3.5 COMMON-EMITER CONFIGURATION

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

    a) Prosedur

    b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

6. Video 

7. Download File

1. Pendahuluan [Back]

        Konfigurasi common-emitter (CE) adalah salah satu dari tiga konfigurasi dasar transistor bipolar junction (BJT) selain common-base (CB) dan common-collector (CC). Dalam konfigurasi ini, terminal emitter menjadi referensi umum untuk sinyal input dan output. Sinyal input diterapkan pada terminal basis, sementara sinyal output diambil dari terminal kolektor.

        Konfigurasi CE sangat penting karena memberikan penguatan tegangan yang tinggi, membuatnya ideal untuk aplikasi penguat sinyal audio dan radio. Dengan impedansi input yang tinggi dan impedansi output yang rendah, konfigurasi ini cocok untuk interfacing dengan berbagai rangkaian elektronik. Selain itu, fleksibilitas dalam penyesuaian tingkat penguatan dan stabilitas melalui elemen eksternal membuatnya sering digunakan dalam desain rangkaian penguat.

2. Tujuan[Back]

• Mengetahui dan memahami aplikasi dari transistor dalam rangkaian listrik
• Mampu menjelaskan prinsip cara kerja setiap rangkaian
• Mampu mengaplikasikan dan membuat rangkaian

3. Alat dan Bahan[Back]

•  Alat

        A. Baterai

    Baterai merupakan perangkat yang digunakan untuk memberi daya terhadap alat yang membutuhkan listrik. Baterai juga merupakan komponen elektronika penghasil sumber tegangan pada rangkaian,arus yang biasanya diukur dengan satuan mili ampere hours atau disingkat mAH,. Misalnya sebuah baterai 1900mAH bisa menyuplai 1900mA ke sebuah rangkain selama 1 jam sebelum akhirnya habis.

        B. Ampermeter DC

    Amperemeter adalah salah satu alat ukur yang biasa digunakan untuk mengukur seberapa besar kuat arus listrik yang terdapat pada sebuah rangkaian. Jika anda menggunakan alat ini, anda akan menjumpai tulisan A dan mA. A adalah Amperemeter, mA adalah miliamperemeter atau mikroamperemeter. 

• Bahan

        A. Resistor

    Resistor adalah komponen elektronika yang bersifat menghambat arus listrik. Resistor termasuk dalam komponen pasif karena komponen ini tidak membutuhkan arus listrik untuk bekerja. Resistor dihitung dengan satuan ohm.

        B. Transistor

    Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

        C. Ground

    Grounding berfungsi sebagai proteksi peralatan elektronik atau instrumentasi sehingga dapat mencegah kerusakan akibat adanya bocor tegangan dan untuk menetralisir cacat (noise) yang disebabkan baik oleh daya yang kurang baik

4. Dasar Teori[Back]

    Bipolar Junction Transistor(BJT) merupakan salah satu dari jenis transistor yang paling umum dalam komponen elektronika. Transistor BJT memiliki 3 terminal(kaki) berupa base, emitter, dan collector.

BJT sendiri terbagi menjadi 2 jenis, yaitu NPN Transistor dan PNP Transistor:

    a) NPN Transistor

       Berdasarkan kode singkatan namanya, N sendiri berarti Negatif sedangkan P berarti Positif. Sehingga NPN merupakan singkatan dari Negatif-Positif-Negatif, yang mana pada transistor NPN terminal base akan positif terhadap emitter. Dalam simbol gambar, transistor NPN ditandai dengan kaki emitter mengarah menuju emitter, yang menandakan arah arus output keluarannya. Sehingga pada transistor NPN, arus akan masuk melalui collector dan keluar menuju emitter.

gambar 3.12 Transistor NPN

    Akan   tetapi, arus tidak akan mengalir dari collector  menuju emitter sebelum adanya aliran arus dari base menuju emitter. Bisa dikatakan, base ibarat saklar agar aliran arus dari collector dapat mengalir menuju keluaran emitter. Selain itu, arus yang dibutuhkan dalam aliran base tidaklah besar karena sedikit arus saja sudah cukup untuk menggerakkan pergerakan arus dari collector menuju emitter. Untuk bisa menggerakkan arus dari base menuju emitter biasanya dibutuhkan tegangan minimal 0,7 V untuk transistor yang berbahan silicon.

    b) PNP Transistor

    Untuk transistor PNP(Positif-Negatif-Positif) terminal base akan selalu negatif terhadap emitter. Sedangkan dalam simbol gambar, transistor PNP ditandai dengan kaki emitter menghadap ke dalam. Sehingga, pada transistor PNP aliran arus akan masuk melalui emitter dan keluar melalui collector dan terminal base. 

