BAHAN AJAR MATA KULIAH ELEKTRONIKA ANALOG DISUSUN OLEH : ALFITH, S.Pd, M.Pd JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK D III FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI PADANG 2013 SATUAN ACARA PERKULIAHAN Mata Kuliah : Elektronika Analog Kode Matakuliah : EED 3222 SKS :2 Waktu Pertemuan : 2 x 50 menit Pertemuan Ke :1 A. Tujuan Instruksional 1. Umum Setelah mengikuti mata kuliah ini mahasiswa akan mampu menjelaskan konsep berbagai analisa rangkaian elektronika melalui pemahaman konsep dasar elektronika. 2. Khusus Setelah mengikuti kuliah ini (pada akhir pertemuan) mahasiswa dapat mengetahui pokok pembahasan mata kuliah Elektronika Analog dan Aplikasinya pada Perancangan Elektronika B. Pokok Bahasan : PENDAHULUAN C. Subpokok Bahasan 1. TIU (Tujuan Instruksional Umum) 2. Relevansi 3. Penjelasan kontrak kuliah 4. Prinsip dan Prosedur perkuliahan 5. Penjelasan tugas dan ujian 6. Penjelasan penilaian 7. Pendahuluan tentang Transistor Efek Medan D. Kegiatan Belajar Mengajar Tahap Kegiatan Pengajar 1 Pendahuluan Penyajian 2 Menjelaskan cakupan materi pertemuan ke-1 1. Menerangkan peranan elektronika analog dalam desain elektronika 2. Menuliskan silabus atau materi kuliah disertai ulasan dan ii Kegiatan Mahasiswa 3 Memperhatikan 1. Memperhatikan 2. Mencatat 3. Menjawab pertanyaan Media & Alat Pengajaran 4 1. Infocus 2. Papan Tulis Penutup penjelasan singkat dari tiap-tiap materi yang akan disampaikan beserta referensi yang digunakan 3. Mejelaskan sistem penilaian akhir dari matakuliah tersebut 4. Memberikan pertanyaan Menjelaskan : 1. Mereview kembali pokok-pokok yang dijelaskan 2. Memberi kesempatan bertanya 3. Meminta komentar mahasiswa 4. Memberi tahu rencana kuliah yang akan dating Memperhatikan 1. Infocus 2. Papan Tulis E. Rencana Kegiatan Pembelajaran Mingguan (RKPBM) Minggu Ke I Pokok Bahasan (Topik) Pendahuluan Substansi Metode 1. TIU Ceramah, 2. Relevansi Diskusi, 3. Penjelasan Kontrak Tugas Kuliah 4. Prinsip dan prosedur perkuliahan 5. Penjelasan tugas dan ujian 6. Penjelasan penilaian 7. Pendahuluan tentang Transistor Efek medan Media LCD, Laptop, White Board F. Evaluasi Latihan soal pengenalan contoh aplikasi rangkaian elektronika soal 1: Transistor pada gambar di atas mempunyai β = 100 dan vBE = 0,7 V pada iC =1mA. Rancanglah rangkaian sehingga arus 2 mA mengalir melalui collector dan tegangan pada collector = +5 V . iii Jawab soal 1: VC = 5 V → CBJ reverse bias → BJT pada mode aktif VC = 5 V → VRC = 15 – 5 = 10 V IC = 2 mA → RC = 5 kΩ vBE = 0,7 V pada iC = 1 mA → harga vBE pada iC = 2 mA: 2 VBE 0,7 ln 0,717 V 1 VB = 0 V → VE = -0,717 V β = 100 → α = 100/101 =0,99 IE IC 2 2,02 mA 0,99 Harga RE diperoleh dari: RE VE 15 IE 0,717 15 7,07 k 2,02 Soal 2: Sebuah rangkaian CE menggunakan sebuah BJT yang mempunyai IS = 10-15 A, sebuah resistansi collector RC = 6,8 kΩ dan catu daya VCC = 10 V. a) Tentukan harga tegangan bias VBE yang diperlukan untuk mengoperasikan transistor pada VCE = 3,2 V. Berapakah harga IC nya? b) Carilah penguatan tegangan Av pada titik bias. Jika sebuah sinyal masukan sinusoida dengan amplitudo 5 mV ditumpangkan pada VBE, carilah amplitudo sinyal keluaran sinusoida. c) Carilah kenaikan positif vBE (di atas VBE) yang mendorong transistor ke daerah jenuh, dimana vCE= 0,3 V. d) Carilah kenaikan negatif vBE yang mendorong transistor ke daerah 1% cut off (vO = 0,99 VCC) Jawab: a) I C . VCC VCE RC 10 3,2 1 mA 6,8 110 3 10 15 eVBE VT VBE 690,8 mV b) Av VCC VCE VT 10 3,2 272 V/V 0,025 V o 272 0,005 1,36 V iv c) Untuk vCE = 0,3 V iC 10 0,3 1,617 mA 6,8 Untuk menaikkan iC dari 1 mA ke 1,617 mA, vBE harus dinaikkan: 1,617 vBE VT ln 1 12 mV d) Untuk vo = 0,99 VCC = 9,9 V iC 10 9,9 0,0147 mA 6,8 Untuk menurunkan iC dari 1 mA ke 0,0147 mA, vBE harus diturunkan 0,0147 vBE VT ln 1 105,5 mV G. Referensi 1. Loveday, G., Intisari elektronika, Elex Media Komputindo, Jakarta 2. Malvino, A.P., 2003, Prinsip-prinsip elektronika, Jilid 1 dan 2, Salemba Teknika, Jakarta 3. Sutrisno, 1986, Elektronika Teori dan Penerapannya, Jilid 1 dan 2, Penerbit ITB, Bandung 4. Wasito, 1994, Vademekum Elektronika, Gramedia, Jakarta v SATUAN ACARA PERKULIAHAN Mata Kuliah : Elektronika Analog Kode Matakuliah : EED 3222 SKS :2 Waktu Pertemuan : 6 x 50 menit Pertemuan Ke :2-4 A. Tujuan Instruksional 1. Umum Setelah mengikuti mata kuliah ini mahasiswa akan mampu menjelaskan konsep berbagai analisa rangkaian elektronika melalui pemahaman konsep dasar elektronika. 2. Khusus Setelah mengikuti kuliah ini (pada akhir pertemuan) mahasiswa dapat menjelaskan tentang JFET, D-MOSFET, dan E-MOSFET, mulai dari konstruksi, prinsip kerja, karakteristik transfer, dan output untuk ketiga keluarga FET tersebut. B. Pokok Bahasan : TRANSISTOR EFEK MEDAN C. Subpokok Bahasan 1. Karakteristik Transfer JFET 2. Konstruksi dan karakeristik D-MOSFET 3. Konstruksi dan karakeristik E-MOSFET D. Kegiatan Belajar Mengajar Tahap Kegiatan Pengajar 1 Pendahuluan Penyajian Penutup 2 Menjelaskan cakupan materi pertemuan ke-2, 3 dan ke-4 1. Menjelaskan tentang Karakteristik Transfer JFET 2. Menjelaskan tentang Konstruksi dan karakeristik D-MOSFET 3. Menjelaskan tentangKonstruksi dan karakeristik E-MOSFET 1. Menyimpulkan tentang Transistor Efek Medan 2. Memberi kesempatan bertanya vi Kegiatan Mahasiswa 3 Memperhatikan Media & Alat Pengajaran 4 1. Memperhatikan 1. Infocus 2. Mencatat 2. Papan 3. Menjawab Tulis pertanyaan 4. Ikut mengerjakan soal latihan 1. Memperhatikan 2. Mencatat soal 3. Meminta komentar mahasiswa 4. Memberi tahu rencana kuliah yang akan datang 5. Memberi latihan soal/PR E. Rencana Kegiatan Pembelajaran Mingguan (RKPBM) Pokok Minggu Bahasan Substansi Metode Ke (Topik) II – IV Transistor 1. Karakteristik Transfer Ceramah, Efek Medan JFET Diskusi, 