BAB 5E UMPAN BALIK NEGATIF

Transkripsi

1 Bab E, Umpan Balk Negat Hal 217 BB 5E UMPN BK NEGTF Dengan pemberan umpan balk negat kualta penguat akan lebh bak hal n dtunjukkan dar : 1. pengutannya lebh tabl, karena tdak lag dpengaruh leh kmpnen-kmpnen nternal dar penguat, melankan hanya dar kmpnen-kmpnen umpan balknya. 2. hambatan dalam utput dan nput tdak lag bergantung pada parameter-parameter nternal trantr, malnya h e dan h e. Namun bergantung pada kmpnen luarnya aja. 3. tanggapan reken menjad lebh lebar bak pada F maupun pada HF. 4. pada knd tertentu nnlnearta (dtr harmnk dan ra S/N dar penguat dapat dperbak. Dampng keuntungan-keuntungan tentunya ada yang haru dkrbankan, yatu: 1. penguatan nyal menjad lebh kecl. Kekurangan n tdak begtu berart karena dengan menggunakan p-amp penguatan 10 4 udah demkan murahnya. 2. jka menggunakan banyak bearan umpan balk akan cenderung tdak tabl yatu kecenderungan berla dan menghalkan nyal tegangan utput yang tdak dngnkan. Sehngga perancangan NFB perlu kehat-hatan. Pengaruh Umpan Negat Balk pada Penguatan Blk umum dar umpan balk negat dgambarkan bb: Satra Kuuma Wjaya FSK FMP U Dktat Elektrnka

2 Bab E, Umpan Balk Negat Hal M - - β β Gambar 1, Umpan Balk Secara Umum Bearan merupakan tegangan nyal umber dapat berupa tegangan maupun aru, adalah tegangan utput ebagan dumpan balkan dengan menggunakan rangkaan β dengan utput dar rangkaan β ebear β. Snyal tb dgabung dengan nyal umber dengan rangkaan M, ehngga utput yang keluar dar rangkaan M adalah -. Jka adalah penguatan tanpa umpan balk yatu /, maka penguatan dengan umpan balk negat adalah b + + β + β atau b 1 + β Terlhat bahwa penguatan karena umpan balk mah dpengaruh leh (yatu pengutan dar penguat, agar penguatan tdak bergantung pada parameter penguat, maka gunakan β >> 1, ehngga: b 1 β β Terlhat bahwa penguatan hanya bergantung pada aktr umpan balknya aja (β. Satra Kuuma Wjaya FSK FMP U Dktat Elektrnka

3 Bab E, Umpan Balk Negat Hal 219 Cnth: Jka penguat drancang dengan β 0,1 dengan penguat yang dpaka adalah v 1000, maka aktr penguatan β 100, maka b 1000/101 ~ 10. Sedangkan jka penguat tb berubah penguatannya menjad v 500, maka penguatan karena umpan balk menjad b 500/501 ~ 10. Terlhat dn bahwa walaupun penguat tad berubah penguatannya (karena aktr ekternal epert uhu, namun penguatan karena umpan balk prakt tdak berubah, yatu ~ 10. Stablta Penguatan Dar penguatan karena umpan balk tablta penguatan yatu : d b d 1 (1 + β db 1 d 1 + β b 2 b dapat dcar 1 + β artnya perubahan penguatan d berkurang ebear 1/(1+β bla menggunakan umpan balk negat. Cnth: Jka 1000 ± 200 yatu kealahan penguatan tb 20%, dengan menggunakan umpan balk negat β 0,01 maka kealahnnya menjad 2%, dengan b 100 ± 2. Pengaruh Umpan Balk Negat pada ebar Frekuen Karaktertk tanggapan rekuen dkembangkan untuk 1. tanggapan rekuen rendah, penguatan berkurang dengan berkurangnya rekuen, eua dengan, dengan 1 1 j1 Satra Kuuma Wjaya FSK FMP U Dktat Elektrnka

