Penguat DayaGaris beban DC dan AC dari Penguat Emiter Sekutu

Karena kapasitor dianggap hubung-singkat untuk sinyal AC maka tahanan

beban yang dilihat oleh transistor adalah :

rC = RC // RL

Oleh karena itu garis beban menjadi seperti gambar berikut ini.

Jenuh AC dan Putus AC

R1

RER2

RS

+VCC

vs

RC

RL

R1

RER2

RC

+VCC

rB

vIN

rC

VCE

CEQCECEce

CQCCc

C

ce

c

Ccce

VV

VVVv

IIIi

r

vi

riv 0.

−=∆=

−=∆=

−=

=+

CCQCEQSATCE

C

CEQ

CQSATC

C

CE

C

CEQ

CQC

rIVV

r

VII

r

V

r

VII

.)(

)(

+=

+=

−+=

Kepatuhan KeluaranKepatuhan keluaran AC adalah tegangan puncak ke puncak yang dapat dihasilkan penguat tanpa terpotong.

PP ≈ 2.ICQ.rCPP ≈ 2.ICQ.rC

atau

PP = 2.VCEQ

Contoh 10-1

Data dari 2N3904 :

IC(MAX) = 200 mA

VCEQ = 40 V

Hitung kepatuhan tegangan.

VB = 1,8V

IE = 1,1V / 1k = 1,1 mA

ICQ ≈ IE = 1,1mA

VCE = 10V – (1,1mA)(4600Ω) = 4,94V

VCEQ = 4,94V

Arus jenuh DC = VCC / (RC + RE) = 10V / 4,6k = 2,17mA

Tegangan putus DC = 10V

rC = 3k6 // 1k5 = 1,06k

Arus jenuh AC :

I = 1,1mA + 4,94V / 1,06k = 5,76mAIC(jenuh) = 1,1mA + 4,94V / 1,06k = 5,76mA

VCE(putus) = 4,94V + (1,1mA)(1,06k) = 6,11V

Ayunan tegangan maksimum positip adalah :

ICQ.rC = (1,1mA)(1,06k) = 1,17V

Ayunan negatip = - 4,94V

Untuk kepatuhan diambil harga terkecil, yaitu 1,17V sehingga

Kepatuhan adalah

PP = 2 x 1,17V

= 2,34V

Pengikut Emiter

E

CEQ

CQsatC

LEE

r

VII

RRr //

)(

+=

+=

=

CEQECQ

ECQCEQsatC

VrIPP

rIVV

2.2

.)(

=≅

+=

E

CEQ

CQsatC

LEE

r

VII

RRr //

)(

+=

+=

=

CEQECQ

ECQCEQsatC

VrIPP

rIVV

2.2

.)(

=≅

+=

Penguat Basis Sekutu

Garis beban sama dengan penguat Emiter Sekutu.

Tahanan beban efektip adalah :

rC = RC // RL

Kepatuhan tegangan keluaran juga sama dengan penguat Emiter Sekutu.

Penguat Terbenam

R1

RS

+VCC

RC

RER2

vs

RL

rE

EC

C

CEQCICQ

ECCQCEQsatCE

EC

CEQ

CQsatC

rr

rVrPP

rrIVV

rr

VII

+==

++=

++=

.2.2

)()(

)(

Kepatuhan Keluaran AC

Maksimum

Ayunan tegangan lebih

kecil untuk Q yang

berada ditengah garis berada ditengah garis

beban DC

Ayunan tegangan terbesar diperoleh jika titik Q berada ditengah garis beban AC. Untuk itu harus dipenuhi ketentuan berikut :

Untuk penguat Emiter Sekutu :ICQ.rC = VCEQ

Untuk penguat Kolektor Sekutu :ICQ.rE = VCEQ

Untuk penguat trebenam :ICEQ.rC = VCEQ .rC / (rC + rE)

Operasi Kelas ATransistor selamanya bekerja di daerah aktip sehingga arus kolektor akan mengalir selama 360o siklus tegangan keluaran.

