Puncak tegangan sekundernya = 30 Volt

C = 470 µF dan RL = 220 Ω. Berapa tegangan output DC dan berapa besar ripple (abaikan tegangan jatuh dioda).

Penyelesaian :

Vmaks = 30 Volt

Mula-mula periksa konstanta waktu

RLC = 220 . 470 (10-6) = 103 ms (memenuhi persyaratan sebab 103 ≥ 83,3)

Maka VDC = ( 1-0,00417

0,103¿ x 30=28,8 Volt

Vr = 0,0024 .30

0,103=0,6990Volt

r = 0,69928,8

x 100 % = 2,42%

Clipper ( Pemotong)

Dioda sebagai clippper dapat digunakan dalam sistem elektronika sesuai dengan yang diinginkan.

Clipper ada 2 bagian yaitu : - clipper (+)

- Clipper (-)

Clipper (+) yang memotong (membuang) bagian positif dari signal input.

Clipper (-) yang memotong (membuang) bagian negatif dari signal input.

Clipper (+)

Cara Perhatikan gambar :

Dalam keadaan forrward, dioda sebagai sakelar tertutup. Dalam keadaan rivers, dioda sebagai sakelar terbuka.

Pada keadaan setengah siklus (+) tegangan input, dioda dalam keadaan konduksi yaitu merupakan sakelar tertutup seperti gambar di bawah. Tegangan output = 0 karena tegangan pada hubungan singkat = 0.

Tegangan hubungan singkat terjadi = 0 selama tiap-tiap setengah siklus (+) artinya semua tegangan jatuh pada R. Maka bentuk tegangan output dapat digambarkan. Clipper (+) yaitu semua tegangan di atas level nol telah dipotong.

Clipper (-)

Selama setengah siklus (-) dioda dibias rivers dan tampak sakelar terbuka akibatnya rangkaian menjadi resistor pembagi tegangan dengan output.

Jika RL > R, sering dianggap sama Vout = - Vp (tegangan di R diabaikan).

Dengan memberi bias pada clipper, pemotongan gelombang dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan.

Selama setengah siklus (+) dari input besar tegangan yang muncul pada RL = 0,7 V

Maka bentuk tegangan di output menjadi :

Clipper Kombinasi

Clamper (Pengepit)

Perlu diketahui : semua clamper harus menambah tegangan DC pada sinyal yang datang. Clamper ada yang disebut Clamper (+) dan clamper (-).

Perhatikan gambar dibawah ini.

Perhatikan clamper menambah 10 V DC pada sinyal. Oleh sebab itu sinyal dan 10 V DC adalah gelombang sinus yang di clapm (+) seperti gambar di atas sebelumnya.

Clamper (+) dan clamper (-) kedua-duanya banyak digunakan. Pesawat televisi menggunakan clamper untuk menambah tegangan DC pada sinyal video. Dalam bidang televisi, clamper biasanya disebut DC Rostorer.

BAB VI

TRANSISTOR BIPOLAR

Tujuan :

Setelah mempelajari tentang transistor bipolar, anda diharapkan dapat :

1. Menjelaskan pengertian tentang prinsip kerja transistor dwi kutub dan konstruksinya.2. Mendemonstrasikan suatu pengertian tentang hubungan antara arus basis, arus emiter

dan arus kolektor.3. Menggambarkan diagram rangkaian kolektor emiter dan memberi nama tiap terminal

tegangan dan resistans.4. Menggambarkan pemberian tegangan pada transistor yaitu dengan bias forward dan

bias rivers.5. Dapat menggambarkan titik kerja, garis beban untuk transistor bipolar.6. Mendiskusikan karakteristik transistor yang ideal serta pendekatan-pendekatan kedua.7. Dapat mendefenisikan parameter-parameter αdc, r’b, βdc, hFE.8. Dapat menghitung arus kolektor dalam rangkaian yang diberi bias pembagi tegangan.9. Dapat membedakan common emiter, common colektor dan common Basis.10. Dapat menggambarkan rangkaian ekivalen DC dan AC.11. Dapat menjelaskan teorema superposisi untuk rangkaian AC dan DC.

Transistor berasal dari perkataan transfer dan resistor. Transfer artinya pemindahan dan resistor artinya tahanan. Jadi transistor dapat diartikan : nilai tahanannya dapat berubah-ubah karena pengaruh panas, terkena cahaya, pengaruh medan magnit, karena arus yang terbalik.

Dengan adanya penemuan bahan semikonduktor jenis P dan jenis N akhirnya di dapatkan transistor yang sangat berperan dalam bidang elektronika. Tansistor membntuk elemen kunci dalam komputer, pesawat angkasa dan satelit dalam semua komunikasi modern dan sistem daya.

Pembagian transistor ada 2 macam, yaitu:

1. Transistor bipolar dimana operasinya berdasarkan 2 jenis pembawa muatan yaitu lubang dan elektron. Oleh sebab itu disebut bipolar.

