makalah penguat gandengan DC

6,904 views
6,753 views

Published on

walaupun isinya agak berantakan, tapi semoga bermanfaat...

1 Comment
3 Likes
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total views
6,904
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
3
Actions
Shares
0
Downloads
296
Comments
1
Likes
3
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

makalah penguat gandengan DC

  1. 1. <ul><li>PENDAHULUAN
  2. 2. Dalam praktek sering kali kita harus menghubungkan suatu penguat dengan suatu sumber, dengan penguat lain, atau dengan beban secara langsung. Ini perlu dilakukan bila isyarat berupa arus DC atau tegangan bolak balik dengan frekuensi amat rendah.
  3. 3. Dalam banyak hal kita perlu menghubungkan satu transistor dengan transistor yang lain secara langsung yaitu apabila diinginkan penguatan arus yang besar untuk isyarat DC maupun AC. Selain itu, penggandengan langsung antara dua transistor juga dilakukan untuk membuat rangkaian lebih sederhana, ringkas, dan mempunyai titik operasi yang lebih mantap, yaitu tidak mudah berubah.
  4. 4. Dalam bab ini mula-mula akan dibahas mengenai penguat gandengan DCyang biasa, yaitu kolektor transistor pertama dihubungkan dengan basis transistor kedua. Kemudian hubungan Darlington, yaitu emitor transistor pertama masuk basis transistor kedua, hubungan npn-pnp, penguat differensial, serta penguat kaskoda.
  5. 5. Penguat dengan dua transistor dihubungkan langsung
  6. 6. Gambar dibawah ini menunjukkan dua transistor npn yang digandengkan langsung secara biasa, diamana kolektor transistor pertama dihubungkan dengan basis transistor kedua. Agar penguat bekerja dengan baik, yaitu mampu menghasilkan isyarat keluaran yang besar tanpa cacat, titik-q haruslah ditengah garis beban. Penguat dengan tegangan panjar seperti ini disebutpenguat kelas-A.
  7. 7. 110687184718
  8. 8. Karena kedua transistor berhubungan langsung, yaitu tanpa kapasitor penyekat DC, maka tegangan panjar pada satu transistor akan mempengaruhi tegangan panjar transistor yang lain. Agar transistor Q2 mendapat tegangan panjar kelas A, yaitu dengan titik kerja di tengah garis beban , maka VCE(q) untuk Q2 haruslah sama dengan 10 V, sehingga emitor Q2 mempunyai tegangan 10 V terhadap tanah. Oleh karena RE3 = 1 KΩ, maka IE(q) untuk transistor Q2 haruslah sama dengan 10 mA. Informasi ini diperlukan untuk menghitung hie2. Oleh karena kolektor Q1 berbeda satu VBE diatas emitor Q2 maka tegangan kolektor Q1 haruslah kira-kira 10.6 V. selanjutnya ini berarti
  9. 9. ICI=VCC-Vc(Q1)RC1=9.4 V10 K=0.94mA
  10. 10. Dan tegangan emitor transistor Q1 haruslah pada (RE1+RE2)IC1 (q)=0.5 V terhadap tanah. Kemudian tegangan basis Q1 haruslah pada tegangan VB= VE + VBE =0.5 +0.^%= 1.15 V. nilai tegangan pada basis Q1 dapat juga kita hitung dari:
  11. 11. VB Q1=RB2RB1+RB2VCC= 6.2106.2×20 V=1.17 V
  12. 12. 1251502894411Untuk menganalisa perilaku penguat untuk isyarat kecil, maka dapat dihitung penguat tegangan pada frekuensi tengah. Rangkaiannya dapat ditunjukkan pada gambar dibawah ini:
  13. 13. Untuk memudahkan perhitungan, maka dianggap 1hoe2 jauh lebih besar dari RE2, dan 1hoe1≫(RE1+RC).
