Common base
Konfigurasi transistor penguat akhir (Gambar di bawah ini ) kita perlu mempelajari adalah common-base. Konfigurasi ini lebih kompleks dibandingkan dengan dua lainnya, dan kurang umum karena karakteristik operasi yang aneh.
Common-base amplifier Hal ini disebut konfigurasi common-base karena (DC power sumber samping), sumber sinyal dan berbagi beban dasar transistor sebagai titik koneksi umum ditunjukkan pada Gambar di bawah ini .
Common-base amplifier: Masukan antara emitor dan basis, output antara kolektor dan basis. Mungkin karakteristik paling mencolok dari konfigurasi ini adalah bahwa sumber sinyal input harus membawa arus emitor penuh transistor, seperti yang ditunjukkan oleh panah berat dalam ilustrasi pertama. Seperti kita ketahui, arus emitor lebih besar daripada arus lain dalam transistor, karena jumlah basis dan kolektor arus. Dalam dua konfigurasi penguat lalu, sumber sinyal terhubung ke memimpin basis transistor, sehingga penanganan yang paling mungkin saat ini. Karena arus input melebihi semua arus lain di sirkuit, termasuk arus output, gain arus dari penguat ini sebenarnya kurang dari 1 (perhatikan bagaimana R beban terhubung ke kolektor, sehingga membawa sedikit kurang arus dari sumber sinyal). Dengan kata lain, hal itu melemahkan saat ini daripada memperkuat itu. Dengan common-emitor dan common-collector amplifier konfigurasi,
parameter transistor paling erat terkait dengan gain yang β. Dalam rangkaian common-base, kita mengikuti parameter transistor lain dasar: rasio antara arus kolektor dan emitor saat ini, yang sebagian kecil selalu kurang dari 1 Nilai ini pecahan untuk setiap transistor disebut rasio alpha, atau rasio α.. Karena jelas tidak bisa meningkatkan sinyal saat ini, hanya tampak masuk akal untuk mengharapkan untuk meningkatkan tegangan sinyal. Sebuah simulasi SPICE dari rangkaian pada Gambar di bawah ini akan membela asumsi tersebut.
Sirkuit umum-dasar untuk analisis SPICE DC.
common-base amplifier vin 0 1 r1 1 2 100 q1 4 0 2 Mod1 v1 3 0 dc 15 Rload 3 4 5k . Model Mod1 npn . Dc vin 0.6 1.2 .02 . Petak dc v (3,4) End.
Common-base amplifier fungsi transfer DC. Perhatikan pada Gambar diatas bahwa tegangan output pergi dari hampir tidak ada (cutoff) sampai dengan 15,75 volt (saturasi) dengan tegangan input yang menyapu kisaran 0,6 volt sampai 1,2 volt. Bahkan, plot tegangan keluaran tidak menunjukkan kenaikan sampai sekitar 0,7 volt pada masukan, dan memotong (mendatar) pada sekitar 1.12 volt input. Ini merupakan gain tegangan yang agak besar dengan rentang tegangan output 15,75 volt dan rentang tegangan input
hanya 0,42 volt: rasio keuntungan sebesar 37,5, atau 31.48 dB. Perhatikan juga bagaimana tegangan output (diukur di R load) sebenarnya melebihi power supply (15 volt) pada kejenuhan, karena efek seri-membantu sumber tegangan input. Satu set kedua SPICE analisis (rangkaian pada Gambar di bawah ) dengan sumber sinyal AC (DC dan tegangan bias) menceritakan kisah yang sama: a gain tegangan tinggi
Sirkuit umum-dasar untuk analisis SPICE AC. Seperti yang Anda lihat, input dan output bentuk gelombang pada Gambar di bawah ini berada dalam fase satu sama lain. Ini memberitahu kita bahwa penguat common-base adalah non-pembalik. common-base amplifier vin 5 2 sin (0 0,12 2000 0 0) vbias 0 1 dc 0.95 r1 2 1 100 q1 4 0 5 Mod1 v1 3 0 dc 15 Rload 3 4 5k . Model Mod1 npn . Tran 0.02m 0.78m . Petak tran v (5,2) v (4) End.
Analisis SPICE AC pada Tabel di bawah ini pada frekuensi tunggal 2 kHz memberikan tegangan input dan output untuk perhitungan gain.
Analisis AC common-base di 2 kHz-netlist diikuti oleh output. common-base amplifier vin 5 2 ac 0,1 sin vbias 0 1 dc 0.95 r1 2 1 100 q1 4 0 5 Mod1 v1 3 0 dc 15 Rload 3 4 5k . Model Mod1 npn . Ac dec 1 2000 2000 . Print ac vm (5,2) vm (4,3) End. mag frekuensi (v (5,2)) mag (v (4,3)) -------------------------------------------0.000000e +00 1.000000e-01 4.273864e +00 Angka tegangan dari analisis kedua (Tabel di atas ) menunjukkan kenaikan tegangan dari 42,74 (4,274 V / 0,1 V), atau 32,617 dB:
Berikut pandangan lain dari rangkaian pada Gambar di bawah ini , meringkas hubungan fasa dan DC offset dari berbagai sinyal dalam sirkuit hanya simulasi.
Hubungan fase dan offset untuk NPN penguat dasar umum. . . . dan untuk transistor PNP: Gambar di bawah ini .
Hubungan fase dan offset untuk PNP penguat dasar umum. Memprediksi gain tegangan untuk konfigurasi penguat common-base cukup sulit, dan melibatkan pendekatan perilaku transistor yang sulit untuk diukur secara langsung. Berbeda dengan konfigurasi penguat lain, di mana gain tegangan yang baik ditetapkan oleh rasio dari dua resistor (common-emitor), atau tetap pada nilai yang tidak dapat diubah (common-collector), gain tegangan dari penguat common-base sebagian besar bergantung pada jumlah dari DC bias pada sinyal input. Ternyata, resistansi transistor internal antara emitor dan basis memainkan peran utama dalam menentukan gain tegangan, dan resistensi perubahan ini dengan berbagai tingkat arus melalui emitor. Sementara fenomena ini sulit untuk menjelaskan, memang agak mudah untuk menunjukkan melalui penggunaan simulasi komputer. Apa yang akan saya lakukan di sini adalah menjalankan beberapa simulasi SPICE pada rangkaian penguat common-base (Gambar sebelumnya ), mengubah tegangan DC bias sedikit (vbias pada Gambar di bawah ) sambil menjaga amplitudo sinyal AC dan semua parameter sirkuit lainnya konstan. Sebagai gain tegangan berubah
dari satu ke yang lain simulasi, amplitudo tegangan output yang berbeda akan dicatat. Meskipun analisis ini semua akan dilakukan dalam "fungsi transfer" mode, masing-masing adalah pertama "terbukti" dalam modus analisis transien (tegangan diplot dari waktu ke waktu) untuk memastikan bahwa seluruh gelombang sedang setia direproduksi dan tidak "terpotong" karena tidak tepat biasing. Lihat "* tran 0.02m 0.78m." Pada Gambar di bawah ini , yang "komentar keluar" pernyataan analisis transien. Perhitungan Gain tidak dapat didasarkan pada bentuk gelombang yang terdistorsi. SPICE dapat menghitung sinyal kecil DC gain bagi kita dengan ". Tf v (4) vin" pernyataan. Outputnya adalah v (4) dan input sebagai vin.
common-base amp vbias = 0.85V vin 5 2 sin (0 0,12 2000 0 0) vbias 0 1 dc 0,85 r1 2 1 100 q1 4 0 5 Mod1 v1 3 0 dc 15 Rload 3 4 5k . Model Mod1 npn * Tran 0.02m 0.78m. . Tf v (4) vin End.
common-base amp gain arus Iin 55 5 0A vin 55 2 sin (0 0,12 2000 0 0) vbias 0 1 dc 0,8753 r1 2 1 100 q1 4 0 5 Mod1 v1 3 0 dc 15 Rload 3 4 5k . Model Mod1 npn * Tran 0.02m 0.78m. Tf. I (v1) Iin End. Mentransfer informasi fungsi: fungsi transfer = 9.900990e01 iin impedansi masukan = 9.900923e +11 v1 impedansi = 1.000000e +20
Daftar bersih SPICE: Common-dasar, fungsi transfer (gain tegangan) untuk berbagai tegangan bias DC. Daftar bersih SPICE: Common-dasar amp gain arus; Catatan. Tf v (4) pernyataan vin. Fungsi transfer untuk DC gain arus I (vin) / Iin; Catatan. Tf I (vin) Iin pernyataan. Pada baris perintah, rempah-b filename.cir menghasilkan output dicetak karena pernyataan tf:. Transfer_function, output_impedance, dan
input_impedance. Listing Output disingkat adalah dari berjalan dengan vbias di 0,85, 0,90, 0,95, 1,00 V seperti yang tercatat dalam Tabel di bawah ini . SPICE Output: fungsi transfer umum-base. Circuit: common-base amp vbias = 0.85V transfer_function = 3.756565e +01 output_impedance_at_v (4) = 5.000000e +03 vin # input_impedance = 1.317825e +02 Circuit: common-base vbias amp = 0.8753V Ic = 1 mA informasi fungsi transfer : transfer_function = 3.942567e +01 output_impedance_at_v (4) = 5.000000e +03 vin # input_impedance = 1.255653e +02 Circuit: common-base amp vbias = 0.9V transfer_function = 4.079542e +01 output_impedance_at_v (4) = 5.000000e +03 vin # input_impedance = 1.213493e +02 Circuit: common-base amp vbias = 0.95V transfer_function = 4.273864e +01 output_impedance_at_v (4) = 5.000000e +03 vin # input_impedance = 1.158318e +02 Circuit: common-base amp vbias = 1.00V transfer_function = 4.401137e +01 output_impedance_at_v (4) = 5.000000e +03 vin # input_impedance = 1.124822e +02 Sebuah tren harus jelas pada Tabel di atas . Dengan peningkatan tegangan DC bias, gain tegangan (transfer_function) meningkat juga. Kita bisa melihat bahwa gain tegangan meningkat karena setiap simulasi berikutnya (vbias = 0,85, 0,8753, 0,90, 0,95, 1,00 V) menghasilkan keuntungan yang lebih besar (transfer_function = 37,6, 39,4 40,8, 42,7, 44,0), masing-masing. Perubahan tersebut terutama disebabkan oleh variasi yang sangat kecil dalam tegangan bias. Tiga baris terakhir dari tabel di atas (kanan) menunjukkan I (v1) / Iin gain arus dari 0.99. (. Dua baris terakhir terlihat valid) Ini masuk akal untuk β = 100; α = β / (β +1), α = 0.99 = 100 / (100-1). Kombinasi gain arus rendah (selalu kurang dari 1) dan gain tegangan agak tak terduga bersekongkol melawan desain common-base, relegating ke beberapa aplikasi praktis. Mereka beberapa aplikasi termasuk amplifier frekuensi radio. Basis didasarkan membantu melindungi input pada emitor dari keluaran kolektor, mencegah ketidakstabilan di amplifier RF. Konfigurasi dasar umum dapat digunakan pada frekuensi yang lebih tinggi dari emitor umum atau kolektor umum. Lihat "Kelas C common-base 750 mW RF power amplifier" Ch 9 . Untuk rangkaian yang lebih rumit lihat "Kelas A common-base-sinyal kecil gain tinggi amplifier" Ch 9 .
REVIEW: Disebut common-base transistor amplifier karena input dan output tegangan poin berbagi memimpin dasar transistor yang sama dengan satu sama lain, tidak mempertimbangkan pasokan listrik. Gain arus dari penguat common-dasar selalu kurang dari 1. Gain tegangan merupakan fungsi dari input dan output resistensi, dan resistensi internal dari junction emitor-basis, yang dapat berubah dengan variasi DC tegangan bias subjek . Cukuplah untuk mengatakan bahwa gain tegangan dari penguat common-base bisa sangat tinggi. Rasio dari transistor arus kolektor ke emitor saat ini disebut α. Nilai α untuk setiap transistor selalu kurang dari satu, atau dengan kata lain, kurang dari 1.
Common collector
Konfigurasi transistor berikutnya kami untuk belajar adalah sedikit lebih sederhana untuk perhitungan keuntungan. Disebut konfigurasi commoncollector, diagram skematik yang ditunjukkan pada Gambar di bawah ini .
Kolektor amplifier umum memiliki kolektor umum untuk input maupun output. Hal ini disebut konfigurasi common-collector karena (mengabaikan baterai catu daya) baik sumber sinyal dan berbagi beban memimpin kolektor sebagai titik koneksi umum seperti pada Gambar di bawah ini .
Kolektor Umum: Input diterapkan pada basis dan kolektor. Output dari rangkaian emitor-kolektor. Ini harus jelas bahwa resistor beban dalam rangkaian penguat common-collector menerima baik dasar dan arus kolektor, yang ditempatkan secara seri dengan emitor. Sejak memimpin emitor dari transistor adalah salah satu penanganan yang paling saat ini (jumlah basis dan kolektor arus, karena basis dan kolektor arus selalu cocok bersama untuk membentuk arus emitor), akan masuk akal untuk menganggap bahwa amplifier ini akan memiliki gain arus yang sangat besar. Anggapan ini memang benar: gain arus untuk penguat common-collector cukup besar, lebih besar daripada konfigurasi penguat transistor lainnya. Namun, ini belum tentu apa yang membedakannya dari desain penguat lainnya. Mari kita lanjutkan langsung ke analisis SPICE dari rangkaian penguat ini, dan Anda akan dapat segera melihat apa yang unik tentang amplifier ini. Rangkaian ini pada Gambar di bawah ini . Netlist adalah pada Gambar di bawah ini .
Kolektor amplifier umum untuk SPICE.
common-collector amplifier vin 1 0 q1 2 1 3 Mod1 v1 2 0 dc 15 Rload 3 0 5k . Model Mod1 npn . Dc vin 0 5 0.2 . Petak dc v (3,0) End.
