modul praktikum elektronika laboratorium teknik elektro
advertisement
MODUL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ISLAM KADIRI – KEDIRI LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I PENDAHULUAN A. UMUM Sesuai dengan tujuan pendidikan di UNISKA, yaitu : - Pembinaan hidup bermasyarakat - Pembinaan sikap ilmiah - Pembinaan sikap kepemimpinan - Pembinaan keahlian Maka tugas dari Laboratorium Fakultas Teknik UNISKA antara lain : - Memperkuat konsep - Melengkapi kuliah - Melatih keterampilan / penerapan teori Dengan demikian praktikum Elektronika adalah melatih keterampilan dalam menerapkan teori-teori yang diperoleh dari mata kuliah Elektronika. Disamping itu praktikum Elektronika dapat mengasah kemampuan mahasiswa untuk memahami sifat dan karakteristik komponen elektronika beserta rangkaiannya. Kesungguhan dan ketertiban dalam melakukan praktikum merupakan prasyarat utama untuk mencapai keberhasilan praktikum anda. Oleh karena itu, selama anda melaksanakan praktikum di laboratorium Elektronika ada beberapa hal yang perlu anda perhatikan : 1. Selama praktikum, praktikan dibimbing oleh asisten dan untuk itu praktikan harus mempersiapkan segala sesuatu tentang percobaan yang akan dilakukan seperti yang ada pada “BUKU PETUNJUK PRAKTIKUM” bersama rekan praktikumnya. 2. Sebelum melaksanakan praktikum, periksalah semua peralatan yang akan digunakan dan pinjamlah peralatan yang belum ada. 3. Dalam melaksanakan praktikum perlu diperhatikan penggunaan waktu yang ada, karena waktu pelaksanaan Praktikum Mikroprosessor adalah “3 jam”. Rincian penggunaan adalah seperti berikut : - Persiapan : Untuk persiapan, praktikan diberi waktu 30 menit dan pada saat persiapan tugas praktikan adalah : menyerahkan tugas pendahuluan dan meminjam peralatan yang belum ada. - Melakukan Percobaan : Dalam melakukan percobaan praktikan diberi waktu ± 120 menit dan sisanya (30 menit) digunakan untuk mencata hasil praktikum dalam lembar Laporan Sementara. Modul Praktikum Elektronika PENDAHULUAN ii LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I 4. Tugas pendahuluan dikumpulkan sebelum praktikum dimulai kepada asistenya masing-masing. 5. Praktikan dilarang mengerjakan Tugas Pendahuluan di lingkungan Laboratorium. 6. Sebelum melakukan percobaan, setiap praktikan harus mempersiapkan Laporan Resmi yang telah ditulisi dengan tujuan percobaan, teori, cara kerja, serta persiapkan pula kertas karbon dan kertas grafik bila diperlukan. B. TATA TERTIB Tata tertib yang harus diperhatikan dan ditaati selama melakukan praktikum Mikroprosessor adalah : 1. Praktikan harus hadir 10 menit sebelum praktikum dimulai. 2. Praktikan baru diperkenankan masuk Laboratorium setelah percobaan yang akan dilaksanakan dinyatakan SIAP oleh asisten. 3. Sebelum melakukan praktikum, semua perlengkapan kecuali buku petunjuk praktikum, alat tulis dan peralatan penunjang harus diletakkan di tempat yang telah ditentukan. 4. Setiap praktikan harus melakukan percobaan dengan rekan praktikum yang telah ditentukan. 5. Selama mengikuti praktikum, praktikan harus berpakaian sopan dan tidak diperbolehkan memakai sandal, bertopi, merokok, membuat gaduh, dan lain-lain. 6. Selama praktikum, praktikan hanya diperbolehkan menyelesaikan tugasnya pada meja yang telah disediakan (melakukan percobaan, membuat laporan sementara dan resmi). 7. Selama melakukan percobaan, semua data hasil percobaan ditulis dalam kolom-kolom tabel yang dipersiapkan terlebih dahulu. Laporan sementara dibuat rangkap n + 1 dan dilaporkan pada asisten untuk ditanda tangani. n adalah jumlah praktikan dalam satu kelompok. 