Transistor bipolar atau Bipolar Junction Transistor (BJT) merupakan salah satu komponen utama dalam sistem penguatan sinyal analog. Dalam aplikasinya, BJT tidak hanya digunakan untuk memperkuat sinyal DC, tetapi juga sangat efektif dalam memperkuat sinyal AC, terutama sinyal-sinyal kecil yang umum ditemukan dalam sistem komunikasi, audio, dan sensor. Untuk keperluan ini, diperlukan pendekatan khusus yang disebut sebagai analisis AC atau analisis sinyal kecil, di mana perilaku transistor dikaji ketika dilewati oleh sinyal bolak-balik beramplitudo rendah.
Konsep utama dalam analisis AC pada BJT adalah pemisahan antara analisis DC dan AC. Pada dasarnya, dalam kondisi kerja normal, sebuah transistor harus berada dalam titik kerja (bias) tertentu agar mampu memperkuat sinyal dengan stabil. Titik kerja ini ditentukan oleh sumber-sumber tegangan DC yang disusun dalam rangkaian biasing. Namun, saat menganalisis bagian AC, semua sumber tegangan DC dianggap sebagai hubungan pendek (short circuit) karena mereka tidak berpengaruh terhadap sinyal bolak-balik. Sebaliknya, kapasitor coupling dan bypass, yang secara ideal menghambat arus DC, akan berperilaku sebagai hubungan pendek untuk sinyal AC karena impedansi mereka menjadi sangat kecil pada frekuensi yang cukup tinggi.
Dalam konteks ini, transistor digambarkan dengan model rangkaian setara AC yang menyederhanakan analisis sinyal kecil. Model yang paling banyak digunakan adalah model resistansi emitor dinamis, atau sering disebut model re. Model ini mengasumsikan bahwa pada frekuensi rendah hingga menengah, efek kapasitif dari transistor dapat diabaikan, sehingga perilaku transistor dapat dimodelkan sebagai kombinasi dari resistansi-resistansi internal yang sederhana. Hal ini memudahkan perhitungan dan pemahaman mengenai bagaimana sinyal dikuatkan, bagaimana sinyal bergerak dari input ke output, dan bagaimana rangkaian berinteraksi dengan beban eksternal.
https://electronics.stackexchange.com/questions/409682/bjt-ac-analysis-using-r-e-model
Salah satu konfigurasi rangkaian BJT yang paling umum digunakan dalam penguatan sinyal AC adalah konfigurasi common-emitter. Dalam konfigurasi ini, sinyal AC diberikan ke basis transistor, dan sinyal output diambil dari kolektor, dengan emitor sebagai titik referensi bersama (ground AC). Konfigurasi ini dikenal karena mampu memberikan penguatan tegangan yang cukup besar dan memiliki fase output yang terbalik terhadap input. Selain itu, variasi lain seperti emitter-follower atau common-collector digunakan ketika dibutuhkan penguatan arus dan impedansi output rendah, meskipun penguatan tegangannya mendekati satu. Konfigurasi ini sering digunakan sebagai buffer antara sumber sinyal dan beban.
Konfigurasi lain yang juga penting adalah common-base, yang memiliki impedansi input sangat rendah namun respons frekuensi yang baik, menjadikannya pilihan dalam sistem frekuensi tinggi seperti RF. Sementara itu, konfigurasi dengan umpan balik kolektor digunakan untuk meningkatkan stabilitas penguatan dan memperbaiki linieritas respon AC. Dalam praktik perancangan, pemilihan konfigurasi tergantung pada kebutuhan penguatan, karakteristik impedansi, serta stabilitas sistem secara keseluruhan.
Dalam analisis AC, penting untuk memahami bagaimana rangkaian berinteraksi dengan sumber sinyal dan beban. Impedansi input dan output suatu penguat mempengaruhi seberapa baik sinyal dapat ditransfer. Impedansi input yang terlalu rendah dapat menyebabkan sumber sinyal terbebani secara berlebihan, sementara impedansi output yang terlalu tinggi dapat menyebabkan kehilangan sinyal saat dihubungkan dengan beban. Oleh karena itu, salah satu tujuan analisis AC adalah untuk memastikan bahwa penguat dirancang dengan parameter impedansi yang sesuai, sehingga transmisi sinyal berlangsung dengan efisien.
Hal lain yang juga diperhatikan dalam analisis AC adalah penggunaan kapasitor coupling dan bypass. Kapasitor coupling berfungsi untuk menghubungkan dua bagian rangkaian tanpa membawa tegangan DC, memungkinkan hanya sinyal AC yang diteruskan. Sementara itu, kapasitor bypass digunakan untuk menstabilkan titik emitor terhadap sinyal AC. Dengan menghubungkan kapasitor antara emitor dan ground, sinyal AC dapat 'dibuang' ke ground, membuat emitor menjadi titik diam terhadap AC dan meningkatkan penguatan total rangkaian.
Untuk mendukung pemahaman dan keakuratan desain, simulasi komputer menjadi alat bantu yang sangat berguna dalam analisis AC pada BJT. Perangkat lunak seperti PSpice atau Multisim memungkinkan pengguna untuk melihat respons rangkaian terhadap berbagai kondisi, termasuk variasi nilai komponen dan pengaruh frekuensi. Simulasi ini juga membantu dalam mengevaluasi performa rangkaian sebelum dibuat secara fisik, menghemat waktu dan biaya dalam proses perancangan.
