DEA2342 Basic Of Electronic Engineering

DEA2342 - BASIC OF ELECTRONIC ENGINEERING 9 e. Apabila isyarat masukan AU dibekalkan kepada tamatan tapak, arus akan mengalir dalam transistor. f. Seterusnya arus pemungut dan voltan keluaran pada pemungut akan dihasilkan. 4) Pincang arus tetap a. Litar pincangan yang paling mudah dalam penguat ialah litar pincang arus tetap. b. Litar di bawah menunjukkan litar pincang arus tetap.

DEA2342 - BASIC OF ELECTRONIC ENGINEERING 10 5) Pincang Pembahagi Voltan a. Litar pincangan yang lebih praktikal bagi sesebuah penguat ialah pembahagi voltan. b. Perintang R1 dan R2 membentuk litar pembahagi voltan yang disambung pada tamatan tapak. c. Litar pembahagi voltan seperti ditunjukkan pada rajah di bawah:

DEA2342 - BASIC OF ELECTRONIC ENGINEERING 11 H) PENGGUNAAN TRANSISTOR 1) Fungsi transistor sebagai penguat a. Penguatan ialah satu proses menguatkan isyarat AU. b. Contohnya: i. Jika bunyi daripada radio kurang jelas, bunyi tersebut akan dikuatkan. ii. Litar yang digunakan untuk proses penguatan isyarat dikenali sebagai penguat. c. Sifat utama litar penguat ialah mempunyai gandaan iaitu nisbah nilai keluaran terhadap nilai masukan. d. Terdapat 3 jenis gandaan i. Gandaan voltan ii. Gandaan arus iii. Gandaan kuasa e. Huruf A digunakan untuk mewakili gandaan. f. Sifat penguat bagi ketiga-tiga jenis tatarajah: i. Pemancar Sepunya 1. Litar penguat pemancar sepunya dan bentuk gelombang masukan / keluaran 2. Penguat pemancar sepunya paling banyak digunakan kerana ia menghampiri sifat unggul. 3. Isyarat keluaran mempunyai gandaan voltan yang tinggi dengan beza fasa sebanyak 180O. 4. Penguat ini tidak dapat berfungsi dengan baik pada frekuensi yang sangat tinggi.

DEA2342 - BASIC OF ELECTRONIC ENGINEERING 12 ii. Pemungut sepunya 1. Litar penguat pemungut sepunya dan bentuk gelombang. 2. Litar ini mempunyai gandaan voltan lebih kurang 1. 3. Ini bermakna voltan keluaran menyamai voltan masukan. 4. Penguat ini juga dikenali sebagai pengikut pemancar. 5. Banyak digunakan untuk memadan galangan. iii. Tapak Sepunya 1. Litar tapak sepunya dan bentuk gelombang. 2. Voltan keluaran yang terhasil adalah sefasa dengan voltan masukan. 3. Penguat tapak sepunya digunakan untuk menguatkan isyarat berfrekuensi tinggi seperti isyarat radio.

DEA2342 - BASIC OF ELECTRONIC ENGINEERING 13 2) Fungsi Transistor sebagai suis a. Litar suis kawalan i. Satu litar yang boleh mengawal kipas secara automatic ii. Litar suis kawalan kipas iii. R1 ialah thermistor pekali negative iaitu nilai rintangan akan menyusut apabila suhu bertambah tinggi. iv. R1 berfungsi sebagai pengesan suhu yang boleh menyebabkan kipas berputar apabila suhu melebihi 80OF. v. Kendalian litar adalah seperti berikut: 1. Rintangan thermistor R1 menyusut. 2. Voltan merentasi thermistor VR1 menyamai voltan VR4. 3. Keluaran penguat kendalian IC 741 pada kaki 6 akan menjadi rendah. 4. Transistor Q1 akan berada dalam keadaan tepu atau menjadi suis tutup. 5. Arus akan mengalir dari pemancar ke pemungut dan kipas akan berputar. b. Litar suis berdigit i. Litar ini menggunakan transistor. ii. Apabila suis berada pada titik X, arus tapak akan mengalir dan transistor Q1 dapat berkendali. iii. Ketika ini voltan keluaran VK menjadi sifar dan lampu LED tidak menyala. iv. Apabila suis diletakkan pada titik Y, tiada arus mengalir pada tapak dan transistor Q1 seperti suis buka. v. Voltan keluaran VK menyamai punca voltan VCC. vi. Oleh itu, lampu LED akan menyala. vii. Gambarajah litar suis berdigit:

