![Bab 1 Analisa Ac Bjtrev [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/bab-1-analisa-ac-bjtrev.jpg)
6 0 562 KB
Elektronika Analog II
BAB 1 ANALISIS AC PENGUAT TRANSISTOR BIPOLAR Analisis AC atau sering disebut analisis penguat sinyal kecil pada penguat adalah analisis penguat sinyal AC, dengan memblok sinyal DC, yaitu dengan memberikan kapasitor coupling pada sinyal masukan dan sinyal keluaran. Pengertian penguat sinyal kecil adalah penguat beroperasi dengan amplitudo sinyal kecil dan beroperasi pada daerah linier, artinya gelombang keluaran tidak cacat.Penguat sinyal kecil mempunyai gain, yang menguatkan sinyal masukan mencapai taraf tertentu pada sinyal keluaran. Penguat ini dikenal sebagai penguat tegangan daripada disebut sebagai penguat daya, walaupun sebetulnya terjadi juga penguatan daya. Rangkaian penguat sinyal kecil ditempatkan pada awal satu sistem penguat, yang biasa disebut sebagai pre-amplifier, seperti penguat RF pada sistem penerima pada umumnya dan LNA (low noise amplifier) pada sistem penerima satelit. Gambar1.1 memperlihatkan sebuah rangkaian penguat dan Gambaran operasi dari penguat sinyal kecil.
(a)
(b)
Gambar1.1 (a) Penguat dengan sumber sinyal ac, (b) Gambaran operasi dengan arus Ic, Ib dan Vce 1.1 Model Ekivalen Transistor Untuk menganalisis rangkaian, terutama penguat linier, akan lebih mudah dilakukan dengan menggambarkan kembali penguat tersebut tanpa komponen pembias dan menggantinya untuk setiap komponen aktif dengan jaringan impedansi dan atau admintansi serta sumber tegangan dan atau sumber arus yang tepat. Menggambarkan kembali komponen aktif dengan rangkaian pengganti inilah yang disebut dengan rangkaian 1
Elektronika Analog II ekivalen. Rangkaian ekivalen mempunyai perilaku hampir sama dengan rangkaian aslinya untuk frekuensi terbatas. Dengan rangkaian ekivalen cara kerja dan pembatasanpembatasan suatu rangkaian atau komponen dapat dipahami dan dievaluasi dengan tepat terhadap unjukkerja rangkaian yang dibuat. Intinya, rangkaian ekivalen digunakan untuk menyederhanakan suatu rangkaian agar analisis dapat dilakukan dengan lebih sederhana dengan hasil yang akurat. Terdapat banyak model rangkaian ekivalen yang dapat digunakan untuk menganalisis rangkaian penguat transistor. Namun, pada pembahasan ini hanya akan dilakukan untuk dua model rangkaian ekivalen, yaitu: model rangkaian ekivalen parameter - h dan model parameter –r. 1.2 Parameter h Suatu model linear umum dapat dipergunakan untuk meramalkan perilaku transistor dalam penerapan sinyal kecil dalam bentuk apa pun. Parameter hibrida (parameter-h) adalah yang paling umum dipakai dan sering disediakan oleh pabrik. Keunggulan utama parameter-h adalah mudahnya untuk ditentukan di laboratorium dan mudahnya untuk diperhitungkan dalam rangkaian. Model ekivalen hybrid dari suatu penguat transistor satu tahap ditunjukkan seperti pada Gambar 1.2.
Gambar 1.2 Rangkaian ekivalen transistor dalam parameter h Dengan memilih arus masukan iI dan tegangan keluaran vo sebagai variabel-variabel bebas, persamaan untuk model hybrid di atas dapat ditulis sebagai berikut : Vi = hi Ii + hr VO .................................................. (1.1) IO = hf Ii + ho VO ................................................. (1.2)
2
Elektronika Analog II hiadalah impedansi masukan (resistansi ac) dilihat dari terminal masukan transistor dengan keluaran hubung-singkat (Gambar 1.3)
V hi b Ω .......... ...... (1.3) Ib
Gambar 1.3 Gambaran untuk transistor dalam pengukuran parameter hi hradalah perbandingan tegangan keluaran terhadap tegangan masukan. hr diperoleh dengan mengukur tegangan keluaran dengan masukan terbuka (ib = 0) seperti dalam Gambar 1.4.
V hr b .......... .......... .......... ....(1.4) Vc
Gambar 1.4 Gambaran untuk transistor dalam pengukuran parameter hr hf adalah penguatan arus dalam arah maju (forward), merupakan perbandingan arus keluaran terhadap masukan. hf diperoleh dengan mengukur arus dengan keluaran hubung singkat (Gambar 1.5).
I h f c .......... .......... .......... ..(1.5) Ib
Gambar 1.5 Gambaran untuk transistor dalam pengukuran parameter hf ho adalah admitansi keluaran (Siemens/mho) dilihat dari terminal keluaran dengan masukan terbuka. ho merupakan perbandingan arus keluaran terhadap tegangan keluaran (Gambar 1.6).
