RISA FARRID CHRISTIANTI, S.T.,M.T.

OUTLINE Penguat Bertingkat

Dua Garis Beban

Operasi Kelas A

Operasi Kelas B

Operasi Kelas C

Rumus Kelas C

Tingkat Daya Transistor

PENGUAT BERTINGKAT Gagasan : menggunakan keluaran yang diperkuat dari

satu tahap sebagai masukan bagi tahap yg lain.

Sehingga dapat dirancang penguat tahap banyak(bertingkat/cascade) dengan bati tegangankeseluruhan yang sangat besar.

PENGUAT BERTINGKAT

VS

RS

RC

RL

R2

RERE

RC R1

R2

R1

+VOC

Penguat dua tahap ygmenggunakan rangkaianCE kaskade (bertingkat). Sebuah sumber AC denganresistansi sumber RS

menggerakkan masukanpenguat itu. Tahap emitter ditanahkan memperkuatsinyal, yg kemudiandigandeng dengan tahapCE berikutnya. Lalu sinyaldikuatkan lagi untukmendapatkan keluaranterakhir yg jauh lebih besardrpd sinyal sumber.

Beberapa hal yg perlu diketahui r’e : perbandingan perubahan VBE terhadap

perubahan IE. Nilainya tergantung dari letak titikQ. Makin tinggi letak titik Q pada lengkungan, makin kecil nilai r’e.

Zin : impedansi masuk penguat.

Zin (basis) : impedansi masuk pada basis.

EI

mVer

25'

erRRZin '||2||1

erZ basisin '

Beberapa hal yg perlu diketahui

A : bati tegangan

Zout : impedansi keluaran penguat (ImpedansiThevenin)

er

RA C

in

out

'

Cout RZ )(

Contoh soal :

1mVp

1kW

3,6kW

1,5kW

2,2kW

1kW1kW

3,6kW 10kW

2,2kW

10kW

+10V

Setiap transistor mempunyai =150, berapategangan keluar AC-nya?

VV υ

VmVAυ

mVmV

mVmVinA

mVmV,

,in

kRZout

kA

kkkerRRZin

mA

mVer

mAk

V

k

VVI

VVkk

kV

RR

RV

R

VVI

I

mVer

out

in

in

C

E

CCB

E

BEBE

E

991,037,35,16,3

5,1

: terakhir yang ackeluar Tegangan

37,32,21159

: 2 tahapdarikeluar yanghevenin Tegangan t

2,218618,16,3

18,1

: 2 tahapacmasuk Tegangan

86541,0159

:1 tahapdarikeluar yg achevenin Tegangan t

541,011811

181

:1 tahapacmasuk Tegangan

6,3

1596,1587,22

6,3

18,17,22150||2,2||10'||2||1

7,221,1

25'

1,11

1,1

1

7,08,1

8,1102,210

2,2

;25

'

21

2

W

W

W

WWW

W

W

W

WW

W

KESIMPULAN Karena ada 2 tahap yang mempunyai bati membalik,

sinyal keluar terakhir sefasa dengan sinyal masuk.

Bila ada sinyal input dg sinyal puncak 1mV gel.sinus, maka akan didapatkan gelombang sinus denganfrekuensi dan fasa yg sama, tetapi dengan puncak991mV.

DUA GARIS BEBAN

Setiap penguat melihat 2 beban : Beban DC dan beban AC.

Oleh karena itu semua penguatmempunyai 2 garis beban, yaitu : Garis Beban DC dan AC.

GARIS BEBAN DC

vs

RS

R1

R2

RC

RE

RL

+vcc

Penguat CE

R1

RE

RC

R2

+VCC

Rangkaian Ekivalen DC

Prinsip :➢ Sambungan kapasitordianggap hubung buka.➢ Tidak ada sinyal Vs

GARIS BEBAN DC

Pada rangkaian ekivalen DC, dapat diturunkan garisbeban DC sebagai berikut :

Koordinat titik Q : (VCEQ, ICQ)

CCCE

EC

CCC

VV

RR

VI

GARIS BEBAN AC

vs

RS

R1

R2

RC

RE

RL

+vcc

VS

rBrC

Penguat CE

Rangkaian Ekivalen AC

Prinsip :➢ Sambungan kapasitordianggap hubung singkat.➢ VCC ditanahkan.

GARIS BEBAN AC Pada rangkaian ekivalen AC, dapat diturunkan garis

beban AC sebagai berikut :

Resistansi thevenin AC yang menggerakkan basis :

Resistansi beban AC yang dilihat oleh C :

C

CEQ

CQC

CCQCEQCE

r

VII

rIVV

21 |||| RRRr SB

LCC RRr ||

GARIS BEBAN AC Bila tidak ada sinyal, transistor beroperasi pada titik Q.

Bila ada sinyal, titik operasi berayun sepanjang garisbeban AC dan bukan pada garis beban DC.

GARIS BEBAN DC & AC

Garis beban AC

Garis beban DC

IC

VCE

ICQ + VCEQ/rC

ICQ

Titik Q

JENUH AC & PUTUS AC Titik jenuh dan titik putus pada garis beban AC berbeda

dengan titik-titik pada garis beban DC.

