PENGUAT TRANSISTOR Oleh : Sumarna, Jurdik Fisika, staff.uny.ac.id/.../penguat- memahami bagaimana...

download PENGUAT TRANSISTOR Oleh : Sumarna, Jurdik Fisika, staff.uny.ac.id/.../penguat- memahami bagaimana transistor siap bekerja atau siap diberikan sinyal masukan. ... bersama, agar pembahasan

of 25

  • date post

    15-May-2018
  • Category

    Documents

  • view

    222
  • download

    1

Embed Size (px)

Transcript of PENGUAT TRANSISTOR Oleh : Sumarna, Jurdik Fisika, staff.uny.ac.id/.../penguat- memahami bagaimana...

  • 1

    PENGUAT TRANSISTOR

    Oleh : Sumarna, Jurdik Fisika, FMIPA, UNY

    E-mail : sumarna@uny.ac.id

    1. Pendahuluan

    Dalam modul terdahulu dibicarakan mengenai dasar-dasar penguat transistor

    terutama bagaimana transistor dioperasikan dalam kaitannya pemberian tegangan kerja

    atau tegangan bias. Pemahaman pemberian tegangan kerja tersebut sangat bermanfaat

    untuk memahami bagaimana transistor siap bekerja atau siap diberikan sinyal masukan.

    Selanjutnya dalam pembicaraan modul ini pemberian tegangan kerja bukan lagi suatu

    permasalahan yang dominan, artinya kita langsung akan membicarakan transistor

    sebagai penguat yang beroperasi karena adanya sinyal masuk. Sehingga tegangan kerja

    sedikit sekali dibahas. Oleh karena kita membicarakan transistor dalam keadaan bekerja

    dengan diberi sinyal atau isyarat masukan, maka dalam analisisnya kita akan banyak

    menggunakan rangkaian setara-h dari pada rangkaian dc.

    Dalam modul ini akan dibahas fungsi rangkaian transistor sebagai rangkaian

    penguat baik menggunakan rangkaian diskrit (menggunakan transistor dan piranti pasif

    lainnya) maupun menggunakan rangkaian terintegrasi ( IC : Integrated circuit). Seperti kita

    ketahui bahwa hampir semua peralatan elektronik terdiri dari rangkaian penguat. Fungsi

    dari rangkaian penguat pada umumnya untuk menguatkan sinyal yang lemah pada masukan

    agar diperoleh sinyal yang lebih kuat pada keluarannya. Jadi rangkaian penguat adalah

    rangkaian yang dapat memberikan penguatan baik penguatan tegangan, penguatan arus

    maupun penguatan daya. Misalnya pesawat penerima radio yang menguatakan sinyal

    sangat lemah dari antena menjadi sinyal yang lebih kuat hingga di dalam suatu ruangan

    penuh dengan suara. Suatu tranduser atau sensor dalam bidang kesehatan maupun

    pendidikan menghasilkan sinyal dalam orde mikrovolt. Sinyal tersebut harus dikuatkan

    beribu kali bahkan jutaan kali hingga diperoleh indikasi yang cukup kuat yang dapat

    diamati. Selain menguatkan sinyal dalam arti yang sesungguhnya, rangkaian penguat juga

    dapat difungsikan sebagai penyangga (buffer). Rangkaian penyangga mengambil sinyal

    dari piranti dengan impedansi keluaran tinggi dan mengirimkannya ke piranti lain dengan

    impedansi masukan rendah. Rangkaian penyangga juga disebut rangkaian penjodoh

    mailto:sumarna@uny.ac.id

  • 2

    impedansi (impedance matching), pengikut emitor (emitor follower) atau pengikut sumber

    (source follower). Dalam modul ini juga akan dibicarakan fungsi rangkaian transistor

    sebagai penguat akhir dengan faktor penguat daya yang besar. Pada bagian ini akan

    dibahas bagaimana bentuk rangkaian diskrit dari berbagai macam penguat akhir dan

    dibicarakan pula penguat akhir yang dirangkai dari rangkaian terpadu (IC).

