penguat common-basis (transistor sebagai amplifier)

Pada artikel kali ini kita akan membahas transistor sebagai penguat (amplifier) dengan konfigurasi common-basis. Konfigurasi common basis ini lebih kompleks bila dibandingkan dengan kedua konfigurasi yang lainnya, dan konfigurasi ini kurang umum karena karakteristik operasinya yang aneh. Perhatikan gambar dibawah ini.

Penguat common-basis

Konfigurasi seperti ini disebut konfigurasi penguat common-basis karena (power supply disamping), sumber sinyal dan beban menetapkan atau menjadikan basis sebagai titik koneksi common. Seperti yang ditunjukkkan oleh gambar dibawah ini.

Penguat common basis : Input antara emitor dan basis, output antara kolektor dan basis

Karakteristik yang paling mencolok dari konfigurasi seperti ini adalah sumber sinyal input membawa arus penuh emitor, seperti yang ditunjukkan oleh panah tebal pada gambar ilustrasi yang pertama diatas. Seperti yang kita ketahui sebelumnya bahwa arus emitor merupakan arus yang paling besar dari arus-arus yang lainnya dalam transistor, karena arus emitor merupakan nilai penjumlahan dari arus basis dan arus kolektor.

Karena arus masukan (input) melebihi semua arus yang lain di sirkuit, termasuk juga arus keluaran, keuntungan perolehan arus pada penguat ini akan kurang dari 1 (perhatikan beban R (R_load) yang terhubung ke kolektor, sehingga arus yang dibawa akan menjadi sedikit atau berkurang bila dibandingkan dengan sumber sinyal). Dengan kata lain, yang terjadi bukannya memperkuat arus, melainkan memperlemah arus. Pada konfigurasi penguat common-emitor dan common-kolektor, parameter yang terkait dengan keuntungan rasio penguatan adalah β (beta). Namun dalam konfigurasi common-basis, yang digunakan adalah parameter dengan basic yang lain: rasio antara arus kolektor dan arus emitor, dimana perbandingan rasio ini akan selalu kurang dari 1. Dan nilai perbandingan ini disebut rasio alpha (α).

Karena sudah jelas tidak bisa meningkatkan atau memperkuat arus sinyal, mungkin akan tampak lebih masuk akal bila konfigurasi ini digunakan untuk meningkatkan tegangan sinyal. Sebuah simulasi rangkaian dibawah ini akan menjelaskan asumsi tersebut benar atau tidak.

Rangkaian common-basis dengan sumber sinyal DC (untuk analisa)

Perhatikan gambar diatas yang menjelaskan tegangan output yang 0 volt atau tidak ada (cutoff) dan terus meningkat sampai 15,75 volt (saturasi), saat diberikan tegangan input yang mencakup rentang tegangan dari 0,6 volt sampai 1,2 volt. Kurva diatas juga menjelaskan tegangan output baru meningkat ketika tegangan input 0,7 volt, jika tegangan input kurang dari itu, tegangan output sama dengan nol. Dan memotong atau mendatar pada sekitar 1,12 volt tegangan input. Ini merupakan keuntungan penguatan tegangan yang cukup besar, perbandingan antara rentang tegangan output 15,75 volt dengan rentang tegangan input 0,42 volt, maka rasio keuntungannya sebesar 37,5 atau 31,48 dB. Perhatikan juga bagaimana tegangan output (diukur dari beban R) benar-benar melebihi tegangan power supply (15 volt) pada saat kejenuhan atau saturation, hal ini terjadi karena ada tambahan dari efek seri sumber tegangan input.

Analisis sirkuit yang kedua (gambar dibawah ini), dengan sumber sinyal AC (DC dan tegangan bias) menunjukkan hasil yang sama : yaitu keuntungan tegangan yang tinggi.

Rangkaian common-basis dengan sumber sinyal AC (untuk analisa)

Coba lihat pada gambar diatas, gelombang input dan output berada pada fase satu sama lain. Hal ini memberitahu kita kalau penguat common-basis bukan penguat pembalik.

Pada analisis AC dibawah ini dengan frekuensi tunggal 2 KHz memberikan tegangan input dan tegangan output untuk perhitungan keuntungan penguatan.

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   

frequency       mag(v(5,2))     mag(v(4,3))

--------------------------------------------

0.000000e+00    1.000000e-01    4.273864e+00

 Dan keuntungan tegangannya adalah 42,74 (4,274 volt / 0,1 volt) atau 32,617 dB :

Pada gambar dibawah ini, merangkum hubungan antara fasa dan penyeimbang DC berbagai sinyal dalam sirkuit (bila dilihat dengan osiloskop).

penguat common basis (NPN)

Dan untuk transistor PNP, hasilnya akan seperti gambar dibawah ini.

penguat common basis (PNP)

Baca juga selengkapnya tentang konfigurasi transistor sebagai penguat (amplifier), seperti "konfigurasi penguat common emitor" dan "konfigurasi penguat common kolektor".

Tweet

Subscribe to receive free email updates: