Comment Base

5/11/2018 Comment Base

1/11

a rti catu dayas, tak lagi berpenga turan untuk a rus di atas so mAo ,Bentuk lengk:.. _ung pembebanan untuk catu daya tersebut kira-kira adalah sepertipada gambar 4,63,

i ....kemiringanI rc = 'zQ'Rs'" RsII

Vokernl rtng esan ro = rzQ'Rs'" 'z

12V~~ ~

Gambal4.63 Lengkung pada pembebanan catu daya dengan pengatur Zener.

UntukIL < SO rnAUntuk IL > 50 rnA

,

116 Sutrisno, Elektronika, Teori dasar dan penerapannya

5,.lf1

Transistor dwikutub

Transistor adalah suatu komponen aktif dibuat dari bahan semikonduktor, A d adua macam trans is tor, yaitu transistor dwikutub (bipolar) dan transistor efekmedan (Field Effect Transistor-FET).Transi stor d igunakan di dalamrangkaian untuk mernperkuat isyarat, art inyaisya rat lemah pada masukan diubah menjadi isyarat yang kuat pada kelua ran,Pada masa kini transistor ada dalam setiap peralatan elektronika. Jika memaharnidasar kerja t fans is tor n iscaya kita akan lebih rnudah mempelajar i cara ker ja ber-bagai peralatan elektronika.Marilah kita mulai dengan mernpelajari cara ker ja trans istor dwikutub lebihdahulu,

5.1 Dasar kerja transistor dwikutubTransistor dwikutub dibuat dengan rnenggunakan sernikonduktor ekstrinsik jenisp dan jenis n, yang disusun seperti pada gambar S .L

[a] (blGamba r 5 ,' 1 Su sunan t ran si sto r dw ikut ub ( al t ra ns is to r an [b] transistor npn.Ketiga bagian transistor ini disebut emitor, basis, dan kolektor. Makna namabeberapa bagian transi stor tersebut akan di jelaskan kemudian, Masing-masingbagian transistor ini dihubungkan ke luar transistor dengan menggunakan kon-duktor sebagai kaki transistor. Bebe rapa bentuk transistor ditunjukkan padagambar 5,2, 'Pada t rans istor dwikutub sambungan p- n antara ernitor dan basi s d ibe r i p an ia rmaju sehingga arus mengali r dar i emitor ke bas is . Panjar (Inggris : bias) adalahtegangan dan arus de yang hams lebih dahulu dipasang agar rangkaian transistorbekerja. Seperti lazimnya, arus listrik ditentukan mernpunyai arah seperti gerakmuatan positif, Agar lebih mudah dibayangkan, kita gunakan transistor pnpuntuk mempelajari cara kerja transistor.

11 7


2/11

E C BCal

Gambar 5.2 Bentuk beberapa trans.stor la-) Be 109 dengan kemasan TO-1S (b) BD 140dengan kemasan TO-126 {c12N 3055 dengan kernasan TO-3.

(bl Icl,

logom C(badont

BeE

Perhatikan rangkaian transistor pnp pada gambar 5.3p n p IeVEE - . . . . .r w RC

L..

xem.tor kotektor

. 1 b aS IS lo t

(b)Gambar 5.3 l al Aangkai an unt uk r nener ang kan cara ke rj a t ra ns is tor I bl Tegangan vlxl.

Pada gambar 5 .3b dilukiskan sebaran tegangan di dalam rangkaian. Kita bayang-kan muatan positif dad ca tu daya VEE diluncurkan melalui RE masuk ke emitor,yang terbuat dar i semikonduktor jenis p. Oleh adanya panjar maju antara emi tordan basis, pembawa mua tan dari emitor akan tertar ik masuk basis dan terus ter-sapu ke kolektor dan masuk ke hamba tan Re terus ke Vec' Pada gambar 5.3aadanya arus Ic pada Rc akan rnembuat kolektor rnempunyai tegangan positifterhadap basis, sehingga sambungan pn antara kolektor dan basis juga akanmendapat panjar maju. Selanjutnya Ur i akan menarik arus ICB dad kolektor kebasis, berlawanan dengan arus dari emitor , yaitu arus IBC' Lama kelamaan arusI = I sehingga arus kolektor Ic yang mengali r di daIam hambatan ReCB BC:> -118 Sutrisno, Elektronika: Teori dasar dan penerapannya

I menjadi sarna dengan no1. Untuk menghindari teI jadinya arus bat ik ICB' kitahams membuat agar kolektor berada pada tegangan jauh di bawah bas is, walau-pun ada arus Ie mengali r d i dalam hambatan kolektor Ic. Untuk ini antarakolektor dan basis dipasang tegangan panjar mundur me lalui catu daya - Vee.lni d itunjukkan pada gambar 5 .4a.

E B C

(a)

tvdBa.rah pengOs.ong.ofl

(emitor-basis

doe rah penqosc ngan( basis-kolektor

" '- -- :: 'T "" "" " ~~ -0

*--"""--+I+_--"'-..,....._-H+--I


3/11

E:erja transistor berdasarkan kepekaan arus yang dihasilkan oleh ernitor (pengelu-ar) oleh beda tegangan antara e rnitor dan basis (tumpuan), Jika tegangan emit o rnaik sedikit sehingga beda tegangan anta ra basis ernitor na ik sedikit, a rus Yangdikeluarkan oleh emi tor akan berubah banyak. Arus ini d ikumpulkan oleh kolek-tor yang diberi panja r mundur oleh Vee sehingga arus tak dapat membalik darikolektor ke basis.Dalam rangkaian, t rans is tor d ilukiskan dengan lambang seper ti pada gambar 5 .5dan penguat bas is d itanahkan gambar 5 .4 dilukiskan sepert i pada gambar 5.6.

b

{s} (blGamba r 5 .5 (II) Transistor pnp, (b) transistor npn.

la} [b]Gambar 5.6 Penguat basis ditanahkan lal pnp, ( bl npn.

Arus basis 1B dibuat kecil dengan membuat lapisan bas is yang kecil, Arus basisini t er jadi o leh karena rekornbinas i antara lubang dan elekt ron bebas yang ada dibasis. Rekombinasi ini akan menyebabkan banyak atom donor yang kehilanganelekt ron, sehingga bermuatan pos it if . Akibatnya elekt ron dari tanah akan menga-lir ke basis untuk membuatnya ne tra l, Aliran elektron ini tak la in ada lah arus ba-sis itu,Tampak bahwa arus kolektor :Ic = IE-IBArus bas is ini sebanding dengan arus emi tor, yaitu [c = IlIE' Parameter Ildisebut120 Sutrisno, E lektr on ik a: Teo ri d as ar d an pener apannya

penguat arus untuk b . di hk:dih b asis itana an , oleh karena pada rangkaian di atas basi su ungkan dengan tanah. Parameter a me . ilai h . . . dt . rnpunyai n ai ampir sama engansa u, yaitu:CI '= 0,990 - 0,998

S.2 Ciri transistor basis ditan;lhkan~d.a du~ macam ciri pada tr ansistor, c ir i ke lua ran ya itu i terhadapem statik masukan yaitu i v B C vCB' danE s EB~.2.1b ~: keluaran, Ciri keluaran statik menyatakan bagaimana arus kolektor i.e~u a. enga~ vCB untuk berbagai nilai arus statik dari emitor I Len k Cem s tatik transls tor dengan hubungan bas is d itanahkan ditunjukka: ~adagg : ~

' e , l bar 5.7 untuk transistor npn(mAil .4 c i ' " 4mAo Pada c iri keluaran tr ansistor denganl hubungan basis ditanahkan perlu di-r l. 'E = 3 rnA perhatikan hal berikut .2ij---- IE"2mAo

1.~~-7--------------I~'OmA2 4 6 8 10 12 GvC81voltl

Gambar 5.7 Lengkung cir i s ta tik keluarantransistor basis ditanahkan.

o 1,5

54

32

0,5

Gambar 5.6 Lengkung cir i s ta tik masukantr;lnsistor basis ditanahkan,

Transistor dwikutub

dan ae; 1Ha l ini juga berarti a r us k e lu a ra n'c berbanding Iurus dengan arusmasukm iE. Dikatakan transistordwikutub adalah suatu piranrtyang dikendalikan oleh arus,

(b) Ciri statik ke1uaran mempunyai~emiringan arnat kecil (sangat ho-nzontalj , Ini berar ti hambatan ke-luaran transistor yang merupakankebalikan kemiringan ic C v )me . '1' ~mpunyru ru ai arnat besar yaitusarna dengan hambatan isyaratkedl dioda yang ad a dalarn keada-an tegangan mundur, yaitu diodas ambuncan kolektor basis,

lengkung CITi masukan transistor de-ngan hubungan basis ditanahkan Sarnadengan lengkungan c ir i sta tik diodadalam keadaan panjar rnaju oleh kare.

12 1


4/11

n a sambungan erni tor-basi s d iber i panjar maju (gambar 5 .8)Pada cir i s tatlk rnasukan t rans is tor per lu diperhatikan hal ber ikut :(a] Bentuk ciri statik masukan serupa dengan c ir i statik dioda dalam keadaan

panjar maju. Ini tak mengherankan oleh karena sambungan emitor basis me-rupakan suatu dioda dengan panjar maju.

(b} Ciri statik masukan hampir be rimpit untuk berbagai nila i vCB' Hal ini ber-art i tegangan keluaran (VCB) tak banyak berpenga ruh pada masukan , Suatupenguat rnemang seha rusnya demikian, Apa yang ter jadi pada ke luaran takterasa pada masukan.Kedua s i fa t di atas membuat transistor dapa t digunakan untuk memperkua t

i syarat , Suatu perubahan kecil pada veB oleh sua tu isya ra t masukan yang ked!akan menyebabkan perubahan arus emi tor iE yang besar. Perubahan ini dlterus-kan menjadi arus i syarat ie' yang diubah menjadi isyarat tegangan olehRe, yaitu"o = ic Re, yang lebih besar dar ipada tegangan isyarat masukan.

