ANALISA HYBRIDA-h PENGUAT TRANSISTOR

1. Parameter hybrida-h transistor :

Untuk suatu komponen dengan 3 terminal dapat diwakili oleh rangkaian pengganti yang

mempunyai batasan sbb:

Terdapat netral (hubungan netral) antara input dan output

Network (rangkaian) hanya mengandung elemen linear

Rangkaian yang mempunyai batasan tersebut adalah:

Dengan memberikan tegangan pada output V2 maka I2 akan mengalir, dan rangkaian thevenin

dilihat terhadap terminal input diberikan oleh sebuah sumber tegangan V01 yang seri dengan

impedansi Z01.

Sama halnya dengan memberikan tegangan V1 pada input akan mengalir I1 dan rangkaian

pengganti thevenin dilihat terhadap terminal output diberikan oleh sebuah sumber tegangan V02

yang seri dengan impedansi Z02.

Maka rangkaiannya adalah:

Untuk transistor, rangkaian outputnya sangat cocok digunakan rangkaian pengganti Norton yang

merupakan pengganti dari rangkaian thevenin, yang mengandung sebuah sumber arus I yang

paralel dengan impedansinya, Z02.

Jadi rangkaiannya:

Rangkaian diatas dapat diterapkan terhadap suatu komponen seperti transistor.

Khusus untuk transistor dengan menggunakan symbol umum sebagai berikut:

1. Dengan memberikan tegangan V1 terhadap komponen akan mengalir arus I1, maka

tahanan inputnya dapat dihitung dengan symbol h11 atau hi pada tempat Z01 yang mewakili

tahanan input.

2. Karakteristik input transistor tergantung pada harga tegangan yang ada di output. Jadi V01

direlasikan terhadap V2 oleh sebuah konstanta yang berbanding lurus dengan symbol h12

atau hr. Jadi V01 = h12 V2

3. Arus yang mengalir di output tergantung pada arus input dengan sebuah konstanta dengan

symbol h21 atau hf. Jadi arus yang dibangkitkan I= h21 I1

4. Output komponen selalu mempunyai impedansi atau resistansinya. Untuk transistor

dengan menggunakan konduktansi sebagai ganti dari resistansi. Jadi pada tempat Z02

merupakan konduktansi output dengan symbol h22 atau ho.

Dengan demikian rangkaian hybrida transistornya adalah:

V1= h11I1 + h12 V2

I2 = h21I1 + h22V2

V1=hiI1 + hrV2

I2 = hf I1 +hoV 2

h11 (hi), h12 (hr), h21 (hf), h22 (ho) merupakan parameter hybrida transistor

2. Mendapatkan paremeter hybrida-h transistor

– Dengan membuat V2 = 0

Parameter h11 (hi)

Dari V1 = h11 I1 + h12 V2

V1 = h11 I1 + 0

h11=V 1

I1

[ Ω ] → yangmerupakan tahananinput

Parameter h21 (hf):

Dari I2= h21 I1 + h22 V2

I2 = h21 I1 + 0

h21=I 2

I 1

→merupakan transfer arus(transfer forward )

– Dengan membuat I1 = 0

Parameter h12 (hr)

Dari V1 = h11 I1 + h12 V2

V1 = 0 + h12 V2

h 1 2=V 1

V 2

→merupakan transfer tegangan (transfer reverse)

Parameter h22 (ho)

Dari I2 = h21 I1+ h22 V2

I2 = 0 + h22 V2

h 22=I 2

V 2

[ atau siemen ] →merupakan konduktansi output

3. Rangkaian pengganti hybrida transistor

VBE = Ib hie + hre VCE

Ic = Ib hfe + hoe VCE

VE= hib IE + hrb VCB

Ic = hfb IE + hob VCB

Vb= hic Ib + hrc VE

IE = hfc Ib + hoc VE

Parameter transistor

CE = hie, hre, hfe, hoe

CB = hib, hrb, hfb, hob

CC = hic, hrc, hfc, hoc

Contoh harga parameter transistor

Transistor Silicion 2N 3391

Parameter CE CC CBh11 = hi 6400Ω 6400Ω 26,6Ωh12 = hr 1,5 x 10–4 1 0,1 x 10–4

h21 = hf 240 –241 –0,996h22 = ho 6μ 6μ 0,025μTransistor Germanium 2N 404

Parameter CE CC CBh11 = hi 4000Ω 4000Ω 29,4Ωh12 = hr 7 x 10–4 1 7,7 x 10–4

h21 = hf 135 –136 –0,993h22 = ho 50μ 50μ 0,37μ

4. Rumus konversi parameter

Parameter CE CB

Hibh ie

1+hfe-

Hrbh ieh oe1+hfe

−h ℜ -

Hfb−h fe1+hfe

-

Hobh oe

1+hfe-

Hic Hieh ib

1+hfbHrc 1+hre ≈ 1 1

Hfc –(1+hfe)−1

1+hfb

Hoc hoeh ob

1+hfb

Hie -h ib

1+hfb

Hre -h ibh ob1+hfb

−h rb

Hfe -−h fb1+hfb

Hoe -h ob

1+hfb

5. Persamaan penguat

Pada rangkaian dibawah tentukan Ai, Ri, Av, Ap, Ro

Ai=IL

I1= –

I2I1

dimana V1 = hiI1 + hrV2 dan V2 = –I2 RL

I2 = hf I1 +hoV 2

I2 = hf I1 - ho I2 RL

I2 + ho I2 RL = hf I1

I2 (1+ ho RL) = hf I1 ⇒I 2I 1

= h f(1+ho RL)

Ai= −h f(1+ho RL)

Ri = V 1I 1

: dimana V1= hi I1 + hr V2 dan V2 = -I2 RL

V1 = hi I1 – hr I2 RL

V 1I 1

=hi – I 2I 1

hr RL

Ri = hi + Ai hr RL

Av=V 2V1

→dimana V 2= –I 2 R L dan I 2= –Ai I 1, maka V2 =Ai I1 R L

V2V 1

=Ai R LI1V 1

dan⇒ I 1V 1

=1Ri

Av=Ai R LRi

Ap = Av Ai

Ro=V 2I 2

atau Go =I 2V 2

Go=ho− h f hrh i+Rg

* AVG = AVR 1

R 1+Rg

Perbandingan Karakteristik penguat dengan rumus tersebut

Kuantitas CB CE CCAi Low High HighAv High High LowRi Low Med HighRo High Med Low

6. Perkiraan rangkaian pengganti hybrida transistor pada frekwensi rendah

Harga parameter untuk Common Emitter hoe dan hre sangat kecil sekali, maka rangkaian

pengganti untuk Common Emitter adalah:

Perkiraan persamaan Ai, Ri, Av, Ro untuk CB, CE, CC dengan menggunakan rangkaian

pengganti diatas :

CE CE dg RE tanpa bypas CC CB

Ai –hfe –hfe 1+hfeh fe

1+hfe

Ri hie hie+(1+hfe)RE hie+(1+hfe)RLh ie

1+hfe

Av– hfe RL

h ie

– hfe RL

Ri1−h ie

Rih fe RL

h ie

Ro ∞ ∞Rg+hie1+hfe

∞

7. Pengaruh Emitter bypass capasitor pada frekwensi rendah

Gambar b.

Anggap bahwa R1//R2 >>> Ri, sehingga tidak berpengaruh pada rangkaian, dengan demikian

rangkaian penggantinya seperti gambar b.

VoVs

=? Vo= –hfe I b RL dan I b=Vs

rs+Ri dan Ri=hie+(1+hfe) RE ∕∕ (− jXc¿¿e)¿

Ri=hie+(1+hfe ) RE

1+ jωC E RE

Vo=– hfe RL V S

rs+hie+(1+hfe)RE

1+ jω CE RE

, makaVoVs

=– hfe RL

rs+hie+(1+hf e )RE

1+ jωC E RE

Untuk yang besar yaitu pada Mid frek (frek tengah): AvMF =VoVs

=–hfe RL

rs + hie

DanAv (LF)Av(MF )

=1√2

pada f=(1+hfe)2π (rs+hie )Ce

Kurva respon frekwensi dari suatu penguat adalah:

Dari suatu penguat yang diperlukan adalah penguatan terbesarnya, dan penguatan terbesar

terjadi pada frekwensi tengah AvMF. Rangkaian pengganti hybrida transistor untuk frekwensi

tengah adalah:

Av(MF) = VoVs (MF) =

VoVin

x VinVs

= −hfe Ib RL

Ib hie x

hiers+hie

= −hfe RLrs+hie

Dengan memperhitungkan harga R1//R2, maka rangkaian penggantinya adalah:

Av(MF) = VoVs (MF) =

VoVin

x VinVs

= −hfeIb RL

Ibhie x

hie /¿(R 1/¿ R 2)rs+hie /¿(R 1/¿ R 2)

= −hfeRL

hie x

hie /¿(R 1/¿ R 2)rs+hie /¿(R 1/¿ R 2)

Penguat Transistor pada frekwensi tengah:

Rangkaian penggantinya pd frek tengah:

Av(MF) = VoVs (MF) =

VoVin

x VinVs

= −hfe Ib (Rc /¿RL)

Ibhie x

hie /¿(R 1/¿ R 2)rs+hie /¿(R 1/¿ R 2)

=−hfe(Rc /¿RL)

hie x

hie /¿(R 1/¿ R 2)rs+hie /¿(R 1/¿ R 2)

Ai(MF) = IoI 1

= IoIc

x IcIb

x IbI 1

= −Rc

Rc+RL x hfe x

(R 1/¿R 2)hie+(R 1/¿ R 2)

Response pada frekwensi rendah:

Cut off frekwensi rendah penguat transistor (f1) dipengaruhi oleh input coupling capacitor (C1),

output coupling capacitor (C2), dan emitter by pass capacitor (CE).

Cut off frek rendah (f1) dikarenakan input coupling cap C1 adalah:

f1(C1) = 1

2 π (rs+Rin)C1 dimana Rin = tahanan input penguat = hie//R1//R2

Cut off frek rendah (f1) dikarenakan output coupling cap C2 adalah:

f1(C2) = 1

2 π (Ro+RL)C2 dimana Ro = tahanan output penguat = Rc

Cut off frek rendah (f1) dikarenakan emitter by pass cap CE adalah:

f1(CE) = 1+hfe

2 π (rs+hie)CE

Cut off frek rendah (f1) penguat transistor adalah f1 yang terbesar dari ketiga f1 diatas

Respose pada frekwensi tinggi:

Pada frekwensi tinggi, transistor mempunyai “intereletrode capacitansi”, dan intereletrode

capacitansi transistor ini mempengaruhi cut off frekwensi tinggi suatu penguat transistor.

Intereletrode capacitansi transistor tersebut adalah: Cbc, Cbe, dan Cce.

Dengan Miller effect akan menaikan harga input capacitansi melebihi harga Cbe, yaitu:

Ci = Cbe + Cbc (1-Av), dimana Av = gain tegangan = −hfe(Rc /¿RL)

hie

Cut off frekwensi tinggi penguat transistor (f2) dipengaruhi oleh paralel input capacitansi (Ci),

dan paralel output capacitansi (Co).

Cut off frek tinggi (f2) dikarenakan paralel input capacitansi Ci adalah:

f2(Ci) = 1

2 π (rs /¿ Rin)Ci dimana Rin = tahanan input penguat = hie//R1//R2

dan Ci = Cbe + Cbc (1-Av)

Cut off frek tinggi (f2) dikarenakan paralel output capacitansi Co adalah:

F2(Co) = 1

2 π (Ro /¿ RL)Co dimana Ro = tahanan output penguat = Rc

Dan Co = Cce.

Cut off frek tinggi (f2) penguat transistor adalah f2 yang terkecil dari kedua f2 diatas.

Common Colector:

Ai= −h fc(1+hoc ZL)

dimana ZL = RE//RL

~ -hfc

Zi = hic−−h rc hfc ZL(1+hoc ZL)

~ -hfc ZL

Rin = R//Zi dimana R= R1 //R2 dan Rin = tahanan input penguat

Av = VE/VB = −hfc Zl

hic (1+hoc ZL )−hrc hfc ZL ~

−hfc Zlhic−hfcZL

~ 1 karena hfcZL >> hic

VE/Vs =Rin

rs+RinAv

Zo = 1

hoc−hfc hrc

hic+rs /¿ R

Ro =Zo//RE

~ Zo

Common Basis:

Ai= −h fb(1+hob ZL)

dimana ZL = Rc//RL

~ hfb = 1

Zi = hib−−h rbhfb ZL(1+hob ZL)

~ hib

Rin = Re//Zi ~ hib

Av = VCB/VE = −hfb Zl

hib (1+hob ZL )−hrb hfb ZL ~

ZLhib

VCB/Vs =Rin

rs+RinAv

Zo =1

hob−hfbhrb

hib+rs /¿ ℜ

Ro =Zo//RC

~ Rc