Pertemuan 12 - STIKOM Surabaya OpenCourseWare

Report
ELEKTRONIKA
Bab 8. Model AC
DR. JUSAK
Model AC
Jika sebuah tegangan AC kecil dihubungkan ke basis, akan
menghasilkan tegangan kolektor AC yang lebih besar. Atau bisa
dikatakan tegangan kolektor adalah versi tegangan basis AC yang
dikuatkan.
Dengan ditemukannya transistor sebagai penguat, merupakan evolusi
di bidang elektronika untuk menggatikan tabung vakum. Tanpa
penguat tidak akan ada radio, televisi, komputer, dan banyak
perangkat elektronika lainnya.
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
2
Penguat Bias Basis
Penguat bias basis tidak diproduksi secara masal, namun
pemahaman terhadap bias basis penting sebagai pembahaman
dasar bagi sebuah penguat.
Kapasitor Penyambung (Coupling Capacitor)
Impedansi kapasitor berbanding terbalik dengan frekuensi. Oleh
karena itu kapasitor melewatkan tegangan AC dan memblokir
tegangan DC.
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
3
Kapasitor Penyambung (kopling)
Pada Gambar di bawah, kapasitor disebut sebagai kapasitor kopling
karena menghubungkan sinyal AC melalui resistor. Dengan cara ini
memungkinkan kita menghubungkan sinyal AC ke penguat tanpa
mengganggu titik Q. C
SHORT
R
V
.
DC
R
V
.
.
.
AC
.
(a)
(b)
.
(c)
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
4
Kapasitor Penyambung (kopling)
Agar kapasitor kopling bekerja dengan baik, reaktansi harus lebih
kecil dibandingkan resistansi pada frekuensi terendah sumber AC.
Misal, sumber AC mempunyai frekuensi bervariasi 20 Hz – 20 KHz,
maka harus dipikirkan resistansi pada frekuensi 20 Hz.
Kopling yang baik memenuhi :
 < 0,1
Dengan kata lain reaktansi paling sedikit 10 kali lebih kecil
dibandingkan resistansi pada frekuensi terendah operasinya.
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
5
Kapasitor Penyambung (kopling)
Perhatikan gambar di atas. Nilai impedansi adalah :
=
2 + 2
Maka pada kondisi terjelek, nilai impedansi rangkaian adalah :
 = 2 + 0,12 = 1,012 = 1,005
Dengan perbandingan  < 0,1, dapat didekati bahwa semua
kapasitor kopling berfungsi sebagai rangkaian terhubung singkat AC.
Lihat gambar (b).
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
6
Kapasitor Penyambung (kopling)
Kesimpulan:
Untuk analisis DC, kapasitor berfungsi seperti rangkaian terbuka.
Untuk analisis AC, kapasitor berfungi seperti rangkaian yang
terhubung singkat.
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
7
Contoh 1
Jika sebuah rangkaian kapasitor dan tahanan dalam bentuk seri
dengan sumber tegangan AC memiliki nilai  = 2Ω, frekuensi
berada pada range 20Hz sampai 20kHz, tentukan nilai kapasitor
untuk menjadi sebuah kapasitor kopling!
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
8
Rangkaian DC
Gambar di samping di atas adalah sebuah
rangkaian bias basis dengan tegangan basis DC
0.7V. Dengan sumber tegangan 30V yang
terhubung ke basis melalui resistor 1M, maka
besar arus basis adalah :
 =
30
1Ω
+30V
1M
5k
= 30
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
9
Rangkaian DC
Apabila nilai penguatan arus  = 100, maka
 = 3.
Dan tegangan kolektornya adalah :
 = 30 − 3 5Ω = 15
Sehingga titik kerja Q terletak pada 3mA dan 15V.
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
10
Rangkaian Penguat
Gambar di bawah ini adalah sebuah rangkaian penguat bias basis.
+30V
1M
5k
100k
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
11
Rangkaian Penguat
Cara kerja rangkaian ini adalah :
Kapasitor kopling digunakan untuk menghubungkan sumber AC
dengan basis. Karena kapasitor kopling terhubung buka untuk DC,
maka arus basis DC akan tetap sama untuk rangkaian yang
menggunakan atau tanpa kapasitor dan sumber AC.
Begitu pula dengan kapasitor yang menghubungkan kolektor
dengan resistor beban 100K.
Idenya adalah kapasitor kopling melindungi Sumber AC dan
resistansi beban dari perubahan titik Q.
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
12
Rangkaian Penguat
Misalkan sumber AC yang terhubung sebesar 100V. Kapasitor
kopling bersifat terhubung tutup untuk sumber AC, maka semua
sumber tegangan AC akan tampak diantara basis dan ground.
Tegangan AC ini akan menghasilkan arus basis AC ditambah dengan
IB
arus basis DC seperti pada gambar.
30  A
t
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
13
Rangkaian Penguat
Dari arus basis dihasilkan arus kolektor sesuai tingkat penguatan transistor.
Misalkan tingkat penguatan adalah 100, maka arus kolektor adalah 3mA.
Karena arus kolektor yang telah dikuatkan melalui resistor kolektor, akan
menghasilkan tegangan yang berubah-ubah. Maka tegangan yang dihasilkan juga
berubah-ubah.
IC
VC
30mA
15V
t
(a)
t
(b)
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
14
Rangkaian Penguat dan Bentuk
Gelombang
+30V
1M
5k
0
+0,7V
+15V
100k
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
15
Rangkaian Penguat dan Bentuk
Gelombang
Tegangan AC berbentuk sinusoidal terhubung ke basis yang
mempunyai tegangan DC sebesar 0,7V.
Tegangan AC ini menimbulkan arus basis sinusoidal. Hal ini
menghasilkan arus dan tegangan kolektor yang juga sinusoidal, yang
diinversikan dan dijumlahkan dengan tegangan kolektor DC 15V.
Pada kapasitor kopling yang terhubung buka pada arus searah, akan
menghambat komponen DC dari tegangan kolektor. Untuk arus
bolak-balik kapasitor akan terhubung singkat dan menghubungkan
tegangan kolektor AC dengan resistor beban. Sehingga tegangan
beban adalah sinyal murni AC dengan nilai rata-rata nol.
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
16
Penguat Bias Emiter
Penguat bias emitter (VDB atau TSEB) lebih banyak digunakan karena
mempunyai titik Q yang lebih stabil.
Kapasitor Bypass
Cara kerja kapasitor bypass mirip dengan kapasitor kopling, yaitu
meneruskan arus bolak-balik dan menahan arus searah.
Tetapi kapasitor ini tidak digunakan untuk menyambung dua titik,
kapasitor bypass digunakan untuk membuat ground sinyal AC.
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
17
Kapasitor Bypass
Seperti pada gambar, kapasitor bypass membuat titik E terhubung
langsusng pada ground. Kapasitor bypass penting karena membuat
ground AC pada sebuah penguat tanpa mengganggu titik kerja Q.
R
E
R
C
V
(a)
E
AC
Ground
V
(b)
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
18
Kapasitor Bypass
Agar kapasitor bekerja dengan baik, reaktansinya harus lebih kecil
dari frekuensi terendah pada sumber AC.
Aturan yang digunakan untuk bypass yang baik adalah :
 < 0,1
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
19
Contoh 2
Perhatikan gambar di samping. Frekuensi
masukan pada tegangan  adalah 1kHz.
Tentukan berapada nilai kapasitor  agar
titik  terhubung pada ground!
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
20
Penguat Bias Pembagi Tegangan
Gambar di bawah ini adalah rangkaian penguat bias pembagi
tegangan.
+10V
10k
3.6k
+6.4V
0
0
+1.8V
+1.1V
100uV
2.2k
100k
1k
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
21
Contoh 3
Pada rangkaian di atas, tentukan nilai dari:  ,  ,  ,  !
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
22
Penguat Bias Pembagi Tegangan
Kapasitor kopling digunakan antara input dengan basis, dan juga
antara kaki kolektor dan tahanan beban.
Kapasitor bypass digunakan antara emiter dan ground. Dengan
kapasitor bypass arus basis akan lebih besar, sehingga diperoleh
penguatan tegangan yang besar.
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
23
Penguat Bias Pembagi Tegangan
Terlihat pada gambar, tegangan sumber adalah tegangan AC kecil
dengan nilai rata-rata 0. Tegangan basis adalah hasil penjumlahan
tegangan AC dengan tegangan DC sebesar 1,8V. Tegangan kolektor
adalah hasil penguatan, pembalikan dan penjumlahan dengan
tegangan DC sebesar 6,04V. Tegangan pada beban sama dengan
tegangan kolektor tetapi memiliki nilai rata-rata 0V.
Perhatikan tegangan pada emiter adalah tegangan DC dengan
tegangan 1,1V. Tidak ada sinyal AC pada emiter akibat adanya
ground.
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
24
Penguat Bias Emiter
dengan Dua Catu Daya
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
25
Contoh 4
Pada rangkaian di atas, tentukan nilai dari:  ,  ,  ,  !
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
26
Penguat Bias Emiter
dengan Dua Catu Daya
Pada gambar terlihat adanya 2 kapasitor kopling dan sebuah
kapasitor bypass. Sinyal AC dioperasikan sama seperti bias pembagi
tegangan.
Sinyal AC disambungkan ke basis, kemudian sinyal dikuatkan untuk
mendapatkan penguatan tegangan pada kolektor.
Sinyal yang telah dikuatkan selanjutnya disambungkan ke tahanan
beban.
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
27
Penguat Bias Emiter
dengan Dua Catu Daya
Terlihat pada gambar, tegangan sumber adalah tegangan AC kecil
dengan nilai rata-rata 0.
Tegangan basis adalah hasil penjumlahan tegangan AC dengan
tegangan DC sebesar 0V.
Tegangan kolektor adalah hasil penguatan, pembalikan dan
penjumlahan dengan tegangan DC sebesar 5,32V. Tegangan pada
beban sama dengan tegangan kolektor tetapi memiliki nilai rata-rata
0V.
Perhatikan tegangan pada emiter adalah tegangan DC dengan
tegangan -0,7V. Tidak ada sinyal AC pada emiter akibat adanya
ground.
ELEKTRONIKA – STMIK STIKOM SURABAYA
28

similar documents