materi_2
DESCRIPTION
respon penguatTRANSCRIPT
ANALISA HYBRIDA-h PENGUAT TRANSISTOR
1. Parameter hybrida-h transistor :
Untuk suatu komponen dengan 3 terminal dapat diwakili oleh rangkaian pengganti yang
mempunyai batasan sbb:
Terdapat netral (hubungan netral) antara input dan output
Network (rangkaian) hanya mengandung elemen linear
Rangkaian yang mempunyai batasan tersebut adalah:
Dengan memberikan tegangan pada output V2 maka I2 akan mengalir, dan rangkaian thevenin
dilihat terhadap terminal input diberikan oleh sebuah sumber tegangan V01 yang seri dengan
impedansi Z01.
Sama halnya dengan memberikan tegangan V1 pada input akan mengalir I1 dan rangkaian
pengganti thevenin dilihat terhadap terminal output diberikan oleh sebuah sumber tegangan V02
yang seri dengan impedansi Z02.
Maka rangkaiannya adalah:
Untuk transistor, rangkaian outputnya sangat cocok digunakan rangkaian pengganti Norton yang
merupakan pengganti dari rangkaian thevenin, yang mengandung sebuah sumber arus I yang
paralel dengan impedansinya, Z02.
Jadi rangkaiannya:
Rangkaian diatas dapat diterapkan terhadap suatu komponen seperti transistor.
Khusus untuk transistor dengan menggunakan symbol umum sebagai berikut:
1. Dengan memberikan tegangan V1 terhadap komponen akan mengalir arus I1, maka
tahanan inputnya dapat dihitung dengan symbol h11 atau hi pada tempat Z01 yang mewakili
tahanan input.
2. Karakteristik input transistor tergantung pada harga tegangan yang ada di output. Jadi V01
direlasikan terhadap V2 oleh sebuah konstanta yang berbanding lurus dengan symbol h12
atau hr. Jadi V01 = h12 V2
3. Arus yang mengalir di output tergantung pada arus input dengan sebuah konstanta dengan
symbol h21 atau hf. Jadi arus yang dibangkitkan I= h21 I1
4. Output komponen selalu mempunyai impedansi atau resistansinya. Untuk transistor
dengan menggunakan konduktansi sebagai ganti dari resistansi. Jadi pada tempat Z02
merupakan konduktansi output dengan symbol h22 atau ho.
Dengan demikian rangkaian hybrida transistornya adalah:
V1= h11I1 + h12 V2
I2 = h21I1 + h22V2
V1=hiI1 + hrV2
I2 = hf I1 +hoV 2
h11 (hi), h12 (hr), h21 (hf), h22 (ho) merupakan parameter hybrida transistor
2. Mendapatkan paremeter hybrida-h transistor
– Dengan membuat V2 = 0
Parameter h11 (hi)
Dari V1 = h11 I1 + h12 V2
V1 = h11 I1 + 0
h11=V 1
I1
[ Ω ] → yangmerupakan tahananinput
Parameter h21 (hf):
Dari I2= h21 I1 + h22 V2
I2 = h21 I1 + 0
h21=I 2
I 1
→merupakan transfer arus(transfer forward )
– Dengan membuat I1 = 0
Parameter h12 (hr)
Dari V1 = h11 I1 + h12 V2
V1 = 0 + h12 V2
h 1 2=V 1
V 2
→merupakan transfer tegangan (transfer reverse)
Parameter h22 (ho)
Dari I2 = h21 I1+ h22 V2
I2 = 0 + h22 V2
h 22=I 2
V 2
[ atau siemen ] →merupakan konduktansi output
3. Rangkaian pengganti hybrida transistor
VBE = Ib hie + hre VCE
Ic = Ib hfe + hoe VCE
VE= hib IE + hrb VCB
Ic = hfb IE + hob VCB
Vb= hic Ib + hrc VE
IE = hfc Ib + hoc VE
Parameter transistor
CE = hie, hre, hfe, hoe
CB = hib, hrb, hfb, hob
CC = hic, hrc, hfc, hoc
Contoh harga parameter transistor
Transistor Silicion 2N 3391
Parameter CE CC CBh11 = hi 6400Ω 6400Ω 26,6Ωh12 = hr 1,5 x 10–4 1 0,1 x 10–4
h21 = hf 240 –241 –0,996h22 = ho 6μ 6μ 0,025μTransistor Germanium 2N 404
Parameter CE CC CBh11 = hi 4000Ω 4000Ω 29,4Ωh12 = hr 7 x 10–4 1 7,7 x 10–4
h21 = hf 135 –136 –0,993h22 = ho 50μ 50μ 0,37μ
4. Rumus konversi parameter
Parameter CE CB
Hibh ie
1+hfe-
Hrbh ieh oe1+hfe
−h ℜ -
Hfb−h fe1+hfe
-
Hobh oe
1+hfe-
Hic Hieh ib
1+hfbHrc 1+hre ≈ 1 1
Hfc –(1+hfe)−1
1+hfb
Hoc hoeh ob
1+hfb
Hie -h ib
1+hfb
Hre -h ibh ob1+hfb
−h rb
Hfe -−h fb1+hfb
Hoe -h ob
1+hfb
5. Persamaan penguat
Pada rangkaian dibawah tentukan Ai, Ri, Av, Ap, Ro
Ai=IL
I1= –
I2I1
dimana V1 = hiI1 + hrV2 dan V2 = –I2 RL
I2 = hf I1 +hoV 2
I2 = hf I1 - ho I2 RL
I2 + ho I2 RL = hf I1
I2 (1+ ho RL) = hf I1 ⇒I 2I 1
= h f(1+ho RL)
Ai= −h f(1+ho RL)
Ri = V 1I 1
: dimana V1= hi I1 + hr V2 dan V2 = -I2 RL
V1 = hi I1 – hr I2 RL
V 1I 1
=hi – I 2I 1
hr RL
Ri = hi + Ai hr RL
Av=V 2V1
→dimana V 2= –I 2 R L dan I 2= –Ai I 1, maka V2 =Ai I1 R L
V2V 1
=Ai R LI1V 1
dan⇒ I 1V 1
=1Ri
Av=Ai R LRi
Ap = Av Ai
Ro=V 2I 2
atau Go =I 2V 2
Go=ho− h f hrh i+Rg
* AVG = AVR 1
R 1+Rg
Perbandingan Karakteristik penguat dengan rumus tersebut
Kuantitas CB CE CCAi Low High HighAv High High LowRi Low Med HighRo High Med Low
6. Perkiraan rangkaian pengganti hybrida transistor pada frekwensi rendah
Harga parameter untuk Common Emitter hoe dan hre sangat kecil sekali, maka rangkaian
pengganti untuk Common Emitter adalah:
Perkiraan persamaan Ai, Ri, Av, Ro untuk CB, CE, CC dengan menggunakan rangkaian
pengganti diatas :
CE CE dg RE tanpa bypas CC CB
Ai –hfe –hfe 1+hfeh fe
1+hfe
Ri hie hie+(1+hfe)RE hie+(1+hfe)RLh ie
1+hfe
Av– hfe RL
h ie
– hfe RL
Ri1−h ie
Rih fe RL
h ie
Ro ∞ ∞Rg+hie1+hfe
∞
7. Pengaruh Emitter bypass capasitor pada frekwensi rendah
Gambar b.
Anggap bahwa R1//R2 >>> Ri, sehingga tidak berpengaruh pada rangkaian, dengan demikian
rangkaian penggantinya seperti gambar b.
VoVs
=? Vo= –hfe I b RL dan I b=Vs
rs+Ri dan Ri=hie+(1+hfe) RE ∕∕ (− jXc¿¿e)¿
Ri=hie+(1+hfe ) RE
1+ jωC E RE
Vo=– hfe RL V S
rs+hie+(1+hfe)RE
1+ jω CE RE
, makaVoVs
=– hfe RL
rs+hie+(1+hf e )RE
1+ jωC E RE
Untuk yang besar yaitu pada Mid frek (frek tengah): AvMF =VoVs
=–hfe RL
rs + hie
DanAv (LF)Av(MF )
=1√2
pada f=(1+hfe)2π (rs+hie )Ce
Kurva respon frekwensi dari suatu penguat adalah:
Dari suatu penguat yang diperlukan adalah penguatan terbesarnya, dan penguatan terbesar
terjadi pada frekwensi tengah AvMF. Rangkaian pengganti hybrida transistor untuk frekwensi
tengah adalah:
Av(MF) = VoVs (MF) =
VoVin
x VinVs
= −hfe Ib RL
Ib hie x
hiers+hie
= −hfe RLrs+hie
Dengan memperhitungkan harga R1//R2, maka rangkaian penggantinya adalah:
Av(MF) = VoVs (MF) =
VoVin
x VinVs
= −hfeIb RL
Ibhie x
hie /¿(R 1/¿ R 2)rs+hie /¿(R 1/¿ R 2)
= −hfeRL
hie x
hie /¿(R 1/¿ R 2)rs+hie /¿(R 1/¿ R 2)
Penguat Transistor pada frekwensi tengah:
Rangkaian penggantinya pd frek tengah:
Av(MF) = VoVs (MF) =
VoVin
x VinVs
= −hfe Ib (Rc /¿RL)
Ibhie x
hie /¿(R 1/¿ R 2)rs+hie /¿(R 1/¿ R 2)
=−hfe(Rc /¿RL)
hie x
hie /¿(R 1/¿ R 2)rs+hie /¿(R 1/¿ R 2)
Ai(MF) = IoI 1
= IoIc
x IcIb
x IbI 1
= −Rc
Rc+RL x hfe x
(R 1/¿R 2)hie+(R 1/¿ R 2)
Response pada frekwensi rendah:
Cut off frekwensi rendah penguat transistor (f1) dipengaruhi oleh input coupling capacitor (C1),
output coupling capacitor (C2), dan emitter by pass capacitor (CE).
Cut off frek rendah (f1) dikarenakan input coupling cap C1 adalah:
f1(C1) = 1
2 π (rs+Rin)C1 dimana Rin = tahanan input penguat = hie//R1//R2
Cut off frek rendah (f1) dikarenakan output coupling cap C2 adalah:
f1(C2) = 1
2 π (Ro+RL)C2 dimana Ro = tahanan output penguat = Rc
Cut off frek rendah (f1) dikarenakan emitter by pass cap CE adalah:
f1(CE) = 1+hfe
2 π (rs+hie)CE
Cut off frek rendah (f1) penguat transistor adalah f1 yang terbesar dari ketiga f1 diatas
Respose pada frekwensi tinggi:
Pada frekwensi tinggi, transistor mempunyai “intereletrode capacitansi”, dan intereletrode
capacitansi transistor ini mempengaruhi cut off frekwensi tinggi suatu penguat transistor.
Intereletrode capacitansi transistor tersebut adalah: Cbc, Cbe, dan Cce.
Dengan Miller effect akan menaikan harga input capacitansi melebihi harga Cbe, yaitu:
Ci = Cbe + Cbc (1-Av), dimana Av = gain tegangan = −hfe(Rc /¿RL)
hie
Cut off frekwensi tinggi penguat transistor (f2) dipengaruhi oleh paralel input capacitansi (Ci),
dan paralel output capacitansi (Co).
Cut off frek tinggi (f2) dikarenakan paralel input capacitansi Ci adalah:
f2(Ci) = 1
2 π (rs /¿ Rin)Ci dimana Rin = tahanan input penguat = hie//R1//R2
dan Ci = Cbe + Cbc (1-Av)
Cut off frek tinggi (f2) dikarenakan paralel output capacitansi Co adalah:
F2(Co) = 1
2 π (Ro /¿ RL)Co dimana Ro = tahanan output penguat = Rc
Dan Co = Cce.
Cut off frek tinggi (f2) penguat transistor adalah f2 yang terkecil dari kedua f2 diatas.
Common Colector:
Ai= −h fc(1+hoc ZL)
dimana ZL = RE//RL
~ -hfc
Zi = hic−−h rc hfc ZL(1+hoc ZL)
~ -hfc ZL
Rin = R//Zi dimana R= R1 //R2 dan Rin = tahanan input penguat
Av = VE/VB = −hfc Zl
hic (1+hoc ZL )−hrc hfc ZL ~
−hfc Zlhic−hfcZL
~ 1 karena hfcZL >> hic
VE/Vs =Rin
rs+RinAv
Zo = 1
hoc−hfc hrc
hic+rs /¿ R
Ro =Zo//RE
~ Zo
Common Basis:
Ai= −h fb(1+hob ZL)
dimana ZL = Rc//RL
~ hfb = 1
Zi = hib−−h rbhfb ZL(1+hob ZL)
~ hib
Rin = Re//Zi ~ hib
Av = VCB/VE = −hfb Zl
hib (1+hob ZL )−hrb hfb ZL ~
ZLhib
VCB/Vs =Rin
rs+RinAv
Zo =1
hob−hfbhrb
hib+rs /¿ ℜ
Ro =Zo//RC
~ Rc