RANGKAIAN-RANGKAIAN DIGITAL (DARLINGTON, AMPLIFIER, DAN REGULATOR)

Rangkaian-rangkaian digital adalah rangkaian yang menggunakan transistor sebagai switch. Rangkaian-rangkaian linear adalah rangkaian yang menggunakan transistor sebagai sumber arus. Penggerak LED dengan sumber arus transistor adalah salah satu contoh rangkaian linear. Contoh yang lain adalah penguat (amplifier), yaitu rangkaian yang menaikkan amplitudo sinyal. Gagasannya ialah memasukkan sinyal ac yang kecil ke dalam transistor dan mengeluarkan sinyal ac yang lebih besar dengan frekuensi yang sama. Penguat menjadi penting pada rangkaian-rangkaian radio, televisi, dan rangkaian komunikasi lainnya.

Darlington

Pada gambar 5.1 ditunjukkan suatu rangkaian penguat Darlington. Penguat Darlington ini didesain agar menghasilkan harga β yang jauh lebih besar. Kolektor kedua transistor dihubungkan, emitter pada transistor pertama mendrive basis transistor kedua. Karena itu β keseluruhan dari penguat Darlington dirumuskan:

β = β₁ . β₂

Keuntungan dari penguat Darlington adalah memiliki Zin (impedansi input) yang tinggi.

Penguatan tegangan keseluruhan dari penguat Darlington mendekati 1. Akibat utamanya adalah penambahan impedansi input yang sangat besar dan penurunan impedansi output secara drastis. Penguat Darlington digunakan untuk mengisolasi sumber dengan impedansi tinggi dari beban dengan impedansi rendah. Jika mencoba memnerikan suatu sinyal langsung dari suatu sumber dengan impedansi tinggi ke beban dengan impedansi rendah, maka sebagian besar dari tegangan ac tersebut akan hilang pada impedansi sumber tersebut. Dengan menambahkan penguat Darlington antara sumber dan beban tersebut, kita dapat mencegah kehilangan sinyal yang terlalu banyak dan sumber akan cukup konstan untuk sebagian besar tahanan beban.

Diferensiasi amplifier

Rangkaian dasar penguat diferensial tampak seperti gambar 5.2 yang terdiri atas dua transistor utama dengan 2 input dan output. Rangkaian tersebut simetris, transistor Q1 dan Q2 mempunyai karakteristik yang sama. Tahanan beban di kolektor juga sama. Besarnya tegangan output secara umum dapat dinyatakan dengan persamaan:

Dengan A adalah penguatan masing-masing transistor yang besarnya sama. Tegangan keluarannya akan nol jika kedua tegangan input memiliki besar yang sama.

Penguat diferensial merupakan rangkaian kopling langsung dari dua transistor dan menjadi tulang-punggung dari rangkaian-rangkiaian terpadu linear (linear integrated circuit). Salah satu alasan penguat diferensial demikian popular karena drift dapat dihilangkan, paling sedikit sebagian.

Regulator

Cara yang sederhana untuk menyempurnakan pengaturan tegangan adalah dengan regulator zener, seperti gambar 5.3. Kelebihan rangkaian tersebut dibandingkan dengan tanpa rangkaian common emitter adalah arus yang dihasilkan lebih besar.

Tegangan beban akan tetap sama dengan tegangan zener (dikurangi dengan tegangan yang jatuh pada transistor V_BE), kecilnya arus pada dioda zener dapat dibatasi oleh penguatan arus transistor (β).

V_out = V_Z - V_BE

Oleh karena itu, regulator tersebut dapat digunakan untuk menggerakkan beban yang membutuhkan arus besar.

Pengikut zener mempunyai dua keuntungan terhadap pengatur tegangan biasa. Pertama, arus dc yang melalui R_S merupakan penjumlahan dari arus zener dan arus basis yang besarnya sama dengan

I_B βdc = I_L

Karena arus basis ini jauh lebih kecil dari arus beban, kita dapat menggunakan dioda zener yang lebih kecil. Kedua, tegangan yang terdapat pada tegangan beban konstan karena mempunyai sumber konstan.

Dua keuntungan dari pengikut zener, beban yang berkurang pada zener dioda dan impedansi output yang lebih rendah, memungkinkan kita mendesain pengatur tegangan yang konstan. Ide dasarnya adalah bahwa pengikut emitter memperbesar kemampuan arus yang lewat pada pengatur zener. Pengikut zener memperbesar arus beban dengan factor bdc.