2. Transistor unipolar dimana operasinya hanya bergantung kepada satu jenis muatan yaitu lubang atau elektron, contohnya transistor persambungan Efek Medan (JFET).

Transistor bipolar pada pinsipnya terdiri dari dua buah dioda yang dihubungkan saling bertolak belakang, sehingga diperoleh 2 tipe transistor yaitu tipe PNP dan tipe NPN.

Melalui gambar di atas dapat kita artikan transistor adalah suatu bahan semikonduktor yang terdiri dari emiter, basis dan kolektor dan diantaranya terdapat dua buah junction emiter dan junction kolektor.

Transistor PNP merupakan komplemen dari transistor NPN. Pada transistor PNP lubang yang berperan seabagai pembawa mayoritas pada emiter, kolektor dan elektron adalah sebagai pembawa minoritas. Ini berarti bahwa operasi kerja transistor PNP menyangkut polaritas arus dan tegangan yang berlawanan dengan operasi transistor NPN.

Pada transistor NPN, elektron-elektron bebas dari emiter akan berdifusi menyeberangi persambungan emiter dan masuk ke dalam basis. Sebagai akibatnya akan menimbulkan lapisan pengosongan antara emiter dan basis (EB). Demikian juga elektron-elektron bebas dalam kolektor akan berdifusi menyeberangi persambungan kolektor dan menimbulkan lapisan pengosongan antara kolektor dan basis (CB). Besar potensial barrier untuk masing-masing lapisan pengosongan untuk dioda Silikon adalah 0,7 V pada 250 C dan 0,3V untuk dioda germanium.

Transistor diberi bias

Sumber tegangan VBB membias maju pada basis emiter dan sumber tegangan VCC

membias rivers kolektor basis. Jika VBB lebih besar dari potensial penghalang (Silikon = 0,7) antara emiter basis, maka elektron-elektron yang di emiter akan memasuki daerah basis. Elektron tersebut dapat mengalir sebagian melalui RB menuju terminal positif sumber tegangan dan sebagian besar elektron bebas mengalir meuju kolektor. Mengapa elektron bebas kebanyakan menuju kolektor ? Karena pada saat pembuatannya basis sedikit didop dan basisnya sangat tipis. Oleh karena basisnya yang tipis inilah sehingga elektron bebas yang masuk ke basis memiliki masa hidup yang lama di daerah basis dan elektron bebas dalam waktu singkat dapat mencapai elektron. Karena alasan inilah sehingga hampir semua elektron yang dari emiter tadi akan melewati basis menuju kolektor dan sebagian kecil mengalir melalui basis menuju positif sumber tegangan. Setelah elektron yang dari emiter tadi sudah mencapai basis, elektron ini akan ditarik oleh tegangan sumber VCC melalui RC. Karena imiter adalah sumber elektron, maka imiter memiliki arus yang paling besar. Karena sebagian besar arus emiter mencapai kolektor maka arus kolektor dianggap sama dengan arus emiter karena arus basisnya sangat kecil kurang dari 1 % dari arus kolektor.

Hubungan arus pada rangkaian diatas :

IE = IB + IC

Karena arus basis sangat kecil dan dapat diabaikan, maka :

IE = IC dan I << Ic

Jika arus yang sampai dikolektor disebut αdc maka dapat dituliskan :

αdc = IcIE

αdc = lambang kedekatan antara arus kolektor dengan arus emiter. Karena arus kolektor hampir sama dengan arus emiter maka, αdc mendekati 1. Misalnya hasil pengukuran IC = 9,8 mA dengan harga IE = 10 mA maka :

αdc = 9,8mA10mA

=0,98

Harga αdc makin tinggi bila basisnya lebih tipis dan mengandung ketakmurnian dengan kadar yang lebih rendah. βdc sangat erat hubunganya dengan αdc dimana βdc adalah perbandingan antara arus kolektor dengan arus basis. Maka dapat ditulis :

βdc = IcIb

βdc disebut juga sebagai gain arus karena arus basis yang kecil dapat menghasilkan arus kolektor yang besar. Oleh karena itu βdc sama dengan penguatan arus untuk common emiter.

IC = βdc IB atau IB = Icβdc

Misalnya pada pengeluaran arus kolektor sebesar 10 mA dan arus basis sebesar 40 µA, berapa gain arus untuk transistor ?

Jawab :

βdc = 10 mA : 40µA = 250 , artinya terjadi penguatan sebanyak 250 kali arus basis untuk mencapai kolektor.

Hubungan antara αdc dan βdc

Contoh :

Jika αdc = 95% maka β = 0,95 : (1- 0,95) = 19

Jika β = 100, maka α = 100 : (100+1) = 0,99

Bila harga βdc bertambah, maka arus kolektor makin mendekati arus emitor sedangkan arus basis mendekati 0, maka :

Ada tiga cara yang berguna untuk menghubungkan transistor yaitu :

1. Common Basis (Basis Ground)

Sifat-sifat common basis

- Pemuatannya lebih kecil dari 1 ( 0,9 sampai dengan 0,99 )- Infut pada emitor- Output pada kolektor- Banyak digunakan sebagai rangkaian stabilisator

2. Common Emitor (Emitor Ground)

Sifat-sifat common emitor

- Pemuatannya lebih kecil dari 1- Input pada basis - Output pada kolektor- Inpedansi kecil sedangkan output inpedansi besar- Banyak digunakan sebagai penguat

3. Common Collector (Collector Ground )

Sifat-sifat common collector

- Input pada basis- Output pada emiter- Banyak digunakan sebagai pemilih penguat- Penguatannya kecil

Untuk menganalisa sebuah rangkaian transistor ditempuh 2 cara yaitu :

Analisa DC : 1. Untuk menentukan titik kerja transistor2.Menentukan arus basis, arus emiter, dan arus kolektor

Analisa AC : menentukan besarnya :1. Penguatan arus (Ai)2. Penguatan tegangan (Av)3. Penguatan daya (Ap)4. Input impedansi (Zi)5. Output impedansi (Zo)6. Frekuensi resonansi (fr)

Ditinjau dari titik kerjanya, transistor sebagai penguat dapat dibagi atas :

1. Penguat kelas A2. Penguat kelas B3. Penguat kelas AB4. Penguat kelas C

Ditinjau dari frekuensi kerjanya, transistor dapat dibagi atas :

1. Penguat frekuensi rendah (low frequensy) 16 cps – 20 Kcps2. Penguat frekuensi menengah (medium freqwency) 20 Kcp-0,5 MC3. Penguat High Frekuensi (HF) 0,5 MC – 50 MC

4. Penguat Very High Frekuensi (VHF) 50 MC – 200 Mc5. Penguat Ultra High Frekuensi (UHF) 200 MC – keatas.

Analisa transistor secara DC

VBB = tegangan DC yang mencatu basis

VCC = tegangan DC yang mencatu kolektor

VBE = tegangan basis emiter

VCE = tegangan kolektor emiter

VCB = tegangan kolektor basis

Dari gambar rangkaian dapat kita tuliskan :

1. VBB - VBE - Ib . RB = 0

I. VBB - VBE -Ib . Rb - IE . RE = 0VBB = VBE + Ib . Rb + (Ib + Ic) RE

Jika IE = Ic, maka :VBB = VBE + Ib . Rb + Ib . RE + (βIb) RE VBB = VBE + Ib . Rb + βIb . RE + Ib . RE

II. VCC – VCE – Ic . Rc – IE . RE = 0V = VCE + (βIb) Rc + (Ib + Ic)RE

Contoh soal :VBB = 8 VoltVCC = 12 VoltRb = 200 KΩRc = 3 KΩTr = Siβdc = 100

Hitung : Ib, Ic, IE, VCE

Penyelesaian :VBB = VBE + Ib . RB 8 = 0,7 + Ib. (200.103)

Ib = 8−0,7

200 .103=0,0365mA

Ic = β Ib . 100 . 0,065 = 3,65 mA VCE = VCC - Ic . Rc

= 12 – (3,65 . 10-3) x 3 . 103

= 1,05 Volt IE= Ic - Ib

= 3,65 – 0,0365= 3,65 mA

VBB = 5 VoltVCC = 10 Volt Rb = 200 KΩRc = 3 KΩRE = 2 KΩΒ = 100 , TR = Si

Cara Melukiskan Garis Beban dan Titik Kerja Suatu Rangkaian Untuk melukiskan garis beban dan menentukan letak titik kerja dari suatu rangkaian penguat, ada beberapa hal yang perlu diketahui :1. Garis beban adalah hubungan antara arus kolektor terhadap tegangan Vce, dan titik

kerja ( titik Q ) berada disepanjang garis beban ini :2. Titik kerja adalah titik perpotongan arus dan tegangan yang berada pada garis beban

dan titik kerja ini adalah titik aktif dari pada transistor. Titik kerja dapat berubah jika tegangan imputnya berubah.

3. Titik cut off adalah titik dimana transistor masih dalam keadaan off (lc=0) atau belum bekerja.

4. Titik cut on adalah titik dimana transistor mulia on (jika transistornya silikon) telah mendapat bias tengangan maju sebesar 0,7 V.

5. Titik jenuh (Saturation) adalah titik dimana trasistor tidak dapat dimuati lagi dan berdekatan dengan sumbu tegak.

Contoh :

Diketahui :RB = 390 KΩRC = 1,5 KΩV BB = 30 Volt

VCC = 30 VoltΒ = 80 , TR = Si

Gambar garis beban dan titik kerja rangkaian di atas !

Caranya :

I. Tarik garis horizontal hubungannya dengan VCE

II. Tarik garis vertikal hubungannya dengan arus IC

III. VCE cut off = VCC

IV. IC sat = VccRcc+ℜ

V. Tarik garis hubungan antara arus dan tegangan merupakan titik Q berada pada garis beban. VCE cut off = VCC = 30 Volt

IC sat = 30

1,5K=20mA

IB = 30−0,7

390x 103

= 75,1 µA

IC = β IB

= 80 . 75,1 µA = 6 mA

VCE = VCC – (IC.RC) = 30 – (6.10-3) (1,5.103 )

= 30 – 9 = 21 Volt

Titik kerja berada pada garis beban yaitu Q (6 mA, 21 V)

Rangkaian Bias Pembagi Tegangan

V2 = R2

R1+R2

xV cc

VE = V2 – VBE

IE = V 2−V BE

RE=V ERE

VC = VCC – IC . RC

VCE = VCC – IC . RC – IE . RE

Jika IE = IC maka :

VCE = VCC – IC (RC – RE)

Apabila transistor dalam keadaan cut off tentu tidak ada arus mengalir maka VCE cut off = VCC

VCC = 30 V

RC = 4 KΩ

RE = 5 KΩ

R1 = 20 KΩ

R2 = 10 KΩ

α = 1

Gambarkan garis beban dan titik kerjanya.

Penyelesaian :

I. VCE cut off = VCC = 30 Volt

II. IC sat = 30V9K

=3,33mA

V2 = 10

20+10x 30Volt

= 10 VoltVE = V2 – VBE

= 10 – 0,7 = 9,3 Volt

IE = 9,3V5K

=1,86mA

αdc = 1VCE = 30 1,86 . 10-3 (9.103) = 30 – 16,7 = 13,3 Volt

Rangkaian bias pembagi tegangan dapat dikerjakan dengan cara Thevenin.

Dapat dilihat contoh perhitungan sebagai berikut.

RTH = R1//R2 R1 .R2

R1+R2

=6 .39

=2KΩ

VTH = R2

R1+R2

xVCC = 39x 15=5Volt

VE = VTH – VE

= 5 – 0,7

= 4,3 Volt

IE = 5−0,71000

=4,3mA

αdc = 1

VCE = 15 - (4,3 . 103) (1,47 . 103) (1,47 . 103)

= 8,82 Volt

Melukiskan garis beban dan titik kerja

I. VCE cut off = VCC = 15 Volt

II. Ic sat = 15

1470=10,20mA

Pendekatan Ideal Sebuah Transistor dan Rangkaian Equivalent DC nya (Common Emiter)

Bagian kolektor-emiter berfungsi sebagai sumber arus dengan besarnya

IC = βdc . Ib

Untuk hubungan common emiter, arus kolektor dikendalikan oleh arus basis. Bila arus basis berubah, dengan sendirinya arus kolektor pun berubah.

Untuk menganalisa rangkaian, telah dibicarakan dengan analisa DC dan sekarang kita akan menganalisa dengan cara AC.

Perhatikan gambar di bawah ini.

Pada rangkaian ada 2 sumber tegangan yaitu VCC (arus DC) dan sinyal input (arus AC)

I. Untuk menganalisa rangkaian ini perhatikan mana-mana yang dilalui oleh arus DC lalu gambarkan rangkaiannya. Tentukan arus yang melalui basis, kolektor dan gambaran titik kerja. Arus total dalam satu titik cabang adalah jumlah arus DC dan AC yang melalui cabang tersebut.

II. Gambarkan rangkaian yang menyangkut arus dan tegangan AC dan buka semua kapasitor Ca fungsinya supaya signal input tidak dipengaruhi oleh tegangan DC. Jadi Cb menghalangi arus dari Vcc ke signal input. Cc juga menghalangi arus DC agar tidak terpengaruh terhadap beban RL. Cc adalah sebagai kapasitor by pass melewatkan arus AC tanpa melalui RE.

Dari rangkaian di atas, gambarkanlah yang mana saja yang dilalui arus DC dan yang mana dilalui oleh arus AC.

Pendekatan Ekivalen DC Transistor

Jika sebuah sinyal AC menggerakkan sebuah transistor yang dibias forward, maka terjadi perubahan antara tegangan dan arus yang disebut konstanta kesebandingan (K). Dapat dituliskan:

Misalnya hasil perhitungan arus emiter untuk DC adalah 1 mA, maka emiter mempunyai hambata AC sebesar .............. ini merupakan hambatan yang akan dihadapi sumber sinyal AC yang dimasukkan melalui terminal emiter. Arus basis jauh lebih kecil dari arus emiter akan tampak berlipat B kali pada basis. Maka besar hambatan input atau masukan AC yang harus diperhitungkan untuk basis :

Perhatikan tabel dibawah ini.

Pada lembar data lain ada yang memakai parameter r’ dan ada parameter h’

Gambar (b) di atas adalah rangkaian ekivalen Ac yang lebih teliti dengan memperhitungkan hambata penyebaran basis rb’ dan hambatan dalam rc’. Kadang rb’ dapat diabaikan karena harganya kecil dibandingkan Bre’. Begitu juga rc’ dapat diabaikan.

Perhatikan gambar rangkaian di bawah ini.

Besarnya penguatan tegangan (Av) yaitu perbandingan tegangan output AC dengan tegangan input AC.

Dengan memakai osiloskop, V out dan Vin dapat diukur dan selajutnya penguatan tegangan Av dapat dihitung.

Karena semua tegangan output terdapat pada beban rl, maka :

Rumus di atas berlaku untuk common emiter secara AC.

Besarnya impedansi masukan dari basis adalah :

Contoh soal :

Pertanyaan

1. Gambarkan rangkaian ekivalen DC dan AC2. Gambarkan garis beban DC dan AC, dimana letak titik kerja3. Hitung impedansi input basis4. Hitung impedansi input totalnya5. Besarnya penguatan tegangan pada rangkaian (Av)6. Tegangan pada titik basis (VB)7. Tegangan mpada titik (C) kolektor

Penyelesaian.

V2 = R2

R1+R2x Vcc

= 15

47+15x30V

= 7,26 Volt

VE = V2 – VBE

= 7,26 – 0,7 V

= 6,56 Volt

IE = V ERE

=6,56V8,2K

=0,8mA

VCE = VCC – IC (RC + RE)

= 30 – (0,8 . 10-3) (10K + 8,2K)

= 30 – 14,56

= 15,44 Volt

VCE Q = 15,44 Volt

IC = IE = 0,8 mA

ICQ = 0,8 mA

IC Sat = VCCRC+ℜ

= 30V18,2K

=1,64mA

VCE cut off = VCC = 30 V

Gambarkan garis beban dan titik kerja

Gambarkan rangkaian ekivalent AC

Tahanan AC dari Emiter :

re’ = 25mVI E

= 25mV0,8mA

= 31,25 Ω

Z in Basis = β . re’

= 200 . 31,25

= 6,25

Zintot = R1 // R2 // Z in Basis

= 47 K // 15 K // 6,25 K

= 11,37 K // 6,25 K

= 11,37 .6,25K11,37+6,25K

=71,062517,62

= 4, 033 K

Besarnya penguatan tegangan

Av = r Lre'

=¿ rL = RL // RL

= 10 x3,310+3 ,3

= 2,48 KΩ

Av = 2,48K31,25Ω

=79,36

Besar tegangan output AC dari penguat :

Vout = Av x Vin

= 79,36 x 5 mV

= 396,8 mV

= 397 mV

Tegangan total yang masuk ke Basis (pada titik B)

Tegangan DC + tegangan AC

VBtot = VB + Vin

= 7,26 Volt + 5mV

= 7,26 Volt

Vc = VCC - IC . RC IC = IE

= 30 – (0,8 . 10-3) (10.103)

= 30 – 8

= 22 Volt

Vctot = 22 Volt + 397 mV

= 22,397 Volt

= 22,4 Volt

Cara melukiskan garis beban untuk AC

Setiap penguat melihat 2 macam beban yaitu beban AC dan DC. Melukiskan garis beban DC kita analisa rangkaian secara DC. Dan melukiskan garis beban AC, kita analisa rangkaian secara AC. Dari contoh soal di atas kita telah dapat menggambarkan garis beban Acnya.

Analisa secara AC

rL = RC // RL rL = 2,48 KΩ

IC sat = ICQ + V CEQr 1

= 0,8 mA + 15,44V2,48K

= 7,02 mA

Vce cut off = VCEQ + ICQ . rL

= 15,44 V + 0,8 mA . 2,48 KΩ

= 15,44 V + 1,984 V

= 17,42 Volt

Kita lukiskan garis beban AC, lihat garis beban DC dan AC pada rangkaian di atas.

VCC = 15 Volt

R1 = 10 KΩ

R2 = 2,2 KΩ

RC = 3,6 KΩ

RE = 1 KΩ

RL = 1,5 KΩ

TR = Si

β = 200

Pertanyaan

1. Gambar rangkaian ekivalent DC dan AC2. Gambarkan garis beban DC dan AC3. Berapa besar impedansi input4. Berapa besar penguatan tegangan5. Berapa tegangan di outputnya

Gambarkan rangkaian ekivalent DC dan AC.

Zin tot = R1 // R2 // Z in basis

Zin basis = β (RE + rE’)

Zin tot = R1//R2// β (RE + rE’)

rL = Rc//RL

Rangkaian ekivalen AC tegangan inputnya :

Vin = Ib . β (RE + rE’)

Vin = Ib . Zin basis

Tegangan outputnya :

Vout = β ib.rL

Perbandingan Vout dengan Vin menghasilkan penguatan tegangan

Av = V outV ¿

=βib. r L

ib . β (RE+r E' )

Av = rL

RE+re '

Misalkan besar tegangan beban AC = 500 mV ini sama dengan tegangan output. Dan besarnya tegangan input 100 mV. Maka besar penguatan tegangannya adalah :

A = V outV ¿

=500100

=5x

Artinya : besarnya tegangan output AC 4x lebih besar dibandingkan tegangan input AC.

