If you can't read please download the document
Upload
lekhuong
View
266
Download
7
Embed Size (px)
Citation preview
PETUNJUK PRAKTIKUM
PRAKTIKUM
ELEKTRONIKA
EL 2205
Mervin T Hutabarat
Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika
Institut Teknologi Bandung
2016
Laboratorium Dasar Teknik Elektro
Petunjuk EL2205
Praktikum Elektronika
Edisi 2015-2016
Disusun oleh
Mervin T. Hutabarat
Laboratorium Dasar Teknik Elektro
Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika
Institut Teknologi Bandung
2016
Kata Pengantar
i
Kata Pengantar
Puji syukur ke hadirat Tuhan YME, sejak tanggal 1 Oktober 2012 yang lalu Program Studi
Teknik Elektro telah mendapat akreditasi ABET. Perbaikan-perbaikan praktikum yang
sebelumnya merupakan salah satu titik lemah prodi ini ternyata mendapat apresiasi yang
baik dari para asesor ABET. Perbaikan yang telah dilakukan harus menjadi satu sistem
perbaikan yang berkelanjutan. Oleh karena itu, Petunjuk Praktikum Elektronika ini pun
disusun dalam pola pikir tersebut.
Perubahan yang dilakukan dalam penyusunan materi Petunjuk Praktikum ini dari Petunjuk
Praktikum tahun lalu merupakan perubahan atau perbaikan minor saja terutama pada
redaksi kalimat yang tidak langsung dimengerti mahasiswa dengan baik. Perubahan lain
yang tidak menyangkut materi dilakukan untuk membangun kebiasaan kerja yang
memperhatikan faktor keselamatan kerja. Dalam petunjuk praktikum ini, prosedur kerja
untuk mematikan seluruh hubungan listrik yang tidak diperlukan setelah selesai praktikum
diberi penekanan. Dengan mengikuti prosedur tersebut diharapkan terbentuk kebiasaan
praktikan untuk melakukannya juga pada praktikum lanjutan.
Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang besar-besarnya pada
semua pihak yang telah terlibat dalam penyusunan petunjuk praktikum ini.
Akhir kata, semoga semua usaha yang telah dilakukan berkontribusi pada dihasilkannya
lulusan Program Studi Teknik Elektro sebagai engineer dengan standar internasional.
Bandung, Januari 2016
Kepala Laboratorium Dasar Teknik Elektro,
Ir. Mervin T. Hutabarat, M.Sc., Ph.D.
Daftar Kontributor
ii
Daftar Kontributor
Penulis menghargai semua pihak yang telah membantu dan berkontribusi pada
punyusunan petunjuk praktikum ini. Berikut ini daftar nama yang berkontribusi pada
penyusunan petunjuk praktikum ini
Mervin T. Hutabarat
Amy Hamidah Salman
Esha Ganesha
Rizki Ardianto Priramadhi
Narpendyah Wisjnu Ariwadhani
Harry Septanto
Eric Agustian
Muhammad Luthfi
Muh. Zakiyullah R.
Sandra Irawan
Nina Lestari
Daftar Isi
iii
Daftar Isi
Kata Pengantar ........................................................................................................................ i Daftar Kontributor ................................................................................................................. ii Daftar Isi ............................................................................................................................... iii Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro ............................................................. v
Kelengkapan ...................................................................................................................... v Persiapan/ Sebelum Praktikum .......................................................................................... v Selama Praktikum .............................................................................................................. v Setelah Praktikum .............................................................................................................. v Pergantian Jadwal ............................................................................................................. vi
Sanksi .............................................................................................................................. vii
Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium ........................... ix Keselamatan...................................................................................................................... ix
Sanksi ............................................................................................................................... xi Percobaan 1 Dioda : Karakteristik dan Aplikasi .................................................................. 1
Tujuan ................................................................................................................................ 1
Persiapan ............................................................................................................................ 1 Alat dan Komponen yang Digunakan ............................................................................... 4 Langkah Percobaan............................................................................................................ 4
Tabel Data Pengamatan ..................................................................................................... 9 Percobaan 2 Karakteristik BJT ........................................................................................... 11
Tujuan .............................................................................................................................. 11 Persiapan .......................................................................................................................... 11
Transistor BJT ................................................................................................................. 11 Kurva Karakteristik IC - VBE ............................................................................................ 12
Kurva Karakteristik IC VCE ........................................................................................... 13 Alat dan Komponen yang Digunakan ............................................................................. 14 Langkah Percobaan.......................................................................................................... 14
Karakteristik Input Transistor IC-VBE .............................................................................. 14 Karakteristik Output Transistor IC-VCE ........................................................................... 15
Early Effect ...................................................................................................................... 16 Pengaruh Bias pada Penguat Transistor .......................................................................... 16 Mengakhiri Percobaan ..................................................................................................... 18
Percobaan 3 Penguat BJT ................................................................................................... 19
Tujuan .............................................................................................................................. 19
Persiapan .......................................................................................................................... 19
Penguat BJT ..................................................................................................................... 19 Konfigurasi Common Emitter ......................................................................................... 20 Konfigurasi Common Base ............................................................................................. 21 Konfigurasi Common Collector ...................................................................................... 22 Alat dan Komponen yang Digunakan ............................................................................. 23
Langkah Percobaan.......................................................................................................... 23 Tegangan Bias dan Parameter Penguat ........................................................................... 23 Common Emitter ............................................................................................................. 26 Common Base ................................................................................................................. 29 Common Collector .......................................................................................................... 31 Analisis dan Kesimpulan ................................................................................................. 33
Mengakhiri Percobaan ..................................................................................................... 33
Daftar Isi
iv
Percobaan 4 Karakteristik Dan Penguat FET ..................................................................... 35
Tujuan .............................................................................................................................. 35 Persiapan .......................................................................................................................... 35 Transistor FET ................................................................................................................. 35 Penguat FET .................................................................................................................... 36
Alat dan Komponen yang Digunakan ............................................................................. 37 Langkah Percobaan.......................................................................................................... 37 Memulai Percobaan ......................................................................................................... 37 Desain Q-point ................................................................................................................. 39 RANGKAIAN PENGUAT ............................................................................................. 41
Penguat Common Source ................................................................................................ 41 Penguat Common Gate .................................................................................................... 43 Penguat Common Drain .................................................................................................. 43
Mengakhiri Percobaan ..................................................................................................... 44 Percobaan 5 Transistor sebagai Switch .............................................................................. 45
Tujuan .............................................................................................................................. 45 Persiapan .......................................................................................................................... 45 Switch Ideal ..................................................................................................................... 45
Transistor BJT sebagai Switch ........................................................................................ 45
MOSFET sebagai Switch ................................................................................................ 46 Rangkaian CMOS ............................................................................................................ 46 Alat dan Komponen yang Digunakan ............................................................................. 47
Langkah Percobaan.......................................................................................................... 47 Memulai Percobaan ......................................................................................................... 47
Transistor BJT Sebagai Switch........................................................................................ 47
MOSFET sebagai Switch ................................................................................................ 48
Mengakhiri Percobaan ..................................................................................................... 51 Percobaan 6 Proyek Akhir .................................................................................................. 53
Tujuan .............................................................................................................................. 53 Persiapan .......................................................................................................................... 53 Kriteria Rancangan .......................................................................................................... 53
Instrumentasi dan Komponen .......................................................................................... 53 Waktu Pengerjaan ............................................................................................................ 53
Lampiran A Analisis Rangkaian dengan SPICE ................................................................. 55 Pendahuluan .................................................................................................................... 55
Struktur Bahasa(sintaks) SPICE ...................................................................................... 55 Deskripsi Sintaks Library di SPICE ................................................................................ 56
Contoh Deskripsi Rangkaian SPICE ............................................................................... 57 Hasil Analisis SPICE ....................................................................................................... 58 Analisis Waktu SPICE3 .................................................................................................. 58
Lampiran B Pengenalan EAGLE ........................................................................................ 59 Membuat Skematik .......................................................................................................... 59
Membuat Layout PCB ..................................................................................................... 62 Membuat PCB ................................................................................................................. 64
Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro
v
Aturan Umum
Laboratorium Dasar Teknik Elektro
Kelengkapan
Setiap praktikan wajib berpakaian lengkap, mengenakan celana panjang/ rok, kemeja dan
mengenakan sepatu. Untuk memasuki ruang laboratorium praktikan wajib membawa
kelengkapan berikut:
Modul praktikum
Buku Catatan Laboratorium (BCL)
Alat tulis dan kalkulator
Kartu Nama (Name tag)
Kartu Praktikum.
Persiapan/ Sebelum Praktikum
Sebelum mengikuti percobaan sesuai jadwalnya, sebelum memasuki laboratorium
praktikan harus mempersiapkan diri dengan melakukan hal-hal berikut:
Membaca dan memahami isi modul praktikum,
Mengerjakan hal-hal yang dapat dikerjakan sebelum praktikum dilaksanakan,
misalnya mengerjakan perhitungan-perhitungan, menyalin source code, mengisi
Kartu Praktikum dlsb.,
Mengisi daftar hadir di Tata Usaha Laboratorium,
Mengambil kunci loker dan melengkapi administrasi peminjaman kunci loker
dengan meninggalkan kartu identitas (KTM/ SIM/ KTP).
Selama Praktikum
Setelah dipersilahkan masuk dan menempati bangku dan meja kerja, praktikan haruslah:
Memperhatikan dan mengerjakan setiap percobaan dengan waktu sebaik-baiknya,
diawali dengan kehadiran praktikan secara tepat waktu,
Mengumpulkan Kartu Praktikum pada asisten,
Mendokumentasikan dalam Buku Catatan Laboratorium. (lihat Petunjuk
Penggunaan BCL) tentang hal-hal penting terkait percobaan yang sedang dilakukan.
Setelah Praktikum Setelah menyelesaikan percobaan, praktikan harus
Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro
vi
Memastikan BCL telah ditandatangani oleh asisten,
Mengembalikan kunci loker dan melengkapi administrasi pengembalian kunci
loker (pastikan kartu identitas KTM/ SIM/ KTP diperoleh kembali),
Mengerjakan laporan dalam bentuk SoftCopy (lihat Panduan Penyusunan
Laporan),
Mengirimkan file laporan melalui surat elektronik (E-mail) dalam lampiran ke :
[email protected] (lihat Panduan Pengiriman Laporan). Waktu pengiriman
paling lambat jam 11.00 WIB, dua hari kerja berikutnya setelah praktikum,
kecuali ada kesepakatan lain antara Dosen Pengajar dan/ atau Asisten.
Pergantian Jadwal
Kasus Biasa
Pertukaran jadwal hanya dapat dilakukan per kelompok dangan modul yang sama. Langkah
untuk menukar jadwal adalah sebagai berikut:
Lihatlah format Pertukaran Jadwal di http://labdasar.ee.itb.ac.id pada halaman
Panduan
Setiap praktikan yang bertukar jadwal harus mengirimkan e-mail ke
[email protected] . Waktu pengiriman paling lambat jam 16.00 WIB, sehari
sebelum praktikum yang dipertukarkan
Pertukaran diperbolehkan setelah ada email konfirmasi dari Lab. Dasar
Kasus Sakit atau Urusan Mendesak Pribadi Lainnya
Jadwal pengganti dapat diberikan kepada praktikan yang sakit atau memiliki urusan
mendesak pribadi.
Praktikan yang hendak mengubah jadwal untuk urusan pribadi mendesak harus
memberitahu staf tata usaha laboratorium sebelum jadwal praktikumnya melalui
email.
1. Segera setelah praktikan memungkinkan mengikuti kegiatan akademik,
praktikan dapat mengikuti praktikum pengganti setelah mendapatkan
konfirmasi dari staf tata usaha laboratorium dengan melampirkan surat
keterangan dokter bagi yang sakit atau surat terkait untuk yang memiliki
urusan pribadi.
Kasus kepentingan massal
Kepentingan massal terjadi jika ada lebih dari sepertiga rombongan praktikan yang tidak
dapat melaksanakan praktikum pada satu hari yang sama karena alasan yang terkait
mailto:[email protected]://labdasar.ee.itb.ac.id/mailto:[email protected]
Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro
vii
kegiatan akademis, misalnya Ujian Tengah Semester pada jadwal kelompoknya. Jadwal
praktikum pengganti satu hari itu akan ditentukan kemudian oleh laboratorium.
Sanksi
Pengabaian aturan-aturan di atas dapat dikenakan sanksi pengguguran nilai praktikum
terkait.
viii
Panduan Umum dan Keselamatan dan Penggunaan Laboratorium
ix
Panduan Umum Keselamatan dan
Penggunaan Peralatan Laboratorium
Keselamatan
Pada prinsipnya, untuk mewujudkan praktikum yang aman diperlukan partisipasi seluruh
praktikan dan asisten pada praktikum yang bersangkutan. Dengan demikian, kepatuhan
setiap praktikan terhadap uraian panduan pada bagian ini akan sangat membantu
mewujudkan praktikum yang aman.
Bahaya Listrik
Perhatikan dan pelajari tempat-tempat sumber listrik (stop-kontak dan circuit breaker) dan
cara menyala-matikannya. Jika melihat ada kerusakan yang berpotensi menimbulkan
bahaya, laporkan pada asisten.
Hindari daerah atau benda yang berpotensi menimbulkan bahaya listrik (sengatan
listrik/ strum) secara tidak disengaja, misalnya kabel jala-jala yang terkelupas dll.
Tidak melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya listrik pada diri sendiri
atau orang lain.
Keringkan bagian tubuh yang basah karena, misalnya, keringat atau sisa air wudhu.
Selalu waspada terhadap bahaya listrik pada setiap aktivitas praktikum.
Kecelakaan akibat bahaya listrik yang sering terjadi adalah tersengat arus listrik. Berikut ini
adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika hal itu terjadi:
Jangan panik,
Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing dan
di meja praktikan yang tersengat arus listrik,
Bantu praktikan yang tersengat arus listrik untuk melepaskan diri dari sumber
listrik,
Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda
tentang terjadinya kecelakaan akibat bahaya listrik.
Bahaya Api atau Panas berlebih
Jangan membawa benda-benda mudah terbakar (korek api, gas dll.) ke dalam ruang
praktikum bila tidak disyaratkan dalam modul praktikum.
Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan api, percikan api atau panas
yang berlebihan.
Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya api atau panas
berlebih pada diri sendiri atau orang lain.
x
Selalu waspada terhadap bahaya api atau panas berlebih pada setiap aktivitas
praktikum.
Berikut ini adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika menghadapi bahaya api atau
panas berlebih:
Jangan panik,
Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda
tentang terjadinya bahaya api atau panas berlebih,
Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing,
Menjauh dari ruang praktikum.
Bahaya Lain
Untuk menghindari terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan selama pelaksanaan percobaan
perhatikan juga hal-hal berikut:
Jangan membawa benda tajam (pisau, gunting dan sejenisnya) ke ruang praktikum
bila tidak diperlukan untuk pelaksanaan percobaan.
Jangan memakai perhiasan dari logam misalnya cincin, kalung, gelang dll.
Hindari daerah, benda atau logam yang memiliki bagian tajam dan dapat melukai
Hindari melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan luka pada diri sendiri atau
orang lain, misalnya bermain-main saat praktikum
Lain-lain
Praktikan dilarang membawa makanan dan minuman ke dalam ruang praktikum.
Penggunaan Peralatan Praktikum
Berikut ini adalah panduan yang harus dipatuhi ketika menggunakan alat-alat praktikum:
Sebelum menggunakan alat-alat praktikum, pahami petunjuk penggunaan alat itu.
Petunjuk penggunaan beberapa alat dapat didownload di
http://labdasar.ee.itb.ac.id.
Perhatikan dan patuhi peringatan (warning) yang biasa tertera pada badan alat.
Pahami fungsi atau peruntukan alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat
tersebut hanya untuk aktivitas yang sesuai fungsi atau peruntukannya.
Menggunakan alat praktikum di luar fungsi atau peruntukannya dapat
menimbulkan kerusakan pada alat tersebut dan bahaya keselamatan praktikan.
Pahami rating dan jangkauan kerja alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat
tersebut sesuai rating dan jangkauan kerjanya. Menggunakan alat praktikum di luar
rating dan jangkauan kerjanya dapat menimbulkan kerusakan pada alat tersebut
dan bahaya keselamatan praktikan.
Panduan Umum dan Keselamatan dan Penggunaan Laboratorium
xi
Pastikan seluruh peralatan praktikum yang digunakan aman dari benda/ logam
tajam, api/ panas berlebih atau lainnya yang dapat mengakibatkan kerusakan pada
alat tersebut.
Tidak melakukan aktifitas yang dapat menyebabkan kotor, coretan, goresan atau
sejenisnya pada badan alat-alat praktikum yang digunakan.
Kerusakan instrumentasi praktikum menjadi tanggung jawab bersama rombongan
praktikum ybs. Alat yang rusak harus diganti oleh rombongan tersebut.
Sanksi
Pengabaian uraian panduan di atas dapat dikenakan sanksi tidak lulus mata kuliah
praktikum yang bersangkutan
xii
Percobaan 1
Petunjuk Praktikum Elektronika 1
Percobaan 1
Dioda : Karakteristik dan Aplikasi
Tujuan
Memahami karakteristik dioda biasa dan dioda zener
Memahami penggunaan dioda dalam rangkaian penyearah
Mempelajari pengaruh filter sederhana pada suatu sumber DC
Memahami penggunaan dioda untuk rangkaian Clipper dan Clamper
Persiapan
Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul ini.
Karakteristik Dioda
Dalam percobaan ini akan diamati karakteristik i=f (v) tiga jenis dioda yaitu:
Dioda Ge
Dioda Si
Dioda Zener
Dengan menggunakan rangkaian pada kit praktikum yang tersedia, akan diamati dan
dipahami:
Tegangan cut-in
Tegangan breakdown
Kemiringan kurva yang berarti besarnya resistansi dinamis pada titik tersebut
Beberapa kemungkinan penggunaan dioda berdasarkan karakteristiknya
Penyearah
Dalam percobaan ini akan diamati 3 jenis penyearah gelombang sinyal, yaitu:
Penyearah gelombang setengah
Penyearah gelombang penuh (dengan trafo center tapped)
Penyearah gelombang penuh tipe jembatan
Dengan menggunakan rangkaian pada kit praktikum yang tersedia, amati dan pahami:
Perbedaan penyearah gelombang setengah dan gelombang penuh
Pengaruh tegangan cut-in dan bentuk karakteristik dioda pada output
Beban yang ditanggung trafo untuk masing-masing jenis penyearah
Percobaan 1
2
Penggunaan dioda yang paling dasar adalah sebagai penyearah arus bolak-balik jala-jala
menjadi arus searah pada suatu sumber tegangan DC, seperti catu daya. Suatu analisa
pendekatan untuk suatu penyearah dengan filter C dapat dilihat pada buku teks kuliah
bagian 4.5.4. Tegangan pada rangkaian penyearah gelombang penuh diperoleh sebesar
rpO VVV
2
1
dimana Vp adalah magnituda tegangan puncak sinyal AC yang disearahkan dan tegangan
ripple Vr sebesar
fCR
VV
p
r2
dengan f frekuensi sinyal AC jala-jala yang digunakan, C kapasitansi filter dan R beban pada
rangkaian penyearah dan filter.
Untuk catu daya tegangan ideal (DC murni), tegangan ripple harus bernilai nol. Keadaan
ini dapat diperoleh bila (i) nilai resistansi R beban adalah tak hingga dan (ii) nilai kapasitansi
C sangat besar (tak hingga). Nilai resistansi resistansi beban tak hingga berarti rangkaian
tanpa beban (beban terbuka). Dengan demikian untuk keadaan praktis hal yang dapat
digunakan adalah dengan menggunakan kapasitansi C yang besar. Nilai kapasitansi C yang
besar akan memberikan tegangan ripple yang kecil. Dalam percobaan ini akan dilakukan
pengamatan pengaruh nilai kapasitansi dan resistansi beban terhadap tegangan ripple.
Sebuah catu tegangan ideal juga seharusnya tidak mengalami degradasi tegangan
outputnya bila mendapat beban, yang berarti catu tegangan ideal dapat dimodelkan
dengan sumber tegangan. Pada kenyataannya catu tegangan seperti ini selalu mengalami
degradari dengan naiknya arus beban. Perilaku seperti ini dapat dimodelkan dengan
Rangkaian Thevenin berupa hubungan seri sumber tegangan dan resistansi output.
Besaran resistansi output ini menentukan berapa degradasi tegangan yang diperoleh.
Untuk rangkaian penyearah gelombang penuh, besar resistansi output efektif dapat
dihitung
fCRO
4
1
Besaran lain yang dapat digunakan untuk menunjukkan perilaku yang sama adalah faktor
regulasi tegangan VR. Besaran ini tidak bersatuan dan didefinisikan sebagai
%100
fl
flnl
V
VVVR
dimana Vnl adalah tegangan tanpa beban dan Vfl adalah tegangan beban penuh. Nilai
regulasii tegangan VR yang kecil menunjukkan sumber tegangan yang lebih baik.
Percobaan 1
Petunjuk Praktikum Elektronika 3
Filter
Dalam percobaan ini hanya akan diamati filter RC orde 1 dengan beberapa nilai resistansi
dan kapasitansi.
Rangkaian Clipper dan Clamper
Dalam percobaan ini akan dilakukan pengamatan sinyal output yang dihasilkan oleh
rangkaian Clipper dan Clamper.
Rangkaian clipper adalah rangkaian yang digunakan untuk membatasi tegangan agar tidak
melebihi dari suatu nilai tegangan tertentu. Rangkaian ini dapat dibuat dari dioda dan
sumber tegangan DC yang ditunjukkan oleh gambar berikut.
Gambar 1-1 Rangkaian clipper dengan dioda
Rangkaian alternatif dapat juga dibuat dengan menggunakan dioda zener seperti yang
ditunjukkan oleh gambar berikut ini.
Gambar 1-2 Rangkaian clipper dengan zener
Rangkaian Clamper adalah rangkaian yang digunakan untuk memberikan offset tegangan
DC, dengan demikian, tegangan yang dihasilkan adalah tegangan input ditambahkan
dengan tegangan DC. Rangkaian ini ditunjukkan oleh Gambar 1-3Gambar 1-3.
Percobaan 1
4
C
R
Gambar 1-3 Rangkaian clamper
Alat dan Komponen yang Digunakan
Kit Praktikum Karakteristik Dioda & Rangkaian Penyearah
Sumber tegangan DC (2 buah)
Osiloskop (1 buah)
Multimeter (2 buah)
Dioda 1N4001 /1N4002 (3 buah)
Dioda Zener 5V1 (2 buah)
Resistor Variabel (1 buah)
Resistor 150 K (1 buah)
Kapasitor 10 uF (1 buah)
Breadboard (1 buah)
Kabel - kabel (2 buah kabel Banana-BNC, 1 buah kabel BNC-BNC )
Langkah Percobaan
Memulai Percobaan
1. Lakukan kalibrasi osiloskop
Karakteristik Dioda
2. Dengan menggunakan generator sinyal dan kit praktikum susun rangkaian seperti
Gambar 1-4. Lalu hubungkan osiloskop untuk pengamatan rangkaian. Sinyal yang
digunakan adalah sawtooth atau sinusoidal. Untuk mengawali, gunakan DC offset
nol untuk sinyal dari generator sinyal.
Percobaan 1
Petunjuk Praktikum Elektronika 5
Gambar 1-4 Pengukuran karakteristik dioda
3. Gunakan mode X-Y untuk mengamati sinyal
4. Tekan tombol invert untuk channel B
5. Amati dan catat tegangan cut-in, tegangan break-down, dan gambarkan bentuk
karakteristik arus-tegangan dioda silikon (perhatikan detail gambar pada saat
menggambar).
6. Ulangi langkah 2 untuk jenis dioda lainnya: Dioda Germanium dan Dioda Silikon
Zener.
7. Catat semua pengamatan pada buku log praktikum.
Penyearah dan Filter
8. Dengan menggunakan rangkaian yang tersedia pada kit praktikum, susunlah
rangkaian penyearah gelombang setengah seperti ditunjukkan pada Gambar 1-5 di
bawah ini. Gunakan jala-jala untuk memberikan tegangan 220V/50Hz ke
transformator pada kit praktikum. Gunakan osiloskop untuk mengamati tegangan
output. Pilihlah kopling input osiloskop yang sesuai, DC untuk pengukuran tegangan
DC, dan AC untuk pengukuran tegangan ripple. Sinkronisasi menggunakan line.
9. Amati bentuk gelombang, frekuensi gelombang, dan pengaruh pemasangan C
(minimum 2 nilai kapasitansi) pada tegangan ripple. Catat nilai resistansi (beban),
kapasitansi (filter) dan tegangan DC dan tegangan ripple yang diperoleh.
Gambar 1-5 Rangkaian filter
Percobaan 1
6
10. Ulangi langkah 10 untuk suatu nilai C konstan, ubah-ubahlah besarnya beban
(minimum 2 nilai resitansi).
11. Ulangi langkah 10 dan 11 untuk kondisi berikut ini:
Lepaskan hubungan CT trafo dengan Ground.
Hubungkan resistor Rm dari CT trafo ke Ground seperti yang ditunjukkan oleh
gambar di bawah ini. (Catatan: Nilai Rm harus sekecil mungkin agar tidak
terlalu mempengaruhi rangkaian).
Gunakan osiloskop untuk melihat arus pada resistor ini, gambarkan bentuk
arusnya, ukur arus masksimum dan frekuensi arus yang diamati.
12. Lepaskan resistor Rm dan hubungkan lagi CT trafo dan Ground secara langsung.
Lepaskan hubungan resistansi beban (RL) dari rangkaian penyearah dan filter.
Dengan menggunakan nilai-nilai kapasitasi pada langkah 11, ukur tegangan output
DC dengan menggunakan multimeter.
13. Hubungkan resistor variabel pada output rangkaian penyearah di atas, ubahlah nilai
resitansi hingga diperoleh tegangan output sebesar setengah tegangan output
dalam keadaan tanpa beban (langkah 13). Perhatikan, pada saat melakukan
langkah ini mulailah dari nilai resistansi terbesar.
14. Lepaskan resistor variabel dari rangkaian dan ukur resistansinya dengan
menggunakan multimeter. Langkah 14 dan 15 ini dapat pula diamati dengan
osiloskop, namun akan lebih mudah bila menggunakan multimeter.
15. Susunlah rangkaian penyearah gelombang penuh 2 dioda seperti ditunjukkan pada
Gambar 1-7 berikut ini. Lakukan hal yang sama dengan langkah 10 hingga 15 untuk
rangkaian ini.
Gambar 1-6 Rangkaian filter
Percobaan 1
Petunjuk Praktikum Elektronika 7
Gambar 1-7 Rangkaian penyearah gelombang penuh
17. Kecuali langkah 12, ulangi langkah 10 sampai langkah 15 untuk rangkaian
penyearah gelombang penuh seperti pada Gambar 1-8. Khusus untuk langkah 13
lakukan hal berikut: Lepaskan hubungan resistansi beban (RL) dari rangkaian
penyearah dan filter. Dengan menggunakan nilai-nilai kapasitasi pada langkah 10,
ukur tegangan output DC dengan menggunakan multimeter.
Gambar 1-8 Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan dioda bridge
18. Lakukan analisis terhadap hasil yang anda peroleh.
Rangkaian Clipper
D1
5V 5V
D2
Gambar 1-9 Rangakain clipper dengan menggunakan dioda
19. Buatlah rangkaian pada breadboard seperti Gambar 1-9
Gunakan nilai komponen-komponen sebagai berikut:
Resistor R: 150 K
Dioda D1 dan D2: 1N4001 / 1N4002
Percobaan 1
8
Vin : Trafo CT 15 V pada kit praktikum
Tegangan DC : 5 Volt dari sumber tegangan DC
20. Amati dengan menggunakan Osiloskop sinyal output yang diperoleh dan
gambarkan bentuk sinyalnya.
21. Susunlah rangkaian seperti Gambar 1-10. Lakukan pengamatan seperti pada
langkah 19.
Gambar 1-10 Rangkaian clipper dengan menggunakan zener
22. Bandingkan hasil percobaan kedua rangkaian di atas dan Lakukan analisis terhadap
hasil yang anda peroleh!
Rangkaian Clamper
23. Buatlah rangkaian pada breadboard seperti Gambar 1-11
C
R
Gambar 1-11 Rangkaian clamper
Gunakan nilai komponen-komponen sebagai berikut:
Resistor R 150 K
Dioda D: 1N4001 / 1N4002
Kapasitor C: 10 uF, 16-35 V
Vin : Trafo CT 15 V pada kit praktikum
Percobaan 1
Petunjuk Praktikum Elektronika 9
Tegangan DC : 5 Volt dari sumber tegangan DC
24. Amati dengan menggunakan Osiloskop sinyal output yang diperoleh dan
gambarkan bentuk sinyalnya.
25. Berilah analisis terhadap hasil yang anda peroleh.
Mengakhiri Percobaan
26. Selesai praktikum rapikan semua kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal
serta pastikan juga multimeter analog, multimeter digital ditinggalkan dalam
keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).
27. Matikan MCB dimeja praktikum sebelum meninggalkan ruangan.
28. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku
Catatan Laboratorium (log book) Anda. Catatan percobaan yang tidak
ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai.
Tabel Data Pengamatan
Tabel Pengamatan Karakteristik Dioda
Jenis Dioda Tegangan
Cut-in [V]
Tegangan
Breakdown [V] Catatan
Silikon
Germanium
Zener
Tabel Pengamatan Penyearah dan Filter Rangkaian Diamati Resistansi
[] Kapasitans
i [F] Tegangan
DC [V] Tegangan
Ripple Perhitungan
[mV]
Tegangan Ripple
Pengamatan [mV]
Frekuensi tegangan
ripple
Frekuensi arus dioda
(Hz)
Arus Maksimum
(mA)
Resistansi Output (Ohm)
Penyearah gelombang setengah dengan Resistansi konstan
Penyearah gelombang setengah dengan Kapasitansi C konstan
Penyearah gelombang penuh
Percobaan 1
10
2 dioda dengan Resistansi konstan
Penyearah gelombang penuh 2 dioda dengan Kapasitansi C konstan
Penyearah gelombang penuh jembatan dioda dengan Resistansi konstan
Penyearah gelombang penuh jembatan dengan Kapasitansi C konstan
Catatan:
Contoh tabel isian untuk pengamatan yang lengkap seperti ini hanya diberikan untuk
percobaan 1. Pada percobaan selanjutnya tidak semua tabel isian untuk pengamatan
diberikan dalam petunjuk praktikum, praktikan harus merancang sendiri bentuk tabel isian
pengamatannya mengikuti langkah pada percobaan dalam petunjuk praktikum.
Petunjuk Praktikum Elektronika 11
Percobaan 2
Karakteristik BJT
Tujuan
Memahami karakteristik transistor BJT
Memahami teknik bias dengan rangkaian diskrit
Memahami teknik bias dengan sumber arus konstan
Persiapan
Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul ini.
Transistor BJT
Transistor merupakan salah satu komponen elektronika paling penting. Terdapat dua jenis
transistor berdasarkan jenis muatan penghantar listriknya, yaitu bipolar dan unipolar.
Dalam hal ini akan kita pelajari transistor bipolar. Transistor bipolar terdiri atas dua jenis,
bergantung susunan bahan yang digunakan, yaitu jenis NPN dan PNP. Simbol hubungan
antara arus dan tegangan dalam transistor ditujukkan oleh gambar berikut ini.
Gambar 2-1 Transistor BJT NPN
p
Gambar 2-2 Transistor BJT PNP
Percobaan 2
12
Terdapat suatu hubungan matematis antara besarnya arus kolektor (IC), arus Basis (IB), dan
arus emitor (IE), yaitu beta () = penguatan arus DC untuk common emitter, alpha ()=
penguatan arus untuk common basis, dengan hubungan matematis sebagai berikut.
B
C
I
I dan
E
C
I
I ,
sehingga
1
1
Karakteristik sebuah transistor biasanya diperoleh dengan pengukuran arus dan tegangan
pada rangkaian dengan konfigurasi common emitter (kaki emitter terhubung dengan
ground), seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini.
Gambar 2-3 Konfigurasi common emitter
Dari Terdapat dua buah kurva karakteristik yang dapat diukur dari rangkaian diatas, yaitu:
Karakteristik IC - VBE
Karakterinstik IC - VCE
Kurva Karakteristik IC - VBE
Arus kolektor merupakan fungsi eksponensial dari tegangan VBE, sesuai dengan persamaan: kTVBE
ESC eII / . Persamaan ini dapat digambarkan sebagai kurva seperti ditunjukkan
pada gambar berikut ini.
Petunjuk Praktikum Elektronika 13
Gambar 2-4 Kurva Karakteristik IC - VBE
Dari kurva di atas juga dapat diperoleh transkonduktansi dari transistor, yang merupakan
kemiringan dari kurva di atas, yaitu
BE
C
mV
Ig
Kurva Karakteristik IC VCE
Arus kolektor juga bergantung pada tegangan kolektor-emitor. Titik kerja (mode kerja)
transistor dibedakan menjadi tiga bagian, yaitu daerah aktif, saturasi, dan cut-off.
Persyaratan kondisi ketiga mode kerja ini dapat dirangkum dalam tabel berikut ini.
Mode
kerja
IC VCE VBE VCB Bias B-C Bias B-E
Aktif =.IB =VBE+VCB ~0.7V 0 Reverse Forward
Saturasi Max ~ 0V ~0.7V -
0.7V
Percobaan 2
14
Alat dan Komponen yang Digunakan
Sumber tegangan DC
Kit Percobaan Karakteristik Transisitor dan Rangkaian Bias
Sumber arus konstan
Multimeter (2 buah)
Osiloskop
PEAK Atlas DCA Pro
Langkah Percobaan
Karakteristik Input Transistor IC-VBE
1. Ubah setting Sinyal Generator sehingga mengeluarkan : (pastikan dengan
menyambungkannya ke osiloskop ber-kopling DC)
a. Gelombang Segitiga ~1KHz.
b. Amplituda sinyal 0,8V
c. Set Ofsett positif sehingga nilai minimum sinyal berada di titik nol
(ground).
2. Susunlah rangkaian berikut ini :
B
C
E
10Vdc
Generator
Sinyal
A
RC( minimum)
+
-
+
-
Gambar 2-6 Rangakaian pengukuran karakteristik input Transistor IC-VBE
3. Hubungkan osiloskop :
a. Probe positif (+) Ch-1 (X) ke titik B,
b. Probe positif (+) Ch-2 (Y) ke titik C,
c. Ground osiloskop ke titik A.
4. Gunakan setting osiloskop :
- Skala X pada nilai 0,1V/div dengan kopling AC,
- Skala Y pada nilai 1V/div dengan kopling DC, dan tekan tombol invert nya.
Petunjuk Praktikum Elektronika 15
- Osiloskop pada mode X-Y.
5. Tempatkan tegangan X minimum pada garis grid paling kiri (nilai VBE = 0).
Tempatkan tegangan Y terkecil (minimum) pada garis grid kedua paling bawah
(nilai IC = 0) . Apabila kurva tampak sebagai dua garis, naik atau turunkan frekuensi
generator sinyal hingga diperoleh kurva yang lebih baik.
6. Gambarkan plot IC (mA) - VBE (Volt) di BCL anda
Catatan : Skala Y osiloskop menunjukkan tegangan pada resistor Rc. Arus kolektor (Ic)
adalah tegangan tersebut dibagi resistansi itu (VY / RC), dengan nilai Rc sekitar 82 .
Karakteristik Output Transistor IC-VCE
1. Nyalakan komputer dan sambungkan USB Power Atlas DCA Pro ke komputer
2. Sambungkan kabel Atlas DCA Pro dengan kaki-kaki transistor BJT yang digunakan
secara bebas (warna tidak berpengaruh).
3. Buka aplikasi DCA pro yang tersedia di komputer
4. Pastikan DCA Pro connected pada pojok kiri bawah layar
5. Tekan tombol test pada DCA Pro maupun pada jendela Peak DCA Pro.
6. Perhatikan spesifikasi dan konfigurasi kaki-kaki BJT yang terbaca oleh alat Atlas DCA
Pro.
Gambar PEAK Atlas DCA Pro Gambar Icon DCA Pro
Gambar Jendela Aplikasi DCA Pro
Percobaan 2
16
7. Buka tab Graph BJT Ic/VCE , atur pengaturan tracing Vcc 0-10V dengan point 11, IB
25-100A kemudian klik Start. Tunggu proses tracing.
8. Amati grafik yang terbentuk, catat di BCL dan lakukan analisis.
9. Simpan data tabulasi hasil sampling dengan klik kanan pada grafik dan pilih Save
Data. File yang terbentuk adalah *.txt. Buka file .txt yang terbentuk dan copy
seluruh data yang ada di dalam file tersebut dan paste-kan di spreadsheet. Lakukan
analisis lebih mendalam pada data ini.
Early Effect
Dengan menggunakan hasil pengamatan grafik sebelumnya
1. Pilihlah nilai arus basis (IB) dari grafik curve tracer yang kemiringan kurva-nya cukup besar
2. Pada kurva IC-VCE itu, pilihlah dua titik koordinat yang mudah dibaca, dan masih dalam garis lurus. Baca dan catat nilai IC dan VCE pada kedua titik tersebut.
Gambar 2-7 Kurva Early Effect
3. Hitunglah nilai tegangan Early dengan persamaan berikut :
VA = VCE2IC1 VCE1IC2
IC2 IC1
Dan catat di BCL anda. 4. Pilih nilai arus basis (IB) yang lain, dan lakukan langkah 1 s/d 3 diatas untuk
mengkonfirmasi nilai tegangan Early yang sudah didapatkan.
Pengaruh Bias pada Penguat Transistor
1. Ubah setting Sinyal Generator sehingga mengeluarkan : (pastikan dengan
menyambungkannya ke osiloskop)
a. Gelombang Sinusoid ~1KHz.
b. Amplituda sinyal 50 mVpp (tarik tombol amplituda agar didapat nilai yang
kecil)
c. Gunakan T konektor pada terminal output.
2. Susunlah rangkaian seperti pada gambar dibawah ini.
-VA VCE1 VCE2
vCE
iC
IC2 IC1
0
Petunjuk Praktikum Elektronika 17
B
C
ESumber
Arus
A
RC
-
Generator
Sinyal
9Vdc+
-
+
Gambar 2-8 Pengaruh Bias pada Penguat Transistor
3. Hubungkan Osiloskop ke rangkaian :
- Ch-1 (X) ke Generator Sinyal dengan kabel koaksial konektor BNC-BNC,
- Probe positif (+) Ch-2 (Y) ke titik C,
- Ground osiloskop ke titik E.
4. Gunakan setting osiloskop :
- Skala Ch-1 pada nilai 10mV/div dengan kopling AC,
- Skala Ch-2 pada nilai 1V/div dengan kopling AC,
- Osiloskop pada mode waktu dengan skala horizontal 500S/div.
- Titik nol Ch-1 dan titik nol Ch-2 pada garis tengah layar.
5. Gunakan multimeter digital pada mode Volt-DC untuk mengukur tegangan dari VCE.
6. Set IB pada 25A (minimum sumber arus).
7. Set RC minimum (sekitar 82 ).
8. Baca dan catat tegangan VCE kemudian gambarkan bentuk gelombang tegangan
output VCE yang ditunjukkan osiloskop. Amati adanya distorsi pada bentuk
gelombang output.
9. Dari nilai IB dan VCE yang terbaca, tentukan letak titik kerja kondisi ini pada plot grafik
IC-VCE yang telah dibuat sebelumnya. Dengan memperhatikan titik kerja ini, jelaskan
mengapa distorsi pada langkah-8 terjadi.
10. Ulangi langkah 7-10. Untuk nilai-nilai IB : 200A dan 400A.
11. Ubah nilai RC menjadi nilai maksimum-nya (sekitar 5K). Ulangi langkah 8-10 untuk
nilai RC ini.
12. Ubah nilai IB menjadi 150A. Atur nilai RC sehingga VCE yang terbaca di multimeter
sekitar 5V. Amati dan gambar bentuk tegangan yang terlihat di osiloskop. Dari nilai IB
dan VCE yang terbaca, tentukan letak titik kerja kondisi ini pada plot grafik IC-VCE yang
Percobaan 2
18
telah dibuat sebelumnya. Dengan memperhatikan titik kerja ini, jelaskan mengapa
kondisi ini terjadi.
13. Naikkan amplitude input (dari generator sinyal) hingga tampak terjadi distorsi pada
gelombang tegangan output (VCE). Catat besar amplituda input dan gambarkan
bentuk gelombang outputnya.
14. Naikkan lagi amplituda input. Amati apakah amplituda gelombang output masih bisa membesar, dan catat nilai maksimum amplituda tersebut.
Mengakhiri Percobaan
1. Selesai praktikum rapikan semua kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal serta
pastikan juga multimeter analog, multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati
(selector menunjuk ke pilihan off).
2. Matikan MCB dimeja praktikum sebelum meninggalkan ruangan.
3. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku Catatan
Laboratorium (log book) Anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh
asisten tidak akan dinilai.
Tabel Data Pengamatan Pengaruh Bias pada Kerja Transistor
Vin Vout
Daerah cutoff
IB = mA
IC =.. mA
VCE =..V
VBE = .. V
Daerah aktif
IB = mA
IC =.. mA
VCE =..V
VBE = .. V
Daerah saturasi
IB = mA
IC =.. mA
VCE =..V
VBE = .. V
Percobaan 3
Petunjuk Praktikum Elektronika 19
Percobaan 3
Penguat BJT
Tujuan
Mengetahui dan mempelajari fungsi transistor sebagai penguat
Mengetahui karakteristik penguat berkonfigurasi Common Emitter
Mengetahui karakteristik penguat berkonfigurasi Common Base
Mengetahui karakteristik penguat berkonfiurasi Common Collector
Mengetahui dan mempelajari resistansi input, resistansi output, dan faktor
penguatan dari masing-masing konfigurasi penguat
Persiapan
Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul ini.
