Teknik Elektronika Telekomunikasi Semester 2 - Repositori Institusi Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
Teknik Elektronika Telekomunikasi Teknik Elektronika Telekomunikasi Penulis : WIDIHARSO Editor Materi : Editor Bahasa : Ilustrasi Sampul : Desain & Ilustrasi Buku : Hak Cipta © 2013, Kementerian Pendidikan & Kebudayaan MILIK NEGARA TIDAK DIPERDAGANGKAN Semua hak cipta dilindungi undang-undang.
Dilarang memperbanyak(mereproduksi), mendistribusikan, atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku teks dalam bentuk apapun atau dengan cara apapun, termasuk fotokopi, rekaman, atau melalui metode (media) elektronik atau mekanis lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit, kecuali dalam kasus lain, seperti diwujudkan dalam kutipan singkat atau tinjauan penulisan ilmiah dan penggunaan non-komersial tertentu lainnya diizinkan oleh perundangan hak cipta. Penggunaan untuk komersial harus mendapat izin tertulis dari Penerbit. Hak publikasi dan penerbitan dari seluruh isi buku teks dipegang oleh Kementerian Pendidikan & Kebudayaan.
Untuk permohonan izindapat ditujukan kepada Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, melalui alamat berikut ini: Pusat Pengembangan & Pemberdayaan Pendidik & Tenaga Kependidikan Bidang Otomotif & Elektronika:
Jl. Teluk Mandar, Arjosari Tromol Pos 5, Malang 65102, Telp. (0341) 491239, (0341) 495849, Fax. (0341) 491342, Surel: Laman:
Teknik Elektronika Telekomunikasi
DISKLAIMER (DISCLAIMER)
Penerbit tidak menjamin kebenaran dan keakuratan isi/informasi yang tertulis di dalam buku tek ini. Kebenaran dan keakuratan isi/informasi merupakan tanggung jawab dan wewenang dari penulis. Penerbit tidak bertanggung jawab dan tidak melayani terhadap semua komentar apapun yang ada didalam buku teks ini. Setiap komentar yang tercantum untuk tujuan perbaikan isi adalah tanggung jawab dari masing-masing penulis. Setiap kutipan yang ada di dalam buku teks akan dicantumkan sumbernya dan penerbit tidak bertanggung jawab terhadap isi dari kutipan tersebut. Kebenaran keakuratanisi kutipan tetap menjadi tanggung jawab dan hak diberikan pada penulis dan pemilik asli. Penulis bertanggung jawab penuh terhadap setiap perawatan (perbaikan) dalam menyusun informasi dan bahan dalam buku teks ini. Penerbit tidak bertanggung jawab atas kerugian, kerusakan atau ketidaknyamanan yang disebabkan sebagai akibat dari ketidakjelasan, ketidaktepatan atau kesalahan didalam menyusunmakna kalimat didalam buku teks ini.
Kewenangan Penerbit hanya sebatas memindahkan atau menerbitkan mempublikasi, mencetak, memegang dan memproses data sesuai dengan undang-undang yang berkaitan dengan perlindungan data.
Katalog Dalam Terbitan (KTD) Teknik Switching, Edisi Pertama 2013 Kementerian Pendidikan & Kebudayaan Direktorat Jenderal Peningkatan Mutu Pendidik & Tenaga Kependidikan, th. 2013: Jakarta
Teknik Elektronika Telekomunikasi
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas tersusunnya buku teks ini, dengan harapan dapat digunakan sebagai buku teks untuk siswa Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) Bidang Studi Keahlian Teknologi Dan Rekayasa, Teknik Elektronika.
Penerapan kurikulum 2013 mengacu pada paradigma belajar kurikulum abad 21 menyebabkan terjadinya perubahan, yakni dari pengajaran (teaching) menjadi BELAJAR (learning), dari pembelajaran yang berpusat kepada guru (teachers-centered) menjadi pembelajaran yang berpusat kepada peserta didik (student-centered), dari pembelajaran pasif (pasive learning) ke cara belajar peserta didik aktif (active learning-CBSA) atau Student Active Learning-SAL.