3
Elektronika Analog II
I ho c Siemens....(1.6) Vc
Gambar 1.6 Gambaran untuk transistor dalam pengukuran parameter ho Persamaan (1.1 dan 1.2) menyatakan bahwa tegangan masukan terdiri atas dua komponen.Hal itu menyatakan ada suatu hubungan seri antara tegangan jatuh hiii dan suatu sumber tegangan takbebas hrvo yang dikendalikan langsung oleh tegangan keluaran. Persamaan kedua menunjukkan suatu hubungan paralel antara sumber arus takbebashfii dan arus melalui admitansi hovo. Parameter-parameter-h merupakan nilai-nilai kecil yang menunjukkan variasi arus bolakbalik kecil di sekitar titik kerja yang ditetapkan oleh nilai-nilai searah tegangan dan arusnya.Dalam keadaan semacam itu, keluaran hubung singkat menyatakan tidak ada tegangan arus bolak-balik dan hanya ada tegangan searah. Misalnya, hib adalah impedansi masukan dinamik atau impedansi masukan arus bolak-balik untuk bentuk basis bersama dengan tegangan kolektorPernyataan keempat parameter, di atas, adalah model umum dan berlaku untuk transistor dalam setiap susunan rangkaian. Dalam kasus khusus, parameteritu ditunjukkan dengan mengikuti konfigurasi penguat transistor, bergantung apakah penguat tersebut adalah common base (CB), common emitter (CE), atau common collector (CC). Tabel 1.1 dan 1.2 berikut menunjukkan notasi parameter h untuk setiap konfigurasi penguat transistor. Tabel 1.1.Parameter h dalam konfigurasi penguat transistor. Konfigurasi Common Emitter Common Base Common Collector
hie hib hic
hre hrb hrc
h Parameter hfe hfb hfc
hoe hob hoc
Tabel 1.2 Perbandingan parameter h untuk tiga konfigurasi transistor 4
Elektronika Analog II Common Emitter
Common Base
Common Collector
hie
Vb Ib
hib
Ve Ie
hic
Vb Ib
hre
Vb Vc
hrb
Ve Vc
hrc
Vb Ve
hfe
Ic Ib
hfb
Ic Ie
hfc
Ie Ib
hoe
Ic Vc
hob
Ic Vc
hoc
Ie Ve
Untuk ketiga konfigurasi penguat transistor yang mungkin, rangkaian pengganti hybridnya ditunjukkan pada tabulasi Gambar1.7. Persamaan umum transistor dalam parameter h. Vi = hi Ii + hr Vo Io = hf Ii + ho Vo Common Emitter
Vb = hieIb + hre Vc Ic = hfe Ib + hoe Vc
Common Base
Ve = hib Ie + hrb Vc Ic = hfb Ie + hob Vc
Common Collector
Vb = hic Ib + hrc Ve Ie = hfc Ib + hoc Ve Gambar1.7 Rangkaian ekivalen transistor dalam parameter h 1.3 Menghitung Nilai Parameter h dari Karakteristik Transistor
5
Elektronika Analog II Gambar 1.8 menunjukkan kurva karakteristik masukan-keluaran dari sebuah transistor dalam konfigurasi common emitter (CE) untuk tipe transistor NPN. Misal, akan dihitung keempat nilai-nilai dalam parameter h untuk titik kerja (Q) yang telah ditentukan. Ib (uA)
Ic (mA) 80
8
60
70
7 Q
40
60
6
ib
ic
20
50
5 Q
4
40
3
30
2
20 10
1 0
.2
.4
.6
.8
1.0
Vbe (Volt)
0
vbe
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20
Vce (V)
Vce
Gambar1.8Kurva karakteristik masukan – keluaran transistor dalam konfigurasi CE Langkah penyelesaian yang dilakukan dalam menghitung keempat parameter adalah sebagai berikut : 1. MengGambar rangkaian ekivalen dalam parameter hseperti ditunjukkan pada Gambar 1.9
Gambar 1.9 Persamaan untuk rangkaian Common Emitter; Vb = hie Ib + hre Vc Ic = hfe Ib + hoe Vc 2. Menghitung parameter h dengan persamaan di atas, Pertama, menghitung nilai hie
V BE I B
VCE
V BE I B
hie VCE
,
dari grafik karakteristik masukan, dengan mengacu pada titik kerjanya (Q-point) tentukan Vbe dan ib . Dari contoh di atas diperoleh : 6
Elektronika Analog II
V be 0,58 0,62 V 1000 h ie I 60 20 A b Kedua, menghitung nilai hfe Dari kurva karakteristik keluaran, jika arus Ib berubah dari 20 µA sampai 60 µA (20 µA di atas dan di bawah IBQ ) untuk VCE konstan perubahan ini berhubungan dengan nilai IC dari 2 mA sampai 6,2 mA. Sehingga :
h
fe
c 6,2 2 mA 105 I 60 20 A b I
Untuk memperoleh nilai hoe, perhatikan Gambarkurva karakeristik keluaran berikut (Gambar 1.10). Ic (mA) 80
8
70
7
60
6
50
5
ic
Q
4
40
3
30
2
20 10
1 0
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20
Vce (V)
Vce
Gambar1.10 Kurva karakteristik keluaran untuk nilai hoe Dengan titik kerja yang sama pada kasus di atas, Ic diperoleh dengan menarik garis lurus memotong sumbu Ib dari titik Vce yang telah ditetapkan. I c 4,2 3,95 mA 31,25 S h oe V 10 2 V c
Untuk menghitung nilai hre digunakan kurva karakteristik masukan yang sama seperti pada kurva pada Gambar 1.8.
7
Elektronika Analog II Ib (uA) Vce = 2V
Vce = 20V
60
ib
Q
40
20
0
.2
.4
.6
.8
1.0
Vbe (Volt)
vbe Persamaan untuk hre diberikan :
VBE VCE
IB
VBE VCE
hre VIB
Dari kurva karakteristik diperoleh :
V be 0,7 0,62 V 4,4.10 3 h re V 20 2V c 1.4 Persamaan - persamaan Penguat
Gambar1.11 Rangkaian pengganti parameter h dengan tegangan sumber dan resistansi beban. Dengan menggunakan rangkaian ekivalen parameter h secara umum, seperti ditunjukkan pada Gambar1.11, dapat dihitung penguatan arus Ai, penguatan tegangan Av, impedansi masukan Ri, dan impedansi keluaran Ro. Oleh karena parameter h dapat digunakan untuk ketiga konfigurasi, yaitu CE, CB dan CC, persamaan yang diperoleh dapat digunakan untuk ketiga konfigurasi tersebut. 8
Elektronika Analog II Penguatan Arus, Ai I Ai O I i
I I
2 1
, .................................... (1.7)
dengan I2 = hf I1 + hr V2 dan V2 = IL . RL = -I2. RL persamaan I2 dapat ditulis kembali : I2 = hf I1 - hr. I2. RL hfI1 = I2 + I2. hr. RL hf I1 = I2 (1 + hr. RL)
I2 hf I 1 1 hr.RL Dengan demikian ; I hf Ai 2 I 1 hr.R 1 L
.......................................... (1.8)
Penguatan arus Ai yang dihasilkan umumnya akan menghasilkan Ai = hfe, jika 1 + hr.RL dianggap jauh lebih kecil dari 1 sehingga Ai = hfe ................................................................. (1.9) Impedansi Masukan, Ri
Ri
Vi V1 Ii I 1 ................................................... (1.10)
Dari persamaan loop masukan, V1 = hi. I1 + hr. V2 dan V2 = - I2. RL V1 = hi. I1 - hr. I2. RL Sehingga :
V1 hiI 1 hrI 2 R L I hi hr.RL . 2 hi hrAi.R L I1 I1 I1 I2 Ai I dimana 1 Ri hi hr. Ai.R L
....................................... (1.11)
Nilai impedansi masukan umumnya akan menghasilkan Ri = hi , jika nilai hr.Ai. RL diabaikan karena sangat kecil. 9
Elektronika Analog II
Penguatan Tegangan, Av V V Av O 2 V V i 1
, ............................................ (1.12)
dengan V2 = - I2. RL dan I2 = - Ai. I1, maka V2 = Ai. I1. RL
Av
V2 Ai.R L .I 1 I Ai.R L Ai.R L . 1 V1 V1 V1 Ri Av
Ai.R
L
Ri
........................................ (1.13)
Impedansi Keluaran, Ro
Ro
V2 I Go 2 I 2 , atau V2 ............................................. (1.14)
dari persamaan loop masukan, dapat dituliskan persamaan - hr. V2 = (Rs + hi). I1 sedangkan loop keluaran dapat dituliskan persamaan V2
1 I 2 hf .I1 ho
subsitusi persamaan di atas : Ro jawaban untuk
V2 I2
V2
ho
hr.hf .V2 1 I2 ho Rs hi 1 hr.hf hr.hf ho hi Rs , jika bagian hi Rs , maka persamaan
untuk Ro menjadi : Ro
1 ho .........................................(1.15)
Penguatan Tegangan Total, AVS A VS=
V2 V2 V1 = . ................................... (1.16) VS V1 VS
10
Elektronika Analog II Dengan asumsi nilai hr.V2 sangat kecil atau sama dengan nol, maka : V 1=
Ri V RS + Ri S
..................................... (1.17)
Subsitusi persamaan 1.12 ke persamaan 1.11, maka diperoleh : A VS =
V2 V1 R . = AV . i V1 VS RS + Ri
................................... (1.18)
Penguatan Arus Total, AIs Dengan bantuan Gambar1.11, penguatan arus total dapat diturunkan, sehingga diperoleh besarnya seperti persamaan. A is =
dimana
I2 I2 I1 = . I S I1 IS
................................................ (1.19)
I2 =A i I1
Dengan mengGambarkan kembali bagian masukan dari rangkaian Gambar 1.11 diperoleh Gambar berikut.
