4. bjt

BJTBipolar Junction Transistor

Konstruksi Transistor

E = Emitter, C = Collector dan B = Base

Operasi Transistor

1. Konfigurasi Common-Base

Notasi dan simbol konfigurasi transistor Common-Base

Arah panah menunjukan arah arus emiter (arus konvesional).

Karakter input / driving point

Karakteristiknya:1. Input2. Output

Karakter output : 1. Aktif, 2. Cut Off dan 3. Saturasi

1. Aktif Base-Emitter forward bias & Collector-Base reverse bias

2. Cut Off Base-Emitter & Collector-Base reverse bias3. Saturation Base-Emitter & Collector-Base foward bias

Alpha (α)

Pada mode DC

Pada mode AC

Ideal α = 1Practical α = 0.9 – 0.998

Biasing Common-Base

Biasing Common-Base yang tepatpadadaerahaktifditentukandenganpendekatandan.

Penguatan Oleh Transistor

Rangkaian dasar penguatan oleh transistor

Resistansi input 10 – 100 Ω kecilKarena forward bias pada inputResistansi input 50 k Ω – 1 MΩ besarKarena reverse bias pada output

Contoh: Dari rangkaian

Penguatan Rangkaian adalah:

Common-base AV 50 – 300

2. Konfigurasi Common-Emitter

Notasi dan simbol konfigurasi transistor Common-Emitter

Karakteristik Common-Emitter

Karakter transistor silikon (a) Karakteristik output (Collector-Emitter) dan (b) Karakteristik input (Base-Emitter)

IB = 0 A dan α digunakan nilai 0.996 , maka:

Arus Collector saat IB = 0 μA dinotasikan ICE0

Beta (β)

Pada mode DC

Pada mode AC

β 50 – 400

Hubungan antara α & β

Biasing Common-Emitter

3. Konfigurasi Common-Collector

Notasi dan simbol konfigurasi transistor Common-Emitter

Common-Collector

• Digunakan pada rangkaian matching impedance karena mempunyai impedansi input tinggi dan impedansi output rendah (berlawanan dengan common-base dan common-emitter).

Batas Operasi Transistor

• Tidak melebihi rating maksimum dan distorsi

Disipasi daya maks

Transistor Casing & Terminal

BJT – DC BIASINGTRANSISTOR

Pendahuluan

• Penguat transistor bukanlah peralatan “ajaib” yang bisa meningkatkan level input AC tanpa bantuan energi dari luar.

• Peningkatan level input AC adalah hasil transfer energi dari suplai DC.

• Analisis dan desain penguat haruslah meliputi bagian AC dan DC.

• Analisis rangkaian transistor pada titik operasi• Formula dasar:

Titik Operasi• Biasing Hal yang menyangkut penerapan tegangan DC untuk

mendapatkan level arus dan tegangan operasi transistor yang tetap.

Berbagai titik operasi transistor

1. Rangkaian Bias-Tetap

AnalisisStep1: Loop Base-Emitter

VCC dan VBE bernilai konstan. Nilai RB menentukan level arus basis (IB) pada titik operasi.

Step2: Loop Colector-Emitter

Contoh Soal

Dari gambar rangkaian di bawah tentukan (a) IBQ dan ICQ (b) VCEQ (c) VB dan VC (d) VBC

Penyelesaian:

(a).

(b).

(c).

(d).

tanda negatif (-) menyatakan sambungan Base-Collector adalah reverse bias yang menunjukan dia dalam kondisi penguatan linier.

2. Rangkaian Bias-Emitter

• Penggunaan resistor pada emitter.

AnalisisStep1: Base-Emitter Loop

cont’dStep2: Collector-Emitter Loop

Contoh Soal

Berdasarkan rangkaian di bawah ini tentukana. IB

b. IC

c. VCE

d. VC

e. VE

f. VB

g. VBC

Penyelesaian

(a)

(b)

(c)

(d)

Penyelesaian (cont)

(e)

(f)

(g)

atau

tanda negatif (-) menyatakan sambungan Base-Collector adalah reverse bias yang menunjukan dia dalam kondisi penguatan linier.