  14. 14. Dari gambar tersebut,
  15. 15. v0=1+β2ib2RE3
  16. 16. v1=ib2hie2+1+β2RE3ib2
  17. 17. v1=β1ib1RC//hie2(1+β2)RE3
  18. 18. vi=ib1hie+1+β1ib1RE1
  19. 19. =hie1+(1+β1)RE1ib1
  20. 20. Sehingga
  21. 21. vo=(1+β2)RE3v1hie2+(1+β2)RE3
  22. 22. =-1+β2RE3β1RC//hie2(1+β2)RE3ib1hie2+(1+β2)RE3
  23. 23. Kvi=v0v1=-1+β2RE3β1RC//hie2(1+β2)RE3hie2+(1+β2)RE3hie1+(1+β1)RE1
  24. 24. hie2=1+β225IEQ2;hie1=1+β125IEQ1
  25. 25. Akibatnya//
  26. 26. Kvi=-RE3RC//hie2(1+β2)RE3re2+RE3(re1+RE1)
  27. 27. Selanjutnya dihitung,
  28. 28. hie2+1+β2RE3=1+β2re2+RE3
  29. 29. =1+β225IEq2+1 K≅1+β2RE3≅300K
  30. 30. Jika β2=300
  31. 31. Oleh karena itu RC1=10K,maka RC1//hie21+β2RE3≅RC1=10K
  32. 32. Selanjutnya re1=25IEmA=250.94≅26Ω
  33. 33. Kvi=-RE3Rc1RE3re1+RE1=10426+68=10494≅100
  34. 34. Kvi=40 dB
  35. 35. Dapat juga diperkirakan nilai hambatan masukan Ri dan hambatan keluaran Ro
  36. 36. Ri=RB//hie1+(1+β1)RE1, dengan RB=RB1//RB2
  37. 37. =8K2//100K//(1+β1)(re1+RE1)
  38. 38. =8K2//100K//(200)(26+68)
  39. 39. =8K2//100K//18.4K=5.7K</li></ul>Dengan andaian β1=200<br />R0=RE2//(hie2+RC)1+β2=RE2//re+RC1+β2<br />=1K//(2.5Ω+33Ω)≅35Ω<br /><ul><li>Tegangan Panjar Balikan
  40. 40. 2825860611312225784674921Suatu variasi rangkaian tegangan pancar untuk penguat dengan dua transistor yang digandengakan langsung dilukiskan pada gambar 3.1 dan 3.2 dibawah ini.
  41. 41. Pada rangkaian tersebut, arus panjar Q1 diambil dari rangkaian pada emitor Q2. Misalan arus IC2 pada Q2 bertambah besar, tegangan DC pada titik a akan naik. Akibatnya, arus basis untuk Q1 akan bertambah besar, arus kolektor IC1 pada transistor Q1 akan bertambah besar dan tegangan DC pada kolektor C1 akan turun. Akibatnya, VBE pada transistor Q2 akan berkurang, mempengaruhi arus kolektor IC2 pada transistor Q2, dan tegamgan titik a kan turun. Tampak bahwa dengan tegangan panjar balikan rangkaian akan menekannya bila karena suatu hal tegangan pada titik a bertambah. Akibatnya dengan tegangan panjar seperti inidapat kita peroleh titik kerja yang mantap.
  42. 42. Pelepas Gandengan
  43. 43. 10845583769010Pada gambar dibawah ini, resistor R3 dan kapasitor CD dipasang agar pengaruh tegangan isyarat pada transistor Q2 terhadap VCC karena hambatan dalam VCC tidak masuk kedalam rangkaian Q1. Apabila hal ini terjadi, maka dapat terjadi osilasi, yaitu keadaan dimana tanpa isyarat masukan terjadi isyarat keluaran. Osilasi ini biasa terjadi pada daerah frekuensi amat rendah, sehingga penguat akan menghasilkan isyarat yang mengeluarkan bunyi sseperti perahu motor. Osilasi semacam ini disebut osilasi perahu motor. Kombinasi R3 dan CD dipilih agar mempunyai tetapan waktu R3 CD yang amat rendah, sehingga tegangan syarat yang kembali melalui VCC ditekan serendah mungkin. Kapasitor CD disebut kapasitor pelepas gandengan, yaitu melepaskan gandengan antara satu tahap dengan tahap berikutnya terhadap pengaruh isyarat pada arus dari VCC.
