Belajar Transistor Sebagai Penguat

Prinsip Dasar Penguatan

Transistor memanfaatkan hubungan antara arus basis (I_B), arus kolektor (I_C), dan arus emitor (I_E) untuk memperkuat sinyal. Dalam mode aktif:

• I_C adalah kelipatan dari I_B, dengan rasio ditentukan oleh parameter hFE atau penguatan arus DC.
• Tegangan kecil pada basis memodulasi arus besar di kolektor, yang menghasilkan penguatan.

Konfigurasi Rangkaian Penguat

Ada tiga konfigurasi utama untuk menggunakan transistor sebagai penguat:

• Common Emitter (CE) Amplifier
• Karakteristik:
  • Memberikan penguatan tegangan dan arus yang tinggi.
  • Membalikkan fasa sinyal output terhadap input.
• Aplikasi: Banyak digunakan untuk audio dan penguat sinyal.
• Common Collector (CC) Amplifier (Emitter Follower)
• Karakteristik:
  • Memberikan penguatan arus tetapi tidak memberikan penguatan tegangan.
  • Tidak membalikkan fasa sinyal.
• Aplikasi: Buffer impedansi.
• Common Base (CB) Amplifier
• Karakteristik:
  • Memberikan penguatan tegangan tinggi tetapi penguatan arus rendah.
  • Tidak membalikkan fasa sinyal.
• Aplikasi: Penguat frekuensi tinggi.

Mode Operasi

Transistor harus bekerja dalam mode aktif untuk berfungsi sebagai penguat. Dalam mode ini:

• Tegangan basis-emitor (V_BE) ≈ 0.7V (untuk silikon).
• Tegangan kolektor-emitor (V_CE) berada pada nilai yang memadai untuk mencegah transistor memasuki saturasi atau cut-off.

Analisis Tegangan dan Arus

• Persamaan Dasar:

1. Arus kolektor: $$I_C = hFE \cdot I_B$$
2. Tegangan output (V_out): $$V_{out} = V_{CC} - (I_C \cdot R_C)$$Di mana R_C adalah resistor beban di kolektor.
3. Tegangan input kecil di basis menyebabkan perubahan besar pada I_C, sehingga memperbesar sinyal.

Contoh Praktis Penguat Common Emitter

Spesifikasi Rangkaian:

• V_CC = 12V
• R_C = 1kΩ
• R_B = 100kΩ
• hFE = 100

Langkah Perhitungan:

1. Tentukan arus basis (I_B): $$I_B = \frac{V_{in} - V_{BE}}{R_B}$$Misal, V_in = 1.1V, maka: $$I_B = \frac{1.1V - 0.7V}{100k\Omega} = 4 \, \mu A$$
   
2. Hitung arus kolektor (I_C): $$I_C = hFE \cdot I_B = 100 \cdot 4 \, \mu A = 0.4 \, mA$$
   
3. Hitung tegangan output (V_out): $$V_{out} = V_{CC} - (I_C \cdot R_C)$$
   $$V_{out} = 12V - (0.4 \, mA \cdot 1k\Omega) = 11.6V$$
   

Output ini menunjukkan sinyal yang diperbesar sesuai dengan input basis.

Faktor yang Mempengaruhi Kinerja Penguat

• Stabilitas Biasing: Menggunakan resistor bias untuk menjaga transistor tetap dalam mode aktif.
• Pemilihan hFE: Penguatan arus memengaruhi penguatan keseluruhan.
• Beban: Resistansi beban memengaruhi penguatan tegangan.