Bjt

1
Bipolar Junction Transistor (BJT)

2
Stuktur divais dan cara kerja fisik
Struktur yang Disederhanakan dan Mode Operasi
Gambar 1. Struktur sederhana transistor npn
Gambar 2. Struktur sederhana transistor pnp

3
Cara Kerja Transistor npn Pada Mode Aktif
Mode EBJ CBJ
Cutoff Reverse Reverse
Active Forward Reverse
Reverse Active Reverse Forward
Saturation Forward Forward
Mode kerja BJT
Gambar 3: Aliran arus pada transistor npn pada mode aktif

4
Gambar 4: Profil pembawa muatan minioritas pada base dan
emitter pada transistor npn yang bekerja pada mode aktif.
( ) TBE Vv
pp enn /
00 =
np(0) = konsentrasi pembawa muatan minoritas (elektron)
pada base
vBE = tegangan forward bias base-emitter
VT = tegangan termal → 25 mV pada suhu ruangan.

5
Pengurangan pembawa muatan minoritas menyebabkan
elektron yang disuntikkan ke base akan merembas melalui
base ke collector. Arus elektron ini sebanding dengan
koefisien arah dari profil konsentrasi






−=
=
W
n
qDA
dx
xdn
qDAI
p
nE
p
nEn
)0(
)(
AE = luas penampang base-emitter junction
q = muatan elektron
Dn = kemampuan difusi elektron pada base
W = lebar efektif base
Tanda (-) menunjukkan bahwa arah arus In adalah dari
kanan ke kiri (arah x negatif).
Arus Collector
WN
nqDA
I
Nnn
WnqDAI
eIi
A
inE
S
Aip
pnES
Vv
SC
TBE
2
2
0
0
/
=
=
=
=
ni = kerapatan pembawa instrinsik
NA = konsentrasi doping pada base

6
Perhatikan: arus iC tidak tergantung dari vCB.
Arus jenuh IS berbanding terbalik dengan lebar base W.
IS sebanding dengan luas penampang EBJ → scale
current.
IS mempunyai harga antara 10-18
A sampai 10-12
A.
IS sebanding dengan ni
2
yang merupakan fungsi suhu,
kira-kira menjadi dua kali setiap kenaikan suhu 5°C
Arus Base
Terdiri dari iB1 yang disebabkan oleh holes yang
disuntikkan dari base ke emitter dan iB2 yang disebabkan
oleh holes yang dicatu dari rangkaian luar untuk
menggantikan holes yang hilang akibat proses
rekombinasi
TBE Vv
pD
ipE
B e
LN
nqDA
i /
2
1 =
Dp = kemampuan difusi holes di emitter
Lp = panjang difusi holes di emitter
ND = konsentrasi doping di emitter

7
b
n
B
Q
i
τ
=2
τb = waktu rata-rata bagi sebuah elektron (minoritas) ber-
rekombinasi dengan sebuah holes (mayoritas) di base.
(disebut minority-carrier lifetime)
Qn = muatan pembawa minoritas yang ber-rekombinasi
dengan holes pada waktu τb
Pada gambar (4) Qn digambarkan dengan luas segitiga
di bawah distribusi garis lurus pada base.
( )








+=






=
=








+=
=
=
×=
bnpD
A
n
p
VvS
B
C
B
Vv
bnpD
A
n
p
SB
Vv
Ab
iE
B
Vv
A
iE
n
pEn
D
W
L
W
N
N
D
D
e
I
i
i
i
e
D
W
L
W
N
N
D
D
Ii
e
N
qWnA
i
e
N
qWnA
Q
WnqAQ
TBE
TBE
TBE
TBE
τ
β
β
β
τ
τ
2
/
/
2
/
2
2
/
2
2
1
2
1
1
2
1
2
1
2
0

8
β adalah suatu konstanta untuk transistor tertentu.
Untuk transistor npn, harga β berkisar antara 50 – 200.
Untuk divais khusus β bisa mencapai 1000.
β disebut penguatan arus common-emitter.
β dipengaruhi oleh: lebar dari daerah base, W, dan
perbandingan doping daerah base dan daerah emitter
(NA/ND).
Arus Emitter
( )
α
α
β
α
β
β
α
α
β
β
β
β
−
=
=
+
=
=
+
=
+
=
+=
1
1
1
1
/
/
TBE
TBE
Vv
SE
EC
Vv
SE
CE
BCE
eIi
ii
eIi
ii
iii

9
α ≈ 1
Perubahan yang kecil pada α menyebabkan perubahan
yang besar pada β.
α disebut penguatan arus common-base.
Karena α dan β menunjukkan karakteristik transistor
yang bekerja pada mode ‘forward active’, kadang
dituliskan sebagai αF dan βF.
Rekapitulasi dan Model Rangkaian Pengganti
•Tegangan forward bias vBE menyebabkan arus iC
mengalir ke collector mempunyai hubungan
eksponensial.
•Arus iC tidak tergantung dari tegangan vCB selama CBJ
reverse bias, vCB ≥ 0
•Pada mode aktif, collector berkelakuan seperti sebuah
sumber arus ideal yang konstan di mana harga arus
ditentukan oleh vBE.
•iB = 1/βF x iC
•iE = iB + iC
•Karena iB << iC → iE ≈ iC
•iE = αF x iC
•αF ≈ 1

10
Gambar 5: Model rangkaian pengganti sinyal besar untuk
BJT npn yang bekerja pada mode forward active.

11
Struktur Transistor
Gambar 6. Tampak melintang sebuah BJT jenis npn
Collector mengelilingi emitter sehingga sulit untuk
elektron yang disuntikkan ke base yang tipis untuk tidak
terkumpul pada collector → αF ≈ 1 dan βF besar.
Divais tidak simetris berarti jika collector dan emitter
ditukar dan transistor bekerja pada mode reverse active,
α = αR dan β = βR yang mempunyai harga yang berbeda
dengan αF dan βF.
Karena divais dirancang untuk bekerja optimum pada
mode forward active, αR << αF dan βR << βF.
αR berkisar antara 0,01 – 0, 5 dan βR berkisar antara
0,01 – 1.

12
Gambar 7: Model transistor npn yang bekerja pada mode
reverse active.
Struktur pada gambar (6) terlihat bahwa CBJ mempunyai
luas yang lebih besar dari EBJ.
Pada gambar 7 dioda DC menunjukkan CBJ yang
mempunyai arus skala ISC >> arus skala ISE dari dioda DE.
Kedua arus ini berbanding lurus dengan luas junction
.
αFISE = αRISC = IS
ISC yang besar mempunyai dampak bahwa untuk arus
yang sama, CBJ mempunyai penurunan tegangan yang
lebih kecil jika di-bias maju daripada penurunan
tegangan maju pada EBJ, VBE.

13
Model Ebers-Moll
Gambar 8: Model Ebers – Moll dari transistor npn
iE = iDE – αRiDC
IC = - IDC + αFiDE
IB =(1 – αF) iDE + (1 – αR) iDC

14
( )
( )
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
R
R
R
F
F
F
Vv
R
SVv
F
S
B
Vv
R
SVv
SC
Vv
S
Vv
F
S
E
Vv
SCDC
Vv
SEDE
TBCTBE
TBCTBE
TBCTBE
TBC
TBE
e
I
e
I
i
e
I
eIi
eIe
I
i
eIi
eIi
α
α
β
α
α
β
ββ
α
α
−
=
−
=
−





+−





=
−





−−=
−−−





=
−=
−=
1
1
11
11
11
1
1
Penggunaan pertama dari model EM adalah untuk
memperkirakan arus pada terminal dari transistor yang
bekerja pada mode forward active.
vBE positif antara 0,6 – 0,8 V dan vBC negatif.
TBC Vv
e kecil dan dapat diabaikan

15






+−





≅






−+≅






−+





≅
RF
S
Vv
F
S
B
R
S
Vv
SC
F
S
Vv
F
S
E
Ie
I
i
IeIi
Ie
I
i
TBE
TBE
TBE
βββ
α
αα
11
1
1
1
1
Dari ketiga persamaan di atas, suku kedua dapat
diabaikan.
Selama ini, kondisi untuk cara kerja mode forward
active adalah vCB ≥ 0 agar CBJ dalam keadaan reverse
bias. Pada kenyataannya, sebuah pn junction tidak
dalam keadaan forward bias jika tegangannya tidak
melebihi kira-kira 0,5 V.
Jadi cara kerja transistor npn pada mode forward
active masih tetap bisa dicapai bila vCB turun sampai
mencapai – 0.4 V.

16
Gambar 9: Karakteristik iC – vCB dari transistor npn yang
dicatu dengan arus IE yang tetap.
Pada gambar 9 terlihat, arus iC tetap konstan pada αFiE
untuk vCB sampai –0,4 V
Di bawah harga ini,CBJ akan ‘on’ dan meninggalkan
mode forward active memasuki daerah kerja mode
jenuh, di mana iC menurun.

17
Cara Kerja pada Mode Jenuh
Pada gambar 9 terlihat jika vCB berkurang sampai di
bawah –0,4 V, BJT memasuki cara kerja mode jenuh.
Pada keadaan ideal, dalam mode forward active, vCB
tidak mempengaruhi iC, tetapi pada mode jenuh, dengan
meningkatnya vCB ke arah negatif, iC berkurang.
TBCTBE Vv
R
SVv
SC e
I
eIi 





−=
α
Suku pertama adalah hasil dari forward-biased EBJ,
dan suku kedua adalah hasil dari forward-biased CBJ.
Jika vBC melebihi 0,4 V, iC akan berkurang dan akhirnya
mencapai nol.

18
Gambar 10: Profil konsentrasi pembawa muatan
minoritas (elektron) pada base dari sebuah transistor npn
Karena CBJ forward biased, konsentrasi elektron pada
sisi collector tidak nol, tapi sebanding dengan
Koefisien arah dari profil konsentrasi sebanding dengan
pengurangan iC
TBE Vv
e

19
Transistor pnp
Gambar 11: Aliran arus pada transistor pnp untuk bekeja
pada mode forward active.

20
Gambar 12: Model sinyal besar untuk transistor pnp
yang bekerja pada mode aktif.
Hubungan arus – tegangan pada transistor pnp sama
dengan pada transistor npn hanya vBE diganti dengan
vEB.
Gambar 12 menunjukkan rmodel angkaian pengganti
sinyal besar, yang juga mungkin digantikan dengan
sumber arus yang dikendalikan sumber arus, CCCS,
αFiE.
Transistor pnp dapat bekerja pada mode jenuh seperti
pada transistor npn

21
Karakteristik Arus – Tegangan
Gambar 13: Simbol rangkaian BJT
Gambar 14: Polaritas tegangan dan aliran arus dalam
transistor yang di bias dalam mode aktif

22
TBE
TBE
TBE
VvSC
E
VvSC
B
Vv
SC
e
Ii
i
e
Ii
i
eIi






==






==
=
αα
ββ
Ringkasan hubungan arus – tegangan dari BJT pada
mode aktif
Catatan: untuk transistor pnp, gantilah vBE dengan vEB
( )
( )
11
1
1
1
+
=
−
=
+==
+
=−==
β
β
α
α
α
β
ββ
β
αα
BEBC
E
EBEC
iiii
i
iiii
VT = tegangan termal = kT/q ≈ 25 mV pada suhu kamar

23
Konstanta n
Untuk BJT, konstanta n mendekati satu kecuali pada
kasus tertentu:
• pada arus yang tinggi, hubungan iC – vBE menunjukkan
harga n mendekati 2
• pada arus yang rendah, hubungan iB – vBE
menunjukkan harga n mendekati 2
Jika tidak disebutkan n=1
Arus balik collector – base (ICBO)
Adalah arus balik dari collector menuju base dengan
emitter hubung terbuka. Arus ini mempunyai harga
dalam orde nanoamper. ICBO mempunyai komponen
arus bocor, dan harganya tergantung dari vCB. ICBO
sangat tergantung pada suhu, rata-rata harganya
menjadi dua kali lipat dengan kenaikan 10°C.

24
Contoh soal 1:
Gambar 15: Rangkaian untuk contoh soal 1
Transistor pada gambar (15.a) mempunyai β = 100 dan
vBE = 0,7 V pada iC =1mA.
Rancanglah rangkaian sehingga arus 2 mA mengalir
melalui collector dan tegangan pada collector = +5 V

25
Jawab:
VC = 5 V → CBJ reverse bias → BJT pada mode aktif
VC = 5 V → VRC = 15 – 5 = 10 V
IC = 2 mA → RC = 5 kΩ
vBE = 0,7 V pada iC = 1 mA → harga vBE pada iC = 2 mA:
V717,0
1
2
ln7,0 =





+=BEV
VB = 0 V → VE = -0,717 V
β = 100 → α = 100/101 =0,99
mA02,2
99,0
2
===
α
C
E
I
I
Harga RE diperoleh dari:
( )
Ω=
+−
=
−−
=
k07,7
02,2
15717,0
15
E
E
E
I
V
R

26
Penampilan Grafis dari Karakteristik Transistor
Gambar 16: Karakteristik iC – vBE dari sebuah transistor
npn
TBE Vv
SC eIi =
Karakteristik iC – vBE identik dengan karakteristik i – v
pada dioda.
Karakteristik iE – vBE dan iB – vBE juga exponensial
dengan IS yang berbeda: IS/α untuk iE dan IS/β untuk iB.
Karena konstanta dari karakteristik ekponensial, 1/VT,
cukup tinggi (≈ 40), kurva meningkat sangat tajam.
Untuk vBE < 0,5 V, arus sangat kecil dan dapat
diabaikan. Untuk harga arus normal, vBE berkisar antara
0,6 V – 0,8 V. Untuk perhitungan awal, vBE = 0,7 V.
Untuk transistor pnp, karakteristik iC- vBE tampak identik,
hanya vBE diganti dengan vEB.

27
Gambar 17: Pengaruh suhu pada karakteristik iC – vBE
Seperti pada dioda silikon, tegangan pada junction
base - emitter menurun 2 mV untuk setiap kenaikan
suhu 1°C pada arus yang tetap.
Karakteristik Common – Base
Gambar (18.a) menunjukkan cara kerja BJT dengan
membuat kurva iC – vCB dengan iE yang berbeda.
Pada pengukuran ini tegangan base tetap dan base
berperan sebagai terminal bersama (common)
masukan dan keluaran.
Jadi kurva ini disebut juga kurva karakteristik common
– base

28
Gambar 18: karakteristik iC – vCB dari sebuah transistor npn

29
Dalam daerah aktif, vCB ≥ –0,4 V, kurva iC – vCB berbeda
dengan yang diharapkan karena:
– Kurva tidak tidak datar tapi menunjukkan koefisien
arah yang positif. Hal ini disebabkan adanya
ketergantungan iC terhadap vCB
– Pada harga vCB yang relatif besar, iC meningkat
dengan cepat, karena terjadinya ‘breakdown’
Pada gambar (18.b), setiap kurva karakteristik
memotong sumbu vertikal pada harga arus = αIE (IE
konstan untuk setiap kurva).
α untuk sinyal besar = iC/iE yang merupakan penguatan
arus common-base.
α untuk sinyal kecil ≡ ∆iC/∆iE.
Dengan menggunakan persamaan Ebers-Moll, untuk
daerah jenuh: iE = IE:
TBC Vv
F
R
SEEC eIIi 





−−= α
α
α
1
CBJ lebih besar dari EBJ, penurunan tegangan vBC akan
lebih kecil dari vBE, sehingga menghasilkan tegangan vCE
jenuh pada vCE = 0,1 V – 0,3 V.

30
Ketergantungan iC pada tegangan collector –
The Early effect
Gambar 19.(a): Rangkaian konseptual untuk mengukur
karakteristik iC – vCE dari sebuah BJT
(b): Karakteristik iC – vCE dari sebuah BJT

31






+=
A
CEVv
SC
V
v
eIi TBE
1
Ketergantungan linier iC terhadap vCE:
Koefiisien arah dari kurva iC – vCE yang tidak nol
menunjukkan bahwa resistansi keluaran dilihat ke arah
collector mempunyai harga tertentu (≠∞)
C
CEA
o
konsvCE
C
o
I
VV
r
v
i
r
BE
+
=








∂
∂
≡
−
=
1
tan
IC dan vCE adalah koordinat titik kerja BJT pada kurva
iC – vCE .
TBE Vv
SC
C
A
o
eII
I
V
r
=
=
'
'

32
Gambar 20: Model rangkaian pengganti sinyal besar dari
BJT npn yang bekerja di daerah aktif dalam konfigurasi
common-emitter.

33
Karakteristik Common-Emitter
Gambar 21: Karakteristik common-emitter

34
Penguatan arus common-emitter β.
β didefinisikan sebagai perbandingan antara total arus
pada collector dan total arus pada base.
β mempunyai harga yang konstan untuk sebuah
transistor, tidak tergantung dari kondisi kerja.
Pada gambar 21, sebuah transistor bekerja pada
daerah aktif di titik Q yang mempunyai arus collector ICQ,
arus base IBQ dan tegangan collector – emitter VCEQ.
Perbandingan arus collector dan arus base adalah β
sinyal besar atau dc.
BQ
CQ
dc
I
I
≡β
βdc juga dikenal sebagai hFE.
Pada gambar 21 terlihat, dengan tegangan vCE tetap
perubahan iB dari IBQ menjadi (IBQ + ∆iB) menghasilkan
kenaikan pada iC dari ICQ menjadi (ICQ + ∆iC)
tankonsvB
C
ac
CE
i
i
=
∆
∆
≡β
βac disebut β ‘incremental’.

35
βac dan βdc biasanya berbeda kira-kira 10% – 20%.
βac disebut juga β sinyal kecil yang dikenal juga dengan
hfe.
β sinyal kecil didefinisikan dan diukur pada vCE konstan,
artinya tidak ada komponen sinyal antara collector dan
emitter, sehingga dikenal juga sebagai penguatan arus
hubung singkat common-emitter.
Gambar 22: Ketergantungan β pada IC dan suhu

36
Tegangan jenuh VCEsat dan Resistansi jenuh RCEsat
Gambar 23: Karakteristik common-emitter pada daerah
jenuh
Pada daerah jenuh kenaikan β lebih kecil dibandingkan
dengan di daerah aktif.
Perhatikan titik kerja X di daerah jenuh → arus base IB,
arus collector ICsat dan tegangan collector – emitter VCEsat.
ICsat < βFIB

37
Karena harga ICsat ditentukan oleh perancang rangkaian,
sebuah transistor jenuh dikatakan bekerja pada ‘forced β’
Fforced
B
Csat
forced
I
I
ββ
β
<
≡
Perbandingan antara βF dan βforced disebut ‘overdrive
factor’. Makin besar ‘overdrive factor’, makin dalam
transistor dipaksa ke daerah jenuh dan makin kecil
VCEsat.
Kurva iC – vCE pada daerah jenuh cukup tajam
menunjukkan bahwa transistor jenuh mempunyai
resistansi collector – emitter,RCEsat yang rendah:
CsatC
BB
Ii
IiC
CE
CEsat
i
v
R
=
=∂
∂
≡
RCEsat mempunyai harga berkisar beberapa ohm sampai
beberapa puluh ohm.

38
Gambar 24. (a) transistor npn beroperasi pada mode
jenuh dengan arus base yang tetap IB.
(b) Kurva karakteristik iC – vCE pada iB = IB dengan
koefisien arah 1/RCEsat.
(c) Rangkaian ekivalen transistor jenuh
(d) Model rangkaian ekivalen yang disederhanakan dari
transistor jenuh

39
Perhatikan pada gambar (24.b):
• kurva memotong sumbu vCE pada VTln (1/αR). Harga ini
sama untuk semua kurva iC – vCE
• tangent pada titik kerja X sama dengan 1/RCEsat. Jika
diekstrapolasikan, tangent ini akan memotong sumbu
vCE pada tegangan VCEsat yang mempunyai harga kira-
kira 0,1V.
Pada gambar (24.c) pada sisi collector, transistor
direpresentasikan dengan RCEsat diserikan dengan
sebuah batere VCEsat. Jadi:
VCEsat = VCEoff + ICsatRCEsat
Harga VCEsat berkisar antara 0,1V – 0,3V.
Tegangan offset pada transistor jenuh menyebabkan
BJT kurang menarik untuk dijadikan saklar jika
dibandingkan dengan MOSFET.
Gunakan model Ebers-Moll untuk menurunkan ekspresi
analisis untuk karakteristik sebuah transistor jenuh.
( ) ( )
( ) ( )11
11
−





+−





=
−





−−=
TBCTBE
TBCTBE
Vv
R
SVv
F
S
B
Vv
R
SVv
SC
e
I
e
I
i
e
I
eIi
ββ
α

40
Gantikan iB = IB dan abaikan suku yang tidak
mempunyai fungsi eksponensial
TBCTBE
TBCTBE
Vv
R
SVv
SC
Vv
R
SVv
F
S
B
e
I
eIi
e
I
e
I
I
α
ββ
−=
+=
Bagilah persamaan IB dengan persamaan iC dan tulis
vBE =vBC+vCE , sehingga diperoleh:
( )












+
−
=
R
FVv
R
Vv
BFC
TCE
TCE
e
e
Ii
β
β
α
β
1
Ini adalah persamaan kurva karakteristik iC – vCE yang
diperoleh jika base dipaksa dengan arus tetap IB.

41
Gambar 25: Plot iC (normalisasi) terhadap vCE untuk
transistor npn dengan βF = 100 dan αR = 0,1

42
Kurva dapat didekati dengan garis lurus pada titik
βforced/βF = 0,5. Koefisien arah pada titik ini kira-kira
10 V-1
, tidak tergantung dari parameter transistor.
RCEsat = 1/10βFIB
Ganti iC = ICsat = βforcedIB dan vCE = VCsat, diperoleh:
( )
( )Fforced
Rforced
TCEsat VV
ββ
ββ
−
++
=
1
11
ln
Transistor breakdown
Tegangan maksimum yang dapat dipasangkan pada
sebuah BJT dibatasi oleh efek breakdown pada EBJ
dan CBJ.
Pada konfigurasi common-base, karakteristik iC –vCB
menunjukkan bahwa untuk iE = 0 (emitter hubung
terbuka), CBJ breakdown pada tegangan BVCBO. Untuk
iE > 0, breakdown terjadi pada tegangan lebih kecil dari
BVCBO. Biasanya BVCBO > 50 V

43
Untuk konfigurasi common-emitter, breakdown terjadi
pada tegangan BVCEO. Harga BVCEO kira-kira setengah
harga BVCBO. Pada lembaran data transistor, BVCBO
disebut ‘sustaining voltage’, LVCEO
Breakdown pada CBJ baik pada konfigurasi common-
emitter atau common-base tidak merusak selama daya
disipasi pada divais masih dalam batas normal.
Breakdown pada EBJ yang disebabkan fenomena
avalanche terjadi pada tegangan BVEBO yang jauh lebih
kecil dari BVCBO. Biasanya BVEBO berkisar antara 6 V –
8 V, dan breakdown ini merusak dalam arti β dari
transistor berkurang secara permanen. Cara ini tidak
mencegah pemakaian EBJ sebagai sebuah dioda
zener untuk menghasilkan tegangan rujukan dalam
perancangan IC. Dalam aplikasi ini tidak dilihat sebagai
efek β-degeneration.

44
Ringkasan Karakteristik arus – tegangan dari BJT
Simbol rangkaian dan arah aliran arus
Transistor npn Transistor pnp
Cara kerja pada mode aktif (untuk pemakaian sebagai
penguat)
Kondisi:
1. EBJ forward biased:
npn: vBE > VBEon; VBEon ≈ 0,5 V
biasanya vBE = 0,7 V
pnp: vEB > VEBon; VEBon ≈ 0,5 V
biasanya vEB = 0,7 V

45
2. CBJ reverse biased
npn: vBC ≤ VBCon : VBCon ≈ 0,4 V → vCE ≥ 0,3 V
pnp: vCB ≤ VCBon : VCBon : ≈ 0,4 V → vEC ≥ 0,3 V
Hubungan arus – tegangan:
TBE Vv
SC eIi =npn: pnp: TEB Vv
SC eIi =
11 +
=⇔
−
=
=⇔=
=⇔=
β
β
α
α
α
β
αα
ββ
CCCE
BCCB
iiii
iiii
Model rangkaian ekivalen sinyal besar
npn:
( )TBE
TBE
TBE
Vv
SAo
A
CEVv
SC
VvS
B
eIVr
V
v
eIi
e
I
i
=






+=






=
1
β

46
( )TEB
TEB
TEB
Vv
SAo
A
ECVv
SC
VvS
B
eIVr
V
v
eIi
e
I
i
=






+=






=
1
β
Model Ebers-Moll
( )
( )1
1
−=
−=
TBC
TBE
Vv
SCDC
Vv
SEDE
eIi
eIi ( )
( )1
1
−=
−=
TCB
TEB
Vv
SCDC
Vv
SEDE
eIi
eIi
pnp
npn pnp

47
EBJluas
CBJluas
==
==
R
F
SE
SC
SSCRSEF
I
I
III
α
α
αα
Cara kerja pada mode jenuh
Kondisi:
1. EBJ forward biased:
npn: vBE > VBEon; VBEon ≈ 0,5 V
biasanya vBE = 0,7 – 0,8 V
pnp: vEB > VEBon; VEBon ≈ 0,5 V
biasanya vEB = 0,7 – 0,8 V
2. CBJ forward biased
npn: vBC ≥ VBCon : VBCon ≈ 0,4 V
biasanya: vBC = 0,5 – 0,6 V
→ vCE = VCEsat = 0,1 – 0,2 V
pnp: vCB ≥ VCBon : VCBon ≈ 0,4 V
biasanya: vCB = 0,5 – 0,6 V
→ vEC = VECsat = 0,1 – 0,2 V
Arus: ICsat = βforcedIB
βforced ≤ βF
factorOverdrive=
forced
F
β
β

48
Rangkaian ekivalen
( )






−
++
=
Fforced
Fforced
TCEsat VV
ββ
ββ
1
11
ln
Untuk: βforced = βF/2; RCEsat = 1/10βFIB
npn pnp

49
BJT sebagai Penguat dan sebagai Saklar
Pemakaian BJT:
– sebagai penguat:
• BJT bekerja pada mode aktif.
• BJT berperan sebagai sebuah sumber arus
yang dikendalikan oleh tegangan (VCCS).
• Perubahan pada tegangan base-emitter,vBE,
akan menyebabkan perubahan pada arus
collector, iC.
• BJT dipakai untuk membuat sebuah penguatan
transkonduktansi.
• Penguatan tegangan dapat diperoleh dengan
melalukan arus collector ke sebuah resistansi,
RC.
• Agar penguat menjadi penguat linier, transistor
harus diberi bias, dan sinyal akan
ditumpangkan pada tegangan bias dan sinyal
yang akan diperkuat harus dijaga tetap kecil
– sebagai saklar
• BJT bekerja pada mode cutoff dan mode jenuh

50
Cara kerja sinyal besar – Karakteristik Transfer
Gambar 26. (a) Rangkaian dasar penguat common –
emitter
(b) Karakteristik transfer dari rangkaian (a)

51
Rangkaian dasar penguat common-emitter terlihat pada
gambar 26.
– Tegangan masukan total vI (bias + sinyal) dipasang
di antara base dan emitter (ground)
– Tegangan keluaran total vO (bias + sinyal) diambil di
antara collector dan emitter (ground)
– Resistor RC mempunyai 2 fungsi:
• Untuk menentukan bias yang diinginkan pada
collector
• Mengubah arus collector, iC, menjadi tegangan
keluaran vOC atau vO
– Tegangan catu VCC diperlukan untuk memberi bias
pada BJT dan untuk mencatu daya yang diperlukan
untuk kerja penguat.
Karakteristik transfer tegangan dari rangkaian CE
terlihat pada gambar 26(b).
vO = vCE = VCC – RCiC
vI = vBE < 0,5 V → transistor cutoff.
0 < vI < 0,5 V, iC kecil sekali, dan vO akan sama dengan
tegangan catu VCC (segmen XY pada kurva)

52
vI > 0,5 V → transistor mulai aktif, iC naik, vO turun.
Nilai awal vO tinggi, BJT bekerja pada mode aktif yang
menyebabkan penurunan yang tajam pada kurva
karakteristik transfer tegangan (segmen YZ), Pada
segmen ini:
TI
TI
TEB
Vv
SCCCO
Vv
S
Vv
SC
eIRVv
eI
eIi
−=
=
≅
Mode aktif berakhir ketika vO = vCE turun sampai 0,4 V di
bawah tegangan base (vBE atau vI) → CBJ ‘on’ dan
transistor memasuki mode jenuh (lihat titik Z pada kurva).
Pada daerah jenuh kenaikan vBE menyebabkan vCE turun
sedikit saja. vCE = VCEsat berkisar antara 0,1 – 0,2 V. ICsat
juga konstan pada harga:
C
CEsatCC
Csat
R
VV
I
−
=
Pada daerah jenuh, BJT menunjukkan resistansi yang
rendah, RCEsat antara collector dan emitter. Jadi ada jalur
yang mempunyai resistansi rendah antara collector dan
ground, sehingga dapat dianggap sebagai saklar
tertutup.

53
Sedangkan ketika BJT dalam keadaan cut off, arus
sangat kecil (idealnya nol), jadi beraksi seperti saklar
terbuka, memutus hubungan antara collector dan
ground.
Jadi keadaan saklar ditentukan oleh harga tegangan
kendali vBE.
Penguatan Penguat.
Agar BJT bekerja sebagai penguat, maka harus diberi
bias pada daerah aktif yang ditentukan oleh tegangan
dc base – emitter VBE dan tegangan dc collector –
emitter VCE. Arus collector IC pada keadaan ini:
CCCCCE
VV
SC
IRVV
eII TBE
−=
=
Jika sinyal vi akan diperkuat, sinyal ini
ditumpangkan pada VBE dan harus dijaga kecil
(lihat gambar 26(b)) agar tetap pada segmen yang
linier dari kurva transfer di sekitar titik bias Q.
Koefiesin arah dari segmen linier ini sama dengan
penguatan tegangan dari penguat untuk sinyal
kecil di sekitar titik Q.

54
Penguatan sinyal kecil Av:
CECCRC
T
RC
T
CC
v
C
VV
S
T
v
VvI
O
v
Vv
SCCCO
VVV
V
V
V
RI
A
ReI
V
A
dv
dv
A
eIRVv
TBE
BEI
Ti
−=
−=−=
−=
≡
−=
=
1
Perhatikan:
• penguat CE: inverting, artinya sinyal keluaran
berbeda 180° dengan sinyal masukan.
• peguatan tegangan dari penguat CE adalah
perbandingan antara penurunan tegangan pada
RC dengan tegangan termal VT.
• untuk memaksimumkan penguatan tegangan,
penurunan tegangan pada RC harus sebesar
mungkin, artinya untuk harga VCC tertentu
penguatan harus bekerja pada VCE yang lebih
rendah.

55
• pada gambar 26(b) terlihat, jika VCE lebih rendah
→ titik bias Q dekat pada ujung daerah aktif, →
tidak mempunyai ruang yang cukup untuk
simpangan negatif tegangan keluaran tanpa
penguat memasuki daerah jenuh → puncak
negatif dari gelombang vO akan terpotong. jadi
diperlukan ruang yang cukup untuk simpangan
sinyal keluaran yang menentukan posisi yang
efektif untuk titik bias Q pada segmen daerah aktif
YZ.
• jika Q ditempatkan pada posisi yang terlalu tinggi
pada segmen ini, tidak hanya akan mengurangi
penguatan tapi juga membatasi simpangan positif
dari sinyal keluaran. Pada sisi positif, pembatasan
ini ditentukan oleh BJT memasuki cut off, pada
keadaan ini puncak positif akan terpotong pada
level VCC. Secara teoritis penguatan maksimum Av
diperoleh dengan mem-bias BJT pada ujung
keadaan jenuh, tetapi tidak akan mempunyai
ruang untuk simpangan sinyal negatif.
T
CC
v
T
CEsatCC
v
V
V
A
V
VV
A
−≅
−
−=

56
Contoh soal 2
Sebuah rangkaian CE menggunakan sebuah BJT
yang mempunyai IS = 10-15
A, sebuah resistansi
collector RC = 6,8 kΩ dan catu daya VCC = 10 V.
a. Tentukan harga tegangan bias VBE yang
diperlukan untuk mengoperasikan transistor
pada VCE = 3,2 V. Berapakah harga IC nya?
b. Carilah penguatan tegangan Av pada titik bias.
Jika sebuah sinyal masukan sinusoida dengan
amplitudo 5 mV ditumpangkan pada VBE,
carilah amplitudo sinyal keluaran sinusoida.
c. Carilah kenaikan positif vBE (di atas VBE) yang
mendorong transistor ke daerah jenuh, dimana
vCE= 0,3 V.
d. Carilah kenaikan negatif vBE yang mendorong
transistor ke daerah 1% cut off (vO = 0,99 VCC)
Jawab:
a.
mV8,690
10101
mA1
8,6
2,310
153
=
=×
=
−
=
−
=
−−
BE
VV
C
CECC
C
V
e
R
VV
I
TBE

57
b.
V36,1005,0272
V/V272
025,0
2,310
=×=
−=
−
−=
−
−=
∧
o
T
CECC
v
V
V
VV
A
c. Untuk vCE = 0,3 V
mA617,1
8,6
3,010
=
−
=Ci
Untuk menaikkan iC dari 1 mA ke 1,617 mA, vBE
harus dinaikkan:
mV12
1
617,1
ln
=






=∆ TBE Vv

58
d. Untuk vo = 0,99 VCC = 9,9 V
mA0147,0
8,6
9,910
=
−
=Ci
Untuk menurunkan iC dari 1 mA ke 0,0147 mA, vBE
harus diturunkan
mV5,105
1
0147,0
ln
−=






=∆ TBE Vv
Analisis Grafis
Gambar 27 Rangkaian yang akan dianalisa
secara grafis

59
Perhatikan gambar 27 yang mirip dengan rangkaian
terdahulu hanya ada tambahan resitansi pada base, RB.
Analisis grafis dilakukan sebagai berikut:
1. Tentukan titik bias dc; set vi = 0 dan gunakan cara
seperti pada gambar 27 untuk menentukan arus dc
pada base IB.
2. Gunakan karakteristik iC–vCE seperti yang terlihat
pada gambar 29. Titik kerja akan terletak pada kurva
iC–vCE yang mempunyai arus base yang diperoleh (iB
= IB)
Gambar 28. Konstruksi grafis untuk menentukan arus
dc base pada rangkaian di gambar 27

60
Gambar 29. Konstruksi grafis untuk menentukan arus dc
collector IC dan tegangan collector–emitter VCE pada
rangkaian pada gambar 27
vCE = VCC – iCRC
CE
CC
CC
C v
RR
V
i
1
−=
Hubungan di atas adalah hubungan linier yang
digambarkan dengan sebuah garis lurus seperti pada
gambar 29. Garis ini dikenal dengan garis beban.

61
Gambar 30 (a). Penentuan grafis komponen sinyal vbe
dan ib ketika komponen sinyal vi ditumpangkan pada
tegangan dc VBB.

62
Gambar 30 (b). Penentuan grafis komponen sinyal vce
dan ic ketika komponen sinyal vi ditumpangkan pada
tegangan dc VBB.

63
Gambar 31. Pengaruh lokasi titik bias pada
simpangan sinyal
Pengaruh letak titik bias pada simpangan sinyal

64
Cara kerja sebagai saklar.
BJT bekerja sebagai saklar: gunakan mode cut off dan
mode jenuh.
Gambar 32: Rangkaian sederhana yang digunakan
untuk menunjukkan mode operasi yang berbeda dari
BJT.
Harga masukan vI bervariasi.
vI < 0,5 V → iB = 0, iC = 0 dan vC = VCC → simpul C
terputus dari ground → saklar dalam keadaan terbuka.
vI > 0,5 V → transistor ‘on’. Pada kenyataannya agar
arus mengalir, vBE harus sama dengan 0,7 V, dan vI
harus lebih tinggi.

65
Arus base akan menjadi:
B
BEI
B
R
Vv
i
−
=
Dan arus collector menjadi:
iC = βiB
Persamaan ini hanya berlaku untuk daerah aktif artinya
CBJ tidak forward bias atau vC > vB – 0,4 V.
vC = VCC – RCiC
Jika vI naik, iB akan naik, dan iC akan naik juga, Akibatnya
vCE akan turun. Jika vCE turun sampai vB– 0,4V, transistor
akan meninggalkan daerah aktif dan memasuki daerah
jenuh. Titik ‘edge-of-saturation’ (EOS) ini didefinisikan:
C
CC
EOSC
R
V
I
3,0
)(
−
=
Dengan asumsi VBE ≈ 0,7 V dan
β
)(
)(
EOSC
EOSB
I
I =

66
Harga vI yang diperlukan untuk mendorong transistor ke
EOS dapat ditentukan dengan persamaan:
VI(EOS) = IB(EOS)RB + VBE
Menaikkan vI > VI(EOS) → menaikkan arus base yang akan
mendorong transistor ke daerah jenuh yang semakin
dalam. VCE akan sedikit menurun.
Asumsikan untuk transistor dalam keadaan jenuh, VCEsat
≈ 0,2 V. Arus collector akan tetap konstan pada ICsat
C
CEsatCC
Csat
R
VV
I
−
=
Memaksakan lebih banyak arus pada base mempunyai
pengaruh yang kecil pada ICEsat dan VCEsat. Pada
keadaan ini saklar tertutup dengan resistansi RCEsat yang
rendah dan tegangan offset VCEsat yang rendah.
Pada keadaan jenuh, transistor dapat dipaksa bekerja
pada harga β yang diinginkan.yang lebih rendah
harga normal.
B
CEsat
forced
I
I
≅β
Perbandingan antara IB dan IB(EOS) disebut faktor ‘overdrive’

67
Contoh soal 3:
Gambar 33
Transistor pada gambar 33 mempunyai β berkisar
antara 50 – 150.
Carilah harga RB yang menyebabkan transistor pada
keadaan jenuh dengan faktor ‘overdrive’ lebih besar dari
10.
Jawab:
Transistor dalam keadaan jenuh, tegangan collector:
VC = VCEsat ≈ 0,2 V
Arus collector:
mA8,9
1
2,010
=
−+
=CsatI

68
Untuk membuat transistor jenuh dengan β yang paling
rendah, diperlukan arus base paling sedikit:
mA196,0
50
8,9
min
)( ===
β
Csat
EOSB
I
I
Untuk faktor ‘overdrive’ = 10, arus base harus:
IB = 10 x 0,196 = 1,96 mA
Jadi RB yang diperlukan:
Ω==
=
−+
k2,2
94,1
3,4
96,1
7,05
B
B
R
R

69
Rangkaian BJT pada DC
Rangkaian BJT pada contoh-contoh soal berikut ini,
hanya tegangan DC yang akan dipasangkan.
Rangkaian-rangkaian ini akan menggunakan model
sederhana di mana |VBE| pada saat transistor ‘on’ sama
dengan 0,7V dan |VCE| pada saat transistor jenuh sama
dengan 0,2 V, dan pengaruh tegangan Early diabaikan.
Dalam menganalisa sebuah rangkaian, langkah
pertama harus menentukan pada mode apa transistor
bekerja. Caranya:
• asumsikan transistor beroperasi pada mode aktif.
• tentukan harga-harga tegangan dan arus yang terkait.
• periksa apakah hasil-hasilnya memenuhi syarat mode
aktif yaitu vCB dari transistor npn > – 0,4 V (atau vCB dari
transistor pnp < 0,4 V).
• jika hasilnya memenuhi syarat itu, maka analisa
selesai.
• jika tidak memenuhi syarat, asumsikan transistor
bekerja pada mode jenuh.
• tentukan tegangan dan arus
• periksa apakah hasilnya memenuhi syarat mode
jenuh yaitu dengan menghitung perbandingan IC/IB < β
yang paling rendah.

70
Contoh soal 4:
Perhatikan gambar 34(a) dan 34(b). Analisa rangkaian
ini untuk menentukan tegangan semua simpul dan arus
pada semua cabang. Asumsikan β = 100
Gambar 34

71
Jawab:
Asumsikan EBJ forward bias dengan tegangan VBE =
0,7V
VE = 4 – VBE ≈ 4 – 0,7 = 3,3 V
mA1
3,3
3,30
==
−
=
E
E
E
R
V
I
Asumsikan transistor dalam mode aktif.
IC = αIE
mA99,0199,0
99,0
101
100
1
=×=
≈=
+
=
CI
β
β
α
VC = 10 – ICRC = 10 – 0,99 x 4,7 ≈ +5,3 V
Karena VB = 4 V, CBJ reverse biased dengan tegangan
1,3 V, jadi transistor dalam mode aktif.
mA01,0
101
1
1
≈=
+
=
β
E
B
I
I

72
Contoh soal 5:
Perhatikan rangkaian pada gambar 35(a).
Gambar 35

73
Tentukan tegangan pada semua simpul dan arus pada
semua cabang. Rangkaian pada gambar 35 identik
dengan rangkaian pada gambar 34, kecuali tegangan
pada base = +6 V. Asumsikan transistor mempunyai β
terkecil = 50.
Jawab:
Asumsikan transistor bekerja pada mode aktif
V48,26,17,4107,410
mA6,1
3,3
3,5
V3,57,066
=×−=×−+=
==
=−≈−+=
CC
E
BEE
IV
I
VV
Karena tegangan collector 3,52 V lebih rendah dari
tegangan base, maka transistor tidak mungkin bekerja
pada mode aktif. Berarti transistor bekerja pada mode
jenuh.
V,552,03,5
mA6,1
3,3
3,5
V3,57,066
=++=+=
==
=−≈−+=
CEsatEC
E
BEE
VVV
I
VV

74
5,1
64,0
96,0
mA64,096,06,1
mA96,0
7,4
5.510
===
=−=−=
=
−+
=
B
C
forced
CEB
C
I
I
III
I
β
Karena βforced < βmin, maka transistor memang bekerja
pada mode jenuh.
Contoh soal 6:
Tentukan tegangan pada semua simpul dan arus pada
semua cabang pada rangkaian pada gambar 36.
Catatan: rangkaian ini identik dengan rangkaian pada
contoh 4 dan contoh 5 kecuali tegangan base = 0 V.
Jawab:
Karena tegangan base = 0 dan emitter terhubung ke
ground melalui RE, maka EBJ tidak dapat ‘on’ dan arus
emitter = 0. CBJ juga tidak dapat ‘on’ karena collector
jenis –n terhubung ke catu daya positif melalui RC dan
base jenis –p terhubung ke ground. Jadi arus collector =
0. Arus base juga akan = 0, sehingga transistor bekerja
pada mode cutoff. Tegangan emitter = 0, tegangan
collector = +10 V, karena tidak ada penurunan tegangan
pada RC.

76
Contoh soal 7:
Hitung tegangan di semua simpul dan arus di semua
cabang pada rangkaian pada gambar 37.
Gambar 37

77
Jawab:
Pada transistor pnp, base terhubung ke ground dan
emitter terhubung ke catu daya positif (V+
= +10 V)
melalui RC. Jadi EBJ forward biased dengan
VE = VEB = 0,7 V
mA65,4
2
7,010
=
−
=
−
=
+
E
E
E
R
VV
I
Karena collector terhubung pada catu daya negatif
(lebih negatif daripada tegangan base) melalui RC, maka
dapat diasumsikan transistor bekerja pada mode aktif.
IC = αIE
Asumsikan β = 100 → α = 0,99
IC = 0,99 x 4,65 = 4,6 mA
VC = V-
+ ICRC
= -10 + 4,6 x 1 = -5,4 V
Jadi CBJ reverse biased dengan 5,6 V → transistor
dalam mode aktif.
mA05,0
101
65,4
1
≈=
+
=
β
E
B
I
I

78
Contoh soal 8:
Tentukan harga tegangan pada semua simpul dan arus
Gambar 38

79
Jawab:
EBJ forward biased, jadi:
mA043,0
100
7,055
=
−
=
−+
=
B
BE
B
R
V
I
Asumsikan transistor bekerja pada daerah aktif:
IC = βIB = 100 x 0,043 = 4,3 mA
VC = +10 – ICRC = 10 – 4,3 x 2 = +1,4 V
VB = VBE = +0,7 V
Jadi CBJ reverse biased dengan tegangan 0,7 V →
transistor bekerja pada aktif
IE = (β+1)IB = 101 x 0,043 ≈ 4,3 mA
Catatan:
Harga β sangat berpengaruh pada harga IB.
Pada contoh soal 7, harga β tidak terlalu berpengaruh
pada mode kerja transistor.
Pada contoh soal 8, kenaikan β 10% akan
menyebabkan transistor memasuki mode jenuh.
Jadi dalam merancang rangkaian BJT harus
diperhatikan agar kinerja rangkaian diusahakan tidak
terlalu sensitif terhadap harga β.

80
Contoh soal 9:
pada semua cabang. Harga β minimum = 30
Gambar 39.

81
Jawab:
Asumsikan transistor bekerja pada mode aktif dan
abaikan arus base: VB ≈ 0, VE ≈ +0,7 V, IE ≈ 4,3 mA.
Arus collector maksimum yang dapat menunjang
transistor bekerja pada daerah aktif ≈ 0,5 mA, ternyata
transistor bekerja pada mode jenuh.
Asumsikan transistor bekerja pada mode jenuh.
VE =VB + VEB ≈ VB + 0,7
VC = VE – VECsat ≈ VB + 0,7 – 0,2 = VB + 0,5
V13,3
2,1
75,3
55,01,01,03,4
mA55,01,0
10
55,0
10
)5(
mA1,0
10
mA3,4
1
7,05
1
5
==
++=−
+=
+=
++
=
−−
=
==
−=
−−
=
−+
=
B
BBB
CBE
B
BC
C
B
B
B
B
BE
E
V
VVV
III
V
VV
I
V
V
I
V
VV
I

82
mA31,0
mA86,0
mA17,1
V63,3
V83,3
=
=
=
=
=
B
C
E
C
E
I
I
I
V
V
Jadi jelas transistor bekerja pada mode jenuh
8,2
31,0
86,0
≈=forcedβ
βforced < β

83
Contoh soal 10:
Gambar 40

84
Jawab:
Gunakan teori Thévenin untuk menyederhanakan
rangkaian pada base.
( ) ( )
( )[ ]
( )
V57,4329,17,0
mA0128,0
101
29,1
mA29,1
1013,333
7,05
1
1
k3,3350//100//
V5
50100
50
1515
21
21
2
=×+=
+=
==
=
+
−
=
++
−
=
+
=
++=
Ω===
+=
+
=
+
+=
EEBEB
B
E
BBE
BEBB
E
E
B
EEBEBBBBB
BBBB
BB
B
BB
RIVV
I
I
RR
VV
I
I
I
RIVRIV
RRR
RR
R
V
β
β
Asumsikan transistor bekerja pada mode aktif:
IC = αIE = 0,99 x 1,29 = 1,28 mA
VC = +15 – ICRC = 15 – 1,28 x 5 = 8,6 V
Jadi tegangan collector > 4,03 V dari tegangan base →
transistor bekerja pada mode aktif

85
Contoh soal 11:
Gambar 41

86
Jawab:
Rangkaian ini identik dengan rangkaian pada contoh
soal 10. Perbedaannya ada transistor Q2 dengan RC2
dan RE2 nya.
Asumsikan transistor Q1 bekerja pada mode aktif.
VB1 = +4,57 V IE1 = 1,29 mA
IB1 = 0,0128 mA IC1 = 1,28 mA
Tegangan collector akan berbeda karena ada bagian
dari arus collector yang mengalir ke base Q2 (IB2).
Asumsikan IB2 << IC1 → arus yang mengalir melalui RC1
hampir sama dengan IC1.
VC1 ≈ +15 – IC1RC1
= 15 – 1,28 x 5 = +8,6 V
Perhatikan transistor Q2, emitter terhubung pada +15V
melalui RE2. Jadi dapat diasumsikan EBJ Q2 akan
forward biased. Jadi emitter Q2 akan mempunyai
tegangan VE2.
VE2 = VC1 + VEB|Q2 ≈ 8,6 +0,7 = +9,3 V
mA85,2
2
3,91515
2
2
2 =
−
=
−+
=
E
E
E
R
V
I

87
Karena collector Q2 terhubung dengan ground melalui
RC2, asumsikan Q2 bekerja di mode aktif
IC2 = α2IE2
= 0,99 x 2,85 = 2,82 ( asumsikan β= 100)
VC2 = IC2RC2 = 2,82 x 2,7 = 7,62 V
Tegangan collector <0.98 V dari tegangan base.
Jadi transistor Q2 bekerja dengan mode aktif.
Pada tahap ini kita harus memperbaiki kesalahan yang
muncul karena mengabaikan IB2.
mA028,0
101
85,2
12
2
2 ==
+
=
β
E
B
I
I
Jadi harga-harga baru yang diperoleh:
IRC1 = IC1 – IB2 = 1,28 – 0,028 = 1,252 mA
VC1 = 15 – 5 x 1,252 = 8,74 mA
VE2 = 8,74 + 0,7 = 9,44 V
mA78,2
2
44,915
2 =
−
=EI

88
IC2 = 0,99 x 2,78 = 2,75 mA
VC2 = 2,75 x 2,7 = 7,43 V
mA0275,0
101
78,2
2 ==BI
Pada contoh-contoh ini kita gunakan harga α yang
presisi untuk menghitung arus collector. Karena α ≈ 1,
kesalahan akan kecil jika diasumsikan α = 1 dan iC =
iE. Oleh karena itu kita dapat meng-asumsikan α
=1, kecuali dalam perhitungan yang tergantung
dari harga α (misal penghitungan arus base)

89
Contoh soal 12:
Gambar 42

90
Jawab:
Transistor Q1 dan Q2 tidak akan sama-sama ‘on’.
Jadi jika Q1 ‘on’ maka Q2 ‘off’, dan sebaliknya.
Asumsikan Q2 ‘on’. Arus akan mengalir dari ground
melalui resistor beban 1 kΩ ke emitter Q2. Jadi tegangan
base Q2 akan negatif dan arus base akan mengalir
keluar dari base melalui resistor 10 kΩ dan ke catu +5 V.
Keadaan ini tidak mungkin, karena jika tegangan base
negatif, arus pada resistor 10 kΩ akan mengalir ke arah
base.
Jadi asumsi bahwa Q2 ‘on’ tidak benar → Q2 akan ‘off’
dan Q1 akan ‘on’
Pertanyaan berikutnya: apakah Q1 aktif atau jenuh.
Karena base dicatu oleh +5 V dan karena arus base
mengalir ke base Q1, maka tegangan base akan lebih
rendah dari +5V.Jadi CBJ Q1 reverse biased dan Q1
bekerja pada mode aktif.
Untuk menghitung tegangan dan arus, gunakan teknik
yang telah dipakai secara rinci. Hasilnya terlihat pada
gambar 42(b).

91
Pemberian bias pada rangkaian BJT
Masalah pemberian bias berkaitan dengan:
• penentuan arus dc pada collector yang harus dapat
dihitung, diprediksi dan tidak sensitif terhadap
perubahan suhu dan variasi harga β yang cukup besar.
• penentuan lokasi titik kerja dc pada bidang iC – vCE
yang memungkinkan simpangan sinyal tetap linier.
Gambar 43. Pemberian bias pada BJT
(a) Menetapkan harga VBE yang tetap
(b) Menetapkan harga IB yang tetap
Contoh pemberian bias yang tidak baik

92
Cara klasik pengaturan bias untuk rangkaian diskrit
Gambar 44. Cara klasik pemberian bias untuk BJT
menggunakan sebuah catu daya.
Gambar 44(b) menunjukkan rangkaian yang sama
dengan menggunakan rangkaian ekivalen Thévenin-nya.
( )1
21
21
21
2
++
−
=
+
=
+
=
βBE
BEBB
E
B
CCBB
RR
VV
I
RR
RR
R
V
RR
R
V

93
Untuk membuat IE tidak sensitif terhadap suhu dan
variasi β, rangkaian harus memenuhi dua syarat
berikut:
1+
>>
>>
β
B
E
BEBB
R
R
VV
Untuk memenuhi persyaratan di atas.
• Sebagai ‘rule of thumb’, VBB ≈ ⅓ VCC, VCB (atau VCE) ≈
⅓ VCC dan ICRC ≈ ⅓ VCC
• Pilih R1 dan R2 sehingga arus yang melaluinya berkisar
antara 0,1IE – IE.
Pada rangkaian pada gambar 44, RE memberikan
umpan balik negatif sehingga dapat men-stabil-kan arus
dc emitter.
Jika IE ↑ → VRE dan VE ↑. Jika tegangan pada base
hanya ditentukan oleh pembagi tegangan R1, R2,
yaitu bila RB kecil, maka tegangan ini akan tetap
konstan, sehingga jika VE ↑ → VBE ↓ → IC (dan IE)
↓.