5.3 Garis bebanAgar t rans is tor bekerja dengan baik sebagai penguat yaitu memberikan penguat -an terhadap isyarat masukan taripa banyak cacad pada bentuk isyarat keluar,

sambungan emitor-basis diberi tegang-an maju dan sambungan kolektor-basisd iber i tegangan mundur. Isyarat dima-sukkan pada emitor melalui suatukapasitor penggandengan C1 yang me-.nyekat arus searah (arus panjar) agart ak mengalir ke sumber i syarat . Keluar-an dtambil pada kalektor melalui kapa-sitar penggandeng C2, yang menyekatarus searah (arus panjar) pad a kolektor.Rangka ian pengua t ditunjukkan padagambar 5 .9 .

Gambar 5.9 Rangkaian penguat basisditanahkan.

Masukan belum lihubungkam dengan suatu sumber i syarat sehingga arusIE danIe adalah arus searah, Keadaan tanpa isyarat ini disebut keadaan q, yait u keada-an tenang. Arus panjar ern itor dan kolektor pada keadaan ini k ita' tul iskan sebagaiIE(q) dan Ie(q), beda tegangan kolektor ke basis kita tulis VeB{q), dan bedategangan antara ernitor-basis, kita sebut VEB (q).Perhatikan: Dalam menulis besaran de, varia bel ditulis dengan huruf besar, derni-kian juga subskripnya.Untuk suatu transistor d: lam suatu rangkaian, keadaan -q dapat ditentukan122 Sutrisno, Elektronika: Teori dasar dan penerapannya

dengal~ menggunakan Iengkung ciri statik kelu3ran dangaris beban. Pada garnbar5.9 nusalkan Vee = +10 V, VEE = ~10 V, Re :; 2 kn, RE ditentukan sesuai. dengan keadaan q yang diinginkan,Pada gambar 5 .9 perhatikan bahwaVee c:: ieRe +veB

VeB Vee' atau ie = - -- + --Re ReJ ika dib~at grafik hubungan angara ic dan vCB persamaan di atas melly~takansuatu gans lurus, yartu garis beban, yang memotong sumbu v pada v = VV eB eB eedan memotong surnbu ie pada fA = Ree.eGaris beban ini dilukiskan bersama dengan lengkung cir i s tatik keluaran padagambar 5.10.

ieImAI

,. 6t---.-+--__ 6'A Jec-+5 - rnAR 5mAC 4~~~--------4rnA'C1q l ~ 2 .5 mA3 r-__,...__------_ 3 mA

.. 2 ----- -2A-IE(qJ- 2 .SmAr---T--'~----- iE = I rnA.o . __ ~ ,. .. .. .. .. ._ ,, _. ,, ., __ ~ ~ -. .. . _ _ IE cO rnA

2 4 is 8 10 12 VeB (volt)VCB'q) "cc= 10V

garisbeban: iC= _ vCB+ VceRC RC

Gambar.5.10 Lengku . . 'kng em stat l ke luaran beserta garis beban untuk Re:2 kil.

~~ar aru~ kel~~an. serta isyarat tegangan kelua ran sirnetrik dan tanpa cacad,~ltik ~ kita pilih di tengah-tengah~a~is ~eban, sehi~gga. Vc~(q) :; 5 V dane(q) 2,5 rnA. Untuk mendapatkan un ernitor hams ruben arus panjar sebesar :iE(q) = = Ie(q).= 2,5 rnA.Keadaan q ini dapat k ita peroleh dengan memilih nilai RE yang sesuai . Pad a ling.kar emitor (tanpa isyarat):

VEB = kiR-!;r::B BB= IE RE - (+VEE),sehingga f(q) ; :: VEB(q) + VEE

RE REJ ika ada chi masukan t rans i~ tor, n ilai RE yang perlu dipasang agar rnendapatkanTransistor dwikutub 123


