PRAKTEK ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKASI

PENGUAT KELAS C TERTALA

( TUNED CLASS C AMPLIFIER )

Nama Praktikan : Roni Apriantoro

Nim : 4.31.14.1.16

Kelas : TE - 2B

Tanggal Percobaan : 21 Desember 2015 - 4 Januari 2016

Tanggal Penyerahan : 11 Januari 2016

Dosen Pengampu : Abu Hasan , S.T., M.T.

Jurusan Teknik ElektroProgram Studi Teknik Telekomunikasi (D4)

Politeknik Negeri SemarangTahun 2015

PERCOBAAN - 12

PENGUAT KELAS C TERTALA

(TUNED CLASS C AMPLIFIER)

1. Tujuan

Setelah melaksanakan praktikum, menyusun rangkaian, memeriksa rangkaian dan

menganalisa data diharapkan mahasiswa dapat :

a. Menentukan frekuensi resonansi dari penguat kelas C tertala.

b. Menjelaskan efek penguat kelas C tertala pada gelombang persegi.

2. Dasar Teori

Klasifikasi Amplifier

Bias dc dari rangkaian transistor menentukan klasifikasi amplifier dari transistor

tersebut. Letak titik Q tiap kelas penguat seperti gambar 12.1 berikut.

Penguat Kelas A : titik kerja transistor terletak ditengah-tengah garis beban dc.

Transistor tetap dalam daerah aktif selama seluruh perioda. Sehingga sinyal yang

dihasilkan utuh 360o. Pada dasarnya penguat kelas A bekerja pada bagian linier dari

karakteristiknya.

Penguat Kelas B : titik kerja transistor terletak pada titik sumbat (cutoff).

Transistor hanya tinggal dalam daerah aktif untuk setengah perioda. Sehingga sinyal yang

dihasilkan setengah perioda.

Penguat Kelas AB : titik kerja transistor terletak diantara titik kerja klas A dan

klas B. Sinyal yang dihasilkan kurang dari 360o dan lebih dari setengah perioda (180o).

Penguat Kelas C : titik kerja transistor dipilih sedemikian rupa sehingga arus

keluarannya (atau tegangannya) adalah nol untuk lebih dari setengah gelombang dari

sinyal sinusoida. Sehingga sinyal keluaran yang dihasilkan kurang dari setengah

gelombang sinusoida.

Saturasi

Cut Off

(a) (b)

Gambar 12.1. (a) Kurva karakteristik masukan dan titik operasi

(b) Kurva karakteristik keluaran dan titik operasi.

Pada penguat kelas A, tegangan bias diberikan agar penguat beroperasi pada

tengah-tengah garis beban. Sedangkan pada penguat kelas C , tegangan bias diberikan

berada dibawah cut off. Jika diberikan sinyal masukan sinusoida, keluaran penguat akan

terdistorsi. Keluaran terdistorsi ini dapat diperbaiki dengan menggunakan rangkaian

resonansi paralel.

3. Alat dan Bahan yang Digunakan

a. Transistor 2N 3904 (atau ekivalen)

b. Resistor 10K.

c. Induktor 2,5 mH

d. Kapasitor 1F; 0,047F; 0,01F

e. CRO

f. Generator Fungsi 10 Hz s/d 1 MHz

g. Multimeter Analog & Digital

h. Catu Daya 12 Volt

4. Langkah Percobaan

1. Siapkan catu daya ( Power Supply).

2. Pastikan catu daya pada kondisi OFF dan pengatur tegangan pada posisi minimum.

Daerah Aktif

Daerah Cut Off

Daerah Saturasi

3. Hubungkan catu daya dengan tegangan jala-jala.

4. Siapkan catu daya untuk mencatu rangkaian penguat.

5. Buat rangkaian seperti berikut:

Gambar 12.2. Rangkaian Percobaan Penguat klas C tertala

6. Hitunglah terlebih dahulu frekuensi resonansi dari penguat dengan menggunakan

rumus dengan nilai L = 2,5 mH dan C = 0,01 F

7. Pindahkan catu daya ke posisi ON dan jangan masukkan dulu masukan dari sinyal

generator. Ukurlah tegangan VCE dan VBE dari rangkaian.