94
Contoh soal 13:
Rancanglah rangkaian pada gambar 44 sehingga IE = 1
mA dengan catu daya VCC = +12V. Transistor
mempunyai harga nominal β = 100.
Jawab:
Ikuti ‘rule of thumb’:
⅓ tegangan catu daya dialokasikan untuk tegangan
pada R2, ⅓ lainnya untuk tegangan pada RC dan
sisanya untuk simpangan sinyal pada collector.
VB = +4 V
VE = 4 – VBE ≈ 3,3 V
Ω=== k3,3
1
3,3
E
E
E
I
V
R
Pilih arus pada pembagi tegangan = 0,1IE = 0,1 x 1
= 0,1 mA
Abaikan arus base, jadi
V4
k120
1,0
12
21
2
21
=
+
Ω==+
CCV
RR
R
RR
Jadi R2 = 40 kΩ dan R1 = 80 kΩ

95
Pada tahap ini, dapat dihitung IE yang lebih akurat
dengan memperhatikan arus base yang tidak nol.
( )( ) mA93,0
101
40//80
)(3,3
7,04
=
Ω
+Ω
−
=
k
k
IE
Ternyata lebih kecil dari harga yang diinginkan. Untuk
mengembalikan IE ke harga yang diinginkan kurangi
harga RE dari 3,3 kΩ dengan suku kedua dari penyebut
(0,267 kΩ). Jadi harga RE yang lebih tepat adalah RE = 3
kΩ yang akan menghasilkan IE = 1,01 mA ≈ 1 mA.
Disain 2:
jika diinginkan untuk menarik arus yang lebih tinggi dari
catu daya dan resistansi masukan penguat yang lebih
kecil, kita dapat menggunakan arus pada pembagi
tegangan sama dengan IE (yaitu 1 mA), maka R1 = 8 kΩ
dan R2 = 4 kΩ
mA199,0
027,03,3
7,04
≈=
+
−
=EI
Pada disain ini harga RE tidak perlu diganti

96
Ω=
−
=
≈=×==
−
=
k4
1
812
mA1mA99,0199,0
12
C
EC
C
C
C
R
II
I
V
R
α
Cara klasik pengaturan bias dengan
menggunakan dua catu daya
Gambar 45. Pemberian bias pada BJT dengan
menggunakan dua catu daya

97
( )1++
−
=
βBE
BEEE
E
RR
VV
I
Persamaan ini sama dengan persamaan sebelumnya
hanya VEE menggantikan VBB. Jadi kedua kendala tetap
berlaku.
Jika base dihubungkan dengan ground (konfigurasi
common-base), maka RB dihilangkan sama sekali.
Sebaliknya, jika sinyal masukan dihubungkan pada
base, maka RB tetap diperlukan.
Pemberian bias dengan menggunakan resistor
umpan balik collector-ke-base.
Gambar 46(a) menunjukkan sebuah rancangan
pemberian bias yang sederhana tapi efektif yang cocok
untuk penguat common-emitter.
Resistor RB berperan sebagai umpan balik negatif, yang
membantu kestabilan titik bias dari BJT

98
Gambar 46 Penguat common-emitter yang diberi bias
dengan resistor umpan balik RB.
( )1
1
++
−
=
+
+
+=
++=
β
β
BC
BECC
E
BEB
E
CE
BEBBCECC
RR
VV
I
VR
I
RI
VRIRIV
Untuk mendapatkan IE yang tidak sensitif terhadap
variasi β, RB/(β+1) << RC. Harga RB menentukan
simpangan sinyal yang terdapat pada collector, karena
1+
==
β
B
EBBCB
R
IRIV

99
Pemberian bias dengan menggunakan sumber arus
Gambar 47(a) Sebuah BJT diberi bias dengan sumber
arus I.
(b) Implementasi rangkaian sumber arus I.
Rangkaian ini mempunyai keunggulan:
• yaitu arus emitter tidak tergantung dari harga β dan RB
→ RB dapat dibuat besar → resistansi masukan pada
base meningkat tanpa mengganggu kestabilan bias.
• menyederhanakan rangkaian.

100
Implementasi sederhana dari sumber arus konstan I,
terlihat pada gambar 47(b). Rangkaian menggunakan
sepasang transistor yang ‘matched’ Q1 dan Q2, dengan
Q1 dihubungkan sebagai dioda dengan menghubung –
singkat collector dan base nya.
Jika diasumsikan Q1 dan Q2 mempunyai harga β yang
tinggi, arus base dapat diabaikan. Jadi arus melalui Q1
hampir sama dengan IREF.
( )
R
VVV
I BEEECC
REF
−−−
=
Karena Q1 dan Q2 mempunyai VBE yang sama, arus
collectornya akan sama
R
VVV
II BEEECC
REF
−+
==
Dengan mengabaikan efek Early pada Q2, arus collector
akan tetap konstan selama Q2 tetap pada daerah aktif.
Hal ini akan tetap terjaga jika tegangan collector lebih
tinggi dari tegangan base (-VEE + VBE).
Hubungan Q1 dan Q2 seperti pada gambar 47(b) dikenal
sebagai ‘current mirror’

101
Cara kerja dan model sinyal kecil
Gambar 48 (a) Rangkaian konseptual untuk menunjukkan
cara kerja transistor sebagai penguat
(b) Rangkaian (a) tanpa sinyal vbe untuk analisa DC (bias)
EBJ diberi forward bias oleh sebuah batere VBE. CBJ
diberi reverse bias oleh catu daya DC VCC melalui resistor
RC. Sinyal yang akan diperkuat, vbe, ditumpangkan pada
VBE.
Langkah pertama keadaan bias DC dengan men-set vbe
sama dengan nol. (Lihat gambar 48(b))

102
Hubungan antara arus dan tegangan DC:
CCCCCEC
CB
CE
VV
SC
RIVVV
II
II
eII TBE
−==
=
=
=
β
α
Untuk bekerja pada mode aktif, VC harus lebih besar
dari (VB – 0,4) dengan harga yang memungkinkan
simpangan sinyal pada collector,
Arus collector dan transkonduktansi.
Jika sinyal vbe dipasangkan seperti pada gambar 48(a)
total tegangan base – emitter vBE menjadi
vBE =VBE + v be
,
Dan arus collector menjadi:
( )
( ) ( )TbeTBE
TbeBETBE
VvVV
S
VvV
S
VV
SC
eeI
eIeII
=
== +

103
Tbe Vv
CC eIi =
Jika vbe << VT maka:






+≈
T
be
CC
V
v
Ii 1
Persamaan (pendekatan) di atas hanya berlaku untuk vbe
lebih kecil dari 10 mV, dan ini dikenal dengan
pendekatan sinyal kecil. Maka arus collector total:
c
be
m
bemc
be
T
C
c
be
T
C
CC
i
v
g
vgi
v
V
I
i
v
V
I
Ii
=
=
=
+=
gm disebut transkonduktansi

104
Gambar 49.Cara kerja linier dari transistor dengan
sinyal kecil

105
Transkonduktansi BJT sebanding dengan arus bias
collector IC.
BJT mempunyai transkonduktansi yang cukup tinggi
dibandingkan dengan MOSFET, misal untuk IC = 1 mA,
gm ≈ 40 mA/V
Interpretasi grafis gm dapat dilihat pada gambar 49, di
mana gm sama dengan kemiringan kurva karakteristik iC
– vBE pada iC = IC (titik bias Q). Jadi
CC IiBE
C
m
v
i
g
=
∂
∂
=
Pendekatan sinyal kecil → amplitudo sinyal harus dijaga
cukup kecil → transistor bekerja pada daerah terbatas
pada kurva iC – vBE di mana segmen masih bisa
dianggap linier.
Untuk sinyal kecil (vbe << VT), transistor berperan seperti
sebuah sumber arus yang dikendalikan oleh tegangan
(VCCS).
Terminal masukan VCCS : antara base dan emitter,
terminal keluaran di antara collector dan emitter.
Transkonduktansi dari VCCS ini: gm dan resistansi
keluaran tidak terhingga (untuk keadaan ideal). Pada
kenyataannya BJT mempunyai resistansi keluaran yang
terbatas karena ada efek Early.

106
Arus base dan resistansi masukan pada base
Untuk menentukan resistansi masukan, pertama hitung
total arus base iB
be
m
b
T
C
m
be
T
C
b
C
B
bBB
be
T
CCC
B
v
g
i
V
I
g
v
V
I
i
I
I
iIi
v
V
IIi
i
β
β
β
βββ
=
=
=
=
+=
+==
1
1

107
Resistansi masukan sinyal kecil antara base dan emitter,
melihat ke arah:base, disebut rπ dan didefinisikan sebagai
B
T
m
b
be
I
V
r
g
r
i
v
r
=
=
≡
π
π
π
β
jadi rπ berbanding lurus dengan β dan berbanding
terbalik dengan arus bias IC.
Arus emitter dan resistansi masukan pada emitter
Total arus emitter iE dapat ditentukan dari
be
T
E
be
T
Cc
e
C
E
eEE
cCC
E
v
V
I
v
V
Ii
i
I
I
iIi
iIi
i
===
=
+=
+==
αα
α
ααα

108
Resistansi masukan sinyal kecil antara base dan emitter,
melihat ke arah:emitter, disebut re atau resistansi emitter
dan didefinisikan sebagai
mm
e
E
T
e
e
be
e
gg
r
I
V
r
i
v
r
1
≈=
=
≡
α
Hubungan antara rπ dan re dapat diperoleh dengan
mengkombinasikan definisinya masing-masing
vbe = ibrπ = iere
Jadi: rπ = (ie/ib)re
rπ = (β+1)re

109
Penguatan tegangan
Untuk mendapatkan tegangan sinyal keluaran, maka
kita alirkan arus collector melalui sebuah resistor. Total
tegangan collector:
vC = VCC – iRRC
= VCC – (IC + ic)RC
= (VCC – ICRC) – icRC
= VC – icRC
VC adalah tegangan bias dc pada collector, dan
tegangan sinyal adalah:
vc = –icRC = –gmvbeRC
= (–gmRC)vbe
Jadi penguatan tegangan dari penguat, Av adalah
Cm
be
c
V Rg
v
v
A −=≡
gm sebanding dengan arus bias collector, jadi
T
CC
v
V
RI
A −=

110
Memisahkan sinyal dengan harga-harga DC
Arus dan tegangan pada rangkaian penguat terdiri dari
dua komponen: komponen dc dan komponen sinyal.
Komponen DC ditentukan dari rangkaian dc pada
gambar 48(b), sedangkan cara kerja sinyal BJT dapat
diperoleh dengan menghilangkan sumber DC, seperti
pada gambar 50.
Gambar 50 Rangkaian penguat pada gambar 48
dengan sumber DC dihilangkan (di hubung singkat)

111
Model Hybrid - π
Gambar 51 (a) BJT sebagai VCCS (penguat
transkonduktansi
Gambar 51 (b) BJT sebagai CCCS (penguat arus)

112
Pada gambar 51(a), BJT digambarkan sebagai VCCS
yang mempunyai resistansi masukan (melihat ke arah
base) rπ, dengan sinyal kendali vbe. Hubungan arus dan
tegangan pada rangkaian ini:
( )
( )
ebe
be
be
m
be
bem
be
e
be
b
bemc
rv
r
v
r
v
rg
r
v
vg
r
v
i
r
v
i
vgi
=






+
=+=
+=+=
=
=
1
1
1
β
β π
π
π
ππ
π
Pada gambar 51(b) BJT digambarkan sebagai CCCS,
dengan sinyal kendali ib. Hubungan arus sebagai
berikut:
( )
( ) bm
bmbem
irg
rigvg
π
π
=
=

113
Model T
Gambar 52 (a) BJT sebagai VCCS
Gambar 53 (b) BJT sebagai CCCS
Pada kedua gambar yang ada adalah re, bukan rπ

114
Pada gambar 52(a), BJT digambarkan sebagai VCCS
yang mempunyai resistansi masukan (melihat ke arah
emitter ) re dengan sinyal kendali vbe Hubungan arus dan
tegangan pada rangkaian ini:
( )
( )
( ) πβ
β
β
α
r
v
r
v
r
v
r
v
rg
r
v
vg
r
v
i
be
e
be
e
be
e
be
em
e
be
bem
e
be
b
=
+
=






+
−=−=
−=−=
1
1
11
1
Pada gambar 52(b) BJT digambarkan sebagai CCCS,
dengan sinyal kendali ie. Hubungan arus sebagai
berikut:
( )
( ) eeem
eembem
iirg
rigvg
α==
=

115
Aplikasi rangkaian ekivalen sinyal kecil.
Proses yang sistimatis dalam menganalisa penguat
transistor:
1. Tentukan titik kerja dc BJT, terutama arus
collector dc IC.
2. Hitung harga-harga parameter model sinyal kecil:
gm = IC/VT, rπ = β/gm dan re = VT/IE = α/gm.
3. Hilangkan semua sumber dc dengan mengganti
sumber tegangan dc dengan hubung singkat,
dan sumber arus dc dengan hubung terbuka.
4. Ganti BJT dengan salah satu model rangkaian
ekivalen.
5. Analisa rangkaian yang didapat untuk
menentukan penguatan tegangan, resistansi
masukan dan lain-lain.

