3.5 COMMON-EMITTER CONFIGURATION

 

3.5 COMMON-EMITTER CONFIGURATION

[down]

 

3.5 COMMON-EMITTER CONFIGURATION 

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

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

6. Link Download

 

1. Pendahuluan [Back]

Konfigurasi Common Emitter adalah salah satu konfigurasi penguat transistor yang paling umum digunakan dalam elektronika. Dalam konfigurasi ini, transistor tipe NPN ditempatkan antara sumber tegangan dan ground. Tegangan input diberikan pada basis transistor, dan tegangan output diambil dari kolektor transistor. Metode biasing yang disebut “Biasing Pembagi Tegangan” digunakan untuk mengatur tegangan bias Base yang diperlukan. Konfigurasi ini memberikan penguatan arus dan tegangan yang tinggi, serta cocok untuk aplikasi penguat sinyal kecil.

2. Tujuan [Back]

   A.Mengetahui serta memahami aplikasi dari transistor dalam rangkaian listrik

   B.Mampu menerapkan dan menjelaskan prinsip cara kerja setiap rangkaian

   C.Mampu membuat rangkaian 

 

3. Alat dan Bahan [Back]

      A. Alat

      1. Amperemeter DC

                

                                   

    Amperemeter adalah alat untuk mengukur kuat arus yang mengalir dalam rangkaian.

2. Osiloskop

        Osiloskop adalah alat ukur elektronika yang berfungsi untuk memproyeksikan frekuensi dan sinyal listrik dalam bentuk grafik.

3. Voltmeter

 

                Voltmeter merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik dalam suatu rangkaian listirk. umumnya bentuk penyusunannya paralel berdasarkan tempat komponen yang akan diukur.

B. Bahan

1.   Baterai 

 

    Baterai merupakan perangkat yang digunakan untuk memberi daya terhadap alat yang membutuhkan aliran listrik. baterai juga merupakan komponen elektronika penghasil sumber tegangan pada rangkaian.

                           

         2. Transistor

 

 

  Transistor adalah sebuah komponen elektronika yang digunakan untuk penguat, sebagai sirkuit pemutus, sebagai penyambung, sebagai stabilitas tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor memiliki 3 terminal.                                

 

          3. Grounding

                            

    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 ataupun kualitas komponen yang tidak standar.

            

4. Dasar Teori [Back]

Bipolar Junction Transistor(BJT) merupakan salah satu jenis transistor yang paling umum dalam komponen elektronika. Transistor BJT memiliki 3 terminal berupa base (b), emitter(e), dan collector (c). BJT terbagi menjadi 2 jenis yaitu, Transistor NPN yang merupakan persambungan tiga susunan lapisan bahan semikonduktor yaitu bahan n, bahan p, dan bahan n, dan  transistor PNP merupakan persambungan tiga susunan lapisan bahan semikonduktor yaitu bahan p, bahan n, dan bahan p.

    a)     NPN Transistor

            Berdasarkan kode singkatan namanya, N 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

(FIG 3.12. transistor npn)

 

                Sehingga pada transistor NPN, arus akan masuk melalui collector dan keluar menuju emitter.

Akan tetapi, arus tidak 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 menggerakan pergerakan arus dari collector menuju emitter.  Untuk bisa menggerakkan arus dari base menuju emitter biasanya dibutuhkan tegangan minimal 0,7V 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.

(FIG 3.12 transistor pnp)

    Arus emitor,kolektor dan basis ditampilkan dalam arus konvensionalnya, meskipun konfigurasi transistor telah berubah, hubungan saat ini berkembang sebelumnyaa untuk konfigurasi basis umum masih dapat diterapkan.artinya, 

 

                                   IE= IC + IB and IC=α IE

IE = arus emitter

IC = arus collector

IB = arus base

 

Pada gambar 3.13a disebelah kanan garis putus-putus vertikal di  VCEsat dan diatas kurva IB sama dengan nol. Wilayah sebelah kiri VCEsat disebut wilayah saturasi. 

Karakteristik kolektor pada gambar 3.13 bahwa IC tidak sama dengan nol jika IB adalah nol.untuk konfigurasi umum base, ketika arus masuk IE sama dengan nol,arus kolektor hanya sama dengan ICO,arus saturasi balik ,sehingga kurva IE=0 dan sumbu tegangan adalah untuk semua tujuan praktis.

 

Perbedaan karakteristik kolektor dapat diturunkan melalui persaaman :

  

Substitusi

 

Rumusan   

  

Untuk referensi dimasa mendatang, arus kolektor ditentukan oleh kondisi IB = 0  µA diberi notasi yang ditunjukkan oleh persamaan berikut: 

 

Gambar 3.14 kondisi disekitar arus yang baru ini ditunjukkan oleh referensi yang ditetapkan 
 

  

 

·                      Beta (β)

         Dalam mode DC, level Ic dan Ib terkait dengan kuantitas yang disebut beta dan ditentukan oleh persamaan berikut:

  

Untuk situasi AC, beta ac telah didefinisikan sebagai berikut:

     

Suatu hubungan dapat dikembangkan antara β dan  α menggunakan hubungan dasar yang telah diperkenalkan sejauh ini.menggunakan β = IC/IB dimana IB sama dengan IC/β dan dari α = IC/IE dimana IE = IC/α menjadi persamaan berikut 

 

 

 

Dan membagi kedua sisi persamaan dengan IC akan menghasilkan 

   

 

diturunkan menjadi:

  

seperti ditunjukkan pada gambar 3.13a beta adalah parameter yang sangat penting karena menyediakan hubungan langsung antara level arus input dan output sirkuit untuk konfigurasi emitor umum. persamaannya adalah sebagai berikut

  

·                     Bias

    Bias yang tepat dari penguat common-emitter dapat ditentukan dengan cara yang diperkenalkan untuk konfigurasi common base .asumsikan bahwa dengan resistor npn seperti yang ditunjukan pada gambar 3.18 dan diminta untuk menerapkan bias yang tepat untuk menempatkan perangkat di wilayah aktif

  

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.

 

Meneliti daerah kerusakan transistor di emitor bersama konfigurasi.

 

     c. Resistor

Konfigurasi common emitter (CE) adalah salah satu dari tiga konfigurasi dasar penguat transistor BJT. Dalam konfigurasi ini, emitor transistor dihubungkan ke ground (referensi), sinyal input diterapkan ke basis, dan sinyal output diambil dari kolektor.

Komponen Utama dalam Konfigurasi Common Emitter

1. Resistor Basis (Base Resistor) $R_B$:

   • Resistor ini mengontrol arus basis $I_B$, yang pada gilirannya mengontrol arus kolektor $I_C$.

2. Resistor Kolektor (Collector Resistor) $R_C$:

   • Resistor ini digunakan untuk mengontrol arus kolektor dan membatasi tegangan kolektor-emitor $V_{CE}$.

3. Resistor Emitor (Emitter Resistor) $R_E$:

   • Resistor ini digunakan untuk stabilisasi termal dan meningkatkan linearitas penguat.

Persamaan Dasar

1. Hukum Ohm:

   $$V = I \times R$$

2. Arus Kolektor dan Basis:

   $$I_C = \beta \times I_B$$

3. Tegangan pada Resistor Emitor:

   $$V_E = I_E \times R_E \approx I_C \times R_E$$

4. Gain Tegangan (Voltage Gain):

   Untuk penguat tanpa $R_E$:

   $$A_v = -\frac{R_C}{r_e}$$

   Untuk penguat dengan $R_E$:

   $$A_v = -\frac{R_C}{R_E + r_e}$$

   Di mana $r_e$ adalah resistansi emitor internal, dihitung sebagai:

   $$r_e = \frac{V_T}{I_E} \approx \frac{25mV}{I_E}$$

Contoh Perhitungan

Misalkan kita memiliki penguat common emitter dengan parameter berikut:

• $V_{CC} = 12V$
• $I_C = 1mA$
• $\beta = 100$
• $V_{BE} = 0.7V$
• $R_C = 2k\Omega$
• $R_E = 500\Omega$

1. Menghitung Resistor Basis $R_B$:

   Untuk memastikan transistor dalam mode aktif, kita harus menyediakan arus basis yang cukup:

   $$I_B = \frac{I_C}{\beta} = \frac{1mA}{100} = 10\mu A$$

   Misalkan $V_{BB} = 5V$:

   $$R_B = \frac{V_{BB} - V_{BE}}{I_B} = \frac{5V - 0.7V}{10\mu A} = \frac{4.3V}{10\mu A} = 430k\Omega$$

2. Menghitung Tegangan Emitor $V_E$:

   $$V_E = I_E \times R_E \approx I_C \times R_E = 1mA \times 500\Omega = 0.5V$$

3. Menghitung Tegangan Kolektor $V_C$:

   $$V_C = V_{CC} - I_C \times R_C = 12V - 1mA \times 2k\Omega = 12V - 2V = 10V$$

4. Menghitung Gain Tegangan $A_v$:

   $$r_e = \frac{25mV}{I_E} = \frac{25mV}{1mA} = 25\Omega$$ $$A_v = -\frac{R_C}{R_E + r_e} = -\frac{2k\Omega}{500\Omega + 25\Omega} = -\frac{2000\Omega}{525\Omega} \approx -3.81$$

5. Percobaan [Back]

a) Prosedur

    1. Siapkan komponen rangkaian yang diperlukan pada proteus

    2. Susunlah semua komponen-komponen tersebut sesuai petunjuk menjadi suatu yang kompleks

    3. Setelah semua komonen terangkai, maka cobalah untuk menjalankannya.

b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja Video Demo

•  Rangkaian 3.12 a 
• 
  
• 1. Pilih Komponen: Pilih 2 buah baterai, transistor NPN, ground, amperemeter, voltmeter, osiloskop, dan resistor dari library komponen di Proteus. 
• 
  
• 2. Rangkaian:

1. • Hubungkan baterai pertama dengan kolektor transistor melalui resistor (Rc).
   • Hubungkan baterai kedua dengan basis transistor melalui resistor (Rb).
   • Hubungkan emitor transistor ke ground melalui resistor (Re).
   • Pasang amperemeter secara seri dengan sumber tegangan pada kolektor untuk mengukur arus kolektor.
   • Pasang voltmeter secara paralel dengan Rc untuk mengukur tegangan kolektor.
   • Hubungkan osiloskop dengan terminal basis dan emitor untuk mengamati sinyal input dan output.

