarnya V_B, V_E, I_C, dan V_CE dengan menggunakan volt meter dan amperemeter.

3.      Tentukan resistansi dinamik emitter r_e. Besarnya resistansi dinamik emitter r_e dapat dicari dengan pendekatan 

11. Kemudian dari pengukuran ini hitung penguatan tegangan Av=.Vo/Vi

Bandingkan hasil perhitungan langkah 9 dengan hasil pengukuran tersebut.

12.      Ukurlah beda phase antara input dan output pada frekuensi tersebut.

13.      Dengan melepas kapasitor C_E ulangi langkah 10 dan 11. Apakah terjadi perbedaan ? mengapa?

14.      Pasang kembali kapasitor C_E dan dengan memberikan frekuensi bervariasi mulai dari 10 Hz sampai 20 KHz buatlah kurva plot respon frekuensi dari penguat. Buatlah juga plot beda phase antara input dan outputnya.

10.1       Hasil Percobaan

a. hasil perhitungan?

b.      Saat C_E dipasang

Keterangan :

Volt/div à CH1 : 50 mV

                                                                                   à CH2 : 200 mV

Time/div à 500 µs

Vin                  : 0.104 V_p-p

Vout                : 0.632 V_p-p

Beda phase      : -141 ^º

c.       Saat C_E dilepas

 Keterangan :

Volt/div à CH1 : 50 mV

                                                                                   à CH2 : 20 Mv

Time/div à 500 µs                                                  

Vin                  : 0.106 V_p-p

Vout                : 0.0336 V_p-p

Beda phase      : -21.8 ^º

 Tabel 10.1 Kapasitor C_E dipasang kembali

10.7 Tugas dan Pertanyaan

1. 
   Tugas

1.      Buatlah analisis ac dengan menggunakan parameter hybrid untuk rangkaian percobaan  10.

2. Pertanyaan

1.      Mengacu pada gambar rangkaian percobaan, apa yang menyebabkan terjadi perbedaan antara perhitungan tegangan bias dc dengan hasil pengukuran?

2.      Apa fungsi dari kapasitor CE? dan apa yang terjadi jika tidak dipasang? Mengapa?

3.      Buatlah rangkaian ekivalen sinyal kecil dengan menggunakan parameter hibrid, cari data transistor dan kemudian hitung penguatan berdasarkan parameter tersebut.

4.      Bandingkan hasil pengukuran dengan perhitungan nomor 3 di atas dan juga perhitungan berdasarkan pendekatan. Berikan komentar anda.

5.      Berapa daerah frekuensi kerja transistor 2N3904 tersebut ?

Jawab :

1.      Beberapa faktor yang menyebabkan terjadi perbedaan antara prhitungan tegangan bias dc dengan hasil pengukuran, antara lain :

a.    Nilai resistor  saat percobaan berbeda dengan nilai ideal dalam perhitungan  akibat nilai R saat percobaan berubah meskipun masih dalam rentang toleransi.

b.   perbedaan besarnya hfe yang sesungguhnya dari transistor, dimana secara teori perhitungan nilai hfe hanya diasumsikan sebesar 100 yang tentu berbeda dengan hfe transistor yang digunakan saat percobaan.

c.       Sumber tegangan yang tidak benar-bear 12 Volt.

d.  Kurang telitinya saat pengukuran akibat kalibrasi yang belum sempurna dan pengaruh pembebanan alat ukur.

2.      Fungsi dan kapasitor CE adalah sebagai kapasitor “by pass” yang akan melewatkan  arus AC dengan perubahan nilai ZE nya akan semakin kecil jika frekuensi sinyal input naik, sesuai dengan persamaan Zce=1/2pfC sehingga penguatan dari rangkaian tersebut terhadap sinyal input semakin besar karena nilai RE//ZC-ce yang menghubungkan kaki emitor dari transistor ke ground semakin kecil sesuai dengan persamaan penguatan dalam teori. Sedangkan jika tanpa sinyal input artinya berlaku analisis DC rangkaian mempunyai penguatan yang rendah yang berarti transistor tidak bekerja maksimal sehingga tidak panas karena disipasi daya transistor kecil.

Jika tidak dipasang maka pengutan AC dari rangkaian penguat transistor common emitor akan menjadi lebih kecil atau turun. Hal ini dikarenakan pada analisis AC sesuai dengan persamaan dalam teori dengan nilai penguatan dipengaruhi pembagian darinilai ZE. Sedangkan untuk analisis DC atau nilai penguatan tanpa sinyal input baik terpasang kapasitor CE maupun tidak maka penguatannya tidak berubah.

3.      Rangkaian ekuivalen sinyal kecil dengan menggunakan parameter hybrid berdasarkan data transistor 2N3904 sehingga nilai penguatan dapat dihitung sebagai berikut :

1.      Perbandingan hasil pengukuran dengan perhitungan nomor 3 di atas dan juga perhitungan berdasarkan pendekatan adalah :

a.   Pada perhitungan teori diperoleh hasil penguatan yang berbeda karena nilai resistor maupun nilai-nilai parameter yang berbeda.

b.   Perbedaan hasil pengukuran lebih kecil karena nilai hfe transistor terpasang juga relatif jauh lebih kecil sehingga sangat mempengaruhi hasil percobaan.

5.  Daerah frekuensi kerja transistor 2N3904 tersebut adalah maksimal sampai dengan 300MHz (tertera pada lampiran data sheet transistor 2N3904). Tetapi, berdasarkan percobaan yang telah dilakukan daerah frekuensi kerja transistor adalah 10 Hz-1 KHz.

ANALISA :

Telah dilakukan percobaan Penguat Common Emittor sehingga didapatkan bahwa :

a.     Penguat common emittor memiliki tegangan output yang lebih besar dibandingkan dengan sinyal masukan dengan kata lain bahhwa terjadi penguatan tegangan.

b.      Sedangkan penguatan pada sinyal input juga meunjukkan sinyal sinusoidal dengan amplitudo lebih besar dengan fasa yang terbalik tetapi punca gelombang keluaran mengalami pemotongan (clipper).

c.   Sinyal hasil penguatan yang besar dan melampaui besar tegangan sumber, menyebabkan pemotongan sinyal pada sisi puncak dari  gelombang keluaran.

KESIMPULAN :

a.       Penguat common emittor dapat digunakan sebagai penguat tegangan dengan polaritas terbalik (fasa) atau dapat dikatakan sinyal input mengalami pengutan tegangan denngan perbedaan fasa 180°.

b.      Gelombang sinyal sinusoidal hasil dari penguatan pada sinnyal kecil memiliki keluaran sama dan fasa yang terbalik, tetapi jika sinyal input terlalu besar maja aakan mengalami cacat atau pemotongan sinyal.

Share :