8. Berdasarkan Laporan Sementara yang telah disetujui oleh asisten, setiap praktikan membuat Laporan Resmi sesuai dengan tugas yang diberikan dalam buku petunjuk, kemudian diserahkan kepada asisten masing-masing dengan dilampiri laporan sementara. 9. Jika praktikan akan meninggalkan ruang praktikum, harus melaporkan pada asisten dan demikian pula sebaliknya. 10. Praktikan yang sudah menyelesaikan tugas-tugasnya, diharuskan meninggalkan ruang praktikum. Modul Praktikum Elektronika PENDAHULUAN iii LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I C. SANKSI Ada beberapa sanksi yang dapat diterapkan terhadap praktikan yang melanggar peraturan tata tertib : 1. Pelanggaran tehadap : a. Point A-5, asisten berhak melakukan pencoretan terhadap tugas yang telah dikerjakan. b. Point A-6, B-1, B-5, B-6, dan B-9 dikenakan sanksi pembatalan percobaan yang dilakukan. c. Point A-2, B-3, B-4, dan B-9 dikenakan sanksi peringatan dan apabila telah mendapatkan peringatan 3 kali, praktikan akan dikeluarkan dan mendapat “Nilai E”. 2. Praktikan yang melakukan kecurangan dapat dikenakan sanksi berupa pembatalan seluruh praktikum dan diberi “Nilai E”. 3. Praktikan yang karena kelalaiannya menyebabkan kerusakan atau menghilangkan alat milik laboratorium harus mengganti alat tersebut. Apabila dalam waktu yang ditentukan belum mengganti, maka tidak diperkenankan mengikuti praktikum berikutnya. 4. Praktikan yang tidak mengikuti praktikum sebanyak 4 kali diberi sanksi pembatalan seluruh praktikum dan diberi “Nilai E”. 5. Sanksi lain yang ada di luar sanksi-sanksi diatas ditentukan kemudian oleh Kepala Laboratorium. Modul Praktikum Elektronika PENDAHULUAN iv LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I DAFTAR ISI PENDAHULUAN ............................................................................................... ii DAFTAR ISI ....................................................................................................... v PERCOBAAN I. Pengujian Karakteristik Dioda ................................................ 1 PERCOBAAN II. Karakteristik Penyearah dan Filter ......................................... 10 PERCOBAAN III. Karakteristik dan Penentuan Titik Kerja Transistor Bipolar .... 15 Modul Praktikum Elektronika DAFTAR ISI v LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I PERCOBAAN I PENGUJIAN KARAKTERISTIK DIODA 1. TUJUAN 1) Mempelajari dan mengetahui karakteristik dasar dari dioda P-N junction. 2) Membuat sebuah karakteristik dioda arah forward dan arah reverse. 3) Mengetes dioda dengan multimeter. 4) Dapat mempergunakan karakteristik ideal dari dioda dalam menganalisa rangkaian dioda. 2. TEORI DASAR Kata “dioda/diode” adalah singkatan dari kata dua (di) dan elektrode (ode). Dioda ini merupakan suatu piranti dengan dua elektrode dengan arah yang tertentu. Dengan kata lain, dioda bekerja sebagai penghantar hanya jika beda tegangan listrik diberikan dalam arah tertentu, tetapi dioda akan bekerja sebagai isolator bila beda tegangan diberikan dengan arah yang berlawanan. A P N K + Gambar 1.1. Junction Dioda Forward Bila tipe P digabung seperti gambar diatas maka, akan terbentuk sebuah junction dioda. Bila tegangan searah V (battery) maka dihubungkan pada sebuah dioda dengan polaritas seperti gambar 1.1. maka akan terjadi kondisi seperti berikut : Elektron bebas dari terminal negatif V bergerak memasuki tipe N, kemudian menolak