Dari Gambar di atas, arus I1 dapat dihitung : I1 =
RS I .................................................. (1.20) R S + Ri S
Subsitusi persamaan 1.15 ke dalam persamaan 1.14., maka diperoleh : A is =
RS A R S + Ri i
.................................................... (1.21)
Penguatan Daya, Ap Penguatan daya adalah hasil dari penguatan tegangan dikalikan dengan penguatan arus, Ap = Av . Ai
........................................... (1.22) 11
Elektronika Analog II Beberapa persamaan yang telah diturunkan tersebut berlaku untuk semua konfigurasi, CB, CE, maupun CC, dengan nilai parameter hybrid ketiga konfigurasi itu berbeda. Beberapa ketentuan yang harus diperhatikan dalam membuat rangkaian penguat menjadi model rangkaian ekivalen parameter h adalah : 1.
Semua kapasitor C dihubung singkat (short circuit) dan 2. Sumber tegangan DC dianggap sebagai tahanan dalamnya, sehingga dapat dihubung singkat.
Contoh berikut ini menunjukkan Gambar rangkaian penguat secara lengkap dari sebuah transistor menjadi model ekivalen dalam parameter h.
Gambar 1.12 Rangkaian penguat satu tingkat dan ekivalennya dalam parameter h RB =
R1 . R 2 R 1+ R 2
dan RE hilang karena terhubung singkat oleh adanya CE
RE hilang karena terhubung singkat oleh CE Dalam analisis berikutnya, nilai hreVO diabaikan karena nilainya sangat kecil atau mendekati nol. Analisis Penguat Common Emitter Dalam Parameter h Contoh 1.1 Sebuah rangkaian Penguat Common Emitter (CE)dengan konfigurasi bias pembagi tegangan, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.25. Tentukan :a). Avi; b). Ai; c). Ri; d). Ro
12
Elektronika Analog II +Vcc R1 50K
Rc 5K C2
C1 10uF
Vo
R2 5K
Vi
hie = 1K5 hre = 3.10-3 hfe = 80 hoe = 20.10-6 mho
10uF
RE
CE 10uF
Ri
Ro
Gambar 1.25 Contoh 1.1 Jawab : Dengan menganggap hre 0, maka rangkaian ekivalen dalam parameter h adalah sebagai berikut : Ii
Vi
B
Ib
RB
IC
Io
C
hie
RC ‘
Vo
hie Ib E
Gambar 1.26 Rangkaian ekivalen dalam parameter h untuk contoh 1.1 RB = R1 // R2 = (50 // 5) K = 4,55 K RC ' RC //
a).
Av
1 5 // 50 K 4,55 K hoe
Vo , Vi dengan Vo = -Io. RC’ = - hfe. Ib. RC’
sehingga :
Av
dimana ;
Ib
Vi hie
Vi RC ' hie
Vo hfe
Vo hfe.RC ' 80.4,55 K 242,67 Vi hie 1K 5
Avi
Vo hfe. RC ' 80.4,55K 80.4,55K 280 Vi RB // hie 4,55K // 1K 5 1,3K
13
Elektronika Analog II
b).
Ai
Io Ic Ii Ii , dimana Io = Ic = -hfe. Ib
dariGambar terlihat :
Ib
RB .Ii R B hie
. Dari persamaan di atas dapat ditulis,
RB 4,55 Ii 80 Ii 60,165Ii 4,55 1,5 R B hie
Io hfe
jadi
Ai
Io 60,165 Ii
c). Ri = RB // hie = (4,55 // 1,5)K = 1,13 K d). Ro RC’ = 4,55 K Contoh 1.2 Sebuah penguat common emitter satu tingkat dengan konfigurasi bias tetap ditunjukkan seperti pada Gambar 1.27. Jika transistor mempunyai hie= 1KΩ, hfe = 100, hre 0, hoe = 20 µS, pertanyaan:a) . Gambar rangkaian ekivalen dalam parameter h, b) hitung Ri, RO, Ai dan Av
Gambar 1.27 Contoh 1.4 Jawab: a. Gambar rangkaian ekivalen dalam parameter h
14
Elektronika Analog II
Gambar 1.28 Rangkaian ekivalen parameter h untuk penguat dengan bias tetap. b.