Buku teks ″Teknik Elektronika Telekonikasi ″ ini disusun berdasarkan tuntutan paradigma pengajaran dan pembelajaran kurikulum 2013 diselaraskan berdasarkan pendekatan model pembelajaran yang sesuai dengan kebutuhan belajar kurikulum abad 21, yaitu pendekatan model pembelajaran berbasis peningkatan keterampilan proses sains.
Penyajian buku teks untuk Mata Pelajaran ″Teknik Elektronika Telekonikasi
″ ini disusun dengan tujuan agar supaya peserta didik dapat melakukan proses pencarian pengetahuan berkenaan dengan materi pelajaran melalui berbagai aktivitas proses sains sebagaimana dilakukan oleh para ilmuwan dalam melakukan eksperimen ilmiah (penerapan scientifik), dengan demikian peserta didik diarahkan untuk menemukan sendiri berbagai fakta, membangun konsep, dan nilai-nilai baru secara mandiri.
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, dan Direktorat Jenderal Peningkatan Mutu Pendidik dan Tenaga Kependidikan menyampaikan terima kasih, sekaligus saran kritik demi kesempurnaan buku teks ini dan penghargaan kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam membantu terselesaikannya buku teks siswa untuk Mata Pelajaran Teknik Elektronika Telekonikasi kelas XI/Semester 2 Sekolah Menengah Kejuruan (SMK).
Jakarta, 12 Desember 2013 Menteri Pendidikan dan
Kebudayaan Prof. Dr. Mohammad Nuh, DEA
Teknik Elektronika Telekomunikasi DAFTAR ISI
Teknik Elektronika Telekomunikasi
Teknik Elektronika Telekomunikasi KEGIATAN BELAJAR 7 : ANALISIS AC PENGUAT TRANSISTOR
7.1 Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajari modul ini diharapkan peserta didik dapat:
Menjelaskan analisis transistor sebagai penguat komponen sinyal AC
Menjelaskan model pengganti transistor sebagai penguat komponen sinyal AC Menjelaskan dan Menerapkan rangkaian penguat transistor emitor bersama (common-emitter transistor)
Menjelaskan dan Menerapkan rangkaian penguat transistor kolektor bersama
(common-colector transistor) Menjelaskan dan Menerapkan rangkaian penguat transistor basis bersama (common-basis transistor) Menjelaskan dan Menerapkan penguat bertingkat transistor sinyal kecil
Menjelaskan dan Menerapkan penguat diferensial transistor sinyal kecil
Menjelaskan dan Menerapkan metode pencarian kesalahan transistor sebagai penguat akibat pergeseran titik kerja DC transistor
7.2 Uraian Materi
7.1. Analisa Sinyal
Ada perbedaan model analisa antara sinyal DC (model analisa sinyal besar) dengan sinyal AC (model analisa sinyal kecil), untuk itu didalam menganalisa rangkaian transistor dapat dibedakan berdasarkan fungsinya. Analisa statis (DC) dapat dengan mengasumsikan semua kapasitor sebagai rangkaian terbuka (open circuit) dan hungbung singkat (short circuit) untuk kondisi AC.
7.1.1. Analisa sinyal AC
CC
merupakan rangkaian hubung singkat. Dengan mengasumsikan semua kapasitor sebagai rangkaian hubung singkat (short
circuit). Sedangkan efek dari kapasitor (C B
), (C
C
), dan (C
E
) menentukan batas frekuensi rendah ( L ).
Gambar 2.130 Rangkaian pengganti emitor bersama
Tegangan catu V
E
V TH
).R
B
.+ I
C
TH
.R
B
= I
BE
E
V TH
.R
E
TH
.R
B
= I
BE
V TH
Dari rangkaian pengganti Thevenin didapat persamaan
E
BE
25 x V R R R
TH
.R
B
TH
.R
B
V TH – V BE = I
E
.R
B
.R
= I
B
V TH – V BE = I
E
).R
B
.+I
B
TH
.R
B
V CC 2 1 2 TH
50
Teknik Elektronika Telekomunikasi
)
V
(2.606) Sehingga didapatkan besarnya penguatan tegangan (A
I I
R R .R R v
R R .R R .
