elektronika analog

1. PENGIKUT EMITER (1)
TUJUAN
Setelah mempelajari bab ini, anda diharapkan mampu :
• Menggambar diagram pengikut emitter dan menjelaskan keuntungannya
• Menjelaskan bagaimana menghitung keluaran maksimum puncak ke puncak bagi
sebuah pengikut emitter
• Menyebutkan keuntungan pasangan Darlington
• Menggambarkan skematik sebuah penguat dorong tarik kelas B dan menjelaskan
operasinya
• Menggambarkan skematik pengikut zener dan membahas bagaimana ia menaikkan
arus beban dri regulator zener
PENGUAT CC
Sebuah penguat CC, lebih dikenal dengan nama pengikut emitter, memiliki kolektor
yang terhubung ke ground. Sinyal masukan akan menggerakkan sinyal basis dan sinyal
keluaran datang dari emitter. Karena penguat ini sangat dibanjiri (swamp), pengikut emitter
memiliki gain tegangan yang stabil, impedansi masukan yang tinggi, dan distorsi yang
rendah.
Gambar 1. Pengikut emitter dan bentuk gelombang

2. RUMUS-RUMUS PENGUAT CC
Resistansi emitter AC
𝑟𝑒 = 𝑅 𝐸‖𝑅 𝐿
Nilai ini merupakan resistansi emitter ac eksternal, yang berbeda dengan resistansi emitter
ac internal 𝑟′ 𝑒
Gain tegangan
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑖 𝑒 𝑟𝑒
𝑉𝑖𝑛 = 𝑖 𝑒(𝑟𝑒 + 𝑟′
𝑒)
𝐴 =
𝑟𝑒
𝑟𝑒 + 𝑟′
𝑒
Gambar 2. Rangkaian ac ekivalen bagi pengikut emitter
Impedansi Masukan Basis
Gain arus mengubah resistansi emitter total hingga sebesar factor β. Karena itu
persamaannya sama dengan penguat swamp.
𝑍𝑖𝑛(𝑏𝑎𝑠𝑖𝑠) = 𝛽(𝑟𝑒 + 𝑟′
𝑒)
Anda dapat menganggap 𝑟𝑒 jauh lebih besar dari 𝑟′
𝑒, yang berarti bahwa nilai
impedansi masukan kira-kira 𝛽𝑟𝑒. Impedansi step-up adalah keuntungan mayor dari sebuah
pengikut emitter. Resistansi beban kecil akan membeban lebih penguat CE dapat digunakan
dengan pengikut emitter karena resistansi ini akan menaikkan impedansi dan mencegah
pembeban lebihan.

3. Impedansi Masukan Tingkat
Untuk menghitung efek resistansi internal, kita memerlukan impedansi masukan
tingkat :
𝑍𝑖𝑛(𝑠𝑡𝑎𝑔𝑒) = 𝑅1‖𝑅2‖𝛽(𝑟𝑒 + 𝑟′
𝑒)
Contoh 1 :
Berapakah impedansi masukan basis pada gambar 3 jika β = 200? Berapa impednsi masukan
tingkat?
Gambar 3
Jawab :
𝑟′
=
25𝑚𝑉
1 𝑚𝐴
= 25 Ω
𝑟𝑒 = 4,3 𝑘Ω‖10 𝑘Ω = 3 𝑘Ω
Karena transistor memiliki gain arus ac sebesar 200;
𝑍𝑖𝑛(𝑏𝑎𝑠𝑖𝑠) = 200(3 𝑘Ω + 25 Ω) = 605 𝑘Ω
Impedansi masukan basis muncul secara parallel dengan dua resistor pembias. Impednsi
masukan tingkat adalah :
𝑍𝑖𝑛(𝑠𝑡𝑎𝑔𝑒) = 10 𝑘Ω‖10 𝑘Ω‖605 𝑘Ω = 4,96 𝑘Ω
Karena 605 𝑘Ω jauh lebih besar daripada 5 kΩ, dalam pemecahan masalah biasanya
memperkirakan impedansi masukan tingkat hanya sebagai resistor pembias yang diparalel :
𝑍𝑖𝑛(𝑠𝑡𝑎𝑔𝑒) = 10 𝑘Ω‖10 𝑘Ω = 5 𝑘Ω
Contoh 2 :