Kolektor Umum: output sama dengan input yang kurang 0,7 VV BE turun. Berbeda dengan penguat common-emitor dari bagian sebelumnya, commoncollector menghasilkan tegangan output langsung daripada berbanding terbalik dengan tegangan input naik. Lihat Gambar di atas . Sebagai tegangan input meningkat, demikian juga tegangan output. Selain itu, pemeriksaan dekat mengungkapkan bahwa tegangan output hampir identik dengan tegangan input, tertinggal sekitar 0,7 volt. Ini adalah kualitas yang unik dari penguat common-collector: tegangan output yang hampir sama dengan tegangan input. Diperiksa dari perspektif perubahan output tegangan dengan jumlah tertentu perubahan tegangan input, amplifier ini memiliki gain tegangan hampir persis kesatuan (1), atau 0 dB. Hal ini berlaku untuk transistor dari setiap nilai β, dan resistor beban dari setiap nilai resistansi. Hal ini sederhana untuk memahami mengapa tegangan keluaran dari penguat common-collector selalu hampir sama dengan tegangan input. Mengacu pada arus dioda model transistor sumber pada Gambar di bawah ini , kita melihat bahwa arus basis harus melalui basis-emitor PN junction, yang setara dengan dioda perbaikan normal. Jika persimpangan ini maju-bias (transistor melakukan saat ini baik dalam mode aktif atau jenuh nya), itu akan memiliki drop tegangan sekitar 0,7 volt, dengan asumsi konstruksi silikon. Ini penurunan 0,7 volt sebagian besar terlepas dari besarnya sebenarnya dari arus basis; dengan demikian, kita bisa menganggapnya sebagai konstan:
Emitter follower: tegangan emitor berikut tegangan basis (. Kurang 0,7 VV BE turun) Mengingat tegangan polaritas di basis-emitor PN junction dan resistor beban, kita melihat bahwa ini harus menambahkan bersama untuk sama dengan tegangan input, sesuai dengan UU Tegangan Kirchhoff. Dengan kata lain, tegangan beban akan selalu menjadi sekitar 0,7 volt kurang dari tegangan input untuk semua kondisi di mana transistor melakukan. Cutoff terjadi pada input tegangan di bawah 0,7 volt, dan saturasi pada tegangan input lebih dari baterai (supply) tegangan ditambah 0,7 volt. Karena perilaku ini, rangkaian penguat common-collector juga dikenal sebagai tegangan-pengikut atau emitor-pengikut amplifier, karena tegangan beban emitor mengikuti input begitu erat. Menerapkan rangkaian common-collector untuk amplifikasi sinyal AC membutuhkan input yang sama "biasing" digunakan dalam rangkaian commonemitor: tegangan DC harus ditambahkan ke sinyal input AC untuk menjaga transistor dalam mode aktif selama seluruh siklus . Bila hal ini dilakukan, hasilnya adalah penguat non-pembalik pada Gambar di bawah ini .
common-collector amplifier vin 1 4 sin (0 1,5 2000 0 0) vbias 4 0 dc 2.3 q1 2 1 3 Mod1 v1 2 0 dc 15 Rload 3 0 5k . Model Mod1 npn . Tran 02 m, 78 m . Petak tran v (1,0) v (3,0) End.
Kolektor umum (emitor-pengikut) amplifier. Hasil simulasi SPICE pada Gambar di bawah ini menunjukkan bahwa output berikut input. Output adalah sama amplitudo puncak-ke-puncak sebagai masukan. Padahal, tingkat DC digeser ke bawah oleh salah satu V BE dioda drop.
Kolektor umum (emitor-pengikut): output V3 berikut masukan V1 kurang 0,7 VV BE menurun.
Berikut pandangan lain dari rangkaian (Gambar di bawah ) dengan osiloskop terhubung ke beberapa tempat menarik.
Kolektor umum non-pembalik gain tegangan adalah 1. Karena konfigurasi penguat ini tidak memberikan gain tegangan (pada kenyataannya, dalam prakteknya sebenarnya memiliki gain tegangan sedikit kurang dari 1), faktor yang hanya memperkuat adalah saat ini. The commonemitor konfigurasi penguat diperiksa pada bagian sebelumnya memiliki keuntungan saat ini sama dengan β dari transistor, adalah bahwa arus masukan pergi melalui dasar dan output (beban) saat pergi melalui kolektor, dan β menurut definisi adalah rasio antara kolektor dan basis arus. Dalam konfigurasi common-collector, meskipun, beban terletak di seri dengan emitor, sehingga saat ini adalah sama dengan arus emitor. Dengan emitor membawa arus kolektor dan arus basis, beban dalam jenis amplifier memiliki semua arus kolektor yang mengalir melewatinya ditambah arus input dasar. Ini menghasilkan gain arus dari β ditambah 1:
Sekali lagi, PNP transistor hanya sebagai valid untuk digunakan dalam konfigurasi common-collector sebagai NPN transistor. Perhitungan gain semua sama, seperti non-pembalik sinyal diperkuat. Satu-satunya perbedaan adalah dalam polaritas tegangan dan arah arus ditunjukkan pada Gambar di bawah ini .
Versi PNP dari penguat common-collector. Sebuah aplikasi populer dari penguat common-collector adalah untuk pasokan listrik DC diatur, mana yang tidak diatur (bervariasi) sumber tegangan DC yang dipotong pada tingkat tertentu untuk memasok diatur (stabil) tegangan ke beban. Tentu saja, dioda zener sudah menyediakan fungsi ini regulasi tegangan ditunjukkan pada Gambar di bawah ini .
Zener dioda regulator tegangan. Namun, bila digunakan dalam mode langsung ini, jumlah arus yang mungkin diberikan ke beban biasanya sangat terbatas. Pada intinya, sirkuit ini mengatur tegangan beban dengan menjaga arus melalui resistor seri pada tingkat yang cukup tinggi untuk menjatuhkan semua kelebihan tegangan sumber listrik di atasnya, dioda zener menggambar kurang lebih saat ini sebagai diperlukan untuk menjaga tegangan di itu sendiri stabil . Untuk beban tinggi-saat ini, zener polos regulator tegangan diode harus melangsir arus berat melalui dioda yang akan efektif pada mengatur tegangan beban dalam hal ketahanan beban atau sumber tegangan perubahan besar. Salah satu cara populer untuk meningkatkan kemampuan penanganan saat rangkaian regulator seperti ini adalah dengan menggunakan transistor commoncollector untuk memperkuat arus ke beban, sehingga rangkaian dioda zener hanya harus menangani jumlah arus yang diperlukan untuk mendorong dasar transistor. (Gambar di bawah )
Aplikasi kolektor Umum: regulator tegangan. Ada benar-benar hanya satu peringatan untuk pendekatan ini: tegangan beban akan menjadi sekitar 0,7 volt kurang dari tegangan zener dioda, karena transistor 0,7 volt basis-emitor drop. Karena ini perbedaan 0,7 volt cukup konstan selama berbagai arus beban, dioda zener dengan rating 0,7 volt lebih tinggi dapat dipilih untuk aplikasi. Kadang-kadang gain arus tinggi satu-transistor, konfigurasi common-collector tidak cukup untuk aplikasi tertentu. Jika hal ini terjadi, beberapa transistor dapat dipentaskan bersama-sama dalam konfigurasi yang populer dikenal sebagai pasangan Darlington, hanya sebuah perpanjangan dari konsep umum-kolektor yang ditunjukkan pada Gambar di bawah ini .
Sepasang Darlington NPN. Pasangan Darlington dasarnya menempatkan satu transistor sebagai beban common-collector untuk transistor lain, sehingga mengalikan keuntungan saat masing-masing. Arus basis melalui transistor kiri atas diperkuat melalui itu
transistor emitor, yang langsung terhubung ke basis transistor kanan bawah, di mana saat ini lagi diperkuat. Gain arus keseluruhan adalah sebagai berikut:
Gain tegangan masih hampir sama dengan 1 jika seluruh perakitan terhubung ke beban yang sama-kolektor fashion, meskipun tegangan beban akan menjadi penuh 1,4 volt kurang dari tegangan input yang ditunjukkan pada Gambar di bawah ini .
Pasangan Darlington berdasarkan common-collector amplifier kehilangan dua V BE tetes dioda. Pasangan Darlington dapat dibeli sebagai unit diskrit (dua transistor dalam paket yang sama), atau dapat dibangun dari sepasang transistor individu. Tentu saja, jika lebih gain arus yang diinginkan dari apa yang dapat diperoleh dengan pasangan, Darlington triplet atau quadruplet majelis dapat dibangun.
REVIEW: Disebut common-collector transistor amplifier karena input dan output tegangan poin berbagi memimpin kolektor dari transistor yang sama dengan satu sama lain, tidak mempertimbangkan pasokan listrik. The common-collector amplifier juga dikenal sebagai-pengikut emitor.
