1.Pendahuluan [kembali]
Dalam elektronika, Biasing adalah pengaturan kondisi operasi awal (arus dan tegangan) perangkat aktif dalam amplifier. Banyak perangkat elektronik, seperti dioda, transistor, dan tabung vakum, yang berfungsi memproses sinyal yang bervariasi terhadap waktu (AC), juga memerlukan arus atau tegangan stabil (DC) pada terminalnya agar dapat beroperasi dengan benar. Arus atau tegangan ini merupakan bias. Sinyal AC yang diterapkannya diposisikan super pada arus atau tegangan bias DC ini. Agar transistor berfungsi dengan baik, penting untuk menerapkan tegangan eksternal dengan polaritas yang benar pada sambungan basis-emitor dan basis-kolektor. Ini adalah bias transistor.
Berbeda dengan BJT, pengungsi termal tidak terjadi pada FET. Namun, perbedaan besar dalam karakteristik transfer maksimum dan minimum membuat level ID tidak dapat diprediksi dengan tegangan bias gerbang tetap sederhana. Untuk mendapatkan batasan yang wajar pada ID arus pembuangan diam dan VDS tegangan sumber pembuangan, teknik bias resistor sumber dan pembagi potensial harus digunakan. Dengan sedikit membahas, rangkaian bias MOSFET serupa dengan yang digunakan untuk JFET. Berbagai diagram sirkuit biasing FET dalam desain, fabrikasi, dan perakitan papan sirkuit sirkuit sirkuit cetak (PCB)
2.Tujuan [kembali]
Tujuan dari pembuatan materi ini adalah
1).Mengetahui fungsi dari rangkaian "KONFIGURASI-BIAS TETAP"
2).Mengetahui kegunaan fixed bias configuration
3.Alat dan Bahan [kembali]
a.Alat:
3.1 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.
b. Bahan
3.2 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.
3.3 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).
.png)
3.4 Resistor
.png)
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..
3.5 Ground
.png)
Ground merupakan titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik. hal ini dilakukan untuk dapat mengamankan manusia dari sengatan listrik, dan mengamankan komponen-komponen instalasi dari bahaya tegangan arus abnormal dan lain sebagainya
FIXED-BIAS CONFIGURATION
Konfigurasi bias tetap adalah jenis bias yang digunakan untuk mengisolasi tegangan DC dari transistor ke tingkat sebelum dan sesudahnya, namun tetap mengirimkan sinyal AC-nya.Dalam konfigurasi ini, arus dasar dipertahankan konstan untuk Vcc yang diberikan dengan menggunakan resistor tetap.Rangkaian bias tetap terdiri dari dua resistor, RB dan RC, yang digunakan untuk mengatur arus basis dan arus kolektor
.png)
Pengaturan biasing yang paling sederhana untuk saluran JFET muncul pada Gambar 7.1. Dirujuk sebagai konfigurasi bias tetap, ini adalah salah satu dari sedikit konfigurasi FET yang dapat dilakukan dan diselesaikan secara langsung menggunakan pendekatan matematika atau grafis. Kedua metode tersebut disertakan dalam bagian ini untuk menunjukkan perbedaan antara kedua metode dan juga untuk menetapkan fakta bahwa solusi yang sama dapat diperoleh dengan menggunakan pendekatan mana pun.
Konfigurasi pada Gambar 7.1 mencakup level ac V i dan V o serta kapasitor penyimpanan(C1 dan C2). Ingatlah bahwa kapasitor kopling adalah “rangkaian terbuka” untuk analisis DC danimpedansi rendah (pada dasarnya korsleting) untuk analisis ac. Resistor RG hadiruntuk memastikan bahwa V i muncul pada input ke penguat FET untuk analisis ac (Bab 8).Untuk analisis DC,
IG = 0 A
VRG = IGRG = (0 A)RG = 0 V
Penurunan tegangan nol pada RG memungkinkan penggantian RG dengan ekuivalen hubung singkat, seperti yang terlihat pada jaringan pada Gambar 7.2, yang secara khusus digambar ulang analisis untuk dc. Fakta bahwa terminal baterai negatif terhubung langsung ke yang ditentukan potensial positif V GS dengan jelas menunjukkan bahwa polaritas V GS berbanding terbalik dengan polaritas V GS dari V GG. Menerapkan hukum tegangan Kirchhoff searah jarum jam pada loop yang ditunjukkan dari Gambar 7.2 menghasilkan
.png)
-VGG - VGS = 0
VGS = -VGG
Karena V GG adalah suplai DC tetap, tegangan V GS besarnya tetap, sehingga menghasilkan sebutan “konfigurasi bias tetap”.Tingkat arus pembuangan ID yang dihasilkan sekarang dikendalikan oleh persamaan Shockley:
.png){kind=small}
Karena V GS adalah besaran tetap untuk konfigurasi ini, besaran dan tandanya bisa saja disubstitusikan ke persamaan Shockley dan tingkat ID yang dihasilkan dihitung. Ini adalah salah satu dari beberapa contoh di mana solusi matematika untuk konfigurasi FET cukup langsung.Analisis grafis memerlukan plot persamaan Shockley seperti yang ditampilkan pada Gambar 7.3
Ingatlah bahwa memilih VGS = VP>2 akan menghasilkan arus pengurasan IDSS>4 saat membuat plot persamaannya. Untuk analisis bab ini, tiga poin ditentukan oleh IDSS, VP, dan thepotongan yang baru saja dijelaskan akan cukup untuk menggambar kurva.
.png)
Pada Gambar 7.4, level V GS tetap ditumpangkan sebagai garis vertikal pada VGS = -VGG.Pada titik mana pun pada garis vertikal, level V GS adalah -VGG — level ID pasti berada ditentukan pada garis vertikal ini. Titik perpotongan kedua kurva tersebut adalah titik persekutuan solusi untuk konfigurasi—biasa disebut sebagai titik diam atau titik operasi.Subskrip Q akan diterapkan pada arus pembuangan dan tegangan gerbang-ke-sumber untuk mengidentifikasi level mereka di titik Q. Perhatikan pada Gambar 7.4 bahwa level diam ID ditentukan oleh menggambar garis horizontal dari titik Q ke sumbu vertikal I D. Penting untuk disadari bahwa setelah jaringan pada Gambar 7.1 dibangun dan dioperasikan, tingkat dc ID dan V GS yang akan diukur dengan meter pada Gambar 7.5 adalah nilai diam yang ditentukan oleh Gambar 7.4
.png)
+VDS + IDRD - VDD = 0
VDS = VDD -IDRD
Ingatlah bahwa tegangan subskrip tunggal mengacu pada tegangan pada suatu titik terhadap ground.Untuk konfigurasi Gambar 7.2 sebagai berikut:
VS = 0 V
Dengan menggunakan notasi subskrip ganda, kita punya:
VDS = VD - VS
VD = VDS + VS = VDS + 0 V
VD = VDS
Selain itu,
VGS = VG - VS
VG = VGS + VS = VGS + 0V
VG = VGS
Fakta bahwa VD = VDS dan VG = VGS cukup jelas dari fakta bahwa VS = 0 V, namun derivasi di atas dimasukkan untuk ketegangan hubungan yang terjalin di antara keduanya notasi subskrip ganda dan notasi subskrip tunggal. Karena konfigurasi memerlukan dua pasokan DC, penggunaannya terbatas dan tidak akan dimasukkan ke dalam daftar pasokan paling umum yang akan datang Konfigurasi FET.
Prinsip atau Cara kerja dari konfigurasi bias tetap yaitu 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.
5.Rangkaian dan Video [kembali]
Prosedur:
- Siapkan seluruh alat dan bahan yang akan digunakan di Proteus
- Rangkai semua alat dan bahan pada proteus seperti pada gambar di bawah
- Lalu tekan tombol jalankan
- Simulasikan semua komponen yang ada
- Revisi lagi apakah ada yang kurang dari rangkaian
- Lakukan simulasi kembali
Prinsip kerja:
1.Baterai (9V): Menyediakan sumber daya untuk rangkaian.
2.Kapasitor (C1 dan C2): Kapasitor C1 kemungkinan digunakan untuk menyaring noise dari sumber daya, sedangkan C2 mungkin digunakan untuk meratakan fluktuasi tegangan agar LED beroperasi dengan stabil.
3.Resistor (R1 dan R2): Resistor R1 membatasi arus yang masuk ke basis transistor Q1 untuk melindunginya, sementara R2 memastikan arus yang mengalir melalui LED tidak berlebihan, sehingga melindungi LED dari kerusakan.
4.Transistor (Q1 - 2N3904): Bertindak sebagai saklar atau penguat dalam konfigurasi ini. Ketika arus kecil mengalir ke basis transistor, transistor akan mengaktifkan dan memungkinkan arus yang lebih besar mengalir dari kolektor ke emitor, menyalakan LED.
5.Dioda: Memastikan arus hanya mengalir dalam satu arah, melindungi komponen dari potensi kerusakan akibat tegangan balik.
6.LED: Menyala ketika arus mengalir melaluinya, menunjukkan bahwa rangkaian berfungsi.
FIG 7.1(Fixed Bias Configuration)
.png "(Fixed Bias Configuration)")
Prosedur:
- Siapkan seluruh alat dan bahan yang akan digunakan di Proteus
- Rangkai semua alat dan bahan pada proteus seperti pada gambar di bawah
- Lalu tekan tombol jalankan
- Simulasikan semua komponen yang ada
- Revisi lagi apakah ada yang kurang dari rangkaian
- Lakukan simulasi kembali
Prinsip Kerja:
1.Baterai (B1 - 12V): Menyediakan sumber daya untuk rangkaian.
2.Resistor (R1 - 10kΩ): Membatasi arus yang mengalir ke basis transistor Q1. Ini penting untuk mengontrol jumlah arus yang masuk ke transistor agar tidak merusaknya.
3.Transistor (Q1 - 2N3458): Bertindak sebagai saklar elektronik. Ketika arus kecil mengalir ke basis transistor melalui R1, transistor akan mengaktifkan dan memungkinkan arus yang lebih besar mengalir dari kolektor ke emitor.