L C L C B L C L C C OUT
)
OUT
(2.605) Persamaan tegangan keluaran pada beban (v
I
BE B BE .r v
)
BE
Persamaan tegangan masukan antara basis-emitor (v
25
Contoh: Gambar 2.131 Rangkaian emitor bersama
5Volt 15 x
Besarnya tegangan pengganti thevenin (V TH )
R x R 50 R R R 2 1 2 1 TH
50 25 x
25
16,7k
Besarnya tahanan pengganti thevenin (R TH )
Analisa Titik Kerja DC
BE ).
) yang besar dipilih transistor yang memiliki faktor penguatan arus ( ) yang besar dengan nilai resistansi masukan basis (r
V
(2.607) Untuk mendapatkan penguatan tegangan (A
I I
Av
.r . v v
R r R .R R
R R .R R
L C L C BE L C L C BE B B BE OUT
- I
- – V
- (I
- – V
- (B.I
- – V
- (B.+1). I
- (B.+1). I
V = I .{R + (1 + B ).R }
TH – V BE B TH E T H BE -
V V
I B R (1 B).R T H E2
( 5 - 0,65 )V 4,35V 2,4553 μ,
16,7k (1 350).5k 1771,7k I = B. I = 350 . 2,4553
C B A = 0,86 mA Menentukan besarnya transkonduktansi (gm).
gm = 38,9 . I = 38,9 . 0,86mA = 33,454 mA / Volt
C
Rangkaian Pengganti Sinyal AC Gambar 2.132 Rangkaian pengganti ). Menentukan resistansi basis-emitor dinamis ( r BE
I CQ gm
V T 294 r BE 8 , 97 k gm
33 , 454 ).
Menentukan impedansi masukan ( r
IN
2 R . r ( 16 , 7 . 8 , 79 ) k TH BE r 5 , 759 k
IN
R r ( 16 ,
7 8 , 79 ) k TH BE Menentukan penguatan tegangan ( Avi ).
R . R C L 5 . 2 o .
294
R R C L
5 2 420 ,
42
Avi 47 , 83 kali r BE 8 ,
79 8 ,
79 Avi (dB) = 20.log.47,83 = 33,59dB
) Menentukan penguatan tegangan terhadap generator input (A
VS Z IN
5 , 759
A A VS VI 47 ,83 .
40 , 75 kali Z R IN S5 , 759
1 A (dB) = 20.log.40,75 = 32,2 dB
VS
Menentukan penguatan arus (Ai)
Teknik Elektronika Telekomunikasi r IN 5 , 759 Ai Avi
47 , 83 137 , 73 kali
R L
2 Ai (dB) = 20.log.137,73 = 42,78 dB
) Menentukan penguatan daya (A P
Ap = Avi . Ai = 47,83 . 137,73 = 6587,62 kali Ap (dB) = 10 log 6587,62 = 38,19 dB
) Menentukan impedansi keluaran (r OUT r = R = 5k
OUT C
7.1.2. Rangkaian Basis Bersama (Common Base)
Tidak ada perbedaan didalam pengkondisian titik kerja DC dan stabilisasi thermal antara rangkaian emitor bersama dan basis bersama. Perbedaannya hanya terletak pada pengkodisian sinyal bolak-balik. Rangkaian basis bersama didisain dengan maksud untuk mendapatkan tahanan masukan yang kecil, maka dari itu variasi sinyal masukan ditempatkan pada kaki emitor dan sebagai kapasitor
bypass-nya ditempatkan antara basis dan massa, dimana untuk sinyal bolak-balik
bias DC yang dibangun oleh R , R dapat dianggap rangkaian hubung singkat.1
2 Gambar 2.133 memperlihatkan konsep dasar rangkaian basis bersama yang dibangun dengan menggunakan transistor NPN.
Gambar 2.133 Konsep dasar rangkaian basis bersama Sedangkan Gambar 2.134 memperlihatkan
Gambar 2.134. Rangkaian Basis Bersama (Common Base)
7.1.3. Analisa Basis bersama (Common Base)
1 TH
2 TH
V TH
V CC
2
1
5
x x
Dari rangkaian pengganti Thevenin didapat persamaan
= I
BE
50
B
.R
TH
E
.R
R 25 V R R
15
25
25
Teknik Elektronika Telekomunikasi
Gambar 2.135. Rangkaian pengganti sinyal bolak-balik
Gambar 2.136 Rangkaian basis bersama Besarnya tahanan pengganti thevenin (R TH
)
16,7k
50 25 x
50 R R R x R R
2
1
2
Besarnya tegangan pengganti thevenin (V TH )
Volt
- I
E
- – V
- (I
BE
- – V
- (B.I
- – V
- (B.+1). I
- – V
- (B.+1). I
- – V
- (1 + B ).R
- – V
BE
V TH
BE
= I
B
.R
TH
B
.R
E
V TH
B
= I
.R
.{R
TH
E
}
B).R (1 R V -
V E2 T H BE T H B
I A 2,4553 1771,7k 4,35V 350).5k (1 16,7k
)V 0,65 - 5 (
E
B
= I
B
B
.R
TH
C
.+ I
B
V TH
E
V TH
BE
= I
.R
TH
TH
B
.+I
B
).R
E
V TH
BE
= I
B
.R
).R
Teknik Elektronika Telekomunikasi
Avi(dB) = 20.log.47,83 = 33,59dB
Menentukan penguatan tegangan terhadap generator input (A
VS
)
kali 82 ,
17
50 7 , 29 7 ,
29
.
83 ,A A 47 R Z Z S IN IN VI VS
A
VS
(dB) = 20.log.17,82 = 25,02 dB Menentukan penguatan arus ( Ai )
kali 71 , 2000 7 ,
29 83 ,
Avi Ai 47 R Z L IN Ai(dB) = 20.log.0,71 = -2,97 dB
Menentukan penguatan daya ( A P )
Ap = Avi . Ai = 47,83 . 0,71 = 33,96
34 kali
Ap (dB) = 10 log 34= 15,31 dB
Menentukan impedansi keluaran (Z OUT )
Z
OUT
= R
C
I C
= B. I
B
= 350 . 2,4553 A = 0,86 mA Menentukan besarnya transkonduktansi (gm). gm = 38,9 . I
C
= 38,9 . 0,86mA = 33,454
Volt mA
Rangkaian Pengganti Sinyal AC Gambar 2.137 Rangkaian pengganti basis Bersama
Menentukan resistansi emitor-basis dinamis ( r EB ).
, k
, gm r EB
97
8 454 33 294
Menentukan impedansi masukan ( Zin ).
EB
79
29 1 294
79
8
1 , ) (
) k , ( R // o . r
Zin E EB Menentukan penguatan tegangan ( Avi ). kali 83 ,
47 79 , 8 420 42 ,
79 ,
8
2
5 2 .
5 294 r RL RC
RL . RC . o Avi
= 5k
Teknik Elektronika Telekomunikasi
7.1.4. Rangkaian Kolektor Bersama (Common Colector)
Konfigurasi rangkaian kolektor bersama (common colector) dapat digunakan sebagai rangkaian pengubah impedansi, karena konsep dasar pada rangkaian ini bertujuan untuk mendapatkan tahanan masukan yang tinggi.
(a) (b)
Gambar 2.138. Rangkaian kolektor bersama (Common Colector) Prinsip pengendalian pada rangkaian kolektor bersama, bahwa arus masukan (I )
B
dan tegangan kolektor emitor (V ) bertindak sebagai variabel bebas, sedangkan
CE
tegangan masukan basis-emitor (V ) dan arus keluaran kolektor (I ) bertindak
BE C
sebagai variable-variabel yang tergantung dari variable bebas, atau untuk masukan umunnya dinyatakan dengan V BE = f
1 (V CE , I B ) dan untuk keluaran
dinyatakan dengan I C = f
2 (V CE , I B ). Kelebihan dari rangkaian kolektor bersama
adalah kesetabilan titik kerja statis (DC), karena sistem bias pada rangkaian ini adalah selalu dihubungkan tahanan R pada emitor.