Output tegangan pada penguat common-collector akan di fase dengan tegangan input, membuat common-collector rangkaian penguat nonpembalik. Gain arus dari penguat common-collector sama dengan β ditambah 1. Gain tegangan kira-kira sama dengan 1 (dalam praktek, hanya sedikit kurang). Sepasang Darlington adalah sepasang transistor "piggybacked" pada satu sama lain sehingga emitor satu feed arus ke dasar yang lain dalam bentuk common-collector. Hasilnya adalah gain arus keseluruhan sama dengan produk (perkalian) dari common-collector keuntungan saat ini masingmasing (β ditambah 1).
Common emitter
The Common Emitter Amplifier Circuit Dalam Bipolar Transistor tutorial, kita melihat bahwa konfigurasi sirkuit yang paling umum untuk transistor NPN adalah bahwa dari rangkaian common emitor Amplifier dan bahwa keluarga kurva umum dikenal sebagai Output Karakteristik Curves, berhubungan saat transistor Kolektor (Ic), untuk tegangan kolektor (VCE) untuk nilai yang berbeda dari Base saat (Ib). Semua jenis Amplifier Transistor beroperasi menggunakan input sinyal AC yang bergantian antara nilai positif dan nilai negatif sehingga beberapa cara "presetting" rangkaian penguat untuk beroperasi antara dua nilai maksimum atau puncak ini diperlukan. Hal ini dicapai dengan menggunakan proses yang dikenal sebagai Biasing. Biasing sangat penting dalam desain amplifier karena menetapkan titik operasi yang benar dari penguat transistor siap untuk menerima sinyal, sehingga mengurangi distorsi pada sinyal output. Kita juga melihat bahwa garis beban statis atau DC dapat ditarik ke kurva karakteristik output ini untuk menampilkan semua titik operasi kemungkinan transistor dari sepenuhnya "ON" untuk sepenuhnya "OFF", dan yang titik operasi diam atau Q-point penguat dapat ditemukan. Tujuan dari setiap penguat sinyal kecil adalah untuk memperkuat semua sinyal input dengan jumlah minimal distorsi mungkin untuk sinyal output, dengan kata lain, sinyal output harus reproduksi yang tepat dari sinyal input tetapi hanya lebih besar (diperkuat).
Untuk mendapatkan distorsi rendah bila digunakan sebagai penguat titik diam operasi harus dipilih dengan benar. Ini sebenarnya titik operasi DC penguat dan posisinya dapat dibentuk pada setiap titik sepanjang garis beban dengan pengaturan biasing cocok. Posisi terbaik untuk ini Q-point adalah sebagai dekat dengan posisi tengah garis beban seperti yang mungkin terjadi, sehingga menghasilkan Kelas A penguat operasi jenis, yaitu. VCE = 1/2Vcc. Pertimbangkan sirkuit umum Emitter Amplifier ditunjukkan di bawah ini. The Common Emitter Amplifier Circuit
Rangkaian tahap emitor umum penguat tunggal yang ditunjukkan di atas menggunakan apa yang biasa disebut "Voltage Divider Biasing". Jenis biasing pengaturan menggunakan dua resistor sebagai jaringan pembagi potensial di seluruh pasokan dengan titik tengah mereka memasok tegangan bias Base diperlukan untuk transistor. Pembagi tegangan biasing umumnya digunakan dalam desain bipolar rangkaian penguat transistor.
Metode biasing transistor sangat mengurangi efek dari berbagai Beta, (β) dengan memegang bias Basis pada tingkat tegangan yang stabil konstan memungkinkan untuk stabilitas terbaik. Tegangan Basis diam (Vb) ditentukan oleh jaringan pembagi potensial yang dibentuk oleh dua resistor, R1, R2 dan tegangan catu daya Vcc seperti yang ditunjukkan dengan arus yang mengalir melalui kedua resistor. Kemudian resistansi total RT akan sama dengan R1 + R2 memberikan saat ini sebagai i = Vcc / RT. Tingkat tegangan yang dihasilkan di persimpangan resistor R1 dan R2 memegang tegangan Base (Vb) konstan pada nilai di bawah tegangan suplai. Kemudian jaringan pembagi potensial digunakan dalam common emitor rangkaian penguat membagi sinyal input sebanding dengan perlawanan. Tegangan referensi Bias ini dapat dengan mudah dihitung dengan menggunakan rumus pembagi tegangan sederhana di bawah ini: Bias Voltage
Tegangan suplai yang sama, (Vcc) juga menentukan arus maksimum Kolektor, Ic ketika transistor diaktifkan sepenuhnya "ON" (saturasi), VCE = 0. Ib Base untuk transistor ditemukan dari arus Kolektor, Ic dan DC gain Beta saat ini, β dari transistor. Nilai Beta
Beta kadang-kadang disebut sebagai h FE yang merupakan transistor maju gain arus dalam konfigurasi emitor umum. Beta tidak memiliki satuan karena merupakan rasio tetap dari dua arus, Ic dan Ib sehingga perubahan kecil dalam arus Basis akan menyebabkan perubahan besar dalam arus kolektor. Satu titik akhir tentang Beta. Transistor dari jenis yang sama dan nomor bagian akan memiliki variasi yang besar dalam nilai Beta mereka misalnya, transistor BC107 NPN bipolar memiliki nilai arus DC gain Beta antara 110 dan 450 (nilai lembar data) ini adalah karena Beta merupakan karakteristik dari mereka konstruksi dan tidak operasi mereka.
Sebagai persimpangan Base / Emitter adalah maju-bias, tegangan Emitter, Ve akan menjadi salah satu drop tegangan persimpangan yang berbeda dengan tegangan Base. Jika tegangan di resistor Emitter diketahui maka arus Emitter, Ie dapat dengan mudah dihitung dengan menggunakan Hukum Ohm . The Collector saat ini, Ic dapat didekati, karena hampir nilai yang sama seperti arus Emitter. Umum Emitter Amplifier Contoh No1 A common emitor rangkaian penguat memiliki ketahanan beban, R L dari 1.2kΩs dan tegangan suplai 12v. Menghitung arus kolektor maksimum (Ic) mengalir melalui resistor beban ketika transistor diaktifkan sepenuhnya "ON" (saturasi), menganggap VCE = 0. Juga menemukan nilai resistor Emitter, R E dengan drop tegangan 1V di atasnya . Hitung nilai-nilai semua resistor sirkuit lain dengan asumsi silikon transistor NPN.
Hal ini kemudian menetapkan titik "A" pada Kolektor sumbu vertikal saat kurva karakteristik dan terjadi ketika VCE = 0. Ketika transistor diaktifkan sepenuhnya "OFF", mereka tidak jatuh tegangan baik resistor R E atau R L karena tidak ada arus adalah mengalir melalui mereka. Kemudian jatuh tegangan transistor, VCE sama dengan tegangan suplai, Vcc. Ini menetapkan titik "B" pada sumbu horizontal dari kurva karakteristik. Umumnya, diam Q-titik penguat adalah dengan nol sinyal input diterapkan ke Base, sehingga Kolektor duduk setengah jalan sepanjang garis beban antara nol volt dan tegangan suplai, (Vcc / 2). Oleh karena itu, saat Kolektor pada Q-titik penguat akan diberikan sebagai:
Ini garis beban DC statis menghasilkan persamaan garis lurus yang kemiringannya diberikan sebagai: -1 / (R L + R E) dan melintasi sumbu Ic vertikal pada titik yang sama dengan Vcc / (R + L R E). Posisi sebenarnya dari Qtitik pada garis beban DC ditentukan oleh nilai rata-rata dari Ib.