    Berbeda dengan transistor NPN yang dimana sumber kontrolnya adalah ketika arus masuk melalui terminal base, pada transistor PNP sumber kontrolnya adalah arus yang keluar melalui terminal base. 

gambar 3.12 Transistor PNP

    Arus emitor, kolektor, dan basis ditampilkan dalam arus konvensional aktualnya arah arus. Meskipun konfigurasi transistor telah berubah, arus relasi yang dikembangkan sebelumnya untuk konfigurasi basis umum masih dapat diterapkan. Artinya,

I_E = I_C + I_B and I_C = αI_E. 

yang dimana : I_E = Arus Emitter

                       I_C = Arus Collector

                       I_B  = Arus Base

     Untuk konfigurasi umum-emitter, karakteristik keluarannya adalah plot dari file arus keluaran (I_C) versus tegangan keluaran (V_CE) untuk berbagai nilai arus masukan (I_B). Karakteristik masukan adalah plot arus masukan (I_B) versus tegangan masukan (V_BE) untuk rentang nilai tegangan keluaran (V_CE). Dua rangkaian karakteristik diperlukan untuk mendeskripsikan sepenuhnya perilaku konfigurasi emitor umum: satu untuk sirkuit input atau basis-emitor dan satu untuk output atau sirkuit kolektor-emitor. Keduanya ditunjukkan pada Gambar 3.13.

                                              (a) karakteristik kolektor                         (b) karakteristik dasar

Gambar 3.13 Karakteristik transistor silikon dalam konfigurasi umum-emitor

        Wilayah aktif untuk konfigurasi pemancar-bersama adalah bagian dari kuadran kanan atas yang memiliki linieritas terbesar, yaitu wilayah di mana kurva untuk  I_B  hampir lurus dan berjarak sama. Pada Gambar 3.14a wilayah ini ada di sebelah kanan garis putus-putus vertikal di   V_CEsat   sat dan di atas kurva untuk    I_B   sama dengan nol. Wilayah di sebelah kiri  V_CEsat   disebut wilayah saturasi.

    Wilayah cutoff untuk konfigurasi umum emiter tidak didefinisikan dengan baik seperti untuk konfigurasi umum base. Perhatikan karakteristik kolektor pada Gambar 3.13 bahwa I_C tidak sama dengan nol jika  I_B  adalah nol. Untuk konfigurasi umum base, ketika arus masukan   I_E   sama dengan nol, arus kolektor hanya sama dengan  I_CO,  arus saturasi balik, sehingga kurva   I_E  = 0 dan sumbu tegangan adalah, untuk semua tujuan praktis, satu.

      Alasan perbedaan karakteristik kolektor ini dapat diturunkan melalui manipulasi Persamaan yang tepat. (3.3) dan (3.6). Itu adalah,

Substitusi 

di atas, di mana I_B = 0 A, dan menggantikan nilai tipikal seperti 0,996, arus kolektor yang dihasilkan adalah sebagai

        Jika  I_CBO  adalah 1 µA, arus kolektor yang dihasilkan dengan  I_B = 0 A akan menjadi 250 (1 µA) = 0,25 mA, seperti yang tercermin pada karakteristik Gambar 3.14. Untuk referensi di masa mendatang, arus kolektor ditentukan oleh kondisi  I_B = 0 µA akan diberi notasi yang ditunjukkan oleh persamaan (3.9)

    Dalam Gambar 3.14 kondisi di sekitar arus yang baru ditentukan ini ditunjukkan dengan arah referensi yang ditetapkan.

    BETA (β)

        Dalam mode dc, level I_C dan  I_B terkait dengan kuantitas yang disebut beta dan ditentukan oleh persamaan berikut

    Dimana I_C dan  I_B ditentukan pada titik operasi tertentu pada karakteristik. Untuk perangkat praktis, level  β  biasanya berkisar dari sekitar 50 hingga lebih dari 400, dengan sebagian besar di kisaran menengah. Adapun α, β pasti mengungkapkan besarnya relatif dari satu arus ke yang lainnya. Untuk perangkat dengan β dari 200, arus kolektor adalah 200 kali lipat dari arus basis.

Untuk mode ac, beta ac telah didefinisikan sebagai berikut:

menentukan wilayah dengan karakteristik yang ditentukan oleh titik operasi  I_B = 25 µA dan V_CE = 7,5 V seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.17. Pembatasan konstanta   V_CE = mengharuskan garis vertikal ditarik melalui titik operasi pada V_CE = 7,5 V. Di lokasi mana pun pada garis vertikal ini tegangan  V_CE  adalah 7,5 V, sebuah konstanta. Perubahan

gambar 3.16 menentukan βac dan βdc dari karakteristik kolektor

        level βac dan βdc biasanya cukup dekat dan sering digunakan secara bergantian. Artinya, jika βac diketahui, diasumsikan besarnya sama dengan βdc, dan sebaliknya.  

      seperti pada Gambar 3.18, level βac akan sama di setiap wilayah yang memiliki karakteristik yang sama. Perhatikan bahwa langkah in  I_B  ditetapkan pada 10 µA dan jarak vertikal antar kurva adalah sama pada setiap titik dalam karakteristiknya yaitu, 2 mA. Menghitung βac secara akurat titik-Q yang ditunjukkan akan menghasilkan

Menentukan dc beta pada titik-Q yang sama akan menghasilkan:

    Seperti pada Gambar 3.17 maka besarnya βac dan βdc akan sama pada setiap titik pada karakteristik tersebut. Secara khusus, perhatikan bahwa   I_CEO  = 0 µA.