116
Contoh soal 14:
Analisa penguat transistor pada gambar 53(a) dan
tentukan penguatan tegangannya. Asumsikan β = 100
Gambar 53 (a) rangkaian (b) analisa dc (c) model
sinyal kecil

117
Tentukan titik kerja. Asumsikan vi = 0.
V1,333,210
mA3,2023,0100
mA023,0
100
7,03
+=×−+=
−=
=×==
=
−
≈
−
=
CCCCC
BC
BB
BEBB
B
RIVV
II
R
VV
I
β
Karena VB (+0,7 V) < VC → transistor bekerja pada mode
aktif.
Tentukan parameter model sinyal kecil:
( )
Ω===
===
Ω===
k09,1
92
100
mA/V92
mV25
mA3,2
8,10
mA99,03,2
mV25
m
T
C
m
E
T
e
g
r
V
I
g
I
V
r
β
π

118
Model rangkaian ekivalen terlihat pada gambar 53(c).
Perhatikan tidak ada sumber tegangan dc. Terminal
rangkaian yang terhubung ke sebuah sumber tegangan
dc yang konstan selalu dapat dianggap sebagai sinyal
‘ground’.
V/V04,3
04,33011,092
011,0
09,101
09,1
−==
−=××−=
−=
==
+
=
i
o
v
ii
Cbemo
ii
BB
ibe
v
v
A
vv
Rvgv
vv
Rr
r
vv
π
π
Tanda negatif menunjukkan pembalikan fasa.

119
Contoh soal 15:
Untuk mendapatkan pengertian yang lebih mendalam
dari cara kerja penguat transistor, kita akan melihat
bentuk gelombang pada berbagai titik pada
rangkaian yang telah dianalisa pada contoh
sebelumnya. Untuk hal ini asumsikan vi
merupakan gelombang segitiga. Pertama tentukan
amplitudo maksimum dari vi yang dimungkinkan
pada rangkaian ini. Kemudian dengan amplitudo
ini, gambarkan bentuk gelombang pada iB(t),
vBE(t), iC(t) dan vC(t).
Jawab:
Satu kendala pada amplitudo sinyal adalah
pendekatan sinyal kecil, dimana vbe tidak boleh
melebihi 10 mV.Jika digunakan bentuk gelombang
segitiga vbe dengan 20 mV peak-to-peak dan bekerja
mundur,
V91,0
011,0
10
011,0
===
∧
∧
be
i
V
V

120
Untuk memeriksa apakah transistor masih bekerja pada
mode aktif dengan vi beramplitudo Vi = 0,91 V, periksa
harga tegangan collector. Tegangan pada collector akan
terdiri dari gelombang segitiga yang ditumpangkan pada
harga dc VC = 3,1 V. Tegangan puncak dari bentuk
gelombang segitiga:
V77,204,391,0penguatan =×=×=
∧∧
ic VV
Pada saat simpangan negatif, tegangan collector
mencapai harga minimum:
VCmin = 3,1 – 2,77 = 0,33 V
Tegangan ini lebih rendah dari tegangan base
kurang dari 0,4 V, jadi transistor masih bekerja
pada daerah aktif. Walaupun demikian kita akan
menggunakan harga amplitudo yang lebih rendah,
yaitu 0,8 V. Analisa selengkapnya adalah sebagai
berikut:
mA008,0
09,1100
8,0
=
+
=
+
=
∧
∧
πrR
V
I
BB
i
b
Sinyal ini ditumpangkain pada arus base IB seperti yang
terlihat pada gambar 54(b)

121
Gambar 54. Bentuk gelombang sinyal.

122
Tegangan base – emitter terdiri dari komponen
gelombang segitiga yang ditumpangkan pada tegangan
dc VBE = 0,7V. Puncak dari gelombang segitiga:
mV6,8
09,1100
09,1
8,0 =
+
=
+
=
∧∧
BB
ibe
Rr
r
VV
π
π
Total vBE terlihat pada gambar 54(c)
Sinyal arus segitiga pada collector akan mempunyai
puncak:
Arus sinyal akan ditumpangkan pada arus collector dc IC
(=2,3 mA), seperti yang terlihat pada gambar 54(d).
Tegangan sinyal pada collector dapat diperoleh dengan
mengalikan vi dengan penguatan tegangan
mA8,0008,0100 =×==
∧∧
bc II β
V43,28,004,3 =×=
∧
cV
Tegangan total pada collector dapat dilihat pada
gambar 54(e)

123
Contoh soal 16:
Analisa-lah rangkaian pada gambar 55(a) untuk
menentukan penguatan tegangan dan bentuk gelombang
pada berbagai titik. Kapasitor C adalah kapasitor coupling
yang berfungsi untuk menghubungkan sinyal vi dan mem-
block dc. Dengan cara ini bias dc hanya ditentukan oleh
V+
dan V-
serta RE dan RC. Untuk hal ini harga C
diasumsikan sangat besar, idealnya ∞, sehingga akan
menjadi hubung singkat untuk frekuensi sinyal yang
diinginkan. Demikian juga kapasitor yang dipakai untuk
menghubungkan sinyal keluaran vo.
Jawab:
Tentukan titik kerja dc:
mA93,0
10
7,01010
=
−
=
−+
=
E
E
E
R
V
I
Asumsikan β = 100, α= 0,99
IC = 0,99 IE = 0,92 mA
VC = –10 + RCIC
= –10 + 0,92 x 5 = –5,4 V
Jadi transistor bekerja pada mode aktif

125
Sinyal pada collector dapat mempunyai simpangan dari
–5,4 V sampai +0,4 V (yaitu 0,4 V di atas tegangan
base) tanpa memasuki daerah jenuh. Tetapi 5,8 V
simpangan negatif pada tegangan collector akan
menyebabkan tegangan minimum collector menjadi
–11, 2V. Tegangan ini lebih negatif dari tegangan catu
daya. Jika kita memaksakan untuk memasangkan
sebuah masukan yang akan menghasilkan sebuah
keluaran yang demikian, maka transistor akan cut off
dan puncak negatif akan terpotong, seperti yang terlihat
pada gambar 56. Bentuk gelombang pada gambar 56
tetap linier hanya saja puncak negatifnya terpotong;
yaitu pengaruh non linier tidak diperhitungkan. Hal ini
tidak benar, karena kita telah mendorong transistor ke
daerah cut off pada puncak sinyal negatif yang berarti
kita melebihi batas sinyal kecil.
Tentukan penguatan tegangan sinyal kecil. Gunakan
model rangkaian ekivalen T dan menghilangkan semua
sumber dc. (Lihat gambar 55(c)).
Ω===
=
27
mA93,0
mV25
99,0
E
T
e
I
V
r
α

126
Gambar 56. Sinyal terdistorsi karena cut off.
V/V3,183===
=−=
−=
e
C
i
o
v
i
e
C
Ceo
e
i
e
r
R
v
v
A
v
r
R
Riv
r
v
i
α
α
α

127
Perhatikan penguatan tegangan positif berarti keluaran
mempunyai fasa yang sama dengan masukan yang
dipasangkan pada emitter.
Besaran sinyal yang diperbolehkan, perhatikan gambar
55(c) di mana vi = veb. Jadi bila diinginkan kerja sinyal
kecil yang linier, maka puncak vi harus dibatasi kira-kira
10 mV. Dengan harga amplitudo ini, seperti terlihat pada
gambar 57, harga amplitudo Vc:
V833,101,03,183 =×=
∧
cV
Gambar 57

128
Penambahan model sinyal kecil dengan
memperhatikan efek Early
Efek early menyebabkan arus collector tergantung tidak
hanya pada vBE, tetapi juga pada vCE. Ketergantungan
pada vCE dapat dimodelkan dengan menempatkan
resistansi keluaran ro.
C
A
C
CEA
o
I
V
I
VV
r ≈
+
=
VA = tegangan Early; VCE dan IC adalah koordinat titik
kerja dc.
Pengaruh ro pada cara kerja transistor sebagai penguat
dapat dilihat pada persamaan berikut
( )oCbemo rRvgv //−=
Jadi penguatan akan berkurang. Jika ro >> RC,
pengurangan penguatan ini dapat diabaikan. Secara
umum pengaruh ro diabaikan jika ro > 10RC.

129
Gambar 58. Model sinyal kecil hybrid-π dengan ro

130
Ringkasan Model Sinyal Kecil dari BJT
Model hybrid-π
versi (gmvπ) versi (βib)
Model T
versi (gmvπ) versi (βib)

131
Parameter model sebagai fungsi arus bias dc
C
A
o
C
T
C
T
E
T
e
T
C
m
I
V
r
I
V
r
I
V
I
V
r
V
I
g
=






=






==
=
β
α
π
Parameter model sebagai fungsi gm
m
m
e
g
r
g
r
β
α
π =
=

132
Parameter model sebagai fungsi re
( )
e
m
e
e
m
rr
g
rr
r
g
11
1
=+
+=
=
π
π β
α
Hubungan antara α dan β
α
β
β
β
α
α
α
β
−
=+
+
=
−
=
1
1
1
1
1

133
Penguat BJT satu tingkat
Struktur dasar
Gambar menunjukkan rangkaian dasar penguat BJT
dengan pemberian bias dengan arus yang konstan.
Yang perlu diperhatikan adalah memilih RB yang besar
untuk menjaga resistansi masukan pada base yang
besar. Tetapi penurunan tegangan dan pengaruh β
pada RB harus dibatasi. Tegangan dc VB menentukan
simpangan sinyal yang dibolehkan pada collector.
Gambar 59. Struktur dasar rangkaian yang dipakai
untuk merealisasikan penguat BJT diskrit satu tingkat.

134
Penguat BJT satu tingkat
Struktur dasar
Gambar menunjukkan rangkaian dasar penguat BJT
dengan pemberian bias dengan arus yang konstan.
Yang perlu diperhatikan adalah memilih RB yang besar
untuk menjaga resistansi masukan pada base yang
besar. Tetapi penurunan tegangan dan pengaruh β
pada RB harus dibatasi. Tegangan dc VB menentukan
simpangan sinyal yang dibolehkan pada collector.
Gambar 59. Struktur dasar rangkaian yang dipakai
untuk merealisasikan penguat BJT diskrit satu tingkat.

135
Karakterisasi Penguat BJT
Tabel 5. Parameter karateristik penguat
Rangkaian:.
Definisi:
Resistansi masukan tanpa beban:
∞=
≡
LRi
i
i
i
v
R
Resistansi masukan:
i
i
in
i
v
R ≡

136
Resistansi keluaran
0=
≡
sigvx
x
out
i
v
R
Penguatan tegangan hubung terbuka
∞=
≡
LRi
o
vo
v
v
A
Penguatan tegangan
i
o
v
v
v
A ≡
Penguatan arus hubung singkat
0=
≡
LRi
o
is
i
i
A
Penguatan arus
i
o
i
i
i
A ≡

137
Penguatan tegangan menyeluruh hubung terbuka
sig
o
v
v
v
G ≡
∞=
≡
LRsig
o
vo
v
v
G
Penguatan tegangan menyeluruh
Transkonduktansi hubung singkat
0=
≡
LRi
o
m
v
i
G
Resistansi keluaran penguat ‘proper’
0=
≡
ivx
x
o
i
v
R

139
Persamaan:
omvo
oL
L
vov
sigin
in
sig
i
RGA
RR
R
AA
RR
R
v
v
=
+
=
+
=
oL
L
vov
vo
sigin
in
vo
oL
L
vo
sigin
in
v
RR
R
GG
A
RR
R
G
RR
R
A
RR
R
G
+
=
+
=
++
=

140
Contoh soal 17:
Sebuah penguat transistor dicatu oelh sebuah sumber
sinyal yang mempunyai tegangan hubung terbuka vsig =
10 mV dan mempunyai resistansi dalam Rsig = 100 kΩ.
Tegangan vi pada masukan penguat dan tegangan
keluaran vo diukur tanpa dan dengan resistansi
beban.RL = 10 kΩ yang dihubungkan pada keluaran
penguat. Hasil pengukuran itu adalah sebagai berikut:
vi (mV) vo (mV)
Tanpa RL 9 90
Dengan RL terhubung 8 70
Carilah parameter penguat.
Jawab:
Dengan data RL= ∞, tentukan Avo dan Gvo
Ω=
×
+
=
+
=
==
==
k900
10
10
9
V/V9
10
90
V/V10
9
90
i
i
i
vo
sigi
i
vo
vo
vo
R
R
R
A
RR
R
G
G
A

