EL2008 Praktikum Teknik Elektro II...Transistor Aktif sebagai Penguat • Untuk aplikasi penguat...
Transcript of EL2008 Praktikum Teknik Elektro II...Transistor Aktif sebagai Penguat • Untuk aplikasi penguat...
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
EL2008EL2008Praktikum Teknik Elektro IIPraktikum Teknik Elektro II
Karakteristik transistorKarakteristik transistor
DanDan
Rangkaian Bias TransistorRangkaian Bias Transistor
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
TujuanTujuan
•• Mengukur karakteristik IV transistorMengukur karakteristik IV transistor
•• Mengamati dan memilih titik kerja (DC) Mengamati dan memilih titik kerja (DC) transistor sebagai penguattransistor sebagai penguat
•• Mengamati pengarus penempatan titik Mengamati pengarus penempatan titik kerja pada sinyal ouput penguatkerja pada sinyal ouput penguat
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Devais Devais ““IdealIdeal”” Tiga TerminalTiga Terminal
•• Aplikasi Linier Aplikasi Linier (Analog)(Analog)
•• Aplikasi DigitalAplikasi Digital
iO = k iI
iI
vO = r iI
iI +-
iO = gm vI
vI
-
+
vO = k vI
vI
-
++-
vI>0
-
+
vI<=0
-
+
iI<=0 iI>0
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Mode Operasi TransistorMode Operasi Transistor
•• Mode CutMode Cut--offoffJunction BE reverse biasedJunction BE reverse biasedJunction BC reverse biasedJunction BC reverse biasedvvBEBE < 0, v< 0, vCBCB > 0> 0
•• Mode ActiveMode ActiveJunction BE forward biasedJunction BE forward biasedJunction BC reverse biasedJunction BC reverse biasedvvBEBE > 0, v> 0, vCBCB > 0> 0
•• Mode SaturasiMode SaturasiJunction BE forward biasedJunction BE forward biasedJunction BC forward biasedJunction BC forward biasedvvBEBE > 0, v> 0, vCBCB < 0< 0
•• Mode Reverse ActiveMode Reverse ActiveJunction BE reverse biasedJunction BE reverse biasedJunction BC forward biasedJunction BC forward biasedvvBEBE < 0, v< 0, vCBCB < 0< 0
N P N
Base EmitterCollector
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Aplikasi TransistorAplikasi Transistor
•• Penguat linier iPenguat linier iCC=f(v=f(vBEBE))–– Mode aktifMode aktif
•• Saklar/ switch (dan rangkaian digital)Saklar/ switch (dan rangkaian digital)–– Mode cutMode cut--offoff
–– Mode saturasiMode saturasi
•• Rangkaian digital keadaan khususRangkaian digital keadaan khusus–– Mode reverse aktifMode reverse aktif
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Karakteristik IV TransistorKarakteristik IV Transistor
•• Karakteristik iKarakteristik iCCeksponensial veksponensial vBEBE
iiCC = I= IS S exp(vexp(vBE BE /V/VT T ))
•• Karakteristik iKarakteristik iCCsebanding isebanding iBBiiC C = = β β iiBBiiC C = = α α iiEE iiBB
iiCC
iiEE
++
--vvBEBEmasalah! masalah!
β β = f(T)= f(T)
iC
vBE
0
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Karakteristik IV Transistor AktifKarakteristik IV Transistor Aktif
•• Sebagai penguatSebagai penguat
•• Karakteristik inputKarakteristik inputiiBB = I= IS S //ββ exp(vexp(vBE BE /V/VT T ))
iB
vBE
0
iiBB
iiCC
iiEE
++
--vvBEBE
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Karakteristik IV Transistor AktifKarakteristik IV Transistor Aktif
•• Karakteristik Karakteristik OutputOutputiiCC = i= iB B ββiiCC ≠≠ f(vf(vCECE))(setidaknya fungsi lemah)(setidaknya fungsi lemah)
iC
0
ActiveSaturasi
Cut-off vBE<0.7VvCE
IB1
IB2
IB3
IB4
IB5
IB1> IB2> IB3> IB4> IB5
iiBB
iiCC
iiEE
++
--vvBEBE
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Karakteristik IV Transistor IdealKarakteristik IV Transistor IdealSebagai Saklar/Switch Sebagai Penguat
iC
0
OFFiC = 0, vCE bebas
vCE
ONvCE = 0
iC bebas
iC
vCE
iB1
iB2
iB3
iB4
iB50
Penguatan ArusiC = β iB, vCE bebas
iC = β iBiB
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Aplikasi TransistorAplikasi Transistor
iC
0 vCE
iB1
iB2
iB3
iB4
iB5
iC
0 vCE
Sebagai Saklar/Switch Sebagai Penguat
Saturasi, S ON
Cut-Off, S OFF
Aktif, Penguat
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Pengukuran Karakteristik Pengukuran Karakteristik TransistorTransistor
•• Pengukuran ideal plot Pengukuran ideal plot dengan dengan Curve TracerCurve Tracer–– Prinsip: memberikan Prinsip: memberikan
arus/tegangan step pada arus/tegangan step pada basebase--emitter dan emitter dan tegangan sweep pada tegangan sweep pada collectorcollector--emitter sambil emitter sambil mengukur arus collectormengukur arus collector
AvCE
TUT
iiBB
iiCC
iiEE
++
--vvBEBE
iiBB
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Pengukuran Karakteristik Pengukuran Karakteristik TransistorTransistor
•• Pengukuran alternatif Pengukuran alternatif dengan dengan xyxy--recorder recorder atauatau oscillocopeoscillocope–– Prinsip: memberikan Prinsip: memberikan
arus/tegangan konstan arus/tegangan konstan pada basepada base--emitter dan emitter dan tegangan sweep pada tegangan sweep pada collectorcollector--emitter sambil emitter sambil mengukur arus collector mengukur arus collector yang dilewatkan pada yang dilewatkan pada resistorresistor
vCC
iiBB
iiCC
iiEE
++
--vvBEBE
vBB
vvCECE
++
--
vvRR
++
--
vvRR==--R iR iCC
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Pemberian TeganganPemberian Tegangan
•• Tetapkan tegangan VTetapkan tegangan VBBBB dan atur Idan atur IBB pada pada nilai tertentu yang diinginkannilai tertentu yang diinginkan–– Dapat diatur dengan mengatur RDapat diatur dengan mengatur RBB dan dan
mengukur Imengukur IBB, atau, atau
–– Dengan mengatur VDengan mengatur VBBBB pada Rpada RBB tetaptetap
–– Cat: VCat: VBEBE 0,7V I0,7V IBB = (V= (VBBBB--0,7)/R0,7)/RBB
•• Tegangan VTegangan VCCCC sweep 0sweep 0--VVmaxmax (V(VCCCC >=0)>=0)
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Percobaan (1) Karakteristik IVPercobaan (1) Karakteristik IV
•• VVBBBB dan Idan IBB diatur melalui diatur melalui RRB2B2 dengan Rdengan RCC konstan, konstan, ukur ukur IIBB, , IICC, , VVBEBE, , VVCECE
•• Untu menggambar kurva Untu menggambar kurva IV pastikan IIV pastikan ICC diukur diukur dengan Idengan IBB tetaptetap(>=9 nilai I(>=9 nilai ICC untuk 1 Iuntuk 1 IBB , , gunakan >= 5 Igunakan >= 5 IBB dan dan nilainya mencakup area nilainya mencakup area cutcut--off, linier, dan saturasioff, linier, dan saturasi
vCCiiBB
iiCC
iiEE
++
--vvBEBE
vvCECE
++
--
++
--VVRR
RB1
RB2
RC
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Kurva IVKurva IV
IB1> IB2> IB3> IB4> IB5
iC
0
ActiveSaturasi
Cut-off vBE<0.7VvCE
IB1
IB2
IB3
IB4
IB5
iB
vBE
0
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Hal yang perlu diperhatikanHal yang perlu diperhatikan
•• Pemberian arus dan tegangan, Pemberian arus dan tegangan, –– perkirakan tegangan maksimum dan arus perkirakan tegangan maksimum dan arus
maksimum secara umummaksimum secara umum
–– Perkirakan daya disipasi kolektorPerkirakan daya disipasi kolektor
–– Arus maksimum masuk pada baseArus maksimum masuk pada base
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Transistor Aktif sebagai PenguatTransistor Aktif sebagai Penguat
•• Untuk aplikasi penguatUntuk aplikasi penguat
iiCC = i= iB B ββ
vvCE CE = V= VCCCC -- R iR iCC
iiBB iiCC
iiEE
++
--
++
--
VVCCCC
iC
0 vCE
iB2
iB1iB0
-iB1-iB2
iC
0
iBDengan Transistor “Ideal”arus basis tidak bergantungpada tegangan kolektor-emitor
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Transistor Aktif sebagai PenguatTransistor Aktif sebagai Penguat
•• Untuk aplikasi penguat Untuk aplikasi penguat diinginkandiinginkan
iiCC = i= iB B ββ•• Untuk sinyal kecil dapat Untuk sinyal kecil dapat
dianggap linierdianggap linier–– Syarat masih dalam daerah Syarat masih dalam daerah
aktifaktif
•• Titik kerja (DC) tidak di Titik kerja (DC) tidak di origin 0 (0,0) ! origin 0 (0,0) ! pilih terbaik Q (Vpilih terbaik Q (VQQ, I, IQQ))
•• Untuk sinyal besar tidak linier!Untuk sinyal besar tidak linier!
iC
0
ActiveSaturasi
Cut-off
vCE
VQ
IQ
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Bias Rangkaian PenguatBias Rangkaian Penguat
•• Titik kerja tidak mungkin di OriginTitik kerja tidak mungkin di OriginDiperlukan offset DC untuk menempatkan pada daerah Diperlukan offset DC untuk menempatkan pada daerah linierlinier
•• Sinyal ac harus ditumpangkan pada DC (dengan Sinyal ac harus ditumpangkan pada DC (dengan superposisi)superposisi)
•• Sinyal ditambahkan dengan menggunakan kapasitor Sinyal ditambahkan dengan menggunakan kapasitor kopling (coupling capacitor)kopling (coupling capacitor)
•• Sifat kapasitor, fungsi frekuensiSifat kapasitor, fungsi frekuensi–– Memblok arus DCMemblok arus DC
–– Meneruskan arus acMeneruskan arus ac
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Pengaruh Titik Bias Q (VPengaruh Titik Bias Q (VQQ, I, IQQ))
•• Bila dekat daerah Bila dekat daerah saturasi, ketika arus base saturasi, ketika arus base naik kenaikan arus naik kenaikan arus kolektor tidak lagi kolektor tidak lagi sebanding arus basesebanding arus base
•• Bila dekat daerah cutBila dekat daerah cut--off, off, ketika arus base turun ketika arus base turun arus kolektor dapat arus kolektor dapat memasuki daerah cutmemasuki daerah cut--offoff
iC
0
vCE
VQ
IQ
VQ
IQ
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Bias untuk Transistor AktifBias untuk Transistor Aktif
•• Memberikan sinyal DC Memberikan sinyal DC sesuai kebutuhansesuai kebutuhan
•• Terbaik: gunakan sumber Terbaik: gunakan sumber arusarus
iiBB
IICC
iiEE
iicc
iC
0
vCE
IC
VCE
iiCC = i= iBB ββ
iiCC = I= ICC++iicc
iiBBiiCC
IIEE
iiee
iiEE = I= IEE++iiee
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Implementasi Rangkaian DiskritImplementasi Rangkaian Diskrit
•• Output arus kolektor Output arus kolektor diubah menjadi diubah menjadi tegangan dengan tegangan dengan resistor resistor (kadang langsung (kadang langsung sebagai beban)sebagai beban) iiBB
iiCC
iiEE
++
--
++
--
vvCE CE = V= VCCCC -- R iR iCC
VVCCCC
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Rangkaian Bias dengan Beban RRangkaian Bias dengan Beban R
•• Arus IArus ICC ditentukan ditentukan dengan menentukan dengan menentukan arus Iarus IBB pada pada rangkaian baserangkaian base--emitteremitter
iC
0
vCE
IC
VCC
Slope -1/R
VCC/R
VCE
IB
Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan InfLaboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatikaormatika
Percobaan Titik BiasPercobaan Titik Bias
•• Percobaan dilakukan dengan memberikan sinyal input Percobaan dilakukan dengan memberikan sinyal input pada basis dan mengamati bentuk tegangan outputnya pada basis dan mengamati bentuk tegangan outputnya pada kolektorpada kolektor
•• Lakukan untuk input sinyal kecil (amplitudo <50 mV) titik Lakukan untuk input sinyal kecil (amplitudo <50 mV) titik kerja dekat saturasi, dekat cutkerja dekat saturasi, dekat cut--off dan daerah linier (catat off dan daerah linier (catat IIBB, I, ICC, V, VCECE, perhatikan letaknya pada kurva IV untuk , perhatikan letaknya pada kurva IV untuk meyakinkan letak titk kerja)meyakinkan letak titk kerja)
•• Lakukan untuk daerah linier dengan sinyal input besar Lakukan untuk daerah linier dengan sinyal input besar (amplitudo 0,1V atau lebih)(amplitudo 0,1V atau lebih)
•• Lakukan pengamatan tegangan output tanpa kapasitor Lakukan pengamatan tegangan output tanpa kapasitor kopling baik pada kit maupun osiloskopkopling baik pada kit maupun osiloskop