PROGRAM STUDI FISIKA – FMIPA ITB
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DAN INSTRUMENTASI
MODUL 07
PENGUAT DAYA 1 TUJUAN • • •
Memahami konfigurasi dan prinsip kerja penguat daya kelas B dan AB. Memahami pengaruh frekuensi dan tegangan terhadap keluaran yang diberikan. Memahami penggunaan penguat daya dalam rangkaian elektronika.
2 PERSIAPAN • •
Mempelajari jenis-jenis penguatan daya Mempelajari karakteristik transistor 2N3904 dan 2N3906
3 PERALATAN PRAKTIKUM • • • • • • • • • •
Transistor 2N3904 2 buah dan 2N3906 2 buah Resistor 100 Ω 2 buah dan 390 ΩΩ2 buah Potensiometer/Resistor variabel 10 kΩ Kapasitor 470 uF 2 buah Dioda 1N4007 2 buah Catu daya Signal generator Osiloskop Multimeter Breadboard
4 DASAR TEORI Dalam rangkaian elektronika terkadang dibutuhkan suatu rangkaian yang dapat memberikan penguatan pada sinyal masukan yang diberikan atau penguatan daya. Salah satu peran dari transistor adalah sebagai komponen penguat daya. Besar penguatan yang diberikan bergantung pada karakteristik transistor yang digunakan dan jenis kelas penguat daya yang digunakan pula. Penguat A daya menggunakan satu buah transistor dan mempunyai rata-rata efisiensi rendah, berkisar antara 25% hingga 30%. Penguat daya kelas B atau penguat push-pull menggunakan dua transistor[1] dengan pemasangan yang saling bertolak belakang. Maksud dari saling bertolak belakang adalah pada penguat daya kelas B terdapat bagian untuk positive half cycle dan negative half cycle. Hal ini dilakukan agar sinyal yang diloloskan masih tetap sinyal bolak-balik. Keluaran sinyal pada rangkaian ini masih dimungkinkan terdapat cacat sehingga untuk mengurangi hal tersebut dibutuhkan keadaan panjar maju pada tiap emitternya.
Gambar 1. Rangkaian penguat daya kelas B
Gambar 2. Garis beban AC penguat kelas B
MODUL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR –
1
Hasil perbandingan input dan output pada rangkaian penguat daya kelas B adalah sebagai berikut
Gambar 3. Sinyal input dan output pada penguat kelas B
Pada gambar 1, rangkaian tersebut akan bekerta jika tegangan pada transistor sedikit di atas tegangan cutoff atau tegangan batas yakni 0,6 – 0,7 V. Namun karena dalam kasus ini digunakan tegangan yang berfluktuasi cepat (AC) atau bolak baik sesuai dengan frekuensi yang diberikan maka kestabilan transistor harus dijaga. Pada penguat kelas B, digunakan resistor antara kaki basis kedua transistor (lihat gambar). Spesifikasi kurva V BE, nilai maksimum dan lain-lain dari kedua transistor yang digunakan harus semirip mungkin, sebagai contoh 2N3904 dengan 2N3906. Hal lain yang perlu diwaspadai adalah bawa arus kolektor (I C) pada transistor cukup sensitif dengan perubahan tegangan VBE dan perubahan suhu yang diakibatkan oleh adanya beda tegangan tiap kaki transistor. Hal ini akan menimbulkan crossover distortion. Oleh karena itu untuk mengakomodasi panas yang dihasilkan dapat digunakan heat sink atau kelongsong bakar untuk menjaga suhu pada kaki transisitor. Kelemahan dan kekurangan yang didapati pada penguat kelas B seperti sensitivitas pada transistor ternyata dapat diatasi dengan penggunaan dioda pada rangkaian penguat. Ide penggunaan dioda adalah untuk membuat tegangan bias pada dioda emitter. Untuk melakukan ini dibutuhkan dioda yang memiliki kurva VBE mirip dengan kurva VBE yang dimiliki oleh transistor pada penguat. Dengan demikian dioda ini juga akan dapat menekan terjadinya crossover distortion pada penguat. Penguat jenis ini disebut penguat kelas AB.
