05_tk1a_percobaan 5_attar.pdf

LAPORAN PERCOBAAN - 5 PENGUAT ‘COMMON – COLLECTOR’(‘EMITTER FOLLOWER’)

Oleh: ATTAR DIANSYAH PANGESTU TK – 1A / 05

PROGRAM STUDI T. TELEKOMUNIKASI 2017/2018

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI................................................................................................................................... 1 Ⅰ.Tujuan ........................................................................................................................................... 2 ⅠⅠ.Dasar Teori .................................................................................................................................. 2 ⅠⅠⅠ.Alat dan Bahan yang Digunakan ............................................................................................... 2 ⅠⅤ.Langkah Percobaan ................................................................................................................... 3 Ⅴ.Data Hasil Percobaan .................................................................................................................. 4 Pada Praktikum ........................................................................................................................... 4 ⅤⅠ.Perhitungan, Analisis Data dan Pembahasan........................................................................... ..5 A.Perhitungan dan Analisis Data .............................................................................................. ..5 B.Pembahasan ........................................................................................................................... ..6 ⅤⅠⅠ.Jawaban Pertanyaan dan Tugas .............................................................................................. ..8 A.Tugas ..................................................................................................................................... ..8 B.Pertanyaan ............................................................................................................................. ..9 ⅤⅠⅠⅠ.Kesimpulan ........................................................................................................................... 11

1

PERCOBAAN - 5 PENGUAT ‘COMMON – COLLECTOR’(‘EMITTER FOLLOWER’)

I. Tujuan Setelah melaksanakan praktikum, menyusun rangkaian, memeriksa rangkaian dan menganalisa data diharapkan mahasiswa dapat : a. Mengukur penguatan tegangan dari penguat ‘emitter follower ’. b. Menentukan penguatan daya dari penguat ‘emitter follower ’.

II. 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 10.1. Konfigurasi common collector sering disebut juga dengan emitter follower.

OUT

OUT

IN IN

IN

OUT

COMMON EMITTER

COMMON COLLECTOR

COMMON BASE

Gambar 10.1 Konfigurasi penguat transistor. III. Alat dan Bahan yang Digunakan 1. Transistor 2N 3904 (atau ekivalen) 2. Resistor 100; 680; 10K; 22K. 3. Kapasitor 10F; 100F; 0,1F 4. CRO 5. Generator Fungsi 10 Hz s/d 1 MHz 6. Multimeter Analog & Digital 7. Catu Daya 12 Volt

2

IV. 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:

Vcc = + 12 Volt

R1 22K

C3 0,1uF

C1 10 uF 2N3904

VO C2 100 uF

Vin R2 10K

RE 680

RL 100

Gambar 10.2. Rangkaian percobaan 10, common collector

6. Dengan menggunakan analisis ekivalen dc, hitunglah terlebih dahulu berapa VB, VE, IE dan VCE dengan menganggap hFE =  = 100 dan  = 1. 7. Pindahkan catu daya ke posisi ON dan signal generator belum dimasukkan, ukurlah besarnya VB, VE, IE, dan VCE dengan menggunakan volt meter dan amperemeter. 8. Tentukan resistansi dinamik emitter re. Besarnya resistansi dinamik emitter re dapat dicari dengan pendekatan re  9.

26 mV . Sehingga re =………. IE

Penguatan tegangan dapat dicari dengan pendekatan terlebih dahulu dengan persamaan Av 

Re . Dengan Re adalah resistansi eksternal emitter untuk sinyal ac Re  re

yang dalam hal ini adalah RE//RL = 680//100 = 87,2, maka hitunglah penguatan dengan rumus pendekatan tersebut. Av =……

3

10. Impedansi input dapat dihitung dengan persamaan Zin = Rth//{( Re + re)}. Besarnya Rth adalah R1//R2 . Dengan persamaan tersebut hitunglah impedansi input Zin. 11. Pasang signal generator dengan masukan gelombang sinus dengan frekuensi 1 KHz dan amplitudonya 1 Vp-p. Ukurlah tegangan masukan Vi dan keluaran Vo. Kemudian dari pengukuran ini hitung penguatan tegangan Av 

Vo . Bandingkan hasil perhitungan Vi

langkah 9 dengan hasil pengukuran tersebut.

12. Ukurlah beda phase antara input dan output pada frekuensi tersebut. 13. Ukurlah impedansi input rangkaian, dan bandingkan dengan hasil perhitungan (langkah 10) 14. Hitunglah daya input Pin dengan persamaan Pin  daya

yang

didisipasikan

pada

beban

(0,707Vin max ) 2 . Dan hitung pula Z in

keluaran

Pout

dengan

persamaan

(0,707Vout max ) 2 Pout  . RL

15. Dengan menggunakan hasil perhitungan langkah 14 dapat dihitung penguatan daya Ap yaitu

AP 

Pout . Pin

V. Data Hasil Percobaan Pada Praktikum 𝑉𝐵 = 3,3 𝑉 𝑉𝐸 = 2,53 𝑉 𝐼𝐸 = 3,73 𝑚𝐴

𝑃𝑖𝑛 =

(0,707 ×𝑉𝑖𝑛 𝑚𝑎𝑥 )2 𝑍𝑖𝑛 (0,707 ×0,59)2

= 5880 = 0,02959 𝑚𝑊

𝑉𝐶𝐸 = 9,36 𝑉 𝑉𝐼 = 2 𝑉 𝑉𝑜 = 2 𝑉 𝑍𝑖𝑛 = 5,88 𝐾Ω 𝐴𝑉 =

𝑉𝑜 𝑉𝑖 2

= 2 = 1 𝐾𝑎𝑙𝑖

𝑃𝑜𝑢𝑡 =

(0,707 ×𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑚𝑎𝑥 )2 𝑅𝐿 (0,707 ×0,512)2

= 100 = 1,21 𝑚𝑊 𝐴𝑝 = =

𝑃𝑜𝑢𝑡 𝑃𝑖𝑛 1,310 0,02919

= 44,272 𝐾𝑎𝑙𝑖 4

VI. Perhitungan, Analisis Data dan Pembahasan A. Perhitungan dan Analisis Data β = 100 α=1 𝑉𝐵𝐵 = 𝑅

𝑅2

2 +𝑅1

× 𝑉𝐶𝐶

10000

= 10000+27000 × 12 = 3,243 𝑉 𝑅𝐵𝐵 = 𝑅1 //𝑅2 27 ×10𝐾 = 27𝐾+10𝐾 = 7290 Ω 𝐼𝐵 = 𝑅

𝑉𝐵𝐵 −𝑉𝐵𝐸 𝐵𝐵 +(𝛽+1).𝑅𝐸

3,243−0,7

= 7290+(101)(680) = 33,473 𝜇𝐴 𝐼𝐶 = 𝛽 × 𝐼𝐵 = 100 × 33,473 × 10−6 = 3,347 𝑚𝐴 𝐼𝐸 = (𝛽 + 1) × 𝐼𝐵 = (100 + 1) × 33,473 × 10−6 = 3,38 𝑚𝐴 𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − (𝐼𝐶 × 𝑅𝐶 ) − (𝐼𝐸 × 𝑅𝐸 ) = 12 − 0 − (3,38 × 10−3 × 680) = 12 − 2,298 = 9,702 𝑉 𝑉𝐸 = 𝐼𝐸 × 𝑅𝐸 = 3,38 × 10−3 × 680 = 2,298 V 𝑉𝐵𝐵 − 𝐼𝐵 × 𝑅𝐵 − 𝑉𝐵𝐸 − 𝑉𝐸 = 0 𝑉𝐵 = 𝑉𝐵𝐸 + 𝑉𝐸 = 2,998 𝑉

5

𝑟𝑒 =

26𝑚𝑉 𝐼𝐸 26 𝑚𝑉

= 3,38 𝑚𝐴 = 7,692 Ω 680×100

𝑅𝑒 = 680+100 = 87,2 Ω 87,2

𝐴𝑣 = 87,2+7,692 87,2

= 94,89 = 0,919 𝐾𝑎𝑙𝑖 𝑍𝑖𝑛 = 𝑅𝑡ℎ//(𝛽 (87,2 + 7,692)) = 6875//9489 = 3986,609 Ω B. Pembahasan Konfigurasi common collector adalah rangkaian dengan kaki collector transistor yang terhubung bersama atau di groundkan. Dalam hal ini, sinyal input ada pada kaki basis transistor, sedangkan bagian outputnya ada pada kaki emmitor. Pada konfigurasi common collector , transistor akan mengasilkan penguatan arus tanpa menguatkan tegangan. Pada dasarnya konfigurasi common collector memiliki nilai tegangan input dan output yang relatif sama. Oleh karena itu, konfigurasi common collector disebut juga dengan emitter follower. Untuk melakukan analisis terlebih dahulu kita melakukan analisis secara DC