2. Konstruksi dan Tugas karakeristik D-MOSFET 3. Konstruksi dan karakeristik E-MOSFET F. Evaluasi vii Media LCD, Laptop, White Board G. Referensi 1. Loveday, G., Intisari elektronika, Elex Media Komputindo, Jakarta 2. Malvino, A.P., 2003, Prinsip-prinsip elektronika, Jilid 1 dan 2, Salemba Teknika, Jakarta 3. Sutrisno, 1986, Elektronika Teori dan Penerapannya, Jilid 1 dan 2, Penerbit ITB, Bandung viii SATUAN ACARA PERKULIAHAN Mata Kuliah : Elektronika Analog Kode Matakuliah : EED 3222 SKS :2 Waktu Pertemuan : 6 x 50 menit Pertemuan Ke :5-7 A. Tujuan Instruksional 1. Umum Setelah mengikuti mata kuliah ini mahasiswa akan mampu menjelaskan konsep berbagai analisa rangkaian elektronika melalui pemahaman konsep dasar elektronika. 2. Khusus Setelah mengikuti kuliah ini (pada akhir pertemuan) mahasiswa dapat menjelaskan tetang Bias Tetap. B. Pokok Bahasan : BIAS DC FET C. Subpokok Bahasan 1. Bias Tetap 2. Bias Sendiri (Self-Bias) 3. Bias pembagi tegangan D. Kegiatan Belajar Mengajar Tahap Kegiatan Pengajar 1 Pendahuluan Penyajian Penutup 2 Menjelaskan cakupan materi pertemuan ke-5, 6, dan 7 1. Menjelaskan tentang Bias Tetap 2. Menjelaskan tentang Bias sendiri (Self-Bias) 3. Menjelaskan tentang Bias Pembagi Tegangan 1. Menyimpulkan tentang Bias DC FET 2. Memberi kesempatan bertanya 3. Meminta komentar mahasiswa ix Kegiatan Mahasiswa 3 Memperhatikan Media & Alat Pengajaran 4 1. Memperhatikan 1. Infocus 2. Mencatat 2. Papan 3. Menjawab Tulis pertanyaan 4. Ikut mengerjakan soal latihan 1. Memperhatikan 2. Mencatat soal 4. Memberi tahu rencana kuliah yang akan datang 5. Memberi latihan soal/PR E. Rencana Kegiatan Pembelajaran Mingguan (RKPBM) Pokok Minggu Bahasan Substansi Metode Ke (Topik) V - VII Bias DC FET 1. Bias Tetap Ceramah, 2. Bias sendiri (Self-Bias) Diskusi, 3. Bias Pembagi Tegangan Tugas Media LCD, Laptop, White Board F. Evaluasi soal 1: Rancanglah rangkaian pada gambar berikut sehingga IE = 1 mA dengan catu daya VCC = +12V. Transistor mempunyai harga nominal β = 100. Jawab: Ikuti ‘rule of thumb’: ⅓ tegangan catu daya dialokasikan untuk tegangan pada R2, ⅓ lainnya untuk tegangan pada RC dan sisanya untuk simpangan sinyal pada collector. VB = +4 V (diperoleh dari 1/3 Vcc) VE = 4 – VBE ≈ 3,3 V RE VE 3,3 3,3 k IE 1 Pilih arus pada pembagi tegangan = 0,1IE = 0,1 x 1 = 0,1 mA Abaikan arus base, jadi R1 R2 12 120 k 0,1 R2 VCC 4 V R1 R2 x Jadi R2 = 40 kΩ dan R1 = 80 kΩ Pada tahap ini, dapat dihitung IE yang lebih akurat dengan memperhatikan arus base yang tidak nol. IE 4 0,7 0,93 mA 80 // 40k 3,3(k) 101 Ternyata lebih kecil dari harga yang diinginkan. Untuk mengembalikan IE ke harga yang diinginkan kurangi harga RE dari 3,3 kΩ menjadi RE = 3 kΩ (harga pendekatan) yang akan menghasilkan IE = 1,01 mA ≈ 1 mA. Disain 2: jika diinginkan untuk menarik arus yang lebih tinggi dari catu daya dan resistansi masukan penguat yang lebih