Penguat Common-Emitter

BAGIAN DAN BAHAN

• Satu transistor NPN—disarankan model 2N2222 atau 2N3403 (Katalog Radio Shack # 276-1617 adalah paket lima belas transistor NPN yang ideal untuk eksperimen ini dan lainnya)
• Dua baterai 6 volt
• Satu potensiometer 10 kΩ, putaran tunggal, lancip linier (katalog Radio Shack # 271-1715)
• Satu resistor 1 MΩ
• Satu resistor 100 kΩ
• Satu resistor 10 kΩ
• Satu resistor 1,5 kΩ

REFERENSI SILANG Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 3, bab 4:“Transistor Sambungan Bipolar” TUJUAN BELAJAR

• Desain rangkaian penguat emitor-bersama sederhana
• Cara mengukur penguatan tegangan amplifier
• Perbedaan antara penguat pembalik dan penguat tak membalik
• Cara memperkenalkan umpan balik negatif dalam rangkaian amplifier

DIAGRAM SKEMATIK

ILUSTRASI

INSTRUKSI

Bangun sirkuit ini dan ukur tegangan output (tegangan diukur antara terminal kolektor transistor dan ground) dan tegangan input (tegangan diukur antara terminal wiper potensiometer dan ground) untuk beberapa pengaturan posisi potensiometer. Saya merekomendasikan untuk menentukan rentang tegangan keluaran karena potensiometer disesuaikan melalui seluruh rentang geraknya, kemudian memilih beberapa voltase yang mencakup rentang keluaran tersebut untuk melakukan pengukuran.

Misalnya, jika putaran penuh pada potensiometer menggerakkan tegangan output rangkaian penguat dari 0,1 volt (rendah) menjadi 11,7 volt (tinggi), pilih beberapa level tegangan di antara batas-batas itu (1 volt, 3 volt, 5 volt, 7 volt, 9 volt). , dan 11 volt). Mengukur tegangan output dengan meteran, sesuaikan potensiometer untuk mendapatkan masing-masing tegangan yang telah ditentukan pada output, mencatat angka yang tepat untuk referensi nanti.

Kemudian, ukur tegangan input yang tepat yang menghasilkan tegangan output itu, dan catat angka tegangan itu juga. Pada akhirnya, Anda harus memiliki tabel angka yang mewakili beberapa voltase keluaran yang berbeda beserta voltase masukan yang sesuai.

Ambil dua pasang angka tegangan dan hitung penguatan tegangan dengan membagi perbedaan tegangan output dengan perbedaan tegangan input. Misalnya, jika tegangan input 1,5 volt memberi saya tegangan output 7,0 volt dan tegangan input 1,66 volt memberi saya tegangan output 1,0 volt, penguatan tegangan penguat adalah (7.0 - 1.0)/(1.66 - 1.5) , atau 6 dibagi 0,16:rasio keuntungan 37,50.

Anda harus segera memperhatikan dua karakteristik saat melakukan pengukuran tegangan ini:pertama, bahwa efek input-ke-output adalah “terbalik;” yaitu, meningkat tegangan input menghasilkan penurunan tegangan keluaran. Efek ini dikenal sebagai inversi sinyal, dan jenis penguat ini sebagai pembalik penguat.

Kedua, penguat ini menunjukkan penguatan tegangan yang sangat kuat:perubahan kecil pada tegangan input menghasilkan perubahan besar pada tegangan output. Ini akan sangat kontras dengan rangkaian penguat “pengikut tegangan” yang dibahas sebelumnya, yang memiliki penguatan tegangan sekitar 1.

Amplifier common-emitter banyak digunakan karena penguatan tegangannya yang tinggi, tetapi jarang digunakan dalam bentuk yang mentah seperti ini. Meskipun rangkaian penguat ini berfungsi untuk mendemonstrasikan konsep dasarnya, rangkaian ini sangat rentan terhadap perubahan suhu.

Coba biarkan potensiometer dalam satu posisi dan panaskan transistor dengan menggenggamnya kuat-kuat dengan tangan Anda atau memanaskannya dengan sumber panas lain seperti pengering rambut elektrik (PERINGATAN :hati-hati jangan sampai terlalu panas sehingga papan tempat memotong roti plastik Anda meleleh!).

Anda juga dapat menjelajahi efek suhu dengan mendinginkan transistor:sentuhkan es batu ke permukaannya dan perhatikan perubahan tegangan keluaran. Ketika suhu transistor berubah, karakteristik dioda basis-emitor berubah, menghasilkan jumlah arus basis yang berbeda untuk tegangan input yang sama.

Ini, pada gilirannya, mengubah arus yang dikendalikan melalui terminal kolektor, sehingga mempengaruhi tegangan output. Perubahan tersebut dapat diminimalkan melalui penggunaan sinyal umpan balik , di mana sebagian dari tegangan output “diumpankan kembali” ke input amplifier sehingga memiliki efek negatif, atau membatalkan, pada penguatan tegangan.

Stabilitas ditingkatkan dengan mengorbankan penguatan tegangan, solusi kompromi, tetapi tetap praktis. Mungkin cara paling sederhana untuk menambahkan umpan balik negatif ke penguat emitor-bersama adalah dengan menambahkan beberapa resistansi antara terminal emitor dan ground sehingga tegangan input menjadi terbagi antara persimpangan PN basis-emitor dan penurunan tegangan melintasi resistansi baru:

Ulangi pengukuran voltase yang sama dan latihan perekaman dengan resistor 1,5 kΩ terpasang, hitung penguatan voltase baru (dikurangi). Coba ubah suhu transistor lagi dan catat tegangan output untuk tegangan input yang stabil.

Apakah itu berubah lebih atau kurang daripada tanpa resistor 1,5 kΩ? Metode lain untuk memasukkan umpan balik negatif ke rangkaian penguat ini adalah dengan "menggabungkan" output ke input melalui resistor bernilai tinggi. Menghubungkan resistor 1 MΩ antara kolektor transistor dan terminal basis berfungsi dengan baik:

Meskipun metode umpan balik yang berbeda ini mencapai tujuan yang sama untuk meningkatkan stabilitas dengan mengurangi penguatan, kedua rangkaian umpan balik tidak akan berperilaku identik. Catat kisaran tegangan output yang mungkin dengan setiap skema umpan balik (nilai tegangan rendah dan tinggi yang diperoleh dengan sapuan penuh potensiometer tegangan input), dan bagaimana hal ini berbeda antara kedua sirkuit.

SIMULASI KOMPUTER

Skematis dengan nomor node SPICE:

Netlist (buat file teks yang berisi teks berikut, kata demi kata):

Penguat emitor umum vsupply 1 0 dc 12 vin 3 0 rc 1 2 10k rb 3 4 100k q1 2 4 0 mod1 .model mod1 npn bf=200 .dc vin 0 2 0.05 .plot dc v(2,0) v(3,0) .end 

Simulasi SPICE ini menyiapkan rangkaian dengan sumber tegangan DC variabel (vin ) sebagai sinyal input dan mengukur tegangan output yang sesuai antara node 2 dan 0. Tegangan input bervariasi, atau “disapu”, dari 0 hingga 2 volt dengan peningkatan 0,05 volt.

Hasil ditampilkan pada plot, dengan tegangan input muncul sebagai garis lurus dan tegangan output sebagai "langkah" gambar di mana tegangan mulai dan berakhir level, dengan perubahan tajam di tengah di mana transistor dalam mode aktif. operasi.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Amplifier BJT Kelas A