𝑉𝐵𝐵 = 𝑅

𝑅2

2 +𝑅1

× 𝑉𝐶𝐶

𝑅𝐵𝐵 = 𝑅1 //𝑅2 𝑉 −𝑉𝐵𝐸 𝐼𝐵 = 𝑅 𝐵𝐵 +(𝛽+1).𝑅 𝐵𝐵

𝐸

𝐼𝐸 = (𝛽 + 1) × 𝐼𝐵 𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − (𝐼𝐶 × 𝑅𝐶 ) − (𝐼𝐸 × 𝑅𝐸 ) 𝑉𝐸 = 𝐼𝐸 × 𝑅𝐸 𝑉𝐵𝐵 − 𝐼𝐵 × 𝑅𝐵 − 𝑉𝐵𝐸 − 𝑉𝐸 = 0 𝑉𝐵 = 𝑉𝐵𝐸 + 𝑉𝐸 6

Analisis DC diatas menggunakan bias voltage divider. Pada rangkaian percobaan 5, terdiri atas 3 buah resistor yaitu R1 dalam rangkaian memuat collector-basis mendapat bias mundur, sementara R2 membuat basis-emitter mendapat bias maju. Kemudian dengan adanya pembagi tegangan antara R1 dan R2 akan memungkinkan transistor bekerja pada daerah aktif kemudian RE berfungsi sebagai penstabil tegangan DC. Kemudian untuk analisis AC digunakan parameter Hybrid pada analisis AC semua kapasitor dihubung singkat, sehingga terbentuk rangkaian pengganti sebagai berikut

Hoe diabaikan karana kecil

Rangkaian Analisis AC 𝑍𝑖 = 𝑅1 //𝑅2 //𝛽𝑟𝑒 𝑅𝐵 𝑍0 = 𝑅𝐸 //𝑟𝑒 + 𝛽+1 𝑟𝑒 =

26𝑚𝑉 𝐼𝐸

𝑅𝑒 = 𝑅𝐸 //𝑅𝐿 𝑉𝑜 𝐴𝑉 = 𝑉𝑖 𝐴𝑉 =

𝑅𝑒

𝑉𝑒

𝐼𝑒 = 𝑅𝑒 𝑅𝑖𝑛(𝑡𝑜𝑡) = 𝑅1 //𝑅2 //𝑅𝑖𝑛 (𝐵𝑎𝑠𝑒) 𝐼𝑖𝑛 = 𝐴𝑖 =

𝑉𝑖𝑛 𝑅𝑖𝑛 (𝑡𝑜𝑡) 𝐼𝑒 𝐼𝑖𝑛

𝐴𝑝 = 𝐴𝑣 × 𝐴𝑖

𝑅𝑒 +𝑟𝑒

Rangkaian penguat transistor common collector banyak digunakan pada rangkaian elektronika yang memerlukan impedansi output yang rendah. Bahkan ada juga bagian tertentu pada amplifier yang menggunakan konfigurasi common collector ini, seperti buffer.

7

VII. Jawaban Tugas dan Pertanyaan A. Tugas Analisis AC

𝑍𝑖 = 𝑅1 //𝑅2 //𝛽𝑟𝑒 = 27𝐾//10𝐾//100 × 25,072 = 7,29𝐾//769,2 = 695,785 Ω

𝑉𝑒

𝐼𝑒 = =

𝑅𝑒 2,208 87,2

= 0,0263 𝐴 𝑅

𝐵 𝑍0 = 𝑅𝐸 //𝑟𝑒 + 𝛽+1

= 680//7,692 + = 680//79,87 = 71,475 Ω 𝑟𝑒 =

26𝑚𝑉 𝐼𝐸 26 𝑚𝑉

= 3,38 𝑚𝐴 = 7,692 Ω 𝑅𝑒 = 𝑅𝐸 //𝑅𝐿 = 680//100 = 87,2 Ω 𝐴𝑉 = 𝐴𝑉 = =

𝑉𝑜 𝑉𝑖 𝑅𝑒 𝑅𝑒 +𝑟𝑒 87,2 87,2+7,692

7290 101

𝑅𝑖𝑛(𝑡𝑜𝑡) = 𝑅1 //𝑅2 //𝑅𝑖𝑛 (𝐵𝑎𝑠𝑒) = 7,29𝐾//𝛽 × 𝑅𝑒 = 7,29𝐾//100 × 87,2 = 7,29𝐾//8720 = 3970,568 Ω 𝐼𝑖𝑛 = =

