Transcript + Percobaan 3
Percobaan 3 Penguat dengan umpan Balik
Tujuan (1)
Mengamati dan mengenali prinsip umpan balik pada rangkaian Mengamati, mengukur, dan menganalisa efek umpan balik pada frekuensi pole rangkaian orde satu filter frekuensi rendah dan filter frekuensi tinggi Mengamati dan menganalisa efek umpan balik pada rangkaian dengan distorsi saturasi
Tujuan (2)
Mengamati dan mengenali cara memberikan umpan balik pada penguat satu transistor Mengamati, mengukur, dan menganalisa efek umpan balik pada karakteristik penguat: resistansi input, resistansi output, dan penguatan
Manfaat Umpan Balik
Umpan balik secara umum Memperbaiki respons waktu Memperbaliki respons frekuensi Pada rangkaian penguat: Meningkatkan ketelitian penguatan Memperlebar bandwidth, menurunkan f L menaikkan f H dan Menurunkan sensitivitas pada besaran tertentu, misalnya suhu Meningkatkan linieritas
Sensitivitas dengan Umpan Balik
dA dx dA
dx
Dengan umpan balik
A
(
x
)
d A f
1
A
(
A
(
x x
) )
dA f dx
1
A
(
dx x
)
dA f dx
1 1
A
(
x
) 2
dA
(
x
)
dx
sensitivitas terskala mengecil
Pole (f
H
) dengan Umpan Balik
Bila penguatan Dengan umpan balik
A A f f
1
s A
f s s
A
A
pf pf
p p p p A
1
A f s
s A
A A
1
p p
p p
1 1
p A A
1
A
A
A
Pole (f
L
) dengan Umpan Balik
Bila penguatan
A
Dengan umpan balik
As A f
1
s s
p
As
p
s
s
As
p
1
A s
1
A
p
A
A f
s A f
s
pf
A f
pf
A
1 1
A
p
A
frekuensi pole terskala mengecil
Linieritas dengan Umpan Balik
Desensitivitasi penguatan akan memberikan jangkauan linier yang lebih baik Vout Vin Tanpa Umpan Balik Dengan Umpan Balik Ideal
Penggunaan Umpan Balik
Dalam penguat (kuliah Elka) umpan balik hanya proporsi ( ) dari output dan hanya satu jalur ◦ ◦ Dalam Sistem Kendali umpan balik dapat berupa PID ◦ Proporsi dari output Integral dari output Diferensial dari output Dalam sistem kompleks umpan balik dapat diberikan dengan banyak jalur
Umpan Balik pada Rangkaian
“Konvensi” pemodelan: ◦ input di kiri, ◦ output di kanan Penempatan pada input (kiri) ◦ Tegangan seri pada cabang sumber tegangan input ◦ Arus paralel/ shunt pada simpul sumber arus masuk Pencuplikan/ Sampling dari sinyal output sama dengan pengukuran (kanan) ◦ Tegangan (voltmeter) paralel/ shunt pada simpul yang diukur ◦ Arus (amperemeter) seri pada cabang yang diukur
Percobaan
Terdiri dari 2 bagian A Percobaan pengaruh umpan balik secara umum ◦ Pengaruh pada penguatan ◦ Pengaruh pada pole LPF ◦ Pengaruh pada pole HPF ◦ Pengaruh pada linieritas ◦ ◦ B Percobaan umpan balik pada penguat satu transistor Seri-seri Paralel-Paralel
R A R B R C
Percobaan A (1)
R 1 R 2 R A R C Pengaruh umpan balik pada penguatan dan pole LPF orde 1 = R 5 =R 3 =R 6 =3,3k = R A =2,2k W; C 4 =180pF ; =440k W; W; R 4a =R 4b = 22k W; =110k W; R B =220k W; C Rangkaian Penguat LPF (inverting) R 2 v I Rangkaian Penjumlah (inverting) R 1 R 3 R 4a R 4b v O S 1 R 6 R 5 Rangkaian Pencuplik (inverting)
Percobaan A (1)
Persiapan di rumah ◦ Hitung penguatan dan frekuensi cut-off (pole) rangkaian (termasuk rangkaian penjumlah) tanpa umpan balik ◦ Hitung penguatan dan frekuensi cut-off (pole) dengan umpan balik untuk ketiga bobot umpan balik balik (oleh resistor input pada rangkaian penjumlah) ◦ ◦ Pelaksanaan di lab Amati/ukur penguatan dan frekuensi cut-off rangkaian tanpa umpan balik – catat - bandingkan Berikan umpan balik dan amati/ ukur penguatan dan frekuensi cut-off – catat – dan bandingkan
Percobaan A (2)
Pengaruh umpan balik pada penguatan dan pole HPF orde 1 Rangkaian Penguat HPF (inverting) Rangkaian Penjumlah (inverting) Rangkaian Pencuplik (inverting)
Percobaan A (2)
Persiapan di rumah ◦ Hitung penguatan dan frekuensi cut-off (pole) rangkaian (termasuk rangkaian penjumlah) tanpa umpan balik ◦ Hitung penguatan dan frekuensi cut-off (pole) dengan umpan balik untuk ketiga bobot umpan balik balik (oleh resistor input pada rangkaian penjumlah) ◦ ◦ Pelaksanaan di lab Amati/ukur penguatan dan frekuensi cut-off rangkaian tanpa umpan balik – catat - bandingkan Berikan umpan balik dan amati/ ukur penguatan dan frekuensi cut-off – catat – dan bandingkan
Percobaan A (3)
Pengaruh umpan balik pada penguatan dan pole HPF orde 1 Rangkaian Penguat LPF nonlinier (inverting) Rangkaian Penjumlah (inverting) Rangkaian Pencuplik (inverting)
Percobaan A (2)
Persiapan di rumah ◦ Hitung penguatan saat (a) D1 dan D2 OFF, (b) D1 ON dan D2 OFF, (c) D1 OFF dan D2 ON ◦ Hitung batas tegangan input dan output untuk ketiga keadaan di atas ◦ Gambarkan kurva karakteristik alih tegangan (VTC)-nya ◦ ◦ Pelaksanaan di lab Gunakan tegangan input yang cukup besar, amati/ ukur bentuk gelombang dan VTC untuk rangkaian tanpa umpan balik – catat – bandingkan Amati/ ukur bentuk gelombang dan VTC untuk rangkaian dengan umpan balik
Percobaan B (1)
Penguat Common Emitter tanpa umpan balik AC (ada umpan balik pada DC) Persiapan ◦ Gunakan SPICE untuk mencari Av, Rin, Rout, f H
Percobaan B (2)
Penguat Common Emitter dengan umpan balik seri-seri Persiapan ◦ Gunakan SPICE untuk mencari Av, Rin, Rout, f H
Percobaan B (3)
Penguat Common Emitter dengan umpan balik shunt-shunt Persiapan ◦ Gunakan SPICE untuk mencari Av, Rin, Rout, f H
Percobaan B
Pelaksanaan: ◦ Amati/ukur Av, Rin, Rout, dan f dengan hitungan H rangkaian tanpa umpan balik (B 1) – catat – bandingkan ◦ Berikan umpan balik (B 2) dan amati/ ukur Av, Rin, Rout, dan f H – catat – dan bandingkan dengan hitungan ◦ Berikan umpan balik (B 3) dan amati/ ukur Av, Rin, Rout, dan f H – catat – dan bandingkan dengan hitungan
Analisis
Diskusikan hasil pengamatan dan analisis dalam hal ◦ Resistansi input, output dan penguatan pada rangkaian dengan umpan balik.
◦ Frekuensi pole pada LPF dan HPF orde 1 dengan adanya umpan balik.
◦ Pengaruh umpan balik pada perbaikan linieritas dan harga yang harus dibayar.
◦ Umpan balik pada penguat satu transistor dan pengaruhnya pada karakteristik rangkaian.