MATERI SUB BAB 5.27 COMPUTER ANALYSIS BJT AC

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

    3a. Contoh soal

    3b. Example

    3c. Pilihan ganda

4. Percobaan

5. Download File

1. Tujuan [back]

- Memahami penggunaan Transistor Bipolar (BJT) pada sumber arus AC.

- Mampu melakukan analisis dan perhitungan terkait besaran yang ditampilkan pada rangkaian Transistor Bipolar (BJT).

- Mampu menggambarkan rangkaian dalam penggunaan Transistor Bipolar (BJT) dengan sumber arus AC pada aplikasi Proteus.

2. Komponen [back]

Alat

    Instrumen

A. OSILOSKOP

GAMBAR  OSILOSKOP

 

Osiloskop adalah alat ukur elektronika yang berfungsi memproyeksikan bentuk sinyal listrik. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.

B. DC Voltmeter 

DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.
Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter

Generator

a. Power Supply

Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya.

     

Bahan

   1. Resistor

Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika.Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V=IR).

        2. OP-AMP

Karakteristik Faktor Penguat atau Gain pada Op-Amp pada umumnya ditentukan oleh Resistor Eksternal yang terhubung diantara Output dan Input pembalik (Inverting Input). Konfigurasi dengan umpan balik negatif (Negative Feedback) ini biasanya disebut dengan Closed-Loop configuration atau Konfigurasi Lingkar Tertutup. Umpan balik negatif ini akan menyebabkan penguatan atau gain menjadi berkurang dan menghasilkan penguatan yang dapat diukur serta dapat dikendalikan. Tujuan pengurangan Gain dari Op-Amp ini adalah untuk menghindari terjadinya Noise yang berlebihan dan juga untuk menghindari respon yang tidak diinginkan. Sedangkan pada Konfigurasi Lingkar Terbuka atau Open-Loop Configuration, besar penguatannya adalah tak terhingga (∞) sehingga besarnya tegangan output hampir atau mendekati tegangan Vcc.

        3. Kapasitor

Kapasitor berfungsi sebagai penyaring atau filter dalam sebuah rangkaian power supply (catu daya). Fungsi kapasitor sebagai pembangkit frekuensi pada alat osilator. Kapasitor berfungsi untuk menyimpan tegangan dan kuat arus pada periode tertentu. Pada rangkaian antena, fungsi kapasitor adalah sebagai frekuensi.

    

        4. Ground

        Ground pada peralatan kelistrikan dan elektronika adalah memberikan perlindungan ke seluruh sistem serta menetralisir cacat yang disebabkan daya yang kurang baik atau kualitas komponen yang tidak standar.

        

        5. Transistor bipolar

        Transistor Bipolar merupakan transistor yang struktur dan prinsip kerjanya memerlukan perpindahan muatan pembawanya yaitu elektron di kutub negatif untuk mengisi kekurangan elektron di kutub positif. Transistor Bipolar terdiri atas dua jenis, yaitu transistor NPN dan transistor PNP. 

1. Transistor NPN

Gambar 1. Simbol Transistor Bipolar NPN 

    Adalah transistor bipolar yang menggunakan arus kecil dan tegangan positif pada terminal basis untuk mengedalikan arus dan tegangan yang lebih besar dari kolektor ke emitter.

2. Transistor PNP

Gambar 2. Simbol Transistor Bipolar PNP

    Adalah transistor bipolar yang menggunakan arus kecil dan tegangan positif pada terminal basis untuk mengedalikan arus dan tegangan yang lebih besar dari emitter ke kolektor.

Gambar 3. Transistor Bipolar asli

3. Dasar Teori [back]

    

   a. Bipolar Junction Transistor merupakan komponen elektronika yang memiliki tiga terminal yaitu Emitter, Base dan Collector. BJT umunya digunakan sebagai penguat arus listrik atau sakelar yang dikendalikan oleh arus masukan (input) pada BJT.

    Terdapat 3 macam konfigurasi rangkaian dasar transistor, yaitu :

1. Common Emitter yaitu memakai bersama kaki emitter untuk input dan output Gambar 155 Common Emitter.
2. Common Collector (Emitter follower) yaitu memakai bersama kaki collector untuk input dan output.
3. Common Base yaitu memakai bersama kaki base untuk input dan output.