Ini dapat digambarkan sebagai berikut:

Vout = Ai x Vin

= 200 x 2 mV

= 400 mv

Vin = VoutA

= 2,5350

= 7,14 mV

Simbol segitiga yang ditunjukkan digunakan untuk menggambarkan penguat pada sistem perancangan. Guananya penghambat pembenaman adalah menghasilkan efek umpan balik yang dapat mengurangi pengaruh perubahan dari re’ pada penguatan tegangan. Dengan perkataan lain : rE’ itu gunanya untuk memperkecil perubahan dalam re’, sehingga stabilitas tegangan dapat diharapkan.

Sebagai contoh :

Vin = 1 mV

VCC = 25 V

β = 200

R1 = 47 KΩ

R2 = 15 KΩ

RC = 10 KΩ

RE = 10 KΩ

rE = 1 KΩ

RL = 8,2 KΩ

Harga re’ berkisar antara 50 Ω - 100 Ω

Gambar garis beban DC dan AC nya ? hitung penguatan tegangan

Penyelesaian :

V2 = R2

R1+R1

xV cc

= 15

47+15x25V

= 6,04 Volt

VE =

Gambar garis beban DC dan AC nya? Hitung penguatan tegangan

Penyelesaian:

Untuk tahanan beban AC nya.

Sekarang di gambarkan garis beban dan titik kerja untuk DC dan AC.

Harga rc di tentukan dari 50 sampai 100 ohm maka dihitung penguatan tegangan minimum.

Sekarang, jika kita hitung dengan tanpa penghambat pembenaman, maka:

Dari penghitungan dapat di lihat : Dengan adanya penghambat pembenaman rE tujuannya menstabilkan penguatan tegangan pada rangkaian . Tanpa adanya rE hanya dengan re dapat dilihat dengan perubahan harga re sedikit saja penguatan tegangannya berubah drastis (tidak stabil)

BAB VII

PEGUATAN DAYA

Tujuan :

Setelah mempelajari tentang penguat Daya anda diharapkan :

1. Dapat menggambarkan garis beban DC dan garis beban Acdan letak titik kerja (titik Q)

2. Menghitung tegangan AC tidak terpotong puncak ke puncak yang mungkin dengan penguat common emiter yang diberi.

3. Menggolongkan karakteristik penguat berdasarkan kelas operasi, tipe operasi, tipe penggandengan, dan jangkauan frekuensi.

4. Membicarakan faktor-faktor yang membatasi tingkatan daya transistor. Pada pendekatan-pendekatan elektronika biasanya pada radio dan televisi mempunyai sinyal input yang kecil. Setelah babarapa tingkat penguatan tegangan, sinyal ini menjadi besar dan menggunakan seluruh garis beban. Pada tingkat terakhir, arus kolektor jauh lebih besar karena impedansi outputnya jauh lebih kecil. Penguat stereo speaker misalnya mungkin hanya memiliki impedansi 8 ohm. Transistor sinyal kecil memilikin tingkatan daya kurang dari 1 Watt. Transistor daya digunakan dekat dengan akhir suatu sistem karena daya sinyal dan arusnya yang tinggi. Ditinjau dari segi penguatnya, transistor sebagai penguat daya dapat dibagi menurut kelas-kelas operasinya yaitu :1. Peguat daya kelas A2. Peguat daya kelas B3. Peguat daya kelas C

1. Penguat daya kelas APada penguat daya kelas A, transistor bekerja dengan aktif sepanjang waktu pada baris beban. Ini artinya arus kolektor mengalir 360 dari siklus. Jadi titik kerjanya (Q) diletakkan pada pertengahan garis beban. Sinyal dapat berayun melalui jangkauan maksimum seperti gambar di bawah.

2. Penguat daya kelas B

Pada penguat daya kelas B, arus kolektor mengalir hanya sepanjang setengah siklus (180o) dan titik kerjanya (Q) berada pada cut off. Kemudian hanya setengah yang positif dari tegangan basis AC dapat menhasilkan arus kolektor. Ini dapat mengurangi panas yang terbuang dalam transistor daya.Perhatikan gambar di bawah ini.

3. Penguat daya kelas CPada penguat daya kelas C, arus kolektor mengalir kurang dari 180o dari siklus AC. Dengan operasi kelas C, hanya sebagian dari setengah siklus yang positif dari tegangan basis AC menhasilkan arus kolektor dan kita memperoleh pulsa singkat.

Pada penguat kelas A, titik Q berada di tengah-tengah garis beban DC

Kita mengenal 2 garis beban yaitu garis bebam DC dan garis beban AC. Pada rangkaian di atas titik Q berada di pusat dari garis beban DC.Kita dapat menggambarkan garis beban DC dan AC dengan data-dataDiatas.