4 Bab E, Umpan Balk Negat Hal 220 adalah rekuen cut- (3 db untuk tanggapan rekuen rendah. 2. tanggapan rekune medum, penguatan prakt tetap untuk daerah n, yatu v. 3. tanggapan rekuen tngg, penguatan berkurang dengan bertambahnya rekuen, eua dengan H 1 j, dengan adalah rekuen cut- (3 db untuk tanggapan rekuen tngg. Secara umum dengan pemberan umpan balk negat penguatannya akan berkurang, eua dengan b demkan 1 + β juga penguatan untuk etap tanggapan rekuen. Pada kau HF akbat umpan balk negat adalah : (1 + j 1 + j H 2 2 Hb. 1+ β H 1 + β (1 1 j (1 + j + + β 2 2 j 2 Penguatan pada HF akbat umpan balk akan berkurang 3 db kmpnen real dan kmpnen majner pada peramaan tb ama bear, ehngga : 2 1+ β. Berart 2b (1 + β v 2. Dengan cara ama untuk F dperleh 1b 1 /(1 + β v. Tanggapan rekuen akbat umpan balk dapat dlhat pada berkut. lebar rekuen tanpa NFB b lebar rekuen akbat NFB 1 (1+β (1+β Gambar 2, Pengaruh umpan balk negat pada taggapan rekuen Satra Kuuma Wjaya FSK FMP U Dktat Elektrnka

5 Bab E, Umpan Balk Negat Hal 221 Pengaruh Umpan Balk Negat pada Ne Ne akbat umpan balk dapat dnyatakan ebaga : N - β N, dengan N dan N mang-mang adalah level ne tanpa umpan balk dan dengan umpan balk. Sehngga dperleh : N N. 1 + β Dar hal terhat bahwa ra S/N tdak ada perbakan, untuk tu perlu menggunakan kmpnen dengan ra S/N yang tngg epert FET, kabel la, maupun menggunakan umber daya beba-ne, dll. Tpe-tpe umpan balk negat da 4 tpe umpan balk negat, yatu Umpan balk tegangan er, aru er, tegangan hunt, aru hunt. Penjelaan dar tpe-tpe tb dberkan berkut n. Umpan balk tegangan er v v β β Gambar 3, Blk dagram Umpan Balk tegangan er. Blk dagram umpan balk tegangan er dberkan pada Gambar 3 dan cnth rangkaan untuk penguat emter berama dberkan pada Gambar 4. Satra Kuuma Wjaya FSK FMP U Dktat Elektrnka

6 Bab E, Umpan Balk Negat Hal 222 CC 5 k C 47 k 1 3 k 2 Gambar 4, Umpan balk tegangan er pada CE Perhatkan Gambar 3, dapat dhtung: Penguatan nput ; β v vb vb v 1+ β v Jka tdak ada umpan balk maka hambatan dalam nput adalah /, edangkan jka ada umpan balk negat maka hambatan dalam nput menjad : utput + β + β v b (1 + β v Dar Gambar 3 penguatan v adalah penguatan tegangan pada aat hambatan beban (dalam keadaan terbuka berart rangkaan umpan balk elah tak berhubungan, hal n berart adalah hambatan dalam utput tanpa umpan balk. Dengan adanya umpan balk maka berlaku: Satra Kuuma Wjaya FSK FMP U Dktat Elektrnka

7 Bab E, Umpan Balk Negat Hal 223 v 1+β v 1+β v Dar utput: v +, edangkan dar nput + + β + β. v tau v 1+ β 1+ β v v, ehngga dperleh b 1 + β. v Dar rangkaan CE epert dtunjukkan pada Gambar 4 jka menggunakan trantr dengan parameter h e 2 kω, h e 80, h re 0 h e 0 S. Dperleh ebelumnya bahwa penguatan untuk kngura hec 80 5 kω emter berama v 200, elanjutnya aktr he 2 kω 2 3 umpan balk β 0, Hambatan dalam nput h e 2 kω dan hambatan dalam nput akbat umpan balk b h 1 (1+β v 26 kω. Hambatan dalam utput dengan mengabakan h e maka C // ( ,5 kω ehngga hambatan dalam utput karena umpan balk b 321 Ω. Umpan balk aru er Seua dengan namanya tegangan dumpan balk ecara er ke tegangan nput yang akan dperleh aru utput. Blk dagram umpan balk aru er dtunjukkan pada Gambar 6 dan cnth rangkaan dberkan pada Gambar 5. Dar Gambar 5 tegangan umpan balk dumpan ecara p terhadap ehngga be -, dengan menggunakan rangkaan ekvalen epert pada Satra Kuuma Wjaya FSK FMP U Dktat Elektrnka

