4.3 Fixed-Bias Configuration

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

c) Video Simulasi

d) Download File

1. Pendahuluan[kembali]

Suatu transistor harus diberi bias dc untuk dapat dioperasikan sebagai penguat. Titik kerja dc harus diatur agar variasi sinyal pada terminal input dapat dikuatkan/ amplifikasi dan secara akurat direproduksi pada terminal output. Rangkaian bias tetap (fix bias) untuk transistor ini cukup sederhana karena hanya terdiri atas dua resistor RB dan RC. Tegangan suplai V BB bernilai tetap, arus basis I B juga tetap, maka nama rangkaian bias tetap diberikan. Bagian kolektor-emitor terdiri dari baterai suplai V CC, resistor kolektor dan persimpangan kolektor-emitor transistor.

Kapasitor C1 dan C2 merupakan kapasitor kopling yang berfungsi mengisolasi tegangan dc dari transistor ke tingkat sebelum dan sesudahnya, namun tetap menyalurkan sinyal ac-nya. Rangkaian bias tetap adalah rangkaian sederhana yang menggunakan resistor untuk memberikan tegangan tetap ke basis transistor. Ini mengendalikan arus transistor sehingga dapat menguatkan sinyal input menajdi sinyal output yang lebih besar. Komponen utamanya yaitu transistor yang merupakan komponen aktif yang menguatkan sinyal. Selanjutnya ada resistor yang digunakan untuk memberikan tegangan bias ke basis transistor.

2. Tujuan [kembali]

Mengetahui apa itu konfigurasi bias tetap
Mengetahui prinsip kerja dari konfigurasi bias tetap
Mengetahui karakteristik dari konfigurasi bias tetap
Mampu merancang rangkaian konfigurasi bias tetap

3. Alat dan Bahan [kembali]

A. Alat

a. Battery

Baterai adalah alat elektro kimia yang berfungsi untuk menyimpan tenaga listrik dalam bentuk tenaga kimia atau bisa juga untuk menyediakan dan menyuplai energi listrik. Tenaga listrik yang tersimpan akan dialirkan lagi untuk memberikan arus listrik seperti pada lampu posisi, lampu indikator, lampu rem belakang dan klakson. Kontruksi baterai terdiri dari kotak baterai yang didalamnya terdapat elektrolit asam sulfat, elektrode positif, dan elektrode negatif.

b. Voltmeter

Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk menentukan besaran tegangan listrik atau beda potensial pada suatu elektronika atau rangkaian listrik dalam besaran tertentu. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki-kaki Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.

c. Ammeter

Amperemeter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengetahui seberapa besar kuat arus listrik pada yang mengalir pada suatu rangkaian.

B. Bahan

a. Ground

Ground atau pertanahan adalah sistem pengamanan pada instalasi listrik dimana jika terjadi kebocoran tegangan atau arus maka listrik akan langsung mengalir ke tanah sehingga tidak menimbulkan bahaya. Atau Ground juga bisa diartikan juga dengan titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus listrik arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika.

b. Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian elektronika.

Berikut merupakan nilai resistor berdasarkan kode warna,

Cara menghitung nilai resistansi resistor:

c. Kapasitor

Kapasitor adalah perangkat yang dapat menyimpan energi dalam medan listrik dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal muatan listrik.

d. Transistor

Transistor merupakan alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus, stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.

4. Dasar Teori [kembali]

A. Dasar Teori

2.1 Pengertian Fixed bias configuration
Fixed bias configuration adalah salah satu konfigurasi dasar dari transistor bipolar yang digunakan untuk memberikan tegangan bias pada transistor dengan menggunakan resistor pembagi tegangan yang terhubung ke sumber tegangan VCC.
Pada gambar 4.2 merupakan konfigurasi transistor dc bias yang sederhana.Meskipun jaringan menggunakan trasistor npn, dengan mengubah semua arah arus dan tegangan,persamaan dan perhitungan tetap berlaku untuk konfigurasi transistor.
Pada gambar 4.3 Suplai dc VCC dapat dipisahkan menjadi dua suplai (hanya untuk tujuan analisis) untuk mengurangi hubungan antara keduanya ke arus basis memungkinkan.

2.2 Forward Bias of Base–Emitter
Forward bias of base-emitter (bias maju basis-emi) adalah kondisi di mana sambungan p-n antara basis dan emitter pada transistor bipolar diberikan tegangan positif pada basis dan negatif pada emitter sehingga menghasilkan aliran arus melalui basis-emitter.

Menerapkan hukum tegangan Khirchoff searah jarum jam sekitar titik tertutup yang ditunjukkan loop dari gambar 4.4 menghasilkan persamaan : +VCC - IBRB - VBE = 0
Dengan menyelesaikan persamaan arus pada IB, didapatkan bahwa

2.3 Collector–Emitter Loop
Collector-Emitter Loop (lingkaran kolektor-emi) adalah jalur atau sirkuit yang terbentuk oleh komponen-komponen pada transistor bipolar dari kolektor ke emitter. Loop ini memungkinkan aliran arus dari kolektor ke emitter melalui transistor bipolar dan melalui resistor beban atau beban lainnya yang terhubung ke sirkuit.