𝑉𝑖𝑛 𝑅𝑖𝑛 (𝑡𝑜𝑡) 438 ×10−3 3970,568

= 0,1103 𝑚𝐴 𝑟𝑐 = 𝑅𝐶 //𝑅𝐿 = 4700//4700 = 2350 Ω 𝑅 𝐴𝑉 = 𝑟𝐶 𝑒

2350

= 25,072 = 93,730 𝐾𝑎𝑙𝑖

= 0,919 𝐾𝑎𝑙𝑖

8

B. Pertanyaan 1. Mengacu dari gambar rangkaian percobaan, yang menyebabkan terjadinya perbedaan antara perhitungan tegangan bias dc dengan hasil pengukuran adalah adanya pengaruh kapasitor yang terpasang.pada perhitungan tegangan bias dc kapasitor yang terpasang diopen sedangkan pada pengukuran pengaruh kapasitor masih ada karena pengaruh sinyal sinus yang dimasukkan. 2. Beda phase antara input dan output pada emitter follower adalah 00. 3. Rangkaian Transistor BC107 β = 110

Analisis DC

𝑉𝐵 = 𝑅

𝑅2

2 +𝑅1

× 𝑉𝐶𝐶

33000

= 33000+68000 × 12 = 3,921 𝑉

9

𝑅𝐵 = 𝑅1 //𝑅2 33𝐾 ×68𝐾 = 33𝐾+68𝐾 = 22,218 𝐾 Ω 𝐼𝐵 = 𝑅

𝑉𝐵 −𝑉𝐵𝐸 𝐵 +(𝛽+1).𝑅𝐸

3,921−0,7

= 22218 +(111)(6800) = 4,145 𝜇𝐴 𝐼𝐶 = 𝛽 × 𝐼𝐵 = 110 × 4,145 × 10−6 = 4,56 𝑚𝐴 𝐼𝐸 = (𝛽 + 1) × 𝐼𝐵 = (110 + 1) × 4,145 × 10−6 = 4,6 𝑚𝐴 𝑉𝐸 = 𝐼𝐸 × 𝑅𝐸 = 4,6 × 10−3 × 6800 = 3,129 V 𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − (𝐼𝐶 × 𝑅𝐶 ) − (𝐼𝐸 × 𝑅𝐸 ) = 12 − (4,6 × 10−3 × 6800) = 12 − 3,129 = 8,871 𝑉 Analisis AC

𝑟𝑒 =

26𝑚𝑉 𝐼𝐸 26 𝑚𝑉

= 4,6 𝑚𝐴 = 5,652 Ω

10

𝐴𝑉 = 𝐴𝑉 = = =

𝑉𝑜 𝑉𝑖 𝑅𝑒 𝑅𝑒 +𝑟𝑒 6800 6800+5,652 6800 6805,652

= 0,999 𝐾𝑎𝑙𝑖 𝑍𝑖 = 𝑅1 //𝑅2 //𝛽𝑟𝑒 = 68𝐾//33𝐾//110 × 5,652 = 22,218𝐾//621,72 = 604,796 Ω 𝑅

𝐵 𝑍0 = 𝑅𝐸 //𝑟𝑒 + 𝛽+1

= 6800//5,652 + = 6800//205,814 = 199,767Ω

22218 111

4. Perhitungan dan hasil prakiek yang dilakukan terdapat beberapa sedikit perbedaan, tetapi perbedaan masih dalam batas toleransi. Kesalahan-kesalahan yang terjadi dimungkinkan bisa terjadi dikarenakan a. Pembulatan dalam perhitungan. b. Kesalahan pembacaan. c. Toleransi dalam komponen. d. Alat yang digunakan.

VIII. Kesimpulan Dari percobaan yang telah yang kami lakukan dapat disimpulkan bahwa penguatan yang dihasilkan tidak lebih dari satu kali dan hasil penguatan hampir sama dengan nilai 1,0 atau dibawahnya. Apabila nilai tegangan masukan (AC) bertambah, akan menghasilkan sebuah penguatan yang semakin besar pula. Sinyal outputnya sefase dengan sinyal input (jadi tidak memiliki beda fase seperti Common Emitor). Analisis DC menggunakan bias voltage divider. Pada rangkaian percobaan 5, terdiri atas 3 buah resistor yaitu R1 dalam rangkaian memuat collector-basis mendapat bias mundur, sementara R2 membuat basis-emitter mendapat bias maju. Kemudian dengan adanya pembagi tegangan antara R1 dan R2 akan

11

memungkinkan transistor bekerja pada daerah aktif kemudian RE berfungsi sebagai penstabil tegangan DC.

12