FIG 7.2 (Network for the analysis)
.png)
Prosedur:
- Siapkan seluruh alat dan bahan yang akan digunakan di Proteus
- Rangkai semua alat dan bahan pada proteus seperti pada gambar di bawah
- Lalu tekan tombol jalankan
- Simulasikan semua komponen yang ada
- Revisi lagi apakah ada yang kurang dari rangkaian
- Lakukan simulasi kembali
Prinsip kerja:
1.Baterai (B1 - 12V): Menyediakan sumber daya untuk rangkaian.
2.Ammeter: Mengukur arus yang mengalir melalui rangkaian. Dalam gambar, ammeter menunjukkan 0 Amps, yang berarti tidak ada arus yang mengalir.
3.Resistor (R1 - 10kΩ): Membatasi arus yang mengalir ke basis transistor Q1. Ini penting untuk mengontrol jumlah arus yang masuk ke transistor agar tidak merusaknya.
4.Transistor (Q1 - 2N3458): Bertindak sebagai saklar elektronik. Ketika arus kecil mengalir ke basis transistor melalui R1, transistor akan mengaktifkan dan memungkinkan arus yang lebih besar mengalir dari kolektor ke emitor.
FIG 7.5(Measuring the quiscent value of I and V)
.png)
Prosedur:
- Siapkan seluruh alat dan bahan yang akan digunakan di Proteus
- Rangkai semua alat dan bahan pada proteus seperti pada gambar di bawah
- Lalu tekan tombol jalankan
- Simulasikan semua komponen yang ada
- Revisi lagi apakah ada yang kurang dari rangkaian
- Lakukan simulasi kembali
Prinsip kerja:
1.Baterai (B1 - 2V): Menyediakan sumber daya untuk rangkaian.
2.Resistor (R1 dan R2): R1 dan R2 membatasi arus yang mengalir ke basis transistor Q1. R2 memiliki nilai resistansi 1MΩ, sedangkan nilai R1 tidak disebutkan.
3.Transistor (Q1 - 2N3453): Bertindak sebagai saklar elektronik. Ketika arus kecil mengalir ke basis transistor melalui R2, transistor akan mengaktifkan dan memungkinkan arus yang lebih besar mengalir dari kolektor ke emitor.
FIG 7.6 (Example)
.png)
Prinsip kerja dari rangkaian fixed-bias konfigurasi dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Konfigurasi Dasar
Fixed-bias configuration adalah salah satu metode paling sederhana untuk mengatur biasing pada transistor. Rangkaian dasar terdiri dari:
Transistor (BJT): Bisa berupa NPN atau PNP.
Resistor Basis (Rb): Terhubung antara basis transistor dan sumber tegangan (Vcc).
Resistor Kolektor (Rc): Terhubung antara kolektor transistor dan sumber tegangan (Vcc).
Sumber Tegangan (Vcc): Sumber tegangan DC yang memberikan daya pada rangkaian.
2. Pemberian Bias
Pada rangkaian fixed-bias, tegangan bias basis (Vb) diatur langsung oleh sumber tegangan (Vcc) melalui resistor basis (Rb). Tegangan basis (Vb) ditentukan oleh hubungan:
Vb=Vcc−IbRb
dimana
Ib adalah arus basis.
3. Kondisi Aktif
Untuk transistor jenis NPN, agar transistor berada dalam kondisi aktif (on), tegangan basis-emitor (Vbe) harus lebih besar dari tegangan ambang (umumnya sekitar 0.7V untuk transistor silikon). Dengan demikian:
Vb>Ve+Vbe
Dengan Ve biasanya dianggap 0V jika emitor di-ground.
4. Arus Kolektor dan Emitor
Arus kolektor (Ic) dan arus emitor (Ie) pada transistor dapat dihubungkan dengan arus basis (Ib) melalui faktor penguatan arus DC (β atau h_FE) dari transistor:
Ic=βIb
Ie=Ib+Ic
5. Tegangan Kolektor-Emitor
Tegangan kolektor-emitor (Vce) ditentukan oleh:
Vce=Vcc−IcRc
6. Kondisi Saturasi dan Cutoff
Saturasi: Transistor akan memasuki kondisi saturasi jika arus basis cukup besar untuk membuat
Vce mendekati 0V.
Cutoff: Transistor berada dalam kondisi cutoff jika arus basis sangat kecil atau nol, sehingga tidak ada arus kolektor yang mengalir dan
Vce mendekati Vcc.
7. Kelemahan Fixed-Bias
Ketergantungan Suhu: Perubahan suhu dapat mempengaruhi arus basis dan tegangan Vbe, yang pada gilirannya mempengaruhi kestabilan titik kerja (Q-point) transistor.
Ketidakstabilan Q-point: Karena arus basis langsung bergantung pada tegangan Vcc dan resistor Rb, perubahan kecil pada komponen atau sumber tegangan dapat menyebabkan pergeseran signifikan pada Q-point.
>> VIDEO
6.Berkas [kembali]
[menuju awal]
No comments:
Post a Comment