Gambar 4. Rangkaian penguat daya kelas AB
MODUL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR –
2
5 TUGAS PENDAHULUAN 1. Apa yang dimaksud dengan penguat daya kelas A? Gambarkan rangkaiannya dan jelaskan cara kerjanya! [nilai: 15] 2. Apa yang dimaksud dengan penguat daya kelas B? Gambarkan rangkaiannya dan jelaskan cara kerjanya! [nilai: 15] 3. Apa yang dimaksud dengan penguat daya kelas AB? Gambarkan rangkaiannya dan jelaskan cara kerjanya! [nilai: 15] 4. Sebutkan keunggulan dan kelemahan yang dimiliki oleh masing-masing jenis penguat daya! [nilai: 15] 5. Apa yang dimaksud dengan crossover distortion? Mengapa hal tersebut dapat terjadi? [nilai: 10] 6. Buat simulasi rangkaian penguat daya kelas A, B, dan AB dengan menggunakan perangkat lunak Proteus, perlihatkan gambar rangkaian serta respon output terhadap input yang dihasilkan. Catatan: rangkaian penguat daya menggunakan transistor 2N3904 dan 2N3906, adapun untuk nilai VCC, tegangan input (AC) dan resistor menggunakan nilai sembarang, asalkan respon output terhadap input dapat terlihat/terdeteksi dengan baik. [nilai: 30]
6 LANGKAH PERCOBAAN 1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 1. 2. Masukkan tegangan input dari signal generator dengan nilai frekuensi dan amplitudo (VRMS) seperti yang tercantum pada tabel di log aktivitas. 3. Berikan tegangan Vcc pada rangkaian dengan menggunakan catu daya sesuai dengan tabel di log aktivitas. 4. Ukur tegangan output (VRMS) pada beban dengan menggunakan multimeter kemudian gambarkan sinyal keluaran yang dihasilkan. 5. Tuliskan hasil pengukuran yang diperoleh pada log aktivitas. Bandingkan hasil keluaran untuk setiap frekuensi yang berbeda. 6. Lakukan kembali langkah 1 - 5 untuk rangkaian pada gambar 4 (penguat AB). 7. Setelah selesai praktikum, matikan sumber tegangan, rapikan kembali setiap komponen dan masukkan ke dalam toolbox, kembalikan kembali peralatan pada tempatnya.
7 TUGAS LAPORAN 1. Bagaimana pengaruh variasi frekuensi pada output yang dihasilkan? 2. Apa yang terjadi saat tegangan yang diberikan kurang dari tegangan cutoff? 3. Bandingkan hasil yang didapat dengan referensi! Apakah terdapat crossover distortion? Mengapa hal tersebut terjadi? 4. Jelaskan prinsip kerja penguat daya kelas B dan AB! 5. Bandingkan hasil penguatan antara kelas B dan AB! Apa kesimpulan yang didapat? 6. Sebutkan minimal 2 aplikasi penguat daya pada rangkaian elektronika! 7. Buatlah kesimpulan dari percobaan ini!
8 REFERENSI [1] Malvino, Albert. 2006. Electronic Principles 7th Edition. McGraw-Hill: USA ( halaman 376)
MODUL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR –
3
LOG AKTIVITAS Nama NIM Shift
: : :
Percobaan 1: Penguat B Data tegangan output terhadap input yang diberikan.
Frekuensi (Hz)
100
500
2000
Vin (VRMS)
VCC
VEE
1V
12 V
-12 V
3V
12 V
-12 V
5V
12 V
-12 V
5V
5V
-5 V
5V
5V
5V
6V
5V
-5 V
6V
5V
5V
1V
12 V
-12 V
3V
12 V
-12 V
5V
12 V
-12 V
5V
5V
-5 V
5V
5V
5V
6V
5V
-5 V
6V
5V
5V
1V
12 V
-12 V
3V
12 V
-12 V
5V
12 V
-12 V
5V
5V
-5 V
5V
5V
5V
6V
5V
-5 V
6V
5V
5V
Vout (VRMS)
Gambar
MODUL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR –
1
Percobaan 2: Penguat AB Data tegangan output terhadap input yang diberikan.
Frekuensi (Hz)
100
500
2000
Vin (VRMS)
VCC
VEE
1V
12 V
-12 V
3V
12 V
-12 V
5V
12 V
-12 V
5V
5V
-5 V
5V
5V
5V
6V
5V
-5 V
6V
5V
5V
1V
12 V
-12 V
3V
12 V
-12 V
5V
12 V
-12 V
5V
5V
-5 V
5V
5V
5V
6V
5V
-5 V
6V
5V
5V
1V
12 V
-12 V
3V
12 V
-12 V
5V
12 V
-12 V
5V
5V
-5 V
5V
5V
5V
6V
5V
-5 V
6V
5V
5V
Vout (VRMS)
Gambar
MODUL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR –
2
