ELEKTRONIKA DASAR
Petemuan Ke-9 Pemodelan BJT
ALFITH, S.Pd,M.Pd
2 Penguat BJT satu tingkat Struktur dasar Gambar menunjukkan rangkaian dasar penguat BJT dengan pemberian bias dengan arus yang konstan. Yang perlu diperhatikan adalah memilih R B yang besar untuk menjaga resistansi masukan pada base yang besar. Tetapi penurunan tegangan dan pengaruh β pada RB harus dibatasi. Tegangan dc VB menentukan simpangan sinyal yang dibolehkan pada collector.
Gambar 59. Struktur dasar rangkaian yang dipakai untuk merealisasikan penguat BJT diskrit satu tingkat.
3 Penguat BJT satu tingkat Struktur dasar Gambar menunjukkan rangkaian dasar penguat BJT dengan pemberian bias dengan arus yang konstan. Yang perlu diperhatikan adalah memilih R B yang besar untuk menjaga resistansi masukan pada base yang besar. Tetapi penurunan tegangan dan pengaruh β pada RB harus dibatasi. Tegangan dc VB menentukan simpangan sinyal yang dibolehkan pada collector.
Gambar 59. Struktur dasar rangkaian yang dipakai untuk merealisasikan penguat BJT diskrit satu tingkat.
4 Karakterisasi Penguat BJT Tabel 5. Parameter karateristik penguat Rangkaian:.
Definisi: Resistansi masukan tanpa beban: R
v
i
i
i
i
R
L
Resistansi masukan: R
in
v
i
i
i
5 Resistansi keluaran R
v
out
x
i
x
v
0
sig
Penguatan tegangan hubung terbuka A
v v
vo
o i
R
L
Penguatan tegangan A
v v
v
o i
Penguatan arus hubung singkat A
i
is
o
i
i
Penguatan arus A
i
i
o
i
i
R
L
0
6 Penguatan tegangan menyeluruh hubung terbuka G
v
vo
o
v
sig
R
L
Penguatan tegangan menyeluruh G
v
v
v
o sig
Transkonduktansi hubung singkat G
i v
m
o i
R
L
0
Resistansi keluaran penguat ‘proper’ R
o
v
x
i
x
v
i
0
7 Rangkaian ekivalen A.
B
C
8 Persamaan: v v
sig
A
v
A
vo
G
v
G
G
i
vo
G
R
in
m
in
vo
R
L
R
o
L
R
R in R
in
R
G
sig
R
A
vo
v
R
R in R
vo
R
sig
sig
R
L
L
R
A
R in R
R
o
A
R
o
vo
L
L
R
o
9 Contoh soal 17: Sebuah penguat transistor dicatu oelh sebuah sumber sinyal yang mempunyai tegangan hubung terbuka vsig = 10 mV dan mempunyai resistansi dalam Rsig = 100 kΩ. Tegangan vi pada masukan penguat dan tegangan keluaran vo diukur tanpa dan dengan resistansi beban.RL = 10 kΩ yang dihubungkan pada keluaran penguat. Hasil pengukuran itu adalah sebagai berikut: Tanpa RL Dengan RL terhubung
vi (mV) 9 8
vo (mV) 90 70
Carilah parameter penguat. Jawab: Dengan data RL= ∞, tentukan Avo dan Gvo
A
vo
G
vo
G
vo
9 R
i
R
90 9 90 10 R
i
900
i
10
9 V/V
R i R
R i 10
V/V
A sig
10 k
vo
10 Dengan menggunakan data RL = 10 kΩ tentukan Av dan Gv A
v
G
v
70 8 70 10
8 , 75
7 V/V
V/V
Harga Av dan Avo dapat dipakai untuk menentukan Ro A
v
A
8 , 75 R
o
R vo
R
10
L
R
L
o
10 R
10
o
k
1 , 43
Harga Gv dan Gvo dapat dipakai untuk menentukan Rout G 7 R
