Bab 13 Umpan Balik Negatif

Bab 13 Umpan Balik
(Feedback)
By : M. Ramdhani
Tujuan instruksional :
• Mengetahui keunggulan penguat umpan balik
dibanding penguat tanpa umpan balik
• Mengenal topologi umpan balik yang tepat
untuk penguat tegangan, arus,
transimpedansi dan transkonduktansi
• Menggunakan topologi umpan balik yang
tepat untuk menaikkan atau menurunkan
tahanan masukan atau keluaran
Pengertian
• Umpan balik (feedback) dapat diartikan
mengembalikan sebagian isyarat keluaran ke
bagian masukan
• Sistem umpan balik adalah suatu sistem
dimana sinyal keluaran dari penguat
dikembalikan lagi kemasukan penguat
tersebut, sehingga sinyal keluaran bergabung
dengan sinyal masukan
Jenis Umpan Balik
Umpan
Balik
Umpan
Balik Negatif
Umpan
Balik Positif
Umpan Balik Negatif
• Penguatannya lebih stabil, karena tidak lagi dipengaruhi oleh
komponen-komponen internal dari penguat, melainkan hanya
dari komponen-komponen umpan baliknya.
• Hambatan dalam output dan input tidak lagi bergantung pada
parameter-parameter internal transistor, misalnya hie dan
hoe. Namun bergantung pada komponen luarnya saja.
• Respon frekuensi menjadi lebih lebar baik pada LF maupun
pada HF.
• Pada kondisi tertentu nonlinearitas (distorsi harmonik) dan
rasio S/N dari penguat dapat diperbaiki.
Kerugian :
• Penguatan sinyal menjadi lebih kecil. Kekurangan ini
tidak begitu berarti karena dengan menggunakan opamp penguatan 104 sudah demikian murahnya.
• Jika menggunakan banyak besaran umpan balik akan
cenderung tidak stabil yaitu kecenderungan
berosilasi dan menghasilkan sinyal tegangan output
yang tidak diinginkan.
Penguat Tanpa Umpan Balik (Open Loop)
Xi
A
X o  AX i
Xo
Penguat Umpan Balik (Close Loop)
Xs

Xi

Xo
A

Xf

X o  AX i
X f  X o
Xi  Xs  X f 
Xo
A

X s 1  A
Xo
1

 X s  X o  X o      X s
A
A

Jika penguat dirancang dengan β = 0,1 dengan penguat
yang dipakai adalah Av = 1000, maka faktor penguatan
Aβ = 100, maka Afb = 1000/101 ~ 10. Sedangkan jika
penguat tsb berubah penguatannya menjadi Av = 500,
maka penguatan karena umpan balik menjadi Afb =
500/51 ~ 10. Terlihat disini bahwa walaupun penguat
tadi berubah penguatannya (karena faktor ekternal
seperti suhu), namun penguatan karena umpan balik
praktis tidak berubah, yaitu ~ 10.
Stabilitas Penguatan
Jika A = 1000 ± 200 yaitu kesalahan penguatan
tsb 20%, dengan menggunakan umpan balik
negatif β = 0,01 maka kesalahannya menjadi 2%,
dengan Afb = 100 ± 2.
Macam Hubungan Umpan Balik
Hubungan
Umpan Balik
Seri
Tegangan
(Series – Shunt)
Paralel
Tegangan
(Shunt – Shunt)
Seri
Arus
(Series – Series)
Paralel
Arus
(Shunt – Series)
Seri Tegangan (Series – Shunt)
• Ciri-ciri : impedansi input diperbesar dan impedansi output
kecil
Vs
Vi
Vf
Vo
A
Vi

RL
Vf
Vo
Vo
Vo
Penguatan Umpan Balik
Vo
AVi
AVi
AVi
A
Af 




Vs Vi  V f Vi  Vo Vi  AVi 1  A
Ii
I
Zo
Vs
Vi
Vf
RL
Zi
AVi
Vo
Vo
Vo
Impedansi Input dan Output Umpan Balik
Vs Vi  V f Vi  Vo Vi  AVi Vi
Z if 



 1  A   Z i 1  A 
Ii
Ii
Ii
Ii
Ii
V IZ o  AVi
Z of  
I
I
Vs  0  Vi  V f
Z of
Z of
IZ o  AVi IZ o  AV f
IZ o  A V
V



 Z o  A  Z o  A Z of
I
I
I
I
Zo

1  A
Z of
Vs
Z if
A f Vs
RL
Vo
Cara Mencari A, β
Contoh
 VDD
g m  4000S
10k
CD
Vo
80k
Vs
20k
10k
Paralel Tegangan (Shunt – Shunt)
• Ciri-ciri : menurunkan impedansi input dan impedansi output
Ii
Vo
A
Ii
Is
RL
If

If
Vo
Vo
Vo
Penguatan Umpan Balik
Vo
AI i
AI i
AI i
A
Af 




Is Ii  I f
I i  Vo I i  AI i 1  A
Cara Mencari A, β
Contoh
 VDD
g m  5mS
5,1k
20k
Vo
1k
Vs
Rs
Cs
Seri Arus (Series – Series)
• Ciri-ciri : menaikkan impedansi input dan impedansi output
Io
Vs
Vi
Vf
Io
A
Vi

Vf
Io
RL
Cara Mencari A, β
Contoh :
h fe  120, hie  900
 16
470k
2,2k
Vo
C1
Vs
Io
510
Paralel Arus (Shunt – Series)
• Ciri-ciri : menurunkan impedansi input dan menaikkan
impedansi output
Ii
Io
Io
A
Ii
Is
If

If
Io
RL
Cara Mencari A, β