LAPORAN AKHIR BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR

I. TUJUAN Mengukur karakteristik penguat BJT common emiter mencakup: -Daerah kerja transistor -Karakteristik sinyal output -Tegangan output(Vout) -Penguatan tegangan (AV) -Penguatan arus(Ai) -Impedansi input (Zi) -Impedansi output(Zo) II. ALAT-ALAT 1. BJG NPN 2N3904 2. Resistor: -10K 2 buah -4.7K 1 buah -3.9K 1 buah -2.7K 1 buah -1K 1 buah -150 1 buah 3. Capasitor: -10 F/25v -2.2 F/25v 4. Datasheet BJT NPN 2N3904 5. AVO meter analog atau AVO meter digital 6. Breadboard 7. Oscilloscope digital & 2 buah probe 8. Generator sinyal 9. Power supply +15 Volt III. TEORI DASAR Bipolar junction transistor (BJT) adalah jenis transistor yang memiliki tiga kaki, yaitu (Basis,Kolektor, dan Emitor) dan di pisah menjadi dua arah aliran, positif dan negatif. Aliran positifdan negatif diantara Basis dan Emitor terdapat tegangan dari 0v sampai 6v tergantung pada besar tegangan sumber yang dipakai. Dan besar tegangan tersebut merupakan parameter utama transistor tipe BJT. Tidak seperti Field Effect transistor (FET), arus yang dialirkan hanya terdapat pada satu jenis pembawaan (Elektron atau Holes). Di BJT, arus dialirkan dari dua tipe pembawaan (Elektron dan Holes), hal tersebut yang dinamakan dengan Bipolar Ada dua jenis tipe transistor BJT, yaitu tipe PNP dan NPN. Dimana NPN, terdapat dua daerah negatif yang dipisah dengan satu daerah positif. Dan PNP, terdapat dua daerah positif yang dipisah dengan daerah negative, Secara umum ada beberapa teknik bias sederhana yang cukup populer: 1. Fixed Bias Rangkaian bias tetap cukup sederhana karena hanya terdiri atas dua resistor RB dan RC. Dalam metode ini, resistor RB dengan resistansi tinggi dihubungkan ke basis, sesuai dengan namanya. Arus basis yang dibutuhkan disediakan oleh VCC yang mengalir melalui RB. Sambungan base emitor bias maju, karena basis positif terhadap emitor. Besarnya arus basis yang dibutuhkan ditentukan oleh besarnya resistansi RB yang tepat karena arus kolektor IC = βIB. Makanya nilai RB harus diketahui. Gambar 1.1 di bawah ini menunjukkan bagaimana metode bias tetap Gambar 1.1 Fixed bias VCC adalah tegangan tertentu yang telah diketahui dan jika IB dipilih pada nilai yang sesuai maka RB dapat ditentukan langsung, metode ini disebut metode bias tetap 2. Collector to base bias Rangkaian collector to base bias sama dengan rangkaian bias tetap kecuali resistor basis RB dihubungkan ke kolektor, bukan ke suplai VCC seperti yang ditunjukkan pada gambar 1.2 di bawah ini Gambar 1.2 Collector to base bias Rangkaian ini dapat meningkatkan stabilitas secara signifikan. Jika nilai IC meningkat, tegangan di RL meningkat dan karenanya VCE juga meningkat. Hal ini pada gilirannya akan mengurangi arus basis IB. 3. Voltage Divider Bias Di antara semua metode pemberian biasing dan stabilisasi, metode bias pembagi tegangan adalah yang paling baik. Bias diberikan melalui dua resistor R1 dan R2 yang terhubung ke VCC. Resistor RE yang dipasang di emitor digunakan untuk peningkatan stabilisasi. Nama pembagi tegangan berasal dari pembagi tegangan yang dibentuk oleh R1 dan R2. Penurunan tegangan pada resistor maju R2 pada persimpangan base-emitor. Hal ini menyebabkan arus basis dan arus kolektor arus dalam kondisi sinyal nol. Gambar 1.3 di bawah menunjukkan rangkaian metode bias pembagi tegangan Gambar 1.3 Voltage Divider Bias Untuk melakukan analisis dc, perlu dibuat rangkaian ekivalen dari rangkaian tersebut. Rangkaian bias pembagi tegangan