Penguat Emiter Sekutu vout vin
Konfigurasi Dasar
Ciri Penguat Emiter Sekutu : 1. Emiter dibumikan 2. Sinyal masukan diberikan ke basis 3. Sinyal keluaran diambil dari kolektor
Agar dapat memberikan tegangan keluaran positip, diperlukan Pull-up resistor yang menghubungkan kolektor ke sumber tegangan positip.
VCC
VCC RC
RC vout
vin
Transistor
(a)
vout vin
Transistor
(b)
Pada Gambar (a) transistor diumpamakan sebagai sebuah tahanan variabel, dimana : VOUT = VCC.RTR/(RTR + RC) Pada Gambar (b) transistor diumpamakan sebagai sebuah sumber arus yang dapat diatur , dimana : VOUT = VCC – I.RC
Pada kedua keadaan diatas, tegangan keluaran hanya dapat berkisar antara 0 Volt dan VCC. Tegangan keluaran akan bernilai 0 Volt jika transistor menghantar maksimum sehingga menyamai keadaan hubung-singkat. Tegangan keluaran akan bernilai VCC 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 VCC/2. Untuk itu maka transistor perlu diberi arus panjar agar dalam keadaan diam arus kolektor sama dengan setengah arus maksimum.
Agar beroperasi didaerah linier maka transistor memerlukan tegangan panjar (Bias). Tegangan bias akan membuat VC = VCC/2 sehingga kisar tegangan kolektor kearah positip akan sama dengan kisar tegangan kolektor kearah negatip.
VC
VC
VCC
VCC
VC(MAX) VC
VC
VC(MIN) 0
t
0
t
Penguat Emiter Sekutu VCC R1
RC C3
RS
C1
vIN VS
R2
RE
Ciri Penguat Emiter Sekutu : 1. Emiter dibumikan 2. Sinyal masukan diberikan ke basis 3. Sinyal keluaran diambil dari kolektor
C2
RL
vOUT
Konfigurasi Rangkaian VCC R1
RC
vout
vout
vin
vin R2
(a)
(b)
VCC R1
VCC
RC
R1
RC C2
vout
vout C1
vin
vin
R2
RE
(c)
R2
RE
(d)
C3
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 : XC = 1/2πfC Pada DC, frekuensi = 0 sehingga XC = ∞ → kapasitor merupakan rangkaian terbuka. Pada AC (frekuensi tinggi) XC ≈ 0 → kapasitor merupakan hubung singkat.
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 AV dapat diperbesar.
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. VCC R1
VCC
RC
R1
RC
R2
RE
C3 C1
RS
VS
R2
RE
C2
RL
Dari rangkaian ekivalen DC ini dapat dihitung : VB ≈ VTH = VCC.R2 / (R1 + R2) VE = VB – VBE VBE ≈ 0,7V VE = VB – 0,7V IC ≈ IE = VE/RE VC = VCC – IC.RC
Resistansi AC dari Emiter
r’e = ∆VBE / ∆IE atau r’e = vbe / ie Secara pendekatan : r’e ≈ 25mV / IE
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.
vout ic ib
i1
vs
R1
i2
zin
R2
r’e
RC
zin(base) (a)
ib vout i1
vs zin
R1
i2
R2
.r’e
zin(base) (b)
ic
RC
Dari rangkaian ekivalen AC ini dapat dihitung : zin(base) = β.r’e Impedansi Masukan : zin = z in(base) // R1 // R2 Penguatan Tegangan : AV = – RC / r’e Impedansi Keluaran : zout ≈ RC
Contoh +10V R1 10k
RC 3k6
R2 2k2
RE 1k
C3
C1 RS 1k VS 1mV
zIN = 3400//10000//2200 = 1,18kΩ vIN = vS.zIN/(zIN+RS) = 1mV.1,18/(1,18+1) = 0,541mV
C2
RL 1k5
Hitung vOUT Penyelesaian : VB ≈ VTH = VCC.R2/(R1+R2) = 10V.2200/12200 = 1,8V VE = VB – VBE = 1,8V – 0,7V = 1,1V IE = VE / RE =1,1V / 1kΩ = 1,1mA r’e ≈ 25mV / IE =25mV / 1,1mA = 22,7Ω zIN(base) = β.r’e = 150.22,7Ω = 3400Ω
zIN = 3400 // 10000 // 2200 = 1,18kΩ vIN = vS.zIN/(zIN + RS) = 1mV.1,18/(1,18 + 1) = 0,541mV AV = – RC/r’e = – 3600 / 22,7 = – 159 AV.vIN = – 159. 0,541mV = – 86mV vOUT = AV.vIN.RL/(RL+ zOUT) = – 86mV.1k5/(1k5 + 3k6) = – 86mV.1k5/5k1 = – 25mV
Penguat Emiter Sekutu dengan Emiter Terbenam (Swamped Amplifier) Disebut terbenam karena adanya rE yang >> r’E sehingga nilai r’E terbenam oleh nilai rE yang besar. VCC R1
RC C3
C1
RS rE
VS
R2
RE
C2
RL
Pengaruh rE pada IE Dari rangkaian ekivalen DC ini dapat dihitung : VB ≈ VTH = VCC.R2/(R1 + R2) VE = VB – VBE Jika VBE ≈ 0,7V maka : VE = VB – 0,7V IE = VE / (RE + rE) Jika β sangat besar maka IC ≈ IE sehingga : VC = VCC – IE.RC r’e ≈ 25mV / IE
Pengaruh rE pada AV dan zIN Dari rangkaian ekivalen AC ini dapat dihitung : zIN(base) = β.(r’e + rE) Impedansi Masukan : zIN = z IN(base) // R1 // R2 Penguatan Tegangan : AV = – RC / (r’e + rE) Impedansi Keluaran : zOUT ≈ RC
Efek Bootstrap Dengan adanya tahanan AC pada emiter maka pertambahan IC atau IE akan menyebabkan kenaikan VE. Sedangkan kenaikan IC disebabkan oleh kenaikan IB, yang disebabkan oleh kenaikan VB. Dengan naiknya VE, maka IB akan cenderung konstan sehingga zin(base) seolah-olah sangat besar. Efek ini disebut Bootstrapping.
Penguat Emiter Sekutu dengan Tahanan Emiter Paralel
Dari rangkaian ekivalen DC ini dapat dihitung : VCC R1
RC VC
VB
VBE R2
VE RE
VB ≈ VTH = VCC.R2/(R1 + R2) VE = VB – VBE Jika VBE ≈ 0,7V maka : VE = VB – 0,7V IE = VE / RE Jika β sangat besar maka : IC ≈ IE sehingga : VC = VCC – IE.RC r’e ≈ 25mV / IE
Dari rangkaian ekivalen AC ini dapat dihitung : zIN(base) = β.{r’e + (RE // rE)} Impedansi Masukan : zIN = z IN(base) // R1 // R2 Penguatan Tegangan : AV = – RC / {r’e + (RE // rE)} Impedansi Keluaran : zOUT ≈ RC
Contoh penguat 2 tingkat VCC R1
R3
R5
R7
C3
C5
Q1
Q2
C1 RS vIN VS
R2
R4
C2
R6
R8
C4
RL
vOUT