v
out
G 9
10
vo
R
L
10 R 2 , 86
R L R
out
k
out
11 Harga Rin dapat ditentukan dari v
i
v
R
sig
8 10
R
R
in
R in R
in
sig
R in 100
in
k
400
Transkonduktansi hubung singkat Gm dapat dihitung seperti berikut G
A R
m
vo o
10 1 , 43
7 mA/V
Penguatan arus Ai dapat ditentukan sebagai berikut: A
i
v v A
o i
v
R R R R
L
in in L
v v
o i
8 , 75
R R
in L
400 10
350
A/A
12 Penguatan arus hubung singkat dapat ditentukan sebagai berikut. Dari rangkaian ekivalen A, arus keluaran hubung singkat adalah i
osc
A
v
vo
R
i
o
Untuk menentukan vi perlu diketahui harga Rin yang diperoleh dengan RL = 0. Dari rangkaian pengganti C, arus keluaran hubung singkat adalah: i
osc
G
v
vo
R
sig
out
Dari kedua persamaan untuk iosc dan ganti Gov dengan: G
vo
R
i
R i R
A
vo
sig
Dan vi dengan v
i
v
R sig
R
in
R
in
L
R 0
L
0
R
sig
13 Maka: R
in
R
L
0
i A
osc
is
A i
1 k
sig
81,8
vo
osc
i
R
i
ii R
in
10
R
L
0
81
R
sig
R
R
i
R R
o out
1
o
, 8 / 1 , 43
572
V/V
14 Penguat Common Emitter
Gambar 60 (a) Struktur Penguat Common Emitter (b) Model Rangkaian Pengganti Hybrid-π
15 CE adalah kapasitor bypass yang mempunyai harga cukup besar, yang fungsinya membuat ground untuk sinyal atau ac ground pada emitter. Artinya untuk sinyal ac, impedansi CE kecil sekali (idealnya nol), jadi arus sinyal akan men-bypass resistansi keluaran dari sumber arus I. CC1 dan CC2 adalah kapasitor coupling yang fungsinya menghubungkan sumber sinyal dan resistansi beban dengan penguat tanpa mengganggu arus tegangan bias. Jadi kapasitor ini akan memblock dc dan menjadi hubung singkat untuk sinyal ac. Untuk menentukan karakteristik terminal dari penguat CE, yaitu resistansi masukan, penguatan tegangan dan resistansi keluaran, gunakan model rangkaian pengganti sinyal kecil hybrid-π. Penguat ini penguat unilateral, jadi Rin = Ri dan Rout = Ro. Analisa rangkaian ini akan di mulai dari sisi masukan. v i R in R B || R ib ii Rib adalah resistansi masukan melihat ke arah base.
16 Karena emitter terhubung ke ground: R
ib
r
Biasanya dipilih RB >> rπ, sehingga: R
in
r
Jadi resitansi masukan dari penguat CE biasanya beberapa kilo-ohm. Tegangan pada masukan penguat: v
i
v
sig
v
R
in
R
sig
R in R
R B
sig
||
B
||
r
Untuk RB >> rπ v
Catatan:
v
i
r
v
sig
v
i
r
R
sig
r R
sig
17 Pada sisi keluaran penguat: v o g m v ro
|| R
|| R
C
L
Ganti vπ dengan vi, maka penguatan tegangan penguat, yaitu penguatan tegangan dari base ke collector: A
v
g
ro
m
|| R
|| R
C
L
Penguatan tegangan hubung terbuka diperoleh dengan men-set RL = ∞ A
vo
g
m
ro
|| R
C
Efek dari ro adalah mengurangi penguatan tegangan sedikit saja karena r o >> RC, jadi A
vo
g
m
R
C
