penguat emiter sekutu - ocw.usu.ac.idocw.usu.ac.id/.../tet_222_slide_penguat_emiter_sekutu.pdf ·...

Penguat Emiter Sekutu

vout

vin

Konfigurasi Dasar

Ciri Penguat Emiter Sekutu :1. Emiter dibumikan2. Sinyal masukan diberikan ke basis3. Sinyal keluaran diambil dari kolektor

Agar dapat memberikan tegangan keluaran positip, diperlukan Pull-up resistor yang menghubungkan kolektor ke sumber tegangan positip.

RC

VCC

Transistor

vout

vin

RC

VCC

Transistor

vout

vin

(a) (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.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(MAX)

VC(MIN)

t

VC

VCC

0

VC

t

VC

VCC

0

VC

Penguat Emiter Sekutu

RCR1

VCC

C3

C1RS

Ciri Penguat Emiter Sekutu :1. Emiter dibumikan2. Sinyal masukan diberikan ke basis3. Sinyal keluaran diambil dari kolektor

R2 RE C2 RLVS vOUT

vIN

Konfigurasi Rangkaian

vout

vin

vout

vin

RC

VCC

R1

R2

vout

vin

RC

VCC

R1

R2 RE

vout

vin

RC

VCC

R1

R2 RE

C1

C2

C3

(a) (b)

(c) (d)

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 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 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 DCRangkaian 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 VCC

RCR1

R2 RE

C3

C2

C1

RL

RS

VS

RCR1

R2 RE

Dari rangkaian ekivalen DC ini dapat dihitung :

VB ≈ VTH

= VCC.R2 / (R1 + R2)

VE = VB – VBE

VBE ≈ 0,7VV = V – 0,7VVE = VB – 0,7V

IC ≈ IE= VE/RE

VC = VCC – IC.RC

Resistansi AC dari Emiter

r’e = ∆VBE / ∆IEatau r’e = vbe / ie

Secara pendekatan :r’e ≈ 25mV / IE

Rangkaian ekivalen ACRangkaian 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.

(a)

R1 R2 r’e RCvs

ic

ib

i1 i2

zin(base)zin

vout

(b)

R1 R2 .r’e RCvs ic

ib

i1 i2

zin(base)zin

vout

Dari rangkaian ekivalen AC ini dapat dihitung :

zin(base) = β.r’e

Impedansi Masukan :zin = z in(base) // R1 // R2

Penguatan Tegangan :A = – R / r’AV = – RC / r’e

Impedansi Keluaran :zout ≈ RC

Contoh

RC

3k6

R1

10k

+10V

C3

C1

RS

1k

Hitung vOUT

Penyelesaian :VB ≈ VTH = VCC.R2/(R1+R2)

= 10V.2200/12200= 1,8V

VE = VB – VBE= 1,8V – 0,7V= 1,1V

R2

2k2

RE

1kC2

RL

1k5VS1mV

= 1,1VIE = 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

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. 0,541mVAV.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)

RCR1

VCC

C3

Disebut terbenam karena adanya rE yang >> r’E sehingga nilai r’Eterbenam oleh nilai rE yang besar.

R2RE

3

C2

C1

RL

RS

VS

rE

Dari rangkaian ekivalen DC ini dapat dihitung :

VB ≈ VTH

= VCC.R2/(R1 + R2)

VE = VB – VBE

Pengaruh rE pada IE

VE = VB – VBE

Jika VBE ≈ 0,7V maka :VE = VB – 0,7V

IE = VE / (RE + rE)Jika β sangat besar maka IC ≈ IEsehingga :VC = VCC – IE.RC

r’e ≈ 25mV / IE

Dari rangkaian ekivalen AC ini dapat dihitung :

zIN(base) = β.(r’e + rE)

Impedansi Masukan :

Pengaruh rE pada AV dan zIN

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 ICatau 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.zin(base) seolah-olah sangat besar. Efek ini disebut Bootstrapping.

Penguat Emiter Sekutu dengan

Tahanan Emiter Paralel

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

RCR1

VCC

VC

VE

VB

VBE E B

IE = VE / RE

Jika β sangat besar maka :IC ≈ IE sehingga :VC = VCC – IE.RC

r’e ≈ 25mV / IE

R2RE

VEVBE

Dari rangkaian ekivalen AC ini dapat dihitung :

zIN(base) = β.r’e + (RE // rE)

Impedansi Masukan :zIN = z IN(base) // R1 // R2zIN = z IN(base) // R1 // R2

Penguatan Tegangan :AV = – RC / r’e + (RE // rE)

Impedansi Keluaran :zOUT ≈ RC

Q1

R3R1

C3

C1

R

Q2

R7R5

VCC

C5

Contoh penguat 2 tingkat

R2 R4 C2

RS

RLVS vOUT

vIN

R6 R8 C4