8. Pasang signal generator dengan masukan gelombang sinus dengan frekuensi 3

KHz dan amplitudonya 3 Vp-p. Ukurlah tegangan masukan Vi dan bentuk

gelombang pada R1 demikian juga keluaran Vo. Gambarlah bentuk gelombang

masukan dan keluaran. Bandingkan bentuknya.

9. Ukurlah frekuensi pada Vo.

10. Ubahlah bentuk gelombang masukan menjadi bentuk persegi. Dengan frekuensi 3

KHz dan amplitudonya 3 Vp-p.

11. Amati bentuk gelombang pada keluaran. Sambil diamati tersebut, naikkan

frekuensi masukan sampai Vo mencapai maksimum. Ukur dan catat frekuensi

masukan dan keluaran. Gambarkan bentuk gelombangnya.

12. Bandingkan frekuensi keluaran pada langkah 9 dan 11, bandingkan dengan hasil

perhitungan pada langkah 6.

13. Lepaskan L1 dan C2, gantikan dengan resistor 1K.

14. Berikan masukan gelombang sinus dengan frekuensi 1 KHz dan amplitudonya 3

Vp-p.

15. Amati dan catat bentuk gelombang masukan dan keluaran. Apa pengaruh

rangkaian LC?

5. Tugas dan Pertanyaan

A. Tugas

1. Carilah contoh rangkaian penguat tertala yang lain

B. Pertanyaan

1. Mengacu pada gambar rangkaian percobaan, apabila diinginkan frekuensi

resonsnsi sebesar 50 KHz, berapa besar kapasitansi dari kapasitor yang harus

dipasang?

2. Apabila diinginkan frekuensi resonansi 5MHz, dan kapasitornya 500 pF, berapa

besarnya induktor yang harus dipasanga?

3. Gelombang berbentuk persegi dengan frekuensi 25 KHz, sebenarnya terdiri dari

frekuensi dasar 25 KHz, dan frekuensi harmonik pertama, kedua dan seterusnya.

Berapa besarnya frekuensi harmonik pertama, kedua dan ketiganya?

6. Jawaban Tugas dan Pertanyaan

A. Tugas

B. Pertanyaan

1.

Kapasitansi yang diperlukan untuk frekuensi resonansi 50 Khz adalah 4.045x10-9 atau 4

pf.

2.

Besar Induktor untuk menghasilkan resonansi 5 Mhz kapasitor 500 pF adalah 2,0225 x10-6

/ 2 μF.

3. Gelombang berbentuk persegi dengan frekuensi 25 KHz, sebenarnya terdiri dari frekuensi dasar 25 KHz, dan frekuensi harmonik pertama, kedua dan seterusnya. Berapa besarnya frekuensi harmonik pertama, kedua dan ketiganya? f harmonik 1 = 25 KHz f harmonik 2 = 50 KHz f harmonik 3 = 75 KHz

7. Data Hasil Percobaan

Ket. Frekuensi (KHz)

Amplitudo

Vo(volt)

Vi(volt)

Gelombang

Langkah percobaan

8Gelombang

sinus

Input

3 5,41 1,03

3

Output

3

Langkah percobaan

10Gelombang

kotak

Input

3 8,97 1,42

3

Output

36

Bentuk gelombang

pada frekuensi resonansi

Input

3 10,7 1,03

31,3

Output

31,41

Bentuk gelombang sinus Vo

maksimum

Input

3 12,2 1,03

11,21

Output

38,07

Bentuk gelombang kotak Vo

maksimum

Input

3 7,86 1,42

11,06

Output

8

Bentuk gelombang

dengan melepas L1

dan C2 diganti

dengan R 1KΩ

Input

3 3,76 1,02

1,115

Output

1,118

1. VCE dan VBE tanpa sinyal generatorVCE = 12 V VBE =0 V

8. Analisis data

Percobaan rangkaian penguat kelas C tertala dilakukan dengan menggunakan

transistor 2N 3904 dengan pengaturan pemasangan tiap kaki transistor disesuaikan

dengan datasheet.

