Penguat Emiter Sekutu

Transkripsi

1 Penguat Emiter Sekutu v out v in Konfigurasi Dasar Ciri Penguat Emiter Sekutu : 1. Emiter dibumikan 2. Sinyal masukan diberikan ke basis 3. Sinyal keluaran diambil dari kolektor

2 Agar dapat memberikan tegangan keluaran positip, diperlukan Pull-up resistor yang menghubungkan kolektor ke sumber tegangan positip.

3 V CC V CC R C R C v out v out v in Transistor v in Transistor (a) (b) Pada Gambar (a) transistor diumpamakan sebagai sebuah tahanan variabel, dimana : V OUT = V CC.R TR /(R TR + R C ) Pada Gambar (b) transistor diumpamakan sebagai sebuah sumber arus yang dapat diatur, dimana : V OUT = V CC I.R C

4 Pada kedua keadaan diatas, tegangan keluaran hanya dapat berkisar antara 0 Volt dan V CC. Tegangan keluaran akan bernilai 0 Volt jika transistor menghantar maksimum sehingga menyamai keadaan hubung-singkat. Tegangan keluaran akan bernilai V CC jika transistor tidak menghantar sama sekali sehingga menyamai keadaan hubungan terbuka. Agar dapat menghasilkan tegangan keluaran yang simetri maka tegangan diam dari kolektor harus bernilai V CC /2. Untuk itu maka transistor perlu diberi arus panjar agar dalam keadaan diam arus kolektor sama dengan setengah arus maksimum.

5 Agar beroperasi didaerah linier maka transistor memerlukan tegangan panjar (Bias). Tegangan bias akan membuat V C = V CC /2 sehingga kisar tegangan kolektor kearah positip akan sama dengan kisar tegangan kolektor kearah negatip. V C V C V CC V CC V C(MAX) V C V C V C(MIN) 0 t 0 t

6 Penguat Emiter Sekutu V CC R 1 R C C 3 R S C 1 v IN V S R 2 R E C 2 R L v OUT Ciri Penguat Emiter Sekutu : 1. Emiter dibumikan 2. Sinyal masukan diberikan ke basis 3. Sinyal keluaran diambil dari kolektor

7 Konfigurasi Rangkaian V CC R 1 R C v out v out v in v in R 2 (a) (b) V CC V CC R 1 R C R 1 R C C 2 v out v out C 1 v in v in R 2 R E R 2 R E C 3 (c) (d)

8 Disebut Emiter Sekutu karena semua emiter dari transistor-transistor dihubungkan ke titik sekutu (common) atau tanah (ground). Kapasitor Penggandeng (Coupling Capasitor) : Berfungsi untuk meneruskan sinyal AC tetapi memblokir sinyal DC. Kapasitor Pintas (Bypass Capasitor) : Berfungsi untuk menghubung singkat sinyal AC tetapi tidak mengganggu tegangan DC. Reaktansi kapasitor adalah : X C = 1/2πfC Pada DC, frekuensi = 0 sehingga X C = kapasitor merupakan rangkaian terbuka. Pada AC (frekuensi tinggi) X C 0 kapasitor merupakan hubung singkat.

9

10 Jika sumber sinyal dihubungkan langsung ke basis maka tahanan dalam dari sumber sinyal akan mengganggu tegangan bias dari transistor. Dengan menggunakan kapasitor kopling maka sinyal AC akan diteruskan tetapi tegangan bias tidak akan terganggu. Jika beban dihubungkan langsung ke kolektor maka tegangan kolektor akan terganggu. Tetapi dengan menggunakan kapasitor kopling maka tegangan keluaran (AC) aka diteruskan ke beban tanpa mengganggu tegangan DC dari kolektor. Kapsitor pintas pada emiter akan memperkecil hambatan pada emiter sehingga faktor penguatan tegangan AC (AC Voltage Gain) atau A V dapat diperbesar.

11 Rangkaian ekivalen DC Rangkaian ekivalen DC diperlukan untuk menentukan tegangan dan arus pada emiter, basis dan kolektor. Rangkaian ekivalen ini diperoleh dengan menganggap semua kapasitor terbuka sehingga dapat dihilangkan dari rangkaian. V CC V CC R 1 R C R 1 R C C 3 C 1 R S V S R 2 R E C 2 R L R 2 R E

12 Dari rangkaian ekivalen DC ini dapat dihitung : V B V TH = V CC.R 2 / (R 1 + R 2 ) V E = V B V BE V BE 0,7V V E = V B 0,7V I C I E = V E /R E V C = V CC I C.R C

13 Resistansi AC dari Emiter r e = V BE / I E atau r e = v be / i e Secara pendekatan : r e 25mV / I E

14 Rangkaian ekivalen AC Rangkaian ekivalen AC diperlukan untuk menentukan resistansi masukan, faktor penguatan tegangan dan resistansi keluaran dari penguat. Rangkaian ekivalen ini diperoleh dengan menganggap semua kapasitor hubung-singkat.

15 v out i c i b v s i 1 R 1 i 2 R 2 r e R C z in z in(base) (a) i b v out v s i 1 R 1 i 2 R 2.r e R C i c z in z in(base) (b)

16 Dari rangkaian ekivalen AC ini dapat dihitung : z in(base) = β.r e Impedansi Masukan : z in = z in(base) // R 1 // R 2 Penguatan Tegangan : A V = R C / r e Impedansi Keluaran : z out R C

17 Contoh R S 1k C 1 R 1 10k R C 3k6 +10V C 3 Hitung v OUT Penyelesaian : V B V TH = V CC.R 2 /(R 1 +R 2 ) = 10V.2200/12200 = 1,8V V E = V B VBE = 1,8V 0,7V = 1,1V V S 1mV R 2 2k2 R E 1k z IN = 3400//10000//2200 = 1,18kΩ v IN = v S.z IN /(z IN +R S ) = 1mV.1,18/(1,18+1) = 0,541mV C 2 R L 1k5 I E = V E / R E =1,1V / 1kΩ = 1,1mA r e 25mV / I E =25mV / 1,1mA = 22,7Ω z IN(base) = β.r e = ,7Ω = 3400Ω

18 z IN = 3400 // // 2200 = 1,18kΩ v IN = v S.z IN /(z IN + R S ) = 1mV.1,18/(1,18 + 1) = 0,541mV A V = R C /r e = 3600 / 22,7 = 159 A V.v IN = ,541mV = 86mV v OUT = A V.v IN.R L /(R L + z OUT ) = 86mV.1k5/(1k5 + 3k6) = 86mV.1k5/5k1 = 25mV

19 Penguat Emiter Sekutu dengan Emiter Terbenam (Swamped Amplifier) Disebut terbenam karena adanya r E yang >> r E sehingga nilai r E terbenam oleh nilai r E yang besar. V CC R 1 R C C 3 C 1 R S r E V S R 2 R E C 2 R L

20 Pengaruh r E pada I E Dari rangkaian ekivalen DC ini dapat dihitung : V B V TH = V CC.R 2 /(R 1 + R 2 ) V E = V B V BE Jika V BE 0,7V maka : V E = V B 0,7V I E = V E / (R E + r E ) Jika β sangat besar maka I C I E sehingga : V C = V CC I E.R C r e 25mV / I E

21 Pengaruh r E pada A V dan z IN Dari rangkaian ekivalen AC ini dapat dihitung : z IN(base) = β.(r e + r E ) Impedansi Masukan : z IN = z IN(base) // R 1 // R 2 Penguatan Tegangan : A V = R C / (r e + r E ) Impedansi Keluaran : z OUT R C

22 Efek Bootstrap Dengan adanya tahanan AC pada emiter maka pertambahan I C atau I E akan menyebabkan kenaikan V E. Sedangkan kenaikan I C disebabkan oleh kenaikan I B, yang disebabkan oleh kenaikan V B. Dengan naiknya V E, maka I B akan cenderung konstan sehingga z in(base) seolah-olah sangat besar. Efek ini disebut Bootstrapping.

23 Penguat Emiter Sekutu dengan Tahanan Emiter Paralel

24 R 1 R C V CC Dari rangkaian ekivalen DC ini dapat dihitung : V B V TH = V CC.R 2 /(R 1 + R 2 ) V B V BE V C V BE E B V E V E = V B V BE Jika V BE 0,7V maka : V E = V B 0,7V R 2 R E I E = V E / R E Jika β sangat besar maka : I C I E sehingga : V C = V CC I E.R C r e 25mV / I E

25 Dari rangkaian ekivalen AC ini dapat dihitung : z IN(base) = β.{r e + (R E // r E )} Impedansi Masukan : z IN = z IN(base) // R 1 // R 2 Penguatan Tegangan : A V = R C / {r e + (R E // r E )} Impedansi Keluaran : z OUT R C

26 Contoh penguat 2 tingkat V CC R 1 R 3 C 3 R 5 R 7 Q1 Q2 C 5 C 1 R S v IN R 6 R 8 C 4 V S R 2 R 4 C 2 R L v OUT

27