5/11

:lE(q) = 2 ,5 m dapat ki ta tentukan. Akan tetapi c iri s tat ik masukan transistor takdapat diperoleh dengan menggunakan perunut lengkung(curve tracer}. Walaupuntak terdapat ciri statik masukan, nilai VES dapat kita perkirakan, yaituVEB ~ 0,7 V untuk dioda silikon, karena sambungan emitor-basis tak lain adalahdioda pada keadaan tegangan maju,Jika kita masukkan VEB(q) = = 0,7 V, IE (q ) :::2,5 rnA. dan I VE E I : :: 10 V, makaR = VE".e+ V EB (q ) ::: 10 + 0,7 ;; 428 kn.E IE(q) 2,5 rnA 'Kita boleh rnencoba memasang RE =4,2 knpada rangkaian. Kemungkinan besarakan kita dapatkan IE =1 = 2,5 rnA dan VCB ~. 5 V sepert i yang ki ta inginkan . Halini disebabkan ciri masukan, yai tu c ir i s tat ik dioda dengan tegangan panjar majuadalah sangat peka terhadap VEB 'Jika VEB berubah sedikit, arus IE berubah banyak, Klta gunakan perkiraanVE "B :: : 0,7 ; j ika perkiraan ki ta meleset sediki t saja arus IE akan meleset jauh,Bagaimanakah aka! ki ta agar dapat diperoleh ti tik q yang ki ta inginkan? Kitagunakan pendekatan prakt is . Ki ta ambil suatu potensiometer ( resistor var iabel)10 kn yang dipasang sebagai RE, dan kita atur hambatannya agar VCB(q) =~ Vee =5 V dalam contoh di a tas , Setelah k ita dapatkan t itik q yang kita ingin-kan potensiorneter kita lepas, dan kita ukur hambatannya dengan suatu ohm-meter. Kemudian kita pasang suatu resistor sebagai RE dengan nilai sedekatmungkin dengan harga di atas.5.4 Penyelesaian grafik pacta penguat basis ditanahkanJika nilai komponen yang digunakan dalarn rangkaian penguat kita ketahui

c,

V,

- VEE~-10V(a~ (b)=

Gambar 5.11 tal Rangkaiar penquat basis ditanahkan, (b) Cara lain untuk melukiskanrangkaian.

124 Sutrisno, Elektronika: Teori dasar dan penerapannya

dan andaikan ada lengkung ciri rnasukan dan keluaran transistor, kita dapatmenentukan penguatan penguat , ya itu berapa kal i l ipat isyarat ke luaran diban-cling dengan isyarat masukan, dengan menggunakan eara grafik. Kita lukiskanrangkaian pe~guat (gambar 5.9) dengan suatu sumber isyarat Vs pada gambar5,l1a Rangkaian yang sama sering dilukiskan seperti pada gambar 5.1 lb.Chi statik keluaran beserta garis beban dilukiskan lagi pada gambar 5.12.

iCImA6

)

'E- 5mA~ 4mA.~

3mAb"""""_ qc"


6/11

- P enguatan terjadi oleh karena perubahan kecil pada beda tegangan vEB akanmenyebabkan perubahan a rus besar pada emitor yang diteruskan ke kolektor.Arus kolektor diubah menjadi tegangan isyara t keluaran oleh Rc' Peristiwa iniditunjukkan pada gambar 5.13 dan 5.14

/I ~.!:/I

ImAIiC

,III/I

iE= 6mA6 ;'-;'~----Ir---"-..:::::"I

I/II

IIIII/II

9 10VCB

Volto :2 3 4

Gambar 5.14 Isyarat arus 'e menghasilkan isvarat tegangan Vbc melalui resistor Re'

Untuk dapat mencari huoungan antara tegangan isyarat ernitor (i~) hams kitagunakan ciri masukan dinamik, karena perubahan arus emi tor diikut i dengan per-ubahan beda tegangan antara kolektor-basis yang cukup besar pula . Lengkungciri masukan pada gambar 5.8 berlaku untuk nilai VCB tertentu (statfk), sehing-ga disebut ciri statik. Ciri rnasukan dinamik dapat d iperoleh dan perpotongancir i stat ik keluaran t rans is tor dengan garis beban, yaitu titik a, b, c, d, dan e padagambar 5.12.Jika titik a sampai dengan e kita pindahkan pada ciri statik masukan, kita pero-

A ~ . ... -

Sutrisn~, Elektronika: Teori dasar dan penerapannya26

leh tit ik a', b', c', d r e " pada gambar 5.13. Lengkung ciri masukan dinamikdiperoleh dengan menghubungkan t itik- ti tik di atas. Pada gambar 5 .13 tampakisyarat veb = 0,2 Vpp menyebabkan arus isyarat ie = 3 rnA pp. .Isyarat ie = 3 rnA pp ini menyebabkan perubahan tegangan Yeb :;6 Vpp sepe~tltampak pada gambar 5.14. Tampak isyara t masukan "t = 0,2 Vpp menghasil-kan isyarat keluaran sebesar Vo ::: 6 Vpp. Ini berarti penguatan sebesar

_ Yo -'- 6 VppKy - - -- v; - 0,2 Vpp = 30 kali.Perhitungan penguatan secara gra fik sangatlah be rgantung kepada ketepatangrafik cir i s tatik dan keteli tian dalam melukiskannya. Untuk isyarat besar penye-lesaian grafik memberikan hasi l yang sesuai dengan eksperimen. Untuk isyaratkecil lebih mudah digunakan rangkaian setara.Perhatikan garnbar 5 .12. J ika i syarat masukan veb berubah posit if arus ie jugaberubah positif, akan tetapi isyarat keluaran vCB berubah negatif. Dikatakanbahwa pada penguat bas is di tanahkan isyarat tegangan keluaran berlawananfasa terhadap isyarat tegangan masukan. Hal ini bersumber pada persamaan garisbeban yang menyatakan :vCE = Vcc-icRLdi mana vCB berlawanan tanda dengan arus ie' sedang arm ic = Q: iE sebandingdengan tegangan isyarat masukan.