E
Gambar 2.139. Rangkaian Pengganti Sinyal Bolak-Balik Persamaan masukan sinyal kecil
vi v i .r i .R
(2.608)
BE B BE E E v i .r (i i ).R
(2.609)
BE B BE C B E v i .r ( .i i ).R
BE B BE B B E
Teknik Elektronika Telekomunikasi v i .r ( .i i ).R
BE B BE B B E v i . r ( .i i ).R
(2.700) BE B BE B B E
Tahanan masukan
v BE
(2.701)
r r ( . 1).R IN BE E i B
Dengan adanya bias pembagi tegangan (bias Thevenin) R , R pada masukan,
1
2
maka besarnya resistansi masukan menjadi terbatasi atau semakin kecil, dengan demikian persamaan diatas berubah seperti berikut:
v BE r
IN i
B (2.702)
R //R r ( . 1).R
1
2 BE E
Dari persamaan 2.702 diatas dapat disimpulkan adanya suatu permasalahan dengan tahanan bias R , R , suatu problem perbaikan rangkaian adalah
1
2
bagaimana kedua tahanan tersebut untuk sinyal kecil dapat dibuat sedemikian agar tidak membatasi sinyal bolak-balik akan tetapi perubahan tersebut harus tetap menjaga kondisi titik kerja statis (titik kerja DC tidak boleh berubah). Persamaan Keluaran v = i .R = i .( (2.703)
OUT E E B + 1)R E
Penguatan tegangan Av
(2.704)
A V
1 v i r 1 r
v i . 1 .R 1 .R OUT B E E
1 IN B BE BE
dengan adanya bias R , R maka penguatan berubah menjadi:
1
2 v 1 .R OUT E
(2.705)
A V
1 v R //R r
1 IN 1 2 BE
Tahanan keluaran
R //R r
BE TH S r R //
dimana = R //R (2.706)
OUT E R TH
1
2
1
Karena tahanan keluaran (r ) dari rangkaian kolektor bersama merupakan
OUT
fungsi dari sumber arus (i ), dengan demikian faktor pembagi (
E + 1) dikarenakan
arus basis (i ) dipandang sebagai sumber arus emitor (i ). Dan nilai dari tahanan
B E
keluaran (r ) rangkaian kolektor bersama adalah kecil (dalam orde
out
) Penguatan Arus (Ai)
v vi OUT
(2.707)
i dan i E B r r OUT IN
Teknik Elektronika Telekomunikasi iE v r r OUT IN
IN
(2.708)
Ai A V iE vi r r
OUT OUT
atau dapat dinyatakan r .
(2.709)
Ai R r E CE nilai r dapat ditentukan dari datasheet transistor pada arus kolektor I .
1 CE
CE C
7.1.5. Analisa Rangkaian Kolektor Bersama (Common Colector)
Gambar 2.140. Rangkaian Kolektor Bersama )
Besarnya tahanan pengganti thevenin (R TH
R x R 50 x
25
1
2 R 16,7k TH R R 50
25
1
2
Besarnya tegangan pengganti thevenin (V TH )
R
25
2 V x V x 15
5 Volt
TH CC
R R 50
25
1
2
Dari rangkaian pengganti Thevenin didapat persamaan V = I .R + I .R
TH BE B TH E E
- – V V = I .R + (I .+ I ).R
TH BE B TH C B E
- – V V = I .R + (B.I .+I ).R
TH BE B TH B B E
- – V V = I .R + (B.+1). I .R
TH BE B TH B E
- – V V = I .R + (B.+1). I .R
TH BE B TH B E
- – V V = I .{R + (1 + B ).R }
TH BE B TH E
- – V T H BE -
- 1).R’ besarnya tahanan bootstrap (R ) ditetapkan sedemikian besar terhadap tahanan
V V
I B R (1 B).R T H E2
( 5 0,65 - )V 4,35V A 2,4553
16,7k (1 350).5k 1771,7k I = B. I = 350 . 2,4553
C B A = 0,86 mA
Teknik Elektronika Telekomunikasi I = I (1+B ) = 2,4553 (1+294) = 0,724mA
E B
Vo = I .(R //R ) = 0,724mA(5//2)k
E C L
= 0,724mA . 1,43k = 1,035Volt
V O 1 , 035 Volt Zr 421 ,
85 k
Ib2 , 4553 A
Rangkaian Pengganti Sinyal AC Gambar 2.141 Rangkaian pengganti Kolektor Bersama Menentukan besarnya transkonduktansi (gm). gm = 38,9 . I = 38,9 . 0,86mA = 33,454 mA/Volt
C ).
Menentukan resistansi basis-emitor dinamis ( r BE
294 r
8 ,
97 k BE gm33 , 454 Menentukan impedansi masukan ( Zin ).
Zin ( r Zr ) // R
BE TH
( 8 , 97 421 , 85 ) k // 16 , 7 k 29 ,
79
Zin (8 , 97 421 , 85 ) k // 16 , 7 k
( 430 , 82 ) k // 16 , 7 k
2
2
( 430 , 82 . 16 , 7 ) k 7194 , 69 k
( 430 ,
82 16 , 7 ) k 447 , 52 k
Zin 16 , 07 k Menentukan penguatan tegangan ( Avi ).
. Zr 421 , 85 k Avi r Zr ( BE 8 ,
79 421 ,
85 ) k 421 ,85 , 98 kali 430 ,
64 Avi (dB) = 20.log.0,98 = -0,17dB
) Menentukan penguatan tegangan terhadap generator input (A
VS Teknik Elektronika Telekomunikasi Z IN 16 , 07 k
A A , 98 . VS VI Z R IN S
16 ,
07 k 1 k 15 , 75 k , 922 kali17 , 07 A
VS (dB) = 20.log.0,922 = -0,705 dB
Menentukan penguatan arus ( Ai )
Z IN 16 , 07 k Ai Avi , 98 7 , 87 kali R L 2 k
Ai (dB) = 20.log.7,87 = 17,92 dB )
Menentukan penguatan daya ( A P
Ap = Avi . Ai = 0,98 . 7,87 = 7,71 kali Ap (dB) = 10 log 7,71= 8,87 dB
) Menentukan impedansi keluaran (Z OUT
r R // Rs
BE TH
Z l
1 o 16 , 7 . 1 k k
8 , 79 k
16 ,7 k 1 k 9 , 733 k 32 ,
99 1 294 295
2
RE . Z ( 5000 .
32 , 99 ) l
Z 32 , 7 OUT
R Z ( 5000 32 , 99 ) E l
7.1.6 Rangkaian Bootstrap
Teknik bias untuk untuk mendapatkan tahanan masukan tinggi pada rangkaian kolektor bersama (common colector) dengan bias metode Thevenin besarnya tahanan masukan tidak bisa mencapai nilai yang lebih tinggi, karena besarnya tahanan masukan dibatasi oleh nilai tahanan bias R //R . Salah satu
1
2
cara untuk menghilangkan pembatasan tahanan Thevenin R //R yaitu dapat
1
2
dengan cara menggunakan teknik bootstrapping (rangkaian boostrap) seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.142 berikut.
Teknik Elektronika Telekomunikasi CC I S 1 C R 1 v 1 R T T 1 v r IN R 2 R C T E
Gambar 2.142. Rangkaian bootstrap
I in
I B
T1 R T
I E
T
I
b vR
1 R
2 R E' R E r
IN
Gambar 2.143. Rangkaian pengganti sinyal bolak-balik Dari rangkaian pengganti sinyal AC Gambar 2.143, dapat ditentukan besarnya tahanan masukan (rin) sesuai dengan persamaan berikut:
v B
(2.710)
r IN i i B T
dengan persamaan (2.710) diatas, untuk mencari nilai tahanan masukan (r )
IN
diperlukan arus (i ) dan arus (i ) dan untuk memudahkan disain rangkaian maka
B T
besarnya tahanan boostrap dibuat lebih besar daripada tahanan basis-emitor (r )
BE
transistor (R >>r ). Dengan demikian dapat digambarkan rangkaian pengganti
T BE
ac dari Gambar 2.143 berubah menjadi Gambar 2.144a dan gambar 2.144b sebagai rangkaian pengikut emitor dipandang dari emitor terhadap basis.
Teknik Elektronika Telekomunikasi
I B rBE B
I RE'
I T 1 (
T
I E ( R T
I (
b
v T( R E' b
I v T
R E '
I b v b R E' v
(b) (a)
Gambar 2.144. Rangkaian pengganti pengikut emitor Untuk menyederhanakan disain rangkaian, ditetapkan nilai dari r <<( ,
BE + 1)R T
dengan demikian didapatkan hubungan arus basis (i B ) dan arus bootstrap (i T ) seperti perasamaan berikut:
v B
(2.711)
i B r
1 R' BE E
karena R //r maka berlaku persamaan:
T BE
i .R = r .i (2.712)
T T BE B
Subsitusi persamaan (2.711) terhadap persamaan (2.712):
r v BE B
(2.713)
i T R r
1 R' T BE E
1 Admitansi masukan adalah: r IN r
BE 1 1 i i R
B T T
(2.714)
r v v r
1 R'
IN B B BE E
Dengan demikian besarnya tahanan masukan (r ) dapat ditentukan:
IN r BE E 1 R'
(2.715)
r IN r BE
1
R T
Agar supaya didapatkan tahanan masukan (r ) sebesar r + ( , maka
IN BE E
T
basis-emitor (r ) transistor (R >>r ). Dengan demikian berlaku persamaan
BE T BE
pendekatan seperti berikut:
r r 1 . R' (2.716)
IN BE E
Teknik Elektronika Telekomunikasi
Sebagai contoh, jika besarnya tahanan bias R //R = 1k =
1 2 , tahanan emitor R E
1k = 1k , tahanan masukan transistor r BE , penguatan arus transistor = 99, dan tahanan bootstrap R = 10k
) dengan
T . Tentukan besarnya tahanan masukan ( rIN bootstrap dan tahanan standar tanpa bootstrap.
Tahanan masukan (r ) dengan bootstrap:
IN r BE 1 R //R //R 1000 1 2 E 99 1 .500 r 46k IN r
1 * BE
1 1 R T
Tahanan masukan (r ) tanpa bootstrap:
IN
r = R //R //[r + ( = 1000//100.000
IN
1
2 BE + 1).R E 1k
7.1.7. Rangkaian Pengubah Impedansi
Untuk dapat menguatkan sinyal masukan kecil secara efektif, maka diperlukan sebuah rangkaian dengan tahanan masukan yang besar. Gambar 2.145, dibawah memperlihatkan teknik bias untuk memdapatkan tahanan masukan (r ) tinggi dan
IN
tahanan keluaran (r ) rendah. Tahanan R dan kapasitor C berfungsi untuk
OUT T T
menghilangkan komponen DC R dan R pada basis dan dengan bantuan
1
2
kapasitor C dipindahkan ke kaki emitor transistor dan tidak lagi sebagai pembagi
T tegangan untuk sinyal bolak-balik.
Gambar 2.145. Rangkaian Bootstrap Bertingkat (Pengubah Impedansi)
7.1.8. Analisa Rangkaian
Bila diketahui: R =10k =47k =10k =2V, V =6V dan bila
C , R T ,R E2 , V RE1 CE2
transistor yang digunakan BC548B pada tegangan catu V =12V,. Kapasitor
CC
C =C =4,7
T E F, sedangkan untuk kapasitor Cs=10nF. Tahanan beban R L 1k.
Tentukan besarnya tahanan R , R , R dan besarnya tahanan masukan sinyalE1
1
2
bolak-balik saat dengan bootstrap dan tanpa boostrap. Untuk mencapai ayunan maksimum tegangan V transistor T adalah:
CE2
2 V = 0,5.V = 6Volt CE2 CC Teknik Elektronika Telekomunikasi
Bila I , maka besarnya kolektor I transistor T adalah:
C I E C2
2 V RE2
6V I 6mA C2 R 10k E2
Dari buku data, dapat ditentukan besarnya tegangan basis emitor V =0,7V pada
BE2
arus kolektor 6mA. Karena tegangan basis emitor diketahui, maka besarnya tegangan kolektor dapat dihitung: V =V +V = 6V+0,7V=6,7V
C1 RE2 BE2
Dengan demikian besarnya arus yang mengalir pada tahanan kolektor adalah:
V RC CC C1
V - -
V
12V 6,7V 5,3V I 5,3mA RC R R 10k 10k C C
Penguatan arus searah pada I =6mA untuk T , didapatkan dari datasheet nilai
C2
2
penguatan arus adalah.
