Semua parameter yang dianalisis pada beberapa bagian terakhir ini adalah untuk penguat tanpa beban dengan tegangan masukan yang terhubung langsung ke terminal transistor. Pada bagian ini, pengaruh pemberian beban pada terminal output dan penggunaan sumber dengan resistansi internal akan dianalisis. Rangkaian pada Gambar 5.54a merupakan contoh yang umum dianalisis pada bagian sebelumnya. Karena beban resistif tidak terhubung ke terminal output maka gain ini biasa disebut sebagai no-load gain dengan notasi sbb:
Pada Gambar 5.54b, ditambahkan beban RL yang mana beban ini dapat mengubah gain keseluruhan sistem. Gain dengan beban ini memiliki notasi sbb:
Pada Gambar 5.54c, baik beban RL maupun resistansi sumber RS telah ditambahkan, yang mana akan memiliki pengaruh tambahan pada gain sistem. Gain yang dihasilkan biasanya memiliki notasi sbb:
Analisis yang akan diuraikan menunjukkan bahwa: Gain tegangan dengan beban selalu lebih rendah daripada gain tanpa beban. Dengan kata lain, penambahan resistor beban RL pada Gambar 5.54a akan selalu mengakibatkan penurunan gain di bawah nilai tanpa beban. Selain itu: Gain yang diperoleh dengan resistansi sumber RS akan selalu lebih rendah daripada yang diperoleh pada kondisi dengan atau tanpa beban karena adanya penurunan tegangan yang diberikan melintasi resistansi sumber.
Secara keseluruhan, gain tertinggi diperoleh dalam kondisi tanpa beban dan gain terendah didapatkan saat impedansi sumber dan beban dimasukkan. Dengan kata lain:
Untuk konfigurasi yang sama, AvNL > AvL > Avs.
Menarik juga untuk memverifikasi bahwa:
Untuk desain tertentu, semakin besar nilai RL, semakin tinggi level gain AC yang diperoleh.
Dengan kata lain, semakin besar resistansi beban RL maka RL semakin mendekati rangkaian terbuka (open-circuit) yang mana akan menghasilkan gain tanpa beban yang lebih tinggi. Selain itu: Untuk penguat tertentu, semakin kecil resistansi internal sumber sinyal maka semakin besar gain keseluruhan.
Dengan kata lain, semakin dekat resistansi sumber dengan hubung singkat (short-circuit) maka semakin besar gain karena pengaruh Rs dapat dihilangkan. Untuk setiap rangkaian, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 5.54 yang memiliki kapasitor kopling, resistansi sumber dan beban tidak mempengaruhi nilai bias DC.
[4] Beberapa contoh umum dari packaged amplifier/ penguat yang dikemas adalah sebagai berikut:
- Amplifier Operasional (Op-Amp): Amplifier operasional adalah salah satu jenis amplifier yang sangat umum digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik. Op-Amp tersedia dalam berbagai paket, seperti paket DIP (Dual Inline Package), SOIC (Small Outline Integrated Circuit), dan SMD (Surface Mount Device).
- Amplifier Daya: Amplifier daya digunakan untuk menguatkan sinyal daya tinggi, seperti dalam sistem audio, pengeras suara, atau aplikasi industri. Amplifier daya sering kali hadir dalam paket transistor yang besar, seperti TO-220 atau TO-3, yang memiliki kemampuan pendinginan yang baik.
- Amplifier RF: Amplifier RF digunakan dalam aplikasi komunikasi nirkabel, pemancar radio, atau penerima sinyal RF. Amplifier RF tersedia dalam berbagai paket, seperti paket SOT (Small Outline Transistor), QFN (Quad Flat No-Lead), atau BGA (Ball Grid Array), yang dirancang untuk kinerja frekuensi tinggi.
- Amplifier Audio: Amplifier audio digunakan dalam aplikasi pemrosesan suara, sistem audio rumah, atau perangkat audio portabel. Amplifier audio tersedia dalam berbagai bentuk, seperti amplifier terpisah (hi-fi amplifier), amplifier chip (IC audio), atau amplifier dalam bentuk modul yang dipasang pada speaker atau perangkat audio.
- Amplifier Instrumentasi: Amplifier instrumentasi digunakan dalam pengukuran dan instrumen ilmiah yang memerlukan pengolahan sinyal yang sangat akurat dan rendah noise. Amplifier instrumentasi sering hadir dalam paket khusus yang dapat mengurangi interferensi elektromagnetik dan noise lingkungan.
Itu hanya beberapa contoh umum dari packaged amplifier. Terdapat berbagai jenis amplifier yang tersedia dalam paket yang dirancang untuk memenuhi kebutuhan dan aplikasi yang berbeda.
Secara umum, terdapat dua pendekatan yang dapat dilakukan untuk menganalisis rangkaian dengan beban dan/atau resistansi sumber. Pendekatan pertama adalah menggunakan rangkaian akivalen, seperti yang ditunjukkan pada Bagian 5.11 dan menggunakan metode analisis untuk menentukan parameter yang dibutuhkan. Pendekatan kedua adalah dengan menentukan model ekivalen two-port dan menggunakan parameter yang ditentukan untuk kondisi tanpa beban. Analisis yang akan digunakan pada bagian ini adalah pendekatan pertama, sementara pendekatan kedua akan dibahas dalam Bagian lain.
Video:
Untuk penguat transistor fixed-bias pada Gambar 5.54c, dengan mengganti rangkaian ekivalen re pada transistor dan menghilangkan parameter DC, maka akan diperoleh konfigurasi seperti pada Gambar 5.55.