Menerapkan hukum tegangan Khirchoff searah jarum jam sekitar titik tertutup yang ditunjukkan loop dari gambar 4.5 menghasilkan persamaan :

Level tegangan seperti VCE ditentukan dengan menempatkan kabel positif (merah) voltmeter di terminal kolektor dengan kabel negatif (hitam) di terminal emitor seperti ditunjukkan pada Gambar 4.6. Vc adalah tegangan dari kolektor ke ground dan diukur seperti yang ditunjukkan pada gambar yang sama.

2.4 Transistor Saturation

Istilah kejenuhan diterapkan pada sistem apa pun di mana level telah mencapai nilai maksimumnya. Untuk transistor yang beroperasi di wilayah saturasi, arus adalah nilai maksimum untuk desain tertentu
Dengan menerapakan hukum Ohm kita bisa tentukan resistansi antara terminal kolektor dan emitor kita bisa mendapatkan persamaan:

Pada gambar 4.10 arus saturasi yang dihasilkan untuk konfigurasi bias tetap adalah

2.5 Analisis Garis Beban
Analisis garis beban ialah beban Persimpangan dari dua plot yang menentukan kondisi operasi aktual untuk pekerjaan jaringan. Resistor beban RC untuk konfigurasi fixed-bias akan menentukan kemiringan persamaan jaringan dan persimpangan yang dihasilkan antara dua plot. Semakin kecil tahanan beban, semakin besar semakin curam kemiringan garis beban jaringan.

Pada gambar 4.12 pada output karakteristik adalah dengan menggunakan fakta berupa garis lurus ditentukan oleh dua titik. Apabila kita memilih Ic menjadi 0 mA, kita menentukan sumbu horizontal sebagai garis dimana satu titik berada.

B.Example

1. Tentukan konfigurasi bias tetap dari gambar dibawah ini

2. Tentukan tingkat kejunuhan jaringan pada gambar di bawah ini

3. Diberikan garis beban pada gambar dibawah ini dan titik Q yang ditentukan, tentukan nilai yang diperlukan dari Vcc,Rc,Rb untuk konfigurasi bias tetap

C.Problem

1. Pada gambar dibawah ini,tentukanlah :

2. Pada gambar di bawah ini tentukanlah :

3. Pada gambar dibawah ini, tentukanlah :

D.Pilihan Ganda

1. Jika resistor kolektor turun menjadi nol dalam sebuah rangkaiaan berbias garis beban akan

a. Horizontal c. Tak berguna

b. Vertikal d. Datar

2. Salah satu tugas penting yang dilakukan transistor adalah

a. Menguatkan sinyal lemah c. Meluruskan garis tegangan

b. Mengatur tegangan d. Memancarkan cahaya

3. Pada bias pembagi tegangan, anda harus menggunakan

a. penyedia daya negatif c. Resistor

b. Penyedia daya d. Ground

5. Percobaan [kembali]

a) Prosedur[kembali]

Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan diambil dari library proteus
Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian.
Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh.
Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja.

b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]

Gambar Rangkaian 4.2

Prinsip kerja:

Rangkaian Fixed-Bias Configuration merupakan rangkaian yang memiliki resistor pada basis dan collector. Tegangan sumber sebesar 20 V dihubungkan ke base dan collector transistor. Arus collector diperoleh dari (beta) x arus pada basis.Tegangan basis menghubungkan arus collector ke emitor lalu menuju ground. untuk menghubungkan arus pada collector menuju emitor dibutuhkan tegangan basis sebesar 0.7 V (Silikon). Tegangan diantara collector-emitor dinotasikan sebagai Vce. Tegangan diantara basis-collector dinotasikan sebagai Vbc. Tegangan diantara basis-emitor dinotasikan sebagai Vbe. Tegangan pada ground sebesar 0V sehingga Vce sama denganVc dan Vbe sama dengan Vb. Sehingga Vbc = Vbe - Vce

Gambar Rangkaian 4.3

Prinsip kerja:

Gambar Rangkaian 4.4

Gambar Rangkaian 4.5

Prinsip kerja:

Menggunakan hukum kirchoff II -Vcc + Vc + Vce = 0 karena tegangan pada collector bernilai 0 (Vc = 0) maka tegangan pada collector-emitor sama dengan tegangan pada sumber (Vcc=Vce). pada gambar 4.5 menunjukkan tegangan collector-emitor bernilai maksimum sebesar 12 V

Gambar Rangkaian 4.6

Prinsip kerja:

Rangkaian Fixed-Bias Configuration merupakan rangkaian yang memiliki resistor pada basis dan collector. Tegangan diantara basis-emitor dinotasikan sebagai Vbe. Tegangan pada ground sebesar 0V sehingga Vce sama denganVc dan Vbe sama dengan Vb. Sehingga Vbc = Vbe - Vce. Pada gambar 4.6 terlihat Vce = Vc = 12 V

Gambar Rangkaian 4.7

Prinsip kerja:

Gambar Rangkaian 4.9

Prinsip kerja:

Menggunakan Hukum kirchoff II Ic = Vcc/Rc - Vce/Rc . Secara Matematika agar Ic bernilai maksimum maka Vce = 0. Hambatan pada collector yang besar menyebabkan arus yang melewati collector-emitor menjadi sangat kecil sehingga tegangan pada Vce=0. Terlihat pada gambar 4.10 bahwa tegangan pada resistor Rc sama dengan tegangan sumber (bernilai maksimum).