Elka Analog – Pertemuan 3
Elka Analog – Pertemuan 3
Elka Analog – Pertemuan 3
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
PENGUAT FREKUENSI RENDAH<br />
Titik Kerja Transistor Hubungan Bipolar (THB)<br />
Gambar berikut menunjukkan rangkaian emiter-umum.<br />
Rangkaian catu tetap<br />
ELEKTRONIKA ANALOG <strong>Pertemuan</strong> 3<br />
Catu kolektor VCC : memberi arus basis pencatu IB dan arus kolektor I<br />
B C<br />
Kapasitor pem-blok Cb1<br />
: tanpa ada sinyal masuk berlaku sbg rangkaian<br />
terbuka mem-blok tegangan DC<br />
Cb1 dan Cb2 dipilih cukup besar shg dpt dianggap<br />
sbg rangkaian terhubung pendek pada sinyal masuk<br />
frekuensi rendah (reaktansi kecil)<br />
Biasanya transistor mempunyai harga-harga batas yang telah ditentukan pabrik,<br />
misalnya disipasi kolektor maksimum PC maks, tegangan kolektor maksimum VC<br />
maks, arus kolektor maksimum IC maks, dan tegangan emiter-ke-basis maksimum<br />
VEB maks. Gambar berikut menunjukkan tiga besaran yang pertama pada suatu<br />
transistor tertentu.<br />
1
Karakteristik kolektor emiter-umum: garis beban arus searah (as) atau dc dan<br />
arus bolak-balik (abb) atau ac<br />
• Dalam keadaan dc<br />
Garis beban as diperoleh sesuai dengan resistansi RC melalui titik IC = 0<br />
dan VCE = VCC. Arus kolektor IC Jenuh didekati dengan persamaan<br />
V<br />
I C ≅<br />
R<br />
CC<br />
C<br />
Dan tegangan kolektor VCE Jenuh diberikan pada data sheet.<br />
Jika RL = ∞ dengan arus basis besar dan simetris, titik kerja Q1 harus<br />
dipilih di pusat garis beban as sinyal masuk maksimum boleh berayun<br />
kira-kira 40 μA di sekitar Q1.<br />
• Jika RL ≠ ∞ maka beban efektif pada kolektor menjadi<br />
R R || R<br />
'<br />
L =<br />
C<br />
L<br />
garis beban dinamis (garis beban abb) harus digambar melalui titik Q1<br />
dengan kemiringan yang sesuai dengan RL’.<br />
2
Untuk memperoleh ayunan yang lebih besar dapat dipilih titik kerja Q2<br />
(memungkinkan ayunan hingga 60 μA).<br />
Rangkaian Catu Tetap<br />
Titik kerja Q2 ditentukan dgn memilih resistansi Rb sedemikian shg arus basis IB<br />
sama dgn IB2.<br />
I<br />
B<br />
V<br />
=<br />
CC<br />
−V<br />
Dengan VBE = 0,7 V (silikon) dan VBE = 0,2 V (germanium).<br />
Jika VCC >>> VBE maka<br />
R<br />
b<br />
V<br />
I B ≈<br />
R<br />
BE<br />
CC<br />
b<br />
Arus IB B tetap, dan rangkaian pada gambar di atas disebut rangkaian catu tetap.<br />
Catu Mandiri atau Catu Emiter<br />
Rangkaian catu mandiri diperlihatkan pada gambar berikut.<br />
(a) Rangkaian catu mandiri (b) Penyederhanaan rangkaian pada (a)<br />
3
Dari penyederhanaan rangkaian diperoleh:<br />
V<br />
R V<br />
2 CC<br />
≡ dan<br />
R2<br />
+ R1<br />
Dan dari Hukum Kirchoff diperoleh<br />
Jika IB B
Atau<br />
IC = 50 IB B .............................(2)<br />
Dengan substitusi pers (2) ke pers (1) diperoleh<br />
I C<br />
I B<br />
1,<br />
55<br />
= = 1,<br />
3mA<br />
1,<br />
2<br />
= 0 , 02×<br />
1,<br />
3 =<br />
0,<br />
026<br />
mA<br />
Tegangan kolektor ke emiter diperoleh dengan<br />
VCE = VCC <strong>–</strong> IC RC <strong>–</strong> (IB B + IC)<br />
Re<br />
= 22,5 <strong>–</strong> (1,3 mA X 5,6 kΩ) <strong>–</strong> (0,026 mA + 1,3 mA) X 1 kΩ<br />
= 22,5 <strong>–</strong> 7,28 <strong>–</strong> 1,326<br />
= 13,9 V<br />
Model THB Pendekatan Sinyal Lemah<br />
Model pendekatan sinyal lemah sederhana untuk transistor hubungan bipolar<br />
diperlihatkan pada gambar berikut.<br />
(a) (b)<br />
Pada model pendekatan (a), resistansi antara basis <strong>–</strong> emiter adl hie ohm. Pada<br />
model pendekatan (b), dipasang resistansi rbb’ atau dengan kata lain<br />
hie = rbb’ + rb’e<br />
5
Agar dua model pendekatan di atas identik maka harus terdapat hubungan<br />
atau<br />
hfe ib = gm vb’e = gm rb’e ib<br />
hfe = gm rb’e<br />
dengan hfe adl perolehan arus (tanpa dimensi) dan gm disebut transkonduksi dari<br />
transistor.<br />
Penguat Emiter Umum (CE, Common Emitter)<br />
Konfigurasi penguat emiter umum diperlihatkan pd gambar berikut.<br />
Penguat emiter<br />
umum<br />
Model pengganti<br />
pendekatan<br />
parameter-h<br />
Besaran yang penting adl perolehan arus, resistansi masuk, perolehan tegangan,<br />
dan resistansi keluar.<br />
6
Perolehan arus (penguatan arus) AI didefinisikan sbg perbandingan arus keluar<br />
dan arus masuk atau<br />
I<br />
L<br />
AI ≡ = −<br />
I b<br />
Pada model pengganti pendekatan parameter-h terlihat bahwa Ic = hfe Ib shg<br />
I<br />
I<br />
L c fe b<br />
AI ≡ = − = − = −<br />
I b I b I b<br />
h<br />
I<br />
h<br />
Resistansi masuk Ri menggambarkan resistansi sumber sinyal dan didefinisikan<br />
sbg<br />
V<br />
b<br />
R i ≡ =<br />
I b<br />
h<br />
ie<br />
Perolehan tegangan (penguatan tegangan) AV didefinisikan sbg perbandingan<br />
tegangan keluar Vc ke tegangan masuk Vb atau<br />
V<br />
c<br />
A V ≡ =<br />
Vb<br />
I<br />
I<br />
L<br />
b<br />
R<br />
h<br />
L<br />
ie<br />
Dengan mengganti IL/Ib dengan AI dan hie dengan Ri maka pers di atas dpt<br />
dinyatakan kembali sbg<br />
A =<br />
V<br />
A<br />
Dan untuk penguat emiter umum pers di atas dapat dinyatakan pula sbg<br />
A<br />
V<br />
=<br />
−<br />
h<br />
h<br />
fe<br />
ie<br />
R<br />
L<br />
I<br />
R<br />
R<br />
i<br />
L<br />
Selain penguatan tegangan yang dinyatakan di atas, juga terdapat penguatan<br />
tegangan yang diperhitungkan dgn memperhatikan resistansi sumber Rs yang<br />
didefinisikan sbg<br />
I<br />
I<br />
fe<br />
c<br />
b<br />
7
V<br />
V<br />
V<br />
c c b<br />
A VS ≡ = =<br />
Vs<br />
Vb<br />
Vs<br />
Dengan memperhatikan rangkaian model pengganti pendekatan parameter-h<br />
diperoleh Vb<br />
Sehingga<br />
A<br />
VS<br />
V<br />
b<br />
ie<br />
=<br />
h<br />
V<br />
ie<br />
AV<br />
hie<br />
=<br />
h + R<br />
s<br />
s<br />
h<br />
ie<br />
+ R<br />
s<br />
AI<br />
RL<br />
=<br />
h + R<br />
ie<br />
Resistansi keluar Ro didefinisikan dgn menyamakan VS = 0 dan RL = ∞. Maka jika<br />
terminal keluaran mempunyai tegangan V2 dan arus yg mengalir adl I2<br />
V<br />
Ro ≡<br />
I<br />
2<br />
2<br />
s<br />
A<br />
V<br />
V<br />
V<br />
Jika VS = 0 Ib = 0 I2 = Ic = hfe Ib = 0 shg<br />
R o<br />
V<br />
=<br />
I<br />
2<br />
2<br />
V2<br />
=<br />
0<br />
= ∞<br />
Resistansi keluar juga dpt dihitung dengan memperhatikan RL, shg resistansi<br />
keluar menjadi<br />
R<br />
'<br />
o<br />
=<br />
R<br />
R<br />
o<br />
o<br />
R<br />
L<br />
+ R<br />
L<br />
b<br />
s<br />
8