Resistansi keluaran diperoleh dengan melihat ke arah terminal keluaran dengan menghubung singkat sumber vsig. Hal ini akan menghasilkan vπ = 0 R
out
R
C
||
r
o
18 Jadi ro mengurangi resistansi keluaran penguat hanya sedikit saja karena biasanya ro >> RC R
out
R
C
Untuk penguat unilateral ini Ro = Rout, kita bisa menggunakan Avo dan Ro untuk mendapatkan penguatan tegangan Av A
v
A
R vo
R
L
R
L
o
Penguatan tegangan menyeluruh dari sumber ke beban, Gv, dapat diperoleh dengan mengalikan (vi/vsig) dengan Av G
v
Untuk RB >> rπ G
v
R
R
B
||
r
B
ro
||
|| R C r R
r R
g sig
|| R sig
L
m
ro
|| R
C
|| R
L
19 Dari persamaan ini didapatkan jika Rsig >> rπ, penguatan menyeluruh sangat tergantung dari β. Hal ini tidak diinginkan karena β bervariasi. Pada sisi lain, jika Rsig << rπ, penguatan menyeluruh akan menjadi: G
v
g
m
ro
||
R
C
||
R
L
Yang sama dengan penguatan Av, yang tidak tergantung dari β.Biasanya penguat CE dapat memberikan penguatan pada orde ratusan. Hanya saja respon pada frekuensi tingginya agak terbatas. Untuk menghitung penguatan arus hubung singkat, Ais i os g m v v v i i i R in i os A is g m R in ii Gantilah Rin = RB || rπ. Jika RB >> rπ, |Ais| = β Kesimpulan: CE mempunyai penguatan tegangan dan arus yang besar dengan Rin rendah dan Rout tinggi.
20 Penguat Common Emitter dengan Resistansi Emitter
Gambar 61(a) Penguat CE dengan resistansi emitter (b) Model rangkaian pengganti T
21 Model rangkaian pengganti yang dipakai adalah model T karena adanya resistansi emitter RE yang dapat diserikan dengan re. Pada model rangkaian ini tidak disertakan resistansi keluaran r o karena akan membuat analisa lebih rumit dan pada rangkaian penguat diskrit pengaruh ro kecil. Rin adalah resistansi R Rparalel || Rantara RB dan Rib in
B
ib
Rib adalah resistansi pada base R i
b
i
e
R
ib
v i
ib
1 r
i b
ie
e
v i R
e
1
r e
i
e
1
R
e
Jadi, resistansi masukan melihat ke arah base sama dengan (β+1) kali resistansi total pada emitter. Faktor (β+1) disebut ‘resistance-reflection rule’.
22 Pada persamaan tersebut terlihat bahwa dengan penambahan resistansi pada emitter akan menambah Rib. Rasio penambahan pada Rib adalah R
dengan tanpa ib
ib
R
R R
e
e
1
1
R r
e
r e
R 1 r e
1
g
e
m
R
e
e
Jadi, Re dapat dipakai untuk mengendalikan harga Rib yang juga merupakan harga Rin. Agar pengendalian ini menjadi efektif, RB harus jauh lebih besar dari Rib, artinya Rib adalah resistansi masukan yang dominan. Untuk menentukan penguatan tegangan: v i R || R o
c
i
A
v
v v 1
o
C
L
R
e
|| R
C
R r
i
A
v
L C
e
|| R R e
R
C
r
e
|| R R
L
L e
Jadi, penguatan tegangan dari base ke collector sama dengan perbandingan resistansi total pada collector dengan resistansi total pada emitter.
23 Penguatan tegangan hubung terbuka: RL = ∞ A
vo
A
vo
A
vo
R
r
e
R
e
R 1 R
r
C e
g m R 1 R e
C
r
e
C
r
e
g m R C 1 g m R
e
e
Jadi, penambahan Re akan mengurangi penguatan tegangan dengan faktor (1+gmRe) yang sama dengan faktor penambahan resistansi masukan R ib. Resistansi keluaran: Rout = RC Untuk penguat ini Rin = Ri dan Rout =Ro i os hubung i esingkat: Penguatan arus i A A
i
is
is
v
R
i
in
R
in
v
e
i
R r
i
ib e
|| R R e
B
24 Untuk RB >> Rib A
is
1 r re R
R
e
e
e
Penguatan tegangan menyeluruh dari sumber ke beban: v i R in R C || R L G A v
v
v
R
sig
R
sig
in
r
e
R
e
Ganti Rin = RB||Rib dan asumsikan RB >> Rib R ib 1 r e R e R C || R L G v R sig 1 r e R e Catatan: penguatan lebih kecil dari penguatan penguat CE. Tetapi penguatan ini lebih tidak sensitif terhadap β. Dengan penambahan Re, penguat dapat menangani sinyal masukan yang lebih besar tanpa menimbulkan distorsi non linier, karena hanya sebagian kecil dari sinyal masukan yang ada pada base, vi, yang nampak antara base dan emitter v re 1 v
i
r
e
R
e
1
g
m
R
e
25 Jadi untuk vπ yang sama, sinyal pada terminal masukan penguat, v i, dapat lebih besar dengan faktor (1+gmRe) jika dibandingkan dengan sinyal pada penguat CE. Kesimpulan: Dengan penambahan resistansi Re pada emitter, penguat CE mempunyai karakteristik sebagai berikut: 1. Resistansi masukan Rib meningkat dengan faktor (1+gmRe) 2. Penguatan tegangan dari base ke collector, Av, berkurang dengan faktor (1+gmRe). 3. Untuk distorsi non linier yang sama, sinyal masukan vi dapat meningkat dengan faktor (1+gmRe) 4. Penguatan tegangan menyeluruh tidak terlalu tergantung dengan β. 5. Respons terhadap frekuensi tinggi menjadi lebih baik. Re juga merupakan umpan balik negatif pada rangkaian penguat. Re juga disebut emitter degeneration resistance
26 Penguat Common Base Base dihubungkan ke ground. Sinyal masukan dipasangkan pada emitter dan sinyal keluaran diambil dari collector. Base merupakan terminal bersama. Dengan terhubungnya base ke ground, tegangan ac dan dc pada base sama dengan nol, maka RB tidak ada. Kapasitor CC1 dan CC2 berfungsi sebagai kapasitor coupling. Model rangkaian pengganti T terlihat pada gambar 62(b). Di sini r o tidak disertakan karena pengaruhnya tidak terlalu besar pada kinerja penguat CB diskrit. Dari gambar 62(b) dapat ditentukan resistansi masukan:
R
in
r
e
re mempunyai harga antara beberapa ohm sampai beberapa kilo ohm. Jadi CB mempunyai resistansi masukan yang kecil
27
Gambar 62(a) Rangkaian penguat Common Base (b) Model rangkaian pengganti T
28 Untuk menentukan penguatan tegangan:
v i
e
A
i
o
v
v r
v v
e
R
|| R
C
L
i e
o
r
i
R
C
|| R
L
e
Penguatannya sama dengan penguatan pada penguat CE. Hanya tidak ada pembalikan fasa. Penguatan tegangan hubung terbuka, RL = ∞
A
vo
g
R
m
C
Avo sama dengan Avo pada penguat CE. Hanya tidak ada pembalikan fasa. Resistansi keluaran:
R
out
R
C
29 Jika ro diabaikan, penguat CB adalah penguat unilateral, maka R in = Ri dan Rout = Ro Penguatan arus hubung i e singkat Aiise: A
is
ii
i
e
Walaupun penguatan dari penguat ‘proper’ CB sama dengan penguatan pada CE, penguatan menyeluruhnya tidak demikian halnya. Dengan resistansi masukan yang kecil, maka sinyal masukan akan teredam cukup besar. v v
i sig
R
i
R i R
sig
r r
e
e
R
sig
Kecuali pada kondisi Rsig pada orde yang sama dengan re, faktor transmisi sinyal vi/vsig akan kecil sekali. Salah satu pemakaian rangkaian CB adalah untuk memperkuat sinyak frekuensi tinggi yang muncul pada kabel coaxial. Untuk menghindari refleksi sinyal pada kabel, penguat CB harus mempunyai resistansi masukan sama dengan resistansi karakteristik kabel yang biasanya berkisar antara 50 Ω - 75 Ω.
30 Penguatan menyeluruh, Gv G
v
r
r
e
e
r
R e
R C
g
m
sig
|| R R sig
L
R
C
|| R
L
Karena α ≈ 1, penguatan menyeluruh merupakan perbandingan antara resistansi total pada rangkaian collector dengan resistansi total pada rangkaian emitter. Penguatan penyeluruh tidak tergantung dari harga β. Kesimpulan: Penguat CB mempunyai resistansi masukan yang rendah, penguatan arus hubung singkat yang hampir sama dengan satu, penguatan tegangan hubung terbuka yang positif (non inverting) dan resistansi keluaran yang tinggi. Penguat CB mempunyai respon yang baik pada frekuensi tinggi. Penggunaan penguat CB yang paling menonjol adalah sebagai penguat arus dengan penguatan satu atau disebut current-buffer. Artinya menerima arus sinyal masukan dari resistansi masukan yang rendah dan mengirimkan arus yang sama ke resistansi keluaran yang tinggi pada collector.
31 Penguat Common Collector atau Emitter Follower
Gambar 63(a) Rangkaian penguat Emitter Follower (b) Model rangkaian pengganti T dengan penambahan ro
32
Gambar 63(c) Rangkaian pengganti seperti pada gambar 63(b) dengan r o paralel dengan RL. Pada penguat ini collector dihubungkan dengan ground, jadi RC dihilangkan. Sinyal masukan dipasangkan pada base, dan sinyal keluaran diambil dari emitter yang dihubungkan melalui kapasitor coupling ke resistansi beban. Pada analisa sinyal resistansi beban RL diserikan dengan emitter sehingga model rangkaian pengganti yang digunakan adalah model T. Pada rangkaian ini resistansi ro nampak paralel dengan resistansi beban RL.(lihat gambar 63(c)).
33 Rangkaian emitter follower tidak unilateral, artinya resistansi masukan tergantung dari RL dan resistansi keluaran tergantung dari Rsig. Dari gambar 63(c) terlihat bahwa BJT mempunyai sebuah resistansi (ro || RL) yang diserikan dengan resistansi emitter re. Dengan menggunakan ‘resistance-reflection rule’ menghasilkan rangkaian seperti pada gambar 64(a). (resistansi pada sisi base sama dengan (β+1) resistansi pada sisi emitter) Resistansi masukan base, R ib pada 1 r eRib :r
o
||
R
L
Resistansi masukan total: R
in
R
B
|| R
ib
Untuk mendapatkan efek penuh dari kenaikan Rib, dapat dipilih RB sebesar mungkin (dengan memperhatikan titik kerja). Dan jika memungkinkan CC1 dapat juga dihilangkan, jadi sumber sinyal dihubungkan langsung dengan base.
34
Gambar 64(a) Rangkaian ekivalen emitter follower dengan merefleksikan semua resistansi pada emitter ke sisi base. (b) Penggunaan teori Thévenin pada rangkaian masukan. Penguatan menyeluruh G v: R G
v
B
R
sig
R
B
R
sig
|| R
B
1
r o
|| R L 1 r e
ro
|| R
L
Perhatikan: penguatan tegangan lebih kecil dari satu. Untuk RB >> Rsig dan (β+1)[re+(ro || RL)] >> (Rsig || RB), penguatan menjadi mendekati satu. Jadi tegangan pada emitter mengikuti tegangan pada masukan.Itulah sebabnya disebut emitter follower
35
Gambar 65(a) Rangkaian ekivalen emitter follower dengan merefleksikan semua resistansi pada base ke sisi emitter. (b) Penggunaan teori Thévenin pada rangkaian masukan Alternatif lainnya, kita dapat merefleksikan resistansi base ke sisi emitter. Agar tegangan tidak berubah, semua resistansi di sisi base dibagi dengan (β+1). Hasilnya dapat dilihat pada gambar 65(a). Dengan menggunakan teori Thévenin pada sisi masukan, diperoleh rangkaian seperti pada gambar 65(b)
