Solusi Pekerjaan Rumah #9 Penguat MOSFET EL2005 Elektronika

Solusi Pekerjaan Rumah #9
Penguat MOSFET
EL2005 Elektronika Sem 2 2013-2014
1. Perhatikan rangkaian pada Gambar 1 di bawah ini.
a. Tentukan titik kerja rangkaian bila Rsig=100k, Rf=100k, RD=3k, RL=10k, VDD=20V,
Vth=5V dan K=1mA/V2. Carilah nilai transkonduktasi gm pada titik kerja tersebut.
b. Gambarkan rangkaian ekivalen sinyal kecil ac rangkaian tersebut. Bila ro=∞, turunkan
persamaan penguatan tegangan tanpa beban, dan resistansi input dan outputnya. Gunakan
hasil pada (a) untuk menentukan nilainya.
c. Bila
carilah
dan
saat beban terpasang. Tentukan
juga batas amplituda
agar transistor masih dalam keadaan saturasi.
VDD
RD
Rf
Rsig
C2
C1
vout
vsig
RL
vin
Gambar 1 Rangkaian soal 1
Jawab
a. Transistor dalam keadaan saturasi karena
Dan diperoleh
transistor cut-off.
Juga diperoleh
sehingga
karena solusi lain
dan arus
Transkonduktasi sinyal kecil transistor
b. Rangkaian ekivalen sinyal kecil untuk penguat
menyebabkan
Rsig
vsig
Rf
vin=vgs
gmvgs
RD
Rangkaian tanpa beban, KCL pada simpul output
c. Dengan beban terpasang, KCL
Tagangan input dapat dihitung
vout
RL
FET memasuki saturasi bila
diperoleh batas
atau
sehingga
atau
atau
Untuk menentukan batas sinyal input:
Catatan untuk soal ini resistansi sumber sinyal Rsig 100k sangat besar dan resistansi umpan balik Rf
dan resistansi drain RD terlalu kecil sehingga penguatan menjadi sangat kecil (justru meredam).
2. Perhatikan rangkaian source follower pada Gambar 2 di bawah ini.
a. Bila R1=2M, R2=1M, RS=1k, RL=10k, VDD=15V, dan transistor memiliki Vth=2V dan
K=0,2mA/V2, tentukan titik kerja DC rangkaian dan carilah parameter rangkaian ekivalen
sinyal untuk transistornya.
b. Gambarkan rangkaian ekivalen sinyal kecil ac dan turunkan persamaan penguatan
tegangan, resistansi input dan output penguat tersebut dengan beban terpasang. Gunakan
hasil pada (a) untuk memperoleh hasilnya.
c. Evaluasi apakah amplituda input sinyal dapat menyebabkan transistor masuk pada mode
cut-off dan mode triode? Bila ya, pada input tegangan berapa keadaan itu dapat tercapai?
VDD
C1
R1
C2
vin
R2
RS
Gambar 2 Rangkaian soal 2
Jawab
a. Tegangan pada gate
Anggap transistor saturasi, arus transistor
vout
Diperoleh
karena
Arus transistor
karena solusi lain lebih tinggi dari VDD. Keadaan saturasi dipenuhi
dan
Transkonduktasi ssinyal kecil transistor
b. Rangkaian ekivalen sinyal kecil untuk penguat
i
0
Rsig
i
vsig
1/gm
vin
RS
vout
RL
Penguatan tegangan
Resistansi input
Resistansi output
c. Transistor cut-off bila
atau
Kondisi penyebab cut-off adalah
sehingga dapat diturunkan
Trioda diperoleh bila memenuhi (1)
dan (2)
Evaluasi (1) dari hasil sebelumnya
Evaluasi (2)
Pada rangkaian sinyal kecil
,
dan
Dengan demikian trioda terjadi bila memenuhi (1) dan (2) di atas, yaitu