141
Dengan menggunakan data RL = 10 kΩ tentukan Av dan
Gv
V/V7
10
70
V/V75,8
8
70
==
==
v
v
G
A
Harga Av dan Avo dapat dipakai untuk menentukan Ro
Ω=
+
=
+
=
k43,1
10
10
1075,8
o
o
oL
L
vov
R
R
RR
R
AA
Harga Gv dan Gvo dapat dipakai untuk menentukan Rout
Ω=
+
=
+
=
k86,2
10
10
97
out
out
outL
L
vov
R
R
RR
R
GG

142
Harga Rin dapat ditentukan dari
Ω=
+
=
+
=
k400
10010
8
in
in
in
sigin
in
sig
i
R
R
R
RR
R
v
v
Transkonduktansi hubung singkat Gm dapat dihitung
seperti berikut
mA/V7
43,1
10
===
o
vo
m
R
A
G
Penguatan arus Ai dapat ditentukan sebagai berikut:
A/A350
10
400
75,8 =×==
==
L
in
v
L
in
i
o
ini
Lo
i
R
R
A
R
R
v
v
Rv
Rv
A

143
Penguatan arus hubung singkat dapat ditentukan
sebagai berikut. Dari rangkaian ekivalen A, arus keluaran
hubung singkat adalah
oivoosc RvAi =
Untuk menentukan vi perlu diketahui harga Rin yang
diperoleh dengan RL = 0. Dari rangkaian pengganti C,
arus keluaran hubung singkat adalah:
outsigvoosc RvGi =
Dari kedua persamaan untuk iosc dan ganti Gov dengan:
vo
sigi
i
vo A
RR
R
G
+
=
Dan vi dengan
sigRin
Rin
sigi
RR
R
vv
L
L
+
=
=
=
0
0

144
Ω=






−











+==
k81,8
110
out
o
i
sig
sigRin
R
R
R
R
RR
L
Maka:
V/V57243,1/8,8110
0
=×==
= =
i
osc
is
oRinivoosc
i
i
A
RRiAi
L

145
Penguat Common Emitter
Gambar 60 (a) Struktur Penguat Common Emitter
(b) Model Rangkaian Pengganti Hybrid-π

146
CE adalah kapasitor bypass yang mempunyai harga
cukup besar, yang fungsinya membuat ground untuk
sinyal atau ac ground pada emitter. Artinya untuk sinyal
ac, impedansi CE kecil sekali (idealnya nol), jadi arus
sinyal akan men-bypass resistansi keluaran dari sumber
arus I.
CC1 dan CC2 adalah kapasitor coupling yang fungsinya
menghubungkan sumber sinyal dan resistansi beban
dengan penguat tanpa mengganggu arus tegangan
bias. Jadi kapasitor ini akan memblock dc dan menjadi
hubung singkat untuk sinyal ac.
Untuk menentukan karakteristik terminal dari penguat
CE, yaitu resistansi masukan, penguatan tegangan dan
resistansi keluaran, gunakan model rangkaian
pengganti sinyal kecil hybrid-π. Penguat ini penguat
unilateral, jadi Rin = Ri dan Rout = Ro. Analisa rangkaian
ini akan di mulai dari sisi masukan.
ibB
i
i
in RR
i
v
R ||=≡
Rib adalah resistansi masukan melihat ke arah base.

147
Karena emitter terhubung ke ground:
πrRib =
Biasanya dipilih RB >> rπ, sehingga:
πrRin ≅
Jadi resitansi masukan dari penguat CE biasanya
beberapa kilo-ohm.
Tegangan pada masukan penguat:
( )
( ) sigB
B
sig
sigin
in
sigi
RrR
rR
v
RR
R
vv
+
=
+
=
π
π
||
||
Untuk RB >> rπ
sig
sigi
Rr
r
vv
+
≅
π
π
Catatan:
ivv =π

148
Pada sisi keluaran penguat:
( )LComo RRrvgv ||||π−=
Ganti vπ dengan vi, maka penguatan tegangan penguat,
yaitu penguatan tegangan dari base ke collector:
( )LComv RRrgA ||||−=
Penguatan tegangan hubung terbuka diperoleh dengan
men-set RL = ∞
( )Comvo RrgA ||−=
Efek dari ro adalah mengurangi penguatan tegangan
sedikit saja karena ro >> RC, jadi
Cmvo RgA −=
Resistansi keluaran diperoleh dengan melihat ke arah
terminal keluaran dengan menghubung singkat sumber
vsig. Hal ini akan menghasilkan vπ = 0
oCout rRR ||=

149
Jadi ro mengurangi resistansi keluaran penguat hanya
sedikit saja karena biasanya ro >> RC
Cout RR ≅
Untuk penguat unilateral ini Ro = Rout, kita bisa
menggunakan Avo dan Ro untuk mendapatkan penguatan
tegangan Av
oL
L
vov
RR
R
AA
+
=
Penguatan tegangan menyeluruh dari sumber ke
beban, Gv, dapat diperoleh dengan mengalikan (vi/vsig)
dengan Av
( )
( )
( )LCom
sigB
B
v RRrg
RrR
rR
G ||||
||
||
+
−=
π
π
Untuk RB >> rπ
( )
sig
LCo
v
Rr
RRr
G
+
−≅
π
β ||||

150
Dari persamaan ini didapatkan jika Rsig >> rπ,
penguatan menyeluruh sangat tergantung dari β. Hal ini
tidak diinginkan karena β bervariasi.
Pada sisi lain, jika Rsig << rπ, penguatan menyeluruh
akan menjadi:
( )LComv RRrgG ||||−≅
Yang sama dengan penguatan Av, yang tidak
tergantung dari β.Biasanya penguat CE dapat
memberikan penguatan pada orde ratusan. Hanya
saja respon pada frekuensi tingginya agak terbatas.
Untuk menghitung penguatan arus hubung singkat, Ais
inm
i
os
is
inii
mos
Rg
i
i
A
Rivv
vgi
−=≡
==
−=
π
π
Gantilah Rin = RB || rπ. Jika RB >> rπ, |Ais| = β
Kesimpulan: CE mempunyai penguatan tegangan dan
arus yang besar dengan Rin rendah dan Rout tinggi.

151
Penguat Common Emitter dengan Resistansi Emitter
Gambar 61(a) Penguat CE dengan resistansi emitter
(b) Model rangkaian pengganti T

152
Model rangkaian pengganti yang dipakai adalah model T
karena adanya resistansi emitter RE yang dapat diserikan
dengan re.
Pada model rangkaian ini tidak disertakan resistansi
keluaran ro karena akan membuat analisa lebih rumit dan
pada rangkaian penguat diskrit pengaruh ro kecil.
Rin adalah resistansi paralel antara RB dan Rib
ibBin RRR ||=
Rib adalah resistansi pada base
( )
( )( )eeib
ee
i
e
e
eb
b
i
ib
RrR
Rr
v
i
i
ii
i
v
R
++=
+
=
+
=−=
≡
1
1
1
β
β
α
Jadi, resistansi masukan melihat ke arah base sama
dengan (β+1) kali resistansi total pada emitter. Faktor
(β+1) disebut ‘resistance-reflection rule’.

153
Pada persamaan tersebut terlihat bahwa dengan
penambahan resistansi pada emitter akan menambah
Rib. Rasio penambahan pada Rib adalah
( )
( )
( )( )
( )
em
e
e
e
ee
eib
eib
Rg
r
R
r
Rr
RR
RR
+≅+=
+
++
=
11
1
1
tanpa
dengan
β
β
Jadi, Re dapat dipakai untuk mengendalikan harga Rib
yang juga merupakan harga Rin. Agar pengendalian ini
menjadi efektif, RB harus jauh lebih besar dari Rib,
artinya Rib adalah resistansi masukan yang dominan.
Untuk menentukan penguatan tegangan:
( )
( )
( )
ee
LC
v
ee
LC
i
o
v
LCe
LCco
Rr
RR
A
Rr
RR
v
v
A
RRi
RRiv
+
−=⇒≅
+
−==
−=
−=
||
1
||
||
||
α
α
α
Jadi, penguatan tegangan dari base ke collector sama
dengan perbandingan resistansi total pada collector
dengan resistansi total pada emitter.

154
Penguatan tegangan hubung terbuka: RL = ∞
em
Cm
ee
Cm
vo
ee
C
e
vo
ee
C
vo
Rg
Rg
rR
Rg
A
rR
R
r
A
Rr
R
A
+
−=
+
−=
+
−=
+
−=
11
1
α
α
Jadi, penambahan Re akan mengurangi penguatan
tegangan dengan faktor (1+gmRe) yang sama dengan
faktor penambahan resistansi masukan Rib.
Resistansi keluaran:
Rout = RC
Untuk penguat ini Rin = Ri dan Rout =Ro
Penguatan arus hubung singkat:
( )
ee
Bib
is
i
ein
is
inii
eos
Rr
RR
A
v
iR
A
Rvi
ii
+
−=
−=
=
−=
||α
α
α

155
Untuk RB >> Rib
( )( ) β
βα
−=
+
++−
=
ee
ee
is
Rr
Rr
A
1
Penguatan tegangan menyeluruh dari sumber ke beban:
( )
ee
LC
insig
in
v
sig
i
v
Rr
RR
RR
R
A
v
v
G
++
−=⋅=
||α
Ganti Rin = RB||Rib dan asumsikan RB >> Rib
( )( )
( )
( )( )eesig
LC
v
eeib
RrR
RR
G
RrR
+++
−≅
++=
1
||
1
β
β
β
Catatan: penguatan lebih kecil dari penguatan penguat
CE. Tetapi penguatan ini lebih tidak sensitif terhadap β.
Dengan penambahan Re, penguat dapat menangani
sinyal masukan yang lebih besar tanpa menimbulkan
distorsi non linier, karena hanya sebagian kecil dari
sinyal masukan yang ada pada base, vi, yang nampak
antara base dan emitter
emee
e
i RgRr
r
v
v
+
≅
+
=
1
1π

156
Jadi untuk vπ yang sama, sinyal pada terminal masukan
penguat, vi, dapat lebih besar dengan faktor (1+gmRe) jika
dibandingkan dengan sinyal pada penguat CE.
Kesimpulan:
Dengan penambahan resistansi Re pada emitter,
penguat CE mempunyai karakteristik sebagai berikut:
1. Resistansi masukan Rib meningkat dengan faktor
(1+gmRe)
2. Penguatan tegangan dari base ke collector, Av,
berkurang dengan faktor (1+gmRe).
3. Untuk distorsi non linier yang sama, sinyal masukan
vi dapat meningkat dengan faktor (1+gmRe)
4. Penguatan tegangan menyeluruh tidak terlalu
tergantung dengan β.
5. Respons terhadap frekuensi tinggi menjadi lebih
baik.
Re juga merupakan umpan balik negatif pada
rangkaian penguat.
Re juga disebut emitter degeneration resistance

157
Penguat Common Base
Base dihubungkan ke ground. Sinyal masukan
dipasangkan pada emitter dan sinyal keluaran
diambil dari collector. Base merupakan terminal
bersama.
Dengan terhubungnya base ke ground, tegangan
ac dan dc pada base sama dengan nol, maka RB
tidak ada. Kapasitor CC1 dan CC2 berfungsi
sebagai kapasitor coupling.
Model rangkaian pengganti T terlihat pada gambar
62(b). Di sini ro tidak disertakan karena
pengaruhnya tidak terlalu besar pada kinerja
penguat CB diskrit.
Dari gambar 62(b) dapat ditentukan resistansi
masukan:
ein rR =
re mempunyai harga antara beberapa ohm sampai
beberapa kilo ohm. Jadi CB mempunyai resistansi
masukan yang kecil

158
Gambar 62(a) Rangkaian penguat Common Base
(b) Model rangkaian pengganti T

159
Untuk menentukan penguatan tegangan:
( )
( )LC
ei
o
v
e
i
e
LCeo
RR
rv
v
A
r
v
i
RRiv
||
||
α
α
=≡
−=
−=
Penguatan tegangan hubung terbuka, RL = ∞
Cmvo RgA =
Penguatannya sama dengan penguatan pada penguat
CE. Hanya tidak ada pembalikan fasa.
Avo sama dengan Avo pada penguat CE. Hanya tidak
ada pembalikan fasa.
Resistansi keluaran:
Cout RR =

160
Jika ro diabaikan, penguat CB adalah penguat unilateral,
maka Rin = Ri dan Rout = Ro
Penguatan arus hubung singkat Ais:
α
αα
=
−
−
=
−
=
e
e
i
e
is
i
i
i
i
A
sige
e
sigi
i
sig
i
Rr
r
RR
R
v
v
+
=
+
=
Walaupun penguatan dari penguat ‘proper’ CB sama
dengan penguatan pada CE, penguatan
menyeluruhnya tidak demikian halnya. Dengan
resistansi masukan yang kecil, maka sinyal masukan
akan teredam cukup besar.
Kecuali pada kondisi Rsig pada orde yang sama
dengan re, faktor transmisi sinyal vi/vsig akan kecil
sekali.
Salah satu pemakaian rangkaian CB adalah
untuk memperkuat sinyak frekuensi tinggi yang
muncul pada kabel coaxial. Untuk menghindari
refleksi sinyal pada kabel, penguat CB harus
mempunyai resistansi masukan sama dengan
resistansi karakteristik kabel yang biasanya
berkisar antara 50 Ω - 75 Ω.