Ri=
R1 . hie 330 K .1,175 K = =1,171 K Ω R1 +h ie 330 K +1,175 K
1/hoe = 1/20 µmho = 50 K R O=
RC .1/hoe 2 K 7.50 K = =2,56 K Ω R C +1 /hoe 2 K 7 +50 K
A v=
−h fe . RO −( 120 )( 2,56 K Ω ) = =−262,51 Ri 1,171 K Ω
Ai hfe 120 Penguat Common Emitter Tanpa CE (Unbypassed) Contoh 1.3 Sebuah penguat common emitter dengan RE2tanpa C bypass (CE) seperti ditunjukkan pada Gambar 1.29, mempunyai nilai parameter h seperti terlihat pada Gambar, Tentukan : Ri, Ro, Ai dan Av
hie = 1 K hfe = 99 hoe = 0 hre = 0
Gambar 1.29 Rangkaian soal contoh 1.3
15
Elektronika Analog II
Gambar 1.30 Rangkaian ekivalen contoh 1.3 Jawab: Rangkaian ekivalen dalam parameter h ditunjukkan pada Gambar 1.30. RB = R1//R2 = (60//30)K = 20 KΩ RL’ = RC//RL = (5//20)K = 4 KΩ a. Ri hie hfe 1 RE 2 1K 100 1K 101K
Ri ' RB //( hie hfe 1 RE 2 ) 20K //(1K 100 1K) 16,69 K b. Ro RL ' 4 K c. VO ic . R L ' hfe.ib . R L ' Vi ib . hie 1 hfe R E 2
Av
d.
hfe.ib .R L ' 99. 4 K 3,92 ib. hie 1 hfe R E 2 1K 100 1K
iL
RB Rc ib ii . hfe.ib Ri ' R Rc RL B dimana ,
iL
RB Rc . hfe. ii Rc R L Ri ' R B
Ai
iL RB Rc 5K . hfe. 99 20 K 3,27 101 20K ii Rc R L Ri ' R B 25 K
Analisis Penguat Common Collector Dalam Paramater h
16
Elektronika Analog II Contoh 1.4 Sebuah Penguat Common Collector (CC) seperti ditunjukkan pada Gambar 1.31. Tentukan :a). Avi; b). Ai; c). Ri; d). Ro; e). Ap +Vcc R1 10K RS 1K
hic = 2K1 hrc = 1 hfc = 76 hoc = 0
C1 C2 Vo
Vs
Vi
R2 10K
RL 5K Ro
Ri
Gambar 1.31 Rangkain penguat common collector untuk contoh 1.4 Jawab : Menggambar rangkaian ekivalen :
Gambar 1.32 Rangkaian ekivalen dalam parameter h a. Impedansi masukan dari transistor adalah :
Vi Vi Ib Ii Ri ’ = I i I b Dari persamaan masukan untuk rankaian ekivalen : Vi = Ii . hic + hrc. V0 = Ii . hic + V0 Karena 1/hoc besar, arus mengalir ke RL sebesar hfc.Ii, sehingga : V0 = hfc . RL . Ii Subsitusi persamaan V0 di atas ke persamaan Vi Vi = Ii . hic + hfc . RL . II Vi = Ii (hic + hfc RL) 17
Elektronika Analog II Sehingga
Vi Ri’ = I i = hic + hfc . RL Ri’ = 2,1 K + 76(5 K) = 382,1 K Impedensi masukan rangkaian Zi1 = Ri = Ri’ // RB Ri = Ri’ // RB = (382,1// 5)K = 4,94K b.
Impedansi keluaran transistor, R0
V0 R0 = I 0 Dengan Vs = 0, Ii dihasilkan oleh V0 : maka
hrc .V0 V0 Ii = hic RS // R B hic RS // RB Adapun besarnya arus keluaran I0 adalah :
hfc .V0 I0 = hfc . Ii = hic RS // RB sehingga : hic RS // R B 2,1 5 // 1 Vo 38,6 hfc.Vo hfc 76 R0’= hic RS // R B
Impedensi
keluaran
rangkaian R0 = R0’ // RL = 38,6 // 5K = 38,3 c. Penguatan tegangan, Av Vo Av = Vi
Dari Gambar ekivalen : Vi = hic Ib + hrc Vo, dimana : Vi hrc .Vo hrc 1 hic Ii =
Vi Vo Ii = hic
Selanjutnya dapat ditulis :
18
Elektronika Analog II
Vi =
Vi Vo . hic hfc . R L hic
hfc . R L ) Vi = (Vi – Vo) ( 1 + hic Sehingga diperoleh :
hfc . R L / hic 1 1 hfc R / hic L Av = d.
Penguatan Arus Io hfc 76 Ai = Ii
Jika dilihat keseluruhan rangkaian seperti pada Gambar, maka :
RB . Is R Ri B Ii = Sehingga penguatan arus rangkaian keseluruhan, Ais adalah :
hfc . R B 76 . 5 K Io Io Ii 38,23 R Ri 5 K 4 , 94 K Is Ii Is B Ais = e.
Penguatan daya , Ap Ap = Av x Ai = 1 x 76 = 76 watt Contoh 1.5. Diketahui rangkaian seperti pada Gambar 1.33 di bawah ini.Hitung: a) Ri, b) Ro, c) AVS, d) AIS 15V R1
R4 C2
RS
C1 Q
C3 Vo AC
VS
R2 R3
RL
R1 = 100 K R2 = 100 K R3 = 2K9 R4 = 2K1 RL = 1K Rs = 50 hie = 2 K hfe = 100 hoe = 10-5 mho hre = 0
Gambar 1.33 Penguat common collector untuk contoh 1.5 Jawab : Rangkaian ekivalen dalam parameter h 19
Elektronika Analog II
Gambar 1.34 Rangkaian ekivalen parameter h penguat common collector RB = R1//R2 = (100//100)K = 50 KΩ RL’ = R3//RL = (2,9//1)K = 743 Ω a. Ri R B //( hie hfe 1 R L ' ) 50K //( 2 K 101 743) 30,33K
hie Rs ' hie RS // R B R L // 1 hfe 1 hfe
Ro R L //
2 K 50 // 50 K 1 100
1K //
2 K 50 // 50 K 2 K 50 1K // 20,3 1 100 101
Ro 1K //
hie 2 K Av 1 1 0,93 Ri 30 , 33 K b.
c.
is
VS ; Rs Ri
Ai Avs .
iO
VO RL ,
VO i RL Ai o VS is Rs Ri
Rs Ri 50 30,33K 0,93. 28,25 RL 1K
Analisis Penguat Common Base Dalam Paramater h Konfigurasi penguat common base berikut model ekivalen dalam parameter h dapat dilihat pada gambar 1.35 dan gambar 1.36
20
Elektronika Analog II
Gambar 1.35 Rangkaian penguat common base (CB)
Gambar 1.36 Rangkaian ekivalen parameter h penguat common baseid Impedansi masukan : R E /¿/hib Ri=¿
...................................... (1.18)
Impedansi keluaran : Dengan menganggap nilai 1/hob besar sekali, sehingga dapat dianggap terbuka, maka : RO = RC ............................................... (1.19) Penguatan tegangan : Dari loop keluaran : V O=−I O . RC =−( hfb .i e ) R c Dengan : i e =
Vi h ib
dan
V O=−h fb
Vi .R hib c
Sehingga : A v=
V o −hfb . R c = Vi hib
............................................ (1.20)
Penguatan arus :
21
Elektronika Analog II i A i= o =−hfb ≅−1 ii
........................................... (1.21)
Contoh 1.6 Sebuah rangkaian Penguat Common Base (CB) seperti ditunjukkan pada gambar 1.37. Tentukan : a). Ri; b). Ro; c). Av; d). Ai
Gambar 1.37 Contoh 1.6 Jawab : R E /¿/hib =2 K 2/ ∕ 14,3=14,21 Ω≅ hib a ¿ Ri=¿ '
b ¿ R o=
1 1 = =2 M Ω h ob 5 μmho '
RC / ¿/ RO =3 K 3 / ¿2 MΩ ≅ RC =3 K 3 R O=¿
c ¿ A v=
V o −h fb . Rc −(−0,99 ) (3 K 3 ) = = =229,9 1 Vi hib 14,21
d ¿ A ¿i=h fb ≅−1 Contoh 1.7 Sebuah rangkaian Penguat Common Base (CB) seperti ditunjukkan pada gambar 1.38. Ditanyakan : a). Ri; b). Ro; c). Av; d). Ai; e). Ap d). Ulangi untuk Ri, Ro dan Av jika C2 dilepas
22
Elektronika Analog II
hib = 27,6 hfb = 0,987 hob = 10-6 hrb = 0
Gambar 1.38 Contoh 1.7 Jawab : Rangkaian ekivalen dalam parameter h
Gambar 1.39 Rangkaian ekivalen parameter h untuk penguat CB Vi Ri’ = Ii , dengan hrb = 0, maka Ri’ = hib = 27,6
a. Ri = RE // hib = 27,48 Karena hob sangat kecil, impedansi keluaran dari transistorRo’ = 1/hob = 1M Adapun impedansi keluaran rangkaian adalah : b. Ro = RL // Ro’ = (10K // 1M) 10 K Vo c. Penguatan tegangan, Av = Vi Dari gambar ekivalen, Vo = Io . RL Dan
Vi = hib . Ii + hrb . Vo = hib . Ii 23
Elektronika Analog II Io Penguatan arus dari transistor : Ai = Ii = hfb = 0,987
Dan dapat diperoleh Av :
Av =
Vo Io . R L Vi Ii . hib RL
Av = hfb . hib
0,987 .
Io Ii
= Ai = hfb
10 K 358 27 ,6
d. Penguatan arus rangkaian adalah :
RE . Is Ii = Ri R E hfb . R E Io Io Ii 0,987.5K 0,98 Is Ii Is Ri R 27 , 6 5 K E Ai = e. Penguatan daya : Ap = Av x Ai = 358 x 0,98 = 351 Watt Rangkaian ekivalen menjadi :
Gambar 1.40 RB= R1//R2= 18K//6K = 4,5K Persamaaan masukan : Vi = hib . Ii + (Ii – Ic)RB Vi = hib . Ii + Ii RB – Ic . RB Dimana :
Ic = hfb . Ii
Sehingga : 24
Elektronika Analog II Vi = [hib + (1 – hfb) RB] Ii
Jadi :
Vi Ri’ = Ii = hib + (1 – hfb) . RB
= 27,6 + (1 – 0,987) 4,5 . 103 = 86,1 Ri = Ri’ // RE = 86,1//5K = 84,6
Io . R L Vo Av = Vi hib 1 hfb R B Ii hfb . R L = hib 1 hfb R B 0,98 . 10K Av = 27,6 1 0,987 4,5K = 115
1.5 Parameter – r Parameter r digunakan secara luas karena lebih mudah dalam mengerjakan dibandingkan dengan parameter h. Parameter r mempunyai lima notasi seperti ditunjukkan pada Tabel 1.3. Tabel 1.3 Parameter-parameter r Parameter r
Uraian 25
Elektronika Analog II Ic Ie Ic ac Ib Resistansi ac emitter re Resistansi ac base rb Resistansi ac collector rc Hubungan parameter h dengan parameter r
ac
Hungungan parameter penguatan arus ac, acdanac , dengan parameter h adalah sebagai berikut :
ac = hfb ac = hfe Rangkaian Ekivalen Parameter r Sebuah rangkaian ekivalen parameter – r dari sebuah transistor ditunjukkan pada Gambar1.13. rc re
E
C
ie
ie rb
ib B
Gambar1.13 Rangkaian ekivalen parameter – r Rangkaian tersebut masih dapat disederhanakan sebagai berikut. Efek resistansi ac pada Basis rbbiasanya sangat kecil sehingga dapat diabaikan dan dapat dianggap sebagai hubungsingkat. Resistansi ac pada kolektor biasanya dalam beberapa Megaohm sehingga dapat dianggap sebagai open. Hasil penyederhanaan tersebut diperoleh rangkaian seperti pada Gambar1.14. re
E
C
ie
ib
B
Gambar1.14 Penyederhaan rangkaian ekivalen parameter – r
26
Elektronika Analog II Gambaran selengkapnya operasi transistor dengan parameter – r ditunjukkan pada Gambar1.15.
Gambar1.15 Hubungan symbol transistor dengan parameter – r Menentukan Nilai re Untuk menentukan nilai re dapat digunakan rumus sederhana berikut : Persamaan arus untuk sambungan PN pada Basis – Emiter adalah : VQ I E I R e KT 1 .................................... (1.23)
dimana : IE
: arus total yang mengalir pada sambungan Basis - Emitor
IR
: arus bocor saturasi
V
: tegangan jatuh pada lapisan deplesi sambungan PN
k
: konstanta Boltzman (1,38. 10-23 J/K)
T
: suhu dalam Kelvin
Q
: muatan electron (1,602. 10-19 C)
Q 40 Pada suhu kamar T = 2930 K dan persamaan untuk KT , sehingga
I E I R e 40V 1
................................... (1.24)
dengan mendeferensial, diperoleh :
dI E 40 I R e 40V dV 40V dimana I R e I E I R
dI E 40 I E I R dV 27
Elektronika Analog II dengan menganggap IR IE
dI E 40 I E dV Dengan demikian, resistansi re dari sambungan Basis – Emitor dapat dituliskan sebagai dV dI E : re
dV 1 25mV dI E 40 I E IE ..................... (1.25)
1.6 Penguat Common Emitter Analisis Penguat Common Emitter Dalam Parameter r Gambar 1.16 menunjukkan rangkaian penguat common emitter dengan bias pembagi tegangan yang dilengkapi dengan kapasitor coupling masukan (C1), coupling keluaran (C2) dan kapasitor bypass (CE) yang dihubungkan dari emitter ke ground. Pada rangkaian penguat memiliki dua operasi, yaitu dc dan ac. Operasi dc digunakan untuk mendapatkan titik kerja transistor dan menghitung nilai resedangkan penguat ac digunakan untuk mengetahui keseluruhan dari sifat-sifat penguat, misalnya impedansi masukan (Ri), impedansi keluaran (Ro), penguatan tegangan (Av), dan penguatan arus (Ai).
