BAHAN AJAR ELEKTRONIKA ANALOG. ALFITH, S.Pd, M.Pd MATA KULIAH DISUSUN OLEH :

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


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

110 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


Mata Kuliah


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


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


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


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


Mata Kuliah


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


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


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


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 // 40k  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


Mata Kuliah


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


Mata Kuliah


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)



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



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


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


Mata Kuliah


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



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



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


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


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

BAHAN AJAR ELEKTRONIKA ANALOG. ALFITH, S.Pd, M.Pd MATA KULIAH DISUSUN OLEH :

Recommend Documents