161
( )
( )
sige
LC
LCm
sige
e
v
Rr
RR
RRg
Rr
r
G
+
=
+
=
||
||
α
Penguatan menyeluruh, Gv
Karena α ≈ 1, penguatan menyeluruh merupakan
perbandingan antara resistansi total pada rangkaian
collector dengan resistansi total pada rangkaian emitter.
Penguatan penyeluruh tidak tergantung dari harga β.
Kesimpulan:
Penguat CB mempunyai resistansi masukan yang
rendah, penguatan arus hubung singkat yang hampir
sama dengan satu, penguatan tegangan hubung
terbuka yang positif (non inverting) dan resistansi
keluaran yang tinggi.
Penguat CB mempunyai respon yang baik pada
frekuensi tinggi.
Penggunaan penguat CB yang paling menonjol adalah
sebagai penguat arus dengan penguatan satu atau
disebut current-buffer. Artinya menerima arus sinyal
masukan dari resistansi masukan yang rendah dan
mengirimkan arus yang sama ke resistansi keluaran
yang tinggi pada collector.

162
Penguat Common Collector atau Emitter Follower
Gambar 63(a) Rangkaian penguat Emitter Follower
(b) Model rangkaian pengganti T dengan penambahan ro

163
Gambar 63(c) Rangkaian pengganti seperti pada
gambar 63(b) dengan ro paralel dengan RL.
Pada penguat ini collector dihubungkan dengan
ground, jadi RC dihilangkan. Sinyal masukan
dipasangkan pada base, dan sinyal keluaran diambil
dari emitter yang dihubungkan melalui kapasitor
coupling ke resistansi beban.
Pada analisa sinyal resistansi beban RL diserikan
dengan emitter sehingga model rangkaian pengganti
yang digunakan adalah model T. Pada rangkaian ini
resistansi ro nampak paralel dengan resistansi beban
RL.(lihat gambar 63(c)).

164
Rangkaian emitter follower tidak unilateral, artinya
resistansi masukan tergantung dari RL dan resistansi
keluaran tergantung dari Rsig.
Dari gambar 63(c) terlihat bahwa BJT mempunyai
sebuah resistansi (ro || RL) yang diserikan dengan
resistansi emitter re. Dengan menggunakan ‘resistance-
reflection rule’ menghasilkan rangkaian seperti pada
gambar 64(a). (resistansi pada sisi base sama dengan
(β+1) resistansi pada sisi emitter)
Resistansi masukan pada base, Rib:
( ) ( )[ ]Loeib RrrR ||1 ++= β
Resistansi masukan total:
ibBin RRR ||=
Untuk mendapatkan efek penuh dari kenaikan Rib,
dapat dipilih RB sebesar mungkin (dengan
memperhatikan titik kerja). Dan jika memungkinkan CC1
dapat juga dihilangkan, jadi sumber sinyal dihubungkan
langsung dengan base.

165
Gambar 64(a) Rangkaian ekivalen emitter follower
dengan merefleksikan semua resistansi pada emitter ke
sisi base.
(b) Penggunaan teori Thévenin pada rangkaian masukan.
Penguatan menyeluruh Gv:
( )( )
( ) ( ) ( )[ ]LoeBsig
Lo
Bsig
B
v
RrrRR
Rr
RR
R
G
||1||
||1
+++
+
+
=
β
β
Perhatikan: penguatan tegangan lebih kecil dari satu.
Untuk RB >> Rsig dan (β+1)[re+(ro || RL)] >> (Rsig || RB),
penguatan menjadi mendekati satu. Jadi tegangan
pada emitter mengikuti tegangan pada masukan.Itulah
sebabnya disebut emitter follower

166
Gambar 65(a) Rangkaian ekivalen emitter follower
dengan merefleksikan semua resistansi pada base ke sisi
emitter.
(b) Penggunaan teori Thévenin pada rangkaian masukan
Alternatif lainnya, kita dapat merefleksikan resistansi base
ke sisi emitter. Agar tegangan tidak berubah, semua
resistansi di sisi base dibagi dengan (β+1). Hasilnya
dapat dilihat pada gambar 65(a). Dengan menggunakan
teori Thévenin pada sisi masukan, diperoleh rangkaian
seperti pada gambar 65(b)

167
Penguatan tegangan menyeluruh, Gv:
( )
( )Loe
Bsig
Lo
Bsig
B
v
Rrr
RR
Rr
RR
R
G
||
1
||
||
++
+
+
=
β
Untuk RB >> Rsig dan ro >> RL:
Le
sig
L
sig
o
Rr
R
R
v
v
++
+
≅
1β
Penguatan mendekati satu jika Rsig/(β+1) << RL atau
(β+1)RL >> Rsig. Hal ini adalah peran penyangga
(buffering action) dari emitter follower, yang akan
menghasilkan penguatan arus hubung singkat hampir
sama dengan (β+1).
Tegangan keluaran hubung terbuka menjadi Gvovsig, di
mana Gvo diperoleh dengan RL= ∞
oe
Bsig
o
Bsig
B
v
rr
RR
r
RR
R
G
++
+
+
=
1
||
β

168
Catatan: biasanya ro besar dan suku kedua menjadi
hampir sama dengan satu. Suku pertama mendekati
satu jika RB >> Rsig. Resistansi Thévenin adalah
resistansi keluaran Rout. Kurangi vsig menuju nol, lihat
resistansi dari terminal emitter ke arah rangkaian






+
+=
1
||
||
β
Bsig
ooout
RR
rrR
Biasanya ro >> komponen yang diparalelkan dalam
tanda kurung dan dapat diabaikan, jadi
1
||
+
+≅
β
Bsig
oout
RR
rR
Jadi resistansi keluaran emitter follower rendah.
Rangkaian ekivalen Thévenin dari rangkaian keluaran
emitter follower dapat digunakan untuk mencari vo dan
Gv untuk harga RL sembarang. (lihat gambar 66).
Kesimpulan: emitter foilower mempunyai resistansi
masukan yang tinggi, resistansi keluaran yang rendah,
penguatan tegangan yang lebih kecil dari satu dan
penguatan arus yang cukup besar.

169
Jadi pemakaian ideal dari emitter follower adalah untuk
menghubungkan sumber yang mempunyai resistansi
yang tinggi ke beban yang mempunyai resistansi yang
rendah, biasanya sebagai tingkat terakhir dari penguat
bertingkat (multistage amplifier) yang tujuannya bukan
untuk memperkuat tegangan tetapi untuk memberikan
penguat bertingkat ini resistansi keluaran yang rendah.
Gambar 66. Rangkaian ekivalen Thévenin dari rangkaian
keluaran emitter follower

170
Pada emitter follower hanya sebagian kecil dari sinyal
yang akan tampak antara base dan emitter. Jadi
emitter follower dapat bekerja secara linier untuk variasi
amplitudo sinyal yang cukup besar. Tetapi harga
absolut batas atas amplitudo tegangan keluaran
ditentukan oleh kondisi cut off dari transistor.
Perhatikan gambar 63(a) jika sinyal masukan adalah
gelombang sinusoida. Jika masukan negatif, keluaran
vo akan negatif dan arus pada RL akan mengalir dari
ground ke terminal emitter. Transistor akan cut off bila
arus ini menjadi sama dengan arus bias I. Jadi harga
amplitudo dari vo adalah:
Lo
L
o
IRV
I
R
V
=
=
∧
∧
Maka harga vsig menjadi:
v
L
sig
G
IR
V =
∧
Jika amplitudo vsig lebih besar dari harga di atas,
tansistor akan cut off dan amplitudo negatif sinyal
gelombang keluaran akan terpotong

171
Kesimpulan dan perbandingan
1. Konfigurasi CE cocok digunakan untuk penguat
yang menghendaki penguatan yang besar.
2. Dengan menambahkan Re pada CE dapat
memperbaiki kinerja penguat tetapi penguatan akan
berkurang.
3. Konfigurasi CB dipergunakan sebagai penguat
frekuensi tinggi, karena mempunyai respon yang
baik pada frekuensi tinggi, hanya saja resistansi
masukannya kecil.
4. Emitter follower dipakai sebagai penyangga
tegangan, untuk menghubungkan sumber yang
mempunyai resistansi yang tinggi dengan beban
yang mempunyai resistansi rendah. Konfigurasi ini
digunakan juga sebagai tingkat keluaran dari
penguat bertingkat.

172
Tabel 5.Karakteristik dari penguat diskrit satu tingkat
Common Emitter
( )
( )
( )
( )
( )
( )
β
β
β
π
π
π
π
−≅−=
+
−≅
+
−=
=
−=
+==
inmis
sig
LCo
LCom
sigB
B
v
Coout
LComv
eBBin
RgA
Rr
RRr
RRrg
RrR
rR
G
RrR
RRrgA
rRrRR
||||
||||
||
||
||
||||
1||||

173
Common Emitter dengan Resistansi Emitter
Abaikan ro
( )( )
( ) ( )
( )
( )( )
emi
eesig
LC
v
Cout
em
LCm
ee
LC
v
eeBin
Rgv
v
RrR
RR
G
RR
Rg
RRg
Rr
RR
A
RrRR
+
≅
+++
−≅
=
+
−
≅
+
−=
++=
1
1
1
||
1
||||
1||
π
β
β
α
β

174
Common Base
Abaikan ro
( )
( )
α
α
≅
+
=
=
=
=
is
esig
LC
v
Cout
LCmv
ein
A
rR
RR
G
RR
RRgA
rR
||
||

175
Common Collector atau Emitter Follower
( ) ( )[ ]
( )
( )
( )
( )
1
||
1
||
||
1
||
||
||
||
||1||
+≅
++
+
+
=






+
+=
+
=
++=
β
β
β
β
is
Loe
Bsig
Lo
Bsig
B
v
Bsig
eoout
Loe
Lo
v
LoeBin
A
Rrr
RR
Rr
RR
R
G
RR
rrR
Rrr
Rr
A
RrrRR

176
Inverter digital BJT
Gambar 67. Rangkaian dasar inverter digital BJT
Pada inverter logika, rangkaian bekerja pada
mode cutoff dan daerah jenuh.
Jika tegangan masukan vI ‘high’ mendekati
tegangan catu daya VCC (menyatakan logika ‘1’)
transistor akan ‘terhubung’ dan dalam keadaan
jenuh (dengan memilih harga RB dan RC yang
tepat). Sehingga tegangan keluaran akan VCEsat ≈
0,2V, yang menyatakan logika ‘0’.
Sebaliknya, jika tegangan masukan ‘low’ pada
tegangan mendekati ‘ground’ (misal VCEsat),
sehingga transistor ‘cutoff’, iC akan nol dan vO =
VCC, yang merupakan logika ‘1’

177
Pemilihan keadaan ‘cutoff’ dan ‘jenuh’ sebagai
mode operasi dari BJT pada rangkaian
inverter didasari oleh 2 faktor:
1. Disipasi daya pada rangkaian relatif rendah
pada keadaan ‘cutoff’ dan ‘jenuh’. Pada
keadaan ‘cutoff’ semua arus sama dengan
nol dan pada keadaan ‘jenuh’ tegangan pada
transistor juga rendah.
2. Level tegangan keluaran (VCC dan VCEsat)
terdifinisi dengan baik. Sebaliknya, jika
transistor bekerja pada daerah aktif, vO = VCC
– iCRC = VCC – βiBRC yang sangat tergantung
pada parameter β.

178
Karakteristik transfer tegangan
Gambar 68. Karakteristik transfer tegangan rangkaian
inverter dengan RB =10 kΩ, β = 50 dan VCC = 5 V

179
1. Pada vI = VOL = VCEsat = 0,2 V, vO = VOH = VCC = 5 V
2. Pada vI = VIL, transistor mulai ‘on’ → VIL ≈ 0,7 V
3. Untuk VIL < vI < VIH, transistor berada pada daerah
aktif dan beroperasi sebagai penguat dengan
penguatan sinyal kecil:
B
C
vB
B
C
i
o
v
R
R
ARr
rR
R
v
v
A
β
β
π
π
−≅→<<
+
−=≡
4. Pada vI =VIH, transistor memasuki daerah jenuh → VIH
adalah harga yang menyebabkan transistor berada pada
ambang saturasi.
( )
β
CCEsatCC
B
RVV
I
−
=
Dengan harga-harga yang digunakan, IB = 0,096 mA dan
VIH = IBRB + VBE = 1,66 V

180
5. Untuk vI = VOH = 5 V, transistor berada pada
keadaan jenuh yang dalam dengan vO = VCEsat =
0,2 V, dan
( )
( ) BBEOH
CCEsatCC
forced
RVV
RVV
−
−
=β
6. Noise margin:
NMH = VOH – VIH = 5 – 1,66 = 3,34 V
NML = VIL – VOL = 0,7 – 0,2 = 0,5 V
7. Penguatan pada daerah transisi dapat dihitung dari
koordinat pada titik X dan Y
V/V5
7,066,1
2,05
teganganPenguatan −=
−
−
−=

Bjt

More Related Content

What's hot

Viewers also liked

Similar to Bjt

Bjt

Editor's Notes