PENGUAT BIAS BASIS
Penggandeng kapasitor
Pada gambar 9-1a sumber tegangan AC yang dihubungkan dengan
kapasitor dan resistor. Karena impedensi kapasitor berbanding teralik dengan
frekuensi kapasitor secara efektif dapat digunakan untuk memblokir tegangan DC
dan menyalurkan tegangan AC saat frekuensi lebih tinggi, kapasitansi reaktif
lebih kecil daripada resistansi, pada kasus ini hampir semua tegangan sumber AC
terlihat seperti melalui sebuah resistor , pada penggunaan dengan cara ini,
kapasitor disebut dengan kapasitor
kopling karena menghubungkan sinyal AC melalui resistor. Kapasitor kopling
penting karena memungkinkan kita untuk menghubungkan sinyal AC kepenguat tanpa mengganggu titik Q.
Agar kapasitor kopling bekerja dengan baik, reaktansi harus lebih kecil dibandingkan dengan resistansi
pada frekuensi terendah sumber AC, sebagai contoh jika frekuensi sumber AC
bervariasi dari 20Hz sampai dengan 20KHz,kasus yang terburuk jika pada
frekuensi 20Hz, perancang rangkain akan memilih kapasitor yang mempunyai
reaktansi pada frekuensi 20 Hz lebih kecil dibandingkan resistansinya.
Seberapa kecil nilainya? Seperti defenisi:
Kopling Yng baik : Vc<0,1R
Atau: reaktansi paling sedikit 10 kali lebih kecil dibandingkan
resistansi pada frekuensi terendah operasinya.
Saat perbandingan 10:1 dipenuhi gambar 9-1a dapat diganti dengan
rangkaian ekivalen pada gambar 9-1b mengapa? Nilai impedensinya pada gambar
9-1a diberikan oleh:
Saat anda memasuki kondisi yang paling jelek
anda akan menadpatkan:
Karena impedensi berada dalam setengah persen R
pada frekuensi terendah arus pada gambar 9-1a adalah setengah persen kurang
dari pada arus pada gambar 9-1b. karena rangkaian yang dirancang dengan
perbandingan 10:1 kita dapat mendekati semua kapasitor kopling sebagai
rangkaian terhubung singkat ac short
(gambar 9-1b)
Tinjauan akhir tentan kapasitor kopling: karena
tegangan DC mempunyai frekuensi nol, reaktansi kapasitor kopling tidak terbatas
pada frekuensi nol, sehingga kita akan menggunakan dua pendekatan untuk
kapasitor:
1.
Untuk analisis DC kapasitor dalam keadaan terhubung buka
2.
Untuk analisis AC, kapasitor dalam keadaan terhubung singkat.
Gambar 9-1c merangkum du aide dasar ini, kecuali di bagian lain,
semua rangkaian kita analisis sekarang hingga batas ketentuan 10:1 sehingga
kita dapat melihat penggandengan kapasitor seperti terlihat pada gambar 9-1c
RANGKAIAN DC
Gambar 9-2a menunjukan semua rangkaian bias-basis. Tegangan basis
DC adalah 0,7V. karena 30V jauh lebih besar dari pada 0,7V, arus basis akan
mendekati 30V dibagi dengan 1MΩ, atau:
IB =30µA
Dengan penguatan arus 100, arus kolektor adalah:
IC= 3Ma
Dan tegangan kolektor adalah
VC=30V- (3Ma)(5kΩ)=15V
Jadi titik kerja Q terletak pada 3Ma DAN 15V
RANGKAIAN PENGUAT
Gambar 9-2b menunjukan bagaimana cara menambahkan komponen untuk
membangun suatu penguat.pertama , kapasitor kopling digunakan untuk
menghubungkan antara sumber AC dengan basis, karena kapasitor kopling terhubung
buka untuk DC, arus basis DC tetap sama jika rangkaian dengan atau tanpa
kapasitor dan sumber AC kapasitor kopling juga digunakan untuk menghubungkan
kolektor dan resistor beban 100 KΩ. karena kapasitor bersifat terhubung buka
untuk arus DC tegangan kolektor DC tetap
sama jika rangkaian menggunakan atau tanpa kapasitor dan resistansi beban , ide
dasarnya adalah bahwa kapasitor kapasitor kopling melindungi sumber AC dan
resistansi beban dari perubahan titik
kerja Q.
Pada gambar 9-2b terdapat sumber tegangan 100µv. karena kapasitor
kopling bersifat terhubung buka untuk sumber AC , semua tegangan AC akan tampa
diantara basis ground , tegangan AC ini menghasilkan arus basis AC akan
ditambahkan dengan arus basis DC dengan kata lain arus basis total akan
mempunyai komponen DC dan komponen AC
Gambar 9-3a menggambarkan ide tersebut , komponen AC
disuperposisikan dengan komponen DC pada setengah siklus positif arus basis AC
ditambah 30µA, dari arus basis DC dan pada setengah siklus negatif akan
dikurangkan dari arus basis DC
Arus basis AC menghasilkan variasi terkuat pada arus kolektor
karena adanya penguatan arus, pada gambar 9-3a arus kolektor mempunyai
komponen DC3mA. Karena arus kolektor
yang telah di kuatkan mengalir melalui
resistor kolektor, saat tegangan ini dikurangkan dari tegangan yang erubah-ubah
pada resistor kolektor. Saat tegangan ini dikurangkan dari sumber tegangan kita
mendapatkan tegangan kolektor seperti di perlihatkan pada gambar 9-3c
Komponen AC berbeda tipis dengan komponen DC tegangan kolektor AC
berubah secara sinusoidal diatas dan
dibawah level DC +15V . tegangan kolektor AC juga berbanding terbalik 180 terhadap fase tegangan input . mengapa? Karena
pada setengah siklus positif arus basis , arus kolektor akan bertambah besar ,
menghasilkan tegangan pada resistor kolektor. Hal ini berarti terdapat
beda tegangan kolektor dan ground. Pada
setengah siklus negatif arus kolektor akan berkurang. Karena terdapat sedikit
perbedaan tegangan pada resistor kolektor, tegangan kolektor akan bertambah.
BENTUK GELOMBANG TEGANGAN
Gambar 9-4 menunjukan bentuk gelombang untuk penguat dengan bias
basis, tegangan sumber AC berbentuk sinusoidal. Tegangan ini dihubungkan dengan
basis yang mempunyai tegangan DC sebesar +0,7 V variasi tegangan basis
menghasilkan variasi arus basis yang juga berbentuk sinusoidal, arus kolektor dengan tegangan
kolektor. Tegangan kolektor total adalah gelombang sinus yang di inversikan dan
dijumlahkan dengan tegangan kolektor DC sebesar +15V
Perhatikan cara kerja dari kapasitor kopling output, karena
kapasitor terhubung buka untuk arus searah , kapasitor tersebut akan menghambat
komponen DC dari tegangan kolektor.karena kapasitor tersebut terhubung singkat untuk arus bolak
balik, kapasitor tersebut akan menghubungkan tegangan kolektor AC dengan resistoe beban . hal ini yang menyebabkan
tegangan beban adanya sinyal murni AC dengan nilai rata-rata nol.
PENGUAT TEGANGAN
Penguat tegangan dari suatu penguat didefenisikan sebagai tegangan
output AC dibagi dengan tegangan input AC didefenisikan sebagai.
Sebagai contoh jika kita mengukur tegangan
beban AC500mv dengan tegangan input AC
100mV penguat tegangan adalah
Persamaan 9-2
Persamaan ini mengatakan bahwa regangan output
AC 500 kali lebih besar dibandingkan dengan tegangan input AC
MENGHITUNG TEGANGAN OUTPUT
Kita dapat mengalikan kedua sisi persamaan 9-2
dengan Vin, untuk mendapatkan penurunan
Vout=AVin
Persamaan 9-3
Hal ini berguna saat anda ingin menghitung
nilai Vout jika diberikan nilai A dan Vin, sebagai contoh symbol segitiga yang
ditunjukan gambar digunakan untuk menggambarkan penguat sistim perancangan
karena kita diberikan tegangan input 2Mv dan penguat tegangan 200 kita dapat
menghitung tegangan output
Vout=(200)(2mV)=400mV
MENGHITUNG TEGANGAN INPUT
Kita dapat membagi kedua sisi persamaan 9-3
denga A untuk mendapatkan penurunan ini:
Hal ini berguna jika anda ingin menghitung
nilai dari V in, jika diberikan nilai Vout dan A sebagai contoh tegangan output
adalah 2,5 V pada gambar 9-5b dengan penguatan tegangan sebesar 350 tegangan
input adalah: