Perkuliahan Teknik Elektro: 4.13 Current Mirrors

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Prosedur

a)Prosedur

b)Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

c)Video Simulasi Rangkaian

6. Link Download

1. Pendahuluan [kembali]

Current mirror adalah blok dasar dalam elektronika analog, yang banyak digunakan untuk menjaga arus konstan dalam suatu rangkaian. Secara esensial, current mirror adalah rangkaian yang menyalin atau “mencerminkan” arus yang mengalir melalui satu cabang ke cabang lain. Fitur penting dari current mirror adalah resistansi output yang relatif tinggi, yang membantu menjaga arus output tetap tidak tergantung pada kondisi beban. Fitur lain dari current mirror adalah resistansi input yang relatif rendah, yang membantu menjaga arus input tetap tidak tergantung pada kondisi penggerak. Arus yang “disalin” bisa saja merupakan sinyal arus yang bervariasi. Current mirror sering digunakan untuk memberikan arus bias dan beban aktif pada tahap penguat rangkaian terpadu.

2. Tujuan [kembali]

Mengetahui rangkaian current mirror dengan menggunakan transistor
Mengetahui perbandingan tegangan dan arus pada rangkaian current mirror.

3. Alat dan Bahan [kembali]

Alat

1. Voltmeter

Voltmeter merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada di suatu rangkaian listrik.

2. Amperemeter

Amperemeter merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengukur besar arus listrik yang ada di suatu rangkaian listrik.

Bahan:

1. Sumber Tegangan DC

Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik.

2. Resistor

Resistor atau penghambat merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik.

3. Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.

4. Dasar Teori [kembali]

Cermin arus adalah sebuah jaringan DC dimana arus yang melewati beban dapat dikendalikan oleh arus di titik lain dalam jaringan tersebut. Hal ini mengakibatkan perubahan arus yang melewati beban sesuai dengan perubahan arus pengendali. Keefektifan desain cermin arus ini tergantung pada fakta bahwa keduanya transistor yang digunakan memiliki karakteristik yang identik.

Dalam asumsi bahwa transistor yang digunakan adalah identik, dapat diasumsikan bahwa

VBE1 = VBE2 dan IB1 = IB2

sesuai dengan karakteristik basis-ke-emitor pada Gambar 4.75. Ketika tegangan basis ke emitor dinaikkan, maka arus pada transistor tersebut juga akan naik ke nilai yang sama.

   Karena tegangan basis ke emitor dari kedua transistor pada Gbr. 4.74 adalah paralel, mereka harus memiliki tegangan yang sama. Hasilnya adalah IB1 = IB2 pada setiap tegangan basis ke emitor yang ditetapkan. Jelas dari Gbr. 4.74 bahwa     IB = IB1 + IB2

dan jika                                                     IB1 = IB2

maka                                                         IB = IB1 + IB1 = 2IB1

Ketika arus kontrol naik, IB1 juga akan naik, yang berarti VBE1 juga akan naik sesuai dengan kurva respon 4.75. Hal yang serupa juga akan terjadi pada VBE2 dan IB2, yang akan meningkat hasilnya :

Dengan VCC yang tetap, resistor R dapat difungsikan sebagai pengendali arus. Jaringan ini memiliki sistem kontrol bawaan yang memastikan bahwa perubahan arus beban akan disesuaikan oleh konfigurasi itu sendiri. Jika ada upaya untuk meningkatkan arus beban dari salah satu ujungnya, sistem akan memaksa arus beban untuk kembali ke tingkat semula.

Pada gambar 4.78, sebagai alternatif dari cermin arus yang digunakan untuk meningkatkan impedansi output, arus yang dikontrol melalui resistor R adalah

Dengan asumsi Q1 dan Q2 cocok, kita menemukan bahwa arus output ditahan konstan

Mengamati bahwa arus output merupakan nilai cermin dari arus tetap yang mengalir melalui R

Pada gambar 4.79, terdapat varian lain dari cermin arus, di mana transistor efek lapangan menyediakan arus konstan yang diatur pada nilai IDSS. Arus ini kemudian tercermin, menghasilkan arus melalui Q2 dengan nilai yang sama.

5. Percobaan [kembali]

a) Prosedur

Jalankan software proteus
Lalu buka menu new project
Siapkan semua komponen listrik yang diperlukan untuk membuat rangkaian
Rangkailah komponrn-komponrn tersebut dalam satu bentuk rangkaian
Setelah dirangkai,jalankan rangkaian tersebut

b) Gambar Rangkaian

Rangkaian 4.74

Prinsip Kerja:

Ketika arus dari tegangan menggalir pada rangkaian dia akan diumpankan ke resistor dan transistor Q1 dengan tegangan terbagi, lalu tegangan yg dari arah resistor menuju ke transistor. dan transistor akan aktif karena adanya tegangan yg mengalir ke kanan lalu menuju transistor Q2. lalu tegangan mengalir ke ground. Untuk tegangan yang mengalir ke transistor Q1 akan menuju ke kaki collektor lalu ke kaki baase lalu ke kaki emitor lalu ke ground. untuk aktifkan transistor Q1 tegangan dari arah resistor sebagian akan mengalir ke kaki base transistor.

Buka Proteus > Component Mode > Resistor dan Transistors.
Buatlah rangkaian dan susunlah seperti pada gambar.
Terminals Mode > Ground dan Output (+10) > Tambahkan Ground dan Output pada posisi seperti di gambar.
Virtual Instruments Mode > DC Ammeter ( mA) dan DC Voltmeter (Volt) > Tambahkan DC Ammeter dan DC Voltmeter pada posisi seperti gambar.

Rangkaian 4.76

Prinsip Kerja:

Arus mengalir ke resistor lalu menuju transistor kanan dan kiri, karena tegangan diatas 0,6 maka transistor aktif sehingga tegangan akan menuju ke kaki emitor lalu ke ground.

Buka Proteus > Component Mode > Resistor (1.1K) dan Transistors.
Buatlah rangkaian dan susunlah seperti pada gambar.
Terminals Mode > Ground dan Output (+12) > Tambahkan Ground dan Output pada posisi seperti di gambar.
Virtual Instruments Mode > DC Ammeter ( mA) > Tambahkan DC Ammeter pada posisi seperti gambar.

Rangkaian 4.77

Prinsip Kerja:

Arus mengalir ke resistor lalu menuju transistor kanan dan kiri ke kedua transistor, karena tegangan diatas 0,6 maka transistor aktif sehingga tegangan akan menuju ke kaki emitor lalu ke ground.

Buka Proteus > Component Mode > Resistor (1.3K) dan Transistors.
Buatlah rangkaian dan susunlah seperti pada gambar.
Terminals Mode > Ground dan Output (+6) > Tambahkan Ground dan Output pada posisi seperti di gambar.
Virtual Instruments Mode > DC Ammeter ( mA) > Tambahkan DC Ammeter pada posisi seperti gambar.

Rangkaian 4.78

Prinsip Kerja:

Ketika arus mengalir ke resistor maka arus mengalir ke Q2 lalu menuju ke kaki emitor lalu menuju ke Q3 dari kaki base dan ke Q1, Jika tegangan lebih dari 0,6 v di transistor maka transistor akan aktif sehingga arus akan mengalir ke ground.

Buka Proteus > Component Mode > Resistor dan Transistors.
Buatlah rangkaian dan susunlah seperti pada gambar.
Terminals Mode > Ground dan Output (VOC) > Tambahkan Ground dan Output pada posisi seperti di gambar.

Rangkaian 4.79

Prinsip Kerja:

Arus mengalir dari Q3 yaitu kaki collektornya, lalu ke kaki base, ke kaki emitor, ke Q2 di kaki base transistor. Jika vbe diatas 0,6 v maka transistor aktif, sehigga arus mengalir ke kaki emitor, lalu menuju ground. Sebagian arus juga akan mengalir ke Q1 kaki base, jika vbe diatas 0,6 v maka transistor aktif, maka arus mengalir ke ground.

Buka Proteus > Component Mode > Transistors.
Buatlah rangkaian dan susunlah seperti pada gambar.
Terminals Mode > Ground dan Output > Tambahkan Ground dan Output pada posisi seperti di gambar.

c) Video Simulasi