Penguatan Tegangan tanpa beban : A = – RC / r’ETahanan efektip pada kolektor : rC = RC // RL

Sehingga penguatan tegangan berbeban menjadi :A = – rC / r’eA = – rC / r’e

Faktor Penguatan Arus :Ai = ic / ibFaktor Penguatan Arus :Ai = ic / ib≈ β

Faktor Penguatan Daya : Pin = vin.iin

Pout = – vout. ic

Ap = Pout / Pin = – Av.Ai

Daya Beban

VL = 0,707.VP

VP = VPP / 2

VL = 0,707.VPP / 2

PL = (VPP)2 / 8.RL

Daya Beban MaksimumDaya Beban Maksimum

PP2 / 8.RL

Disipasi Daya Transistor

PDQ = VCEQ.ICQ

PD(maks) = PDQ

Konsumsi Arus I1 = VCC / (R1 + R2)

I2 = ICQ

IS = I1 + I2PS = VCC.IS

Efisiensi Tahapan

η = 100%.P / Pη = 100%.PL(maks) / PS

Operasi Kelas B

R1

R2

R1

R2 RL

vin

+VCC

R1

R2

R1

R2

+VCC

Setiap transistor hanya

menghantar 180o dari siklus AC.

Oleh karena itu disebut rangkaian

Push-Pull.

ICQ = 0

VCEQ = VCC / 2

R1 R1

VCE

IC

VCC

2RL

VCC

2

zin(base) RL

r’E

vout

vs

(a) (b)

(c) (d)

Garis beban DC

Garis beban AC

Garis beban DCArus jenuh adalah tak terhingga karena tidak ada tahanan pada kolektor

ataupun emiter. Oleh karena itu garis beban DC merupakan garis vertikal.

Ini merupakan hal yang berbahaya karena disipasi daya bisa sangat besar

sehingga dapat merusak transistor.

Garis beban AC

IC(sat) = ICQ + VCEQ/rE

VCE(sat) = VCEQ + ICQ.rEVCE(sat) = VCEQ + ICQ.rE

Karena ICQ = 0 dan VCEQ = VCC/2 dan rE = RL maka :

IC(sat) = VCC/2.RL

ICE(cutoff) = VCC/2

PP ≈ VCC/2

Analisis AC

Av = RL/(RL + r’E)

zin(base) ≈ β(RL + r’E)

zout = r’e + rB/β

Faktor Penguatan Arus

Ai ≈ β

Ap = Av.Ai

Cross-over Distortion

Pada pelintasan titik nol, terjadi peralihan kerja dari transistor-1 ke

transistor-2. Jika transistor-2 mungkin baru bekerja beberapa saat setelah

transistor-1 menyumbat sehingga menyebabkan cross-over distortion.

Distorsi NonlinierPada penguat kelas-A terjadi perbedaan penguatan antara

setengah siklus pertama dengan setengah siklus kedua. Cara

mengatasinya ialah dengan melakukan pembenaman. Pengikut emiter

pada penguat kelas-B menekan distorsi ini lebih jauh lagi sehingga

keluaran akan berbentuk lebih simetri.

Penyebab distorsi lainnya ialah adanya harmonisa. Penguat

kelas-A menghasilkan semua harmonisa, yaitu f, 2f, 3f, 4f dan seterusnya.

Penguat kelas-B hanya menghasilkan harmonisa ganjil saja, yaitu f, 3f, 5f,

7f, dan seterusnya. Oleh karena itu distorsi harmonisa penguat kelas-B 7f, dan seterusnya. Oleh karena itu distorsi harmonisa penguat kelas-B

lebih rendah.

Daya Beban

PL = (VPP)2 / 8.RL

PL(maks) = PP2 / 8.RL

Karena PP = 2.VCEQ maka

PL(maks) = VCEQ2 / 2.RL

PL PD

PP

8.RLPP

2

40.RL

VPP VPP0,63.PP

(b) (c)

Disipasi Daya Transistor

PD = PP2 / 40.RL

Penguras Arus

IS = I1 + I2IC(sat) = VCEQ / RL

I2 = 0,318.IC(sat) = 0,318.VCEQ / RL

PS = VCC.IS

Efisiensi

η = 100%.PL(maks) / PS(maks)