kecil, kita dapat menggunakan arus pada pembagi tegangan sama dengan IE (yaitu 1 mA), maka R1 = 8 kΩ dan R2 = 4 kΩ IE 4 0,7 0,99 1 mA 3,3 0,027 Pada disain ini harga RE tidak perlu diganti, Jika Vc=1/3 (Vcc), maka Rc RC 12 VC IC I C I E 0,99 1 0,99 mA 1 mA RC 12 8 4 k 1 soal 2: Analisa penguat transistor pada gambar di bawah ini dan tentukan penguatan tegangannya. Asumsikan β = 100 Jawab xi Gambar analisa Tentukan titik kerja. Asumsikan vi = 0. VBB VBE RBB IB 3 0,7 0,023 mA 100 I C I B 100 0,023 2,3 mA VC VCC I C RC 10 2,3 3 3,1 V Karena VB (+0,7 V) < VC → transistor bekerja pada mode aktif. Tentukan parameter model sinyal kecil: re VT 25 mV 10,8 I E 2,3 0,99 mA gm r I C 2,3 mA 92 mA/V VT 25 mV gm 100 1,09 k 92 Model rangkaian ekivalen terlihat pada gambar di bawah Perhatikan tidak ada sumber tegangan dc. Terminal rangkaian yang terhubung ke sebuah sumber tegangan dc yang konstan selalu dapat dianggap sebagai sinyal ‘ground’. xii Gambar Model sinyal kecil vbe vi vi r r RBB 1,09 0,011vi 101,09 vo g m vbe RC 92 0,011vi 3 3,04vi Av vo 3,04 V/V vi Tanda negatif menunjukkan pembalikan fasa. G. Referensi 1. Coughlin, R.F., Driscoll, F.F., 1994, Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu Linier, Erlangga, Jakarta 2. Loveday, G., Intisari elektronika, Elex Media Komputindo, Jakarta 3. Malvino, A.P., 2003, Prinsip-prinsip elektronika, Jilid 1 dan 2, Salemba Teknika, Jakarta 4. Sutrisno, 1986, Elektronika Teori dan Penerapannya, Jilid 1 dan 2, Penerbit ITB, Bandung 5. Veer, J.C.M., et all, 1986, Rangkaian-rangkaian Penguat Elektronik, Binacipta, Bandung 6. Wasito, 1994, Vademekum Elektronika, Gramedia, Jakarta xiii SATUAN ACARA PERKULIAHAN Mata Kuliah : Elektronika Analog Kode Matakuliah : EED 3222 SKS :2 Waktu Pertemuan : 6 x 50 menit Pertemuan Ke :8 A. Tujuan Instruksional 1. Umum Setelah mengikuti mata kuliah ini mahasiswa akan mampu menjelaskan konsep berbagai analisa rangkaian elektronika melalui pemahaman konsep dasar elektronika. 2. Khusus Setelah mengikuti kuliah ini (pada akhir pertemuan) mahasiswa dapat menjelaskan tetang Bias Tetap. B. Pokok Bahasan : UJIAN TENGAH SEMESTER C. Subpokok Bahasan 1. Transistor Efek Medan 2. Bias DC FET D. Rencana Kegiatan Pembelajaran Mingguan (RKPBM) Pokok Minggu Bahasan Substansi Metode Ke (Topik) VIII Mid Semester Ujian Tengah Semester Media E. Referensi 1. Coughlin, R.F., Driscoll, F.F., 1994, Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu Linier, Erlangga, Jakarta 2. Loveday, G., Intisari elektronika, Elex Media Komputindo, Jakarta 3. Malvino, A.P., 2003, Prinsip-prinsip elektronika, Jilid 1 dan 2, Salemba Teknika, Jakarta 4. Sutrisno, 1986, Elektronika Teori dan Penerapannya, Jilid 1 dan 2, Penerbit ITB, Bandung 5. Veer, J.C.M., et all, 1986, Rangkaian-rangkaian Penguat Elektronik, Binacipta, Bandung 6. Wasito, 1994, Vademekum Elektronika, Gramedia, Jakarta xiv SATUAN ACARA PERKULIAHAN Mata Kuliah : Elektronika Analog Kode Matakuliah : EED 3222 SKS :2 Waktu Pertemuan : 2 x 50 menit Pertemuan Ke : 9 - 11 A. Tujuan Instruksional 1. Umum Setelah mengikuti mata kuliah ini mahasiswa akan mampu menjelaskan konsep berbagai analisa rangkaian elektronika melalui pemahaman konsep dasar elektronika. 