Notesale: Turn your study into money

Document Preview

Extracts from the notes are below, to see the PDF you'll receive please use the links above

---

MODUL 2 PENGUAT DIFERENSIAL
Ronnie Tjandra (13213140)
Asisten: Vivi Novia (13212010)
Tanggal Percobaan: 09/10/2015
EL2205-Praktikum Elektronika

Laboratorium Dasar Teknik Elektro - Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB
Abstrak
Pada percobaan ini, praktikan akan mengamati dan
menganalisis tegangan output single ended dan diferensial
diberbagai konfigurasi penguat diferensial dengan tegangan
input mode common dan mode diferensial
...
Percobaan
ini menggunakan osiloskop dan mutimeter untuk mengamati
penguat diferensial pada kit praktikum penguat diferensial
...

1
...


STUDI PUSTAKA

2
...
Pada keadaan ideal,
interferensi sinyal yang masuk akan dihilangkan
pada proses penguatan karena hanya selisih
tegangan yang diperkuat
...
Penguat diferensial dapat menjadi ideal
dengan konfigurasi pada arus bias, beban aktif, dan
transistor yang identic
...

Besaran pembanding penguatan diferensial Ad
dan penguatan common mode Acm disebut
sebagai CMRR common mode rejection rasio
sebagai berikut

Mengamati perilaku tahap penguat
diferensial dengan transistor bipolar
dengan berbagai konfigurasi



Gambar 2
...
2 Persamaan 1

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

1

2
...
Penambahan resistor Re ini akan
mengurangi penguatan diferensialnya
...
7 Persamaan 5

Penambahan resistansi degenerasi emitor akan
memperbaiki penguatan common mode
...
4 PENGUAT DIFERENSIAL DENGAN BIAS
CERMIN ARUS DAN BEBAN AKTIF

Peningkatan resistansi rangkaian sumber arus bias
dapat dilakukan dengan menggantikan resistor
dengan sebuah cermin arus
...

Gambar 2
...
Sinyal output untuk pasangan
diferensial seperti ini diambil pada salah satu
terminal kolektor pasangan diferensialnya
...
4 Persamaan 2

Penguat diferensial ini sebanding dengan arus bias
pada transistornya
...
8 Persamaan 6

Penguatan yang diperoleh akan sangat besar
mengingat ro sangat besar
...
5 Persamaan 3

Dimana Ree adalah resistansi sumber arus bias
yang digunakan dan re adalah parameter resistansi
emitor transistor sinyal kecil
...


2
...
Untuk
memperoleh
penguat
diferensial
dengan
jangkauan linear yang lebih besar digunakan
resistansi degenerasi emitor Re
...
9 Persamaan 7

Ro4 adalah resistansi output transistor beban pada
terminal output, B3 adalah penguatan arus
transistor eban pasangannya, Ree adalah resitansi
output sumber arus bias
...
6 Persamaan 4
Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

2

2
...
1 Rangkaian pemberi tegangan input
common mode

DIFERENSIAL

Penguat diferensial ideal bila pasangan diferensial
yang digunakan seluruh parameter sepenuhnya
sama
...
10 Persamaan 8

Demikian juga dengan transistor yang digunakan,
bila arus saturasinya tidak sama persis sama maka
akan diperoleh tegangan offset sebesar

Gambar 2
...
1

...


menggunakan mode XY, mengamati VTC,
memperbesar amplituda agar batas saturasi
teramati, menggambar dan mencatat batas saturasi

Gambar 2
...


Gambar 3
...
a) -0,5 Vd dan 0,5 Vd b) 0 dan Vd

METODOLOGI

Komponen dan alat-alat yang digunakan pada
percobaan penguat diferensial adalah :



Generator sinyal



Osiloskop



Multimeter



Catu daya ter regulasi



mengamati bentuk gelombang sinyal output yang
melewati batas saturasi mode dual trace
...


Pasangan Diferensial dengan bias resistor

Langkah – langkah dan percobaan yang akan
dilakukan berikut :
1
...
3 Rangkaian penguat diferensial dengan
bias resistor 5 KOhm
Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

3

menyusun rangkaian penguat pasangan diferensial
pada gambar 3
...
saat mengamati
diferensial, terminal output tidak dihubungkan
dengan ground lalu mencatat V0+, Vo-, Vo+-Vo-

Gambar 3
...
4

Gambar 3
...
5

3
...
6 Rangkaian penguat diferensial dengan bias
cermin arus
Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

4

menyusun rangkaian seperti pada gambar 3
...


melakukan pengamatan mode diferensial dan
common mode

4
...
8 Rangkaian penguat diferensial

Menyusun rangkaian seperti pada gambar 3
...


4
...
1 PEMBERIAN DAN PENGUKURAN TEGANGAN
UNTUK PASANGAN DIFERENSIAL

4
...
1 Nilai arus pada bias yang mengalir

mengubah rangkaian dengan memberikan beban
pada output seperti pada gambar 3
...
1 Sinyal input dan output (Vo+ atau Vo-)
untuk input diferensial

Gambar 3
...
2 Sinyal input dan output (Vo+ - Vo-) untuk
input diferensial

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

5

Gambar 4
...
3 VTC untuk input diferensial (Vo+)

Gambar 4
...
8 VTC untuk input common mode (Vo+)

Gambar 4
...
9 VTC untuk input common mode (Vo-)

7,4

Tabel 4
...
1 dapat kita lihat bahwa penjumlahan
arus pada Rc1 dan arus pada Rc2 sama dengan arus
bias
...
2 dapat dilihat bahwa tegangan output
diferensial merupakan selisih dari tegangan output
single ended
...
10 VTC untuk input common mode (Vo+ Vo-)

Vin (V)

Vo+ (V)

Vo- (V)

Vo+-Vo- (V)

61,9 m

61,24 m

61,25 m

0

Tabel 4
...
3 dapat dilihat bahwa tegangan output
diferensial dengan input common mode sama
dengan nol
...

Dari hasil perbandingan antara input diferensial
mode dan common mode, input common mode
lebih simetris daripada input diferensial
...
6 Sinyal input dan output (Vo+ atau Vo-)
untuk input common mode

Peguatan pada rangkaian pasangan diferensial
dengan input common mode adalah nol
...
15 sinyal input dan output (Vo+ - Vo-) untuk
input diferensial mode
Gambar 4
...
16 VTC (Vo+ - Vo-) untuk input diferensial
mode
Gambar 4
...
17 VTC (Vo+) untuk input diferensial mode
Gambar 4
...
18 sinyal input dan output (Vo+) untuk input
diferensial mode
Gambar 4
...
4 Tegangan output thp input common mode

Dari tabel 4
...
4 dapat dilihat bahwa
tegangan output single ended pada rangkaian
diferensial dengan tegangan bias negatif yang lebih
besar (-15 V dibanding -9 V) akan mengakibatkan
tegangannya lebih besar
...
19 sinyal input dan output (Vo-) untuk input
diferensial mode

Penguatan pada rangkaian penguat ini (tegangan
bias lebih negatif ) dgn input CM adalh nol
...
20 VTC (Vo-) untuk input diferensial mode

Vin (V)

Vo+ (V)

Vo- (V)

Vo+-Vo- (V)

61,9 m

2,76

-4,63

Gambar 4
...
5 Tegangan output terhadap input diferensial
mode

Dari tabel 4
...
5 dapat dilihat bahwa tegangan
outputnya adalah sama, meskipun tegangan bias
negatifnya diperbesar (dari -9 V menjadi -15 V)
...
Hal ini berarti penguat diferensial ini
tidaklah simetris
...



Rangkaian diferensial dengan bias resistor dan
degenerasi emitor

Gambar 4
...
6 Tegangan output terhadap input diferensial
mode

Dari tabel 4
...
Disini juga dapat dilihat bahwa tegangan
single ended positif tidak sama dengan yang
negatif
...

Penguatan pada rangkaian diferensial dengan
degenerasi emitor pada input diferensial mode
adalah 74 V/V
...
21 VTC dan sinyal I/O (Vo+) untuk input
diferensial mode

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

8

pada tabel 4
...
3 (percobaan sebelumnya), hal
ini disebabkan oleh penambahan resistor
degenerasi pada rangkaian penguat diferensial
...