Kesimpulan yang tercantum di atas sangat penting dalam proses desain penguat. Ketika seseorang membeli penguat yang dikemas[4], gain yang tercantum pada datasheet dan semua parameter lainnya adalah untuk situasi tanpa beban. Gain yang dihasilkan akibat penerapan beban atau resistansi sumber dapat memiliki pengaruh besar pada semua parameter penguat, seperti yang akan ditunjukkan dalam contoh-contoh berikutnya.
Gambar 5.55 memiliki tampilan yang sama persis dengan Gambar 5.22 kecuali pada resistansi beban yang terparalel dengan RC dan resistansi sumber yang terhubung secara seri dengan sumber Vs.
Satu-satunya perbedaan pada persamaan gain (yang menggunakan Vi sebagai tegangan input) adalah bahwa RC pada Persamaan (5.10) telah digantikan oleh kombinasi paralel antara RC dan RL. Hal ini dapat anda lihat pada Gambar 5.55 bahwa tegangan output berada di sepanjang kombinasi paralel kedua resistor tersebut.
Jika anda ingin menghitung gain keseluruhan (mulai dari sumber sinyal Vs sampai ke tegangan output Vo) maka anda hanya perlu menerapkan aturan pembagi tegangan sebagai berikut:
Karena hasil bagi Zi/(Zi + Rs) selalu harus kurang dari satu maka persamaan (5.76) mendukung fakta bahwa gain sinyal AvS selalu lebih kecil daripada sinyal gain AvL.
Video:
EXAMPLE 5.11
Using the parameter values for the fixed-bias configuration of Example 5.1 with an applied load of 4.7 kΩ and a source resistance of 0.3 kΩ, determine the following and compare to the no-load values:
.
Video:
.
Percobaan Fixed-bias
.
Video Percobaan:
.
Untuk konfigurasi Voltage-Divider pada Gambar 5.56 dengan penerapan resistor beban RL dan resistor sumber seri RS memiliki rangkaian ekivalen AC seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.57.
Pertama, perhatikan kemiripan Gambar 5.57 dengan Gambar 5.55, di mana satu-satunya perbedaan pada sisi input adalah hubungan paralel antara R1 dan R2 bukan hanya RB. Untuk yang lainnya masih sama persis. Berikut ini adalah persamaan-persamaan yang dihasilkan pada konfigurasi Voltage-Divider:
EXAMPLE 5.11-A
Using the parameter values for the voltage divider-bias configuration of Example 5.2 with an applied load of 4.7 kΩ and a source resistance of 0.3 kΩ, determine the following and compare to the no-load values:
.
Simulasi 1
.
Simulasi 2
.
Video:
Percobaan voltage divider
.
Video Percobaan:
.
Pada konfigurasi Emitter bias unbypassed seperti yang ditunjukkan Gambar di bawah ini, nilai Zi tetap tidak terpengaruh oleh beban yang diterapkan.
EXAMPLE 5.11-B
Using the parameter values for the emitter bias unbypassed -bias configuration of Example 5.3 with an applied load of 4.7 kΩ and a source resistance of 0.3 kΩ, determine the following and compare to the no-load values:
Simulasi
.
Video:
Percobaan emitter bias unbypassed
.
Video Percobaan:
.
Pada konfigurasi Collector feedback yang ditunjukkan pada Gambar di bawah, resistor RL dan RC terhubung pararel.
EXAMPLE 5.11-C
Using the parameter values for the collector feedback-bias configuration of Example 5.9 with an applied load of 4.7 kΩ and a source resistance of 0.3 kΩ, determine the following and compare to the no-load values:
.
Simulation 1
Simulation 2
.
Video:
Percobaan collector feedback
.
Video Percobaan:
.
Untuk konfigurasi Emitter-Follower pada Gambar 5.58, Rangkaian ekivalen AC sinyal kecilnya ditunjukkan pada Gambar 5.59. Satu-satunya perbedaan antara Gambar 5.59 dan konfigurasi Emitter-Follower tanpa beban pada Gambar 5.37 adalah hubungan paralel antara RE dan RL serta terdapat penambahan resistor sumber Rs. Persamaan-persamaannya dapat ditentukan dengan hanya mengganti RE dengan RE ‖ RL. Jika RE tidak muncul dalam suatu persamaan, resistor beban RL tidak mempengaruhi parameter tersebut. Artinya,
EXAMPLE 5.11-E
Using the parameter values for the emitter follower-bias configuration of Example 5.7 with an applied load of 4.7 kΩ and a source resistance of 0.3 kΩ, determine the following and compare to the no-load values:
.
Simulation
.
Gbr. 1.11 menunjukkan rangkaian pengikut emitor. Karena resistor emitor tidak dilewati oleh kapasitor, rangkaian ekuivalen ac dari pengikut emitor adalah seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 1.12. Hambatan ac rE dari rangkaian emitor diberikan oleh
Untuk menghitung penguatan tegangan dari pengikut emitor, mari kita ganti transistor pada Gbr. 1.12 dengan rangkaian ekuivalennya. Rangkaian kemudian menjadi seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 1.13. Perhatikan bahwa tegangan input diterapkan pada resistansi ac dari rangkaian emitor, yaitu (r'e + RE). Asumsikan dioda emitor ideal,
Tegangan output, Vout = yaitu RE
Tegangan input, Vin = yaitu (r'e + RE)
Penguatan tegangan pengikut emitor adalah
Pada sebagian besar aplikasi praktis, RE >> r'e sehingga Aν =1.
Dalam praktiknya, penguatan tegangan pengikut emitor adalah antara 0,8 dan 0,999.
https://www.brainkart.com/article/Voltage-Gain-of-Emitter-Follower_13298/
.
Video:
Percobaan emitter follower
.
Video Percobaan: