Rangkaian Setara

BAB II

PEMBAHASAN

II.I. RANGKAIAN SETARA TRANSISTOR COMMEN BASE (BASIS DITANAHKAN)

            Penguat basis yang ditanahkan digunakan sebagai penguat tegangan antara sinyal masukan dan keluaran, tetapi tidak untuk penguat arus. Pada rangkaian ini emitor merupakan input dan kolektor adalah output sedangkan basis ditanahkan. Berikut adalah rangkaian basis ditanahkan dengan tegangan catu Vcc :

Gambar 1 : Penguat basis ditanahkan dengan tgangan catu Vcc

            Jika diberi beda potensial pada rangkaian diatas maka muatan positif dari catu daya akan masuk melalui R_E yang kemudian masuk ke Emitor, selanjutnya masuk ke p dan ke n disini akan terjadi panjar maju selanjutnya diteruskan ke kolektor dan masuk ke R_c, hal ini membuat kolektor mempunyai tegangan yang lebih tinggi dari basis sehingga secara otomatis akan terjadi penjar mundur dan pembalikan arus dari p (kolektor) ke n (basis) sehingga arus di Rc sama dengan nol, untuk menghindari terjadinya arus balik, maka harus dibuat tegangan yang ada di kolektor lebih kecil dari pada di basis, untuk itu dipasang panjar mundur melalui catu daya, karena tidak adanya pembalikan arus maka terjadilah daerah pengosongan sehingga basis perlu ditanahkan agar muatan terisi lagi di basis.

       A. RANGKAIAN SETARA T PADA COMMEN BASE

                        

a. Bentuk Rangkaian

                                   

           

Gambar 2 : Rangkaian setara T

              Keterangan :

                                    r_e : Hambatan isyrat kecil untuk sambungan pn

                                    r_b : Hambatan melintang dalam basis

                                    r_c : Hambatan isyarat kecil untuk sambungan pn antara basis dan kolektor yang mendapat yang mendapat panjar mundur.

                        αi_e : Suatu sumber arus tetap

            b. Proses Kerja

   Pada rangkaian setara T karena merupakan rangkaian isyarat kecil maka rangkaian ini merupakan suatu sumber ggl murni yang mempunyai tegangan tetap. Pada gambar dapat dijelaskan bahwa (resistor kolektor)  r_C = r_E - r_B. Sedangkan arus basis sebanding dengan arus emitor, yaitu I_C = aI_E. Karena basis dihubungkan dengan tanah maka parameter a mempunyai nilai hampir sama dengan satu, yaitu :

a = 0,99 - 0,998

            c. Ciri Khas

                 - Grafik Masukan

        Berikut adalah Lengkung ciri statik transistor ditanahkan

                                   

                                    Gambar 3 : Lengkung ciri statik masukan transistor basis ditanahkan.

Pada ciri statik masukan transistor yang perlu diperhatikan yaitu perubahan V_EB, jika ΔV_CB pada nilai arus I_B (q), dan  adalah kemiringan lengkung ciri statik masukan pada nilai V_CB (q) dan I_E (q).

- Grafik Keluaran

            Ciri keluaran statik menyatakan bagaimana arus kolektor i_C berubah dengan V_CB untuk berbagai nilai arus statik dari emitor I_E

        Gambar 4 : Lengkung ciri statik keluaran transistor basis ditanahkan

                     Pada ciri keluaran transistor dengan hubungan basis ditanahkan perlu diperhatikan hal berikut :

a.    i_Ci_E, karena i_C = ai_EA dan a1. Hal ini juga berarti arus keluaran i_C berbanding lurus dengan arus masukan i_E. Dikatakan transistor dwikutub adalah suatu piranti yang dikendalikan oleh arus.

b.   Ciri statik keluaran mempunyai kemiringan amat kecil (sangat horizontal). Ini berarti hambatan keluaran transistor yang merupakan kebalikan kemiringan i_c(v_CB) mempunyai nilai amat besar yaitu sama dengan hambatan isyarat kecil dioda yang ada dalam keadaan tegangan mundur, yaitu dioda sambungan kolektor basis.

            d. Hambatan Masukan (R_it)

                                   

                                   

           

                                   

                                    Gambar 5 : Menghitung hambatan masukkan

                        Pada Gambar dapat dijelaskan bahwa Vi = re ie + rb ib, jika dipasang suatu sumber tegangan (Vi) maka i_i dapat dihitung melalui persamaan berikut i_i =  .         

            e. Hambatan Keluaran

        Hambatan rangkaian setara T mempunyai hambatan keluaran Rot ≅ rb + re ≅ rc, dengan rb (300 Ω) « rc (1 MΩ).