Gambar 4
...
25 VTC dan sinyal I/O (Vo+) untuk input
common mode

Dari ketiga rangkaian pasangan diferensial dengan
bias resistor (119,62 V/V), rangkaian resistansi bias
dan tegangan bias negatif lebih besar (119,54 V/V),
dan rangkaian bias resistor degenerasi emitor (74
V/V) dapat diketahui bahwa penguatan diferensial
dengan input diferensial mode ditentukan oleh arus
kolektor pada masing-masing transistor
...
Dimana Gm = Ic/Vt
...
Berdasarkan
persamaan 3 dapat dilihat bahwa semakin besar
resistansi bias maka penguatan common mode
kecil
...
3 PENGUAT DIFERENSIAL DENGAN BIAS
CERMIN ARUS

Gambar 4
...
27 VTC dan sinyal I/O (Vo+) untuk input
common mode

Tabel 4
...
7 dapat diliat bahwa tegangan
diferensial output (Vo+ - Vo-) tidaklah nol seperti
Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

9

Gambar 4
...
29 VTC dan sinyal I/O (Vo+ - Vo-) untuk
input common mode

Vin (V)

Vo+ (V)

Vo- (V)

Vo+-Vo- (V)

61,9 m

6,76 m

6,76 m

Gambar 4
...
28 VTC dan sinyal I/O (Vo+) untuk input
diferensial mode

0

Tabel 4
...
8 dapat dilihat bahwa tegangan output
diferensial pada input common mode adalah nol
dan juga tegangan output single ended adalah
sama
...
29 VTC dan sinyal I/O (Vo-) untuk input
diferensial mode

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

1
0

Vin (V)

Vo+ (V)

Vo- (V)

Vo+-Vo- (V)

61,9 m

4,6

-2,48

7,08

Tabel 4
...
7 dapat dilihat bahwa teganagn output
diferensialnya merupakan selisih dari tegangan
output single endednya
...

IRC1

IRC2

IRref

IC4

961,564 u

898,49 u

1,664 m

1,811 m

Tabel 4
...
8 dapat dilihat bahwa arus yang
mengalir pda kolektor 4 merupakan penjumlahan
dari kedua sisi penguat diferensial
...
30 VTC dan sinyal I/O (Vo+) untuk input
common mode

Penggunaan pasangan diferensial dengan bias
cermin arus membuat penguatan diferensial
semakin mendekati idealnya karena resistansi bias
menggunakan cermin arus bisa mendekati tak
hingga
...
Ro bernilai ratusan
kilo Ohm sehingga penguatannya akan semakin
besar
...
4 PASANGAN DIFERENSIAL DENGAN CERMIN
Gambar 4
...
9 Tegangan output terhadap input common
mode

Dari tabel 4
...


Gambar 4
...
10 Tegangan output terhadap input common
mode

Dari tabel 4
...


Gambar 4
...
9 Tegangan output terhadap input diferensial
mode

Dari tabel 4
...

Keuntungan menggunakan cermin arus dan beban
aktif adalah arus yang mengalir pada kedua sisi
semakin besar sehingga penguatannya semakin
besar
...
33 VTC dan sinyal I/O (Vo+) untuk input d
mode

Gambar 4
...
33 VTC dan sinyal I/O (Vo+) untuk input dif
mode

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

12

Gambar 4
...
9 Tegangan output terhadap input diferensial
mode

Dari tebel 4
...

Rangkaian penguat diferensial dengan bias cermin
arus dan beban aktif memiliki penguatan
diferensial lebih besar dan penguatan common
mode lebih kecil sehingga CMRR akan semakin
besar
...


KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat diperoleh dari percobaan
penguat diferensial adalah :


Rangkaian penguat diferensial dapat
memperkuat
lemah
sinyal
dengan
menghilangkan interferensi



Rangkaian penguat diferensial akan
semakin ideal dengan menggunakan bias
cermin arus dan beban aktif



CMRR pada rangkaian penguat diferensial
dengan menggunakan bias cermin arus
dan beban aktif akan semakin besar
disbanding bias resistor
...


DAFTAR PUSTAKA
[1]

Mervin T
...


Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

13



---