dapat digambarkan rangkaian ekivalennya seperti gambar 1.4 berikut Gambar 4.4 Rangkaian ekivalen Voltage Divider IV. PROSEDUR PERCOBAAN 4.1. Pengujian Daerah Kerja Transistor 1. Siapkan alat dan bahan yang akan di gunakan pada percobaan 2. Pasanglah komponen yang akan di gunakan pada project board 3. Rangkailah komponen sesuai pada gambar rangkaian 4. Lakukan pengecekan pada rangkaian 5. Dirasa sudah benar tanyakan pada asisten untuk di uji coba 6. Sambungkan catu daya sebesar +15 VDC pada rangkaian 7. Ukurlah tegangan pada pin Base (VB), pin Emitter (VE), pin Collector (VC), dan pin Base terhadap pin Emitter (VBE) 8. Catat hasil pengukuran pada tabel pengamatan 1. 4.2. Pengujian Karakteristik Sinyal dan Penguatan Tegangan BJT 1. Siapkan alat dan bahan yang akan di gunakan pada percobaan 2. Pasanglah komponen yang akan di gunakan pada project board 3. Rangkailah komponen sesuai pada gambar rangkaian 4. Lakukan pengecekan pada rangkaian 5. Dirasa sudah benar tanyakan pada asisten untuk di uji coba 6. Sambungkan catu daya sebesar +15 VDC pada rangkaian 7. Set generator sinyal dengan karakteristik: 7.1. Bentuk sinyal : sinusoida 7.2. Amplituda : 0.2 V p-p 7.3. Frekuensi : 5 kHz 8. Hubungkan output sinyal ke bagian input rangkaian (TP1) 9. Lakukan pengukuran tegangan peak to peak untuk data pada tabel pengamatan 2 10. Catat hasil dari pengukuran pada tabel 2 4.3. Pengukuran Karakteristik Impedansi Penguat BJT 1. Siapkan alat dan bahan yang akan di gunakan pada percobaan 2. Pasanglah komponen yang akan di gunakan pada project board 3. Rangkailah komponen sesuai pada gambar rangkaian 4. Lakukan pengecekan pada rangkaian 5. Dirasa sudah benar tanyakan pada asisten untuk di uji coba 6. Sambungkan catu daya sebesar +15 VDC pada rangkaian 7. Set generator sinyal dengan karakteristik: 7.1. Bentuk sinyal : sinusoida 7.2. Amplituda : 0.2 V p-p 7.3. Frekuensi : 5 kHz 8. Hubungkan output sinyal ke bagian input rangkaian (TP0) 9. Lakukan pengukuran tegangan peak to peak untuk data pada tabel pengamatan 3 10. Catat hasil dari pengukuran pada tabel pengamatan 3 V. DATA PENGAMATAN Tabel 1. Pengujian Daerah Kerja Transistor VB VC VE 4.76 9.50 4.12 4.76 9.51 4.12 VBE 0.67 0.67 Tabel 2. Pengujian Karakteristik Sinyal dan Penguatan Tegangan BJT No Gambar Data 1 2 3 Vp = 190 mV Vmax = 96 mV Vmin = -94 mV Vp = 160mV Vmax = 80 mV Vmin = -78 mV Vp = 2,4 V Vmax = 1,16 V Vmin = -1,24 V 4 Vp = 2,44 V Vmax = 1,22 V Vmin = -1,22V 5.1. Tabel 3. Pengukuran Karakteristik Impedansi Penguat BJT TP Gambar Data 0 Vp = 166 mV Vmax = 84 mV Vmin = -82 mV 1 Vp = 126 mV Vmax = 64 mV Vmin = -62mV 4L Vp = 1,8 V Vmax = 860mV Vmin = -940 mV 4 NL Vp = 121 mV Vmax = 60,8 mV Vmin = -60 mV VI. PENGOLAHAN DATA VII. TUGAS AKHIR 1. Analisis setiap test point (TP) dari semua percobaan, kemudian hasil dari simulasi bandingkan dengan hasil data sekunder yang sudah tersedia. Jawaban: Pada simulasi saya menggunakan probe DCvoltage untuk mengetahui tegangan pada titip TP, karena saya tidak paham dengan osiloscope pada program proteus maka saya tidak tahu nilai Vmax dan Vmin pada rangkaian tersebut. 2. Buatlah simulasi semua rangkaian percobaan yang sudah tertera pada modul menggunakan aplikasi Proteus 8! (Jawaban berupa Screenshot dari skematik rangkaian serta gambar sinyal yang dihasilkan dari simulasi. Sertakan informasi mengenai Vp, Vmax, dan Vmin, hasil Screenshot sisipkan pada bagian data pengamatan ). Jawaban: 3. Jelaskan karakteristik Transistor yang digunakan pada percobaan ini(BJT NPN 2N3904).! jawaban: Perangkat ini dirancang sebagai penguat dan saklar fungsi umum. rentang dinamis yang bermanfaat dapat meluas hingga 100 mA sebagai saklar dan 100 mhz sebagai ampli amp, jenis NPN, Arus kolektor maks (Ic) 200 mA, Tegangan maksimal collector-emitter (VCE) 40 V, Tegangan minimal basiscollector on-state (VBE)sat 850 mV (MAX), Tegangan saturasi maksimal collector-emitter (VCE)sat 200 mV, Hfe : 300, Bandwidth 300 MHz 4. Apakah hasil test point dititik TP3 lebih besar dari TP0 pada saat simulasi? Mengapa bisa terjadi, jelaskan secara singkat! Jawaban: Kenapa nilai TP3 lebih besar di banding nilai TP0, dikarenakan saat simulasi arus yang di gunakan adalah arus DC dan jika dilihat pada rangkaian titik TP0 melewati sebuah kapasitor dan jika kapasitor pada arus dc maka kapasitor akan open circuit tetapi tidak sepenuhnya arus yang melewati kapasitor mendekati nol. 5. Jelaskan fungsi – fungsi dari setiap komponen yang digunakan pada setiap percobaan! Jawaban: 1. Transistor : pada rangkaian elektronika variasinya sangatlah banyak. Namun pada dasarnya fungsi utama yang terdapat pada transistor, yaitu sebagai saklar, sebagai penguat, sebagai gerbang logika, dan sebagai pembangkit osilator. 2. Resistor : Fungsi resistor untuk menghambat/membatasi arus listrik, untuk menurunkan tegangan, untuk membagi tegangan, untuk menurunkan tegangan sesuai dengan yang diinginkan 3. Capasitor : pada dasarnya fungsi sebuah kapasitor adalah untuk menyimpan muatan listrik pada jangka waktu tertentu. Kapasitor sendiri terdiri dari dua lempengan konduktor yang dijembatani oleh sebuah dielektrik yang terbuat dari bahan tertentu. 4. Avo meter : adalah alat untuk memeriksa atau mengecek tegangan AC atau DC, hambatan, kondisi komponen elektronika pada rangkaian. 5. Breadboard : adalah board yang digunakan untuk membuat rangkaian elektronik sementara dengan tujuan uji coba atau prototipe tanpa harus menyolder. 6. Osciloscope : digunakan untuk mengukur frekuensi sinyal yang dapat berosilasi. Juga dapat mengukur tegangan listrik serta relasinya terhadap waktu. Membedakan arus AC dan juga arus DC dan sebuah komponen elektronika 7. Generator Sinyal : merupakan alat ukur elektronik yang dapat membangkitkan gelombang dalam bentuk sinus 8. Power Supply : sebuah piranti yang mengubah arus AC menjadi DC sebagai sumber listrik di sebuah rangkaian elektronik VIII. ANALISIS Ada 3 konfigurasi pada BJT yang sering di gunakan, Fixed Bias karakteristiknya memiliki RB dan RC sehingga loop input dan outputnya Vcc= VRB + VBE dan Vcc= VRC + VCE. Untuk Self Bias memiliki RB, RC dan RE, sedangkan untuk Voltage Devider Bias memiliki R1, R2, RC dan RE, maka dari itu perlu dicari hambatan pengganti RTH dan VTH dengan rumus RTH= dan VTH = , sehingga loop input dan outputnya VTH= VRTH + VBE + VRE dan Vcc= VRC + VCE + VRE. IX. KESIMPULAN Untuk dapat bekerja, sebuah transistor membutuhkan tegangan bias pada basisnya. Jadi bias pemberiaan tegangan DC untuk membentuk tegangan dan arus yang tetap.Tegangan dan arus yangdihasilkan menyatakan titik operasi (quiescent point) atau titik Q yang menentukan daerah kerjatransistor. Dalam rangkaian elektronika terdapat berbagai variasi dari pembiasan transistor yangtentunya disesuaikan pada kebutuhan umum. Namun demikian kakteristik arus dan tegangannya dapat diketahui dengan cara yang sama X. DAFTAR PUSTAKA https://www.academia.edu/7527020/LAPER_3_Analisa_DC_Bias_Transisto r_Elyada di akses pada (28 juni 2020) Program Proteus 8 profesional