       B. RANGKAIAN SETARA Z PADA COMMEN BASE

            Untuk rangkaian setara –z, pada masukan dan keluaran digunakan rangkaian Thevenin yang dimana menggunakan sumber tegangan tetap, yakni suatu sumber tegangan ideal dengan tegangan keluaran yang tidak berubah, berapapun besarnya arus yang diambil darinya. seperti pada gambar berikut :

                                     

                                    Gambar 6 : Rangkaian Setara –Z

                        Sumber tegangan tetap Z_eI₀ menyatakan pengaruh keluaran terhadap masukan. Degan

V_i = I_iZ_i + I₀Z_r

V₀ = I₀Z_f + I₀Z_r           

Keterangan :

Z_i     : Impendansi masukan jika suku ke dua  I₀Z_r  nol, atau jika I₀ = 0, atau jika keluaran berada pada keadaaan terbuka. Parameter Z_i  di sebut impendansi masukan dank e;uaran terbuka. ( I₀ = 0 )

Z_r      : Impendansi ahli mundur dengan msikan terbuka ( I₀ = 0)

Z_f     : Impendansi ahli maju dengan keluaran terbuka ( I₀ = 0)

Z₀    : Impendansi ahli keluaran dan masukan terbuka ( I₀ = 0)

           

       C. RANGKAIAN SETARA Y PADA COMMEN BASE

            Pada rangkaian setara –y, pada masukkan dan keluaran digunakan rangkaian Norton, yang dimana Menggunakan sumber arus tetap, yang dapat menghasilkan arus tetap, berapapun besarnya hambatan yang dipasang pada keluarannya.

                                    Berikut adalah gambar rangkaian –y  :

           

                                    Gambar 7 : Rangkaian setara –y

                        Dari gambar dapat dijelaskan bahwa :

            I_i = y_iv_i + y_rv₀

I₀ = y_fv_i + y₀v₀

Keterangan :

Y_i : Admitasi masukan dengan keluaran terhubung singkat ( V₀ = 0 )

Y_r : Admitasi ahli mundur dengan masukan terhubung singkat ( V₀ = 0 )

Y_f : Admitasi ahli maju dengan keluaran terhubung singkat ( V₀ = 0 )

Y₀ : Admitasi keluaran dengan masukan terhubung singkat ( V₀ = 0 )

Rangkaian setara –y baik digunakan jika hambatan masukan dan keluaran keduanya berharga besar seperti pada transistor arus medan ( FET ). Rangkaian setara Y yang digunakan pada pembahasan penguat frekuensi radio yaitu berkisar 100 MH_Z.

D. RANGKAIAN SETARA h PADA COMMEN BASE

                 Pada Rangkaian setara –h pada masukan menggunakan rangkaian setara Thevenin, dan keluaran menggunakan rangkaian Norton. Berikut adalah rangkaian setara Thevenin dan Norton :

a. Bentuk Rangkaian

                 Sedangkan untuk keluarannya menggunakan rangkaian setaran Norton yaitu :

                 Rangkaian setara ini terdiri dari sumber tetap I_N paralel dengan suatu hambatan R_o. Bila ujung keluaran Thevenin dan Norton sama-sama dihubungkan maka arus yang mengalir pada keluaran akan bernilai sama. Berikut adalah arus keluaran rangkaian Norton :

 

                 Sehingga untuk rangkaian setara parameter –h adalah sebagai berikut :

 

            Gambar 9 : Rangkaian setara parmeter –h

                        Dari gambar dapat dijelaskan bahwa :

v_i = h_iv_i + h_rv₀

i₀ = h_fi_i + h₀v₀

Keterangan :

h_i : Admitasi masukan dengan keluaran terhubung singkat ( V₀ = 0 )

h_r : Admitasi ahli mundur dengan masukan terhubung singkat ( i_i = 0 )

h_f : Admitasi ahli maju dengan keluaran terhubung singkat ( V₀ = 0 )

h₀ : Admitasi keluaran dengan masukan terhubung singkat (i_i = 0 )

           

II.2.  RANGKAIAN SETARA TRANSISTOR COMMON EMITTER (EMITOR DITANAHKAN)

Penguat emitor ditanahkan mempunyai impedansi masukan kali lebih besar dari pada penguat basis ditanhkan, dan impedansi keluaran transistor (1-α  ) lebih kecil dari pada penguat basis ditanahkan. Impedansi masukan yang tak terlelu besar dan impedansi keluaran yang tak terlalu kecil membuat penguat emitor ditanahkan sangat baik digandengkan dalam beberapa tahap tanpa banyak ketaksesuaian impedansi pada alih tegangan dari satu tahap ketahap berikutnya.

Pada emitor ditanahkan isyarat masuk melalui basis dan emitor dihubungkan dengan tanah, sedangkan keluaran diambil dari kolektor. Emitor ditanahkan mempunyai impedensi masukan lebih besar daripada basis ditanahkan, dan impedansi keluaran transistor lebih kecil daripada basis ditanahkan. Berikut adalah gambar emitor ditanahkan :

Gambar 10 : Penguat emitor di tanahkan dengan catu daya tunggal

Ø  Ciri keluaran

Lengkung ciri statik keluaran transistor jika dihubungkan emitor ditanahkan adalah seperti berikut :

a.         Sumbu tegak adalah arus kolektor i_C, sumbu datar adalah beda tegangan antara kolektor dan emitor V_CE dengan parameter arus basis i_B.

b.        Nisbah , yang mempunyai nilai kira-kira 100, sehingga arus basis mempunyai nilai kecil. Jika arus kolektor terdapat dalam orde 1 mA, maka arus basis yang masuk adalah orde puluhan mikro amper.

c.         Jika arus i_B = 0, maka i_C = 0.

d.        Jika Lengkungan ciri statik masing-masing arus basis i_B mempunyai kemiringan yang benar, yang berarti impedansi keluaran transistor yang sebanding dengan kebalikan kemiringan lengkungan ciri mempunyai nilai kecil, makin besar arus basis i_B makin besar kemiringannya.

Ø  Ciri statik masukkan

ciri statik masukan transistor dengan hubungsn emitor ditanahkan.

a.         Sumbu tegak adalah arus basis i_B yang mempunyai nilai dalamA dan sumbu datar adalah V_BE.

b.        Pada V_CE = 0 arus basis naik dengan cepat dibandingkan dengan nilai V_CE yang lain.

Ø  Penguat Common Emitor mempunyai karakteristik sebagai berikut :

a.         Sinyal outputnya berbalik fasa 180 derajat terhadap sinyal input.

b.        Sangat mungkin terjadi osilasi karena adanya umpan balik positif, sehingga sering dipasang umpan balik negatif untuk mencegahnya.

c.         Sering dipakai pada penguat frekuensi rendah (terutama pada sinyal audio)

d.        Mempunyai stabilitas penguatan yang rendah karena bergantung pada kestabilan suhu dan bias transistor. 

Ø  Karakteristik:

a.         Common emitter memiliki resistansi input (Ri) dan resistansi output (Ro) yang besar, dan penguatannya cukup besar tetapi berbeda fasa sebesar π. Ri = Rb   Rπ     Ri  ≈rπ dan RO = RCRO   RO ≈ RC

b.        Common emmiter berfungsi sebagai penguat tegangan, VO>VI  , VO menjadi lebih besar karena melawan turunnya VOoleh arus beban sehingga keluaran VO tetap.

c.  Pada common emmitor arus masukan (Ii) dan arus keluaran (IO) memiliki arus yang disebut dengan β. β= α1-α dan β=ICIB,  α=ICIE.

A. RANGKAIAN SETARA T PADA COMMON EMITTER

       

Gambar 11 : Rangkaian Setara T untuk transistor dengan hubungan emitor ditanahkan.

Sumber arus terhadap arus masukkan adalah ib₁ sehingga hubungan antar i_e dan i_b yaitu i_b yaitu :

i_b = i_e – i_c = (1- α) atau i_e =  i_b

sehingga untuk arus α i_e =  i_b = β i_b

  Jika dipasang suatu sumber tegangan Vo dan ditarik arus i_o pada r_e maka akan mengalir io yang menyebabkan sumber αi_o dan arus (1 + α) i_o mengalir pada r_e. Akibatnya :

Vo = (1 - α) i_o r_c + i_o r_e dan

   Ro =  = (1 - α) r_c + r_{e +} =  + r_e

Sehingga untuk rangkaian setara t untuk transistor dalam hubungan emitor ditanahkan adalah seperti berikut :

  

       D. RANGKAIAN PARAMETER H PADA COMMON EMITTER

                                   

                       

           

            Gambar : Rangkaian setara parameter –h untuk transistor emitor ditanahkan

            Dari gambar diperoleh

                        Vi = h_ie i_b + h_re V_o

                                I_e = h_fe + h_oe V_o

                        Untuk lengkung masukan parameter  h tidak banyak dipengaruhi oleh V_ce.

II.3 RANGKAIAN SETARA TRANSISTOR COMMON COLLECTOR ( KOLEKTOR DI TANAHKAN)

      

           

            Gambar : Rangkaian Penguat Kolektor ditanahkan

Pada penguat kolektor ditanahkan, kolektor dihubungkan langsung dengan V_cc. Isyarat masukan rangkaian ini melalui basis, dan emitor dihubungkan dengan suatu hambatan kepada tanah, sedangkan keluaranya diambil emitor. Penguat kolektor ditanahkan juga disebut pengikut emitor (emitter-fllower). Pengikut emitor mempunyai penguat tegangan kurang dari satu, dan mempunyai impedansi masukkan tinggi, dan impedansi keluaran rendah.

             

           

Gambar 12 : Rangkaian setara penguat kolektor ditanahkan dengan parameter –h

Yang perlu diperhatikan pada penguat kolektor ditanahkan  untuk parameter h adalah Tegangan isyarat masukkannya yaitu :

V_i = i_b h_ie + ( 1 + h_ef ) i_b ( Re //  )

      

BAB III

PENUTUP

III.1 SIMPULAN

1.  Karakteristik masukan transistor basis ditanahkan mempunyai bentuk kurva yang sama dengan karakteristik dioda dicatu maju, dengan kemiringan  kali lebih besar dari common emitor, dengan nilai V_CB yang berbeda-beda sudut kemiringannya semakin besar.

2.  Dari grafik karakteristik masukan transistor basis ditanahkan dengan V_CB yang berbeda-beda dapat diperoleh nilai h_ib (impedansi masukan dengan keluaran terhubung singkat v_o=0) dan h_rb (nisbah tegangan balik dengan masukan terbuka i_i=0).

3.  Dari grafik karakteristik keluaran transistor basis ditanahkan dengan I_E yang berbeda-beda dapat diperoleh nilai h_fb (nisbah arus maju dengan keluaran terhubung singkat v_o=0) dan h_ob (admitansi keluaran dengan masukan terbuka i_i=0). Dengan sudut kemiringan yang sangat kecil (sangat horizontal), dengan I_C berbanding lurus dengan I_E, dikatakan transistor dwikutub suatu piranti yang dikendalikan oleh arus.

4.  Karakteristik transistor basis ditanahkan jika kita bandingkan dengan transistor emitor ditanahkan. Common basis mempunyai hambatan masukan  kali lebih kecil, dan hambatan keluaran  kali lebih besar.

5. Common emitter memiliki resistansi input (Ri) dan resistansi output (Ro) yang besar, dan penguatannya cukup besar tetapi berbeda fasa sebesar π. Ri = Rb   Rπ     Ri  ≈rπ dan RO = RCRO   RO ≈ RC.

6. Common emmiter berfungsi sebagai penguat tegangan, VO>VI  , VO menjadi lebih besar karena melawan turunnya VOoleh arus beban sehingga keluaran VO tetap.

7. Pada common emmitor arus masukan (Ii) dan arus keluaran (IO) memiliki arus yang disebut dengan β. β= α1-α dan β=ICIB,  α=ICIE.

8.  Pada penguat kolektor ditanahkan, kolektor dihubungkan langsung dengan V_cc. Isyarat masukan rangkaian ini melalui basis, dan emitor dihubungkan dengan suatu hambatan kepada tanah, sedangkan keluaranya diambil emitor.