TUGAS SUB BAB 5.16 ~ PERKULIAHAN

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

1. Pendahuluan [ kembali ]

Dalam dunia elektronik, penguatan sinyal dan pemrosesan informasi menjadi fokus saat merancang berbagai sistem.

Pendekatan yang umum digunakan untuk mencapai tujuan ini adalah dengan menggunakan sistem cascading.

Sistem bertingkat adalah konfigurasi sirkuit elektronik yang menggunakan beberapa blok penguatan berturut-turut untuk meningkatkan penguatan dan kinerja sistem secara keseluruhan.

Pada dasarnya, sistem cascade menggabungkan manfaat setiap tahap penguatan untuk mencapai perolehan keseluruhan yang lebih tinggi.

Setiap tahap penguatan dapat dirancang sesuai dengan kebutuhan aplikasi dengan karakteristik tertentu seperti penguatan, bandwidth, dan respons frekuensi.

Penggunaan sistem cascade tidak terbatas pada aplikasi spesifik apa pun.

Mereka digunakan dalam berbagai sistem elektronik termasuk amplifier audio, penerima radio, penerima sinyal digital, dll.

Karena Anda dapat menyesuaikan properti setiap tingkat penguatan, sistem cascade sangat fleksibel dan dapat diterapkan pada berbagai situasi.

Namun, merancang dan mengimplementasikan sistem cascade memerlukan pemahaman mendalam tentang berbagai aspek teknis seperti impedansi, kebisingan, dan stabilitas.

Oleh karena itu, pemahaman komprehensif tentang landasan teori dan prinsip pengoperasian sistem cascade adalah kunci untuk mengoptimalkan kinerja dan efisiensi sistem secara keseluruhan.

2. Tujuan [ kembali ]

a. Mengetahui apa itu sistem kendali cascade

b. Mengethaui bagaimana mengoperasikan cascade

c. Mengetahui komponen komponen dan sifat cascade system

d. Dapat membuat rangkaian sistem cascade

3. Alat dan Bahan [ kembali ]

1. Resistor berfungsi sebagai menghambat arus dalam rangkaian listrik

Cara menghitung nilai resistansi resistor berdasarkan gelang warna :

1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama

2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua

3. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ketiga

4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang keempat atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n), ini merupakan nilai toleransi resistor

2. Transistor

Transistor merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif yang paling sering digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian Elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks. Transistor pada umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenide.

3. Ground

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. 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.

5. Kapasitor untuk menyimpan muatan listrik pada rangkaian elektronika

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

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

4. Dasar Teori [ kembali ]

Pendekatan sistem dua port adalah pendekatan analitis yang umum digunakan dalam elektronik untuk memodelkan interaksi antara dua bagian rangkaian atau sistem.

Dalam konteks sistem kaskade, pendekatan dua port digunakan untuk menganalisis interaksi antara setiap tahap penguat sebagai dua koneksi atau port dengan hubungan input dan output.

Pendekatan sistem dua port sangat berguna untuk sistem multistage seperti yang ditunjukkan pada Gambar

5.67

Di sini, Av1, Av2, Av3, dan seterusnya.

adalah kenaikan tegangan setiap tahap di bawah beban.

Artinya, Av1 ditentukan oleh impedansi masukan Av2, yang bertindak sebagai beban untuk AV1.

Untuk Av2, Av1 menentukan kekuatan sinyal dan impedansi sumber pada masukan AV2.

Total keuntungan sistem merupakan hasil kali keuntungan individu sebagai berikut:

Dan total :

RC Coupled BJT Ampliers

Sambungan tahap penguat yang umum adalah rangkaian berpasangan RC yang ditunjukkan pada Gambar 5.

69 dalam contoh berikut.

Nama ini berasal dari fakta bahwa beban tahap pertama adalah kombinasi kapasitor Cc yang digabungkan secara kapasitif dan RC.

Kapasitor kopling dua tahap memberikan isolasi dari perspektif DC, namun bertindak sebagai hubung singkat yang setara untuk respons AC.

Impedansi masukan tahap kedua bertindak sebagai beban untuk tahap pertama, memungkinkan pendekatan analisis yang sama seperti yang dijelaskan dalam dua bagian terakhir.

Cascade Connection

Konfigurasi cascode memiliki salah satu dari dua konfigurasi.

Kolektor transistor pertama dihubungkan ke emitor transistor berikutnya.

Kemungkinan susunannya ditunjukkan pada Gambar 5.

70.

Yang kedua ditunjukkan pada Gambar 5.

71 pada contoh di bawah.

5. Prinsip Kerja [ kembali ]

Gain daya, atau gain tegangan dapat dicapai oleh single stage amplifier (penguat satu tahap) tetapi tidak cukup dalam aplikasi praktis. Untuk itu, kita harus menggunakan beberapa tahap amplifikasi untuk mencapai daya atau gain tegangan yang diperlukan.

Disini jenis amplifier disebut sebagai analisis multistage amplifier. Dalam penguat atau amplifier ini, output tahap pertama diumpankan ke input tahap berikutnya, dan seterusnya. Jenis koneksi seperti ini umumnya dikenal sebagai cascading.

Karena penguatan amplifier (op-amp) secara cascading ini kita dapat menguatkan tegangan ke tegangan yang kita butuhkan. Untuk lebih jelasnya prinsip kerja dari cascade system bisa di lihat pada penjabaran di bawah ini

Sinyal Masukan (Vin): Sinyal masukan pertama dimasukkan ke dalam tahap penguatan pertama dari cascade system.

Tahap Penguatan Pertama: Tahap penguatan pertama menerima sinyal masukan (Vin) dan memberikan penguatan pertama (Vout1).

Tahap Penguatan Kedua: Sinyal keluaran dari tahap pertama (Vout1) menjadi masukan untuk tahap penguatan kedua. Tahap penguatan kedua memberikan penguatan tambahan terhadap sinyal tersebut, menghasilkan sinyal keluaran kedua (Vout2).

Tahap Penguatan Berikutnya: Proses ini terus berlanjut untuk setiap tahap penguatan berikutnya dalam cascade system. Setiap tahap penguatan akan menerima sinyal keluaran dari tahap sebelumnya dan memberikan penguatan tambahan.

Sinyal Keluaran (Vout): Sinyal keluaran dari cascade system adalah hasil dari penguatan total dari seluruh tahap penguatan. Sinyal ini adalah kombinasi dari semua penguatan dari setiap tahap dan dapat digunakan sesuai dengan keperluan aplikasi.

Example dan Problem

Example 5.14

1. Sistem dua tahap pada Gambar 5.68 menggunakan transistor emitor-follower konfigurasi sebelum konfigurasi common-base untuk memastikan persentase maksimum dari sinyal yang diterapkan muncul di terminal input dari penguat common-base. Dalam Gambar. 5.68 , nilai tanpa beban disediakan untuk setiap sistem, dengan pengecualian Zi dan Zo untuk emitor-follower, yang merupakan nilai yang dimuat. Untuk konfigurasi Gambar 5.68 , tentukan:

A. Keuntungan yang dimuat untuk setiap tahap.

B. Keuntungan total untuk sistem, Av dan Avs

C. Gain arus total untuk sistem.

D. Gain total untuk sistem jika konfigurasi emitor-follower dihilangkan

SOLUSI :

Untuk konfigurasi emitor-follower, gain yang dimuat adalah

Untuk konfigurasi basis umum

Secara total, oleh karena itu, gain sekitar 25 kali lebih besar dengan konfigurasi emitor-lanjutan

untuk menarik sinyal ke tahap penguat. Perhatikan, bagaimanapun, bahwa juga penting bahwa

impedansi keluaran tahap pertama relatif dekat dengan impedansi masukan tahap kedua

tahap, jika tidak, sinyal akan "hilang" lagi oleh aksi pembagi tegangan.

Example 5.15:

A. Hitung gain tegangan tanpa beban dan tegangan keluaran dari transistor RC-coupled amplifier dari Gambar 5.69.

B. Hitung penguatan keseluruhan dan tegangan keluaran jika beban 4,7 k diterapkan ke detik tahap, dan bandingkan dengan hasil bagian (a).

C. Hitung impedansi masukan tahap pertama dan impedansi keluaran tahap kedua panggung.

Solusi:

A. Hasil analisis bias dc adalah sebagai berikut untuk setiap transistor:

VB = 4.8 V, VE = 4.1 V, VC = 11 V, IE = 4,1 mA

Untuk tahap kedua yang dibongkar, keuntungannya adalah

menghasilkan keuntungan keseluruhan sebesar

tegangan outputnya adalah

B. Keuntungan keseluruhan dengan beban 10-k yang diterapkan adalah

yang jauh lebih kecil dari keuntungan yang dibongkar karena R L relatif dekat dengan R C.

C. Impedansi masukan tahap pertama adalah

sedangkan impedansi keluaran untuk tahap kedua adalah

Example 5.16:

Hitung penguatan tegangan tanpa beban untuk konfigurasi cascode pada Gambar 5.71.

Solution:

hasil analisis arus DC:

karena IE1 = IE2

resistansi dinamis untuk setiap transistor adalah

Pembebanan pada transistor Q1 adalah impedansi input dari transistor Q2 di CB konfigurasi seperti yang ditunjukkan oleh r e pada Gambar 5.72. Hasilnya adalah penggantian R C dalam persamaan dasar tanpa beban untuk mendapatkan CB konfigurasi, dengan impedansi input konfigurasi CB sebagai berikut..

dengan gain tegangan untuk tahap kedua (common base).

Gain tanpa beban secara keseluruhan adalah

Seperti yang diharapkan, dalam Contoh 5.16, tahap CE memberikan impedansi input yang lebih tinggi daripada yang bisa diharapkan dari tahap CB. Dengan penguatan tegangan sekitar 1 untuk tahap pertama, Kapasitansi input efek Miller dijaga cukup rendah untuk mendukung respons frekuensi tinggi yang baik. Gain tegangan yang besar sebesar 265 disediakan oleh tahap CB untuk memberikan desain keseluruhan yang baik tingkat impedansi masukan dengan tingkat penguatan yang diinginkan

6. Soal Latihan [ kembali ]

1. Penguat cascaded adalah jaringan dan port yg dirancang dengan amplifier yang dihubungkan secara?

A. Paralel

B. Seri (√)

C. Seri dan paralel

D. Terbuka

E. Tertutup

Pembahasan: kaskade adalah jaringan dua port yang dirancang dengan amplifier yang dihubungkan secara seri ketika setiap amplifier mentransmisikan output daya ke input amplifier kedua dalam rantai daisy.

2. teori penguat cascaded digunakan untuk gain?

A. Rendah

B. Yg hilang

C. Tinggi (√)

D. Normal

E. Stabil

Pembahasan: Ketika produk gain-bandwidth stabil, maka kita harus menukar bandwidth yang ditujukan untuk gain tinggi dalam amplifier satu tahap. Teori penguat cascade digunakan untuk gain tinggi serta bandwidth tinggi.

3. kelemahan utama dari cascaded system adalah ketika beberapa tahap meningkat, maka bandwith akan?

A. Bertambah

B. Hilang

C. Stabil

D. Berkurang(√)

E. Putus

Pembahasan: Meskipun penguatan penguat terutama tergantung pada parameter perangkat serta komponen rangkaian, terdapat batas penguatan yang lebih tinggi yang dapat dicapai dari penguat satu tahap. penguatan penguat ini tidak cukup dalam aplikasi praktis.Seperti di atas satu tahap digunakan dalam seri itu disebut sebagai penguat multi-tahap. Kelemahan utama dari penguat cascade adalah ketika beberapa tahap meningkat maka bandwidth akan berkurang

7. Percobaan [ kembali ]

Rangkaian 5.67