    Penggunaan BJT atau transistor bipolar dapat dibagi menjadi beberapa bagian. Beberapa penggunaanya dapat dilihat sebagai berikut :

A. Voltage Devider

    Konfigurasi jaringan bias pembagi tegangan merupakan hasil dari bias pembagi tegangan pada sisi input untuk menentukan level DC dan VB. Bentuk rangkaian jaringan bias pembagi tegangan dapat digambarkan sebagai berikut :

B. Collector Feedback Configuration

    jaringan umpan balik kolektor menggunakan jalur umpan balik dari kolektor ke dasar untuk meningkatkan stabilitas sistem. Manuver sederhana untuk menghubungkan resistor dari basis ke kolektor daripada basis ke catu daya memiliki pengaruh yang signifikan pada tingkat kesulitan yang dihadapi saat menganalisis jaringan.  Bentuk rangkaian collector feedback configuration dapat digambarkan sebagai berikut :

C. Darling Configuration

    Transistor Darlington yang ditunjukkan pada gambar 5.73 merupakan sambungan dua buah bipolar junction transistor digabung menjadi satu unit sehingga bersifat seolah olah  satu unit tunggal. Hal ini berfungsi sebagai penguatan arus pada transistor. Jika koneksi dibuat menggunakan dua transistor terpisah yang memiliki penguatan arus ß1 dan ß2, transistor Darlington memberikan penguatan saat ini seperti rumus dibawah ini:

b. kapasitor

Gambar Simbol Kapasitor

Setiap perangkat elektronika memiliki simbol sebagai lambang. Demikian pula dengan rangkaian kapasitor. Pada simbol kapasitor dibuat dengan tampilan yang nyaris sama.

Namun terdapat pula perbedaan yang terletak pada beberapa titik yang bertujuan untuk membedakan jenisnya.

Simbol kapasitor dibedakan menjadi dua, yaitu:

• Simbol kapasitor standar Eropa.
• Simbol kapasitor standar Amerika.

Anda dapat melihat contoh simbol-simbol kapasitor seperti dibawah ini:

• 

Dari gambar diatas dapat disimpulkan bahwa simbol kapasitor standar Eropa dilambangkan dengan dua segi empat yang dibuat sejajar. Sedangkan untuk simbol kapasitor standar Amerika, mereka menggunakan dua garis yang disejajarkan secara vertikal. Secara sekilas, simbol kapasitor dari kedua jenis diatas terlihat mirip. Perbedaannya hanya terletak pada beberapa bagian. Berikut ini penjabarannya.

• Adanya kutub positif untuk kapasitor bipolar.
• Perbedaan letak ujung panah untuk kapasitor variabel (trimmer).
• Terdapat perbedaan bentuk fisik dan cara mengubah kapasitas pada kapasitor trimmer dengan varco biasa.

Macam-Macam Rangkaian Kapasitor

Untuk mendapatkan nilai tertentu pada kapasitor, hal tersebut bisa didapatkan dengan cara merangkai beberapa buah kapasitor sesuai kebutuhan.

Rangkaian untuk kapasitor pada umumnya sama dengan rangkaian listrik yang dapat dibedakan menjadi tiga, yakni rangkaian kapasitor seri, paralel dan juga gabungan. Simak penjelasannya berikut ini:

1. Rangkaian Kapasitor Seri

Rangkaian kapasitor seri merupakan rangkaian yang dibuat dengan cara menyambungkan kaki-kaki kapasitor dalam satu garis lurus. Pada rangkaian seri, ketika Anda ingin mencari hambatan. Maka hambatan totalnya cukup dijumlahkan saja.

Untuk mendapatkan hasil penghitungannya, Anda dapat menggunakan rumus kapasitor seri, yakni adalah:

2. Rangkaian Kapasitor Paralel

Rangkaian kapasitor paralel merupakan rangkaian yang terdiri dari 2 buah atau lebih kapasitor yang disusun dengan bentuk paralel atau berderet.

Untuk jenis kapasitor paralel, susunan rangkaian paralel dapat Anda lihat pada gambar berikut ini:

Untuk penghitungan nilai kapasitas rangkaian paralel pada kapasitor, Anda dapat menggunakan rumus kapasitor paralel, yaitu:

3. Kapasitor Gabungan

Rangkaian gabungan merupakan rangkaian kapasitor yang terdiri dari perpaduan antara seri dan paralel.

Untuk menghitung nilai kapasitas dari rangkaian gabungan, Anda dapat menghitung dengan menggunakan rumus kapasitor gabungan di atas, yakni dengan menghitung masing-masing rangkaian, antara seri dan paralel kemudian menjumlahkannya.

c. Transistor

Transistor adalah perangkat semikonduktor yang berfungsi untuk memperkuat, mengendalikan, dan menghasilkan sinyal listrik. Transistor termasuk ke dalam komponen aktif, di mana hanya dapat bekerja jika terdapat adanya sumber tegangan. Transistor memiliki peranan penting dalam perkembangan teknologi. Anda pasti pernah mendengar Integrated Circuit (IC), kadang-kadang disebut chip, microchip, atau sirkuit mikroelektronik, yaitu wafer semikonduktor yang di dalamnya terdapat ribuan atau jutaan transistor.