5.5 Rangkaian setara transistorAgar dapat melakukan perhitungan pada rangkaian elektronik yang mengandungtransistor, orang menggunakan rangkaian setara untuk transistor.Rangkaian setara yang dibahas di s itu adalah rangkaian setara isyarat kecil, yangberlaku untuk isyarat dengan perubahan yang jauh lebih kecil daripada nilaiarus dan tegangan pada keadaan q, sehingga dapat digunakan hambatan isyaratkecil pad a keadaan q,Ada beberapa macam rangkaian setara i syarat kecil untuk t rans is tor. Di s ini akandibahas empat buah rangkaian setara yaitu rangkaian setara T, Z, Y,dan rangkai-an setara h.Rangkaian setara hibrida-rr akan dibahas kemudian. Rangkaian setarayang banyak digunakan adalah rangkaian setara parameter-h.5.5.1 Rangkaian se tara-T untuk penguat basis di tanahkan. Rangkaian setara-Tuntuk t rans istor dengan hubungan bas is d itanahkan adalah seper ti pada garnbarS.15b.

Transistor dwikutub 127


7/11

c.!:---~I

1'b b bGamber 5.15 ta) Transi stor hubungan basis dit anahkan, (b) Rangkai an setara transi stort'asis ditanahkan.

Pada rangkaian setara-Z', re merupakan hambatan isyarat keei l untuk sambung-an pn antara emitor dan basis yang mendapat tegangan maju, sehingga remernpunyai nilai re = IE(q~~mA)' Parameter rb adalah hambatan melintangdalam bas is, dengan titik b 'kira -kira di tengah basis dan rb mempunyai nilairb = = 300 n, Parameter r c adalah hambatan isyarat keeil untuk sarnbungan pnantar a basis dan kolektor yang mendapat tegangan panjar mundur, sebingga r cmempunyai nilai r c = = 1Mn.Besaran a: ie merupakan suatu sumber a rus tetap, dengan a: sebagai penguatanarus, a = ~ . Untuk t rans is tor bas is d itanahkan, a mernpunyai nilai antara

Ie0,99-0,998.Rangkaian setara- T ini t idak banyak digunakan orang karen a parametemya yaitur e' rb , dan r c tak mudah diuku r dari ciri sta t ik tr ansistor. Rangkaian setar a inimernberikan gambaran fisis yang mudah difahami, dengan modifikasi dapatd ikembangkan menjadi rangkaian setara hibrida-n yang banyak digunakan untukdaerah frekuensi tinggi.Dalarn menggunakan rangkaian setara-Z' hendaknya diingat bahwa rangkaian ini ,dan juga rangka ian lainnya yang dibahas di sini, ada lah rangkaian se tara isya ratkeeil, yang hanya berhubungan dengan perubahan keeil. Akibatnya suatu sumberggl murni yang mempunya i tegangan te tap tidaklah memberikan pe rubahan.Sebagai eontoh rnisalnya : vee = - b, Vee;: 0, sehingga sumber ggl dapat dipandangsebagai terhubung singkat untuk isyarat keeil ae. Dalam rangkaian setara isyaratkeeil, sua tu ba tera i atau ca tu daya de dapat digant ikan dengan hambatan dalam-nya, atau dipandang sebagai terhubung s ingkat , o leh karena hambatan dalamnyasangat kecil.Suatu rangkaian penguat basis ditanahkan ditunjukkan pada gambar 5.16a,dengan dibe ri arus panja r ernitor sehingga titik q ada ditengah garis beban,gambar 5.15 menunjukkan rangkaian setar a dengan eatu daya Vee dan VEE128 Sutrisno, Elektronika: Teori dasar dan penerapannya

yang dianggap te rhubung singkat. Pada gambar yang sarna kapasitor C dan C. di 1 2Ju~a ianggap terhubung singkat. Ini ber laku untuk daerah fr ekuensi yang dise-but frekuensi tengah. Di sini reaktansi kapasitor yang terhubung se ri di da1amrangkaian, sepe rti kapasitor penyambung Cj dan C2, sangat keell dibandingdengan hambatan lain. Reaktansi ini, yaituXc:::_l- dapat dibua t kecil denganwCnilai kapasitansi C eukup hesa r. ; ada daerah f rekuensi tengah, reaktansi untukkapas~tor .atau kapas itansi yang terhubung paralel dengan rangkaian , rnisalnyakapasitansi sambungan pn emito. r dan basis atau basis dan kolektor, dianggapmempunyai nilai sangat besar sehingga dianggap terbuka atau tidak ada.Adanya kapasitansi sed dan para le l mengakibatkan penguatan yang berubahdengan frekuensi , Pada daerah frekuens i tengah di mana kedua macarn kapas itan .s i di atas diabaikan penguatan tak lagi bergantung pada frekuensi .Dalam keada-