       Transistor yang sebenarnya tidak akan pernah memiliki tampilan yang tepat seperti Gambar 3.17, ia memberikan serangkaian karakteristik untuk perbandingan dengan yang tersebut. diperoleh dari pelacak kurva.

gambar 3.17  Karakteristik di mana βac sama di mana-mana dan βac = βdc.

    Suatu hubungan dapat dikembangkan antara β dan α menggunakan hubungan dasar yang telah diperkenalkan sejauh ini. Menggunakan β = I_C/I_B kita memiliki  I_B = I_C/β, dan dari α = I_C/ I_E kita memiliki  I_E=  I_C /α. Mengganti menjadi

dan membagi kedua sisi persamaan dengan  I_C akan menghasilkan :

Selain itu, ingatlah 

tetapi mengunakan persamaan 

diturunkan dari atas, ditemukan 

Beta adalah parameter yang sangat penting karena menyediakan hubungan langsung antara level arus input dan output sirkuit untuk konfigurasi emitor-umum, 

     BIAS

        Bias yang tepat dari penguat common-emitter dapat ditentukan dengan cara yang mirip dengan yang diperkenalkan untuk konfigurasi common-base. seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3.18

a dan diminta untuk menerapkan bias yang tepat untuk menempatkan perangkat di wilayah aktif.

Gambar 3.18 Menentukan pengaturan bias yang tepat untuk konfigurasi transistor npn umum-emitor

Ditampilkan, dengan mengingat hubungan hukum Kirchhoff saat ini : I_C + I_B = I_E. 

Langkah pertama adalah menunjukkan arah IE seperti yang ditetapkan oleh panah di transistor simbol seperti pada Gambar 3.18b.

Langkah kedua, arus lainnya diperkenalkan seperti yang ditunjukkan, mengikuti hukum Kirchhoff saat ini: IC + IB = IE. Artinya, IE adalah jumlah dari IC dan IB dan baik IC dan IB harus memasuki struktur transistor.

Langkah ketiga, persediaannya diperkenalkan dengan polaritas yang akan mendukung arah IB dan IC yang dihasilkan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.18c untuk melengkapi gambar. Pendekatan yang sama dapat diterapkan pada transistor pnp. Jika transistor pada Gambar 3.18 adalah transistor pnp, semua arus dan polaritas pada Gambar. 3.18c akan dibalik.

    BREAKDOWN REGION

        Pada Gambar 3.19 ditunjukkan karakteristik dampak pada tingkat VCE yang tinggi. Pada tegangan kolektor-emitor maksimum ketika tetap berada di wilayah operasi stabil yang aktif, Pada arus basis tingkat tinggi, arus hampir naik secara vertikal, sedangkan pada tingkat yang lebih rendah suatu medan/wilayah meningkat. Wilayah ini sangat penting karena peningkatan arus menghasilkan penurunan tegangan— berbeda dari elemen resistif mana pun di mana peningkatan arus menghasilkan peningkatan penurunan potensial melintasi resistor. Daerah seperti ini dikatakan memiliki sebuah Karakteristik resistansi negatif.

gambar 3.19 meneliti daerah kerusakan transistor di emitor bersama konfigurasi

5. Percobaan[Back]

    a) Prosedur [Back]

• Siapkan segala komponen yang di butuhkan
• Susun rangkaian sesuai panduan
  
• Sambungkan rangkaian dengan baterai untuk sumber tenaga
• Hidupkan rangkaian
• Apabila tidak terjadi eror, maka rangkaian selesai dibuat

    b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [Back]

• Rangkaian 3.12 (a)

gambar 3.12 (a)
transistor npn

Prinsip kerja : 

• arus mengalir dari sumber arus B1= 12V, lalu arus melalui amperemeter secara seri, lalu melalui transistor 2N1711, lalu bergerak ke bawah ke arah amperemeter ke-2,lalu kembali ke sumber.
• arus mengalir ke arah sumber arus B2 = 12V, lalu arus yang besar mengalir ke arah transistor, lalu kembali ke sumber arus (B1,B2)

• Rangkaian 3.12 (b)

gambar 3.12 (b)
transistor pnp

• Rangkaian 3.14 
  
  

• Rangkaian 3.18

6. Video [Back]

FIG 3.12 (a)

FIG 3.12 (b)

FIG 3.14

FIG 3.18

7. Download File[Back]

• Rangkaian 3.12 (a)  download
• Rangkaian 3.12 (b)  download
• Rangkaian 3.14  download
• Rangkaian 3.18  download
• Datasheet transistor NPN download
• Datasheet transistor PNP download
• Video Rangkaian FIG 3.12 (a) download
• Video Rangkaian FIG 3.12 (b) download
• Video Rangkaian FIG 3.14 download
• Video Rangkaian FIG 3.18 download