  44. 44. Pasangan Darlington</li></ul> Karena penguatan tergantung pada harga β , maka memproduksi transistor dengan β<br />yang tinggi banyak memberi keuntungan. Tetapi untuk maksud tersebut diperlukan<br />lapisan yang sangat tipis pada daerah basis yang akan mengakibatkan transistor<br />mempunyai tegangan dadal (breakdown voltage) rendah.<br />Untuk mencapai maksud tersebut di atas bisa dilakukan dengan menghubungkan<br />dua transistor yang biasa disebut dengan pasangan Darlington seperti terlihat pada<br />gambar di bawah ini. Pasangan transistor tersebut terdapat di pasaran dalam paket dengan<br /><ul><li>ujung-ujung kaki E’, B’ dan C’.</li></ul>Jika kita berasumsi arus masukan i seperti diperlihatkan pada gambar 14.10 dan<br />menghitung arus yang mengalir, akan didapat penguatan efektif β=(IC’IB’) adalah<br />157924590805<br />1090930448945<br />Pasangan Darlington sering juga digunakan dengan arus emitor yang relative tinggi sehingga β2 relatif kecil; jika tidak Q1 mempunyai berarus rendah sehingga β1 bisa berharga kecil. Namun demikian dengan mudah kita mendapatkan<br />β=50x100=500<br />Kita mungkin berangan-angan dapat menghitung re dari arus emitor dari Q2. Namun demikian Q2 dikendalikan dari sumber (Q1) yang memiliki arus yang sangat rendah, karenanya memiliki hambatan keluaran yang tinggi. Oleh sebab itu harga re efektif pasangan Darlington diberikan oleh<br />re=re2+re1/β2<br />Namun IE1=IE2/β2 dan juga re1=β2re2, dengan demikian harga re efektif diberikan oleh <br />re=2re2<br />Transistor pasangan Darlington banyak dimanfaatkan pada rangkaian pengikut emitor tenaga-tinggi, utamanya pada penguat daya audio.<br />Contoh 1:<br />1581719954585Hitung parameter kinerja penguat diferensial seperti pada gambar dibawah ini, untuk berbagai isyarat masukan. Transistor penyusun diasumsikan identik dengan β= 250 dengan toleransi 1%.<br />Jawab:<br />Hitung besarnya tegangan panjar<br />63881057785<br />Semua angka-angka diatas mempunyai toleransi 0.1 V atau 1% namun nilai inii tidak penting untuk dikoreksi. Untuk masing-masing transistor kita mempunyai:<br />re=25mV/2mA<br />=12.5Ω<br />974393639028Untuk pengoperasian diferensial, masukan isyarat-kecil (misalnya ± 1 mV), emitor dalam kondisi ditanahkan (ac) dan Q1 dan Q2 masing-masing mempunyai penguatan sebesar<br />Besarnya keluaran diferensial VC1-V C2 adalah 2 X 2 X 0,312 = 1,25 volt p - p . Untuk masukan diferensial, hambatan masukan adalah<br />972820144780<br />1521460318770sedangkan untuk masukan ujung-tunggal besarnya hambatan masukan adalah<br />dan untuk masukan modus bersama besarnya hambatan masukan adalah<br />119570514605<br />1521460340360besarnya fraksi masukan modus bersama yang ada pada sambungan B-E adalah<br />15934091293384jadi walaupun dengan masukan sebesar 2 volt p-p akan hanya mengubah vbe sebesar ±2,6 mV, dengan demikian masih pada pengoperasian isyarat-kecil. Jika kita mengasumsikan harga efektif RE sebesar 100 kW, besarnya keluaran modus bersama pada kolektor adalah sebesar<br />Karena adanya toleransi sebesar 1% untuk RL1, RL2, harga di atas dapat berubah-ubah pada kisaran ±0,0002 volts. Keluaran diferensial ( vo1-vo2) akan berharga paling besar ±0,4 mV (peak).<br />Jika masukan berupa isyarat modus bersama yang tergabung (superimpossed) dengan isyarat diferensial sebesar 2 mV(p-p), maka keluaran sebesar 312 mV(p) dari isyarat DM akan menenggelamkan isyarat keluaran 20 mV(p) dari CM. dengan menggunakan keluaran diferensial, perbedaanya akan naik sebesar 624 mV(p) sampai 0,4 mV(p).