36 Penguatan tegangan menyeluruh, Gv: G
R
v
R
R
sig
ro
B
R
B
|| R 1
sig
B
|| R
r
L
ro
e
|| R
L
Untuk RB >> Rsig dan ro >> RL: v v
o
R
sig
sig
1
R
L
r
e
R
L
Penguatan mendekati satu jika Rsig/(β+1) << RL atau (β+1)RL >> Rsig. Hal ini adalah peran penyangga (buffering action) dari emitter follower, yang akan menghasilkan penguatan arus hubung singkat hampir sama dengan (β+1). Tegangan keluaran hubung terbuka menjadi Gvovsig, di mana Gvo diperoleh dengan RL= ∞ G
v
R
R
sig
r
B
R
B
R
sig
|| R 1
B
o
r
e
r
o
37 Catatan: biasanya ro besar dan suku kedua menjadi hampir sama dengan satu. Suku pertama mendekati satu jika RB >> Rsig. Resistansi Thévenin adalah resistansi keluaran Rout. Kurangi vsig menuju nol, lihat resistansi dari terminal emitter ke arah rangkaian R
out
r
o
|| r
o
R
|| R 1
sig
B
Biasanya ro >> komponen yang diparalelkan dalam tanda kurung dan dapat diabaikan, jadi R
out
r
o
R
sig
|| R 1
B
Jadi resistansi keluaran emitter follower rendah. Rangkaian ekivalen Thévenin dari rangkaian keluaran emitter follower dapat digunakan untuk mencari vo dan Gv untuk harga RL sembarang. (lihat gambar 66). Kesimpulan: emitter foilower mempunyai resistansi masukan yang tinggi, resistansi keluaran yang rendah, penguatan tegangan yang lebih kecil dari satu dan penguatan arus yang cukup besar.
38
Gambar 66. Rangkaian ekivalen Thévenin dari rangkaian keluaran emitter follower Jadi pemakaian ideal dari emitter follower adalah untuk menghubungkan sumber yang mempunyai resistansi yang tinggi ke beban yang mempunyai resistansi yang rendah, biasanya sebagai tingkat terakhir dari penguat bertingkat (multistage amplifier) yang tujuannya bukan untuk memperkuat tegangan tetapi untuk memberikan penguat bertingkat ini resistansi keluaran yang rendah.
39 Pada emitter follower hanya sebagian kecil dari sinyal yang akan tampak antara base dan emitter. Jadi emitter follower dapat bekerja secara linier untuk variasi amplitudo sinyal yang cukup besar. Tetapi harga absolut batas atas amplitudo tegangan keluaran ditentukan oleh kondisi cut off dari transistor. Perhatikan gambar 63(a) jika sinyal masukan adalah gelombang sinusoida. Jika masukan negatif, keluaran vo akan negatif dan arus pada RL akan mengalir dari ground ke terminal emitter. Transistor akan cut off bila arus ini menjadi sama dengan arus bias I. Jadi harga amplitudo dari V vo adalah: o I R
L
V
o
IR
L
Maka harga vsig menjadi:
V
sig
IR G
L v
Jika amplitudo vsig lebih besar dari harga di atas, tansistor akan cut off dan amplitudo negatif sinyal gelombang keluaran akan terpotong
40 Kesimpulan dan perbandingan 1. Konfigurasi CE cocok digunakan untuk penguat yang menghendaki penguatan yang besar. 2. Dengan menambahkan Re pada CE dapat memperbaiki kinerja penguat tetapi penguatan akan berkurang. 3. Konfigurasi CB dipergunakan sebagai penguat frekuensi tinggi, karena mempunyai respon yang baik pada frekuensi tinggi, hanya saja resistansi masukannya kecil. 4. Emitter follower dipakai sebagai penyangga tegangan, untuk menghubungkan sumber yang mempunyai resistansi yang tinggi dengan beban yang mempunyai resistansi rendah. Konfigurasi ini digunakan juga sebagai tingkat keluaran dari penguat bertingkat.