DEA2342 - BASIC OF ELECTRONIC ENGINEERING 14 c. Litar penguat kuasa i. Transistor kuasa digunakan dalam litar penguat kuasa. Setiap transistor kuasa mempunyai kadaran yang berbeza. ii. Penguat kuasa dapat memberi isyarat voltan dan arus yang lebih tinggi kepada beban berintangan rendah antara 4Ω hingga 300Ω tetapi mempunyai kuasa yang tinggi. iii. Penguat kuasa merupakan litar terakhir dalam sesebuah system penguat. iv. Satu contoh penguat kuasa ialah penguat audio yang digunakan untuk menguatkan isyarat dalam julat frekuensi dari 20Hz ke 20kHz. v. Contoh litar penguat audio seperti di bawah: 1. Pengubah digunakan untuk menggandingkan isyarat keluaran daripada penguat ke beban (pembesar suara). 2. Kuasa yang tinggi dapat dipindahkan dari bekalan ke beban apabila pengubah digunakan. 3. Biasanya pengubah langkah turun digunakan supaya arus yang tinggi dapat dihasilkan pada bahagian sekunder. 4. Ini disebabkan kebanyakan beban seperti pembesar suara yang berintangan rendah memerlukan arus yang tinggi.

DEA2342 - BASIC OF ELECTRONIC ENGINEERING 15 I) PENGUAT KENDALIAN 1) Selain transistor, penguat kendalian boleh digunakan sebagai penguat. 2) Terdapat dalam bentuk litar bersepadu. 3) Penguat ini mempunyai gandaan yang tinggi dan rintangan keluaran yang rendah. 4) Digunakan secara meluas dalam pelbagai system elektronik pengguna. 5) Sifat penguat kendalian yang unggul adalah seperti berikut: a. Gandaan gelung buka, AVol adalah infiniti. b. Rintangan masukan Rm adalah infiniti. c. Rintangan keluaran Rk adalah sifar. 6) Penguat kendalian tidak mempunyai sifat-sifat unggul. 7) Contoh penguat kendalian jenis µA741 mempunyai ciri-ciri berikut: a. Gandaan gelung buka AVol = 200,000 b. Rintangan masukan Rm = 2MΩ c. Rintangan keluaran Rk = 75Ω 8) Gambarajah blok dan symbol penguat kendalian 9) Penguat kendalian mempunyai 2 masukan a. Masukan menyongsang b. Masukan tidak menyongsang 10) Biasanya isyarat masukan dibekalkan kepada salah satu kakinya. 11) Kaki yang satu lagi biasanya digunakan untuk mengawal ciri kendalian komponen tersebut. 12) Rajah menunjukkan sambungan penguat kendalian sebagai penguat tak menyongsang. 13) Voltan keluaran mempunyai fasa yang sama seperti voltan masukan dengan gandaan voltan yang ditentukan oleh nilai rintangan RF dan RA. 14) Penguat kendalian boleh digunakan juga dalam litar pembanding, penambah, penolak, pengamir, penapis dan sebagainya.

KEMENTERIAN PENDIDIKAN MALAYSIA BAHAGIAN PENDIDIKAN TEKNIK DAN VOKASIONAL, KEMENTERIAN PENDIDIKAN MALAYSIA, ARAS 5&6, BLOK E14, PARCEL E, PUSAT PENTADBIRAN KERAJAAN PERSEKUTUAN, 62604 PUTRAJAYA. NOTA KULIAH 6 SEMESTER SEMESTER 2 DVM SESI 2023 JABATAN JABATAN TEKNOLOGI ELEKTRIK & ELEKTRONIK PROGRAM TEKNOLOGI ELEKTRIK KOD / KURSUS DEA 2342 BASIC OF ELECTRONIC ENGINEERING KOMPETENSI 6. INTEGRATED CIRCUIT KOMPETENSI UNIT 6.1 Definition of Integrated Circuit 6.2 Fabrication process 6.3 Integrated circuit application HASIL PEMBELAJARAN 1. Apply basic electric & electronic law principles to solve electronic circuit. [C3 PLO3] 2. Differentiate between passive and active component in terms of functionality. [P1 PLO2] 3. Discuss semiconductor devices in terms of applications. [A2 PLO5] TARIKH HARI NO KOD DEA2342 / NK (6/6) KOD JPK - MAKLUMAT CALON NAMA NO. KAD PENGENALAN ANGKA GILIRAN DISEDIAKAN OLEH: DISAHKAN OLEH: …………………………………………………. (PENTAKSIR) TARIKH: …………………………………………………… (KETUA PROGRAM) TARIKH:

DEA2342 - BASIC OF ELECTRONIC ENGINEERING 2 A) PENGENALAN KEPADA LITAR BERSEPADU a) Litar bersepadu membentuk satu litar dalam pakej kecil. b) Mengecilkan saiz litar dan menjimatkan ruang. c) Gabungan komponen-komponen seperti perintang, kapasitor, transisitor dan diod dalam satu cip silicon. d) 3 bentuk IC i. IC kuasa rendah ii. IC kuasa sederhana iii. IC kuasa tinggi e) Kelebihan Litar Bersepadu i. Ringan ii. Saiz fizikal yang kecil iii. Kos yang rendah iv. Pengunaan kuasa yang rendah v. Mudah ditukar ganti f) Kelemahan Litar Bersepadu i. Gegelung dan aruhan belum dapat difabrikasikan. ii. Tidak sesuai untuk kegunaan kuasa tinggi. iii. Sensitif terhadap kepanasan melampau iv. Sensitif kepada cas elektrostatik g) Litar Bersepadu Terawal i. Intel 4004 (1971), First CPU by Intel 750 Khz, 2,300 Transistor ii. Intel 8086 CPU (1978), 9 MHz, 29,000 Transistor iii. Intel 386 (1985) CPU for the first PC, 33 MHz, 275,000 Transistor

DEA2342 - BASIC OF ELECTRONIC ENGINEERING 3 iv. Evolusi Litar Bersepadu 1. SSI - Small Scale Integration (1961 – 1966) 2. MSI - Medium Scale Integration (1967 – 1971) 3. LSI - Large Scale Integration (1972 – 1980) 4. VLSI - Very Large Scale Integration (1981 – 1990) 5. ULSI - Ultra Large Scale Integration (1991 – 1999) 6. GSI - Giant Scale Integration (2000 – Kini ) v. Fungsi Litar Bersepadu 1. Mengatur tegangan input dan out put 2. Sebagai jantung pada suatu rangkaian kerana IC yang mengatur kerja dari setiap blok rangkaian dengan membagi tugas masing-masing blok rangkaian tertentu. 3. Penguat Daya (Power Amplifier) 4. Penguat Signal (Signal Amplifier) 5. Penguat Operasi (Operational Amplifier / Op Amp) 6. Penguat Signal Mikro (Microwave Amplifier) 7. Penguat RF dan IF (RF and IF Amplifier) 8. Voltage Comparator 9. Multiplier 10. Penerima Frekuensi Radio (Radio Receiver) 11. Regulator Tegangan (Voltage Regulator)

DEA2342 - BASIC OF ELECTRONIC ENGINEERING 4 B) PROSES PEMBUATAN a) Teknologi-Teknologi Bagi Litar Bersepadu MOS i. Teknologi bagi litar bersepadu terbahagi kepada tiga iaitu : 1. Hibrid a. Pergabungan dua / lebih serpih b. Percantuman kaedah fabrikasi monolik & filem c. Komponen aktif dibentuk secara kaedah monolitik d. Komponen pasif dibentuk secara kaedah filem e. Rekabentuk yang paling anjal f. Digunakan sebagai prototaip litar bersepadu monolitik g. Kelemahan 1 Kos terlalu tinggi 2 Kurang kebolehpercayaan 2. Monolitik a. Semua komponen (aktif & pasif) dihasilkan pada satu serpih silicon (wafer) b. Paling popular c. Kos yang rendah d. Kebolehpercayaan tinggi e. Kelemahan 1 Kelemahan pemencilan 2 Julat komponen pasif terhad 3 Rekabentuk litar tidak anjal 3. Filem a. Komponen dihasilkan di atas serpih penebat seperti seramik atau kaca b. Komponen pasif sahaja c. Julat komponen lebih luas d. Kurang masalah pemencilan e. Komponen aktif boleh ditambahkan secara luaran- rekabentuk yang lebih anja f. Kelemahan 1 Kos lebih tinggi 2 Tidak sesuai untuk komponen aktif