=320, dengan demikian besarnya arus basis I B2
I 6mA C2
I 0,01875mA B2
320
Maka besarnya arus kolektor TR adalah:
1 I = I +I = 0,01875mA+5,3mA=5,31875mA C1 B2 RC
Besarnya penguatan arus TR pada I =5,31875 didapatkan dari datasheet nilai
1 C
penguatan arus adalah:
=310, dengan demikian besarnya arus basis TR
1 I 5,31875mA C1
I 0,0171mA B1
310
1 Bila tegangan pada emitor TR dikehendaki (V =2V), maka besarnya tahanan
2 RE1
R adalah:
E1
V V
2V RE1 RE1 R 374,95 E1
I I I 5,334mA
E1 B1 C1
Tegangan basis-emitor TR pada arus I =5,334mA didapatkan dari datasheet
1 C1
nilai tegangan V =0,69V, maka didapatkan besarnya tegangan basis (V )
BE1 B1
transistor T adalah:
1 V =V +V = 2V+0,69V=2,69V B1 RE1 BE1
Besarnya tahanan masukan transistor TR pada arus I =5,3 didapatkan dari
1 C1 datasheet nilai tahanan r =1,2k =47k
BE1 , untuk itu dipilih R T , dengan demikian besarnya tegangan V = i *R = 0,8037V. RT B1 T
Besarnya tegangan pada tahanan R (V ) adalah:
2 R2
V = V + V + V = 2V + 0,69V + 0,8037V = 3,4937V
R2 RE1 BE1 RT
Teknik Elektronika Telekomunikasi
Agar rangkaian bekerja pada daerah linier aktif, maka dtetapkan tegangan thevenin V TH >V R2 , untuk itu dipilih V TH =4V, Untuk stabilisasi titik kerja DC <<( +1)R dan dipilih R =10k
R TH
1 E1 TH : Besarnya tahanan Thevenin R .
1 V CC
12V R R 10k 30k 1 TH
V TH
4V
dan besarnya tahanan Thevenin R adalah:
2 R 10k TH R 15,01k 2 V TH
4V 1 - -
1 V CC
12V
Besarnya tahanan masukan sinyal bolak-balik (r ) dengan metode bootsrap
IN
adalah:
r BE1 1 R //R //R 1 2 E1 r IN r BE1 1 R T
1200 310 1 . 30000 //15000 // 390
1200 1 47000
1200 311 10000 // 390 117937,25 r 115k IN 1,0255 1,0255
Tahanan masukan (r
IN ) standar tanpa rangkaian bootstrap.
r = R //R //[r + ( = 30IN
1
2 BE + 1).R E1 k//15k//117937,25 = 9,22k
7.1.9. Penguat Bertingkat
Ada dua macam rangkaian penguat bertingkat, yaitu dengan menggunakan penggandeng langsung (kopling DC) dan penggandeng tidak langsung (kopling AC). Ada dua penggandeng tidak langsung, yaitu penggandeng dengan menggunakan tranformator dan menggunakan kapasitor. Pada sistem penggandeng langsung titik kerja transistor (TR2) tergantung oleh kondisi titik kerja dari transistor (TR1), sedangkan untuk sistem penggandeng tidak langsung baik itu yang menggunakan penggandeng transformator maupun kapasitor, kondisi titik kerja antara transistor (TR1) dan (TR2) tidak saling tergantung (independen) satu sama lain. Suatu keuntungan sistem penggandeng langsung (kopling DC) adalah frekuensi batas bawah (f L 0Hz) sangat rendah sekali. Kelemahan penguat transistor yang menggunakan kopling DC adalah rumitnya dalam menetapkan dan menghitung titik kerja dan stabilisasi thermal. Gambar
Teknik Elektronika Telekomunikasi