41 Tabel 5.Karakteristik dari penguat diskrit satu tingkat Common Emitter
R
in
A
v
R
out
G
v
is
r
||
B
g
A
R
m
r
ro
R B ro
g
m
R
R
|| R
|| R
o
R ||
||
B
r
|| R C r R in
C
C
||
|| R
L
B
r R || R sig
g
sig L
1 r
m
ro
e
|| R
C
|| R
L
42 Common Emitter dengan Resistansi Emitter
Abaikan ro R
in
A
v
R
out
G
v
v v
i
R
R
r R
||
B
C
e
|| R R e
C
R
sig
R
R
e
1 1
g
m
r e L
1
R
|| R 1 r
e
g
m
R
1
C
L e
g
R
C
e
m
|| R R e
L
43 Common Base
Abaikan ro R
in
A
v
R
out
G A
v
is
r
g
e m
R
R
C
R
R
C
C sig
|| R || R re
L
L
44 Common Collector atau Emitter Follower
R
in
A
v
R
out
G
v
A
is
R
r
ro
e
r
||
B
R R
|| R L r o || R r
||
o
sig
1
r e
1
L
R
e
ro
sig
|| R 1
B
sig
B
ro
B
R
L
R
|| R
|| R 1
B
|| R
r
e
L
ro
|| R
L
45
Inverter digital BJT
Gambar 67. Rangkaian dasar inverter digital BJT Pada inverter logika, rangkaian bekerja pada mode cutoff dan daerah jenuh. Jika tegangan masukan vI ‘high’ mendekati tegangan catu daya VCC (menyatakan logika ‘1’) transistor akan ‘terhubung’ dan dalam keadaan jenuh (dengan memilih harga RB dan RC yang tepat). Sehingga tegangan keluaran akan VCEsat ≈ 0,2V, yang menyatakan logika ‘0’. Sebaliknya, jika tegangan masukan ‘low’ pada tegangan mendekati ‘ground’ (misal VCEsat), sehingga transistor ‘cutoff’, iC akan nol dan vO = VCC, yang merupakan logika ‘1’
46 Pemilihan keadaan ‘cutoff’ dan ‘jenuh’ sebagai mode operasi dari BJT pada rangkaian inverter didasari oleh 2 faktor: 1. Disipasi daya pada rangkaian relatif rendah pada keadaan ‘cutoff’ dan ‘jenuh’. Pada keadaan ‘cutoff’ semua arus sama dengan nol dan pada keadaan ‘jenuh’ tegangan pada transistor juga rendah. 2. Level tegangan keluaran (VCC dan VCEsat) terdifinisi dengan baik. Sebaliknya, jika transistor bekerja pada daerah aktif, vO = VCC – iCRC = VCC – βiBRC yang sangat tergantung pada parameter β.
47 Karakteristik transfer tegangan
Gambar 68. Karakteristik transfer tegangan rangkaian inverter dengan RB =10 kΩ, β = 50 dan VCC = 5 V
48 1. Pada vI = VOL = VCEsat = 0,2 V, vO = VOH = VCC = 5 V 2. Pada vI = VIL, transistor mulai ‘on’ → VIL ≈ 0,7 V 3. Untuk VIL < vI < VIH, transistor berada pada daerah aktif dan beroperasi sebagai penguat dengan penguatan sinyal kecil: A
r
v
v v
R
o
R
i
R
B
A
v
C
B
r
R R
C B
4. Pada vI =VIH, transistor memasuki daerah jenuh → VIH adalah harga yang menyebabkan transistor berada pada ambang saturasi. I
B
V
CC
V
CEsat
R
C
Dengan harga-harga yang digunakan, IB = 0,096 mA dan VIH = IBRB + VBE = 1,66 V
49 5. Untuk vI = VOH = 5 V, transistor berada pada keadaan jenuh yang dalam dengan vO = VCEsat = 0,2 V, dan
forced
V CC V OH
V CEsat V BE
R R
C B
6. Noise margin: NMH = VOH – VIH = 5 – 1,66 = 3,34 V NML = VIL – VOL = 0,7 – 0,2 = 0,5 V 7. Penguatan pada daerah transisi dapat dihitung dari koordinat pada titik X dan Y Penguatan
tegangan
5 0 ,2 1 , 66 0 ,7
5 V/V