elektron bebas didalam tipe N menuju P – N junction. Hole didalam tipe P ditolak oleh terminal positif V dan kemudian bergerak menuju ke P – N junction. Modul Praktikum Elektronika PENGUJIAN KARAKTERISTIK DIODA 1 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I Elektron bebas yang terbentuk didalam tipe P ditarik ke terminal positif dan mengalir dalam suatu rangkaian eksternal. Proses ini berlangsung terus sehingga aliran arus tetap ada. Jika V dinaikkan lagi maka arus didalam dioda juga naik. Cara menghubungkan dioda ini pada rangkaian,terminal battery negatif pada tipe N dan terminal V positif pada tipe P sehingga arus akan mengalir dan keadaan ini disebut forward bias. Karena adanya aliran arus dalam rangkaian ini, dioda mempunyai tahanan forward yang rendah. P N A K + Gambar 1.2. Junction Dioda Reverse Bila tegangan searah V dihubungkan pada sebuah dioda dengan polaritas seperti gambar 1.2. maka kan terjadi kondisi sebagai berikut : Terminal battery positif, elektron bebas dalam tipe N menjadi P – N junction. Terminal negatif battery menjadi hole (h) dalam tipe P dan terminal battery negatif pada tipe P sebagai P – N junction. Cara menghubungkan terminal battery positif pada tipe N dan terminal battery negative pada tipe P sehingga tidak ada penggabungan antara elektron bebas dan hole disebut reverse bias. Rangkaian reverse bias bisa menghasilkan suatu tahanan reverse yang tinggi dalam dioda. 3. KARAKTERISTIK DIODA Karakteristik dioda terlihat pada gambar 1.3. dari sini jika nilai-nilai tegangan yang positif, hambatannya akan lebih kecil dari nilai-nilai negatif, jadi dapat dibedakan arah forward dan reverse. Dioda tidak simetris karena arus pada tegangan tertentu tergantung dari cara dioda itu dihubungkan pada tegangan ini. Modul Praktikum Elektronika PENGUJIAN KARAKTERISTIK DIODA 2 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I Id Bias forward Bias reverse Gambar 1.3 Karakteristik Diode Arus yang mengalir dapat dibaca bila terdapat tegangan tertentu melalui dioda itu. Menurut konstruksi dalamnya terdapat berbagai tipe dengan segala sifat-sifatnya. Dalam percobaan ini akan diamati karakteristik I=f(V) tiga jenis dioda, yaitu: a. Dioda germanium b. Dioda silicon c. Dioda zener Dengan menggunakan rangkaian kit praktikum yang tersedia, amati dan pahami : a. Tegangan CUT IN b. Tegangan BREAKDOWN c. Kemiringan kurva yang berarti besarnya resistansi dinamis dioda pada titik tertentu d. Penggunaan diode berdasarkan karakteristik 4. ALAT-ALAT PERCOBAAN a. Multimeter analog 2 buah b. Multimeter digital 1 buah c. Kabel penghubung d. Panel percobaan Modul Praktikum Elektronika PENGUJIAN KARAKTERISTIK DIODA 3 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I 5. PELAKSANAAN PERCOBAAN 5.1. Menentukan Elektroda Dioda a. Saklar jangkah multimeter (ohm) diposisikan pada range X 100 atau X 1K b. Hubungkan kabel-kabel probe multimeter pada elektroda-elektroda dari diode secara sembarang c. Untuk memberikan hasil yang pasti, ulangi langkah 2 diatas dengan membalikkan hubungan elektroda dan kabel probe dari multimeter. 5.2. Mengetes Komponen Dioda a. Saklar jangkah multimeter (ohm) diposisikan pada range X 100 atau X 1K b. Ukur resistansi maju dioda, kabel probe warna merah multimeter dihubungkan pada elektroda katoda dan kabel probe warna hitam multimeter pada elektroda anoda dari dioda c. Ukur resistansi balik dari dioda, kabel probe warna merah multimeter dihubungkan pada elektroda katoda dan kabel probe warna hitam multimeter pada elektroda katoda dari dioda. 5.3. Menetukan Bahan Dioda a. Dioda (A) diberi pancaran maju dari battery melewati sebuah resistor 1K ohm. b. Jangkah dari multimeter diposisikan pada DC Volt terendah (tetap lebih tinggi dari 0,6 Volt). c. Ukur tegangan ambang dioda, kabel probe warna merah dari multimeter (VDC) dihubungkan pada elektroda katoda dari dioda (gambar 1.4) d. Ulangi langkah a – c untuk dioda (B) D R 1K + 6V + V - Gambar 1.4. Cara Menentukan Bahan Diode Modul Praktikum Elektronika PENGUJIAN KARAKTERISTIK DIODA 4 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I TABEL PERCOBAAN MENENTUKAN BAHAN DIODA Dioda Jenis Bahan Dioda *) Tegangan Ambang Dioda (VDC) *) A ..........V B ..........V di isi germanium/silikon 5.4. Mengukur Karakteristik Diode Percobaan Forward Bias + R 1K mA Potensio 10K + POWER SUPPLY 12 V + Vm Dioda Gambar 1.5. Rangkaian Percobaan Forwad Bias a. Rangkailah percobaan seperti gambar 1.5 b. Hubungkan rangkaian dengan menggunakan dioda germanium (Ge) c. Pasanglah power supply sebesar 12 volt (potensiometer dalam keadaan minimum) seperti pada gambar rangkaian dan kemudian di ON-kan d. Jangkah alat ukur diposisikan pada posisi DC mA dan dipasang seperti pada gambar rangkaian e. Aturlah arusnya dengan menggunakan potensiometer : 2 mA, 3 mA sampai 12 mA. f. Catatlah tegangan dioda untuk masing-masing arus diatas g. Cantumkan hasil percobaan dalam tabel yang telah disediakan h. Ulangi percobaan diatas untuk dioda silicon (Si) Modul Praktikum Elektronika PENGUJIAN KARAKTERISTIK DIODA 5 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I TABEL PERCOBAAN FORWARD BIAS DIODA ARUS DIODA TEG.DIODA TEG.DIODA GERMANIUM SILIKON 2 mA 3 mA 4 mA 5 mA 6 mA 7 mA 8 mA 9 mA 10 mA 11 mA 12 mA Percobaan Reverse Bias + R 1K + POWER SUPPLY 9V POTENSIO 10K mA + Vm DIODA Gambar 1.6. Rangkaian Percobaan Reverse Bias a. Rangkailah percobaan seperti gambar 1.6 b. Hubungkan rangkaian dengan menggunakan dioda germanium (Ge) c. Pasanglah power supply sebesar 9 volt (potensiometer dalam keadaan minimum) seperti pada gambar rangkaian dan kemudian di ON kan d. Jangkah alat ukur diposisikan pada posisi 0 Volt dan dipasang seperti pada gambar rangkaian Modul Praktikum Elektronika PENGUJIAN KARAKTERISTIK DIODA 6 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I e. Pasanglah multimeter untuk mengukur tegangan (Vi seperti pada rangkaian) atur tegangan dengan mengatur potensiometer sebagai berikut: 0; 1; 2; sampai 8 Volt f. Ukur arus dioda untuk masing-masing tegangan diatas g. cantumkan hasil percobaan dalam tabel yang telah disediakan h. Ulangi percobaan diatas untuk dioda silicon (Si) TABEL PERCOBAAN REVERSE BIAS DIODA TEG. DIODA ARUS DIODA ARUS.DIODA GERMANIUM SILIKON 0V 1V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V Percobaan Diode Zener R 330 + mA ` Potensio 10K + POWER SUPPLY 12 V + + Vm1 Vm2 Zener 6v8 Gambar 1.7. Rangkaian Percobaan Diode Zener a. Rangkailah percobaan seperti gambar 1.7 b. Pasanglah power supply sebesar 12 volt (potensiometer dalam pada posisi minimum) Modul Praktikum Elektronika PENGUJIAN KARAKTERISTIK DIODA 7 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I c. Pasanglah multimeter untuk mengukur arus pada dioda d. Pasanglah multimeter untuk mengukur tegangan pada dioda. (Vi seperti pada rangkaian) atur tegangan dengan mengatur potensiometer sebagai berikut : 0, 1, 2 sampai 9 Volt e. Ukur arus diode zener untuk masing-masing tegangan diatas f. Ukur tegangan dioda (Vm2) untuk masing-masing tegangan (Vm1) diatas g. Cantumkan hasil percobaan dalam tabel yang telah disediakan TABEL PERCOBAAN DIODA ZENER TEG. INPUT TEG.DIODA TEG.DIODA ZENER (Vm1) GERMANIUM SILIKON 0V 1V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 10 V 6. MENGAKIRI PERCOBAAN a. Sebelum meninggalkan meja percobaan, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala‐jala ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). Praktikan yang tidak membereskan meja praktikum akan mendapatkan potongan nilai. b. Pastikan dosen pembimbing anda telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Laporan Hasil Percobaan anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh dosen tidak dapat dilampirkan dalam Laporan Hasil Praktikum (Laporan hasil praktikum tidak dapat dinilai) Modul Praktikum Elektronika PENGUJIAN KARAKTERISTIK DIODA 8 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I 7. TUGAS DAN PERTANYAAN 1) Berapa tegangan cut in dari dioda: germanium, silicon dan zener? 2) Berapa tegangan breakdown dioda: germanium, silicon dan zener? 3) Gambar grafik untuk karakteristik dari percobaan diatas? 4) Apa yang saudara ketahui tentang perbedaan dioda germanium dan silicon? 5) Beri kesimpulan dari hasil percobaan yang saudara lakukan? Modul Praktikum Elektronika PENGUJIAN KARAKTERISTIK DIODA 9 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I PERCOBAAN 2 KARAKERISTIK PENYEARAH DAN FILTER 1. Tujuan 1) Mempelajari macam-macam filter yang bisa digunakan pada suatu sumber tegangan DC 2) Mengetahui tegangan ripple dan tegangan regulasi 3) Mengetahui tiga jenis penyearah gelombang sinus yaitu: 2. - Penyearah gelombang setengah - Penyearah gelombang penuh (dengan trafo center tap) - Penyearah gelombang penuh tipe jembatan Teori Dasar 2.1 Penyearah setengah gelombang D RL C Gambar 2.1 penyearah setengah gelombang 2.2 Penyearah gelombang penuh tipe jembatan C D RL Gambar 2.2 Penyearah gelombang penuh tipe jembatan Modul Praktikum Elektronika KARAKTERISTIK PENYEARAH DAN FILTER 10 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I 2.3 Penyearah gelombang penuh ( dengan trafo center tap ) D C RL Gambar 2.3 Penyearah gelombang penuh (dengan trafo center tap) Suatu analisa pendekatan untuk suatu penyearah gelombang penuh dengan filter C dapat dilihat pada buku “millmen halkias Integrated Elektronics” halaman 113 pada persamaan ( 4.32 ) diperoleh : Vdc = Vin - (Idc / 4fc) dan R0 = 1 / 4fc Untuk suatu tegangan ideal harus diperoleh R0 = 0, sehingga dari persamaan diatas terlihat bahwa kita harus membuat nilai C sebesar mungkin. Dengan membuat C sebesar mungkin, kita akan mendapat tegangan ripple rendah dan regulasi tegangan yang baik. Dalam percobaan kali ini kita akan mencari nilai tahanan output sumber tegangan R0 dan membandingkannya untuk bermacam-macam bentuk filter dan melihat pengaruh pembebanan pada besar tegangan ripple. 3. Alat-Alat Percobaan a. Osiloskop b. Voltmeter c. Resistor 15 ohm 20 watt, 20 ohm 20 watt, 100 ohm 10 watt d. Modul praktikum e. Kabel secukupnya Modul Praktikum Elektronika KARAKTERISTIK PENYEARAH DAN FILTER 11 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I 4. Petunjuk pelaksanaan percobaan 4.1. Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang 1) Amati rangkaian diatas (gambar 2.1) 2) Buatlah rangkaian penyearah setengah gelombang dengan trafo center tap dengan C pasang di J2, pasang tahanan beban (RL) = 20 ohm 20 watt pada titik F dan GND. Amati dan gambar bentuk gelombang output pada titik F 3) Hubungkan C1, gambar bentuk gelombangnya ukur dengan voltmeter DC dan catat pada tabel 2.1 4.2. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh 1) Rangkailah penyearah gelombang penuh dengan menghubungkan J2, CT dengan J1 yang menuju ke dioda, pasang J8, pasang tahanan beban (RL) = 20 ohm pada titik F dan GND. Gambar bentuk gelombang output pada titik F 2) Hubungkan C1, gambar bentuk gelombangnya ukur dengan voltmeter DC dan catat pada tabel 2.1 3) Ganti RL dengan nilai yang berbeda dan C (2 nilai) amati dan catat besarnya tegangan ripple (isi tabel 2.2) 4) Buat rangkaian penyearah gelombang penuh jembatan seperti terlihat langkah no. 1 kemudian ulangi langkah no. 2 (isi tabel 2.3) 5) Gantilah filternya dengan filter C, RC, CRC dan CLC dengan memasang sejumlah jumper yang sesuai pada posisinya, pergunakanlah nilai C = 1mF dan RL = 20 ohm/20 watt kemudian isi tabel 2.4 Tabel 2.1 bentuk gelombang dan pengukuran tegangan dengan DC Voltmeter Setengah gelombang Bentuk Gelombang Gelombang penuh Tegangan DC Bentuk Gelombang Tegangan DC Tanpa C Dengan C Modul Praktikum Elektronika KARAKTERISTIK PENYEARAH DAN FILTER 12 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I Tabel 2.2 pengaruh nilai C dan RL, terhadap tegangan ripple pada penyearah gelombang penuh Filter C Tegangan Ripple (VP-P) RL = 20 Ω / W RL = 100 Ω /10 W C1 = 1 mF C2 = 2,2 mF C1 + C2 Tabel 2.3 pengaruh nilai C dan RL,terhadap tegangan ripple pada penyearah setengah gelombang Filter C Tegangan Ripple (VP-P) RL = 20 Ω / 40 W RL = 100 Ω /10 W C1 = 1 mF C2 = 2,2 mF C1 + C2 filter Tegangan Ripple (VP-P) C RC CRC CLC 5. MENGAKIRI PERCOBAAN a. Sebelum meninggalkan meja percobaan, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala‐jala ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). Praktikan yang tidak membereskan meja praktikum akan mendapatkan potongan nilai. b. Pastikan dosen pembimbing anda telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Laporan Hasil Percobaan anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh dosen tidak dapat dilampirkan dalam Laporan Hasil Praktikum (Laporan hasil praktikum tidak dapat dinilai) Modul Praktikum Elektronika KARAKTERISTIK PENYEARAH DAN FILTER 13 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I 6. Tugas dan pertanyaan 1) Apakah beda penyearah setengah gelombang dengan gelombang penuh? 2) Apa pula bedanya penyearah dengan dua dioda dan dioda jembatan? 3) Carilah keuntungan dari penambahan komponen L (filter LC dan filter CLC) dibandingkan dengan C, RC dan CRC? 4) Apakah hubungan antara besar RL, besar tegangan Ripple dan regulasi tegangan? Modul Praktikum Elektronika KARAKTERISTIK PENYEARAH DAN FILTER 14 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I PERCOBAAN 3 KARAKTERISTIK DAN PENENTUAN TITIK KERJA TRANSISTOR BIPOLAR 1. Tujuan Mempelajari karakteristik dari arus kolektor (IC), tegangan kolektor emitter (Vce) dan pengertian mengenai beban serta titik kerja. 2. Pendahuluan Penguat transistor harus dioperasikan di daerah linier pada karakteristiknya agar diperoleh sinyal keluaran yang tidak cacat (distorsi). Untuk dapat mengoperasikannya secara tepat, pemahaman karakteristik, titik kerja, disipasi daya transistor dan rangkaian pra-tegangan (bias) mutlak diperlukan. a. Disipasi kolektor Transistor agar bekerja dengan aman haruslah bekerja disebelah kiri bawah disipasi daya kolektor. Besar daya yang didisipasikan dikolektor transistor, merupakan hasil kali (Vce x Ice) transistor, nilai maksimum disipasi ini tidak boleh melampaui batas kemampuan yang telah ditentukan pabrik bagi transistor tersebut. b. Garis beban DC Tingkah laku penguat transistor dapat dikaji melalui cara grafis dengan bantuan garis beban. Besar sinyal masukan V input yang dapat diterapkan ke transistor (untuk operasi transistor tanpa beban, keluaran tidak dipasangi beban), dapat ditaksir dari garis beban: Persamaan garis beban dapat diperoleh dari persamaan KVL, pada rangkaian. Vcc = ( Icc x Rcc ) + Vce Dan koordinat dari garis beban diperoleh dengan memasukan nilai istimewa, Ic = 0 dan Vcc = 0 ke persamaan diatas. ( Vcc,Ic )= ( Vcc,0 ) dan (0,Vcc/Rc ) Tak lain merupakan tempat kedudukan garis beban yang terletak di sumbu datar Vce dan sumbu tegak Ic. Garis beban kini dapat digambarkan ke karakteristik Ic – Vcc. Dapat kita lihat sekarang, garis beban dapat dipakai untuk menentukan besarnya sinyal masukan V input yang dapat kita berikan ke transistor. Besar simpangan maksimum V Modul Praktikum Elektronika KARAKTERISTIK DAN PENENTUAN TITIK KERJA TRANSISTOR BIPOLAR 15 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I input bergantung faktor kemiringan garis beban, 0 = (1/RL). Kemiringan dapat diatur dengan mengubah tegangan sumber VCC dan nilai resistor RC. c. Titik kerja Garis beban akan memotong sekelompok kurva arus basis konstan ( Ib ). Dengan memilih Ib tertentu (diatur oleh rangkaian bias), garis beban akan memotong kurva Ib terpilih tadi. Titik kerja merupakan kondisi awal transistor, dapat dilakukan dengan mengubah nilai Ib. d. Tingkah laku Dengan menerapkan sinyal V input dimasukkan titik kerja akan bergeser dari kedudukan awal, naik turun sepanjang garis beban menyesuaikan dengan perubahan sinyal. Dapat kita lihat dari garis beban dikarakteristik IC – VCC, sinyal masukan memungkinkan titik kerja mencapai keadaan ekstrim. Batas atas dimana arus kolektor sepenuhnya mengalir didalam transistor. pada kondisi ini: VCE 0.IC = VCC/RC Pada keadaan ini transistor memasuki daerah kerja jenuh atau saturasi. Tetapi kondisi sinyal masukan dapat menggeser titik kerja transistor kebawah transistor, disini tidak mengalir arus sama sekali arus kolektor. Arus IC = 0 dan tegangan Vce = VCC. Pada saat ini transistor disebut dalam keadaan padam atau cut off. Dalam percobaan ini kita akan mengamati pengaruh penempatan titik kerja, yang ditetapkan dengan mengubah rangkaian pra tegangan (bias) untuk mendapat Ib tertentu. Untuk perhatian : Pengaturan Ib harus dilakukan berhati-hati agar disipasi daya maksimum kolektor tidak terlampaui. 3. ALAT - ALAT PERCOBAAN a. Kit praktikum karakteristik transistor b. Osiloskop c. Generator sinyal d. Amperemeter analog 1 buah e. Amperemeter analog 1 buah f. Voltmeter analog 1 buah g. Kabel secukupnya Modul Praktikum Elektronika KARAKTERISTIK DAN PENENTUAN TITIK KERJA TRANSISTOR BIPOLAR 16 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I 4. GAMBAR RANGKAIAN UJI COBA TRANSISTOR RC A iC VCC RB A ib VB 5. V TR VCE PELAKSANAAN PERCOBAAN 5.1. Karakteristik Transistor a. Hubungkan peralatan sesuai dengan gambar b. Atur tegangan keluaran VCC = 1 Volt dengan cara memutar pemutar VCC c. Atur Vb dan Rb sehingga didapat nilai Ib sesuai tabel (mulailah dengan mengeset Vb yang kecil) d. Kemudian isilah nilai IC, VCE pada tabel yang telah disediakan e. Ulangi langkah a – d dengan mengganti VCC = 2 Volt, 3 Volt, 4 Volt, 5 Volt, 6 Volt, 7 Volt, 8 Volt, 9 Volt, 10 Volt Tabel percobaan dengan VCC = 1 volt No Ib ( µA ) IC ( µA ) Vce ( volt ) 1 2 3 4 5 6 Modul Praktikum Elektronika KARAKTERISTIK DAN PENENTUAN TITIK KERJA TRANSISTOR BIPOLAR 17 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I Tabel percobaan dengan VCC = 2 volt No Ib ( µA ) IC ( µA ) Vce ( volt ) 1 2 3 4 5 6 Tabel percobaan dengan VCC = 3 volt No Ib ( µA ) Ic ( µA ) Vce ( volt ) 1 2 3 4 5 6 Tabel percobaan dengan VCC = 4 volt No Ib ( µA ) Ic ( µA ) Vce ( volt ) 1 2 3 4 5 6 Modul Praktikum Elektronika KARAKTERISTIK DAN PENENTUAN TITIK KERJA TRANSISTOR BIPOLAR 18 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I Tabel percobaan dengan VCC = 5 volt No Ib ( µA ) Ic ( µA ) Vce ( volt ) 1 2 3 4 5 6 Tabel percobaan dengan VCC = 6 volt No Ib ( µA ) Ic ( µA ) Vce ( volt ) 1 2 3 4 5 6 Tabel percobaan dengan VCC = 7 volt No Ib ( µA ) Ic ( µA ) Vce ( volt ) 1 2 3 4 5 6 Modul Praktikum Elektronika KARAKTERISTIK DAN PENENTUAN TITIK KERJA TRANSISTOR BIPOLAR 19 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I Tabel percobaan dengan VCC = 8 volt No Ib ( µA ) Ic ( µA ) Vce ( volt ) 1 2 3 4 5 6 Tabel percobaan dengan VCC = 9 volt No Ib ( µA ) Ic ( µA ) Vce ( volt ) 1 2 3 4 5 6 Tabel percobaan dengan VCC = 10 volt No Ib ( µA ) Ic ( µA ) Vce ( volt ) 1 2 3 4 5 6 5.2. Garis beban a. Pilihlah nilai sumber VCC = 10 volt a) Koordinasi saturasi Ditentukan oleh Ic maksimum saat Vcc minimum b) Koordinasi cut off Ditentukan oleh Ic minimum saat Vce maksimum Modul Praktikum Elektronika KARAKTERISTIK DAN PENENTUAN TITIK KERJA TRANSISTOR BIPOLAR 20 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I Ic Ujung atas Ic maks Ujung tengah Ujung bawah Gambar grafik garis beban b. Hubungkan sinyal generator (Frekuensi = 1 kHz, bentuk gelombang sinus dan amplitudo = 100 mVP-P diukur dalam keadaan sebelum dihubungkan ke penguat) ke masukan penguat dan amati gelombang keluarannya. c. Pengamatan ulang bentuk gelombang, mengulang prosedur diatas untuk titik kerja : 1. - Di ujung bawah ( Ib = 100 µA ) - Di ujung tengah ( Ib = 350 µA ) - Di ujung atas ( Ib = 600 µA ) MENGAKIRI PERCOBAAN a. Sebelum meninggalkan meja percobaan, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala‐jala ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). Praktikan yang tidak membereskan meja praktikum akan mendapatkan potongan nilai. b. Pastikan dosen pembimbing anda telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Laporan Hasil Percobaan anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh dosen tidak dapat dilampirkan dalam Laporan Hasil Praktikum (Laporan hasil praktikum tidak dapat dinilai) Modul Praktikum Elektronika KARAKTERISTIK DAN PENENTUAN TITIK KERJA TRANSISTOR BIPOLAR 21 LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO F AK U L T AS T E K N I K U N I V E R S I T A S I S L AM K AD I R I 6. Tugas dan pertanyaan 1) Jelaskan perhitungan menggunakan garis beban? 2) Gambarlah dengan menggunakan kertas millimeter - Karakteristik transistor berdasarkan percobaan yang dilakukan diatas - Garis beban - Garis disipasi kolektor maksimum untuk jenis transistor jenis 2N2219 (Pmax….mW) 3) Apa yang diperoleh dari gelombang keluaran untuk titik kerja diatas? Mengapa demikian? Terangkan? 4) Jelaskan pengertian titik linier? 5) Apakah titik kerja yang dipilih masih berada didalam daerah linier? Di daerah titik kerja manakah menurut saudara, karakteristik transistor tersebut tidak linier lagi? 6) Di daerah titik kerja manakah transistor difungsikan sebagai saklar? Modul Praktikum Elektronika KARAKTERISTIK DAN PENENTUAN TITIK KERJA TRANSISTOR BIPOLAR 22
