Penguat Common-Emitter: Desain, Pengukuran, dan Teknik Feedback

Bagian dan Bahan

• Satu transistor NPN (model 2N2222 atau 2N3403 direkomendasikan; paket 15 unit terdaftar dalam katalog Radio Shack #276-1617)
• Dua baterai 6 V
• Satu potensiometer 10 kΩ, satu putar, linear taper (katalog Radio Shack #271-1715)
• Satu resistor 1 MΩ
• Satu resistor 100 kΩ
• Satu resistor 10 kΩ
• Satu resistor 1,5 kΩ

Referensi Silang

Lessons In Electric Circuits, Volume 3, Bab 4: Transistor Bipolar Junction

Tujuan Pembelajaran

• Mendesain rangkaian penguat common-emitter sederhana
• Mengukur voltage gain penguat
• Membedakan antara penguat inverting dan non-inverting
• Menerapkan negative feedback untuk meningkatkan stabilitas

Diagram Skematik

 

Ilustrasi

 

Instruksi

Bangun rangkaian dan ukur output voltage (collector-to-ground) dan input voltage (potentiometer wiper-to-ground) di berbagai pengaturan potensiometer. Pertama sweep potensiometer dari posisi terendah hingga tertinggi untuk mengidentifikasi rentang output voltage penuh. Lalu pilih beberapa target tegangan menengah (misalnya, 1 V, 3 V, 5 V, 7 V, 9 V, 11 V) dan catat input voltage yang sesuai.

Dengan setidaknya dua pasang data, hitung voltage gain sebagai rasio perubahan output terhadap perubahan input. Misalnya, jika input 1,5 V menghasilkan output 7,0 V dan input 1,66 V menghasilkan output 1,0 V, gain adalah (7,0–1,0)/(1,66–1,5) = 6/0,16 ≈ 37,5.

Dua pengamatan utama muncul: inversi – meningkatkan input voltage menghasilkan penurunan output voltage, mengonfirmasi bahwa penguat adalah inverting; dan voltage gain yang besar, jauh melebihi gain unity dari voltage follower.

Penguat common-emitter dihargai karena gain tinggi tetapi juga sensitif terhadap suhu. Uji ini dengan memanaskan transistor (tangan atau pengering rambut) dan catat pergeseran output voltage pada input yang tetap. Sebaliknya, pendinginkan transistor dengan es batu dan amati perubahan. Variasi suhu mengubah junciton basis-emitor, memodifikasi arus basis untuk input yang diberikan dan oleh karena itu mempengaruhi arus kolektor dan output voltage.

Negative feedback dapat mengurangi drift suhu. Metode paling sederhana menambahkan resistor di antara emitter dan ground, menciptakan pembagi tegangan yang mengurangi sensitivitas input. Lihat diagram di bawah ini untuk referensi.

 

 

 

Ulangi pengukuran tegangan dengan resistor emitter 1,5 kΩ yang dipasang. Hitung ulang gain yang dikurangi dan uji stabilitas suhu lagi. Bandingkan magnitudo variasi output dengan dan tanpa resistor.

Teknik feedback alternatif menyatukan output kembali ke input melalui resistor nilai tinggi (misalnya, 1 MΩ antara collector dan basis). Ini juga menurunkan gain sambil meningkatkan stabilitas, meskipun kedua skema menghasilkan rentang output yang berbeda. Amati bagaimana batas tegangan sweep penuh berbeda di antara dua rangkaian.

 

 

 

Simulasi Komputer

Skematik dengan nomor node SPICE:

 

 

Netlist (buat file teks yang berisi berikut ini tepat):

 Common‑emitter amplifier 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 menerapkan DC sweep dari 0 hingga 2 V pada vin dan mencatat tegangan collector-to-ground. Plot output menunjukkan transisi seperti langkah ketika transistor memasuki region aktifnya.

 

Lembar Kerja Terkait

• Lembar Kerja Penguat Kelas A BJT