Gambar garis beban

Lukis garis beban AC nya!Cara menempatkan titik Q di tengah garis beban DC yang berasal dari pembagi tegangan. Bila titik Q di tengah (diletakkan di tengah-tebgah),Persyaratan :

Dari gambar rangkaian di atas, berapakah daya maks. Yang dapat dikeluarkan dari penguat kelas A? Berapa daya yang harus didissipasikan transistor?Berapa efisiensi dari kelas A?Untuk menyelesaikan pertanyaan ini perlu diketahui bahwa arus kolektor AC adalah gelombang sinus dengan maksimumnya ICQ. Tegangan kolektor-emiter AC adalah gelombang sinus dengan harga maksimumnya sebagai berikut :

Contoh : pembalik fasa pada rangkaian

Jika seluruh garis beban di gunakan, maka daya AC yang diberikan ke rc dan rE adalah maksimum dan sama dengan :

Dissipasi dayanya adalah :

Dissipasi daya adalah daya yang timbul akibat panas yang merugikan artinya energi dalam bentuk panas. Jadi transistor harus mendissipasikan panas ini di sekelilingnya. Dengan kata lain transistor harus mendissipasikan daya rata-rata yang dinyatakan dengan PD.

Hubungan daya output dengan daya stasionir :

Ini menyatakan daya output AC maksimum adalah ½ daya stasionir.

Efisiency dari perhitungan dengan besar ICQ = 50 mA dan VCEQ = 5 Volt, diperoleh daya maksimum = 125 mW = 0,125 Watt, maka :

Ini meynatakan pembelahan fase mengkonsevasikan 16,7% dari catu daya ke dalam daya output AC.

BAB VIIIJFET

Tujuan :Setelah mempelajari tentang JFET, anda diharapkan :1. Dapat menjelaskan konsturksi dasar sebuah JFET2. Dapat menggambarkan diagram yang menunjukkan susunan pembiasan

bersama.3. Dapat mengidentifikasi dan menjelaskan daerah Kurva Drain JFET dan Kurva

Transkonduktasi.4. Dapat menhitung tegangan pinch off proporsional dan menentukan daerah

JFET beroperasi.

FET (Field Effect Transistor)= Transistor Efek MedanAda 2 macam FET yaitu : 1. JFET = Junction2. MOSFET = Metal Oxsida Semikonduktor FET

JFET terbuat dari bahan semikonduktor P dan N.

JFET memiliki 3 buah kaki yaitu :

1. Drain (D) = penguras2. Gate (G) = pintu(gerbang)3. Source (S) = Sumber

JFET juga melalui satu buah saluran (chanel) yaitu jenis N atau saluran P. Saluran ini terbuat dari bahan semikonduktor.

Transistor yang telah dibicarakan pada bab sebelumnya adalah transistor bipolar karena operasinya berdasarkan 2 jenis pembawa muatan yaitu lubang dan elektron. Sedangkan operasi dari suatu transistor unipolar hanya bergantung pada satu jenis muatan yaitu lubang atau elektron.

Pada transistor JFET saluran N pembawa muatan adalah elektron bebas. Pada gambar kita lihat JFET gerbang tunggal hanya mempunyai satu saluran. Bila kita melihat simbolnya, maka kedua daerah P mempunyai satu potensial yang sama oleh karena secara intern keduanya dihubungkan. Apabila mempunyai 2 gerbang dan menghubungkan suatu pengatur dari luar yang terpisah rangkaian ini disebut JFET gerbang dual. Pemakaiannya adalah pencampuran frekuensi (mixer frequency).

Pada JFET, saluran N pembawa muatan yang bergerak adalah elektron bebas sehingga penguras (drain) haruslah dihubungkan dengan kutub positif baterai setelah melalui suatu hambatan. Dan pada JFET saluran P, hole adalah pembawa muatan. Oleh karena JFET saluran P adalah komplemen dari JFET saluran N. Pembawa muatan elektron bebas berasal dari sumber mengalir ke penguras (drain). Maka untuk JFET saluran N arah arus listrik yaitu arah gerak muatan positif dari drain ke sumber.

Memberi Pra Tegangan Untuk JFET

Perhatikan gambar di bawah ini.

Karena adanya tegangan negatif antara gerbang dan sumber, oleh karenanya gerbang mendapat bias rivers. Hanya arus balik yang kecil mengalir dalam saluran. Pendekatan pertama arus gerbang sama dengan nol.

Efek medan berkaitan dengan daerah pengosongan sekitar masing-masing persambungan PN. Elektron-elektron bebas bergerak antara sumber dan drain

(penguras) harus mengalir melalui saluran-saluran sempit diantara daerah deplesi. Lebar deplesi inilah yang menentukan lebar saluran penghantar. Makin negatif tegangan gerbang, saluran semakin sempit dan lapisan deplesi semakin berdekatan. Perbedaan pokok antara JFET dengan transistor bipolar ialah gerbang diberi tegangan rivers sedangkan basis pada transistor diberi bias maju. Berarti JFET adalah suatu rangkaian yang dikendalikan tegangan. Oleh karenanya hanya tegangan masukan yang mengendalikan arus keluaran. Sedang pada transistor bipolar, arus masukan yang menentukan arus keluaran. Pada JFET tahanan inputnya mendekati tak terhingga, biasanya lebih besar dari 10 M ohm.