[a)

c,~ - - - - - - - - - - - - - - - ,~ *-O:ie:, .I 'e:---4 b

I,,. C Ie : r e o reA ; - - -1 rb r - - - -

I ,t...__...J

VEE b

(b)

ie b_..r.

jtc

A rb

ib

Vs

+------- iC

(e)Gambar 5.16 (a) Rangkai an penguat basi s dit anahkan, (b) dan (e) Rangkaian setara .T.Transistor dwikutub .129


8/11

an seperti ini dikatakan tanggapan!rekuensi penguat adalah datar . gambar 5 .16cmenw1]ukkan rangkaian setara-TlU1tuk penguat - P . . da gambar 5 .16a.Hambatan masukanSebelum membahas penguatan isyarat dengan menggunakan rangkaian setara-T,lebih dahulu kita bahas impedansi masukan transistor, yang kita nyatakandenganRitUntuk rangkaian setara-T, besaran ini dapat kita hitung sepe rti pada gambar5.17. Kita pasang suatu sumner tegangan

isyarat vi pada masukan, kemudiankit a hitung arus i, yang diambil darisumber in i,1 v'maka Rit ;:_._1 dapat dihitung.

IiPad a garnbar 5.17 jelaslahvi::: r e t, + rb ib

Gambar 5.17 Menghitung hambatanrnasukan.

akan tetapi ibdan it v'sehingga vi {re+(l-a:)rb }ii' dan R, :::__ 1::: r +(l-o)rb'It it eAkan tetapi a ;: 0,990 - 0,998, sehingga (1 - a)rb = = 0,6 st, dan untuk mudah-nya diaba .kan terhadap r e' j ika informasi n ilai I"b t ak diperlukan. Secara kasardapatlah disimpulkan

2 S

Hambatan keluaranDipandang dari keluaran, rangkaian setara-T t rans is tor tampak mempunyai ham-batan keluaran Rot =Tb +re : :: :rc,karenarb (300 Q)4rc (1 Mil). Dari ulasandi ata s je las r angkaian setara -T dapat didekati dengan rangka ian seperti padagambar 5 .16a, da n rangkaian seluruh penguat menjadi sepert i gambar 5 .I8b .

PenguatanDari garnba r 5.18b ldta dapat menghitung penguatan penguat dengan mudah.

VoPenguatan K =--v vi130 Sutrisno, Elekt ronika : Teori dasar dan penerapannvs

Akan tetapi v0 ==dan

- (0 : ie) tr; II Rc)vi = = iere

sehingga

atau

r i e 1 t.s-: " j " '. RE '. aie rc.l- t(Il) (b )

Gambar 5.18 lal Hanqkaian t .[b] Rangkaian setar a untuk p ;~9a~: t~ unt uk t ra ns is to r d engan mengaba ik an penga ruh ' :CONTOHHitung hambatan masukan dan penguatan penguat pada gambar 5 .16a.JawabAgar lebih.jelas gambar 5.16a dilukiskan lagi sedikit lain pada bardan rangkaian setara- T untuk penguat ini dilukiska . d b gam. . n pa a gam ar 5 .19b .

5 " .19a,

2K5

+VCC~10V

is--+RS 1

I "RE ' e - l -

v . Vi

t2K5 VoRC

(a] [b]Gambar 5.19 (a) Penguat d(b) Ranqkaian setara -T. pa a Gambar 5.16a dilukiskan d engan cara sedi kit berbeda.



9/11

25Pertarna kita hitung re =IE(q) (rnA)Arus IE(q) = a Ic(q) ===Ic(q)karena 0' == = 1.

VCC- VCB(q) 10V-5 v = 2 rnA.IcCq) :::: Rc 2,5 KNilai VCB(q) = 5 V oleh karena titik q ada di tengah garis beban, sehinggaVCB(q) = nVcc ;;; 5 V.

25 ;;; 25 n= 12,5 n.Akibatnya IE(q) = Ic(q) = 2mA, dan re = IE(q) rnA 2Hambatanrnasukanpenguat Ri ;;:RE II Rit =RE II reoKarena RE;;; 5 Kn,re:::: 12,5 n,makaRt = 5 K II 12,5 s = : 12,5 n.

K = -Rc ;;;-2,5 K ;;;Akan tetapi rc = 1Mn, Rc:: : : 2,5 K dan a == = 1, maka v - re 12,5-2500 = -200.12,5 .Jadi tegangan isyara t keluaran 200 kali tegangan isyarat masukan dengan keluar -an yang berbeda fasa 1800 terhadap isyarat masukan.Pada contoh di a tas perhat ikan bahwa penguatan K v yang dihi tung adalah per-bandingan antara Yo dengan vi, dan bukan antara Vo dan v s' karena v spadaumumnya tak sarna dengan vi' Nilai v s adalah tegangan isyarat pada keluaransumber isyarat pada keadaan terbuka, yai tu t idak dihubungkan dengan beban.Nilal v dapat diukur dengan menghubungkan osiloskop jika keluaran sumberisyarat Sterbuka. Nilai Vi adalah n ilai tegangan keluaran sumber isyara t bi la d ihu-bungkan dengan penguat (yang ada da1am keadaan diberi daya), Hubungankeclua besaran ini di tunjukkan pada gambar 5.20a dan gambar 5.20b.