4. Berapa gain tegangan pengikut emitter pada gambar dibawah ini? Jika β = 150, berapa
tegangan ac beban?
Gambar 4
Tegangan dc basis adalah setengah tegangan sumber:
𝑉𝐵 = 7,5 𝑉
Arus dc emitter :
𝐼𝑒 =
6,8 𝑉
2,2 𝑘Ω
= 3,09 𝑉
Resistansi ac diode emitter :
𝑟′ 𝑒 =
25 𝑚𝑉
3,09 𝑚𝐴
= 8,09 Ω
Resistansi ac emitter eksternal :
𝑟𝑒 = 2,2 𝑘Ω‖6,8 𝑘Ω = 1,66 𝑘Ω
Gain tegangan :
𝐴 =
1,66 𝑘Ω
1,66 𝑘Ω + 8,09 Ω
Impedansi masukan basis adalah:
𝑍𝑖𝑛(𝑏𝑎𝑠𝑖𝑠) = 150(1,66𝑘Ω + 8,09 Ω) = 250 𝑘Ω
Ini jauh lebih besar daripada rangkaian pembias. Karena itu, perkiraan yang dekat, impedansi
masukan pengikut emitter adalah :
𝑍𝑖𝑛(𝑠𝑡𝑎𝑔𝑒) = 4,7 𝑘Ω‖4,7𝑘Ω = 2,35 𝑘Ω
Tegangan ac masukan adalah :
𝑉𝑖𝑛 =
2,35 𝑘Ω
600 Ω + 2,35 𝑘Ω
1 𝑉 = 0,797 𝑉

5. Tegangan ac keluaran adalah :
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0,995 (0,797 𝑉) = 0,793 𝑉
IMPEDANSI KELUARAN
Impedansi keluaran sebuah penguat adalah sama dengan impedansi Theveninnya.
Pengikut emitter memiliki impedansi keluaran yang rendah. Gain arus sebuah transistor akan
mengubah impedansi sumber yang menggerakkan basis ke nilai yang lebih rendah jika dilihat
dari emitter.
𝑍 𝑜𝑢𝑡 = 𝑅 𝐸‖(𝑟′ 𝑒 +
𝑅 𝐺‖𝑅1‖𝑅2
𝛽
)
OPERASI IDEAL
Pada beberapa perancangan, resistansi pembias dan resistansi ac diode emitter
dapat diabaikan, sehingga impedansi keluaran pengikut emitter dapat diperkirakan dengan :
𝑍 𝑜𝑢𝑡 =
𝑅 𝐺
𝛽
Pengikut emitter menurunkan impedansi sumber ac dengan factor b, sehingga kita dapat
membangun sumber ac tetap dengan pengikut emitter. Daripada menggunakan sumber ac
tetap yang memaksimalkan tegangan beban, seorang perancang mungkin lebih memilih
untuk memaksimalkam daya beban. Pada kasusu ini daripada merancang :
𝑍 𝑜𝑢𝑡 ≪ 𝑅 𝐿 (𝑠𝑢𝑚𝑏𝑒𝑟 𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑡𝑒𝑡𝑎𝑝)
Perancang akan memilih nilai-nilai agar memperoleh :
𝑍 𝑜𝑢𝑡 = 𝑅 𝐿(𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟 𝑑𝑎𝑦𝑎 𝑚𝑎𝑘𝑠𝑖𝑚𝑢𝑚)
Contoh 3 :
Perkirakanlah nilai impedansi keluaran pengikut emitter dibawah ini (gambar a) dan
hitunglah impedansi keluarannya!
Gambar 5

6. Jawab :
Impedansi keluaran
𝑍 𝑜𝑢𝑡 =
600Ω
300
= 2Ω
Tegangan basis tetap kira-kira:
𝑉𝐵𝑄 = 15 𝑉
Dengan mengabaikan 𝑉𝐵𝐸, arus emitter tetap adalah :
𝐼 𝐸𝑄 =
15𝑉
100Ω
= 150 𝑚𝐴
Resistansi ac diode emitter :
𝑟′ 𝑒 =
25 𝑚𝑉
150 𝑚𝐴
= 0,167 Ω
Besar impedansi jika dilihat balik dari basis adalah :
𝑅 𝐺‖𝑅1‖𝑅2 = 600 Ω‖10 𝑘Ω‖10 𝑘Ω = 536Ω
Gain arus menurunkan nilai ini menjadi :
𝑅 𝐺‖𝑅1‖𝑅2
𝛽
=
536 Ω
300
= 1,78 Ω
Dengan nilai ini diserikan dengan 𝑟′ 𝑒, sehingga besar rim jika dilihat balik ke emitter adalah :
𝑟′ 𝑒 +
𝑅 𝐺‖𝑅1‖𝑅2
𝛽
= 0,167 Ω + 1,78 Ω = 1,95 Ω
Nilai ini diparalelkan dengan resistansi dc emitter, sehingga impedansi keluaran :
𝑍 𝑜𝑢𝑡 = 𝑅 𝐸 �(𝑟′ 𝑒 +
𝑅 𝐺‖𝑅1‖𝑅2
𝛽
) = 100Ω‖1,95Ω = 1,91Ω
KELUARAN PUNCAK – KE – PUNCAK MAKSIMUM
Tegangan sumber VCC adalah batas mutlak pada tegangan keluaran pucak–ke-puncak.
Keluaran puncak adalah nilai yang lebih kecil antara 𝐼 𝐶𝑄 𝑟𝑒 dan 𝑉𝐶𝐸𝑄. Nilai keluaran puncak-ke-
puncak maksimum adalah dua kali keluaran puncak. Jika pengikut emitter digunakan sebagai
penguat daya di akhir sitem, biasanya seorang perancang akan mencari titik Q di tengah
garis beban ac untuk memperoleh keluaran maksimum puncak-ke-puncak.