Penguat BJT
Transistor merupakan komponen dasar untuk sistem penguat. Untuk bekerja sebagai
penguat, transistor harus berada dalam kondisi aktif. Kondisi aktif dihasilkan dengan
memberikan bias pada transistor. Bias dapat dilakukan dengan memberikan arus yang
konstan pada basis atau pada kolektor.
Untuk kemudahan, dalam praktikum ini akan digunakan sumber arus konstan untuk
memaksa arus kolektor agar transistor berada pada kondisi aktif. Jika pada kondisi aktif
transistor diberikan sinyal (input) yang kecil, maka akan dihasilkan sinyal keluaran (output)
yang lebih besar. Hasil bagi antara sinyal output dengan sinyal input inilah yang disebut
faktor penguatan, yang sering diberi notasi A atau C.
Ada 3 macam konfigurasi dari rangkaian penguat transistor yaitu : Common-Emitter (CE),
Common-Base (CB), dan Common-Collector (CC). Konfigurasi umum transistor bipolar
penguat ditunjukkan oleh Gambar 3-1.
Percobaan 3
20
Gambar 3-1 Konfigurasi umum transistor bipolar penguat
Untuk membuat penguat CE, CB, dan CC, maka terminal X, Y, dan Z dihubungkan ke sumber
sinyal atau ground tergantung pada konfigurasi yang digunakan.
Konfigurasi Common Emitter
Konfigurasi ini memiliki resistansi input yang sedang, transkonduktansi yang tinggi,
resistansi output yang tinggi dan memiliki penguatan arus (AI) serta penguatan tegangan
(AV) yang tinggi. Secara umum, konfigurasi common emitter digambarkan oleh gambar
rangkaian di bawah ini.
Gambar 3-2 Konfigurasi Common Emitter
Untuk menentukan penguatan teoritis-nya, terlebih dahulu akan kita hitung resistansi
input dan outputnya. Resistansi Input (Ri) adalah nilai resistansi yang dilihat dari masukan
sumber tegangan vi. Perhatikan bahwa Rs adalah resistansi dalam dari sumber tegangan.
Sedangkan Resistansi Output (Ro) adalah resistansi yang dilihat dari keluaran.
Percobaan 3
Petunjuk Praktikum Elektronika 21
Jika rangkaian diatas kita modelkan dengan model-, maka rangkaian dapat menjadi
seperti gambar berikut ini.
Gambar 3-3 Model- rangkaian common emitter
Dengan model ini, Ri (resistansi input) adalah:
Ri = RB // r
Jika RB >> r maka resistansi input akan menjadi :
Ri r
Kemudian, untuk menentukan resistansi output konfigurasi CE, kita buat Vs = 0, sehingga
gmv = 0, maka:
RO = RC // ro
untuk komponen diskrit yang RC
Percobaan 3
22
Gambar 3-4 Konfigurasi Common Base
Resistansi input untuk konfigurasi ini adalah: ei rR
Resistansi outputnya adalah: RCRo
Faktor penguatan keseluruhan adalah: )//( RLRCGmRR
RAv
si
i
dengan, sR adalah resistansi sumber sinyal input dan Gm adalah transkonduktansi.
Konfigurasi Common Collector
Konfigurasi ini memiliki resistansi output yang kecil sehingga baik untuk digunakan pada
beban dengan resistansi yang kecil. Oleh karena itu, konfigurasi ini biasanya digunakan
pada tingkat akhir pada penguat bertingkat. Konfigurasi common collector ditunjukkkan
oleh Gambar 3-5.
Gambar 3-5 Konfigurasi Common Collector
Percobaan 3
Petunjuk Praktikum Elektronika 23
Pada konfigurasi ini berlaku:
Resistansi input: Li RrR )1(
Resistansi output: 1
)//(
RBRrR seo
Faktor penguatan: oL
L
RR
RAv
Alat dan Komponen yang Digunakan
Sumber tegangan DC (1 buah)
Generator Sinyal (1 buah)
Osiloskop (1 buah)
Multimeter (3 buah)
Breadboard (1 buah)
Sumber arus konstan (1 buah)
Transistor 2N3904 (1 buah)
Kabel-kabel
Resistor Variable (1 buah)
Langkah Percobaan
Tegangan Bias dan Parameter Penguat
1. Susun rangkaian seperti Gambar 3-6 dengan nilai-nilai komponen sebagai berikut:
VVCC
FCCC
kRCkRB
NQ
10
100321
10Re127
39042
Percobaan 3
24
Gambar 3-6 Rangkaian pengukuran parameter transistor
2. Pasanglah resistor set pada modul current source untuk menghasilkan arus Ic yang
diinginkan dengan menggunakan formula
Ic
mVRset
7.67 Asumsi IC = IE
(Catatan: Arus yang dihasilkan harus kurang atau sama dengan 10 mA).
3. Ukurlah IC , IB dan IE dan catat pada Tabel 1. Kemudian dengan nilai tersebut dan nilai
komponen yang digunakan hitung parameter-parameter transistor serta parameter
rangkaian penguat di bawah ini dan tuliskan pada Tabel 2.
Tabel 1 Pengukuran parameter transistor
Besaran Ukur Nilai
IC
IB
IE
Tabel 2 Perhitungan parameter transistor
Parameter Formula Nilai
Model Ekivalen Transistor
Percobaan 3
Petunjuk Praktikum Elektronika 25
gm
T
Cm
V
Ig
B
C
I
I
r
mgr
re
E
Te
I
Vr
Penguat CE
Av
S
o
vRr
rRLRCA
)////(
Rin rRR Bi //
Rout oCo rRR //
Penguat CE dengan RE
Av
ee
vRr
RLRCA
//
Rin rrgRR emBi 1//
Rout oCo rRR //
Penguat CB
Av )//( RLRCGm
RR
RAv
si
i
Rin ei rR
Rout RCRo
Penguat CC
Av
oL
L
RR
RAv
Rin Li RrR )1(
Rout
1
)//(
RBRrR seo
Percobaan 3
26
Common Emitter
A. Faktor Penguatan
4. Hubungkan ujung kaki RE ke pin input current source. Lakukan pengecekan arus Ic
tersebut dengan menggunakan amperemeter dan pastikan semua ground terhubung.
5. Buatlah suatu sinyal sinusoidal kecil dari generator sinyal dengan tegangan Vpp = 40-50
mV dan frekuensi 10 kHz.
6. Hubungkan rangkaian di atas dengan sinyal sinusoidal seperti yang ditunjukkan oleh
gambar di bawah ini.
Gambar 3-7 Rangkaian Common Emitter
7. Amati dan gambar sinyal di titik Z dan X menggunakan osiloskop.
8. Gunakan mode osiloskop xy untuk mengamati vo/vi, gambar grafik tersebut di buku log
praktikum.
9. Naikkan amplituda generator sinyal dan amati vo sampai bentuk sinyalnya mulai
terdistorsi. Catatlah tegangan vi pada saat hal tersebut terjadi.
10. Ulangi langkah 8 dan 9 dengan menambahkan resistor pada kaki emitor dengan
capasitor bypass C3 seperti yang ditunjukkan oleh gambar berikut ini.
Percobaan 3
Petunjuk Praktikum Elektronika 27
Gambar 3-8 Rangkaian Common Emitter bypass C3
B. Resistansi Input
11. Lepaskan hubungan Frekuensi Generator dan Osiloskop dari rangkaian.
12. Atur kembali fungsi generator untuk menghasilkan sinyal sinusoidal sebesar Vpp = 40
50 mV dengan frekuensi 10 kHz seperti yang ditunjukkan oleh gambar di bawah ini. Rs
adalah Resistansi Internal Frekuensi Generator, kita tidak perlu menambahkan
resistor apapun untuk membentuk skema ini.
13. Dengan tidak merubah nilai-nilai komponen dari rangkaian penguat dan tidak merubah
amplituda output Generator sinyal, susunlah rangkaian seperti pada Gambar 3-9.
14. Ubah nilai Rvar dan catat nilainya yang membuat tegangan vi menjadi dari tegangan
osiloskop sebelum terpasang pada rangkaian penguat. Maka Ri = Rvar + Rs (Rs=50
untuk generator fungsi berkonektor koaksial).
15. Ulangi percobaan ini dengan memasang resistor Re.
Percobaan 3
28
Gambar 3-9 Pengkuran resistansi input
C. Resistansi Output
16. Atur kembali fungsi generator seperti pada langkah 12. Sambungkan dengan rangkaian
pada Gambar 3-10 ini dan catat hasil bacaan Vo di osiloskop (Re dihubung singkatkan).
Gambar 3-10 Pengukuran resistansi output
17. Sambungkan rangkaian di atas dengan Rvar kemudian atur nilai Rvar yang memberikan
Vo di osiloskop yang bernilai dari nilai tegangan sebelum dipasang Rvar. Maka Ro =
Rvar.
Percobaan 3
Petunjuk Praktikum Elektronika 29
18. Ulangi percobaan ini dengan memasang Re.
Common Base
A. Faktor Penguatan
19. Lakukan langkah 2 sampai langkah 5.
20. Hubungkan rangkaian seperti pada Gambar 3-11.
Gambar 3-11 Pengkuran fakto penguatan common base
21. Amati dan gambar gelombang di titik Z dan Y menggunakan osiloskop.
22. Gunakan mode osiloskop xy untuk mengamati vo/vi, gambar grafik tersebut di buku log
praktikum.
23. Naikkan amplituda generator sinyal dan amati vo sampai bentuk sinyalnya mulai
terdistorsi. Catatlah tegangan vi pada saat hal tersebut terjadi.
B. Resistansi Input
25. Lakukan hal yang sama seperti pada percobaan Resistansi Input untuk Common
Emitter (kecuali langkah 15) pada Gambar 3-12.
Percobaan 3
30
Gambar 3-12 Pengukuran resistansi input common base
C. Resistansi Output
26. Lakukan hal yang sama seperti pada percobaan Resistansi Output untuk
Common Emitter (kecuali langkah 18) pada rangkaian di bawah ini.
Gambar 3-13 Pengukuran resistansi output common base
Percobaan 3
Petunjuk Praktikum Elektronika 31
Common Collector
A. Faktor Penguatan
27. Hubungkan rangkaian seperti pada Gambar 5-15.
Gambar 3-14 Pengukuran faktor penguatan common collector
28. Amati dan gambar gelombang di titik X dan Y menggunakan osiloskop.
29. Gunakan mode osiloskop xy untuk mengamati vo/vi dan vo/vi, gambar grafik
tersebut di buku log praktikum.
30. Naikkan amplituda frekuensi generator dan amati vo sehingga bentuk sinyal vo
mulai terdistorsi. Catat tegangan vi.
Percobaan 3
32
B. Resistansi Input
31. Lakukan hal yang sama seperti pada percobaan Resistansi Input untuk Common
Emitter (kecuali langkah 15) pada rangkaian berikut ini.
Gambar 3-15 Pengukuran reistansi input common collector
C. Resistansi Output
32. Lakukan hal yang sama seperti pada percobaan Resistansi Output untuk
Common Emitter (kecuali langkah 18) pada rangkaian di bawah ini.
Gambar 3-16 Pengukuran reistansi output common collector
Percobaan 3
Petunjuk Praktikum Elektronika 33
Analisis dan Kesimpulan
33. Dari hasil pengamatan yang anda peroleh untuk ketiga konfigurasi penguat
BJT, bandingkanlah karakteristik ketiganya, lakukan analisis, dan tariklah
kesimpulan pada laporan anda.
Mengakhiri Percobaan
34. Selesai praktikum rapikan semua kabel dan matikan osiloskop, generator
sinyal serta pastikan juga multimeter analog, multimeter digital ditinggalkan
dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).
35. Matikan MCB dimeja praktikum sebelum meninggalkan ruangan.
36. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku
Catatan Laboratorium (log book) Anda. Catatan percobaan yang tidak
ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai.
34
Ku
rva k
ara
kte
risti
k I
C v
s V
CE
2N
3904
0123456789
10
11
12
02
46
81
0
VC
E
IC
Percobaan 4
Petunjuk Praktikum Elektronika 35
Percobaan 4
Karakteristik Dan Penguat FET
Tujuan
Mengetahui dan mempelajari karakteristik transistor FET
Memahami penggunaan FET sebagai penguat untuk konfigurasi Common Source,
Common Gate, dan Common Drain
Memahami resistansi input dan output untuk ketiga konfigurasi tersebut
Persiapan
Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul ini.
Transistor FET
Transistor FET adalah transistor yang bekerja berdasarkan efek medan elektrik yang
dihasilkan oleh tegangan yang diberikan pada kedua ujung terminalnya. Mekanisme kerja
transistor ini berbeda dengan transistor BJT. Pada transistor ini, arus yang
dihasilkan/dikontrol dari Drain (analogi dengan kolektor pada BJT), dilakukan oleh
tegangan antara Gate dan Source (analogi dengan Base dan Emiter pada BJT). Bandingkan
dengan arus pada Base yang digunkan untuk menghasilkan arus kolektor pada transistor
BJT.
Jadi, dapat dikatakan bahwa FET adalah transistor yang berfungsi sebagai konverter
tegangan ke arus.Transistor FET memiliki beberapa keluarga, yaitu JFET dan MOSFET. Pada
praktikum ini akan digunakan transistor MOSFET walaupun sebenarnya karakteristik
umum dari JFET dan MOSFET adalah serupa.
Karakteristik umum dari transistor MOSFET dapat digambarkan pada kurva yang dibagi
menjadi dua, yaitu kurva karakteristik ID vs VGS dan kurva karakteristik ID vs VDS. Kurva
karakteristik ID vs VGS diperlihatkan pada gambar berikut. Pada gambar tersebut terlihat
bahwa terdapat VGS minimum yang menyebabkan arus mulai mengalir. Tegangan tersebut
dinamakan tegangan threshold, Vt. Pada MOSFET tipe depletion, Vt adalah negative,
sedangkan pada tipe enhancement, Vt adalah positif.
Pada Gambar 4-1 terlihat bahwa terdapat VGS minimum yang menyebabkan arus mulai
mengalir. Tegangan tersebut dinamakan tegangan threshold, Vt. Pada MOSFET tipe
depletion, Vt adalah negative, sedangkan pada tipe enhancement, Vt adalah positif.
Percobaan 4
36
Gambar 4-1 Kurva karakteristik umum transistor MOSFET
Kurva karakteristik ID vs. VDS ditunjukkan oleh gambar di bawah ini. Pada Gambar 4-2
terdapat beberapa kurva untuk setiap VGS yang berbeda-beda. Gambar ini digunakan untuk
melakukan desain peletakan titik operasi/titik kerja transistor. Pada gambar ini juga
ditunjukkan daerah saturasi dan Trioda.
Gambar 4-2 Kurva karakteristik ID vs. VDS
Penguat FET
Untuk menggunakan transistor MOSFET sebagai penguat, maka transistor harus berada
dalam daerah saturasinya. Hal ini dapat dicapai dengan memberikan arus ID dan tegangan
VDS tertentu. Cara yang biasa digunakan dalam mendesain penguat adalah dengan
menggambarkan garis beban pada kurva ID vs VDS. Setelah itu ditentukan Q point-nya yang
akan menentukan ID dan VGS yang harus dihasilkan pada rangkaian. Setelah Q point dicapai,
maka transistor telah dapat digunakan sebagai penguat, dalam hal ini, sinyal yang
diperkuat adalah sinyal kecil (sekitar 40-50 mVp-p dengan frekuensi 1-10 kHz).
Terdapat 4 konfigurasi penguat pada transistor MOSFET, yaitu Common Source, Common
Source dengan resistansi source, Common Gate, dan Common Drain. Pada praktikum ini,
digunakan konfigurasi Common Source dengan resistansi source dan Common Gate.
Formula parameter penguat untuk dua konfigurasi yang digunakan dijelaskan dalam Tabel
3.
Percobaan 4
Petunjuk Praktikum Elektronika 37
Tabel 3 Formula parameter penguat
Common Source Common Gate
Rangkaian
Penguat AV ( ) ( )
Resistansi Input Rin 1
Resistansi Output
Rout
Alat dan Komponen yang Digunakan
Sumber tegangan DC (2buah)
Generator Sinyal (1 buah)
Osiloskop (1 buah)
Multimeter (3 buah)
Kit Transistor sebagai switch
Breadbord (1 buah)
RG = Potensiometer 1 M (1 buah)
RD = Potensiometer 10 k (1 buah)
RS = Potensiometer 1 k (2 buah)
Resistor 1 M (1 buah)
Kapasitor 100 uF (3 buah)
Kabel-kabel
Peak Atlas DCA Pro (1buah)
Langkah Percobaan
Memulai Percobaan
1. Nyalakan komputer dan sambungkan USB Power Atlas DCA Pro ke komputer.
2. Sambungkan kabel Atlas DCA Pro dengan kaki MOSFET pada kit Transistor Sebagai
Switch pada Gambar 4-4, secara bebas (warna tidak berpengaruh).
Percobaan 4
38
Gambar 4-3: PEAK Atlas DCA Pro
Gambar 4-4: Kit Transistor Sebagai
Switch
Gambar 4-5: Icon DCA Pro
Gambar 4-6: Jendela aplikasi DCA Pro
3. Buka aplikasi DCA Pro yang tersedia di komputer.
4. Pastikan DCA Pro Connected pada pojok kiri bawah layar.
5. Tekan tombol test pada DCA Pro maupun pada jendela Peak DCA Pro.
6. Perhatikan spesifikasi dan konfigurasi kaki-kaki MOSFET yang terbaca oleh alat Atlas DCA Pro.
B. Kurva ID vs. VGS
7. Buka tab MOSFET Id/Vgs pada jendela aplikasi DCA Pro
8. Atur pengaturan tracing seperti pada gambar berikut, kemudian klik Start. Tunggu
proses tracing.
Gambar 4-7: Pengaturan pembuat grafik ID vs VGS
9. Amati grafik yang terbentuk. Catat di BCL dan lakukan analisis.
10. Simpan data tabulasi hasil sampling dengan klik kanan pada grafik dan pilih Save Data.
File yang terbentuk adalah *.txt. Buka file .txt yang terbentuk dan copy seluruh data
yang ada di dalam file tersebut dan paste-kan di spreadsheet. Lakukan analisis lebih
mendalam pada data ini.
11. Tentukan tegangan threshold Vt transistor MOSFET yang digunakan
Percobaan 4
Petunjuk Praktikum Elektronika 39
12. Buka tab MOSFET Id/Vds pada jendela aplikasi DCA Pro
C. Kurva ID vs. VDS
13. Atur pengaturan tracing seperti pada gambar berikut, kemudian klik Start. Tunggu
proses tracing.
Gambar 4-8: Pengaturan pembuat grafik ID vs VDS
14. Amati grafik yang terbentuk. Catat di BCL dan lakukan analisis.
15. Simpan data tabulasi hasil sampling dengan klik kanan pada grafik dan pilih Save Data.
File yang terbentuk adalah *.txt. Buka file .txt yang terbentuk dan copy seluruh data
yang ada di dalam file tersebut dan paste-kan di spreadsheet. Lakukan analisis lebih
mendalam pada data ini.
Desain Q-point
1. Tentukan nilai RD yang akan digunakan pada rangkaian penguat (percobaan IV.C)
2. Dengan menggunakan kurva IDvs VDS dan VDD = 15 V, buatlah garis beban (load line)
pada grafik IDvs VDS dan tempatkan titik Q.
3. Catat nilai DC vGS, vDS, dan iD pada titik Q.
4. Hitung gm dengan terlebih dahulu mencari nilai K berdasarkan formula
iD = K(vGS Vt)2
gm = 2K(vGS Vt)
5. Tentukan nilai gm dengan melihat kemiringan kurva titik Q point pada kurva
karakteristik ID vs VGS. Bandingkanlah kedua nilai gm yang anda peroleh.
Persamaan load line
iD,load line =VDDRD
1
RDvDS
Sehingga garis akan memotong sumbu iD pada nilai iD =VDD
RD.
Percobaan 4
40
Gambar 4-9: Penentuan Titk Kerja Q.
Gambar 4-10 Penentuan nilai dengan metoda kurva
Percobaan 4
Petunjuk Praktikum Elektronika 41
RANGKAIAN PENGUAT
A. Rangkaian Bias
1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar di bawah ini.
Gambar 4-11: Rangkaian DC (biasing) Common Source
2. Aturlah VDD, potensiometer RG, RD, dan RS agar transistor berada pada titik operasi
yang diinginkan, memperhatikan VDD.
3. Buatlah sinyal input sinusoidal sebesar 50 mVpp dengan frekuensi 10 kHz.
Penguat Common Source
A. Faktor Penguatan
1. Hubungkan sinyal input tersebut ke rangkaian dengan memberikan kapasitor
kopling seperti yang ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.
