Jurnal Pembelajaran Fisika

TRANSITOR SEBAGIA PENGUAT TEGANGAN

(COMMON EMITTER)

I.     TUJUAN

1.      Untuk memahami cara kerja rangkaian common emitter.

2.      Untuk menghitung hpe dan hoe dari kurva karakteristik keluaran transitor.

3.      Untuk membuat transitor bekerja dengan titik-q di tengah garis beban pada daerah saturasi, dan pada cut off, serta menjelaskan bentuk-bentuk isyarat keluaran saat transitor bekerja pada titik operasi yang bersangkutan.

4.      Untuk mengukur hambatan masukan pengikat dan hambatan keluaran pengikat.

5.      Untuk mengukur tanggapan amplitudo pengikat.

II.  DASAR TEORI

            Menurut Aditya (2012), salah satu fungsi transitor yang paling banyak digunakan di dunia elektornika analog adalah sebagai penguat yaitu penguat arus, penguat tegangan dan penguata daya. Fungsi komponen semikonduktor ini dapat kita temukan pada rangkaian pres_amp mic, pres amp head, echo, tone control, ampilifier, dll. Berdasarkan cara penmasanganya ground dan pengambilan out put, penguat transisitor dibagi menjadi tiga yaitu : common base (CB), common emitte (CE) dan common colector (CC). Menurut Zemansky (1962), rangkaian transistor adalah komponene elektronika yang terbuat serta tersusun oleh bahan semikonduktor yang mempunyai 3 kaki yang biasa di simbolkan basis (B), emittor (E) dan kolektor (K). Transistor sendiri dibagi menjadi 2 jenis tipe yaitu transistor PNP dan NPN yang membedakan kedua transistor tersebut yaitu dapat dilihat pada tanda panah pada area emitto (E), jika anak panah kebagaian dalam, maka transistor tersebuat adalah transistor PNP, sementara jika anak panah kearah luar maka transistor tersebut NPN.

Transistor NPN dan transistor PNP merupakan transistor yang terbuat dari semikonduktor tipe P dan tipe N. Pada transistor tipe ini nilai pergerakan dari elektornya akan lebih tinggi dibandingkan dari pergerakn muatan positifnya, sehingga akan memungkinkan sistem beroprasi dengan arus yang besar dan pada kecepatan yang besar. Arus pada basis akan dikuatkan oleh kolektor. Jadi transistor NPN akan memasuki daerah aktif ketika tegangan yang berada pada basis lebih tinggi dari pada emittor dan menuju keluar yang menunjukkan arah arus konvensional, saat alat mendapat panjar maju.

Pada penguat emittor ditanahkan isyarat masuk melalui basis dan emittor dihubungkan dengan tanah, sedangkan keluaran diambil dari kolektor. Penguat emittor ditanahkan mempunyai impedansi masukan  kali lebih besar dari pada penguat basis ditanahkan, dan impedansi keluaran transistor (1-α) lebih kecil dari pada penguat basis ditanahkan. Impedansi masukan yang tak terlalu besar dan impedansi keluaran yang tak terlalu kecil membuat penguat emmitor ditanahkan sangat baik digandengkan dalam beberapa tahap tanpa banyak ketaksesuaian impedansi pada alih tegangan dari satu tahap ketahap berikutnya.

Gambar 2.1 transistor NPN digunakan pada penguat emittor ditanahkan.

Gambar 2.1 menunjukan transistor NPN dipasang dengan hubungan emittor ditanahkan. Seperti pada penguat basis ditanahkan, sambungan emittor basis di beri tegangan panjar maju dan sambungan basis kolektor diberi tegangan panjar mundur.

Gambar 2.2 (a) penguat emitor ditanahkan dengan V_CC dan V_BB , (b) penguat emitor ditanahkan dengan catu daya tunggal.

Dari gambar 2.1 nyatalah I_E = I_B + I_C ; sedangkan I_C = αI_E sehingga

Parameter β menyatakan nisbah arus keluaran I_C dan arus masukan I_B, dan disebut penguatan arus emitor di tanahkan ( Sutriso, 1986 : 140-141 ).