    2. Tujuan Instruksional Umum

    Setelah mempelajari Pokok Bahasan dan Sub Pokok Bahasan Penguat Transistor,

    diharapkan mahasiswa mempunyai pengetahuan dan memahami fungsi kerja dari

    rangkaian penguat transistor dalam rangkaian elektronika.

    3. Tujuan Instruksional Khusus

    Setelah mempelajari Pokok Bahasan dan Sub Pokok Bahasan Penguat Transistor,

    Mahasiswa mempunyai kemampuan

    3.1.Menjelaskan fungsi rangkaian transistor sebagai rangkaian penguat awal dengan

    impedansi masukan tinggi

    3.2.Menjelaskan fungsi rangkaian transistor sebagai rangkaian penyangga (buffer)

    3.3.Menjelaskan fungsi rangkaian transistor sebagai penguat akhir dengan faktor penguat

    daya yang besar

    3.4.Menunjukan kemudahan teknis penggunaan rangkaian terpadu (IC: integrated circuit)

    sebagai rangkaian penguat awal maupun rangkaian penguat akhir.

  • 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

    vi = hi ii + hr v0 (1)

    i0 = hf ii + h0 v0 (2)

    dengan : vi = tegangan sinyal/isyarat masukan

    ii = arus sinyal/isyarat masukan

    v0 = tegangan sinyal/isyarat keluaran

    i0 = arus sinyal/isyarat keluaran.

    vI

    iI

    v0

    i0

    hr v0

    hI

    hf iI

    1/h0

  • 5

    Sedangkan parameter-h adalah :

    hi = impedansi masukan dengan keluaran terhubung singkat

    hr = nisbah tegangan balik dengan masukan terbuka

    hf = nisbah arus maju dengan keluaran terhubung singkat

    h0 = admitansi keluaran dengan masukan terbuka.

    Untuk hubungan emitor ditanahkan digunakan parameter-h : hie, hre, hfe dan hoe.

    Sedangkan untuk hubungan basis bersama digunakan hib, hrb, hfb dan hob, dan untuk

    kolektor bersama digunakan hic, hrc, hfc dan h0c. Nilai hie adalah

    hie = rb + ( 1 + hfe ) re (3)

    rb = hambatan melintang dalam basis yang besarnya kira-kira 300 W, untuk titik Q berada

    ditengah-tengah, adakalanya nilai ini dapat diabaikan terhadap ( 1 + hfe )re.

    re = hambatan sambungan pn untuk panjar maju dengan isyarat kecil, yaitu

    re = mAQIE )(

    26 atau dengan pendekatan re =

    mAQIE )(

    25 (4)

    Nilai hre sangat kecil pada orde 10-4

    , sehingga hasil perkaliannya dengan v0 kecil

    mendekati nol, dan diabaikan terhadap hi ii. Nilai hfe tidak lain adalah , sedangkan h0e

    ordenya di sekitar 25 A/V (A/V = mho = siemen) atau 1/h0e 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

    Penguat awal pada umumnya digunakan untuk memperkuat tegangan isyarat

    masukan yang lemah dan impedansi dari isyarat cukup tinggi. Apabila isyarat tersebut

    kita masukan dalam penguat emitor bersama ada kemungkinan tegangan isyarat tadi

    akan mengalami penurunan yang sangat besar, atau dengan kata lain terjadi pembebanan

    pada rangkaian masukan karena hambatan masukan penguat rendah. Oleh karena itu

    untuk melakukan penguatan, terlebih dahulu kita harus tahu berapa impedansi keluaran

    dari isyarat. Secara skematis diperlihatkan pada gambar 6.3.

  • 6

    Gambar 6.3 : Penggandengan dua sistem.

    Pada modul