7. (c)
Gambar 6 Garis beban dc dan ac
Garis Beban DC
Nilai R2 yang besar akan mensaturasikan transistor, menghasilkan arus saturasi sebesar :
𝐼 𝐶(𝑠𝑎𝑡) =
𝑉𝐶𝐶
𝑅 𝐸
Nilai R2 yang kecil akan menggerakkan transistor menuju cutoff, meghasilkan tegangan
cutoff sebesar :
𝑉𝐶𝐸(𝑐𝑢𝑡𝑜𝑓𝑓) = 𝑉𝐶𝐶
Garis Beban AC
Besar resistansi ac emitter kurang daripada resistansi dc emitter. Karena itu, saat sinyal ac
dating, titik operai instan akan bergerak sepanjang garis beban ac. Karena garis beban ac
memiliki kemiringan yang lebih besar daripada garis beban dc, maka keluaran puncak ke
puncak maksimum selalu kurang daripada sumber tegangan
𝑀𝑃𝑃 ≪ 𝑉𝐶𝐶

8. Keluaran Puncak ke Puncak Maksimum
Untuk titik Q sebarang, keluaran puncak maksimum :
𝑀𝑃 = 𝐼 𝐶𝑄 𝑟𝑒 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑉𝐶𝐸𝑄 yang mana saja lebih kecil
Dadn keluaran puncak maksimum
𝑀𝑃𝑃 = 2𝑀𝑃
Jika titik Q pada tengah garis beban ac :
𝐼 𝐶𝑄 𝑟𝑒 = 𝑉𝐶𝐸𝑄
Contoh 4 :
Perhatikan gambar dibawah ini! Berapa nilai 𝐼 𝐶𝑄, 𝑉𝐶𝐸𝑄, dan 𝑟𝑒 ? berapa tegangan keluaran
punca-ke-puncak masksimum?
Gambar 7
Jawab:
𝐼 𝐶𝑄 =
5𝑉 − 0,7𝑉
4,3 𝑘Ω
= 1 𝑚𝐴
𝑉𝐶𝐸𝑄 = 10 𝑉 − 4,3 𝑉 = 5,7 𝑉
𝑟𝑒 = 4,3 𝑘Ω‖10 𝑘Ω = 3 𝑘Ω
𝑀𝑃𝑃 < 10 𝑉
Ini merupakan batas atas pada tegangan keluaran yang tak terdistorsu pada pengikut
emitter. Untuk menghitung MPP :
𝐼 𝐶𝑄 𝑟𝑒 = (1𝑚𝐴)(3 𝑘Ω) = 3 V
𝑉𝐶𝐸𝑄 = 5,7 𝑉
𝑀𝑃𝑃 = 2(3𝑉) = 6 𝑉

9. Contoh 5 :
Berapa tegangan keluaran puncak-ke-puncak maksimum gambar dibawah ini
Gambar 8
Jawab :
Tegangan dc basis
𝑉𝐵𝑄 =
20 𝑘Ω
10 𝑘Ω + 20 𝑘Ω
10 𝑉 = 6,67 𝑉
Tegangan dc emitter
𝑉𝐸𝑄 = 6,67 𝑉 − 0,7 𝑉 = 5,97 𝑉
Arus dc kolektor
𝐼 𝐶𝑄 =
5,97 𝑉
4,3 𝑘Ω
= 1,39 𝑚𝐴
Tegangan dc kolektor-emiter
𝑉𝐶𝐸𝑄 = 10 𝑉 − 5,97 𝑉 = 4,03 𝑉
Bandingkan
𝐼 𝐶𝑄 𝑟𝑒 = (1,39 𝑚𝐴)(3 𝑘Ω) = 4,17 𝑉
Dan
𝑉𝐶𝐸𝑄 = 4,03 𝑉
𝑀𝑃 = 4,03 𝑉 𝑑𝑎𝑛 𝑀𝑃𝑃 = 2(4,03 𝑉) = 8,06 𝑉

10. HUBUNGAN DARLINGTON
Dua transistor dapat dihubungkan sebagai pasangan Darlington. Emiter transistor
pertama dihubungkan ke basis transistor kedua. Ini akan menghasilkan gain arus
keseluruhan yang sama dengan perkalian gain arus masing-masing. Karena gain arus jauh
lebih besar , hubungan Darlington mempunyai impedansi masukan yang sangat tinggi dan
dapat menghasilkan arus keluaran yang sangat besar. Hubungan Darlington digunakan
dengan regulator tegangan dan penguat daya.
Gambar 9 (a) pasangan Darlington; (b) Transistor Darlington; (c) Darlington komplemen
Karena arus emitter Q1 adalah arus basis Q2, pasangan Darlington mempunyai gainarus total :
𝛽 = 𝛽1 𝛽2
KOMPLEMEN DARLINGTON
Pada gambar 9c menunujukkan hubungan Darlington yang disebut Darlington komplemen,
suatu hubungan antara transistor pnp dan npn. Arus Q1 adalah arus basis bagi Q2. Jika
transistor pnp memiliki gain arus sebesar 𝛽1 dan transistor keluaran npn memiliki gain arus
sebesar 𝛽2, komplemen Darlington bekerja seperti sebuah transistor pnp dengan gain arus
𝛽1 𝛽2. Komplemen Darlington kadangkala digunakan pada penguat daya dorong tarik kelas
B.
Contoh 6:
Jika pasangan Darlington pada gambar 10 memiliki gain arus total 10.000, berapa besarnya
impedansi masukan basis Q1 ?

11. Gambar 10
Jawab :
Resistansi ac emitter adalah :
𝑟𝑒 = 60Ω‖30Ω = 20Ω
Impedansi masukan basis Q1 adalah :
𝑍𝑖𝑛(𝑏𝑎𝑠𝑖𝑠) = (10.000)(20Ω) = 200 𝑘Ω
Contoh 7:
Berapa tegangan puncak-ke-puncak maksimum gambar 10
Jawab :
Arus dc emitter Q2 adalah :
𝐼 𝐸𝑄 =
10𝑉 − 1,4𝑉
60 𝑘Ω
= 1,43 𝑚𝐴
Tegangan kolektor emitter tetap adalah
𝑉𝐶𝐸𝑄 = 15 𝑉 − 8,6 𝑉 = 6,4 𝑉
Sekarang bandingkan kedua puncak :
𝐼 𝐶𝑄 𝑟𝑒 = (143 𝑚𝐴)(20Ω) = 2,86 𝑉
𝑉𝐶𝐸𝑄 = 6,4 𝑉
Karena itu :
𝑀𝑃𝑃 = 2(2,86𝑉) = 5,72 𝑉

12. LATIHAN SOAL
1. Sebuah pengikut emitter mempunyai gain tegangan sebesar …..
a. Sangat kurang dari satu c. kira-kira sama dengan Satu
b. Lebih besar dari Satu d. nol
2. Besar resistansi emitter ac total pada pengikut emitter sama dengan …..
a. r’e c. re
b. re + r’e d. RE
3. Besar impedansi masukan pada emitter pengikut emitter biasanya …..
a. Rendah c. Tinggi
b. Terhubung singkat ke ground d. Terhubung buka
4. Besar arus emitter untuk pengikut emitter kelas A adalah …..
a. Sama dengan arus ac emitter c. VC dibagi dengan RC
b. VE dibagi dengan RE d. Sama dengan arus beban
5. Besar tegangan ac basis pada pengikut emitter adalah ……
a. Diode emitter c. resistor dc kolektor
b. Resistor beban d. diode emitter dan resistansi ac emiter
6. Besar tegangan keluaran pada pengikut emitter adalah …..
a. Diode emitter c. resistor dc kolektor
b. Resistor beban d. diode emitter dan resistansi ac emiter
7. Jika β = 200 dan re = 150Ω, impedansi masukan basis adalah …..
a. 30 kΩ c. 600kΩ
b. 3 kΩ d. 5 kΩ
8. Garis beban ac pada pengikut emitter biasanya …..
a. Sama dengan garis beban dc c. Lebih curam daripada garis beban dc
b. lebih horizontal daripada garis beban dc d. Vertikal
9. Perhatikan gambar dibawah ini
Berapa impedansi masukan basis jika 𝛽=200? Berapa impedansi masukan tingkat?
Berapa impedansi keluaran tingkat? Berapa nilai 𝐼 𝐶𝑄, 𝑉𝐶𝐸𝑄, dan 𝑟𝑒?