DEA2342 - BASIC OF ELECTRONIC ENGINEERING 5 b) Binaan litar bersepadu i. IC (Integrated Circuit) merupakan gabungan komponen-komponen elektronik yang dicantumkan dalam satu kepingan silicon yang dinamakan cip silicon atau cip mikro. ii. Cip silicon ini dimuatkan dalam satu set yang sangat kecil dinamakan serpihan. iii. Serpihan biasanya mempunyai satu litar yang lengkap atau separa lengkap. iv. Lembaran emas digunakan untuk menyambung serpihan pada pin-pin IC. v. Perumah plastic atau logam biasanya digunakan untuk melindungi serpihan agar tidak rosak. vi. Semakin banyak pin pada litar bersepadu maka bertambah pula fungsinya. c) Penjagaan IC i. IC adalah satu komponen elektronik yang sensitive. ii. IC hendaklah disimpan di dalam bekas plastic antistatic atau polisterina. iii. IC akan mudah rosak sekiranya terdedah pada suhu tinggi dan voltan yang berlebihan. iv. Pematerian 1. Pastikan IC ditanggalkan terlebih dahulu daripada soket IC sebelum memateri. 2. Kerja pematerian hendaklah dilakukan pada soket IC dan bukan terus pada pin IC. 3. Kemudian masukkan pin IC ke dalam soket tersebut.

DEA2342 - BASIC OF ELECTRONIC ENGINEERING 6 C) PENGGUNAAN LITAR BERSEPADU a) IC NE 555 i. Berfungsi sepagai pemasa ii. Fungsi-fungsi pin IC NE 555 iii. Contoh litar menggunakan IC NE555 b) IC Muzik i. 3 tamatan (BT 66T – 19L, FT66T – 68L) ii. Berfungsi menghasilkan irama mengikut nombor. iii. Contoh penggunaan : telefon bimbit

DEA2342 - BASIC OF ELECTRONIC ENGINEERING 7 iv. Tamatan 1. Bumi 2. Punca positif 3. Keluaran v. Contoh litar Musical IC c) IC Op-Amp i. Disebut amplifier operasi atau op-amp merupakan salah satu jenis IC analog yang berfungsi sebagai rangkaian penguat. ii. Mempunyai dua masukan dan satu keluaran. iii. Penguat operasi (Op-Amp) dikemas dalam suatu rangkaian terpadu (integrated circuit-IC). iv. Salah satu jenis operasi amplifier (Op-Amp) yang populer adalah LM741. v. IC Op-Amp terdapat batasan-batasan penting yang perlu diperhatikan. 1. Pertama, tegangan maksimum bekalan kuasa tidak boleh melebihi rating maksimum, karena akan merosak IC. 2. Kedua, tegangan output dari IC op amp biasanya satu atau dua volt lebih kecil dari tegangan power supply. Sebagai contoh, tegangan swing output dari suatu op amp dengan tegangan supply 15 V adalah ±13V. 3. Ketiga, arus output dari sebagian besar op amp memiliki batas pada 30mA, yang berarti bahwa resistansi beban yang ditambahkan pada output op amp harus cukup besar sehingga pada tegangan output maksimum, arus output yang mengalir tidak melebihi batas arus maksimum. vi. Untuk menghindari keluaran yang berosilasi, maka frekuensi harus dibatasi, unity gain frequency memberi gambaran dari data tanggapan frekuensi. hal ini hanya berlaku untuk isyarat yang kecil saja karena untuk isyarat yang besar penguat mempunyai keterbatasan sehingga output maksimum hanya dihasilkan pada frekuensi yang relative rendah.

DEA2342 - BASIC OF ELECTRONIC ENGINEERING 8 d) IC power adaptor (regulator) i. IC Power merupakan jenis IC yang beroperasi pada catu daya . ii. Umumnya , IC power digunakan pada rangkaian regulator, adaptor dan power supply. iii. Pada umumnya catu daya selalu dilengkapi dengan regulator tegangan. iv. Tujuan pemasangan regulator tegangan pada catu daya adalah untuk menstabilkan tegangan keluaran apabila terjadi perubahan tegangan masukan pada catu daya. v. Fungsi lain dari regulator tegangan adalah untuk perlindungan dari terjadinya hubung singkat pada beban. e) IC Digital i. Perbezaan utama dari IC Linear dengan Digital ialah fungsinya. 1. IC digital beroperasi dengan menggunakan signal kotak (square) yang hanya ada dua keadaan iaitu 0 atau 1 dan berfungsi sebagai switch. Dalam IC digital, suatu titik elektronik yang berupa satu kabel atau kaki IC, akan mewujudkan salah satu dari dua keadaan logik, iaitu logik '0' (nol, rendah) atau logik '1' (satu, tinggi). Suatu titik elektronik mewakili satu 'binary digit' atau biasa disingkat dengan sebutan 'bit'. Binary bererti sistem bilangan 'penduan', iaitu bilangan yang hanya menggunakan dua angka, 0 dan 1. 2. IC linear pada umumnya menggunakan signal sinus dan berfungsi sebagai amplifier(penguat). IC linear tidak melakukan fungsi logic dan direka untuk dijadikan sebagai penguat tegangan. 3. Jenis IC digital terdapat 2(dua) jenis iaitu TTL dan CMOS. ii. Jenis IC digital ialah: 1. TTL (Transistor transistor Logic) a. IC yang paling banyak digunakan secara meluas ialah IC digital yang digunakan untuk peralatan komputer, kalkulator dan system kawalan elektronik. b. IC digital bekerja dengan dasar pengoperasian bilangan Biner Logic (bilangan dasar 2) iaitu hanya mengenal dua kondisi saja 1(on) dan 0(off). c. Jenis IC-TTL dibangun dengan menggunakan transistor sebagai komponen utamanya dan fungsinya dipergunakan untuk berbagai variasi Logic, sehingga dinamakan Transistor. d. Berikut jenis TTL : 1 Microprocesor a. Microprocessor adalah alat pemroses data yang merupakan pengembangan dari teknologi pembuatan Integrated Circuit (IC). 2. Ada beberapa istilah yang dipakai untuk menunjukkan kepadatan (density) dari suatu chip IC, iaitu: a. Small Scale Integration (SSI mengandungi beberapa puluh transistor) b. Medium Scale Integration (MSI-mengandungi sampai beberapa ratus transistor), dan sekarang yang sedang berkembang adalah

DEA2342 - BASIC OF ELECTRONIC ENGINEERING 9 c. Very Large Scale Integration (VLSI mengandungi puluhan ribu sampai jutaan transistor). d. Ultra-Large Scale Integration (ULSI) meningkatkan jumlah tersebut menjadi jutaan. Kemampuan untuk memasang sedemikian banyak komponen dalam suatu keping yang berukurang setengah keping ruang logam menyebabkan turunnya harga dan ukuran komputer. Hal tersebut juga meningkatkan daya kerja, efisyen dan kepantasan komputer. Chip Intel 4004 yang dibuat pada tahun 1971 membawa kemajuan pada IC dengan meletakkan seluruh komponen dari sebuah komputer (central processing unit, memori, dan kendali input/output) dalam sebuah chip yang sangat kecil. Sebelumnya, IC dibuat untuk mengerjakan suatu tugas tertentu yang spesifik. 2. C-MOS (Complementary with MOSFET) a. C-MOS (Complementary with MOSFET) yang berisi rangkaian yang merupakan gabungan dari beberapa komponen MOSFET untuk membentuk gate-gate dengan fungsi logic seperti halnya IC-TTL. b. Dalam satu kemasan IC C-MOS dapat berisi beberapa macam gate yang dapat melakukan berbagai macam fungsi logic seperti AND, NAND, OR, NOR, XOR serta beberapa fungsi logic lainnya seperti Decoders, Encoders, Multiflexer dan Memory.