Penguat Tegangan

Transitor memerlukan tegangan bias agar dapat digunakan sebagai penguat tegangan. Tegangan bias yang perlu diperhatikan pada transistor bipolar agar dapat bekerja sebagai penguat tegangan adalah V_CC dan V_BE. Rangkaian dasar penguat tegangan menggunakan transistor bipolar (BJT) dapat dilihat pada gambar berikut.

Rangkaian Dasar penguat Tegangan

Antara parameter input dan output terdapat hubungan dalam bentuk eksponensial sebagai berikut.

$-i_{E}=I_{o}\left \{ exp (\frac{v_{BE}}{V_{T}})-1 \right \}$

$-i_{E}\approx I_{o}exp (\frac{v_{BE}}{V_{T}})$

Arus kolektor (i_C) besarnya hampir mendekati arus emitor (i_E), dengan demikian dapat dituliskan sebagai berikut.

$-i_{C}\approx I_{o}exp (\frac{v_{BE}}{V_{T}})$

dan tegangan kolektor diberikan adalah

$v_{C}=V_{cc}-i_{C}R_{L}$

$v_{C}=V_{cc}-I_{o}R_{L}exp(\frac{v_{BE}}{V_{T}})$

Persamaan diatas menunjukkan hubungan antara tegangan input v_BE dan tegangan output v_C dimana keduanya terdapat komponen DC (untuk panjar) dan komponen AC (isyarat). Sayangnya keluaran dan masukan merupakan hubungan yang tidak selalu linier. Dengan kata lain tidak selalu keluaran merupakan copy dari masukan sehingga terjadi keluaran yang terdestori (cacat). Ini terjadi akibat isyarat masukan yang terlalu besar.

Sinyal Output Penguat Tegangan

Pada gambar diatas isyarat keluaran dari suatu input 1 dan 1.8 mV memperlihatkan bentuk sinusoida yang sempurna (tidak terjadi distorsi). Namun jika isyarat masukan diperbesar menjadi 4 dan 8 mV nampak bahwa untuk garis referensi di 7V, isyarat keluaran tidak simetri lagi (bagian bawah lebih tajam). Pada isyarat masukan sebesar 15 mV , isyarat keluaran mengalami distorsi yang sangat nyata. Saat masukan diperbesar ke harga 20 mV, masukan kolektor menyamai tegangan emiter, akibatnya transistor berada pada daerah jenuh sehingga isyarat
keluaran terpotong kurang lebih 2V.

Dengan demikian kita hanya dapat menentukan besarnya tegangan keluaran karena adanya perubahan yang sangat kecil pada masukan, yang lebih dikenal sebagai penguatan isyarat kecil (small-signal gain).

dan besarnya penguatan diberikan adalah

$\frac{dv_{c}}{dv_{BE}}=-\left \{ (\frac{R_{L}}{V_{T}})I_{o}exp(\frac{v_{BE}}{V_{T}}) \right \}$

$\frac{dv_{c}}{dv_{BE}}=-\frac{i_{C}R_{L}}{V_{T}}$

Pada persamaan diatas terlihat bahwa penguatan berharga negatif, artinya jika v_BE naik maka i_C juga naik, tetapi sebaliknya v_C akan menurun. Untuk pengoperasian pada isyarat kecil, i_C tetap mendekati harga panjar DC yaitu I_C, sehingga penguatan isyarat kecil diberikan oleh

$A_{V}=-\frac{I_{C}R_{L}}{V_{T}}$