8 Bab E, Umpan Balk Negat Hal 224 CC C be E Gambar 5, Cnth rangkaan NFB aru er pada CE β Gambar 6, Blk dagram umpan balk aru er b h e b h e C (1+h e b C e Gambar 7, angkaan ekvalen CE. Dar rangkaan tb (Gambar 7 dapat dhtung : h e b + (1 +h e b e, ehngga b / b h e + (1 + h e e. Selanjutnya jka c ~ h e maka b ~ h e e. Satra Kuuma Wjaya FSK FMP U Dktat Elektrnka

9 Bab E, Umpan Balk Negat Hal 225 Pengatan aru karena umpan balk b c / b h e, edangkan c c heb c c penguatan tegangan vb b atau b b b ( he he e b c dengan pendekatan b e Perhtungan hambatan dalam utput dlakukan dengan menghubung-ngkatkan nyal nput dan melepa nyal utput ehngga rangkaannya epert dtunjukkan pada Gambar 8a. Perhatkan bahwa knduktan utput h e tdak dabakan. Dar gambar tb dbuat rangkaan ekvalennya epert dtunjukkan pada Gambar 8b. h e b h e b C h e C h e b h e h e b + b e h e e (a (b Gambar 8, (a angkaan ekvalen untuk menghtung b dan (b rangkan ekvalennya Dar Gambar 8b, maka hambatan dalam utput adalah b Perhatkan h e dan e dalam hubungan paralel, maka:. dan tegangan utput adalah: e h b e ( + b e b h + e e Satra Kuuma Wjaya FSK FMP U Dktat Elektrnka

10 Bab E, Umpan Balk Negat Hal 226 heb he + heb b( he + h h h h e e e e dengan menggunakan hal b ebelumnya maka h e e + he +. he he + e he Sehngga hambatan dalam utput b / dperleh ebear: 1 h e e 1 h e e b + he + + he he + e he he he + e he Umpan balk tegangan hunt Seua dengan namanya aru dumpan balk ecara paralel ke tegangan nput yang akan dperleh tegangan utput. Blk dagram umpan balk aru er dtunjukkan pada Gambar 9 dan cnth rangkaan dberkan pada Gambar 10. β β Gambar 9, Blk dagram NFB tpe tegangan hunt CC C b Gambar 10, Cnth NFB tegangan hunt pada CE Satra Kuuma Wjaya FSK FMP U Dktat Elektrnka

11 Bab E, Umpan Balk Negat Hal 227 Dar Gambar 10 aru yang mauk ke termnal ba adalah b - dan ada umpan balk tegangan hunt. Pada hambatan akan terjad eek Mller (yatu elah-lah nla hambatan menjad lebh kecl epert dtunjukkan pada Gambar 11. CC C 1- v Gambar 11, angkaan CE etelah dgant dengan hambatan Mller Dar Gambar 11 dperleh b /h e dan dengan menggunakan hec pendekatan vb v maka vb, ehngga aru umpan balk he v (1 v ddapat, dengan v negat. Jka nput dber nyal tak deal berart ada hambatan umber ebear, namun penguatan tegangan prakt tdak berubah yatu v / be. Cnth rangkaan dengan hambatan umber dberkan pada Gambar 12. CC 50 k C 5 k 2,5 k Gambar 12, Cnth dengan hambatan umber. Satra Kuuma Wjaya FSK FMP U Dktat Elektrnka

12 Bab E, Umpan Balk Negat Hal 228 Dengan menyadar bahwa v >> 1, maka berart juga > b dengan demkan / yatu dengan mengabakan be. Selanjutnya tegangan utput - - /. Dengan demkan dperleh :. Hal n menunjukkan bahwa ada vb pembalkan aa, dan dpergunakan ebaga prnp dar penguat nvertng. Hambatan dalam utput Untuk menghtung hambatan dalam utput rangkaan ekvalen tb dbah menjad rangkaan yang dtunjukkan pada Gambar 13 yatu dengan meng-hubung-ngkatkan nyal umber dan membuka utput. - h e b h e b - (1 - h e b h e b C Gambar 13, angkaan ekvalen untuk mencar hambatan dalam utput Dar gambar tb maka ( - h e b + h e b. Terlhat juga bahwa antara h e dan pada Gambar 13. Terhubung ecara paralel, maka tegangan pada ama dengan tegangan pada h e atau h e b [ - (1 - h e b ], karena aru yang mengalr d adalah r -(1 - h e b epert yang dtunjukkan pada Gambar 13. Sehngga aru yang mengalr ke kak ba adalah b. Hambatan dalam he + (1 + he utput dhtung dar b / ehngga : b ( heb + he he+ (1 + he. Satra Kuuma Wjaya FSK FMP U Dktat Elektrnka