Sebagai arus Kolektor, Ic transistor juga sama dengan gain DC dari transistor (Beta), kali arus Basis (β x Ib), jika kita asumsikan Beta (β) nilai untuk transistor mengatakan 100, ( seratus adalah nilai rata-rata yang wajar untuk transistor sinyal daya rendah) Basis arus Ib yang mengalir ke transistor akan diberikan sebagai:
Alih-alih menggunakan pasokan Bias Basis terpisah, biasanya untuk menyediakan Basis Bias Voltage dari rel suplai utama (Vcc) melalui resistor menjatuhkan, R1. Resistor, R1 dan R2 sekarang dapat dipilih untuk memberikan arus Basis diam cocok 45.8μA atau 46μA dibulatkan. Arus yang mengalir melalui rangkaian pembagi potensial harus besar dibandingkan dengan arus Basis yang sebenarnya, Ib, sehingga jaringan pembagi tegangan tidak dimuat oleh arus Base. Aturan umum praktis adalah nilai minimal 10 kali Ib yang mengalir melalui resistor R2. Transistor Base / emitor tegangan, Vbe adalah tetap sebesar 0,7 V (transistor silikon) maka ini memberikan nilai R2 sebagai:
Jika arus yang mengalir melalui resistor R2 adalah 10 kali nilai arus Base, maka arus yang mengalir melalui resistor R1 di jaringan pembagi harus 11 kali nilai arus Base. Tegangan pada resistor R1 adalah sama dengan Vcc - 1.7v (V RE + 0,7 untuk transistor silikon) yang sama dengan 10.3V, sehingga R1 dapat dihitung sebagai:
Nilai dari resistor Emitter, R E dapat dengan mudah dihitung dengan menggunakan Hukum Ohm . Arus yang mengalir melalui R E adalah kombinasi dari arus Base, Ib dan Ic saat Kolektor dan diberikan sebagai:
Resistor, R E dihubungkan antara Emitter dan tanah dan kami mengatakan sebelumnya bahwa ia memiliki tegangan 1 volt di atasnya. Maka nilai R E diberikan sebagai:
Jadi, untuk contoh kita di atas, nilai-nilai yang disukai resistor dipilih untuk memberikan toleransi 5% (E24) adalah:
Kemudian, kami asli Umum Emitter Amplifier rangkaian di atas dapat ditulis ulang untuk memasukkan nilai-nilai komponen yang baru saja kita dihitung di atas. Selesai umum Emitter Circuit
Kapasitor Coupling
Dalam Common Emitter Amplifier sirkuit, kapasitor C1 dan C2 digunakan sebagai Coupling Kapasitor untuk memisahkan sinyal AC dari tegangan DC biasing. Hal ini memastikan bahwa kondisi bias diatur untuk sirkuit untuk beroperasi dengan benar tidak dipengaruhi oleh tahap amplifier tambahan, seperti kapasitor hanya akan melewati sinyal AC dan memblokir setiap komponen DC. Sinyal output AC kemudian ditumpangkan pada biasing tahapan berikut. Juga kapasitor bypass, C E termasuk dalam rangkaian leg Emitter. Kapasitor ini merupakan komponen sirkuit terbuka untuk bias DC yang berarti bahwa arus biasing dan tegangan tidak terpengaruh oleh penambahan kapasitor menjaga stabilitas Q-titik yang baik. Namun, bypass ini kapasitor sirkuit pendek resistor Emitter pada sinyal frekuensi tinggi dan hanya R L ditambah resistansi internal yang sangat kecil bertindak sebagai transistor beban meningkatkan gain tegangan secara maksimal. Secara umum, nilai kapasitor bypass, C E dipilih untuk memberikan reaktansi paling banyak, 1/10th nilai R E pada frekuensi sinyal operasi terendah. Karakteristik keluaran Curves Ok, sejauh ini begitu baik. Kita sekarang dapat membuat serangkaian kurva yang menunjukkan arus Kolektor, Ic terhadap tegangan kolektor / Emitter, VCE dengan nilai yang berbeda dari Base saat, Ib untuk emitor bersama rangkaian penguat sederhana kami. Kurva ini dikenal sebagai "Output Karakteristik Curves" dan digunakan untuk menunjukkan bagaimana transistor akan beroperasi selama rentang dinamis. Sebuah garis beban statis atau DC ditarik ke kurva untuk RL resistor beban dari 1.2kΩ untuk menampilkan semua transistor kemungkinan titik operasi. Ketika transistor diaktifkan "OFF", VCE sama dengan tegangan suplai Vcc dan ini adalah titik B di telepon. Demikian juga ketika transistor sepenuhnya "ON" dan jenuh arus Kolektor ditentukan oleh resistor beban, RL dan ini adalah titik A di telepon. Kami menghitung sebelum dari keuntungan DC transistor bahwa Base saat dibutuhkan untuk posisi rata-rata transistor adalah 45.8μA dan ini ditandai sebagai titik Q pada garis beban yang merupakan titik diam atau Q-point penguat. Kita bisa dengan mudah membuat hidup mudah bagi diri kita sendiri dan membulatkan nilai ini ke 50μA persis, tanpa efek ke titik operasi. Karakteristik keluaran Curves
Titik Q pada garis beban memberikan kita Base Q-titik saat Ib = 45.8μA atau 46μA. Kita perlu menemukan ayunan puncak maksimum dan minimum dari Base saat yang akan mengakibatkan perubahan sebanding dengan arus kolektor, Ic tanpa distorsi pada sinyal output. Sebagai garis beban memotong Basis nilai arus yang berbeda pada kurva karakteristik DC kita dapat menemukan ayunan puncak Base saat yang sama spasi sepanjang garis beban. Nilai-nilai ini ditandai sebagai titik N dan M di telepon, memberikan minimum dan arus Basis maksimum 20μA 80μA dan masing-masing.
Harga Penyangkalan Titik-titik ini, N dan M bisa dimana saja di sepanjang garis beban yang kita pilih selama mereka yang sama spasi dari Q. Hal ini kemudian memberikan kita
sinyal input maksimum teoritis untuk Basis terminal 60μA puncak ke puncak, (30μA peak) tanpa menghasilkan distorsi pada sinyal output. Setiap sinyal input memberikan suatu dasar arus lebih besar dari nilai ini akan mendorong transistor untuk melampaui titik N dan menjadi yang "cut-off" wilayah atau di luar titik M dan ke wilayah Saturasi nya sehingga menghasilkan distorsi pada sinyal keluaran dalam bentuk "kliping". Menggunakan poin N dan M sebagai contoh, nilai-nilai sesaat dari kolektor saat ini dan nilai-nilai yang sesuai tegangan kolektor-emitor dapat diproyeksikan dari garis beban. Hal ini dapat dilihat bahwa tegangan kolektor-emitor adalah anti-fase (-180 o) dengan arus kolektor. Sebagai Basis perubahan Ib saat ini ke arah yang positif dari 50μA ke 80μA, tegangan kolektor-emitor, yang juga merupakan tegangan output menurun dari nilai steady state nya 5.8V ke 2.0v. Kemudian satu tahap common Emitter Amplifier juga merupakan "Pembalik Amplifier" sebagai peningkatan tegangan Basis menyebabkan penurunan Vout dan penurunan tegangan Basis menghasilkan peningkatan Vout. Dengan kata lain sinyal output 180 o out-of-fase dengan sinyal input. Umum Emitter Voltage Gain Tegangan Gain dari penguat emitor umum adalah sama dengan rasio perubahan tegangan input dengan perubahan tegangan output amplifier. Kemudian ΔV L adalah Vout dan ΔV B adalah Vin. Tapi gain tegangan juga sama dengan rasio resistensi sinyal dalam Kolektor pada ketahanan sinyal di Emitter dan diberikan sebagai:
Kami disebutkan sebelumnya bahwa sebagai frekuensi sinyal meningkatkan kapasitor bypass, C E mulai pendek keluar resistor Emitter. Kemudian pada frekuensi tinggi R E = 0, membuat keuntungan yang tak terbatas.
Namun, transistor bipolar memiliki resistansi internal kecil yang dibangun ke wilayah Emitter mereka yang disebut R e. Bahan semikonduktor transistor menawarkan resistansi internal untuk aliran arus melalui itu dan umumnya diwakili oleh simbol resistor kecil ditampilkan dalam simbol transistor utama. Lembar data transistor memberitahu kita bahwa untuk transistor bipolar sinyal kecil resistansi internal ini adalah produk dari 25mV ÷ Ie (25mV menjadi drop volt internal di Pangkalan / Emitter persimpangan penipisan lapisan), maka untuk umum Emitter rangkaian penguat kami atas nilai resistansi ini akan sama dengan:
Ini resistensi leg Emitter internal akan di seri dengan resistor Emitter eksternal, R E, maka persamaan untuk transistor keuntungan yang sebenarnya akan dimodifikasi untuk menyertakan resistansi internal ini sehingga akan:
Pada sinyal frekuensi rendah resistansi total di leg Emitter sama dengan R E + R e. Pada frekuensi tinggi, kapasitor bypass celana pendek keluar resistor Emitter hanya menyisakan resistansi internal R e di leg Emitter menghasilkan keuntungan yang tinggi. Kemudian untuk penguat emitor umum sirkuit kami di atas, keuntungan dari sirkuit pada frekuensi sinyal rendah dan tinggi diberikan sebagai: Di Low Frekuensi
Pada Frekuensi Tinggi
Satu titik terakhir, gain tegangan tergantung hanya pada nilai-nilai resistor Kolektor, R L dan resistansi emitor, (R E + R e) tidak terpengaruh oleh keuntungan Beta saat ini, β (h FE) dari transistor .
Jadi, untuk contoh sederhana kita di atas sekarang kita bisa meringkas semua nilai yang kita telah dihitung untuk umum emitor rangkaian penguat kami dan ini adalah: Minimum Basis Current 20μA Collector Current 2.0mA Output Voltage swing 2.0V Amplifier Gain -5,32
Berarti 50μA 4.8mA 5.8V
Maksimum 80μA 7.7mA 9.3V -218
Umum Emitter Amplifier Summary Kemudian untuk meringkas. The Common Emitter Amplifier sirkuit memiliki resistor dalam rangkaian Kolektor nya. Arus yang mengalir melalui resistor ini menghasilkan tegangan output dari penguat. Nilai dari resistor ini dipilih sehingga pada titik operasi amplifier diam, Q-titik tegangan output ini terletak setengah jalan sepanjang garis beban transistor. Basis dari transistor digunakan dalam penguat emitor umum adalah bias menggunakan dua resistor sebagai jaringan pembagi potensial. Jenis biasing pengaturan umum digunakan dalam desain bipolar rangkaian penguat transistor dan sangat mengurangi efek dari berbagai Beta, (β) dengan memegang bias Basis pada tegangan stabil konstan. Jenis biasing menghasilkan stabilitas terbesar. Sebuah resistor dapat dimasukkan dalam leg emitor dalam hal gain tegangan menjadi-R L / R E. Jika tidak ada hambatan Emitter eksternal, gain tegangan dari penguat tidak terbatas karena ada resistansi internal yang sangat kecil, R e di leg Emitter. Nilai resistansi internal ini sama dengan 25mV / I E Dalam tutorial berikutnya tentang Transistor Amplifier kita akan melihat Junction Field Effect Amplifier biasa disebut JFET Amplifier . Seperti transistor, JFET yang digunakan dalam rangkaian tahap penguat tunggal sehingga lebih mudah untuk dipahami. Ada beberapa jenis transistor efek medan yang dapat kita gunakan, tapi yang paling mudah untuk memahami adalah bidang junction transistor efek, atau JFET yang memiliki impedansi masukan yang sangat tinggi sehingga ideal untuk rangkaian penguat.
In recent decades, cities have grown so large that now about 50% of the Earth's population lives in urban areas. There are several reasons for this occurrence. First, the increasing industrialization of the nineteenth century resulted in the creation of many factory jobs, which tended to be located in cities. These jobs, with their promise of a better material life, attracted many people from rural areas. Second, there were many schools established to educate the children of the new factory laborers. The promise of a better education persuaded many families to leave farming communities and move to the cities. Finally, as the cities grew, people established places of leisure, entertainment, and culture, such as sports stadiums, theaters, and museums. For many people, these facilities made city life appear more interesting than life on the farm, and therefore drew them away from rural communities.
GANGGUAN PADA SISTEM TRANSMISI SINYAL DATA
1. Noise Noise adalah sinyal-sinyal yang tidak diinginkan yang selalu ada dalam suatu sistem transmisi. Noise ini akan mengganggu kualitas dari sinyal terima yang diinginkan dan akhirnya menggangu proses penerimaan dan pengiriman data. Menurut sumbernya noise ini dapat dibedakan menjadi :
Internal Noise, akibat thermal, intermodulasi, crosstalk External Noise, akibat atmosphere, extraterrestrial, man made.
Random Noise adalah noise yang terjadinya tidak bisa diprediksi. Macam-macam random noise: 1. Thermal Noise : noise akibat adanya efek panas
2. Intermodulation noise : noise akibat masuknya frekuensi asing ke saluran komunikasi 3. Crosstalk noise : noise akibat masuknya sinyal asing ke saluran komunikasi 4. Impulse noise : noise akibat masuknya sinyal yang memiliki level tegangan yang cukup tinggi secara tiba-tiba ke saluran komunikasi 5. Fading noise : noise akibat perubahan kondisi atmosfer bumi Statistical noise adalah noise yang terjadi dapat diprediksi. Macam-macam statistical noise: 1. Redaman : turunnya level tegangan sinyal yang diterima akibat karakteristik media 2. Tundaan : keterlambatan datangnya sinyal sehingga memperlambat pemrosesan 2. Interferensi Interferensi adalah sinyal pengganggu yang tidak diinginkan dimana frekuensinya berdekatan atau sama dengan sinyal yang diinginkan serta berdaya besar. Dalam dunia telekomunikasi dan IT yang berbasis satelit ada hal yang tidak mungkin dihindari yaitu gangguan/ Interferensi, namun dengan batasan toleransi tertentu masih dapat diterima. Ada beberapa jenis kategori Interferensi:
Interferensi antar jaringan satelit adalah gangguan yang diakibatkan jarak antara satelit satu dengan yang lainnya Interferensi jaringan Terrestrial adalah gangguan yang disebabkan frekuensi kerja dari sistem sama Interferensi Croos polarisasi adalah gangguan disebabkan dari pengguna frekuensi yang sama dan power yang dipancarkan/Transmitter Interferensi Co channel (antar kanal) adalah gangguan disebabkan oleh frekuensi channel atau tidak ada jarak antar kedua frekuensi (Guard band) Interferensi Retransmit adalah gangguan disebabkan ketidak sempurnaan instalasi st.bumi/SNG yang bekerja pada frekuensi 52-88 Mhz sehingga frekuensi radio FM 88-108 Mhz akan masuk ke dalam sistem up link Interferensi Intermodulasi antar Carrier adalah gangguan ini ketidak linearan dari power amplifier (HPA) bila digunakan untuk multi carrier, terjadi akibat:
1. kedekatan satelit 2. Coverage yang saling overlapping 3. Band frekuensi yang sama 3. Redaman Redaman adalah turunnya level tegangan sinyal yang diterima akibat karakteristik media, merupakan salah satu jenis noise yang kejadiannya dapat diprediksi Redaman adalah hambatan pada media telekomunikasi yang menyebabkan sinyal akan semakin lemah untuk jarah yang jauh. 4. Fading Fading adalah penyimpangan atenuasi yang mengalami sinyal carriertermodulasi telekomunikasi terhadap media propagasi tertentu Fading merupakan gangguan komunikasi yang gejalanya dapat dirasakan oleh penerima akibat adanya fluktuasi (ketidaktetapan) level daya sinyal yang diterima oleh receiver
Multipath Fading, Fading yang terjadi karena terdapat objek antara pengirim dan penerima sehingga gelombang yang sampai ke penerima berasal dari beberapa lintasan (multipath) dan fluktuasi yang terjadi bersifat cepat (fast fading) Terdiri dari:
Rician, jika sinyal yang dominan adalah sinyal yang bersifat Line Of Sight (direct path). Rayleigh, jika sinyal yang dominan adalah sinyal yang bersifat tidak langsung (indirect path). Shadowing, Fading yang terjadi karena adanya efek terhalangnya sinyal sampai ke penerima akibat oleh gedung bertingkat, tembok, dll dan fluktuasi sinyal yang terjadi bersifat lambat (Slow fading).
Note: Untuk info lebih jelas dapat menghubungi Technical Support DtC Netconnect
Karakteristik Transistor
Karakteristik transistor disajikan dengan kurva karakteristik yang menggambarkan kerja transistor. Satu cara untuk melihat sebanyak mungkin detail adalah dengan grafik yang menggambarkan hubungan arus dan tegangan.... Kurva Kolektor
Gambar 1 Data kurva kolektor CE diperoleh dengan cara membangun rangkaian seperti gambar 1 atau dengan menggunakan transistor curve tracer (alat yang dapat menggambarkan kurva transistor). Ide dari kedua cara tersebut adalah dengan mengubah catu tegangan VBB dan VCC agar diperoleh tegangan dan arus transistor yang berbeda – beda. Prosedurnya yaitu biasanya dengan men set harga IB dan menjaganya tetap dan VCC diubah – ubah. Dengan mengukur IC dan VCE dapat agar dapat memperoleh data untuk membuat grafik IC vs VCE. Misalnya, anggap dalam gambar 1 IB = 10µA. Kemudian VCC diubah dan ukur IC dan VCE. Selanjutnya kita akan dapat gambar 2. Pada kurva IB = 10µA dibuat tetap selama semua pengukuran.
Gambar 2
Pada gambar 2, jika VCE nol, dioda kolektor tidak terbias reverse, oleh sebab itu arus kolektor sangatlah kecil. Untuk VCE antara 0 dan 1 V, arus kolektor bertambah dengan cepat dan kemudian menjadi hampir konstan. Ini sesuai dengan memberikan bias reverse dioda kolektor. Kira – kira diperlukan 0,7 V untuk membias reverse dioda kolektor. Setelah level ini, kolektor mengumpulkan semua elektron yang mencapai lapisan pengosongan. Di atas knee, harga yang eksak dari VCE tidaklah begitu penting karena dengan membuat bukit kolektor lebih curam tidaklah dapat menambah arus kolektor yang berarti. Sedikit pertambahan pada arus kolektor dengan bertambahnya VCE disebabkan oleh lapisan pengosongan kolektor menjadi lebih lebar dan menangkap beberapa elektron basis sebelum mereka jatuh ke dalam hole.
Gambar 3 Dengan mengulangi pengukuran IC dan VCE untuk IB = 20µA, sehingga diperoleh gambar 3. Kurvanya hampir sama, kecuali di atas knee, arus kolektor kira – kira sama dengan 2 mA. Juga kenaikan VCE menghasilkan pertambahan arus kolektor sedikit karena pelebaran lapisan pengosongan menangkap tambahan elektron basis sedikit.
Gambar 4 Jika beberapa kurva dengan IB yang berbeda diperlihatkan dalam gambar 4 karena menggunakan transistor dengan βdc kira – kira 100, arus kolektor kira – kira 100 kali lebih besar daripada arus basis untuk setiap titik di atas knee dari kurva tersebut. Oleh karena arus kolektor sedikit bertambah dengan bertambahnya VCE, βdc sedikit bertambah dengan bertambahnya VCE. 1. Daerah jenuh (saturasi) adalah daerah dengan VCE kurang dari tegangan lutut (knee) VK. Daerah jenuh terjadi bila sambungan emiter dan sambungan basis dibias maju. Pada daerah jenuh arus kolektor tidak bergantung pada nilai IB. Tegangan jenuh kolektor – emiter, VCE(sat) untuk transistor silikon adalah 0,2 V, sedangkan untuk transistor germanium adalah 0,1 V. 2. Daerah aktif, adalah antara tegangan lutut VK dan tegangan dadal (breakdown) VBR serta di atas IB = ICO. Daerah aktif terjadi bila sambungan emiter diberi bias maju dan sambungan kolektor diberi bias balik. Pada daerah aktif arus kolektor sebanding dengan arus basis. Penguatan sinyal masukan menjadi sinyal keluaran terjadi pada daerah aktif. 3. Daerah cut – off (putus) terletak dibawah IB = ICO. Sambungan emitter dan sambungan kolektor diberi bias balik. Pada daerah ini IE = 0 ; IC = ICO = IB Kurva basis kurva karakteristik basis merelasikan antara arus basis IB dan tegangan basisemiter VBE dengan tegangan kolektor-emiter sebagai parameter seperti terlihat pada kurva berikut.
Gambar 5 Pada rangkaian gambar 1 kita dapat memperoleh data untuk membuat grafik IB vs VBE. Gambar 5 menunjukkan grafik yang mirip dioda, karena bagian emiter – basis dari transistor merupakan dioda. Karena bertambah lebarnya lapisan pengosongan dengan bertambahnya tegangan kolektor, arus basis berkurang sedikit karena lapisan pengosongan kolektor menangkap beberapa lagi elektron basis.
Gambar 6
Pada gambar 6, terlihat dengan menghubung singkat kolektor – emiter (VCE = 0) dan emiter diberi bias maju, karakteristik basis dioda. Semakin tinggi tegangan reverse, maka semakin tipis lebar basis dan semakin tinggi beta DC. Pada suatu saat tegangan reverse dinaikkan, hingga lebar basis menyempit maka daerah tersebut dinamakan breakdown. Kondisi inilah yang dinamakan early effect. Titik ambang (threshold)atau tegangan lutut (VK) untuk transistor germanium adalah sekitar 0,1 sampai 0,2 V, sedang untuk transistor silikon sekitar 0,5 sampai 0,6 V, nilai VBE di daerah aktif adalah 0,2 V untuk germanium dan 0,7 V untuk silikon. Kurva beta (β) Kurva beta menunjukkan bagaimana nilai β berubah dengan suhu dan arus kolektor. Nilai β bertambah dengan naiknya suhu. Nilai β juga bertambah dengan naiknya arus kolektor IC. Tetapi bila IC naik diluar nilai tertentu β akan turun.
Gambar 7
Garis beban transistor Dalam rangkaian kolektor, sumber tegangan VCC membias reverse dioda kolektor melalui RC. Dengan hukum tegangan kirchoff VCE = VCC – ICRC. Dalam rangkaian yang diberikan, VCC dan RC adalah konstan, VCE dan IC adalah variabel. Sehingga
Ini adalah persamaan linier, serupa dengan y = mx + b Seperti dalam matematika, grafik persamaan linier selalu berupa garis lurus dengan kemiringan m dan perpotongan vertikal b.
Gambar 8 Perpotongan vertikal adalah pada VCC/RC. Perpotongan horizontal adalah pada VCC, dan kemiringannya adalah -1/RC. Garis ini disebut garis beban dc karena garis ini menyatakan semua titik operasi yang mungkin. Perpotongan dari garis beban dc dengan arus basis adalah titik operasi daripada transistor. Daerah operasi transistor sebuah transistor memiliki empat daerah operasi transistor, yaitu : 1. Daerah aktif 2. Daerah cutoff 3. Daerah saturasi
4. Daerah breakdown Daerah aktif Semua titik operasi antara titik sumbat dan penjenuhan adalah daerah aktif dari transistor. Dalam daerah aktif, dioda emiter dibias forward dan dioda kolektor dibias reverse. Perpotongan dari arus basis dan garis beban adalah titik stationer (quiescent) Q seperti dalam gambar. daerah kerja transistor yang normal adalah pada daerah aktif, dimana arus IC konstan terhadap berapapun nilai Vce. Pada daerah aktif arus kolektor sebanding dengan arus basis. Penguatan sinyal masukan menjadi sinyal keluaran terjadi pada daerah aktif. jika hukum kirchoff mengenai tegangan dan arus diterapkan pada loop kolektor ( rangkaian CE ), maka dapat diperoleh hubungan : VCE = VCC – IC RC dapat dihitung dissipasi daya transistor adalah : PD = VCE . IC dissipasi daya ini berupa panas yang menyebabkan naiknya temperatur transistor. Umumnya untuk transistor power sangat perlu untuk mengetahui spesifikasi Pdmax. Spesifikasi ini menunjukkan termperatur kerja maksimum yang diperbolehkan agar transistor masih bekerja normal. Sebab jika transistor bekerja melebihi kapasitas daya Pdmax, maka transistor dapat rusak atau terbakar. Daerah cut off jika kemudian tegangan vcc dinaikkan perlahan – lahan, sampai tegangan VCE tertentu tiba – tiba arus IC mulai konstan. Pada saat perubahan ini, daerah kerja transistor berada pada daerah cutoff yaitu dari keadaan saturaasi (on) menjadi mati (off). Perubahan ini digunakan pada sistem digital yang hanya mengenal angka biner 1 dan 0 yang tidak lain dapat dipresentasikan oleh status transistor OFF dan ON. Titik sumbat (cut off) adalah titik dimana garis beban memotong kurva IB = 0, pada titik ini arus basis adalah nol dan arus kolektor kecil sehingga dapat
diabaikan (hanya arus bocoran ICEO yang ada). Pada titik sumbat, dioda emiter kehilangan forward bias, dan keerja transistor yang normal terhenti. VCE(CUT OFF) = VCC daerah saturasi (jenuh) adalah daerah dengan VCE kurang dari tegangan knee (VK ). Kondisi jenuh adalah kondisi dimana pembawa mayoritas dari emiter, rekombinasi pembawa minoritas ke arus basis. Perpotongan dari garis beban dan kurva IB = IB (SAT) disebut penjenuhan (saturation). Pada titik ini arus basis sama dengan IB (SAT) dan arus kolektor adalah maksismum. Pada penjenuhan, dioda kolektor kehilangan reverse bias dan kerja transistor yang normal terhenti. IC = VCE/RC Dan arus basis yang tepat menimbulkan penjenuhan adalah IB (SAT) = IC (SAT)/βdc pad titik B (titik cut-off). Dengan kondisi seperti ini, maka ketika tidak ada sinyal masukan,maka transistor tidak mengkonsumsi arus listrik. Penguat jenis ini dikenal juga sebagai penguat pushpull karena kerja dari pasangan transistor adalah bergantian. Penguat iniditerapk an sebagai penguat akhir, atau penguat sinyal besar. Ketika Vin berada dalam fasa positif maka hanya transistor NPN yang ON, sedangkan ketika sinyal Vin berada dalam fasanegatif maka hanya transistor PNP yang ON. Akan tetapi karena bias tegangan transistor berasal dari sinyal Vin , maka sinyal ini akan terpotong oleh tegangan VBE , sehingga sinyalkeluarannya akan mengalami kecacatan (distorsi). Gambar sinyal dan penjelasan: Analisa rangkaian :C2 dan C3 pada rangkaian tersebutdigunakan sebagai kapasitor coupling.Fungsinya untuk membatasi arus DC yangakan memasuki dan keluar rangkaianini.Rb1 dan Rb2 digunakan sebagai penghasil Vb. Pada penguat kelas B, Vbyang dihasilkan harus = 0,7 V (yaitu Vbe).R3 (Lc) digunakan untuk menghasilkanVce
Kelas B merupakan amplifier yang memperkuat setengah dari siklus gelombangmasukan, sehingga menciptakan sejumlah besar distorsi, namun
efisiensi mereka sangatmeningkat dan jauh lebih baik daripada kelas A. Kelas B memiliki efisiensi teoritis maksimum 78,5% (yaitu, π / 4 ). kelas B jarang ditemukan dalam praktek, meskipun telah digunakan untukmendorong loudspeaker pada awal IBM Personal Komputer dengan berbunyi 'bip',dan dapat digunakan dalam power amplifier RF dimana tingkat distorsi yangkurang penting.Karakteristik Penguat kelas B : η = (50 - 70)%. Untuk mengatasi pemotongan sinyal maka penguat B dibuat "push pull". Cocok digunakan pada penguatan berdaya besar. 3. PENGUAT KELAS C Kalau penguat kelas B perlu 2 transistor untuk bekerja dengan baik, maka ada penguatyang disebut kelas C yang hanya perlu 1 transistor. Ada beberapa aplikasi yang memanghanya memerlukan 1 phase positif saja. Contohnya adalah pendeteksi dan penguat frekuensi pilot, rangkaian penguat tuner RF dan sebagainya. Transistor penguat kelas C bekerja aktifhanya pada phase positif saja, bahkan jika perlu cukup sempit hanya pada puncak-puncaknyasaja dikuatkan. Sisa sinyalnya bisa direplika oleh rangkaian resonansi L dan C. Tipikal darirangkaian penguat kelas C adalah seperti pada gambar 5 di atas. Rangkaian tersebut jugatidak perlu dibuatkan bias, karena transistor memang sengaja dibuat bekerja pada daerahsaturasi. Rangkaian L C pada rangkaian tersebut akan ber-resonansi dan ikut berperan penting dalam me-replika kembali sinyal input menjadi sinyal output dengan frekuensi yangsama. Rangkaian ini jika diberi umpanbalik dapat menjadi rangkaian osilator RF yang seringdigunakan pada pemancar. Penguat kelas C memiliki efisiensi yang tinggi bahkan sampai100%, namun tingkat fidelitasnya memang lebih rendah. Tetapi sebenarnya fidelitas yangtinggi bukan menjadi tujuan dari penguat jenis ini. Page 7 of 8 Gambar sinyal dan penjelasan: Karakteristik Penguat kelas C : Ada pemotongan sinyal >180
o Penguat kelas C mirip dengan penguat kelas B, yaitu titik kerjanya berada di daerah cut-off transistor. Bedanya adalah penguat kelas C hanya perlu satu transistor untuk bekerjanormal tidak seperti kelas B yang harus menggunakan dua transistor (sistem push-pull). Halini karena penguat kelas C khusus dipakai untuk menguatkan sinyal pada satu sisi atau bahkan hanya puncakpuncak sinyal saja.Penguat kelas C tidak memerlukan fidelitas, yang dibutuhkan adalah frekuensi kerja