2. Khusus Setelah mengikuti kuliah ini (pada akhir pertemuan) mahasiswa dapat menjelaskan dan menganalisa penguat FET dalam tiga macam konfigurasi, yakni CS, CG, dan pengikut Source. B. Pokok Bahasan : PENGUAT FET C. Subpokok Bahasan 1. Model Sinyal Kecil FET 2. Analisis Penguat CS 3. Penguat CS dengan RS 4. Rangkaian Pengikut Source 5. Penguat Gate Bersama (CG) D. Kegiatan Belajar Mengajar Tahap Kegiatan Pengajar 1 Pendahuluan Penyajian 2 Menjelaskan cakupan materi pertemuan ke-9, 10 dan ke-11 1. Menjelaskan tentang Model Sinyal Kecil FET 2. Menganalisis Penguat CS 3. Menjelaskan tentang Penguat CS dengan RS 4. Menjelaskan tentang Rangkaian Pengikut Source xv Kegiatan Mahasiswa 3 Memperhatikan Media & Alat Pengajaran 4 1. Memperhatikan 1. Infocus 2. Mencatat 2. Papan 3. Menjawab Tulis pertanyaan 4. Ikut mengerjakan soal latihan Penutup 5. Menjelaskan tentang Penguat Gate Bersama (CG) 1. Menyimpulkan konsep-konsep penguat FET 2. Memberi kesempatan bertanya 3. Meminta komentar mahasiswa 4. Memberi tahu rencana kuliah yang akan datang 5. Memberi latihan soal/PR 1. Memperhatikan 2. Mencatat soal E. Rencana Kegiatan Pembelajaran Mingguan (RKPBM) Pokok Minggu Bahasan Substansi Metode Ke (Topik) IX – XI Penguat FET 1. Model Sinyal Kecil FET Ceramah, 2. Analisis Penguat CS Diskusi, 3. Penguat CS dengan RS Tugas 4. Rangkaian Pengikut Source 5. Penguat Gate Bersama (CG) F. Evaluasi xvi Media LCD, Laptop, White Board G. Referensi 1. Loveday, G., Intisari elektronika, Elex Media Komputindo, Jakarta 2. Malvino, A.P., 2003, Prinsip-prinsip elektronika, Jilid 1 dan 2, Salemba Teknika, Jakarta 3. Sutrisno, 1986, Elektronika Teori dan Penerapannya, Jilid 1 dan 2, Penerbit ITB, Bandung 4. Wasito, 1994, Vademekum Elektronika, Gramedia, Jakarta xvii SATUAN ACARA PERKULIAHAN Mata Kuliah : Elektronika Analog Kode Matakuliah : EED 3222 SKS :2 Waktu Pertemuan : 2 x 50 menit Pertemuan Ke : 12 - 15 A. Tujuan Instruksional 1. Umum Setelah mengikuti mata kuliah ini mahasiswa akan mampu menjelaskan konsep berbagai analisa rangkaian elektronika melalui pemahaman konsep dasar elektronika. 2. Khusus Setelah mengikuti kuliah ini (pada akhir pertemuan) mahasiswa dapat menjelas tentang penguat daya. B. Pokok Bahasan : PENGUAT DAYA C. Subpokok Bahasan 1. Kelas Penguat 2. Penguat Daya Kelas A Beban Reisistor 3. Penguat Daya Kelas A Beban Trafo 4. Penguat Daya Push-Pull Kelas B 5. Penguat Daya Komple-menter D. Kegiatan Belajar Mengajar Tahap Kegiatan Pengajar 1 Pendahuluan Penyajian 2 Menjelaskan cakupan materi pertemuan ke-12 sampai ke-15 1. Menjelaskan tentang Kelas Penguat 2. Menjelaskan tentang Penguat Daya Kelas A Beban Reisistor 3. Menjelaskan tentang Penguat Daya Kelas A Beban Trafo 4. Menjelaskan tentang Penguat Daya Push-Pull Kelas B xviii Kegiatan Mahasiswa 3 Memperhatikan Media & Alat Pengajaran 4 1. Memperhatikan 1. Infocus 2. Mencatat 2. Papan 3. Menjawab Tulis pertanyaan 4. Ikut mengerjakan soal latihan Penutup 5. Menjelaskan tentang Penguat Daya Komplementer Menjelaskan : 1. Memperhatikan 1. Mereview kembali pokok-pokok 2. Mencatat soal yang dijelaskan 2. Memberi kesempatan bertanya 3. Meminta komentar mahasiswa 4. Memberi latihan soal/PR 1. Infocus 2. Papan Tulis E. RENCANA KEGIATAN PEMBELAJARAN MINGGUAN (RKPBM) Pokok Minggu Bahasan Substansi Metode Media Ke (Topik) XII – XV Penguat Daya 1. Kelas Penguat Ceramah, LCD, 2. Penguat Daya Kelas A Diskusi, Laptop, Beban Reisistor Tugas White Board 3. Penguat Daya Kelas A Beban Trafo 4. Penguat Daya Push-Pull Kelas B 5. Penguat Daya Komplementer F. Evaluasi Soal : a. Gambarkan Titik kerja penguat daya kelas A b. Gambarkan Titik kerja penguat daya kelas B Jawab : a. xix b. G. Referensi 1. Coughlin, R.F., Driscoll, F.F., 1994, Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu Linier,Erlangga, Jakarta 2. Loveday, G., Intisari elektronika, Elex Media Komputindo, Jakarta 3. Malvino, A.P., 2003, Prinsip-prinsip elektronika, Jilid 1 dan 2, Salemba Teknika, Jakarta 4. Sutrisno, 1986, Elektronika Teori dan Penerapannya, Jilid 1 dan 2, Penerbit ITB, Bandung 5. Veer, J.C.M., et all, 1996, Rangkaian-rangkaian Penguat Elektronik, Binacipta, Bandung 6. Wasito, 1994, Vademekum Elektronika, Gramedia, Jakarta. xx SATUAN ACARA PERKULIAHAN Mata Kuliah : Elektronika Analog Kode Matakuliah : EED 3222 SKS :2 Waktu Pertemuan : 2 x 45 menit Pertemuan Ke : 16 A. Tujuan Instruksional 1. Umum Setelah mengikuti mata kuliah ini mahasiswa akan mampu menjelaskan konsep berbagai analisa rangkaian elektronika melalui pemahaman konsep dasar elektronika. 2. Khusus Setelah mengikuti kuliah ini (pada akhir pertemuan) mahasiswa dapat menjelaskan tetang Bias Tetap. B. Pokok Bahasan : FINAL SEMESTER C. Subpokok Bahasan 1. Penguat FET 2. Penguat Daya D. Rencana Kegiatan Pembelajaran Mingguan (RKPBM) Pokok Minggu Bahasan Substansi Metode Ke (Topik) XVI Final Ujian Akhir Semester Semester Media E. Referensi 1. Coughlin, R.F., Driscoll, F.F., 1994, Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu Linier, Erlangga, Jakarta 2. Loveday, G., Intisari elektronika, Elex Media Komputindo, Jakarta 3. Malvino, A.P., 2003, Prinsip-prinsip elektronika, Jilid 1 dan 2, Salemba Teknika, Jakarta 4. Sutrisno, 1986, Elektronika Teori dan Penerapannya, Jilid 1 dan 2, Penerbit ITB, Bandung 5. Veer, J.C.M., et all, 1986, Rangkaian-rangkaian Penguat Elektronik, Binacipta, Bandung 6. Wasito, 1994, Vademekum Elektronika, Gramedia, Jakarta xxi
