Penguat Differensial Dengan Sumber Arus Konstan

Untuk mendapatkan CMMR yang maksimum pada penguat differensial dibutuhkan suatu sumber arus konstan dengan nilai Tahanan dalam yang besar. Suatu permasalahan bahwa untuk mendapatkan sumber arus (IE) konstan dengan menggunakan Tahanan yang besar tidaklah mungkin bisa dicapai dengan menaikan nilai dari Tahanan RE. Gambar berikut, memperlihatkan penerapan sumber arus konstan pada penguat differensial.

Gambar Prinsip Sumber Arus Konstan Pada Penguat Differensial

Untuk penguat differensial dengan Tahanan RE tanpa menggunakan sumber arus aktif besarnya CMRR adalah:

dimana VT = 25 mV

dan untuk mendapatkan CMMR yang besar, maka RB/β+1 harus ditentukan sekecil mungkin. Meskipun demikian nilai CMRR tidak akan lebih besar daripada:

Jaringan sumber arus konstan (ICQ3) yang dibangun oleh transistor TR3 sangat tergantung dari dari sumber tagangan (VBB). Kualitas sumber arus konstan sangat tergantung dari admitansi keluaran (1/hoe) dari transistor. Karena sifat dari sumber arus konstan yang baik adalah yang mempunyai nilai Tahanan besar, maka dari itu pemilihan transistor yang tepat adalah yang mempunyai admitansi yang kecil dan ketepatan ini akan menghasilakan kualitas dari rangkain sumber arus.

Sebagai contoh dari tiga buah transistor dengan type BC107A, BC107B, dan BC107C, dari ketiga transistor tersebut yang paling tepat apabila digunakan sebagai rangkaian sumber arus konstan adalah type transistor BC107A, karena dari ketiga transistor tersebut yang memiliki admitansi keluaran yang paling kecil adalah type BC107A, sedangkan untuk type BC107C lebih tepat digunakan untuk penguat differensial , karena BC107C mempunyai nilai Tahanan masukan yang paling besar.

Arus kolektor (ICQ3) akan bertindak dan berfungsi sebagai sumber arus konstan, selama tegangan kolektor-emitornya (VCEQ3) dijaga tidak berada dan mendekati pada daerah saturasi. Untuk itu sumber tegangan (VBB) harus dapat menempatkan operasi titik kerja statis (ICQ3).

Dan agar supaya dapat dicapai pengaturan sumber arus yang cukup, maka tegangan kolektor-emitor (VCE) perlu dijaga agar tidak terlalu dekat dengan tegangan saturasi. Sebagai faktor keamanan usahakan nilai tegangan (VCEsat) tidak berada dibawah margin seperti ketentuan persamaan berikut ini,

Untuk nilai tipikal penguatan arus transistor hfe = 100 dan hfc = 0,01 dengan tegangan persambungan VT = 25mV, maka nilai minimum VCE > 285mV. Untuk itu sebagai pengaman margin besarnya tegangan kolektor-emitor dipilih VCEQ3 ≥ 0,35V.

Untuk mencapai optimasi titik operasi garis beban mode sama (common mode) dari penguat differensial yang dibangun oleh transistor TR1 dan TR2. Dengan adanya sumber arus konstan TR3 maka garis beban mode sama akan membentuk garis horizontal dengan kondisi V1=V2=VIC, ICQ1=ICQ2=0,5 ICQ3 dimana nilai-nilai tersebut tidak tergantung terhadap tegangan VCEQ1 dan VCEQ2. Bagaimanapun tidak diperkenankan mengendalikan atau menempatkan titik kerja pada garis beban mode sama ICQ1=ICQ2 dengan cara merubah tegangan masukan mode sama (vIC).

Cara yang tepat untuk menentukan titik kerja tegangan kolektor-emitor (VCE) pada penguat differensial dengan menggunakan sumber arus konstan adalah pertama menentukan nilai tegangan kolektor (VC1) dan kemudian tegangan emitor (VE1=VE2) seperti persamaan berikut:

Selisih dari tegangan kolektor (VC1) dengan tegangan emitor (VE1) merupakan seting dari tegangan kolektor-emitor VCE1=VCE2.

Agar diperoleh pengendalian titik kerja mode sama (common mode) yang tepat, untuk itu dianjurkan bahwa tegangan VCEQ1 ≥ 0,35V, dan tegangan kolektor-emitor transistor TR3 (VCEQ3) juga tidak boleh menjadi saturasi.

Sedangkan untuk kondisi garis beban mode beda (difference mode load line), yang mana tegangan masukan mode sama (vIC = 0), dengan demikian berlaku hubungan tegangan masukan saat kondisi beda V1=V1=VID/2 dengan kemiringan -1/RC.