 

Prinsip Kerja:

1. Pemberian Bias: Ketika tegangan diberikan melalui dua baterai, transistor NPN mendapat bias pada basis melalui resistor.
2. Arus Basis: Arus kecil mengalir dari basis ke emitor, yang memungkinkan arus yang lebih besar mengalir dari kolektor ke emitor.
3. Penguatan: Transistor memperkuat arus yang kecil di basis menjadi arus yang lebih besar di kolektor.
4. Pengukuran: Amperemeter mengukur arus kolektor, voltmeter mengukur tegangan kolektor-emitor, dan osiloskop menampilkan sinyal tegangan DC yang stabil karena sumber tegangan baterai.

 

 

 

•  Rangkaian 3.12 b 
• 1. Pilih Komponen: Pilih 2 buah baterai, transistor PNP, ground, amperemeter, voltmeter, osiloskop, dan resistor dari library komponen di Proteus.
• 
  
• 2 .Rangkaian:

• Hubungkan baterai pertama dengan emitor transistor melalui resistor (Re).
• Hubungkan baterai kedua dengan basis transistor melalui resistor (Rb).
• Hubungkan kolektor transistor ke ground melalui resistor (Rc).
• Pasang amperemeter secara seri dengan sumber tegangan pada emitor untuk mengukur arus emitor.
• Pasang voltmeter secara paralel dengan Rc untuk mengukur tegangan kolektor.
• Hubungkan osiloskop dengan terminal basis dan emitor untuk mengamati sinyal input dan output.

Prinsip Kerja:

1. Pemberian Bias: Sama seperti rangkaian sebelumnya, baterai memberikan bias pada transistor PNP melalui resistor.
2. Arus Basis: Untuk transistor PNP, arus mengalir dari emitor ke basis. Arus kecil ini memungkinkan arus yang lebih besar mengalir dari emitor ke kolektor.
3. Penguatan: Transistor PNP juga memperkuat arus kecil di basis menjadi arus yang lebih besar di emitor.
4. Pengukuran: Amperemeter mengukur arus emitor, voltmeter mengukur tegangan kolektor-emitor, dan osiloskop menampilkan sinyal tegangan DC yang stabil.

Rangkaian 3.18
 

1. Pilih Komponen: Pilih 2 buah baterai, transistor PNP, ground, amperemeter, voltmeter, osiloskop, dan resistor dari library komponen di Proteus.

2. Rangkaian:

• Hubungkan baterai pertama dengan emitor transistor melalui resistor (Re).
• Hubungkan baterai kedua dengan basis transistor melalui resistor (Rb).
• Hubungkan kolektor transistor ke ground melalui resistor (Rc).
• Pasang amperemeter secara seri dengan sumber tegangan pada emitor untuk mengukur arus emitor.
• Pasang voltmeter secara paralel dengan Rc untuk mengukur tegangan kolektor.
• Hubungkan osiloskop dengan terminal basis dan emitor untuk mengamati sinyal input dan output

 

 

Prinsip Kerja:

1. Pemberian Bias: Sama seperti rangkaian sebelumnya, baterai memberikan bias pada transistor PNP melalui resistor.
2. Arus Basis: Untuk transistor PNP, arus mengalir dari emitor ke basis. Arus kecil ini memungkinkan arus yang lebih besar mengalir dari emitor ke kolektor.
3. Penguatan: Transistor PNP juga memperkuat arus kecil di basis menjadi arus yang lebih besar di emitor.
4. Pengukuran: Amperemeter mengukur arus emitor, voltmeter mengukur tegangan kolektor-emitor, dan osiloskop menampilkan sinyal tegangan DC yang stabil.

 

 

 

 

c) Kondisi
e) Video simulasi

Rangkaian 3.12 a 

 

 

 

 

Rangkaian 3.12 b

Rangkaian 3.18

Link Download [Back]

Download Rangkaian 3.12a (klik disini)

Download Rangkaian 3.12b (klik disini)

Download Rangkaian 3.18 (klik disini)

Download Video Rangkaian 3.12a (klik disini)

Download Video Rangkaian 3.12b (klik disini)

Download Video Rangkaian 3.18 (klik disini)

Download Datasheet Transistor (klik disini)

Download datasheet Battery (klik disini 

Download Datasheet Resisitor (klik disini)

Download Datasheet Voltmeter (klik disini)

Download Datasheet Amperemeter (klik disini)

 

[up]