9 Transistor Sebagai Penguat

1

Kuliah Elektronika Analog Materi 7

TRANSISTOR (BJT) SEBAGAI PENGUAT

Prinsip Transistor sebagai Penguat (amplifier)

Transistor akan berperan sebagai penguat, jika:transistor bekerja pada wilayah antara titik jenuh (saturasi / ON) dan kondisi terbuka (cut off), tetapi tidak pada kondisi keduanya.

PRINSIP KERJA PENGUATAN Prinsip kerja transistor adalah arus bias

basis-emiter yang kecil mengatur besar arus kolektor-emiter.

Bagian penting berikutnya adalah bagaimana caranya memberi arus bias yang tepat sehingga transistor dapat bekerja optimal.

Ada tiga cara yang umum untuk memberi arus bias pada transistor, yaitu rangkaian: CB (Common Base) CE (Common Emitter) CC (Common Collector)

Transistor sebagai penguat arus

Transistor bisa dipakai untuk rangkaian power supply dengan tegangan yang diset. Untuk keperluan ini transistor harus dibias tegangan yang konstan pada basisnya, supaya pada emitor keluar tegangan yang tetap. Biasanya untuk mengatur tegangan basis supaya tetap digunakan sebuah dioda zener.

Transistor sebagai Penguat

Salah satu fungsi Transistor yang paling banyak digunakan di dunia Elektronika Analog adalah sebagai penguat yaitu: Penguat arus, Penguat tegangan Penguat daya.

Fungsi komponen semikonduktor ini dapat kita temukan pada rangkaian: Pree-Amp Mic, Tone Control Pree-Amp Head, Amplifier Mixer, Echo

Common Base

Penguat Common Base digunakan sebagai penguat tegangan. Pada rangkaian ini Emitor merupakan input dan Collector adalah output sedangkan Basis digroundkan/ ditanahkan.

Konfigurasi CB (Common Base)

P N PCE

B

EEV CCV

N P NCE

B

EEV CCV

E C

B

E C

B

EI CI

BI

EI CI

BI

EI

EI

CI

BI

CI

BI

Rangkaian Ekivalen

8

voE C

ie

re'v i

vs

RS

RERC

ie = ie

9

10

Karakteristik CB (NPN)

iE terhadap vBE

iC terhadap vCB

Sifat-sifat Penguat Common Base:

Isolasi input dan output tinggi sehingga Feedback lebih kecil.

Cocok sebagai Pre-Amp karena mempunyai impedansi input tinggi yang dapat menguatkan sinyal kecil.

Dapat dipakai sebagai penguat frekuensi tinggi.

Dapat dipakai sebagai buffer.

Penguat Common Emitor

Penguat Common Emitor digunakan sebagai penguat tegangan. Pada rangkaian ini Emitor di-ground-kan/ditanahkan, Input adalah Basis, dan output adalah Collector.

Konfigurasi CE (Common Emitter)

C

E

B

BBV

EI

CI

BI P

NP CCV

C

E

B

BBV

EI

CI

BI N

PN CCV

E

C

B

BI

EI

CI

E

C

B

BI

EI

CI

Rangkaian Ekivalen T untuk penguat CE

16

vo

E

B

C

ie

re'v i

vs

RS

R1//R2

RC

ie = ie

17

Power Gain Power gain adalah factor penguatan daya output

terhadap daya input, yang merupakan perkalian penguatan arus dan penguatan tegangan didefinisikan sebagai :

karena Ai = hfe maka :

18

AvAiAp .

AvhAp fe .

Multistage Amplifier Multistage Amplifier merupakan susunan amplifier yang disusun

beberapa tingkat dengan tujuan memperbesar penguatan dari amplifier.

Besarnya penguatan total dari Multistage Amplifier adalah :

19

Karakteristik CE

iB terhadap VBE

Sifat-sifat Penguat Common Emitor:

Signal output berbeda phasa 180 derajat. Memungkinkan adanya osilasi akibat

feedback, untuk mencegahnya sering dipasang feedback negatif.

Sering dipakai sebagai penguat audio (frekuensi rendah).

Stabilitas penguatan rendah karena tergantung stabilitas suhu dan bias transistor.

Penguat Common Collector

Penguat Common Collector digunakan sebagai penguat arus. Rangkaian ini hampir sama dengan Common Emitor tetapi outputnya diambil dari Emitor. Input dihubungkan ke Basis dan output dihubungkan ke Emitor. Rangkaian ini disebut juga dengan Emitor Follower (Pengikut Emitor) karena tegangan output hampir sama dengan tegangan input.

Konfigurasi CC (Common Collector)

C

E

B

BBV

EI

CI

BI P

NP

EEV

C

E

B

BBV

EI

CI

BI N

PN EEV

E

C

B

BI EI

CI

E

C

B

BIEI

CI

Rangkaian Ekivalen untuk penguat CC

25

voE

B

C

ie

re'

v i

vs

RS

R1//R2

ie = ie

RE

26

27

28

Konfigurasi Common Collector umumnya dipakai sebagai rangkaian penyesuai impedansi karena mempunyai impedansi input yang tinggi dan impedansi output rendah,

Karakteristik input konfigurasi CC adalah sama dengan karakteristik pada konfigurasi CE. Karakteristik output adalah plot antara IE dengan VEC untuk nilai-nilai IB, dengan bentuk kurva yang sama seperti karakteristik output CE.

Sifat-sifat Penguat Common Collector:

Signal output dan signal input satu phasa (tidak terbalik seperti Common Emitor).

Penguatan tegangan kurang dari 1 (satu). Penguatan arus tinggi (sama dengan HFE

transistor). Impedansi input tinggi dan impedansi output

rendah sehingga cocok digunakan sebagai buffer.

RangkumanParameter

Common Emitor

(CE)Common Basis

(CB)Common Collektor

(CC)Darlington

Penguatan Daya (G) Sangat besar Besar Besar Besar

Penguatan Tegangan (Av) Besar Besar Kecil

(Av 1)Kecil

(Av 1)Penguatan Arus

(Ai) Besar Kecil (Ai 1) Besar Sangat besar

Impedansi Input Sedang(1 k)

Paling rendah (50 )

besar (300 k) Sangat besar

Impedansi Output

Besar (50 k)

Paling besar (1 M)

Rendah (300 )

Sangat rendah

Pembalik Fasa Ya Tidak Tidak Tidak

PenggunaanDigunakan

untuk semua aplikasi

Terutama untuk RF amplifier

Buffer

Terutama untuk Isolation Amplifier

Buffer

Seperti common colektor

31

32

•Common emitter mode•Linear Active Region•Significant current Gain

Example:•Let Gain, b = 100

•Assume to be in active region -> VBE=0.7V

•Find if it’s in active region

BJT as Amplifier

BJT as Amplifier

V

VRIRIVVmAII

mARR

VVI

IIIIVV

BEEECCCCCB

BC

EB

BEBBB

BCBE

BE

93.37.0)0107.0*101)(2()07.1)(3(10

**07.10107.0*100*

0107.0402

7.05101*

)1(7.0

b

b

VCB>0 so the BJT is in active region

Contoh analisa :

35

Out

+ VCC

R1

RC

IB

IC

IERER2

vs

CB

CC

CE

RS

Carilah penguatan transistor pada rangkaian berikut!

Sebelum analisa AC, terlebih dahulu dilakukan analisa DC untuk menentukan nilai IE dan IC dari rangkaian di bawah ini:

36

+ 20 V

R1RC

IB

IC

IERE

R2

12 k

2,2 k20 k

150 k

Rangkaian ekivalen AC nya :

37

vo

E

B

C

ie

re'v i

vs

RS

R1//R2

RC

ie = ie

38