Dari rangkaian ekivalen AC, tegangan-tegangan AC dapat dijumlahkan melingkar simpal C untukmendapatkan :

Atau :

Arus kolektor :

0 Ccce ri

C

CEC

ri

CQCCC IIIi

Tegangan kolektor AC :

Sehingga persamaan garis beban AC :

Dimana :

IC(sat) = arus jenuh ACICQ = arus kolektor DCVCEQ = tegangan kolektor-emitter DCrC = resistansi AC dilihat oleh kolektor

CEQCECEce VVV

C

CE

C

CEQ

CQCr

V

r

III

C

CEQ

CQsatCr

VII )(

Bila transistor mencapai titik putus (cut off), IC = 0, tegangan putusnya:

VCE(cut) = VCEQ+ICQrC

IC

VCE

Jenuh ACICQ + VCEQ/rC

ICQ

VCEQ VCEQ + ICQrC

KEPATUHAN KELUARAN AC Garis beban AC merupakan garis yang digunakan

untuk memahami operasi sinyal besar.

Selama setengah siklus tegangan sumber AC positif, tegangan C berayun dr titik Q ke arah jenuh.

Selama setengah siklus negatifnya, tegangan C berayun dr titik Q ke arah putus.

Untuk sinyal AC yg cukup besar, pemotongan dapatterjadi pada kedua puncak sinyal.

Kepatuhan keluaran AC adalah maksimum puncak kepuncak tegangan AC tak terpotong yg dapat dihasilkanpenguat.

KEPATUHAN KELUARAN AC Bila kita mengetahui kepatuhan keluaran AC sebagai

penguat, kita akan mengetahui batas penggunaansinyal besarnya.

Kepatuhan keluaran AC dilambangkan sebagai PP, sehingga:

CEQCCQ VrIPP 22

Contoh :

Transistor 2N3904 pada gambar mempunyai bataskemampuan maksimum sebagai berikut : IC = 200mA dan VCEQ = 40V. Hitunglah kepatuhan keluaran AC. Juga tunjukkan bahwa tak satupun batas kemampuantransistor dilewati selama 1 siklus AC.

VS

1kW

2N3904

10kW

2,2kW1kW

3,6kW

1,5kW

+10V

Jawab :

10V. V DC putustegangan

17,24600

10

1,11000

7,08,1

1000

8,1102,210

2,2

CE(cut)

)(

21

2

94,416,31,110

sebesar, DCemitter -kolektorn an tegangamenghasilk ini arus

1,1

enang,kolektor t arus maka IE,IC Karena

W

WW

mAV

RR

VI

mAVV

I

VVRR

RV

EC

CCsatDC

BEBE

CCB

VKKmAVCEQ

V

mACQ

I

VKmAVV

mAK

VmAI

KKKr

cutCE

satC

C

11,606,11,194,4

: AC putusTegangan

76,506,1

94,41,1

: ACjenuh Arus

06,15,1||6,3

: ACbeban resistansi

)(

)(

W

W

WWW

Gambar garis bebannya :

Q

4,94V 6,11V 10V

1,1mA

2,17mA

5,76mA

Garis beban AC

Garis beban DC

VCE

IC

Dari gambar beban di atas, dapat menjelaskan tentangtitik Q, harga jenuh dan harga putus DC, harga jenuhdan putus AC, dan kepatuhan keluaran AC. Maksimum ayunan tegangan positif :

Harga ini lebih kecil daripada maksimum ayunannegatifnya, yaitu :

-VCEQ = -4,94V

Sehingga kepatuhan keluaran AC adalah :

PP = 2(1,17V) = 2,34V

Ini adalah maksimum tegangan puncak ke puncak takterpotong yg dapat dihasilkan penguat CE padagambar garis beban.

VKmArI CCQ 17,106,11,1 W

Batas kemampuan transistor :

Arus kolektor terbesar di setiap titik dalam satu siklusAC selalu lebih kecil daripada 5,76mA (arus jenuhAC).

Jadi masih jauh dari batas kemampuan arusmaksimum dari 2N3904 sebesar 200mA. Demikianpula tegangan kolektor-emitter terbesar setiap saatselama 1 siklus AC lebih kecil dari 6,11V (teganganputus AC), tegangan ini jauh di bawah tegangandadal sebesar 40V.

OPERASI KELAS A Operasi kelas A berarti transistor selalu beroperasi di

daerah aktif. Artinya arus C mengalir sepanjang 3600 drsiklus AC.

Sifat dr penguat kelas A yg dibutuhkan untuk perbaikandan perancangan :

1. Bati Tegangan dengan Beban

2. Bati Arus

3. Bati Daya

4. Daya Beban

5. Daya Beban AC Maksimum

6. Disipasi Daya Transistor

7. Penguras Arus (Current Drain)

8. Efisiensi Tahapan (Stage Efficiency)

1. Bati tegangan dengan Beban Bati tegangan tanpa beban :

Dimana : r’e : perubahan nilai VBE terhadap perubahanIE = 25mA/IE.

Resistansi AC yg dilihat oleh kolektor :

rC= RC||RL

Bati tegangan dengan beban :

Av=-rC/r’e

er

RA C

'

LANJUT KE MATERI BERIKUTNYA