penquat

(a) (b)

Gambar 5.20. Hubung a rr ta r a Vs dan Vi

132 Sutrisno, Elektronika: Teori dasar dan penerapannya

f(.Dari gambar di atas nyatalah V i :::: R +1R- Vss Ikarena rangkaian pada gambar 5.20b. tak lain adalah rangkaian pembagi tegang-an. Untuk contoh di atas, misalkan v s :" 100 mv (sumber isyarat pada keadaanterbuka), dan Rs ;;;1 k n,maka bila dihubungkan dengan penguat tegangan isya-rat keluaran menjadiRiv. = v = VsI R, + Ri S 1K + 12,5

12,5 12,5= 10125 (100 mY) = 1,2 mY..' ,

Ini menunjukkan hilang tegangan karena adanya ketaksesuaian impedansi padaalih tegangan antara surnber isyarat (Rs = 1Kn) dengan penguat (Rt = 12,5 ,u).Agar terjadi alih tegangan secara baik, hendaknya digunakan sumber isyarathambatan Rs ~ Ri (penguat).5.5.2 Rangkaian setara untuk piranti dua gerbang. Kita telah membahas rangkai-an setara pirant i dengan satu gerbang , sepert i ca tu daya atau sumber isyarat yanghanya mempunyai gerbang keluaran saja. Untuk piranti dengan satu gerbangkita dapat menggunakan rangkaian setar a Thevenin atau rangkaian setara Norton.Rangkaian Thevenin digunakan j ika hambatan keluaran tak terlalu besar , danrangakain setara Norton digunakan jika hambatan keluaran besar.Piranti dengan dua gerbang mempunyai masukan dan keluaran seperti ditunjuk-

kan pada gambar 5 .21 .Contoh piranti dua gerbang ada1ahpenguat dan transistor. Ada tiga ma-cam rangkaian setara yang digunakanorang, yaitu rangkaian setara ~2, ~y,dan rangkaian setara parameter ~h.

Gambar 5 .21 S imbol piranti deng andua gerbang.

Rangkaian setara -zUntuk rangkaian setara -2, pada gerbang masukan dan keluaran digunakan rang-kaian Thever iin . In i di tunjukkan pada gambar 5.2~

Sumber tegangan tetap z ; i o rnenyata-kan pengaruh keluaran terhadap rna-sukan.Dari garnbar nyatalah hubungan berikut:

Gambar 5. 2~ Rang kaian setara o z.

T ra ns is to r d wi ku tu b 133


10/11

Zi adalah impendansi masukan jika suku kedua iozy nol, atau jika ': = 0, atauj ika keluaran ada dalam keadaan te:buka. Parameter zi disebut impedansimasukan dengan keluaran terbuka (10 = 0).

z; adalah impedansi alih mundur dengan masukan terbuka (io= 0).z, adalah impedansi alih maju dengan keluaran terbuka (to = 0), danz~ adalah impedansi keluaran dengan masukan terbuka ( it ; ; 0).Rangkaian setara -z baik digunakan jika hambatan masukan dan keluaran ke-dua-duanya tidak besar.Rangkaian setara -y .Dalam rangkaian setara ~y, pacta masukan dan keluaran digunakan rangkaiansetara Nor ton. Ini di tunjukkan pada garnbar 5.23.

Dad gambar 5.23 jeIasIah

I~

ii = Yivi + yrvoio = Y!"i +YovaYj adalah admitansi masukan dengan

keluaran terhubung singkat(vo = 0).

Yy adalah admitansi al ih mund ui de-ngan masukan terhubung singkat(vi = 0).

Yf adalah admitansi alih -naju dengan keluaran terhubung singkat (vo =0).Yo adalah admitansi keluaran dengan masukan terhubung singkat (v i;; 0).Rangkaian setara - Y ini baik digunakan jika hambatan masukan dan' keluarankeduanya berharga besar, sepert i pada transis tor aruh medan (FEn. Rangkaiansetara -Y yang digunakan pada pembahasan penguat frekuensi radio (radio fre-quency -d) yaitu pada frekuensi kira-kira 100 MHz.

Gambar 5.23 Rangkaian se tar a ')I.