Level Saturasi

3. Rangkaian Bias Pembagi Tegangan

• Pada rangkaian bias sebelumnya: arus bias ICQ dan tegangan bias VCQ adalah fungsi penguatan arus β

• β sangat tergantung temperatur

• Pada bias pembagi tegangan: ICQ dan VCQ tidak tergantung β tetapi akab bergantung parameter rangkaian.

Analisis Eksak

Sisi input

Contoh Soal

Tentukan tegangan bias VCE dan arus collector IC untuk rangkaian bias pembagi tegangan seperti di bawah ini.

Penyelesaian:

Analisis Secara Pendekatan

Pendekatan berlaku jika

cont’dsetelah VB diperoleh maka bisa ditentukan VE

Contoh SoalTentukan tegangan bias VCE dan arus collector IC untuk rangkaian bias pembagi tegangan di bawah ini dengan perhitungan secara pendekatan. Bandingkan solusinya dengan cara sebelumnya.Bandingkan solusinya jika β nya berubah menjadi 70.

4. Bias DC dengan Tegangan Umpan Balik

Jalur umpan balik dari Collector ke Base

Analisis

Step1:Base-Emitter LoopStep2:Collector-Emitter Loop

Contoh Soal

Tentukan nilai arus dan tegangan kerja ICQ dan VCEQ dari rangkaian pada gambar di bawah ini.

Penyelesaian

DESAIN

Pemahaman:• Karakteristik komponen• Analisis rangkaian listrik (Hk. Kirchoff, Hk. Ohm)

Contoh:

Tentukan nilai R1 dan RC untuk mendapatkan arus bias ICQ = 2 mA dan tegangan bias VCEQ = 10 V?

Penyelesaian:

APLIKASI:INVERTER TRANSISTOR

BJT – ANALISIS ACTRANSISTOR

Pemodelan

Sumber DC dihilangkan dan kapasitor di short circuit

Model Transistor re

1. Common-Base

Rangkaian Ekivalen• Dioda antara Emitter dan Base• Sumber arus tak bebas antara Base dan Collector

Common-Base (cont’d)

dioda diganti dengan resistor re

impedansi input: sampai 50 Ω

impedansi output: MΩ

(i) penguatan tegangannya adalah:

(ii) penguatan arusnya adalah:

Common-Base (cont’d)

Penguatan Tegangan Penguatan Arus

Common-Base (cont’d)

Transistor - npn

Contoh Soal

Rangkaian transistor Common-Base seperti yang ditunjukan pada gambar di bawah mempunyai nilai IE = 4 mA, α = 0.98 dan sinyal AC yang diberikan antara Base dan Emitter adalah 2 mV. Tentukanlah:(a) Impedansi input(b) Penguatan Tegangan jika beban 0.56 kΩ dihubungkan ke output(c) Impedansi output dan penguatan arus

pnp Common-Base Transistor

Penyelesaian:

(a)

(b)

(c)

atau

Model Transistor re

2. Common-Emitter

• Dioda antara Base dan Emitter• Sumber arus tak bebas antara Collector dan Base

β >>> 1

Common-Emitter (cont’d)

impedansi input: ratusan sampai kilo ohm

impedansi input: 40 kΩ – 50 kΩ

Common-Emitter (cont’d)Penguatan Tegangan Av dan Penguatan Arus Ai

Contoh Soal

Rangkaian transistor Common-Emiterseperti yang ditunjukanpadagambar di bawahmempunyainilaiβ = 120 , IE = 3.2 mA, dan, tentukan:(a) Impedansi input(b) PenguatanTeganganjikaditerapkanbeban 2 kΩdihubungkanke output(c) Impedansi output denganbeban2 kΩ

Penyelesaian:

(a)

(b)

(c)

Model Hibrid

• re model sensitif terhadap level operasi DC (resistansi input bergantung titik operasi DC)