Gambar 4-12 Pengukuran faktor penguatan common source
2. Gunakan osiloskop untuk melihat sinyal pada Gate dan Drain transistor.
3. Tentukan penguatannya (Av = Vo/Vi).
Percobaan 4
42
4. Naikkan amplitudo generator sinyal dan perhatikan sinyal output ketika sinyal
mulai terdistorsi. Catatlah tegangan input ini.
5. Bandingkan nilai penguatan yang diperoleh dari percobaan ini dengan nilai dari
hasil perhitungan dengan menggunakan tabel karakteristik penguat FET.
B. Resistansi Input
6. Hubungkan rangkaian di atas dengan sebuah resistor variable pada inputnya
seperti pada Gambar 4-13.
Gambar 4-13 Pengukuran resistansi input common source
7. Hubungkan osiloskop pada Gate transistor.
8. Aturlah resistor variable tersebut sampai amplitudo sinyal input menjadi dari
sinyal input tanpa resistor variable.
9. Catatlah nilai Rvar yang menyebabkan hal tersebut terjadi. Jadi, Rin = Rvar.
10. Bandingkan nilai resistansi input yang diperoleh dari percobaan ini dengan nilai
dari hasil perhitungan dengan menggunakan tabel karakteristik penguat FET.
C. Resistansi output
11. Hubungkan rangkaian di atas dengan sebuah resistor variable pada outputnya
seperti pada gambar di bawah ini.
Gambar 4-14 Pengukuran resistansi output common source
Percobaan 4
Petunjuk Praktikum Elektronika 43
12. Hubungkan osiloskop pada kapasitor Drain transistor.
13. Aturlah resistor variable tersebut sampai amplitudo sinyal output menjadi dari
sinyal output tanpa resistor variable.
14. Catatlah nilai Rvar yang menyebabkan hal tersebut terjadi. Jadi, Rout = Rvar.
15. Bandingkan nilai resistansi output yang diperoleh dari percobaan ini dengan nilai
dari hasil perhitungan dengan menggunakan tabel karakteristik penguat FET.
Penguat Common Gate
16. Lakukan percobaan Faktor Penguatan, Resistansi input, dan Resistansi Output
seperti pada Common Source, namun dengan konfigurasi rangkaian di bawah ini.
Gambar 4-15 Pengukuran penguatan common gate
Penguat Common Drain
17. Lakukan percobaan Faktor Penguatan, Resistansi input, dan Resistansi Output
seperti pada Common Source, namun dengan konfigurasi rangkaian di bawah ini.
Gambar 4-16 Pengukuran penguatan common drain
Percobaan 4
44
Mengakhiri Percobaan
33. Selesai praktikum rapikan semua kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal
serta pastikan juga multimeter analog, multimeter digital ditinggalkan dalam
keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).
34. Matikan MCB dimeja praktikum sebelum meninggalkan ruangan.
35. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani
lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir
akan mendapatkan potongan nilai sebesar minimal 10.
36. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku
Catatan Laboratorium (log book) Anda. Catatan percobaan yang tidak
ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai.
Kurva disipasi daya maksimum CD4007
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
VDS(V)
ID(mA)
Percobaan 5
Petunjuk Praktikum Elektronika 45
Percobaan 5
Transistor sebagai Switch
Tujuan
Mengetahui dan mempelajari fungsi transistor sebagai switch
Mengetahui dan mempelajari karakteristik kerja Bipolar Junction Transistor ketika
beroperasi sebagai saklar
Mengetahui dan mempelajari karakteristik kerja MOS Field-Effect Transistor baik
tipe n-MOS maupun CMOS ketika beroperasi sebagai saklar
Persiapan
Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul ini.
Switch Ideal
Sebuah switch ideal harus mempunyai karakteristik pada keadaan off ia tidak dapat
dilalui arus sama sekali dan pada keadaan on ia tidak mempunyai tegangan drop.
Transistor BJT sebagai Switch
Komponen transistor dapat berfungsi sebagai switch, walaupun bukan sebagai switch
ideal. Untuk dapat berfungsi sebagai switch, maka titik kerja transistor harus dapat
berpindah-pindah dari daerah saturasi (switch dalam keadaan on) ke daerah cut-off
(switch dalam keadaan off). Untuk jelasnya lihat Gambar 5-1.
Gambar 5-1 Daerah kerja transistor
Dalam percobaan ini perpindahan titik kerja dilakukan dengan mengubah-ubah pra-
tegangan (bias) dari emitter-base.
Percobaan 5
46
MOSFET sebagai Switch
Selain BJT, MOSFET juga dapat berfungsi sebagai switch. Dibandingkan dengan BJT, sifat
switch dari MOSFET juga lebih unggul karena membutuhkan arus yang sangat kecil untuk
operasinya.
Ada dua tipe MOSFET menurut tegangan kerjanya yaitu n-Channel MOSFET (n-MOS) dan
p-Channel MOSFET (p-MOS). Dimana n-MOS bekerja dengan memberikan tegangan positif
pada gate, dan sebaliknya, p-MOS bekerja dengan memberikan tegangan negatif di gate.
n-MOS berlaku sebagai switch dengan membuatnya bekerja di sekitar daerah saturasinya.
Daerah kerja dari n-MOS dapat dilihat pada Gambar 5-2.
Gambar 5-2 Daerah kerja n-MOS
Rangkaian CMOS
Jika n-MOS dan p-MOS digabungkan, akan dihasilkan rangkaian CMOS (Complementary
MOS) yang ditunjukkan oleh gambar berikut ini. Untuk memperlakukan CMOS supaya
bekerja sebagai switch, kita harus mengubah-ubah daerah kerjanya antara cut-off dan
saturasi.
Gambar 5-3 Rangkaian CMOS
Percobaan 5
Petunjuk Praktikum Elektronika 47
Alat dan Komponen yang Digunakan
Sumber tegangan DC (1 buah)
Osiloskop (1 buah)
Kit Transistor sebagai Switch (1 buah)
Multimeter Analog dan Digital (2 buah)
Kabel-kabel (2 buah)
Langkah Percobaan
Memulai Percobaan
1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja
yang tertempel pada masing-masing meja praktikum.
Transistor BJT Sebagai Switch
Gambar 5-4 Rangkaian BJT sebagai switch
2. Susun rangkaian seperti pada Gambar 5-4 dengan VCC = 12 Vdc.
3. Posisikan Rvar pada nilai minimum (VBE=0). Catat harga VCE awal.
4. Naikan tegangan di Base (dengan memutar Rvar) perlahan-lahan hingga terlihat
lampu menyala (relay bekerja).
5. Tepat pada saat lampu menyala, catat harga: IB, IC, VBE dan VCE.
6. Naikkan tegangan di Base (dengan memutar Rvar), catat IB dan IC. Tentukan tiga
nilai pengukuran antara saat lampu menyala sampai potensiometer Rvar
maksimum.
A
Vcc
V
V
A
Rvar
100 k
Rc
IB
VBE
VCE
IC
Vcc
Relay
Lampu
12 V
Percobaan 5
48
7. Kemudian turunkan tegangan catu perlahan-lahan hingga lampu padam
kembali. Catat harga-harga IB, IC, VBE dan VCE yang menyebabkan lampu padam.
8. Ulangi langkah 3 sampai 7 dengan beberapa VCC lain (11, 10, 9 VDC, dll).
9. Gambarkan kurva yang menunjukkan VBE minimum yang menyebabkan Saturasi,
VBE maksimum yang menyebabkan Cut-Off, dan beberapa nilai VCC & VCE yang
berbeda-beda dalam satu grafik.
MOSFET sebagai Switch
A. N-MOS
1. Cara Multimeter
10. Buat rangkaian seperti pada gambar berikut ini dengan VDD = 5 Vdc.
Gambar 5-5 Pengukuran karakteristik n-MOS dengan multimeter
11. Posisikan Rvar pada nilai minimum (Va=0). Catat harga VDS dan ID awal.
12. Naikan tegangan di Gate (dengan memutar Rvar) perlahan-lahan hingga terlihat
ada arus di Drain (ID).
13. Tepat pada saat ada arus di Drain (ID), catat harga: IG, ID, VGS dan VDS
14. Ulangi langkah 11 sampai 13 dengan beberapa VDD lain: 6, 7.5, 9, VDC (jangan
melebihi 12V).
15. Gambarkan kurva hubungan VGS ID.
2. Cara Osiloskop
16. Buat rangkaian seperti pada gambar berikut ini dengan VDD = 5 VDC.
Rd2,2K
Rvar
100K
Vgs
Id
Vds
Vdd
G
D
s
Percobaan 5
Petunjuk Praktikum Elektronika 49
Gambar 5-6 Pengukuran karakteristik n-MOS dengan osiloskop
17. Gunakan generator sinyal sebagai Vin
18. Atur bentuk gelombang fungsi generator segitiga dengan amplitude 0 5 V (atur
offset fungsi generator) dan kemudian hubungkan ke osiloskop channel 1.
19. Hubungkan keluaran (Vout) channel 2, gunakan mode xy untuk melihat kurva Vin
Vout.
20. Amati dan gambar kurva tersebut pada buku log praktikum.
21. Tentukan tegangan Threshold (Vth).
B. Inverter CMOS
1. Cara Multimeter
22. Buat rangkaian seperti pada gambar berikut ini dengan VCC = 5 VDC.
Rvar
100K
Vgs
Id
Vout
Vdd
G
D
S
a
Gambar 5-7 Pengukuran karakteristik inverter CMOS dengan multimeter
Rd
Vdd
G
D
s
+
-
+
-
Vin
Vout
Percobaan 5
50
23. Posisikan Rvar pada nilai minimum (Va=0). Catat harga Vout, IS dan ID awal.
24. Naikan tegangan di Gate (dengan memutar Rvar) perlahan-lahan hingga terlihat
ada arus di Drain (ID).
25. Tepat pada saat ada arus di Drain (ID), catat harga: IG, IS, ID, VGS dan VDS.
26. Naikkan terus Va (=VGS) untuk beberapa nilai, kemudian catat IG, IS, ID, VGS dan VDS
dan gambarkan kurva Va-Vout.
27. Ulangi langkah 23 sampai 26 untuk VCC = 10 VDC.
2. Cara Osiloskop
28. Buat rangkaian seperti pada gambar berikut ini dengan VDD = 5 VDC.
Gambar 5-8 Pengukuran karakteristik inverter CMOS dengan osiloskop
29. Gunakan generator sinyal sebagai Vin.
30. Atur bentuk gelombang fungsi generator segitiga dengan amplitude 0 5 V (atur
offset fungsi generator) dan kemudian hubungkan ke osiloskop channel 1.
31. Hubungkan Vout1 ke channel 2 osiloskop, gunakan mode xy untuk melihat kurva
Vin Vout1.
32. Amati dan gambar kurva tersebut pada buku log praktikum.
33. Tentukan tegangan Threshold (Vth).
34. Lepaskan hubungan Vout1 dari osiloskop, kemudian hubungkan Vout2 ke channel
2 osiloskop, gunakan mode xy untuk melihat kurva Vin Vout2.
35. Amati dan gambar kurva tersebut pada buku log praktikum.
Percobaan 5
Petunjuk Praktikum Elektronika 51
Mengakhiri Percobaan
36. Selesai praktikum rapikan semua kabel dan matikan osiloskop, generator
sinyal serta pastikan juga multimeter analog, multimeter digital ditinggalkan
dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off).
37. Matikan MCB dimeja praktikum sebelum meninggalkan ruangan.
38. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani
lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir
akan mendapatkan potongan nilai sebesar minimal 10.
39. Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku
Catatan Laboratorium (log book) Anda. Catatan percobaan yang tidak
ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai.
Percobaan 5
52
Percobaan 6
Petunjuk Praktikum Elektronika 53
Percobaan 6
Proyek Akhir
Tujuan
Merancang sebuah penguat berdasarkan pengetahuan komprehensif yang telah
didapatkan pada percobaan-percobaan sebelumnya
Persiapan
Pelajari lagi bahan kuliah/praktikum anda tentang penguat.
Kriteria Rancangan
Setiap kelompok akan mendapatkan tugas perancangan penguat dengan karakteristik
resistansi input, resistansi output, dan faktor penguatan yang telah ditentukan oleh
kordinator laboratorium/asisten.
Keterangan lebih lengkapnya tersedia di http://labdasar.ee.itb.ac.id
Instrumentasi dan Komponen
Instrumentasi dan komponen akan disediakan oleh laboratorium dasar sesuai dengan
tugas perancangan yang didapatkan.
Waktu Pengerjaan
Penguat yang telah anda rancang dapat diuji di laboratorium pada waktu yang telah
ditentukan oleh kordinator laboratorium/asisten dan dikumpulkan serta dipresentasikan
pada waktu yang telah ditetapkan.
Percobaan 6
54
Lampiran A
55
Lampiran A
Analisis Rangkaian dengan SPICE
Pendahuluan
SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasys) adalah program yang
digunakan untuk melakukan simulasi dan analisa rangkaian elektronik. SPICE didasari oleh
analisa simpul (node) rangkaian. Pada awalnya, SPICE dikembangkan untuk keperluan
akademis, dan tersedia sebagai perankat lunak gratis di UC Berkeley. Pada
perkembangannya, tersedia berbagai macam versi SPICE baik yang komersil ataupun yang
gratis.
Untuk kuliah di Teknik Elektro, sebaiknya menggunakan Winspice atau Pspice, dengan
perbedaan :
Winspice: dilengkapi kemampuan script matematis
Pspice: GUI yang lebih baik
Namun pada tutorial ini, hanya akan dibahas mengenai Winspice.
Struktur Bahasa(sintaks) SPICE
Secara umum, definisi rangkaian di SPICE menggunakan deskripsi/sintaks khusus, yang
terdiri atas beberapa bagian, yaitu :
1. Baris pertama Judul
2. Blok Uraian Rangkaian
a. NamaDevais Simpul Nilai
b. Bila dimulai dengan * dianggap komentar
c. Bila dimulai dengan + lanjutan baris sebelumnya
3. Blok Perintah Analisis
4. Penutup. Deskripsi rangkaian SPICE harus diakhiri dengan perintah .END
Selain itu, ada beberapa kaidah yang sebaiknya diketahui dalam menyusun rangkaian
menggunakan SPICE, yaitu :
1. SPICE menggunakan prinsip analisis simpul
Nama/nomor simpul bebas, nomor 0 untuk rujukan GND
Arus dapat dibaca bila ada sumber tegangan, gunakan sumber tegangan
nol untuk mencari arus pada cabang tanpa sumber tegangan
2. Elemen selalu dihubungkan pada simpul
Urutan nama devais, simpul-simpul sambungan, dan nilai
Lampiran A
56
Gunakan rujukan tegangan dan arah arus untuk rujukan tegangan positif
dan negatif
Deskripsi Sintaks Library di SPICE
Komponen-komponen yang umum digunakan di SPICE telah memiliki definisi-nya yang ada
dalam library SPICE. Bentuk Umum 2 terminal : NamaDevais simpul+ simpul- nilai
Jenis Komponen NamaDevais simpul+ simpul-
nilai
Keterangan
Sumber tegangan V. s+ s- (DC) nilai tanda DC untuk
sumber sebagai
variabel analisis
DC
Sumber Arus I. s+ s- nilai
Resistor R. s+ s- nilai
Voltage-Controlled Voltage
Source
E. sv+ sv- sc+ sc-
nilai
Voltage-Controlled Current
Source
G sv+ sv- sc+ sc-
nilai
Current-Controlled Voltage
Source
H s+ s- V nilai
Current-Controlled Current
Source
F s+ s- V nilai
Sedangkan untuk perintah analisis rangkaian, terdapat beberapa perintah yang umum
dipakai :
Jenis Analisa Perintah yang
digunakan
Titik kerja DC tunggal OP
Variabel Nilai DC DC
Variabel Frekuensi
(linierisasi)
AC
Variabel Waktu (transien) TRAN
Lampiran A
57
Contoh Deskripsi Rangkaian SPICE
Misalkan terdapat rangkaian pada Gambar 1 dibawah yang akan dianalisa menggunakan
SPICE
.
Gambar 1 Contoh rangkaian yang akan dianalisa SPICE.
Langkah pertama yang perlu kita lakukan adalah memberi nama simpul dan nama devais,
seperti yang digambarkan pada Gambar 2dibawah.
Gambar 2 Pemberian nama node dan komponen di rangkaian.
Sehingga dari rangkaian gambar 2 itu, dapat dibuat deskripsi rangkaiannya di SPICE sebagai
berikut :
RANGKAIAN CONTOH
* Komponen Pasif
R12 1 2 20
R23 2 3 10
RA 2 0 30
R3 3 0 40
* Sumber
V120 1 0 120
IB 3 0 3
.control
OP
print v(1) v(2) v(3) v120#branch
.endc
.end
Baris ke-1 adalah Judul dari rangkaian itu. Baris ke-2 adalah komentar untuk menjelaskan
bahwa beberapa baris dibawahnya adalah deskripsi rangkaian pasif yang ada di rangkaian.
Baris ke-3 sampai ke-6 adalah deskripsi komponen resistor, yang diawali dengan nama
resistor, nama node yang terhubung dengan kaki-1 resistor, nama node yang terhubung
dengan kaki-2, dan nilai resistor itu dalam satuan ohm.
V120
R1
2
R2
3
RA
R3
I
B
Lampiran A
58
Baris ke-8 adalah definisi sumber tegangan independen, yang dimulai dengan namanya,
nama node yang terhubung dengan kaki-positif, nama node yang terhubung dengan kaki-
negatif, dan nilai tegangannya dalam satuan volt. Baris ke-9 adalah definisi sumber arus
independen, yang dimulai dengan namanya, nama node yang terhubung dengan kaki-
positif, nama node yang terhubung dengan kaki-negatif, dan nilai tegangannya dalam
satuan ampere.
Baris ke-10 adalah sintaks yang menyatakan bahwa setelah ini adalah sintaks-sintaks
kontrol. Baris ke-11 adalah sintaks perintah analisa titik kerja DC (Operating Point) dari
rangkaian. Dan baris ke-12 adalah perintah untuk mencetak nilai tegangan di node-1 (v(1)),
node-2 (v(2)), node-3 (v(3)), dan nilai arus di cabang V120 (v120#branch).
Hasil Analisis SPICE
Setelah di-RUN, SPICE akan menampilkan hasil analisanya berupa tulisan:
v(1) = 1.200000e+02
v(2) = 3.483871e+01
v(3) = 3.870968e+00
v120#branch = -4.25806e+00
yang artinya dapat dijelaskan melalui gambar 3 dibawah.
Gambar 3 Nilai tegangan di titik-titik yang dianalisa SPICE.
Analisis Waktu SPICE3
Pada blok kontrol berikan perintah:
TRAN tstep tstop [tstart tmax]
Perhitungan pada analisis dengan variabel waktu dimulai dari t=0 dengan langkah
tstep dan berakhir pada tstop.
Bila hanya diingin data pada selang waktu tertentu saja dalam selang 0-stop
berikan tstart dan tmax.
Akan dibahas lebih lanjut setelah Kuliah Bab 8 tentang gejala transien
Lampiran B
59
Lampiran B
Pengenalan EAGLE Eagle (Easily Applicable Graphical Layout Editor) adalah aplikasi untuk membuat Layout
PCB dan skematiknya. EAGLE tersedia sebagai FreeWare di www.cadsoft.de dengan
beberapa batasan. Untuk membuat PCB menggunakan EAGLE, ada beberapa tahap yang
perlu dilakukan :
1. Membuat Skematik Rangkaian
2. Membuat Layout PCB dari rangkaian
3. Membuat PCB nya
Pada tutorial ini, akan dijelaskan langkah-langkah pembuatan PCB menggunakan EAGLE
v6.2
Membuat Skematik
Misalkan ada rangkaian penguat seperti pada Gambar 4 dibawah, yang perlu kita buat
PCB-nya.
Function
Generator
Power
Supply
Osiloskop
1K
10K
2n2222
Gambar 4 Rangkaian yang ingin dibuat
Langkah pertama, kita buka EAGLE. Lalu akan terbuka layar seperti pada Gambar
5dibawah.
Gambar 5 Tampilan Eagle
http://www.cadsoft.de/
Lampiran B
60
Kemudian kita masuk ke Schematic Editor dengan memilih menu : File >> New >>
Schematic
Setelah masuk ke Schematic Editor, langkah berikutnya adalah mengambil komponen dari
library. Caranya adalah : Edit >> Add maka akan muncul jendela seperti pada Gambar 6.
Kita ingin menambahkan/mengambil RESISTOR untuk dimasukkan ke rangkaian. Ketikkan
resistor pada menu Search , dan kemudian pilih resistor di library rcl R-EU_ R-
EU_0207/7, kemudian klik OK.
Masukkan resistor sebanyak yang diperlukan di rangkaian.
Gambar 6 Menambahkan resistor dari Library
Dengan cara yang sama, masukkan transistor 2n2222 ke rangkaian. Seperti pada Gambar
7.
Gambar 7 Menambahkan transistor dari Library
Lampiran B