penggandeng kapasitor

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: