tugas elektronika sub 5.16



1.Pendahuluan[Back]

    Dalam dunia elektronik, penguatan sinyal dan pemrosesan informasi menjadi fokus saat merancang berbagai sistem. Pendekatan yang umum digunakan untuk mencapai tujuan ini adalah dengan menggunakan sistem cascading. Sistem bertingkat adalah konfigurasi sirkuit elektronik yang menggunakan beberapa blok penguatan berturut-turut  untuk meningkatkan penguatan dan kinerja sistem secara keseluruhan. Pada dasarnya, sistem cascade menggabungkan manfaat setiap tahap penguatan untuk mencapai perolehan keseluruhan yang lebih tinggi.
    Setiap tahap penguatan dapat dirancang  sesuai dengan kebutuhan aplikasi dengan karakteristik tertentu seperti penguatan, bandwidth, dan respons frekuensi. Penggunaan sistem cascade tidak terbatas pada aplikasi spesifik apa pun.Mereka digunakan dalam berbagai sistem elektronik termasuk amplifier audio, penerima radio, penerima sinyal digital, dll. Karena Anda dapat menyesuaikan properti setiap tingkat penguatan, sistem cascade sangat fleksibel dan dapat diterapkan pada berbagai situasi.
    Namun, merancang dan mengimplementasikan sistem cascade memerlukan pemahaman mendalam tentang berbagai aspek teknis seperti impedansi, kebisingan, dan stabilitas. Oleh karena itu, pemahaman komprehensif tentang landasan teori dan prinsip pengoperasian sistem cascade adalah kunci untuk mengoptimalkan kinerja dan efisiensi sistem secara keseluruhan.

2.Tujuan[Back]
  • mengetahui apa itu sistem kendali cascade
  • mengetahui bagaimana mengoperasikan cascade
  • mengetahui komponen-komponen dan sifat cascade system
  • mampu membuat rangkaian sistem cascade

3.Alat dan Bahan[Back]
  1. Resistor

    Resistor berfungsi sebagai penghambat arus dalam rangkaian listrik.



  2. Transistor

    Transistor merupakan salah satu komponen elektronika aktif yang paling sering digunakan dalamr angkaian elektronika, baik rangkaian elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian elektronika yang rumit dan kompleks. Transistor pada umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenide.

  3. Kapasitor



    Kapasitor untuk menyimpan listrik pada rangkaian elektronika.

  4. Ground

    Grounding berfungsi sebagai proteksi peralatan elektronik atau instrumentasi sehingga dapat mencegah kerusakan akibat adanya bocor tegangan dan untuk menetralisir cacat (noise) yang disebabkan baik oleh daya yang kurang baik ataupun kualitas komponen yang tidak standar.

  5. Voltmeter


    Voltmeter merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur tegagan listrik dalam suatu rangkaian listrik, umumnya bentuk penyusunannya paralel berdasarkan tempat komponen yang akan diukur.

  6. Amperemeter


    Amperemeter adalah alat untuk mengukur kuat arus yang mengalir dalam rangkaian.

  7. Osiloskop


    Osiloskop adalah alat ukur untuk mengukur kuat arus memproyesikan frekuensi dan sinyal listrik dalam bentuk grafik.

4.Dasar Teori[Back]

      Pendekatan sistem dua-port sangat berguna untuk sistem bertingkat seperti yang muncul pada gambar 5.67 dimana Av1, Av2, Av3, dan seterusnya adalah kenaikan tegangan setiap tahap dalam kondiis dimuat. Artinya, Av1 ditentukan engan impedansi input untuk Av2 yang bertindak sebagai beban pada Av1. untuk Av2, Av1 akan menentukan kekuatan sinyal dan sumber impedansi pada input ke Av2. Keuntungan total sistem kemudian ditentukan oleh produk dari keuntungan individu sebagai berikut:

dan total :
    Tidak peduli seberapa sempurna desain sistem, penerapan beban kedua port sistem akan memengaruhi kenaikan tegangan. Karena itu, tidak ada kemungkinan suatu situasi dimana Av1, Av2, dan seterusnya dari gambar 5.67 hanyalah nilai-nilai tanpa beban. Pemuatan dari setiap tahap yang berhasil harus dipertimbangkan. Parameter tanpa beban dapat digunakan untuk keuntungan yang diperoleh dari gambar 5.99, tetapi persamaan membutuhkan nilai yang dimuat.

RC-Coupled BJT Amplifiers

        Salah satu koneksi tahap penguat yang populer adalah rangkaian RC-coupled yang ditunjukkan pada gambar 5.69 ini contoh berikutnya. Namanya berasal dari kapasitor kopling kapasitif C c dan fakta bahwa beban pada tahap pertama adalah kombinasi RC. Isolasi kapasitor kopling dua tahap dari sudut pandang DC tetapi bertindak sebagai ekuivalen hubung singkat untuk respons AC. Impedansi masukan tahap kedua bertindak sebagai beban pada tahap pertama, memungkinkan pendekatan yang sama untuk analisis seperti yang dijelaskan dalam dua bagian terakhir.

Casode Connection

Konfigurasi cascode memiliki salah satu dari dua konfigurasi. Dalam setiap kasus kolektor dari transistor terkemuka terhubung ke emitor dari transistor berikutnya.

        Pengaturan memberikan impedansi masukan yang relatif tinggi dengan penguatan tegangan rendah untuk tahap pertama untuk memastikan kapasitansi input Miller berada pada minimum, sedangkan tahap CB memberikan respons frekuensi tinggi yang sangat baik.

  • EXAMPLE
Example 5.14:
Sistem dua tahap pada gambar 5.68 menggunakan transistor emitor-follower konfigurasi sebelum konfigurasi common-base untuk memastikan persentase maksimum dari sinyal yang diterapkan muncul di terminal input dari penguat common-base. Dalam Gambar 5.68, nilai tanpa beban disediakan untuk setiap sistem dengan pengecualian Zi dan Zo untuk emitor-follower, yang merupakan nilai yang dimuat. Untuk konfigurasi Gambar 5.68, tentukan:

a. keuntungan yang dimuat untuk setiap tahap
b. keuntungan total untuk sistem, Av, dan AVs
c. gain arus total untuk sistem
d. gain total untuk sistem jika konfigurasi emitor-follower dihilangkan
jawab:
untuk konfigurasi emitor-follower, gain yang dimuat adalah

untuk konfigurasi basis umum


Secara total, oleh karena itu, gain sekitar 25 kali lebih besar dengan konfigurasi emitor lanjutan untuk menarik sinyal ke tahap penguat. Perhatikan, bagaimanapun, juga penting bahwa impedansi keluaran tahap pertama relatif dekat dengan impedansi masukan tahap kedua tahap, jika tidak, sinyal akan "hilang" lagi oleh aksi pembagi tegangan.

Example 5.15:
a. Hitung gain tegangan tanpa beban dan tegangan eluaran dari transistor RC-coupled amplifier dari Gambar 5.69
b. Hitung penguatan keseluruhan dan tegangan keluaran jika beban 4,7k diterapkan ke detik tahap, dan bandingkan dengan hasil bagian (a)
c. Hitung impedansi masukan tahap pertama dan impedansi tkeluaran tahap kedua panggung


jawab:
a) hasil analisis bias dc adalah sebagai berikut untuk setiap transistor:
Vb = 4.8 V, Ve = 4.1 V, Vc = 11 V, Ie = 1 mA

untuk tahap kedua yang dibongkar, keuntungannya adalah

menghasilkan keuntungan keseluruhan sebesar

tegangan outputnya adalah

b) keuntungan keseluruhan dengan beban 10 k yang diterapkan adalah


yang jauh leboih kecil dari keuntungan yang dibongkar karena RL relatif dekat dengan RC

c) Impedansi masuka tahap pertama adalah
sedangkan impedansi keluaran untuk tahap kedua adalah

Example 5.16:
Hitung penguatan tegangan tanpa beban untuk konfigurasi cascode pada Gambar 5.71.
jawab:
Hasil analisis arus DC:
karena IE1 = IE2
resistansi dinamis untuk setiap transistor adalah
Pembebanan pada transistor Q1 adalah impedansi input dari transistor Q2 di CB konfigurasi seperti yang ditunjukkan oleh RE pada Gambar 5.72. Hasilnya adalah penggantian RC dalam persamaan dasar tanpa beban untuk mendapatkan CB konfigurasi, dengan impedansi input konfigurasi CB sebagai berikut,
dengan gain tegangan untuk tahap kedua (common base).
Gain tanpa beban secara keseluruhan adalah


Seperti yang diharapkan, dalam Contoh 5.16, tahap CE memberikan impedansi input yang lebih tinggi daripada yang bisa diharapkan dari tahap CB. Dengan penguatan tegangan sekitar 1 untuk tahap pertama, Kapasitansi input efek Miller dijaga cukup rendah untuk mendukung respons frekuensi tinggi yang baik. Gain tegangan yang besar sebesar 265 disediakan oleh tahap CB untuk memberikan desain keseluruhan yang baik tingkat impedansi masukan dengan tingkat penguatan yang diinginkan.

  • SOAL LATIHAN
  1. Penguat cascade adalah jaringan dan port yang dirancang dengan amplifier yang dihubungkan secara?
    a. paralel
    b. seri
    c. seri dan paralel
    d. terbuka
    e. tertutup
    jawab: b. seri, cascade adalah jaringan dua port yang dirancang dengan amplifier yang dihubungkan secara seri ketika setiap amplifier mentransmisikan output daya ke input amplifier kedua dalam rantai daisy.

  2. Teori penguat cascade digunakna untuk gain?
    a. rendah
    b. yang hhilang
    c. tinggi
    d. normal
    e. stabil
    jawab: c. tinggi, ketika produk gain-bandwidth stabil, maka kita harus menukar bandwidth yang ditujukan untuk gain tinggi dalam amplifier satu tahap. Teori penguat cascade digunakan untuk gain tinggi serta bandwidth tinggi.

  3. Kelemahan utama dari cascaded system adalah ketika beberapa tahap meningkat,   maka bandwith akan? 
    a. bertambah
    b. hilang
    c. stabil
    d. berkurang
    e. putus
    jawab: d. berkurang, meskipun penguatan penguat terutama tergantung pada parameter perangkat serta komponen rangkaian, terdapat batas penguatan yang lebih tinggi yang dapat dicapai dari penguat satu tahap. penguatan penguat ini tidak cukup dalam aplikasi praktis. Seperti di atas satu tahap digunakan dalam seri itu disebut sebagai penguat multi-tahap. Kelemahan utama dari penguat cascade adalah ketika beberapa tahap meningkat maka bandwidth akan berkurang.

5. Percobaan[Back]
  • Prosedur Percobaan
  1. Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus 
  2. Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
  3. Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
  4. Selanjutnya, hubungkan  semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh
  5. Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka rangkaian akan berfungsi yang berarti rangkaian bekerja 
  • Prinsip Kerja
        Gain daya atau gain tegangan dapat dicapai oleh single stage amplifier(penguat satu tahap) tetapi tidak cukup dalam aplikasi praktis. Untuk itu, kita harus menggunakan beberapa tahap amplikasi untuk mencapai daya atau gain tegangan yang diperlukan.
        Disini jenis amplifier disebut sebagai analisis multistage amplifier. Dalam penguat atau amplifier ini, output tahap pertama diumpankan ke inout tahap berikutnya, dan seterusnya. Jenis koneksi seperti ini umumnya dikenal sebagai cascading. Karena penguatan amplifier(op-amp) secara cascading ini kita daoat menguatkan tegangan ke tegangan yang kita butuhkan.
    Karena penguatan amplifier (op-amp) secara cascading ini kita dapat menguatkan tegangan ke tegangan yang kita butuhkan. Untuk lebih jelasnya prinsip kerja dari cascade system bisa di lihat pada penjabaran di bawah ini:
  1. Sinyal Masukan (Vin): sinyal masukan pertama dimasukkan ke dalam tahap penguatan pertama dari cascade system. 
  2. Tahap Penguatan Pertama: tahap penguatan pertama menerima sinyal masukan (Vin) dan memberikan penguatan pertama (Vout1).
  3. Tahap Penguatan Kedua: sinyal keluaran dari tahap pertama (Vout1) menjadi masukan untuk tahap penguatan kedua. Tahap penguatan kedua memberikan penguatan tambahan terhadap sinyal tersebut, menghasilkan sinyal keluaran kedua(Vout2).
  4. Tahap Penguatan Berikutnya: proses ini terus berlanjut untuk setiap tahap penguatan berikutnya dalam cascade system. Setiap tahap penguatan akan menerima sinyal keluaran dari tahap sebelumnya dan memberikan penguatan tambahan.
  5. Sinyal Keluaran (Vout): sinyal keluaran dari cascade system adalah hasil dari penguatan total dari seluruh tahap penguatan. SInyal ini adalah kombinasi dari semua penguatan dari setiap tahap dan dapat digunakan sesuai dengan keperluan aplikasi.

  • Gambar & Video Rangkaian
rangkaian 5.67





rangkaian 5.69





rangkaian 5.70





rangkaian 5.71





6. Download File[Back]
 

 

Komentar

Posting Komentar

Postingan Populer