• Data sheet tidak bisa memberikan parameter untuk semua titik operasi

• Model hibrid (he) parameter beberapa titik operasi

Hibrid Model2 Port System

* V0 = 0

* Ii = 0

Rangkaian Ekivalen Hibrid

Rangkaian Ekivalen Hibrid

Rangkaian Ekivalen Hibrid

Rangkaian Ekivalen Hibrid

Rangkaian Ekivalen Hibrid

Contoh Soal

Suatu rangkaian transistor BJT common emiter mempunyai nilai IE = 2.5 mA, hfe = 140, hoe = 20 uS dan hob = 0.5 uS. Tentukan rangkaian ekivalen?(a) Hibrid(b) Model re

Penyelesaian:

Hibrid π Model• Analisis frekuensi tinggi

Review: Rangkaian Standard Transistor

Bias Tetap Common Emiter Bias Pembagi Tegangan

Bias Tetap Common-Emitter

Bias Tetap Common-EmitterModel Ekivalen re

Bias Tetap Common-EmitterHubungan Phasa

Tanda negatif (-) pada penguatan tegangan AV menandakan terjadi pergeseran phasa sebesar 180o

contoh soal: Bias Tetap Common-Emitter

Untuk Rangkaianberikuttentukan?a. re

b. Zi (ro = c. Zo(ro = d. Av(ro = e. Zodan Avjika r = 50 kΩ

Penyelesaian:

contoh soal: Bias Tetap Common-Emitter

Bias Pembagi Tegangan

* Impedansi input * Impedansi output

con’t

* Penguatan tegangan

contoh soal: Bias Pembagi Tegangan

Untuk Rangkaianberikuttentukan?a. re

b. Zi (ro = c. Zo(ro = d. Av(ro = e. Zodan Avjika r = 50 kΩ

Penyelesaian:

a. DC analisis

Memenuhi syarat

Gunakan persamaan pendekatan:

Common-Emitter BiasUnbypassed

cont’dβ >>> 1

RE >>> re

* Impedansi input

* Impedansi ouput

* Penguatan tegangan

efek ro

* Impedansi input RC / r0 kecil dari (β+1)

* Impedansi output

efek ro cont’d

1/β dan r / R bernilai kecil dari satu dan hasil penjumlahan juga kecil dari 1.contoh:

* Penguatan tegangan

contoh soal: Bias CE (Unbypassed)

Untuk rangkaian berikut ini tentukanlah?a. re

b. Zi

c. Zo

d. Av

Penyelesaian:a. DC analisis

b. Cek nilai ro

memenuhi syarat

memenuhi syarat

• Jika kapasitor dipasang (Bypassed)

a. DC Analisis

b. RE di short circuit”

Av Unbypassed =

Emitter Follower

* Impedansi input

cont’d** Impedansi output

Vi = 0

RE >> re

* **Penguatan tegangan cont’d

RE >> re

Voltage Follower Vo = Vi

Emitter Followerefek ro

* Impedansi input

** Impedansi output

* **Penguatan tegangan

contoh soal: Emitter Follower

Untuk rangkaian berikut ini tentukanlah?a. re

b. Zi

c. Zo

d. Av

Penyelesaian:

Analisis DC

contoh soal: Emitter Follower

contoh soal: Emitter Follower

Common BaseLow input & High Output impedance

Common Base

Low input & High Output impedance

* Impedansi input

** Impedansi output

* **Penguatan tegangan * ***Penguatan arus

Common Base

efek ro

Pada rangkaian common base ro (ro = 1/hob )bernilai sangat besar (tipikal MΩ)

contoh soal: Common Base

Untuk rangkaian berikut ini tentukanlah?a. re

b. Zi

c. Zo

d. Av

e. Ai

Penyelesaian:

Analisis DC

Menentukan Penguatan Arus Ai

• Penguatan arus dapat ditentukan dari penguatan tegangan

Menentukan Penguatan Arus Ai

• Penguatan arus dapat ditentukan dari penguatan tegangan• Contoh:

Menentukan Penguatan Arus Ai

RL = RC

Efek RL & RS

• Rangkaian sebelumnya adalah transistor tanpa beban• Bagaimana jika transistor dibebani dengan resistansi beban

(RL) dan diberi input dengan resistansi sumber (RS)

a. Tanpa Beban b. Beban RL c. Beban RL dan sumber RS

Efek RL & RS

* Impedansi input

** Impedansi output

* **Penguatan tegangan