GILANG RAMADHAN HERIER: Fixed-Bias Circuit

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. TUJUAN

2.ALAT DAN BAHAN

3.1 EXAMPLE

1. TUJUAN [kembali]

Untuk me nyelesaikan tugas kimia yg diberi oleh bapak Darwison,M.t
Untuk lebih memahami materi Sirkuit Bebas Tetap

2. ALAT DAN BAHAN [kembali]

Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya..

Resistor

Resistor atau disebut juga dengan Hambatan adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm

Spesifikasi dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi. Resistor dapat diintegrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu.

Kapasitor

Kapasitor adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor mempunyai satuan Farad dari nama Michael Faraday.

Ground

Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.

Batteray

Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik.

3. DASAR TEORI [kembali]
SIRKUIT BIAS TETAP

Sirkuit bias tetap pada Gambar 4.2 memberikan pengenalan yang relatif mudah dan sederhana untuk analisis bias transistor dc. Meskipun jaringan menggunakan file npn transistor, persamaan dan perhitungan berlaku sama baiknya untuk a pnp konfigurasi transistor hanya dengan mengubah semua arah arus dan polaritas tegangan. Arah arus pada Gambar 4.2 adalah arah arus aktual, dan tegangan ditentukan oleh notasi subskrip ganda standar. Untuk analisis dc, jaringan dapat diisolasi dari level ac yang ditunjukkan dengan mengganti kapasitor dengan sirkuit yang setara. Selain itu, suplai dc VCC dapat dipisahkan menjadi dua persediaan (untuk tujuan analisis saja) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.3 untuk memungkinkan pemisahan input dan sirkuit keluaran. Ini juga mengurangi hubungan antara keduanya ke arus basis IB. Pemisahan ini pasti valid, seperti yang kita catat pada Gambar 4.3 VCC terhubung langsung ke RB dan RC seperti pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Sirkuit Bebas tetap

Gambar 4.3 Bagian Gambar 4.2

Forward Bias dari Base – Emitter

Pertimbangkan pertama loop sirkuit basis-emitor dari Gambar 4.4. Menulis persamaan tegangan Kirchhoff searah jarum jam untuk loop

Gambar 4.4 Loop basis-emitor.

, kita dapatkan

Perhatikan polaritas penurunan tegangan RB sebagaimana ditetapkan oleh arah yang ditunjukkan IB. Memecahkan persamaan arus IB akan menghasilkan sebagai berikut:

Persamaan (4.4) tentu bukan sesuatu yang sulit untuk diingat jika seseorang tetap menggunakannya Perhatikan bahwa arus basis adalah arus yang melalui RB dan menurut hukum Ohm bahwa arus adalah tegangan yang melintasi RB dibagi dengan perlawanan RB. Tegangan melintas RB adalah tegangan yang diberikan VCC di satu ujung dikurangi penurunan melintasi persimpangan basis-ke-emitor ( VBE). Selain itu, karena tegangan suplai VCC dan tegangan basis-emitor VB adala penipu stants, pemilihan resistor dasar, RB, mengatur tingkat arus basis untuk titik operasi.

Collector – Emitter Loop

Gambar 4.5 Kolektor-pemancar loop.

Bagian kolektor-pemancar dari jaringan muncul pada Gambar 4.5 dengan ditunjukkan arah arus IC dan polaritas yang dihasilkan RC. Besarnya arus kolektor berhubungan langsung dengan IB melalui

Arus basis dikendalikan oleh tingkat RB dan IC berhubungan dengan IB dengan konstanta, besarnya IC bukan merupakan fungsi dari perlawanan RC. Perubahan RC ke level mana pun dan itu tidak akan memengaruhi level IB atau IC selama kita tetap berada di wilayah aktif perangkat. Namun, seperti yang akan kita lihat, tingkat RC akan menentukan besarnya VCE, yang merupakan parameter penting.

Menerapkan hukum tegangan Kirchhoff searah jarum jam di sekitar yang ditunjukkan loop tertutup dari Gambar 4.5 akan menghasilkan sebagai berikut:

dan yang menyatakan dengan kata-kata bahwa tegangan melintasi daerah kolektor-emitor dari transistor dalam konfigurasi bias tetap adalah tegangan suplai dikurangi penurunan RC.

Sebagai tinjauan singkat tentang notasi subskrip tunggal dan ganda, ingatlah itu

dimana V. CE adalah tegangan dari kolektor ke emitor dan V. C dan V. E adalah tegangan dari kolektor dan emitor ke ground. Tapi pada kasus ini, sejak VE = 0V, kita punya

Perlu diingat bahwa level tegangan seperti VCE ditentukan dengan menempatkan kabel merah (positif) dari voltmeter di terminal kolektor dengan kabel hitam (negatif) di terminal emitor seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.6. VC adalah tegangan dari kolektor ke ground dan diukur seperti yang ditunjukkan pada gambar yang sama. Dalam hal ini kedua bacaan tersebut adalah tical, tetapi dalam jaringan untuk mengikuti keduanya bisa sangat berbeda. Memahami dengan jelas perbedaan antara kedua pengukuran tersebut terbukti sangat penting dalam pemecahan masalah jaringan transistor.

Saturasi Transistor

Spons jenuh adalah spons yang tidak dapat menampung setetes cairan lagi. Untuk transistor yang beroperasi di wilayah saturasi, arusnya adalah nilai maksimum untuk desain tertentu. Kondisi saturasi biasanya dihindari karena sambungan basis-kolektor tidak lagi bias balik dan sinyal keluaran yang diperkuat akan terdistorsi. Titik operasi di wilayah saturasi digambarkan pada Gambar 4.8a. Perhatikan bahwa ini berada di wilayah di mana kurva karakteristik bergabung dan tegangan kolektor-ke-emitor berada pada atau menjadi rendah VCE. Selain itu, arus kolektor relatif tinggi pada karakteristiknya pproksimasi kurva pada Gambar 4.8a dengan yang muncul pada Gambar 4.8b, cepat.

