Perkuliahan Teknik Elektro: 7.2 Fixed Bias

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

b.)Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

c.)Video Simulasi Rangkaian

6. Link Download

1. Pendahuluan [kembali]

Dalam dunia elektronika, transistor merupakan komponen fundamental yang memegang peranan penting dalam berbagai rangkaian. Salah satu metode untuk mengoperasikan transistor adalah melalui konfigurasi bias tetap. Konfigurasi ini, yang juga dikenal sebagai fixed bias, adalah pendekatan yang sederhana namun efektif untuk memberikan bias pada transistor sehingga dapat bekerja sesuai dengan fungsi yang diinginkan.

Konfigurasi bias tetap menggunakan resistor tunggal untuk menetapkan arus basis yang diperlukan bagi transistor. Resistor ini dihubungkan langsung ke sumber tegangan positif, yang menghasilkan arus basis yang konstan dan tidak terpengaruh oleh fluktuasi tegangan kolektor atau perubahan suhu. Kelebihan dari konfigurasi ini terletak pada kesederhanaannya, memungkinkan penggunaan dalam aplikasi yang tidak memerlukan stabilitas tinggi.

2. Tujuan

Untuk memahami prinsip dasar pemberian bias pada transistor, yang merupakan komponen penting dalam rangkaian elektronik.
Untuk menentukan titik kerja (Q point) rangkaian transistor, yang mempengaruhi kinerja dan stabilitas rangkaian.

3. Alat dan Bahan

Alat:

1. Voltmeter

Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur besara tegangan atau beda potensial listrik antara dua titik pada suatu rangkaian listrik yang dialiri arus listrik.

2. Amperemeter

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

Bahan:

1. Resistor

Resistor adalah komponen elektronik dua kutub yang didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu (tahanan) dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua kutubnya, nilai tegangan terhadap resistansi berbanding dengan arus yang mengalir.

2. Kapasitor

Kapasitor adalah salah satu jenis komponen elektronika yang memiliki kemampuan dapat menyimpan muatan arus listrik di dalam medan listrik selama batas waktu tertentu dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan arus listrik tersebut. Kapasitor juga memiliki sebutan lain, yakni kondensator.

3. Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C).

4. Ground

Ground berarti sebuah titik referensi umum atau tegangan potensial sama dengan “tegangan nol”.

5. Baterai

Baterai adalah alat yang digunakan untuk menyimpan energi listrik dalam bentuk kimia kemudian diubah menjadi energi listrik untuk memperoleh arus listrik yang diperlukan.

4. Dasar Teori

Yang paling sederhana dari pengaturan biasing untuk JFET n-channel muncul pada Gambar 7.1. Dirujuk sebagai konfigurasi tetap-bias, ini adalah salah satu dari beberapa konfigurasi FET yang dapat dipecahkan secara langsung menggunakan pendekatan matematika atau grafis. Kedua metode dimasukkan dalam bagian ini untuk menunjukkan perbedaan antara kedua filosofi dan juga untuk menetapkan fakta bahwa solusi yang sama dapat diperoleh dengan menggunakan kedua metode tersebut.

Konfigurasi Gambar 7.1 termasuk level ac V, dan V, dan kapasitor kopling (C dan C). Ingat bahwa kapasitor kopling adalah "sirkuit terbuka" untuk analisis de dan impedansi rendah (pada dasarnya sirkuit pendek) untuk analisis ac. Resistor Rg hadir untuk memastikan bahwa V, muncul pada input ke penguat FET untuk analisis ac . Untuk analisis dc,

IG = 0 A

Dan

VRG = IGRG = (0 A) RG = 0 V

Penurunan tegangan nol pada Re memungkinkan penggantian Rg dengan ekivalensi hubung singkat, seperti yang muncul dalam jaringan Gambar 7.2 yang secara khusus digambar ulang untuk analisis dc.

IG = 0 A

Dan

VRG = IGRG = (0 A) RG = 0 V

Penurunan tegangan nol pada Re memungkinkan penggantian Rg dengan ekivalensi hubung singkat, seperti yang muncul dalam jaringan Gambar 7.2 yang secara khusus digambar ulang untuk analisis de. Fakta bahwa terminal negatif baterai terhubung langsung ke potensial positif yang ditentukan dari Vas dengan jelas mengungkapkan bahwa polaritas Vas secara langsung berlawanan dengan yang dari VGG Menerapkan hukum tegangan Kirchhoff searah jarum jam searah dengan loop yang ditunjukkan dari Gambar 7.2 akan menghasilkan :

Karena VGG adalah catu de tetap, maka tegangan Vas tetap besarnya, sehingga menghasilkan notasi "konfigurasi bias tetap". Tingkat arus tiriskan yang dihasilkan Ip sekarang dikendalikan oleh persamaan Shockley:

Karena Vgs adalah kuantitas tetap untuk konfigurasi ini, besarnya dan isyaratnya dapat dengan mudah disubstitusikan ke dalam persamaan Shockley dan tingkat yang dihasilkan dari Ip dihitung. Ini adalah salah satu dari beberapa contoh di mana solusi matematika untuk konfigurasi FET cukup langsung.

Analisis grafis akan membutuhkan plot persamaan Shockley seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.3. Ingatlah bahwa memilih VGs = Vp2 akan menghasilkan arus drain dari Ipss / 4 saat merencanakan persamaan. Untuk analisis bab ini, tiga titik yang ditentukan oleh Ipss-Vp, dan persimpangan yang baru saja dijelaskan akan cukup untuk memplot kurva.

Pada Gambar 7.4, level tetap Vas telah ditumpangkan sebagai garis vertikal pada VGs = -VGG. Pada titik mana pun pada garis vertikal, level Vas adalah - VGG level Ip harus ditentukan pada garis vertikal ini. Titik di mana dua kurva

Intersect adalah solusi umum untuk konfigurasi-biasa disebut sebagai diam atau titik operasi. Subskrip Q akan diterapkan untuk mengalirkan tegangan arus dan gerbang-ke-sumber untuk mengidentifikasi levelnya pada titik-Q. Perhatikan pada Gambar 7.4 bahwa level diam Ip ditentukan dengan menggambar garis horizontal dari titik-Q ke sumbu Ip vertikal seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.4. Penting untuk disadari bahwa begitu jaringan Gambar 7.1 dibangun dan beroperasi, tingkat de I dan Ves yang akan diukur oleh meter Gambar 7.5 adalah nilai diam yang ditentukan oleh Gambar 7.4.

Tegangan drain-to-source dari bagian keluaran dapat ditentukan dengan menerapkan hukum tegangan Kirchhoff sebagai berikut:

+ Vps + Ip Rp - Vpp = 0

Vps = VpD IpRp (7.6)

dan Ingat bahwa tegangan subskrip tunggal merujuk pada tegangan pada suatu titik sehubungan dengan ground. Untuk konfigurasi Gambar 6.2,

Vs = 0 V (7.7)

Menggunakan notasi rangkap dua:

Vps = Vp - Vs

Atau

Vp = Vps + Vs = Vps + 0 V

dan

Vn = Vps (7.8)

Selain itu,

VGs = VG - Vs

Atau

VG = VGs + Vs = Vas + 0 V

Dan

VG = VGs (7.9)

Fakta bahwa VD = Vps dan VG = Ves cukup jelas dari kenyataan bahwa Vs = 0V, tetapi derivasi di atas dimasukkan untuk menekankan hubungan yang ada antara notasi rangkap-rangkap dan rangkap-rangkap. Karena konfigurasi membutuhkan dua persediaan, penggunaannya terbatas dan tidak akan dimasukkan dalam daftar konfigurasi FET yang paling umum.

5. Percobaan

a)Prosedur Kerja

Cara kerja dari konfigurasi bias tetap. Pertama, arus akan dialirkan ke generator DC dab battery menuju resistor yang mana terjadi penurunan tegangan yang melewatinya. Setelah itu arus akan disimpan di kapasitor sebagai medan listrik yang akan dialirkan menuju transistor karena transistor tersebut memerlukan medan listrik sebagai inputnya. Terakhir, arus akan dialirkan menuju ground.

b)Gambar Rangkaian

Rangkaian 7.1

Prinsip Kerja:

tegangan dari batrai diumpankan ke R1 lalu menuju ke Q1 lalu diumpankan arus ke R2, dan diumpankan juga ke kaki emitor lalu ke ground, ketika ada sumber dari R1 maka tegangan pada R1 diperoleh dengan VR1 = Vi-Vo. Jika sumber tegangan tidak ada maka capasitor menyimpan sebagaian tegangan.

Rangkaian 7.2

Prinsip Kerja:

Arus dari tegangan diumpanka ke kaki base transistor lalu menuju ke kaki emitor dan kemabli ke batrai. sebagian arus mengalir ke R1, jika ada sumber dari atas R1 maka tegangan pada R1 diperoleh dari VR1 = Vi-Vo. Jika tegangan terlalu besar, maka ground akan bekerja sebagai penetralisir.

Rangkaian 7.5

Prinsip Kerja:

Arus dari batrai diumpan ke transistor, lalu kembali ke batrai, tegangan input dengan tegangan ouput akan bernilai sama dikarenakan ada hubung singkat, dimana tegangan 12 v dapat langsung mengalir ke kaki emitor tanpa melalui kaki base transistor. sebagian arus akan mengalir ke R1, jika ada tegangan dari atas R1 maka tegangan pada R1 diperoleh dari VR1=Vi-Vo.

Rangkaian 7.6

Prinsip Kerja:

Arus dari batrai diumpankan ke R1 lalu ke kaki base transistor, lalu ke kaki emitor dan kembali ke batrai. Jika ada tegangan sumber dari R2 maka tegangan tersebut akan diumpankan ke R2 lalu ke kai collektor, kaki base, kaki emitor, lalu menuju ground.

c)Video Simulasi Rangkaian

Rangkaian 7.1