Gambar: 2.3 rangkaian penuatan sederhana dengan satu transitor

Rangkaian yang dipakai ditunjukkan dalam gambar 2.3, masukan untuk rangkaian penguat didapatkan dari sumber voltase di sebelah kiri dalam skema rangkaian. Sumber voltase ini merupakan voltase DC yang konstan sebesar = 0,7 V yang dijumlahkan dengan satu sinyal voltase Ac, V_S, dengan amplitude kecil. Input dari penguat adalah sambungan antara basis dan emitor R_S adalah resistor yang menunjukkan resistivitas dalam dari sumber voltase masukan tersebut. Kolektor disambungkan dengan sumber voltase masukan DC sebesar V_b ( voltase batrai/voltase sumber ) melalui resistor RC. Bagian negatif dari sumber voltase ini merupakan GND dan disambungkan dengan emitor. Output dari rangkaian adalah sambungan antara kolektor dengan GND (ground/bumi). Rangkaian seperti ini disebut common emitter amplifer karena emittor dipakai sebagai sambungan bersama untuk input dan output (Blocher, 2004 : 110-111).

III.   ALAT DAN KOMPONEN

1.      Catu daya DC

2.      Multimeter (digital dan/atau analog)

3.      Osiloskop (CRO) jejak ganda (dual-tase)

4.      Generator sinyal atau generator audio (AFG)

5.      Transistor NPN, BC-107 atau 2N3904 atau c-547 atau yang ekivalen

6.      Papan rangkaian (dibuat lebih dahulu oleh praktikan)

7.      Resistor dan kapasitor yang spesifiknya sama dengan desain.

IV.   PROSEDUR PERCOBAAN

1.        Dengan menggunakan perunut lengkung (curvetracer), catat bentuk lengkung ciri keluaran transistor yang anda gunakan. Tentukan hfe dan hoe langsung dari lengkung cirinya.

2.        Berikan tegangan V_CC = 12 volt. Pada rangkaian gambar 8 :

3.        Tanpa diberi isyarat masukan, atur potensiometer VR agar VCE = 6V. Pada keadaan ini hitung arus IC dengan mengukur beda tegangan kedua ujung RC. Kemudian ukur VBE dan I_B menggunakan multimeter. Kemudian masukan isyarat sinusoidal dengan frekuensi 1KHz dan atur tegangan isyarat masukan agar isyarat keluaran tidak cacat bentuknya.

4.        Ukur dan tegangan keluaran V₀ dan isyarat masukan V₁ dengan osiloskop.

5.        Ulangi untuk harga frekuensi yang berbeda untuk menentukan tanggapan amplitudo.

V.                DATA HASIL

Frekuensi (Hz)	VCC (V)	Vin (V)	Vout (V)
108 Hz 210 Hz 306 Hz 518 Hz 1000 Hz	5 V 5 V 5 V 5 V 5 V	3,57 V 3,57 V 3,57 V 3,57 V 3,57 V	12,3 V 10,6 V 7,07 V 1,76 V 1,4 V

VI.             PEMBAHASAN

            Pada praktikum kali ini membahas mengenai “Transitor sebagai penguat tegangan (Common Emitter). Disini membahas salah satu fungsi dari transitor yaitu sebagai penguat tegangan.

                        Transitor sebagai penguat, sudah bukan barang yang tabu lagi di dunia rangkaian elektronik bahwa transitor dapat digunakan untuk berbagai macam keperluan salah satunya yaitu transitor digunakan sebagai penguat yaitu penguat arus, penguat tegangan, dan penguat daya. Terkhusus yang dibahas dalam kegiatan ini adalah transitor digunakan sebagai penguat tegangan.

                        Prinsip yang dipakai didalam transitor sebagai penguat yaitu arus kecil pada baru dipakai untuk mengontrol arus yang lebih besar yang diberikan ke kolektor melalui transitor tersebut. Dari sini kita bisa lihat bahwa fungsi dari transitor adalah hanya sebagai penguat ketika arus basis akan berubah. Perubahan arus kecil pada basis inilah yang dinamakan dengan perubahan besar pada arus yang mengalir dari kolektor ke emitter.

                        Berdasarkan cara pemasangan ground dan pengambilan out put, transitor yang sebagai penguat di bagi menjadi 3 bagian yaitu penguat common base, penguat common emitter dan penguat common collector.

Pada praktikum kali ini hanya dibahas mengenai penguat common emitter. Peenguat common mitter adalah penguat yang kaki emittor transitor di groundkan, lalu input dimasukan ke basis dan output diambil pada kaki kolektor. Serta mempunyai karakter sebagai penguat tegangan. Pada rangkaian ini emittor di-ground-kan/ ditanahkan, input adalah basis dan output adalah colector. Berikut adalah gambar rangkaian yang digunakan dalam praktikum:

Gambar : Rangakaian common emitter

       Pada praktikum kali ini alat dan kompinen yaitu digunakan antara lain power supplay/catu daya Dc, multimeter, osiloskop, sinyal generator (AFG), transitor NPN, papan rangkaian, resistor dan kapasitor.

       Dalam praktikum yang telah dilakukan, digunakan R_B1 sebesar 1000 KΩ, R_B2 22 KΩ, kapasitor emittor (CE) 220 µF, R_c 22 KΩ, resistor emitter (Re) 1 K, C₁ 1 µF dan C₂ 10 µF.

       Tegangan input yang digunakan adalah 3,57 V dan V_CC sebesar 5 V. Setelah dilakukan praktikum diperoleh hasil sebagai berikut : pada frekuensi 108 Hz tegangan keluarannya (V_out) adalah senilai 12,3 V : pada frekuensi 210 Hz tegangan keluaran (V_out) sebesar 10,6 V : pada frekuensi 306 Hz diperoleh (V_out) sebesar 1,76 V ; sedangkan pada frekuensi 1 KHz di dapat V_out sebesar 1,4 V.

       Untuk melihat perbandingan antara V_out dan V_in (KV) pada percobaan ini adalah digunakan persamaan :

Maka, dari hasil percobaan pertama pada frekuensi 108 Hz diperoleh KV (perbandingan) sebesar :

   KV = 3,445

Dengan menggunakan persamaan yang sama maka diperoleh KV pada frekuensi 201 Hz sebesar 2,97 ; pada frekuensi 306 Hz sebesar 1,98 ; pada frekuensi 518 Hz sebesar 0,49 ; dan pada frekuensi 1 KHz sebesar 0,39.

       Dari hasil perbandingan (KV) tersebut jika di gambarkan dalam bentuk kurva antara KV dan frekuensi masukan maka dapat dilihat hungannya sebagai berikut :

      

Dari kurva diatas dapat dilihat bahwa hubungan antar frekuensi dan KV yaitu semakin besar frekuensi masukan yang diberikan maka nilai perbandingan (KV) akan semakin kecil.

       Pada praktikum ini tidak dilakukan pengukuran pada arus C dan arus B sehingga nilai hfe dapat dihitung secara teori sebagai berikut :

Karena V_BB = I_B . R_B, maka :

Sedangkan untuk arus I_C :

Dengan demikian maka :

Karena  maka α = 0,5, dimana :

Dengan demikian atau

Sedangkan untuk mencari hoe adalah sebagai berikut :

Maka :

          = 0,625 Ω

Sehingga :

Maka dapat dihitung impedansi masukan yaitu

       R₁ = R_B//hie

Dimana hie adalah

Maka :

Dan impedansi keluarannya adalah :

VII.     KESIMPULAN

1.        Transitor dapat digunakan sebagai penguat tegangan (common emitter). Pada rangkaian penguat common emitter, bagian emitter transitor ditanahkan. Arus kecil pada basis dipakai untuk mengontrol arus yang lebih besar yang diberikan ke kolektor melalui transitor tersebut. Isyarat masukan pada common emitte masuk melalui basis dan keluar melalui kolektor dan emitter ada pada tanah Ac.

2.        Untuk menentukan hfe berdasarkan kurva karakteristik keluaran transitr digunakan dua lengkungan untuk dua nilai i_B (misal i_B1 dan i_B2). Dari grafik ditentukan arus kolektor i_C1 dan i_C2 ; maka hfe :

Sedangkan nilai hoe dapat ditentukan dari kemiringan lengkung ciri statik keluaran pada titik q.

3.        Untuk mengukur hambatan masukan penguat digunakan rumus (pada rangkaian percobaan) : R_i = R_B//hi. Sedangkan untuk mengukur hambatan keluaran penguat pada rangkaian percobaan digunakan rumus ;

4.        Penguatan tegangan untuk common emitter ditunjukkan pada rumus :

Pada rangkaian percobaan diketaui dan V_i = ib hie, maka :

5.        Titik –q akan bergeer sepanjang garis beban jika suhu naik, karena arus I_C dipengaruhi oleh suhu. Perubahan titik –q ini dapat disebabkan oleh arus penjenuhan yang menyebrang sambungan B-C dalam tegangan mundur berubah dengan suhu atau karena perbuhan V_BE (q) terhadap suhu.

VIII.       DAFTAR PUSTAKA

Aditya , Emy . 2012 . Transitor . Jurnal Transitor Vol.1 No. 01

Blocher ,  Richard . 2004 . Dasar Elektronika . Yogyakarta : Andi

Sutrisno . 1986 . Elektronika Teori dan Penerapannya. Bandung : ITB

Zemansky, Sears. 1962. Fisiska Untuk Universitas 1. Bandung : Trimitra Mandiri