"'IRangkaian setara parameter -hDalam rangkaian setara ini pada masukan digunakan rangkaian setara Thevenin,

akan tetapi pada keluaran digunakanrangkaian setara Norton.lni di tunjukkan pada gambar 5.24.Rangkaian setara parameter -hcocokuntuk transistor dwikutub oleh karenahambatan masukan rendah berhu-bung sambungan ern itor -basis diberitegangan panjar. Di samping transistorambar 5.24 Aangkaian setara parameter -h;

13 4 Sutrisno, Elektronika: Teori dasar dan penerapannya

dwikutub dikendalikan oleh arus masukan, sehingga rangkaian Norton pada kelu-aran mempunyai sumber arus tetap hi ii'Dari gambar 5.24 nyatalahVi = hiii + h,.voio '" hfi; + hovodan parameter -h adalah : /hi impedansi masukan dengan keluaran terhubung singkat (vo = 0).h; nisbah tegangan batik dengan masukan terbuka (ii = 0).hi nisbah arus maju dengan keluaran terhubung singkat (vo = 0).ho admitansi keluaran dengan masukan terbuka (i; = 0).Untuk transistor yang dihubungkan secara basis ditanahkan digunakan parameter-h : hib,hrb,hfb, hob'Untuk hubungan emitor .ditanahkan digunakan : hie' hre, hfe, hoe; dan untukhubungan kolektor ditanahkan digunakan : hic' hrc' hlc' hoc'Hubungan parameter h basis ditanahkan dengan rangkaian setara .THubungan parameter -h (basis ditanahkan) denga.n rangkaian setara -T . dapatkita cari dengan cara sebagai berikut :Pada garnbar 5.25a ditunjukkan rangkaian setara parameter ,h (basis ditanah-kan), dan pada garnbar 5.25b rangkaian setara -T .

(a) (b]Gambar 5.25 (al Rangkaian setara parameter -b , ( b) Rangkai an s et ar a T

Dari gambar 5.25a nyatalah :Vi h;bie + hrbVoie hfbie + hob VoGuna rnencari hubungan antara hib dengan parameter pada rangkaian setara -T,perlu diingat bahwa h; b adalah hambatan masukan bila keluaran dihubungkansingkat, Untuk menghitung hambatan masukan, kita pasang suatu surnbertegangan isyarat Vi pada masukan, kemudian kita hitung arus Iiyang diarnbil dariTransistor dwikutub 135


11/11

-4, v i .Harnbatan masukan transistorv.R - 1i - -:-,Ii

Guna menghitung hib perhatikan gam-bar 5.26,

'1Vv--+---, kerua r andiberinubunga:n

. .. .. .. .__ - --0 1 ......J singkat

Gamba,r 5,26 Rangkaan untuk menghitungnib' Dari garnbar nyatalah: Vi = iere + ibrb

dengan ib =(I- a) ie dan if::; ie'Dengan demikian vi = if {r e + (1 - 0:) rb } dan

Rih, = = re +(1-o:)rb'ib keluaran hubung singkatKarena 0:;:: 1,maka dapatlah didekati hib ;::re = IE(~~ rnA

Guna menentukan hrb, perlu diingat bahwa hrb adalah nisbah tegangan mundury.dengan masukan terbuka (ie = 0), yaitu hrb =_1 ;. - 0 'Vo le-

Parameter ini ditentukan dengan menggunakan gambar 5,27. 'Pertarna kita buka masukan sehingga ie.=0, kemudian kita pasang suatu sumbertegangan isyarat masukan vi yang terjadi ,

vi 'bhrb = --, lelaslah Vi;;;; --+- VoVo rb r cGambar 5.27 Rangkaan setara untukmenentukan ~rb sehingga

5.6 Parameter -II dan lengkung ciriJika lengkung ciri statik transistor dapat kita peroleh dengan basis hubungan dita-nahkan, misalnya dengan perunut lengkung Tektronix Model 575, dapat kitatentukan nilai parameter -h (basis ditanahkan) secara tepat dengan cara sebagaiberikut. Dari lengkung ciri statik iC(vCB ) dapat k ita tentukan hfb dan hoe'sedang dari' lengkung chi statik masukan iE(vEB) dapat kita tentukan hib danh rb136 Sutrisno, Elektr onika: Teori dasar dan penerapannya

Lengkung ciri statik keluaran .....,Cara penentuan hf b da n ho b dengan penggunaan lengkung ciri statik keluarantunjukkan pada garnbar 5.28.iC

(mAl5~

iES

4 ~qiE4

3 . ~ iE32 -. iE21 iiil = 1 mA'" -, ""if:.OmA0 VCB

';'. Gam~ 5.28 Menentukan hfb darllengkung ciri Keluaran.

. l1iC/ Aic /Dan gambar 5.28 : hfb =D:I; A VeB = 0 = (iE - iE) VCB(q).. 4 :0:yai tu beda arus kolektor d ibagi dengan beda arus ern itor pada t it ik q. Parameter

[),,''hob = /I. Ie 1 / 1 . ' -0 adalahkerniringanic.(vCB)padatitikqyaitukemiringanL1vcBlb'E - ,

Iengkung ciri statik pada titik q padaIECq) dan VCB(q).Lengkung ciri statik masukanLengkung cin sta tik masukan basis d itanahkan di tunjukkan pada gambar 5 .29

VCB~20 VVCB-1DV

vCB-o'/

oGambar 5.29 Lengkung ciri statik masukan basis ditanahkan,


Documents

Comment Base