Metode langsung untuk menentukan tingkat kejenuhan menjadi jelas. Pada Gambar 4.8b, arus dan tegangannya relatif tinggi VCE diasumsikan nol volt. Dengan menerapkan hukum Ohm, resistansi antara terminal kolektor dan emitor dapat ditentukan sebagai berikut:

Gambar 4.8 Daerah saturasi: (a) aktual; (b) perkiraan.

Menerapkan hasil ke skema jaringan akan menghasilkan konfigurasi Gambar. 4.9

Jika ada kebutuhan mendesak untuk mengetahui perkiraan arus kolektor maksimum (tingkat saturasi) untuk desain tertentu, cukup masukkan ekuivalen hubung singkat antara kolektor dan emitor transistor dan kalhitung arus kolektor yang dihasilkan. Singkatnya, set VCE = 0V. Untuk fixed-bias konfigurasi Gambar 4.10, korsleting telah diterapkan, menyebabkan tegangan melintas RC menjadi tegangan yang diberikan VCC. Arus saturasi yang dihasilkan untuk konfigurasi bias tetap adalah

Gambar 4.10 Menentukan IC duduk untuk konfigurasi bias tetap

Sekali IC diketahui, kami memiliki beberapa gagasan tentang arus kolektor maksimum yang mungkin untuk desain yang dipilih dan level untuk tetap di bawah jika kita mengharapkan amplifikasi linier.

Analisis Garis Beban

Jaringan Gambar 4.11a menetapkan persamaan keluaran yang menghubungkan variabel IC dan VCE dengan cara berikut:

Karakteristik keluaran transistor juga menghubungkan dua variabel yang sama IC dan VCE seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.11b.

Karakteristik perangkat IC melawan VCE disediakan pada Gambar 4.11b. Sekarang kita harus menempatkan garis lurus yang ditentukan oleh Persamaan. (4.12) tentang karakteristik. Itu metode yang paling langsung merencanakan Persamaan. (4.12) pada karakteristik keluaran adalah dengan menggunakan fakta bahwa garis lurus ditentukan oleh dua titik. Jika kita pilih IC menjadi 0 mA, kami menetapkan sumbu horizontal sebagai garis di mana satu titik berada. Dengan substitusiing IC 0 mA menjadi Persamaan. (4.12), kami menemukan itu

dan menentukan satu titik untuk garis lurus seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.12

Gambar 4.11 Analisis garis beban: (a) jaringan; (b) karakteristik perangkat.

Gambar 4.12 Bias tetap garis beban.

Jika kita sekarang pilih VCE menjadi 0 V, yang menetapkan sumbu vertikal sebagai garis yang titik kedua akan didefinisikan, kami menemukan itu IC ditentukan oleh persamaan berikut:

Jika tingkat IB diubah dengan memvariasikan nilai RB itu Q- titik bergerak ke atas atau ke bawah garis beban seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.13. Jika VCC diadakan tetap dan RC berubah, garis beban akan bergeser seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.14. Jika IB diadakan tetap, itu Q titik akan bergerak seperti yang ditunjukkan pada gambar yang sama. Jika RC sudah diperbaiki dan VCC bervariasi, garis beban bergeser seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.15.

3.1 EXAMPLE [kembali]

1. Tentukan berikut ini untuk konfigurasi bias tetap pada Gambar 4.7.

(a) IB dan IC.

(b) VQ.

(d) VSM.

dengan tanda negatif yang menunjukkan bahwa persimpangannya bias-terbalik, sebagaimana seharusnya untuk amplifikasi linier.

2. Tentukan tingkat kejenuhan untuk jaringan pada Gambar 4.7.

Solution

3.2 PROBLEM [kembali]

1. Untuk konfigurasi bias tetap pada Gambar 4.73, tentukan:

(a) IBQ.

(b) ICQ.

(d) VC.

(e) VB.

(f) VE

Solution

2. Mengingat informasi yang muncul pada Gambar 4.74, tentukan:

(a) IC.

(b) RC.

(d) VCE

Solution

3.3 PILIHAN GANDA [kembali]

3.4 GAMBAR RANGKAIAN [kembali]

Gambar 4.2

Gambar 4.3

Gambar 4.4

Gambar 4.5

Gambar 4.6

Gambar 4.7

Gambar 4.9

Gambar 4.10

Gambar 4.11

4. PERCOBAAN [kembali]

Pada rangkaian fixed bias circuit digunakan transistor yang prinsip kerjanya yaituArus akan mengalir dari colector menuju Emitor apabila kaki basis diberikan arus atau tegangan. Sedikit saja arus atau tegangan kita berikan ke kaki basis, maka arus yang besar akan mengalir dari Colector ke Emitor. Perbandingan arus colektor yang mengalir ke Emitor dan arus basis yang diberikan dinamakan penguatan atau Gain.
Variasi arus basis yang diberikan juga akan mengakibatkan variasi besarnya arus yang mengalir di colector ke Emitor. Ketika kaki basis diberi tegangan tertentu maka terjadi koneksi dari dari Colector ke emitor ( dengan kata lain Collector dan Emitor short circuit). Ketika tegangan basis kita putus atau diambil, atau tidak diberi tegangan maka kaki Collector dan Emitor akan terputus.