Transistor BJT (Bipolar Junction Transistors) merupakan jenis transistor yang paling umum digunakan. Transistor ini memiliki tiga terminal, terdiri dari dua sambungan P-N. Ketiga teminal transistor BJT tersebut adalah Emitor (Emitter), Basis (Base), dan Kolektor (Collector). Terdapat 2 jenis transistor BJT, yaitu NPN dan PNP.

Kemudian, mari bahas bagaimana perbedaan kedua transistor NPN dan PNP. Pada transistor NPN emitor biasanya terhubung ke ground, sedangkan pada PNP kolektor biasanya terhubung ke ground. Sementara itu, emitor transistor PNP terhubung ke sumber tegangan positif, sedangkan kolektor NPN terhubung ke sumber tegangan positif. Basis transistor NPN terhubung ke sumber tegangan positif, sedangkan basis PNP terhubung ke ground. Arus yang dibutuhkan basis sangatlah kecil, karena jika terlalu besar maka membuat transistor cepat panas. Oleh karena itu, basis biasanya dihubungkan ke resistor terlebih dahulu.

Selanjutnya, mari analisa aliran arus dari kedua transistor NPN dan PNP. Pada transistor NPN arus basis (IB) mengalir masuk ke transistor, sedangkan transistor PNP arus basis mengalir ke luar transistor. Arus emitor (IE) pada transistor NPN mengalir ke luar dari transistor, sedangkan arus emitor transistor PNP arahnya masuk ke dalam transistor. Terakhir adalah arus kolektor (IC) transistor NPN arahnya masuk, sedangkan arus kolektor transistor PNP arahnya ke luar.

Di sini dalam menganalisa arus pada transistor lebih mudah untuk menggunakan arah arus konvensional, yaitu dari potensial tinggi ke potensial rendah. Dibandikan dengan arus elektron yang arah arusnya dari potensial rendah ke potensial tinggi. Mengapa demikian? Ini karena terletak pada simbol arah panah yang ada di teminal emitor dari kedua transistor NPN dan PNP, di mana arah panah tersebut lebih mudah diartikan sebagai arah arus konvensional yang mengalir. Intinya, kedua transistor NPN dan PNP memiliki sistem arah arus yang berbeda satu sama lain. Selanjutnya, mari bahas beberapa rumus dasar untuk meganalisa transistor.

        3a. Contoh soal [back]

1. Dengan menggunakan proteus, tentukan penguatan tegangan untuk rangkaian pada Gambar 5.25. Tampilkan bentuk gelombang tegangan input dan output !

Jawab:

voltage gain

Gelombang Vin

Gelombang Voutput

2. Dengan menggunakan proteus, tentukan penguatan tegangan untuk rangkaian pada Gambar 5.32. tampilkan bentuk gelombang tegangan input dan output !

Jawab :

voltage gain

Gelombang Vin

Gelombang Vo

3. Dengan menggunakan proteus, tentukan penguatan tegangan untuk rangkaian pada Gambar 5.44. tampilkan bentuk gelombang tegangan input dan output !

Jawab :

Voltage Gain

Gelombang Vin dan Vout

        3b. Example [back]

1. Rangkai rangkaian berikut pada aplikasi proteus !

Jawab :

Gambar rangkaian

Tampilan pada osiloskop

2. Rangkai rangkaian berikut pada aplikasi proteus !

Jawab :

Gambar Rangkaian pada Proteus

Tampilan gelombang keluaran pada osiloskop

        3c. Pilihan Ganda [back]

            1. Pada analisis AC transistor BJT, parameter yang menggambarkan resistansi input AC adalah:

                A. hfe

                B. hie

                C. hre

                D. hoe

               Jawaban: B. hie

         Penjelasan: Parameter hie pada transistor BJT menggambarkan resistansi input AC atau perbedaan tegangan input AC (VBE) terhadap arus input AC (IB).

           2. Pada analisis AC transistor BJT, parameter yang menggambarkan resistansi output AC adalah:

                A. hfe

                B. hie

                C. hre

                D. hoe

                Jawaban: D. hoe

       Penjelasan: Parameter hoe pada transistor BJT menggambarkan resistansi output AC atau perbedaan tegangan output AC (VCE) terhadap arus output AC (IC).

        3. Parameter hfe (atau β) pada transistor BJT menggambarkan:

            A. Penguatan arus DC

            B. Penguatan tegangan DC

            C. Penguatan arus AC

            D. Penguatan tegangan AC

            Jawaban: A. Penguatan arus DC

        Penjelasan: Parameter hfe (atau β) pada transistor BJT menggambarkan penguatan arus DC atau   perbandingan perubahan arus kolektor (IC) terhadap perubahan arus basis (IB).

      4. Pada analisis AC transistor BJT, kapasitor Miller terbentuk antara:

          A. Basis dan Kolektor

          B. Basis dan Emitor

          C. Kolektor dan Emitor

          D. Kolektor dan Substrat

        Jawaban: A. Basis dan Kolektor

     Penjelasan: Kapasitor Miller pada transistor BJT terbentuk antara pin basis dan kolektor. Efek parasit kapasitansi antara kedua pin ini dapat mempengaruhi karakteristik frekuensi tinggi dari transistor.

     5. Parameter hre pada transistor BJT menggambarkan:

         A. Penguatan arus DC

         B. Penguatan tegangan DC

         C. Penguatan arus AC

         D. Penguatan tegangan AC

        Jawaban: D. Penguatan tegangan AC

    Penjelasan: Parameter hre pada transistor BJT menggambarkan penguatan tegangan AC atau perbandingan perubahan tegangan kolektor (VCE) terhadap perubahan tegangan basis (VBE).

    6. Pada analisis AC transistor BJT, perubahan tegangan basis (VBE) akan menyebabkan:

        A. Perubahan arus basis (IB)

        B. Perubahan arus kolektor (IC)

        C. Perubahan tegangan kolektor (VCE)

        D. Perubahan penguatan arus (hfe)

      Jawaban: B. Perubahan arus kolektor (IC)

     Penjelasan: Perubahan tegangan basis (VBE) pada transistor BJT akan menyebabkan perubahan arus kolektor (IC) karena adanya penguatan arus pada transistor.

4. Percobaan [back]

a. Prosedur Percobaan 

• Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus
• Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
• Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
• Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh 
• Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja

b. Rangkaian Simulasi

1. Gambar rangkaian 5.139

2. Gambar rangkaian 5.146

3. Gambar rangkaian 5.147

4. Gambar rangkaian 5.148

5. Gambar rangkaian 5.148

c. Prinsip kerja

• Voltage Deriver Bias : arus yang mengalir dari sumber arus bolak balik akan melewati kapasitor sebesar 10uF, yang akan menghasilkan tegangan pada kaki basis. Begitu juga dengan sumber arus DC, arus yang mengalir dan terhubung dengan resistor ketiga akan menghasilkan tegangan antar kaki kolektor. Nantinya, arus yang mengalir dari sumber DC dan AC akan bergabung dikaki emitor dan dikeluarkan pada output.
• Collector Feedback Configuration : arus yang mengalir dari sumber AC dan melewati kapasitor akan menuju ke kaki basis dan menimbulkan tegangan Vb. Arus DC akan mengalir melewati resistor dan menuju kaki emitter, menimbulkan Ve. Kedua arus tersebut akan menyatu pada kaki colector dan dari kaki kolektor disalurkan menuju ground.
• Darlington Configuration : arus yang mengalir dari sumber arus bolak balik akan melewati kapasitor sebesar 10uF, yang akan menghasilkan tegangan pada kaki basis transistor pertama. Begitu juga dengan sumber arus DC, arus yang mengalir dan terhubung dengan resistor ketiga akan menghasilkan tegangan antar kaki kolektor transistor kedua. Nantinya, arus yang mengalir dari sumber AC akan masuk ke kaki emitor transistor pertama, lalu dialirkan menuju basis transistor kedua. Arus DC dan AC akan bergabung pada kaki emitor transistor kedua, dan melewati resistor serta menuju ke output.

d. Video

1. Rangkaian 5.139
   
   
2. Rangkaian 5.146 

   
   
3. Rangkaian 5.147 

   
   
4. Rangkaian 5.148 

   
   
5. Rangkaian 5.149 

   
   

7. Link Download [back]

-  Rangkaian 5.27 

    1. 5.27 gambar 5.139 : klik disini

    2. 5.57 gambar 5.146 : klik disini

    3. 5.57 gambar 5.147 : klik disini

    4. 5.57 gambar 5.148 : klik disini

    5. 5.57 gambar 5.149 : klik disini

- Video Rangkaian 5.27

    1. 5.27 video 5.139 : klik disini

    2. 5.57 video 5.146 : klik disini

    3. 5.57 video 5.147 : klik disini

    4. 5.57 video 5.148 : klik disini

    5. 5.57 video 5.149 : klik disini

- Datasheet resistor : klik disini

- Datasheet kapasitor : klik disini

- Datasheet battery : klik disini