penguat umpan balik negatif

Laboratoria Sistem Elektronika STTTelkom

BAB IX

PENGUAT

UMPAN-BALIK NEGATIF


Pendahuluan

• Sifat UBN antara lain:• 1. Mengurangi kesensitifan gain terhadap parameter-parameter

komponen rangkaian.• 2. Mengurangi distorsi non-linear.• 3. Mengendalikan impedansi input atau pun output (menaikkan atau

menurunkan).• 4. Memperlebar bandwidth.

• Kekurangan UBN:• 1. Terdapat (open-loop) gain yang tidak terpakai.• 2. Bertambahnya komponen rangkaian.

• Untuk contoh kasus, silakan baca Sedra-Smith.


Bangun Dasar UBN


Bangun Dasar UBN (lanjutan)


Bangun Dasar Penguat A

Penguat A dapat dibangun dengan menggunakan Op-Amp

atau meng-kaskade/kaskode penguat dasar.

A

CE

+

+-

-

CB

+

--

+

CC

+

--

+

CS

+

+-

-

CG

+

--

+

CD

+

--

+


Bangun Dasar Penguat A (lanjutan)

Differential CE

+

+-

-

Differential CB

+

--

+

Differential CC

+

--

+

Differential CS

+

+-

-

Differential CG

+ +

- -Differential CD

+ +

- -


Topologi 1: Penguat Tegangan


Topologi 1: Penguat Tegangan (lanjutan)

1

2

s

o

Z

Z1

V

VfA

Z: Impedansi, bentuk lebih luas dari

resistansi.

Z2Z1

Vo

Vs


Topologi 2: Penguat Arus


Topologi 2: Penguat Arus (lanjutan)

AA

I

IA

s

of

1 )1( A

R

I

VR i

s

iif

)1( ARR oof

Io

Is1

2

s

o

ZZ

1I

IfA


resistansi.

Z1

Z2


Topologi 3: Penguat Transkonduktansi


Topologi 3: Penguat Transkonduktansi (lanjutan)

AA

V

IA

s

of

1

)1( ARI

VR i

i

sif )1( ARR oof

Z

1

V

I

s

o fA


resistansi.

IoVs

Z


Topologi 4: Penguat Transimpedansi


Topologi 4: Penguat Transimpedansi (lanjutan)

VoIs

Z

ZI

V

s

o fA


resistansi.

Kesimpulan: Topologi disesuaikan dengan sinyal input/output

Input:

A. Tegangan; butuh Rin sebesar mungkin sehingga dipilih Series-Mixing.

B. Arus, butuh Rin sekecil mungkin sehingga dipilih Shunt-Mixing

Output:

A. Tegangan; butuh Rout sekecil mungkin sehingga dipilih Shunt (voltage – Sampling).

B. Arus; butuh Rout sebesar mungkin sehingga dipilih Series (current – Sampling).


Menghitung Loop Gain Ab

• Besar loop gain perlu diketahui untuk memprediksi kestabilan dan bandwidth penguat UBN. Menghitung Loop Gain Ab dapat dilakukan dengan dua cara:

• 1. Menghitung open-loop gain A dan faktor UBN b secara terpisah, lalu mengalikan keduanya. Pada kasus ini pengaruh pembebanan rangkaian umpanbalik b terhadap penguat A harus diperhitungkan.

• 2. Menghitung langsung hasil kali Ab. Pada kasus ini loop diputus di titik tertentu dan pada titik tersebut diletakkan sumber sinyal bebas. Dampak sinyal bebas tersebut diamati dan hasilnya menunjukkan loop gain Ab.


Loop Gain Ab 1: Penguat Tegangan

Z2Z1

Vo

Vs

Z2Z1

Vo

Z1

Z2

21

1

o

f

ZZ

Z

V

V

Vf

s

o

V

VA

Ro

Ri


Loop Gain Ab 1: Penguat Arus

Io

Is

Z1

IoIf

Z1

Z2

Z2

Z1 Z2Ri

Ro

s

o

IIA

21

1

o

f

ZZZ

II


Loop Gain Ab 1: Penguat Transkonduktansi

IoVs

Z Z

Ri Ros

o

VI

A

Z

VfIo

ZI

V

o

f


Loop Gain Ab 1: Penguat Transimpedansi

VoIs

Z Z

Ri Ro

s

o

I

VA

ZIf Vo

Z

1

V

I

o

f


Contoh Ab 1: Penguat Arus


Contoh Ab 1: Penguat Arus (lanjutan)


Loop Gain Ab 2


Loop Gain Ab 2: Contoh 1


Loop Gain Ab 2 (lanjutan)


Loop Gain Ab 2: OC


Loop Gain Ab 2: SC


Contoh UBN 1

- ++ -

+- +

-

mnCox= 20mA/V2

|Vt|= 1V

|VA|= 100V

A. Topologi umpanbalik?

B. Bila loop gain sangat besar, berapa nilai penguatan?

C. Coba cari nilai tepat Io/Vs.


Contoh UBN 2

penguat umpan balik negatif

Technology