3
4. Kegiatan Belajar 1
PENGUAT AWAL 4.1. Pengantar
Penguat awal merupakan suatu rangkaian yang digunakan untuk memperkuat sinyal atau isyarat dari suatu sumber isyarat yang besarnya arus maupun tegangan masih
lemah. Demikian pula sering didapatkan bahwa hambatan keluaran atau impedansi keluaran dari sumber isyarat cukup tinggi, sehingga isyarat akan kehilangan
tegangannya atau terjadi pembebanan pada rangkaian berikutnya apabila impedansi masukan rangkaian berikut rendah. Untuk itu diperlukan suatu penguat awal yang
mampu menjembatani antara sumber isyarat dan penguat berikutnya dengan penguat awal sehingga sumber isyarat tidak kehilangan tegangannya. Misalkan sebagai contoh kita
mengambil tegangan dari suatu keluaran photosel, tegangan keluaran photosel sangat kecil untuk dibaca dengan millivoltmeter demikian pula impedansi keluarannya dalam
orde sepuluh mega-ohm. Maka tegangan ini tidak akan terbaca oleh millivoltmeter yang orde impedansi masukannya hanya puluhan kilo-ohm. Oleh karena itu diperlukan suatu
penguat awal yang mampu memperkuat sinyal dan sekaligus memiliki impedansi masukan yang tinggi. Namun sebelum kita masuk pada pembahasan materi perlu
dibicarakan terlebih dahulu rangkaian setara-h untuk transistor dalam konfigurasi emitor bersama, agar pembahasan penguat dengan mendapat isyarat ac kecil lebih mudah.
4.2. Rangkaian setara-h
Kita dapat menganggap bahwa suatu penguat atau transistor merupakan piranti yang memiliki dua gerbang. Gerbang yang dimaksud adalah gerbang masukan dan gerbang
keluaran, seperti tergambar di gambar 6.1., yang melukiskan atau memberikan simbol dari suatu piranti dengan dua gerbang.
Gambar 6.1 : Piranti dengan dua gerbang. PIRANTI
Keluaran Masukan
4
Sesungguhnya dari kedua gerbang tersebut kita dapat meninjau untuk bagian masukannya, misalnya hambatan, tegangan dan arus masukannya. Demikian pula untuk
bagian keluarannya. Namun kali ini kita akan menekankan pada rankaian setaranya. Sesungguhnya ada beberapa macam rangkaian setara, yaitu setara -T, -z, -y dan rangkaian
setara parameter-h. Rangkaian setara didasarkan pada rangkaian setara Thevenin untuk hambatan
keluaran yang tidak terlalu besar atau rangkaian setara Norton untuk hambatan keluaran yang besar. Untuk kesempatan kali ini kita akan membahas rangkaian setara parameter-h.
Dalam rangkaian setara parameter-h untuk transistor dengan emitor bersama pada masukan digunakan rangkaian setara Thevenin, sedangkan pada keluarannya digunakan
rangkaian setara Norton. Hal ini mengingat bahwa pada transistor dwikutub emitor bersama hambatan masukan rendah, dan pada keluaran merupakan sumber arus tetap
yang dikendalikan oleh arus masukan. Rangkaian setara parameter-h ditunjukkan pada gambar 6.2.
Gambar 6.2 : Rangkaian setara parameter-h.
Dari gambar 6.2 dapat diperoleh v
i
= h
i
i
i
+ h
r
v 1
i = h
f
i
i
+ h v
2
dengan : v
i
= tegangan sinyalisyarat masukan i
i
= arus sinyalisyarat masukan v
= tegangan sinyalisyarat keluaran i
= arus sinyalisyarat keluaran.
v
I
i
I
v i
h
r
v h
I
h
f
i
I
1h
5
Sedangkan parameter-h adalah : h
i
= impedansi masukan dengan keluaran terhubung singkat h
r
= nisbah tegangan balik dengan masukan terbuka h
f
= nisbah arus maju dengan keluaran terhubung singkat h
= admitansi keluaran dengan masukan terbuka. Untuk hubungan emitor ditanahkan digunakan parameter-h : h
ie
, h
re
, h
fe
dan h
oe
. Sedangkan untuk hubungan basis bersama digunakan h
ib
, h
rb
, h
fb
dan h
ob
, dan untuk kolektor bersama digunakan h
ic
, h
rc
, h
fc
dan h
0c
. Nilai h
ie
adalah h
ie
= r
b
+ 1 + h
fe
r
e
3 r
b
= hambatan melintang dalam basis yang besarnya kira-kira 300 W, untuk titik Q berada ditengah-tengah, adakalanya nilai ini dapat diabaikan terhadap 1 + h
fe
r
e
. r
e
= hambatan sambungan pn untuk panjar maju dengan isyarat kecil, yaitu r
e
= mA
Q I
E
26 atau dengan pendekatan r
e
= mA
Q I
E
25 4
Nilai h
re
sangat kecil pada orde 10
-4
, sehingga hasil perkaliannya dengan v kecil
mendekati nol, dan diabaikan terhadap h
i
i
i
. Nilai h
fe
tidak lain adalah , sedangkan h
0e
ordenya di sekitar 25 AV AV = mho = siemen atau 1h
0e
di sekitar ~40 k , atau
tepatnya tergantung dari tipe transistornya. Nilai-nilai dari parameter yang lain biasanya dilihat pada buku panduan dari
transistor yang dikeluarkan oleh pabrik pembuatnya, namun untuk keperluan kegiatan belajar ini kita dapat mengadakan perandaian atau pendekatan-pendekatan nilai.
4.3. Penguat Awal
Kategori