Analisis AC pada transistor BJT

(1)

Analisis AC pada transistor BJT

Oleh:

(2)

Model analisis AC pada

transistor

•

Terdapat beberapa model yang digunakan untuk

melakukan analisis AC pada rangkaian

transistor. Yang paling umum digunakan

adalah:

(3)

1. Model T

• Sering disebut model Ebers-Moll

• Sejauh sinyal AC kecil yang digunakan, dioda emiter masih berlaku sebagai resistansi re dan dioda kolektor sebagai sumber arus ic.

• Tidak memperhitungkan impedansi dalam pada inpus basis.

(4)

2. Model

π

• Saat sinyal input AC dihubungkan dengan penguat transistor, terdapat tegangan basis –emiter AC vbe pada dioda emiter.

• Model π mendefinisikan dan memperhitungkan adanya impedansi input.

(5)

2. Model

π

• Dari gambar 2 akan menghasilkan arus basis AC ib

• Sumber tegangan AC harus mensuplai arus basis AC ini, sehingga penguat transistor akan bekerja dengan baik.

• Dapat dinyatakan bahwa sumber tegangan AC dibebani oleh impedansi input dari basis.

• Ditinjau dari basis transistor, sumber tegangan AC akan terlihat sebagai impedansi input Zin(base).

• Pada frekuensi rendah, impedansi ini murni bersifat resistif (menghambat) dan dapat didefinisikan sebagai:

(

)

vbe

Zin base

ib

(6)

2. Model

π

• Jik a diterapkan Hukum Ohm, maka: sehingga

• Substitusikan persamaan (2) ke persamaan (1) sehingga didapat :

• Karena dan maka:

(

)

vbe

Zin base

ib



………..( 1)

'.

vbe



re ie

'.

Vin



re ie

………..( 2)

.

'

(

)

vbe

ie re

Zin base

ib



………..( 3)

ie



ic

ie





.

ib

. ' . '

( ) vbe ie re ib re . '

Zin base re

ib ib ib

 _

(7)

2. Model

π

. ' . '

( ) vbe ie re ib re . '

Zin base re

ib ib ib

 _

    ………..( 4)

(8)

2. Model

π

• Model π transistor lebih mudah jika dibandingkan dengan model T dikarenakan model T mempunyai impedansi input yang tidak jelas. • Sedangkan Model π lebih jelas memperlihatkan bahwa impedansi

(9)

BATI TEGANGAN

• Bati tegangan adalah tegangan keluaran AC yang terbagi oleh tegangan input AC.

(10)

BATI TEGANGAN

• Dari contoh rangkaian 1 dapat dibuat rangkaian ekuivalen model T dan Model π.

( || ) ( || )

( || )

. '

( || )

; ||

'

out c L c L out c L

in

c L

c c L c

V ic R R ib R R V ib R R

A

V ib re R R

A r R R

re r A

re

 



 

(11)

BATI TEGANGAN

• Dari contoh rangkaian 1 dapat dibuat rangkaian ekuivalen model T dan Model π.

(

||

)

(

||

)

.

'

(

||

)

;

||

'

out c c L

in e

c L

c c L

c

V

i R

R

V

i R

R

A

V

i re

R

A

r

R

re

r

A

re



(12)

Contoh soal 1:

₁ 1 2 2.2 10 10 2.2 2.2 10 1.8 12.2

1.8 0.7 1.1 1.1 1.1 1 25 25 ' 22.7 1.1 || 2.65 || 2.65 116.7 117 ' 22.7 b cc b b

E b be E E E E c c out R V xV R R K

V x V

K K

K

V x V V

K

V V V V V V V V I mA R K mV mV re I mA r RC RL K

menyatakan diparalel r K A re V                                 

. _in 117.(2 )

AV mV

(13)

Contoh soal 2:

₀ _0.7 _0.7

0

0.7 ( 9 ) 10 8.3 0.83 10 25 25 ' 30 0.83 || 2.65 || 2.65 88.3 88 ' 30

. 88.(2 ) 176

b

be E E E E E be E

be E E E E E c c out in

V V V V V V I R V I R V V

V V V V I R K V I mA K mV mV re I mA r RC RL K

menyatakan diparalel

r K

A

re

V AV mV mA

(14)

EFEK PEMUATAN DARI IMPEDANSI MASUKAN

• sumber tegangan AC Vg memiliki gambaran dalam Rg

• jika sumber AC tidak kuat, tegangan sumber AC turun karena hambatan

dalam ini.

• Akibatnya tegangan AC antara basis dan ground lebih kecil dari idealnya.

(15)

EFEK PEMUATAN DARI IMPEDANSI MASUKAN

• Rangkaian ekuivalen model

π

dari rangkaian 2 adalah:

• Efek dari impedansi masukan :

( ) ( )

( )

1|| 2||

'

in stage in base

in stage

in g

g in stage

Z

R R

Z

R R

re

Z

V

R

Z





(16)

Contoh soal 3:

1 1 2 2.2 10 10 2.2 2.2 10 1.8 12.2

1.8 0.7 1.1 1.1 1.1 1 25 25 ' 22.7 1.1 || 2.65 || 2.65 116.7 117 ' 22.7 b cc b b

E b be E E E E c c R V xV R R K

V x V

K K

K

V x V V

K

V V V V V V V V I mA R K mV mV re I mA r RC RL K

(17)

Lanjutan penyelesaian contoh soal 3:

( )

( ) ( )

( )

'

300.22.7

6.8

1|| 2 ||

'

10

|| 2.2

|| 6.8

1.43

'

2

1.4

600

1.43

2.65

116.7 117

'

22.7

.

in base

in stage in base

in stage

in g

g in stage

c

out

Z

re

K

Z

R

Z

R

re

Z

K

Z

K

V

mV

R

Z

K

r

K

A

re

V

A





 







 







 









(18)

Lanjutan penyelesaian contoh soal 3 jika

β

= 50:

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

' 50.22.7 1.14

1|| 2|| 1|| 2|| ' 10 || 2.2 ||1.14 698

698

' 2 1.08

600 698 2.65 116.7 117 ' 22.7 . in base

in stage in base in stage

in stage

in g

g in stage c

out in

Z re K

Z R R Z R R re

Z K K K

Z

V V mV mV

R Z r K A re V AV



                         

 117.(1.08mV) 126 mV

1 1 2 2.2 10 10 2.2 2.2 10 1.8 12.2

1.8 0.7 1.1

1.1 1.1 1 25 25 ' 22.7 1.1 || 2.65 || 2.65 116.7 117 ' 22.7 b cc b b

E b be E E E E c c R V xV R R K

V x V

K K

K

V x V V

K

V V V V V V

V V I mA R K mV mV re I mA

r RC RL K

(19)

Swamped amplifier

• Bati tegangan dari penguat CE dapat berubah-ubah tergantung pada beberapa faktor, yaitu:

1. Arus tak bergerak 2. Variasi temperatur

3. Penggantian transistor karena nila re’ dan β berubah.

• Cara untuk membuat stabil bati tegangan adalah dengan membiarkan hambatan emiter tidak dihubungkan langsung dengan kaki emiter.

• Ketika arus emiter AC mengalir melalui hambatan emiter re yang tidak dihubungkan langsung, tegangan AC muncul di re.

• Tegangan AC pada re melawan perubahan dalam bati tegangan.

(20)

(21)

Rangkaian ekuivalen model T pada

rangkaian 3.swamped amplifier

(

')

.

(

')

:

(

')

'

:

in

out

in

out c

in

c

V ie re re

V

icrc

V

icrc

A

V

ie re re

karena ie ic maka

V

r

A

V

re re

jika re jauh lebih kecil dari re maka

r

A

re















(22)

Rangkaian ekuivalen model

π

pada

rangkaian 3.swamped amplifier

(23)

Analisa AC model

π

pada rangkaian 3 swamped amplifier

• Dengan hukum Ohm

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ') ( ') . : . ( ') ( ') ' : . in in in base in base in base in base in base

V ie re re V Z

ib

ie re re Z

ib

karena ie ic dan ic ib maka ib re re

Z

ib Z re re

jika re jauh lebih kecil dari re maka

Z re                 ( ) ( ) ( )

1|| 2 || .

|| . ( ') : ( ') ' : in stage in stage in g

g in stage out

in

out c in

c

Z R R re

Z

V V

R Z

rc RC RL

V ic rc

A

V ie re re

karena ie ic maka

V r

A

V re re

jika re jauh lebih kecil dari re maka

(24)

•

Karena

re’

tidak tampak lagi, distorsi dari sinyal besar

dapat dikurangi, jadi swamped amplifier memiliki tiga

keuntungan:

1.

membuat stabil bati tegangan

2.

Meningkatkan impedansi masukan pada basis

(25)

Contoh soal 6:

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

.

200.(180) 36

1|| 2|| .

10

||2.2

||36

1.71

50

600

1.71

37

||

3.6

||10

2.65

14.7

180

in base in stage in stage in stage in g

g in stage in

c

out

Z

re

K

Z

R R

re

K

Z

K

Z

K

V

mV

R Z

K

V

mV

rc RC RL

K

r

K

A

re

V









 























 





.

_in

14.7(37

) 544

AV

mV

(26)

Dari contoh soal 6,jika nilai re’ dimasukkan dalam perhitungan:

( )

2

2.2

10 1.8

1 2

2.2

10

1.8 0.7 1.1

1.1

1

25

'

22.7

1.1

(

') 200.(180 22.7 )

40.5

b cc

E b be

E E E E in base in base

R

K

V

xV

x V

V

R R

K

V V V

V

I

mA

R

K

mV

re

I

mA

Z

re re

Z

K









 

  





 







 



 

 





( ) ( ) ( ) ( )

1|| 2|| .(

')

10

||2.2

|| 40.5

1.73

(50

)

600

1.73

37.1

||

1.6

||10

2.65

(

') (180

22.7 )

13

in stage

in g

g in stage

in

out

in

Z

R R

re re

Z

K

Z

K

V

mV

R Z

K

V

mV

rc RC RL

K

V

rc

K

A

V

re re

A









































.7

.

13.7(37.1

) 508.6

out in

V



AV



mV



mV

(27)

Analisis AC pada transistor BJT