Gambar (a) memperlihatkan JFET dengan memberi bias normal. Jika tegangan Gerbang VGG diturunkan jadi nol, secara efektif gerbangnya dihubungpendekkan dengan sumber (Gambar b). Pada Gambar (c) yaitu kurva arus drain dimana arus penguras (drain) naik dengan cepat dalam daerah jenuh tetapi mendatar di daerah aktif. Antara VP dengan dengan VDS maksimum, arus penguras hampir konstan. Apabila tegangan penguras terlalu besar, JFET dadal seperti ditunjukkan dalam gambar.

Tegangan jepeit VP adalah tegangan penguras. Arus penguras menjadi hampir tetap untuk keadaan gerbang dihubungpendekkan. Apabila tegangan penguras sama dengan VP, saluran yang menghantar menjadi sangat sempit dan lapisan-lapisan pengosongan hampir bersinggungan. Ole karena sempitnya saluran, peningkatan tegangan penguras menghasilkan kenaikan arus penguras kecil. Perhatikan gambar di bawah ini (VP = 4 Volt).

Pada gambar, data munjukkan IDSS untuk suatu tegangan penguras di daerah aktif antara 10V dan 20V. Oleh karena kurva karakteristiknya hampir datar di daerah aktif, IDSS merupakan pendekatan yang baik dari arus penguras. Pada kurva paling atas VGS = 0, kondisi gerbang dihubungkan pendek (singkat). Tegangan jepitnya kira-kira 4 Volt dan tegangan dadal 30 Volt, IDSS = 10 mA VGS = VGS off (lapisan deplesi bersinggungan) untuk gerbang dihubungpendekkan.

VP = - VGS (off) jika pada lembar data ada tertulis VGS (off0 = -4 Volt, segera kita tahu bahwa VP = 4 Volt.

Kurva transkonduktansi dari JFET adalah grafik dari ID terhadap VGS. Dengan membaca ID dan VGS, kita dapat membuat kurva transkonduktasi seperti gambar di bawah ini.

Gambar (a): Kurva Transkonduktansi

Kurva transkonduktasi dari gambar (a) adalah sebagian dari parabola. Dengan kalkulus dapat diturunkan persamaan sebagai berikut :

Dengan mensubsitusikan 0, ¼, ½, ¾, dan 1 untuk VGS, kita dapat menghitung harga IP/IDSS yang bersangkutan yaitu diperoleh: 1, 9/16, ¼, 1/6, dan 0.

Kurva ini berlaku untuk setiap JFET.

Gambar : Kurva Transkonduktansi

Perhatikan kurva di atas

IDSS = 10 mA untuk VGS = 15 Volt Jika VGS = -1 V menurunkan arus drain 5,26 mA

VGS = -2 V menurunkan arus drain 2,5 mA

VGS = -3 V menurunkan arus drain 0,625 mA

VGS = -4 V menurunkan arus drain mendekati nol.

Tegangan ini disebut tegangan sumbat gerbang sumber (VGS(off)). Pada saat VGS(off), lapisan-lapisan pengosongan menyentuh dan hal inilah yang membuat arus drain = 0

Dari contoh gambar di atas bisa dilihat :

- Jangkauan normal dari tegangan drain adalah antara 4 Volt dan 30Volt- Jangkauan normal dari tegangan gerbang adalah antara -4 Volt dan 0Volt- Jangkauan normal dari drain adalah antara 0 Volt dan 10 mA

Contoh 1 :Lembar data dari suatu 2N5457 dengan arus bocoran gerbang balik sebesar 1 nA untuk suatu tegangan gerbang baik 15 Volt. Berapa besar resistansi antara gerbang dan sumber?Penyelesaian :

Contoh 2 :Suatu JFET mempunyai IDSS sebesar 4 mA dan VGS(off) sebesar -2 Volt dan tegangan gerbang balik sebesar 15 Volt.

Pembiasan Pada Daerah AktifBias pembagi tegangan

Jika kita menggambarkan garis beban dan titik kerjanya, maka :I. Cari arus jenuhII. Hitung tegangan cut off

Contoh :

Penyelesaian :

I. Arus jenuhII. Tegangan cut off (VDS cut off) = VDD = 30 Volt

Gambar garis beban dan titik kerja :

Transkonduktansi sama dengan arus drain AC dibagi dengan tegangan gate-source AC

Transkonduktansi memberitahukan bagaimana efek tegangan gate-source dalam mengendalikan arus drain. Transkoduktansi yang lebih tinggi akan lebih mengendalikan