Fungsi Kapasitor Kopel BC Pada Transistor Bipolar

Saat ini banyak sekali desain amplifier yang sudah menerapkan kapasitor kopel pada kaki basis dan collector pada transistor di drivernya. Namun kita tahukan fungsinya? Pada VAS (Voltage Amplifier Stage) fungsi kapasitor tersebut adalah membatasi speed/slew rate dari kerja transistor VAS sendiri. Semakin besar nilai kapasitornya maka slew rate akan menurun, ditandai dengan kualitas nada tinggi berkurang, demikian sebaliknya semakin kecil nilai kapasitor maka slew rate akan meninggi, jika tidak diimbangi dengan kemampuan transistor yang baik (fT tinggi) maka justru akan mengurangi kualitas, karena terjadi osilasi.

Gambar : Salah satu desain pembatas slewrate amplifier 150W pada C1

Jika diterapkan pada transistor driver apakah yang akan terjadi? Sama seperti VAS, maka slewrate transistor tersebut akan terbatasi. Sebetulnya ada beberapa keuntungan penggunaan kapasitor kopel tersebut, salah satunya akan mencegah osilasi sehingga sinyal yang diteruskan tidak terdistorsi. Biasanya ketika VAS disetting slewrate tinggi maka akan rawan osilasi ke tingkat berikutnya. Ingat, osilasi juga salah satu faktor pemborosan energi karena penyebab panas, kenapa panas? karena transistor bekerja mendekati jenuh. 

Lalu berapakah ukuran yang dipasang seharusnya? Seharusnya ukuran tergantung tipe transistor yang digunakan, berapa fT dari transistor itu sendiri. Umumnya berkisar antara 30pF-1000pF. Lalu apakah yang terjadi ketika ukuran terlalu besar atau kecil?

Gambar : Contoh penggunaan kopling kapasitor C2 dan C3

Berikut ini saya akan sampaikan hasil simulasi penggunaan kapasitor kopel tersebut pada driver, input sinyal saya berikan level amplitudo tetap, sedangkan frekuensinya saya variasikan dari nilai terkecil dan terbesar ambang pendengaran manusia. Kapasitor mulanya digunakan adalah 200pF. Sekarang jamannya simulasi bukan?

Warna kuning adalah bentuk sinyal pada bias NPN, warna hijau PNP, warna merah adalah amplitudo  output. Disimulasikan dengan Vin=2Vp-p.

Amplitudo sinyal pada 10KHz

 

Amplitudo sinyal pada 15KHz

Amplitudo sinyal pada 20KHz

Pada frekuensi ini sinyal output sudah mengerucut alias sudah membentuk gigi gergaji, cacat harmonik terjadi. Suara audionya bagaimana ya? Ketika diberikan sinyal di atas 20KHz maka sinyal yang dihasilnya berupa gigi gergaji. Pada frekuensi ini sebetulnya kita tidak memerlukannya. Kemudian kapasitor kopel kita naikkan menjadi 500pF, sedangkan frekuensi sinyal kita turunkan menjadi 10KHz dan hasilnya.

Amplitudo sinyal pada 10KHz dengan kapasitor kopling 500pF

Silakan disimpulkan sendiri dan lakukan apa yang diperlukan.