Gambar 1.16 Rangkaian penguat common emitter dan rangkaian ekivalen dc-nya Analisis DC
28
Elektronika Analog II Tahap awal untuk menganalisis sebuah rangkaian penguat sinyal ac adalah dengan mengetahui nilai-nilai tegangan bias dc nya. Hal ini dapat dilakukan dengan melepas semua kapasitor yang terhubung dengan penguat, sehingga akan didapatkan rangkaian transistor dengan komponen biasnya, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.16.b. Dari Gambar 1.16.b tersebut dapat dihitung;
(
V B =V R 1 =
R1 V .............................. (1.26) R1 + R2 CC
)
dan VE = VB - VBE......................................... (1.27) sehingga I E=
VE RE
............................................ (1.28)
Dengan menganggap bahwa IC IE, maka : VC = VCC – IC. RC .................................. (1.29) sehingga VCE = VC – VE .................................... (1.30) Rangkaian Ekivalen AC Untuk menganalisis rangkaian penguat sinyal ac, langkah pertama adalah membuat rangkaian ekivalen ac dengan cara, menghubung singkat semua kapasitor dan sumber tegangan dc. Sehingga, seperti terlihat di Gambar 1.17.a. R1 dan R2 menjadi terhubung paralel, demikian pula dengan RC dan RL. Gambar 1.17.b, rangkaian ekivalen yang hanya dilihat sampai Base (B) transistor dengan sumber sinyal dan resistansi sumbernya.
29
Elektronika Analog II (a)
(b)
Gambar 1.17.a Rangkaian ekivalen ac Gambar 1.24.a. b) Rangkaian ekivalen ac dilihat dari Base (B) yang terhubung dengan tegangan sumber dan resistansi sumber Rs
Impedansi Masukan (Ri) Rangkaian ekivalen untuk menghitung impedansi masukan dikembangkan
dengan
menggunakan rangkaian ekivalen parameter r seperti ditunjukkan pada Gambar 1.18 Dengan mengganti transistor dengan rangkaian internalnya, dalam parameter r, dimana impedansi masukan dilihat dari basis (B) transistor.
(a)
(b)
Gambar 1.18.a Model transistor dalam parameter r untuk rangkaian penguat dengan RE dan CE. b) Rangkaian penguat dengan RE tanpa CE. Dari Gambar 1.18.b dapat ditulis R¿ ( B ) =
Vb Ib
....................................... (1.31)
V b=I e (r e + RE )
........................................ (1.32)
Ie βac
....................................... (1.33)
dan I b=
Subsitusi persamaan 1.32 dan 1.33 ke persamaan 1.31 didapat : 30
Elektronika Analog II R¿ ( B )=β ac (r e +R E )
................................ (1.34)
Total impedansi masukan dilihat dari tegangan sumber adalah : Ri = R1 // R2 // Rin(B) ................................ (1.35) Untuk rangkaian Gambar 1.18.a. yang tidak terdapat R E, maka komponen RE pada persamaan 1.32 dan 1.34 dihilangkan dan akan menghasilkan nilai-nilai berikut : V b=I e . r e
........................................ (1.36)
dan : R¿ ( B )=β ac . r e
.................................. (1.37)
Impedansi masukan totalnya dihitung menggunakan persamaan 1.37. Impedansi Keluaran (RO) Resistansi keluaran (RO) adalah resistansi yang dilihat dari kolektor, dengan dengan melepas beban RL, sehingga akan mendekati resistansi kolektor RC. RO RC ....................................... (1.38) Nilai sesungguhnya, RO = RC // rc, namun nilai resistansi internal rc ini jauh lebih besar sehingga dapat diabaikan dan hasil paralel keduanya akan mendekati nilai RC. Penguatan Tegangan (GAIN) Av Untuk menentukan penguatan tegangan dapat dikembangkan dari rangkaian ekivalen seperti ditunjukkan pada Gambar1.19. Untuk menghitung penguatan dari penguat ini, rangkaian dibagi menjadi dua yaitu : 1. penguat dengan kapasitor bypass (CE) dan 2. penguat tanpa kapasitor bypass (CE).
31
Elektronika Analog II Gambar 1.19 Rangkaian ekivalen dalam parameter r untuk penguat dengan kapasitor bypass (CE) Mengacu pada Gambar 1.17, rangkaian ekivalen dalam parameter r dapat dilihat pada Gambar 1.19 Pada rangkaian ekivalen ini penguat dioperasikan tanpa resistansi beban (RL) pada kolektor, karena pengaruh beban RL akan dibahas pada bab berikut. Penguatan tegangan adalah perbandingan dari tegangan keluaran terhadap tegangan masukan atau antar tegangan kolektor terhadap basis. Dengan demikian, dapat dituliskan : Av
Vc Vb ......................................... (1.39)
Mengacu pada gambar di atas, Vc = . Ie.Rc Ie. Rc dan Vb = Ie.re .......... (1.40) sehingga : V Ie.RC RC Av c Vb Ie.re re
........................... (1.41)
Untuk rangkaian penguat tanpa kapasitor bypass (CE) berikut, rangkaian
ekivalen
ditunjukkan pada Gambar 1.20.a dan 1.20.b.
(a)
(b)
Gambar 1.20.a. Rangkaian penguat tanpa kapasitor bypass (C E). b). Rangkaian ekivalen dalam parameter – r untuk penguat tanpa kapasitor bypass (CE) Mengacu pada Gambar1.20di atas, Vc = . Ie.RC Ie. RC dan Vb = Ie (re + RE) ....... (1.42) sehingga : Av
Vc Ie.RC RC Vb Ie re R E re R E
....................... (1.43) 32
Elektronika Analog II Persamaan di atas menunjukkan pemasangan kapasitor bypass (CE) akan memperbesar penguatan tegangan (Av) dari penguat tersebut. Untuk penguatan keseluruhan dari sebuah penguat harus diperhitungkan didalamnya sinyal masukan dari penguat seperti digambarkan dalam contoh berikut. Penguatan Keseluruhan Penguatan B ke C
C RS
Vi
B
RB
Rc
Vb
E
Vo
RE
Ri
Gambar 1.21 Gambaran nilai penguatan pada transistor Penguatan keseluruhan, Vo / Vi atau AV’ adalah : Ri .Vi Ri RS ................................... (1.44)
Vb
Vb Ri Vi Ri RS ..................................... (1.45)
Dengan demikian, diperoleh :
Ri AV ' AV Ri RS
Av
Vb Vi
.................................. (1.46)
Pengaruh Beban pada Penguatan Tegangan
Gambar 1.22 Rangkaian penguat dengan beban RL dan ekivalennya 33
Elektronika Analog II Jika sebuah penguat dihubungkan dengan beban (RL) melalui kapasitor kopling C2, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.22, maka secara efektif beban pada kolektor yang dirasakan adalah resistansi kolektor RC yang diparalel dengan beban RL, sehingga beban total adalah : Rc = RC // RL ...................................... (1.47) Dengan mengganti nilai RC menjadi Rc (ingat bahwa huruf C besar adalah menunjukkan operasi pada rangkaian dc, sedangkan c kecil menunjukkan rangkaian beroperasi pada rangkaian ac) pada persamaan penguatan tegangan (Av), maka penguatan tegangan menjadi ;
R Av c re .................................... (1.48) Jika Rc< RC, maka penguatan akan menjadi lebih kecil. Namun jika R L>> RC maka akan terjadi Rc RC. Dengan demikian, pengaruh beban terhadap penguatan tegangan sangat kecil. Stabilitas Penguatan Resistansi internal re untuk persamaan 1.25 pada penguatan tegangan nilainya akan berubah seiring dengan perubahan suhu, sehingga penguatan juga akan mengalami perubahan nilai. Salah satu teknik untuk mengatasi masalah ini adalah dengan memasang resistor RE yang lain sementara RE yang lain pada bypass oleh kapasitor CE, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.23. Hal ini digunakan untuk meminimalkan ketergantungan pada nilai reakibat perubahan suhu. Dari gambar tersebut, persamaan untuk penguatan tegangan menjadi :
Av
Rc (re RE 2 )
....................................... (1.49)
34
Elektronika Analog II
Gambar 1.23 Pemasangan RE2 tanpa di bypass CE untuk stabilitas Penguatan Arus, Ai Penguatan arus dari basis ke kolektor adalah ac, sedangkan penguatan arus total terhadap sumber adalah : A i=
Ic I¿
.............................................. (1.50)
Iinadalah arus total masukan dari sumber, yang bagian-bagiannya adalah arus basis dan arus bias, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.24. Total arus masukan adalah : I¿=
Vi R¿
............................................... (1.51)
Gambar 1.24 Arus masukan ac total Penguatan Daya, Ap Penguatan daya adalah produk dari penguatan tegangan dan arus. Ap = Av . Ai .............................................. (1.52) 35
Elektronika Analog II 1.7 Penguat Common Base Analisis Penguat Common Base Dalam Parameter r Rangkaian penguat common base umumnya ditunjukkan pada Gambar 1.31. Basis sebagai terminal common (bersama) karena basis terhubung langsung ke ground melalui C 3 yang terhubung singkat.
Gambar 1.31 Rangkaian penguat common base dengan bias pembagi tegangan Penguatan Tegangan, Av. A v=
V c I c . Rc R c = ≅ V e I e .r e r e
.................................... (1.53)
Dimana Rc = RC // RL Impedansi Masukan, Ri Impedansi masukan dilihat dari terminal emitter adalah R¿ ( emitter )=
V ¿ V e I e . re = = =r e ........................ (1.54) I¿ Ie Ie Rin(emitter) = re ................................... (1.55)
Nilai total impedansi masukan adalah RE // Rin(emitter) = re , namun karena normalnya re jauh lebih kecil dari RE, maka nilai paralel keduanya akan mendekati re, sehingga re merupakan impedansi total dari penguat common base.
36
Elektronika Analog II Impedansi Keluaran , Ro Impedansi keluaran dilihat dari terminal kolektor terhadap basis sebesar rcparalel dengan RC. Selama nilai rcjauh lebih besar dari RC, maka nilai impedansi keluaran mendekati ; Rout RC ...................................... (1.56)
Penguatan Arus, Ai Penguatan arus adalah arus keluaran dibagi arus masukan, jika arus keluaran adalah Ic dan arus masukan adalah Ie, maka Ic Ie, sehingga Ai 1 ...................................... (1.57) Penguatan Daya, Ap Karena penguatan arus Ai 1 untuk penguat common base, maka penguatan daya akan mendekati Av. Ap Av ................................... (1.58)
Contoh 1.4 Tentukan nilai impedansi masukan, penguatan tegangan, penguatan arus dan penguatan daya dari rangkaian penguat common base, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.31, jika ac = 250.
Gambar 1.31 Rangkaian penguat common base untuk contoh 1.4 37
Elektronika Analog II Jawab : Langkah pertama adalah menghitung nilai IE untuk mendapatkan re
(
V B=
R2 22 K V CC= 10 V =1,8 Volt R 2 + R1 22 K +100 K
) (
)
VE = VB – VBE= 1,8 V – 0,7 V = 1,1 Volt I E=
V E 1,1V = =1,1 mA RE 1 K
Dengan asumsi nilai ac.RE>> R2, maka R¿ ≅ r e =
25 mV =22,7 Ω 1,1 mA
Penguatan tegangan adalah Rc = RC // RL= 2K2 // 10 K = 1,8 K A v=
Rc 1,8 K Ω = =79,2 r e 22,7 Ω
Dengan demikian Ai = 1 dan Ap = Av = 79,2 1.8 Penguat Common Collector (CC) Analisis Penguat Common Collector Dalam Parameter r Penguat common collector atau disebut juga emitter-follower (pengikut emitter) memiliki masukan pada basis (B) dan keluaran pada emitter (E). Pada penguat ini tidak ada resistor yang terpasang di collector. Ciri utama dari penguat common collector adalah penguatannya mendekati 1.
38
Elektronika Analog II
(a) (b) Gambar 1.36.a. Penguat common collector b) Model transistor dalam parameter r Penguatan Tegangan, Av Vo Penguatan tegangan adalah A v = Vi Dari Gambar 1.36.b. diperoleh Vo = Ie. Re sedangkan Vi = Ie (re + Re), sehingga : V I e . Re A v= o = ≅1 ................................. (1.64) V i I e (r e + R e ) Impedansi Masukan, Ri Dari Gambar 1.36.b, persamaan untuk impedansi masukan dapat dituliskan sebagai berikut : R¿ ( B ) =
V b I e ( r e + R e ) β ac . I b (r e + Re ) = = Ib Ib Ib Rin (B) = ac (re + Re) ................................ (1.65)
Jika nilai Re>>re, maka impedansi masukan pada basis transistor adalah : Rin (B) = ac . Re ...................................... (1.66) Sedangkan impedansi masukan dilihat dari sumber adalah : Ri = R1 // R2 //Rin (B) .................................... (1.67) Impedansi Keluaran, RO
39
Elektronika Analog II
Gambar 1.37 Rangkain penguat common collector dalam parameter r
Impedansi keluaran dalam hal ini adalah nilai resistansi yang dilihat dari keluarannya dengan melepas beban RL. Dengan menganggap bahwa nilai R1>> Rs dan R2>> Rs, maka : Ve ................................................ (1.68) Rs β .V I o=I e = ac e ......................................... (1.69) Rs V o Ve Ve R = = = s Io Ie V β ac ..................................... (1.70) βac . e Rs I b≅
Jika dilihat dari emitter, nilai RE paralel dengan Rs / ac, dengan demikian : R o=
Rs /¿ R E β ac
( )
............................................ (1.71)
Penguatan Arus, Ai Penguatan arus keseluruhan dari penguat common collector adalah Ie / Iin dimana Iin dihitung dari Vin / Ri . Jika kombinasi paralel dari resistor bias R 1 dan R2 jauh lebih besar dari Rin(B) , maka sebagian besar arus masukan akan mengalir ke basis dan arus yang mengalir ke resistor bias diabaikan penguatan arus dari transistor sebesar ac. Ai ac ..............................................
(1.72)
Atau
40
Elektronika Analog II A i=
Ie Ii
.............................................. (1.73)
Penguatan Daya, Ap Karena pada penguat common collector mempunyai penguatan tegangan Av 1, maka nilai penguatan daya akan mendekati Ai. Ap = Av . Ai Dimana Av 1 Ap = Ai ............................................. (1.74) Contoh 1.7 Tentukan nilai impedansi masukan, penguatan tegangan, penguatan arus dan penguatan daya dari rangkaian penguat common collector, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.38, jika ac = 175 dan Vi = 1 Vrms.
Gambar 1.38 Rangkaian penguat common collector Jawab : Impedansi masukan dilihat dari basis adalah Rin (B) = ac. Re = (ac)(RE // RL) = (175)(909 ) = 159 K Impedansi total masukan penguat Ri = R1 // R2 //Rin (B)= 10 K // 10 K // 159 K = 4,85 K Penguatan tegangannya adalah I E=
V E 4,3 V = =4,3 mA RE 1 K
41
Elektronika Analog II re=
25 mV 25 mV = =5,8 Ω IE 4,3 mA
A v=
Re 909 = =0,994 ≅ 1 Re +r e 909+5,8
Penguatan dayanya adalah A i=
Ie I¿
I e=
V e Av . V b 1V = = =1,1 mA Re Re 909 Ω
I¿=
V¿ 1V = =0,21 mA R¿ 4,85 K Ω
A i=
I e 1,1 mA = =5,24 I ¿ 0,21 mA
Ap = Ai = 5,24 1.9 Rangkuman Karakteristik Ketiga Konfigurasi Penguat Tabel 1.5Perbandingan tiga konfigurasi penguat dalam parameter h yang dinyatakan dalam konfigurasi penguat CE
CE
CE tanpa CE bypass
CB
hie
hie + (1 + hfe)RE
hie 1+ hfe
RL −h fe . R L hie
RL −h fe . R L Ri
Ai
hfe
hfe
Ap Beda Fasa
Av.Ai
Av.Ai
RO’// RL hfe . R L hie h fe 1+ hfe Av
1800
1800
0
Ri(B) RO AV
CB Tanpa C2 bypass
CC
hie h + 1− fe . R B hie + (1 + hfe)RL 1+ hfe 1−hfe
(
)
RL hi 1 e Ri 1 + hfe Ai 0
42
Elektronika Analog II Tabel 1.6 Perbandingan karakteristik tiga penguat dalam parameter r CE Ri Ro
Av Ai Ap Beda Fasa
ac. re Rendah Rc Tinggi
CE tanpa CE bypass ac. (re + RE) Tinggi Rc Tinggi
Rc / re Tinggi ac Tinggi Av.Ai Sangat Tinggi 1800 Beda fasa
Rc / (re +RE) Tinggi ac Tinggi Av.Ai Sangat Tinggi 1800 Beda fasa
CC
CB
ac. Re Tinggi Rs /¿ R E β ac Sangat rendah 1 Rendah ac Tinggi Ai Tinggi
re Sangat rendah Rc Tinggi
00
00
( )
R c / re Tinggi 1 Rendah Av Tinggi
1.10 Evaluasi 1. Diketahui : Rangkaian seperti pada Gambar 1.43 di bawah ini.
Gambar 1.43 Rangkaian soal 1 Jika transistor mempunyai ac = 100, tentukan : Ri, Ro, Ai dan Av 2. Diketahui : Rangkaian seperti pada Gambar1.44 di bawah ini. hie = 1 K hfe = 99 hoe = 0 hre = 0 43
Elektronika Analog II - 12V
RC 5K
R1 60 K
C2
C1 Q RL 20 K R2 30 K
Vi
Vo
RE2 1K
RE1 3K
CE
Gambar 1.44 Rangkaian soal 2. Tentukan :Ri, Ro, Ai dan Av. 3. Dari rangkaian Gambar 1.45, tentukan impedansi masukan, impedansi keluaran , penguatan tegangan terhadap tegangan sumber (Avs), dan penguatan arus. 15V R1
R4 C2
RS
C1 Q
C3 Vo AC
VS
R2 R3
RL
R1 = 100 K R2 = 100 K R3 = 2K9 R4 = 2K1 RL = 1K Rs = 50 hie = 2 K hfe = 100 hoe = 10-5 mho hre = 0
Gambar 1.45 Rangkaian soal 3 4. Tentukan penguatan tegangan terhadap tegangan sumber (Avs), impedansi masukan, impedansi keluaran dan penguatan arus dari rangkaian Gambar 1.46 berikut ini.
44
Elektronika Analog II C1 = C2 = 0,1 uF CE = 10 uF ac = 100 re = 13,9 Ω
Gambar 1.46 Rangkaian soal 4 5. Dari Gambar 1.47, tentukan impedansi masukan dan impedansi keluaran dari rangkaian penguat tersebut.
Gambar 1.47 Rangkaian soal 5 6. Sebuah transistor disusun sebagai penguat common collector, seperti ditunjukkan Gambar 1.48, mempunyai hic = 2K1, hfc = 76, hrc = 1 dan hoc 0. Hitung impedansi masukan, impedansi keluaran, penguatan arus, penguatan tegangan dan penguatan daya.
45
Elektronika Analog II
Gambar 1.48 Rangkaian soal 6. 7. Tentukan impedansi masukan, impedansi keluaran, penguatan tegangan dan penguatan arus untuk rangkaian penguat common base berikut ini, jika h fe = 100, hie = 2 K, hoe = 10-5 mho dan hre diabaikan.
Gambar 1.49 Rangkaian soal 7 8. Dari soal nomor 7 di atas, hitung kembali nilai-nilai Ri, Ro, Av dan Ai menggunakan parameter r , jika ac = 100. 9. Ulangi soal 8 jika C1 dilepas.
46
