PENGUAT DASAR TRANSISTOR Transistor sebagai Penguat
Salah satu fungsi Transistor Transist or yang paling banyak digunakan di dunia Elektronika Analogadalah sebagai penguat yaitu penguat arus,penguar te gangan, dan penguat daya. Fungsi komponen semikonduktor ini dapat kita temukan pada rangkaian Pree -Amp Mic, Pree-Amp Head, Mixer, Echo, Tone Control, Amplifier dan lain-lain. Prinsip kerja transistor pada contoh rangkaian di bawah adalah, arus kecil pada basis (B) yang merupakan input dikuatkan beberapa kali setelah melalui Transistor. Arus output yang telah dikuatkan tersebut diambil dari terminal Collector (C). Besar kecilnya penguatan atau faktor pengali ditentukan oleh beberapa perhitungan resistor yang dihubungkan dihubungkan pada setiap terminal transistor dan disesuaikan dengan tipe dan karakteristik transistor. Signal yang diperkuat dapat berupa arus DC (searah) dan arus AC ( bolak-balik) tetapi maksimal tegangan output tidak akan lebih dari tegangan sumber (Vcc) Transistor.
Rangkaian transistor sebagai penguat
Bentuk signal input dan output penguatan
Pada gambar pertama (Transistor Sebagai Penguat), tegangan pada Basis (dala m mV) dikuatkan oleh Transistor menjadi besar (dalam Volt). Perubahan besarnya tegangan output pada Collector akan mengikuti perubahan tegangan input pada Basis. Pada gambar kedua dapat terlihat perubahan dan bentuk gelombang antara input dan output yang telihat melalui Osciloscope. Berdasarkan cara pemasangan ground dan pengambilan output, penguat transistor dibagi menjadi tiga bagian yaitu:
Konfigurasi Common Base
Penguat Common Base digunakan sebagai penguat tegangan. Pada r angkaian ini Emitor merupakan input dan Collector adalah output sedangkan Basis di-ground-kan/ ditanahkan.
Sifat-sifat Penguat Common Base:
1. Isolasi input dan output tinggi sehingga Feedback lebih keci. 2. Cocok sebagai Pre-Amp karena mempunyai impedansi input tinggi yang dapat menguatkan sinyal kecil. 3. Dapat dipakai sebagai penguat frekuensi tinggi. 4. Dapat dipakai sebagai buffer. Konfigurasi Common Emitor:
Penguat Common Emitor digunakan sebagai penguat tegangan. Pada rangkaian ini Emitor diground-kan/ ditanahkan, Input adalah Basis, dan output adalah Collector.
Sifat-sifat Penguat Common Emitor: 1. Signal output berbeda phasa 180 derajat. 2. Memungkinkan adanya osilasi akibat feedback, untuk mencegahnya sering dipasang feedback negatif. 3. Sering dipakai sebagai penguat audio (frekuensi rendah). 4. Stabilitas penguatan rendah karena tergantung stabilitas suhu dan bias transistor.
Jika tegangan keluaran turun oleh pertambahan arus beban , maka VBE ( tegangan basis – emiter ) bertambah dan arus beban bertambah beasr pula , sehingga titik q( kerja ) bergeser keatas sepanjang garis beban , dan VEC( tegangan emiter – colector) berkurang . Akibatnya Vo (tegangan keluaran ) bertambah besar melawan turunnya Vo oleh arus beban sehingga keluaran Vo akan tetap Emiter menjadi bagian bersama untai masukan dan keluaran . Resistansi keluarannya adalah resistansi didalam penguat yang terlihat oleh beban , resistansi keluaran, diperoleh dengan membuat Vs = 0 dan RL ( hambatan beban ) = ∞ . Dengan menghubungkan pembangkit luar pada ujung keluaran , maka arus mengalir kedalam penguat. Konfigurasi emitor-bersama lebih sering digunakan sebagai penguat arus. Sesuai dengan namanya emitor dipakai bersama sebagai terminal masukan maupun keluaran. Arus input dalam konfigurasi ini adalah
iB , dan arus emitor
, karenanya besarnya arus kolektor adalah
Atau
Untuk menyederhanakan persamaan 10.3 kita telah mendifinisikan “nisbah transferarus” sebagai
dan kita dapat mencatat besarnya arus cutoff kolektor sebagai
Dengan demikian bentuk sederhana persamaan arus keluaran (kolektor) dalam bentuk arus masukan (basis) dan nisbah transfer-arus adalah
Gambar 10.4 Karakteristik transistor n-p-n untuk konfigurasi emitor-bersama
Bentuk karakteristik emitor-bersama diperlihatkan pada gambar 10.4. besarnya arus masukan B i relatif kecil untuk tegangan kolektor-emitor lebih besar 1 V, dan harganya tergantung pada besarnya tegangan sambungan emitor-basis. Untuk BJT silikon misalnya, untuk tegangan panjar maju sekitar 0,7 V akan memberikan B i yang cukup besar. Pada gambar 10.4-b nampak bahwa sesuai dengan persamaan 10.6, untuk = 0 B i , arus C i berharga relatif kecil dan hampir konstan pada harga CEO I . Setiap ada kenaikan arus B i , akan diikuti kenaikan arus C i sebesar B b i . Untuk
, jelas sedikit perubahan pada ib akan memberikan kenaikan C i yang sangat besar. Sedikit kenaikan pada a akan menghasilkan perubahan yang lebih besar pada b , dan efek dari CE v pada konfigurasi ini akan lebih nampak dibandingkan pada konfigurasi basis-bersama (lihat juga gambar 10.2-c).
Dengan uraian di atas dapat dibuat catatan penting untuk konfigurasi emitorbersama. Arus kolektor C i merupakan fungsi B i dan CE v , sehingga untuk menggambarkan karakteristik hubungan ketiganya dapat dilakukan dengan menggambar kurva seperti terli hat pada gambar 10.4-c. Ini merupakaan tipikal “karakteristik keluaran” dari transistor daya rendah dengan ciri dasar sebagai berikut:
Arus kolektor hampir sama dengan arus emitor (untuk > 1 CE v volt), sehingga berlaku hubungan eksponensial
Jika 1 2 , BE BE v v memberikan arus 1 2 , C C i i maka kita mempunyai
Dengan demikian kita memberikan indikasi masukan tegangan BE v (dari pada arus masukan B i ) yang diperlukan oleh setiap kurva karakteristik ji ka kita mengetahui BE v . Untuk suatu transistor dapat berharga sebagai berikut:
Gambar 10.5 Karakteristik keluaran konfigurasi emitor-bersama
Kurva karakteristik hubungan C i , B i dan CE v untuk suatu harga BE v , dari transistor di atas adalah seperti diperlihatkan pada gambar 10.5. Perlu dicatat bahwa besarnya C i naik secara linier dengan adanya kenaikan B i (ditunjukkan oleh jarak yang sama antar kurva), namun perubahan C i terhadap BE v jauh dari kondisi linier (tentu saja mempunyai hubungan eksponensial). Gambar 10.6 memberikan karakteristik hubungan C i , B i dan CE v untuk transistor yang lain lagi, yang memberikan gambaran efek dari p emberian tegangan yang tinggi. Gambar 10.7 memberikan detail dari kurva pada gambar 10.5 untuk tegangan yang rendah.
Gambar 10.6 Karakteristik konfigurasi emitor-bersama dengan CE v tinggi.
Gambar 10.7 Karakteristik konfigurasi emitor-bersama dengan CE v rendah.
Contoh Sebuah transistor silikon n-p-n memiliki
terangkai seperti pada gambar di bawah. Perkirakan besarnya C E CE i , i dan v . Perhatikan bahwa pada penggambaran rangkaian elektronika, sumber tegangan (baterai) biasanya dihilangkan, diasumsikan bahwa terminal +10V (dalam kasus soal ini) dihubungkan dengan tanah.
Jawab Pada transistor ini
dan besarnya arus cutoff kolektor adalah
Besarnya arus kolektor adalah
Seperti telah diharapkan untuk transistor silikon, CEO I merupakan bagian yang sangat kecil dari C i . Besarnya arus emitor adalah
Tegangan kolektor-emitor sebesar
Karena
maka sambungan kolektor basis (np) berpanjar mundur seperti yang diperlukan.
Penguat Common Collector
Penguat Common Collector digunakan sebagai penguat arus. Rangkaian ini hampir sama dengan Common Emitor tetapi outputnya diambil dari Emitor. Input dihubungkan ke Basis dan output dihubungkan ke Emitor. Rangkaian ini disebut juga dengan Emitor Follower (Pengikut Emitor) karena tegangan output hapir s ama dengan tegangan input.
Sifat-sifat Penguat Common Collector: 1. Signal output dan sigal input satu phasa (tidak terbalik seperti Common Emitor). 2. Penguatan tegangan kurang dari 1 (satu). 3. Penguatan arus tinggi (sama dengan HFE transistor).
4. Impedansi input tinggi dan impedansi output rendah sehingga cocok digunakan sebagai buffer.
Berdasarkan titik kerjanya penguat transistor ada t iga jenis, yaitu: 1. PenguatKelas A PenguatkelasAadalahpenguat yang titikkerjaefektifnyasetengahdaritagangan VCC penguat. UntukbekerjapenguatkelasAmemerlukan bias awal yang menyebabkanpenguatdalamkondisisiapuntukmenerimasinyal. KarenahalinimakapenguatkelasAmenjadipenguatdenganefisiensiterendahnamundengantingka tdistorsi (cacatsinyal) terkecil.
PenguatKelas A
Sistem bias penguatkelasA yang populeradalahsistem bias pembagitegangandansistem bias umpanbalikkolektor. Melaluiperhitungantegangan bias yang tepatmakakitaakanmendapatkantitikkerja transistor tepatpadasetengahdaritegangan VCC penguat. Penguatkelas A cocokdipakaipadapenguatawal (pre amplifier) karenamempunyaidistorsi yang kecil.
2. PenguatKelas B Penguatkelas B adalahpenguat yang bekerjaberdasarkantegangan bias darisinyal input yang masuk. Titikkerjapenguatkelas B beradadititik cut-off transistor.Dalamkondisitidakadasinyal input makapenguatkelas B beradadalamkondisi OFF danbarubekerjajikaadasinyal input dengan level diatas 0.6Volt (batastegangan bias transistor).
PenguatKelas B
Penguatkelas B mempunyaiefisiensi yang tinggikarenabarubekerjajikaadasinyal i nput. Namunkarenaadabatasantegangan 0.6 Volt makapenguatkelas B tidakbekerjajika level sinyal input dibawah 0.6Volt. Hal inimenyebabkandistorsi (cacatsinyal) yang disebutdistorsi cross over, yaitucacatpadapersimpangansinyal sinus bagianatasdanbagianbawah. Penguatkelas B cocokdipakaipadapenguatakhirsinyal audio karenabekerjapada level te gangan yang relatiftinggi (diatas 1 Volt). Dalamaplikasinya, penguatkelas B menggunakansistemkonfigusi push-pull yang dibangunolehdua transistor.
3. Penguatkelas AB Penguatkelas AB merupakanpenggabungandaripenguatkelasAdanpenguatkelas B. Penguatkelas AB diperolehdengansedikitmenggesertitikkerja transistor sehinggadistorsi cross over dapatdiminimalkan. Titikkerja transistor tidaklagi di garis cut-off namunberadasedikitdiatasnya.
PenguatKelas AB
4. Penguatkelas C
Penguatkelas C miripdenganpenguatkelas B, yaitutitikkerjanyaberada di daerah cut-off transistor.Bedanyaadalahpenguatkelas C hanyaperlusatu transistor untukbekerja normal tidaksepertikelas B yang harusmenggunakandua transistor (sistem push-pull).Hal inikarenapenguatkelas C khususdipakaiuntukmenguatkansinyalpadasatusisiataubahkanhanyapuncak-puncaksinyalsaja.
PenguatKelas C
Penguatkelas C tidakmemerlukanfidelitas, yang dibutuhkanadalahfrekuensikerjasinyalsehinggatidakmemperhatikanbentuksinyal.Penguatkela s C dipakaipadapenguatfrekuensitinggi.Padapenguatkelas C seringditambahkansebuahrangkaian resonator LC untukmembantukerjapenguat.Penguatkelas C mempunyaiefisiensi yang tinggisampai 100 % namundenganfidelitas yang rendah.
DAFTAR PUSTAKA
http://www.meriwardana.com/2011/11/prinsip-kerja-transistor-transistor.html https://abisabrina.wordpress.com/2010/08/14/fungsi-dasar-transistor/ http://id.shvoong.com/exact-sciences/physics/2018083-transistor-dan-penjelasannya-dasardasar/#ixzz2D9ECmgJo http://id.scribd.com/doc/44314467/Transistor-Adalah-Alat-Semikonduktor-Yang-DipakaiSebagai-Penguat http://www.linksukses.com/2012/03/transistor-sebagai-penguat.html
http://ini-robot.blogspot.com/2012/08/aplikasi-transistor-sebagai-saklar.html http://ini-robot.blogspot.com/2012/08/aplikasi-transistor-sebagai-saklar.html http://blog.umy.ac.id/aharismico/2012/05/31/aplikasi-transistor/ http://Scrib.blogspot.org//