Sebelum menganalisis rangkaian tersebut, dilakukan perhitungan teoritis terhadap

nilai frekuensi resonansi penguat kelas C tertala sebagai berikut :

Rangkaian ini juga tidak perlu dibuatkan bias, karena transistor memang sengaja

dibuat bekerja pada daerah saturasi. Rangkaian L C pada rangkaian tersebut akan ber-

resonansi dan ikut berperan penting dalam me-replika kembali sinyal input menjadi

sinyal output dengan frekuensi yang sama. Rangkaian ini jika diberi umpan balik dapat

menjadi rangkaian osilator RF yang sering digunakan pada pemancar. Penguat kelas C

memiliki efisiensi yang tinggi bahkan sampai 100%, namun tingkat fidelitasnya memang

lebih rendah. Tetapi sebenarnya fidelitas yang tinggi bukan menjadi tujuan dari penguat

jenis ini.

Pemasangan kapasitor senilai 1μF pada sisi input dimaksudkan agar kapasitor

mampu mengisolasi arus listrik DC pada input rangkaian dan melewatkan arus listrik AC.

Setelah rangkaian selesai dirancang, rangkaian dicatu dengan tegangan 12 V.

Pengukuran dilakukan untuk mengetahui nilai VBE dan VCE. Berdasarkan pengukuran

yang dilakukan, didapatkan hasil secara berurutan masing-masing sebesar 0 dan 12 V.

Nilai VBE menunjukkan hasil 0 dikarenakan tegangan antara basis dan emitter seluruhnya

di groundkan, sedangkan nilai VCE menunjukkan nilai yang identik dengan Vcc karena

emitter tersambung secara langsung ke Vcc.

Setelah pengukuran tiap sisi rangkaian, sisi input diberikan sinyal frekuensi 3 KHz

dengan amplitudo 3 Vpp. Pada oscilloscope terlihat bahwa awal steady state

menunjukkan amplitudo yang tinggi, dan selanjutnya naik-turun, atau dengan kata lain

rangkaian tersebut menghasilkan frekuensi, dan amplitudo output yang berbeda.

Berdasarkan dengan langkah percobaan diatas, didapatkan nilai tegangan input adalah

sebesar 1,03 V, sedangkan tegangan output sebesar 5,41 volt. Sehingga nilai penguatan

yang terjadi adalah sebesar 5,25 kali. Selain tegangan, dari frekuensi input sebesar 3

KHz, terjadi frkuensi output pada oscilloscope sebesar 38,46 KHz. Kemudian Praktikan

melakukan perubahan frekuensi input menjadi mendekati frekuensi resonansi, yaitu

antara 30 sampai 44 KHz. Dan dari perlakuan tersebut teramati bahwa gelombang yang

dihasilkan mendekati bentuk sinus sempurna walaupun di puncak-puncaknya terjadi

sedikit cacat. Gelombang sinyal output akan masih terlihat (amplitudo output maksimal

pada oscliioscope) sampai dengan frekuensi maksimum 38 KHz. Berikut adalah bentuk

gelombang pada frekuensi disekitar frekuensi resonansi yang menunjukkan bentuk

gelombang output mendekati sinus sempurna :

Frekuensi input

(KHz)Bentuk Gelombang

44,96

36,34

30,60

Ketika jenis sinyal input diubah menjadi gelombang kotak, namun masih dengan

frekuensi dan Vpp yang sama, hal tersebut relatif memperlihatkan perubahan tegangan

dan frekuensi output cukup signifikan yang teramati pada oscilloscope, seperti yang

ditunjukkan gambar hasil percobaan 10.

Perlakuan selanjutnya adalah praktikan menggati L1 dan C1 dengan resistor

masing-masing sebesar 1 K Ohm. Pada sisi output menghasilkan bentuk gelombang

cacat yaitu berbentuk kotak. Rangkain L C memberi pengaruh pada pembentukan sinyal

harmonis pada gelombang. Setelah dilakuka pengukuran, ditemukan nilai Vo= 3,76 V

dan Vi= 1,02 V, sehingga terjadi penguatan sebesar 3,68 kali.

9. Kesimpulan

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :

1. Pada penguat kelas C menggunakan rangkaian resonansi di mana rangkaian

resonansi ini terdiri dari komponen L (induktor) dan C (kapasitor) yang berfungsi

untuk membentuk sinyal harmonis baik pada gelombanag sinus maupun

gelombang kotak.

2. Transistor penguat kelas C bekerja aktif hanya pada fasa positif saja, bahkan jika

perlu cukup sempit hanya pada puncak-puncaknya saja dikuatkan. Sisa sinyalnya

bisa direplika oleh rangkaian resonansi L dan C.

3. Ketika L dan C di lepas sinyal output akan menjadi kotak dan cacat.