13 Bab E, Umpan Balk Negat Hal 229 b Dengan menggunakan hal b d ata maka h he e + ( dan dengan pendekatan h + (1 + h h + (1 + h e e e e h e > 1 dperleh : b h ( + e h + h e e Perhatkan bahwa untuk menghtung hambatan utput b // c, yatu elah menghubungkan c dengan grund. Dar Gambar 12 jka menggunakan trantr dengan h e 80 dan h e 1,5 kω, maka ddapat: h e c b v be he b vb -20 b b // he 165 Ω 1 v he( Ω h + h e e Hambatan utput c // b 362 Ω Umpan balk aru hunt Tegangan dumpan balk ecara paralel ke tegangan nput beraal aru er yang dperleh dar aru utput. Blk dagram umpan balk aru er dtunjukkan pada Gambar 14 dan cnth rangkaan dberkan pada Gambar 15. Satra Kuuma Wjaya FSK FMP U Dktat Elektrnka

14 Bab E, Umpan Balk Negat Hal 230 β β Gambar 14, Blk dagram NFB aru hunt CC C1 C2 b1 e2 Gambar 15, Cnth rangkaan NFB aru hunt Penguatan aru /, karena ada umpan balk negat - dengan β. Cnth dar rangkaan NFB tpe aru hunt dtunjukkan pada Gambar 15. Perhatkan pada Gambar 15 kmpnen ba tdak dtunjukkan hal n makudnya untuk mempermudah. Parameter trantr tb adalah : h e 80, h e 2 kω. Sedangkan hambatan, c1, c2, dan c1 mang-mang adalah 1 kω, 10 kω, 470 Ω dan 100 Ω. Sedangkan 1,5 kω. Dengan menggunakan pendekatan e2 >>, maka aktr umpan balk β dlakukan dengan cara : (perhatkan Gambar 16. Satra Kuuma Wjaya FSK FMP U Dktat Elektrnka

15 Bab E, Umpan Balk Negat Hal 231 b1 h e1 b1 b2 h e2 b2 h e2 C h e1 C C1 C2 S E2 1/16 Gambar 16, angkaan ekvalen dar rangkaan pada Gambar 15. 1/ e2 e 2, elanjutnya β 1/ + e2 e2 c 1 dan h h h + e b2 e e b1 c b1 dengan 2 h + (1 + h ( // ~ 9,6 kω, e e e dan β b1 + b1 ( 1+ β b1 205 b1, dengan demkan b + b1 ~ 16 be 1 Sedangkan hambatan dalam nput b c2 Penguatan tegangan vb 775 be1 Satra Kuuma Wjaya FSK FMP U Dktat Elektrnka

16 Bab E, Umpan Balk Negat Hal 232 edangkan be` Dengan demkan ddapat penguatan tegangan 775/104 7,5 Satra Kuuma Wjaya FSK FMP U Dktat Elektrnka

17 EEKTONK NOG Pertemuan 6 KKTESTK PENGUT UMPN-BK (lanjutan Skema penguat umpan-balk tunggal dperlhatkan pd gambar berkut. Skema penguat umpan-balk tunggal Snyal mauk X, nyal keluar X, nyal umpan-balk X, dan perbedaan nyal X d mang-mang menunjukkan tegangan atau aru. merupakan perbandngan tegangan (aru mauk dan tegangan (aru keluar dar penguat daar ( v. Bearan β merupakan perbandngan tegangan (aru umpan-balk dan tegangan (aru keluaran. Pada gambar d ata, nyal X d ddenkan bg: X d X X X Snyal X d merupakan perbedaan nyal mauk dan nyal terumpan balk ke maukan, ehngga juga debut nyal elh, nyal kealahan, atau nyal perbandngan. Penguat daar yang dgunakan pada kema d ata dapat berupa penguat tegangan, penguat tranhantaran, penguat aru, maupun penguat 1

18 tranhambatan yg dhubungkan dgn kngura umpan balk. Perhatkan gambar berkut. Penguat tegangan dengan umpan balk tegangan er Penguat tranhantaran dengan umpan balk aru er Penguat aru dengan umpan balk aru hunt 2

19 Penguat tranhambatan dengan umpan balk tegangan hunt Faktr tranm balk β ddenkan bg: β X X Faktr tranm balk β n dapat berupa blangan rl pt atau negat. Perlehan pndah (traner gan ddenkan bg: X X Dan perlehan dengan umpan balk ddapatkan bb. X X 1 + β Jka <, maka umpan balk dkatakan negat (degenerat dan jka >, maka umpan balk dkatakan pt (regenerat. Dar peramaan d ata maka perlehan dar penguat dengan umpan balk adalah perlehan penguat daar deal dbag aktr 1+β. Pada gambar kema penguat umpan-balk tunggal d ata, tampak bahwa nyal X d dlpatgandakn leh aat melalu penguat, kemudan dlpatgandakan leh β aat melalu umpan balk, dan dkalkan -1 dalam rangkaan pencampur. Hal kal β debut perlehan lngkar (lp gan atau perbandngan balk (return rat. Juga ddenkan perbedaan balk D ebaga: 3

20 D 1 ( β 1 + β Bearnya umpan balk yg dmaukkan ke penguat juga dapat dnyatakan dalam debel dan ddenkan bb: N 20 lg 1 20 lg 1 + β Sentvta dar perlehan pndah ddenkan bg: Sentvta 1 1+ β Dan deentvta ddenkan bg D 1 + β Deentvta adalah nama lan dar perbedaan balkan. Sehngga perlehan umpan balk dapat dnyatakan kembal bg: D Jka β >> 1 maka 1+ β β 1 β Sehngga penguatan dapat dbuat hanya bergantung pada rangkaan umpan balk aja. etan Mauk Umpan Balk Tegangan Ser angkaan gant Thevenn umpan balk tegangan er dperlhatkan pada gambar berkut. Dar rangkaan dperleh: + + β Dengan v + 4

21 v + Dan retan mauk dapat dperleh ( 1 + β v adl perlehan tegangan rangkaan terbuka tanpa umpan balk, dan adl perlehan tegangan tanpa umpan balk dgn memperhtungkan beban, atau dapat dnyatakan bb v lm angkaan gant Thevenn umpan balk tegangan er Umpan Balk ru Ser Dengan memperhatkan gambar penguat tranhantaran dengan umpan balk aru er d ata, dapat dperleh: Dan ( 1 + βg M G M G + m 5

22 Dengan G m adl tranhantaran hubung ngkat dan G M adl tranhantaran tanpa umpan balk dengan memperhtungkan beban. Umpan Balk ru Shunt angkaan gant Nrtn umpan balk aru hunt dperlhatkan pada gambar berkut. angkaan gant Nrtn umpan balk aru hunt Dar rangkaan dperleh: Dan + + β + Sehngga Dengan ( 1 + β + Dalam hal n adl perlehan aru hubung ngkat dengan memperhtungkan. adl perlehan aru hubung ngkat dan adl perlehan aru tanpa umpan balk dgn memperhtungkan beban, atau dapat dnyatakan bb 6

23 lm 0 Dan retan mauk dapat dperleh ngat bahwa den (1 + β 1 + β Umpan Balk Tegangan Shunt Dengan memperhatkan gambar penguat tranhambatan dengan umpan balk teggangan hunt d ata, dapat dperleh: Dengan 1+ β M M + m m adl tranhambatan rangkaan terbuka, edangkan M adl tranhambatan tanpa umpan balk dengan memperhtungkan beban, atau dapat dnyatakan m lm M etan Keluar Umpan Balk Tegangan Ser etan keluar dengan umpan balk tegangan er dnyatakan bg 1 (perhatkan v bukan + βv 7

24 etan keluar dengan umpan balk yang memaukkan dnyatakan bg + /( + 1+ β /( + v etan keluar dengan umpan balk yang memaukkan juga dapat dperleh dengan cara: 1 + Dengan adl retan keluar tanpa umpan balk dengan dpandang ebaga bagan dar penguat. Umpan Balk ru Ser etan keluar dengan umpan balk aru er dnyatakan bg ( 1+ βgm Dan (1 + βg (1 + βg m M Umpan Balk ru Shunt etan keluar dengan umpan balk aru hunt dnyatakan bg 1 + β ( Dan β 1+ β /( + tau 8

25 (1 + β (1 + β Jka, 0, dan maka (1 + β Umpan Balk Tegangan Shunt etan keluar dengan umpan balk tegangan hunt dnyatakan bg Dan 1+ β m 1 + β M 9