<br /><ul><li>Hubungan npn-pnp dan pnp-npn</li></ul> Suatu bentuk gandengan langsung antara dua transistor yang sering dijumpai adalah seperti pada gambar 1.<br />Gambar 6.1. Penguat gandengan npn-pnp<br />Penguat di atas tidak lain penguat gandengan langsung biasa seperti pada gambar 1. Perbedaannya hanya terletak pada transistor Q2 yaitu transistor pnp. Dioda D1 dan D2 adalah untuk penyedot arus ICO, agar tak menyebrang sambungan basis kolektor, yang akan menyebabkan titik kerja mudah berubah dengan suhu. <br />Kombinasi pnp-npn seringkali digunakan sebagai satu transistor ini dilukiskan pada gambar 2 berikut:<br />center3810<br />Gambar 6.2. a) Kombinasi npn-pnp berfungsi sebagai npn; b) Kombinasi pnp-npn berfungsi sebagai pnp.<br />Sifat transistor gabungan ditentukan oleh macam transistor pertamanya. Misalkan transistor pertama npn, maka kombinasi akan bersifat sebagai transistor npn pula. <br /><ul><li>Penguat Differensial</li></ul> Satu bentuk penguat gandengan langsung yang banyak digunakan dapat dilihat pada gambar 3 yaitu suatu bentuk penguat diferensial. <br />Penguat ini mempunyai dua masukan dan dua keluaran. Selisih tegangan isyarat antara kedua keluaran ini sebanding dengan selisih kedua isyarat pada masukan, jika penguatan tegangan kedua penguat sama. Ini dapat dijelaskan sebagai berikut: <br />V01 = A1V1 dan V02 = A2 Vi2. Jika A1 = A2 = A<br />V01 –V02 = A(Vi1-V12) <br />Atau Vod = A Vid dengan Vod = V01 – V02 dan Vid = Vi1-V12<br />12992101423283Penguatan A juga disebut penguatan diferensial. Oleh karena itu ada dua masukan dan dua keluaran, penguat diferensial seperti itu dikatakan mempunyai masukan berujung dua dan keluaran berujung dua. Penguat diferensial tersebut dikenal dengan nama penguat diferensial masukan berimbang dan keluaran berimbang. <br />Gambar 3.3 b. Tegangan pada titik A tak langsung pada isyarat masukan diferensial<br />Gambar. 3.3 a Penguat diferensial<br />Marilah kita tinjau perilaku penguat di atas untuk isyarat masukan diferensial <br />Vid = Vi1-V12. Agar lebih mudah dimengerti Vi2 dibuat tetap besarnya, misalnya sama dengan nol. Rangkaian menjadi seperti gambar 4a. <br />1032510821055Jika Vid diperbesar, arus IE1 akan diperbesar pula. Akibatnya tegangan titik A akan naik, VBE(Q2) akan berkurang sehingga IE2 akan berkurang. Ini berarti <br />Gambar 3.4. (a) penguat diferensial dengan masukan dan keluaran berimbang; (b) rangkaian setara penguat pada (a)<br />iE 1 + 1E.2 = lE tetap besarnya. Oleh karena VA = iE RE - VEE, tegangan pada titik A tak dipengaruhi oleh isyarat diferensial. Dengan kata lain tegangan pada titik A mempunyai nilai tetap terhadap isyarat diferensiaL Dapatlah diartikan bahwa untuk isyarat diferensial, RE tak dilalui arus isyarat sehingga tidak muncul pada rangkaian setara isyarat kecil. Untuk isyarat diferensial pada suatu penguat diferensial dengan masukan berimbang dap keluaran berimbang rangkaian setara adalah seperti pada gambar 5.<br />Dari gambar 4 tampak bahwa hambatan masukan Ri = 2hie dan hambatan keluaran <br />Penguatan arus adalah hfe, sehingga pengaturan tegangan adalah:<br />Untuk 1/hoe >> Rc maka <br />KV, dif adalah penguatan tegangan untuk isyarat masukan diferensial. <br />dengan Kv,di adalah penguatan tegangan untuk isyarat masukan diferensial.<br />7.1 Penguat diferensial dengan keluaran tunggal. <br />Seringkali kolektor salah satu transistor dihubungkan langsung padA Vcc sehingga berada pada tanah ac. Penguat diferensial semacam ini mempunyai keluaran tunggal dan disebut penguat diferensial dengan keluaran, tak berimbang. Penguat semacam ini dilukiskan pada gambar 3.5<br />1661238305474<br />Gambar 3.5. Penguat diferensial dengan keluaran tunggal<br />Marilah kita tinjau perilaku kedua masukan pada penguat di atas. Jika Vi2 kita buat tetap dan V.1 diperbesar maka arus iEl membesar dan iE2 mengecil maka tegangan pada keluaran akan naik. Jadi isyarat pada masukan akan menghasilkan keluaran sefasa. Masukan a disebut masukan tak membalik, dan dinyatakan dengan tanda +. Jika masukan a dibuat tetap dan tegangan pada masukan b diperbesar, maka arus kolektor Q2 akan bertambah besar yang berakibatkan tegangan pada keluaran akan turun. Tampak jika keluaran b dinaikkan, keluaran turun, atau isyarat pada masukan b akan menghasilkan keluaran dengan fasa berlawanan. Oleh karena itu masukan b disebut masukan membalik, dan diberi tanda -.<br />Suatu bentuk penguat diferensial dengan masukan diferensial dan keluaran tunggal adalah penguat operasional. <br />Rangkaian setara penguat diferensial dengan keluaran tak berimbang dilukiskan pada gambar berikut<br />Gambar 3.6. Rangkaian setara penguat diferensial dengan keluaran tak berimbang.<br />7.2 Nisbah Penolakan Modus Bersama. <br />Misalkan kedua masukan penguat diferensial dengan masukan berimbang dan keluaran tak berimbang (keluaran tunggal) kita hubungkan satu dengan yang lainnya, dan dihubungkan dengan suatu cumber isyarat-isyarat yang bersama dihubungkan dengan kedua masukan penguat diferensial disebut isyarat modus bersama (common mode). Berapa besar tegangan isyarat keluaran untuk masukan modus bersama seperti itu? Jika penguatan tegangan Q2 sama dengan penguatan Q1 yaitu A, maka tegangan isyarat keluaran ialah<br />V0 = A (V1-V2)<br />Penguatan tegangan untuk isyarat modus bersama disebut penguatan modus bersama (ACM). Secara ideal jelaslah penguatan modus bersama harus sama dengan nol (Ac,yr = 0). Dalam praktek ACM ≠ 0, tetapi bernilai lebih kecil dari penguatan diferensial.<br />Sehubungan dengan perilaku penguat diferensial terhadap isyarat modus bersama, prang mendefinisikan suatu besaran yang disebut nisbah penolakan modus bersama (Common Mode Rejection Ratio-CMRR), yang menyatakan bagaimana penguat menolak isyarat modus bersama. CMRR didefinisikan sebagai nisbah penguatan diferensial terhadap penguat modus bersama atau CMRR. <br />Nisbah modus bersama (CMRR) seringkali dinyatakan dalam dB, yaitu<br />CMRR (dB) = 20 log A d if - 20 log A cm<br />CMRR (dB) = Adif (dB) -ACM (dB).<br />Nilai CMRR = 100 dB termasuk tinggi. Tak mullah dibuat penguat diferensial dengan CMRR sebesar ini. CMRR = 120 dB hanya dapat dicapai pads penguat diferensial hibrid, dimana komponen-komponen untuk penguat diferensial dibuat agar mempunyai nilai yang sedekat mungkin. CMRR setinggi ini Bering diperlukan pada panguat instrumentasi.<br />Agar lebih jelas, misalkan kita mempunyai penguat diferensial dengan CMRR = -100 dB, dan Adif = 100 = 40 dB, kits peroleh ACM = -60 dB = 10-3. Jadi andaikan ada isyarat modus bersama dengan tegangan 10 V, misalnya oleh sebab dengung dari listrik PLN, maka pada keluarannya, akan ada tegangan isyarat (10 V) (10-3) = 10 mV.<br />Untuk membahas penguatan modus bersama digunakan penguat diferensial dengan isyarat modus bersama. Perlu kita perhatikan bahwa untuk isyarat modus bersama, titik pertemuan emitor kedua transistor tidak lagi berperilaku sebagai tanah ac.<br />Rangkaian setara untuk isyarat modus bersama ditunjukkan pada gambar 10.20<br />Gambar 3.7. (a) penguat diferensial dengan isyarat modus bersama; (b) Rangkaian setara penguat (a)<br /><ul><li>Penguat Gandengan Emitor.</li></ul>Suatu modifikasi terhadap penguat diferensial adalah seperti dilukiskan pada gambar 10.22. Penguat semacam ini disebut penguat gandengan emitor (Emitter Coupled Amplifier). Penguat ini juga dikenal sebagai penguat diferensial dengan masukan tak berimbang dan keluaran tak berimbang. Penguat gandengan Or emitor ini mempunyai tanggapan frekuensi amplitudo yang lebar. Ini disebabkan karena penguat ini dapat dipandang sebagai suatu pengikut emitor Q1 yang dihubungkan dengan penguat basis ditampilkan Qz.<br />Penguat pengikut enutor Q1 mempunyai penguatan tegangan sebesar 0,5 bila kedua transistor yang digunakan identik, seperti dapat dilihat pada gambar 3.8<br />tak berpengaruh terhadap kapasitansi Cil. Selanjutnya penguat Q2 membentuk penguat basis ditanahkan dengan frekuensi potong atas yang tinggi. Berdasarkan sifat inilah, penguat gandengan emitor digunakan-untuk penguat daerah frekuensi radio. <br /><ul><li>Penguat kaskoda</li></ul>center550886Suatu bentuk penguat gandengan langsung yang dikenal sebagai penguat kaskoda dapat dilihat pada gambar di bawah ini.<br />Gambar 3.9 (a) Penguat kaskoda; (b) Kaskoda dilukiskan sebagai penguat emitor bersambung dengan penguat basis ditanahkan.<br />Penguat kaskoda sering digunakan sebagai penguat RF (radio frequency) untuk memperkuat isyarat yang diterima oleh pesawat radio, televisi, ataupun aiat komunikasi radio yang lain. Penguat kaskoda memiliki tanggapan amplituda yang amat lebar. Ini dapat dicapai karena penguat kaskoda tak lain adalah suatu penguat emitor ditanahkan dengan penguatan tegangan satu, dihubungkan dengan penguat basis ditanahkan.<br />857250-1270<br />01eh karena Qr mempunyai penguatan rendah maka efek Miller tak terlalu berpengaruh terhadap kapasitansi masukan Ql . Selanjutnya penguat Q2 adalah penguat basis ditanahkan yang mempunyai hambatan masukan rendah, sehingga frekuensi potong atas mempunyai nilai tinggi Pada penguat frekuensi radio orang banyak menggunakan kaskoda FLY, seperti pada gambar 3.1010.26.<br />Persarnaan (10.3) adalah persamaan garis beban yang memberikan nilai<br />Vos( Q ~ untuk transistor Ql dan Q2.<br />PENGUAT GANDENGAN DC<br />OLEH:<br />INDRAWANTO P (H21109263)<br />MUH. NUR (H21109268)<br />SRI RAHAYU (H21109260)<br />WAHYUNI AR (H21109261)<br />SUNGKAR EKA GAUTAMA (H211092628)<br />KONSENTRASI FISIKA MEDIK<br />JURUSAN FISIKA<br />FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM<br />UNIVERSITAS HASANUDDIN<br />MAKASSAR<br />2010<br />POKOK PEMBAHASAN<br />PENDAHULUAN<br />TANGGAPAN PANJAR BALIK<br />PELEPASAN GANDENGAN<br />HUBUNGAN DARLINGTON<br />HUBUNGAN NPN-PNP DAN PNP-NPN<br />PENGUAT DIFFERENSIAL<br />Daftar Pustaka<br />Sutrisno, 1985.Elektronika 2 Teori dan Penerapannya.ITB, Bandung<br />Malvino, 1992, Prinsip-Prinsip Elektronik (edisi Terjemahan),Erlangga:Jakarta<br />

×