TUGAS SUB BAB 4.5 ~ PERKULIAHAN

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

1. Pendahuluan [ kembali ]

Mengenai konfigurasi pembagi tegangan (voltage-divider) dalam konteks bias pada rangkaian transistor merupakan langkah awal yang penting dalam memahami prinsip dasar dan aplikasi dari konsep tersebut. Konfigurasi pembagi tegangan digunakan dalam berbagai aplikasi elektronika, termasuk dalam rangkaian bias transistor, yang bertujuan untuk menentukan level tegangan yang sesuai untuk mengoperasikan transistor dengan stabil.

Rangkaian bias transistor merupakan salah satu aspek paling fundamental dalam desain sirkuit transistor. Dalam prinsip dasarnya, rangkaian bias bertujuan untuk memberikan tegangan dan arus yang tepat ke terminal basis transistor, sehingga transistor dapat beroperasi pada titik kerja yang diinginkan. Dalam banyak kasus, pengaturan tegangan bias ini diperlukan untuk memastikan transistor beroperasi dalam mode yang linier, yaitu pada daerah aktifnya, dan menghindari jenuh (saturation) atau memotong (cut-off).

Konfigurasi pembagi tegangan (voltage-divider) merupakan salah satu pendekatan yang umum digunakan dalam menyediakan tegangan bias yang stabil dan dapat diatur pada terminal basis transistor. Pendekatan ini memanfaatkan prinsip pembagian tegangan dari serangkaian resistor yang terhubung secara seri antara sumber tegangan dan ground. Dengan mengatur perbandingan nilai resistansi pada rangkaian pembagi, kita dapat menghasilkan tegangan yang diinginkan pada titik tertentu dalam rangkaian.

Dalam konteks bias transistor, konfigurasi pembagi tegangan sering digunakan untuk menentukan level tegangan basis yang dibutuhkan untuk mengendalikan arus kolektor transistor. Sebagai contoh, dalam konfigurasi polarisasi tetap (fixed bias) pada transistor BJT (Bipolar Junction Transistor), tegangan basis biasanya ditentukan oleh pembagi tegangan yang disesuaikan dengan karakteristik transistor dan kebutuhan sirkuit.

Selain itu, konfigurasi pembagi tegangan juga memungkinkan fleksibilitas dalam mengatur tegangan bias sesuai dengan perubahan lingkungan atau persyaratan sirkuit yang berubah. Dengan memilih nilai resistor yang tepat, kita dapat memastikan bahwa tegangan basis transistor tetap stabil meskipun ada fluktuasi tegangan sumber atau variasi parameter transistor.

2. Tujuan [ kembali ]

a. Mengetahui apa itu voltage-divider bias

b. Mengetahui rangkaian dari voltage-divider bias

c. Mampu menghitung arus, tegangan dan hambatan dari komponen voltage-divider bias

d. Mengetahui fungsi dari voltage-divider bias

3. Alat dan Bahan [ kembali ]

1. Battery

Batrai disini berfungsi sebagai sumber energi yang nantinya akan dialirkan ke dalam rangkaian elektronika.

2. Osiloskop

Osiloskop berfungsi untuk memproyeksikan bentuk sinyal listrik agar dapat dilihat dan dipelajari

3. Resisror

Fungsi utama dari resistor adalah membatasi aliran arus. Resistor dapat menahan arus dan memperkecil besar arus. Besar resistansi (kemampuan menahan arus) resistor disesuaikan dengan kebutuhan perangkat elektronika.

Cara menghitng nilai resistor dengan tabel warna

4. Transitor

Transitor ini berfungsi sebagai amplifer atau penguat pada rangkaian

5. Kapasitor

Kapasitor ini berfungsi sebagai penyimpan arus atau tegangan listrik

6. 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.

4. Dasar Teori [ kembali ]

Rangkaian Voltage Divider Bias :

Voltage-divider Bias adalah arus bias didapatkan dari tegangan di R₂ dari hubungan V_CC seri dengan R1 dan R₂ seperti gambar 4.28. Konfigurasi voltage divider bias pada gambar 4.28 jika dianalisis secara tepat, sensitivitas terhadap perubahan beta cukup kecil. Jika parameter rangkaian dipilih dengan benar, level I_CQ dan V_CEQ yang dihasilkan dapat hampir sepenuhnya tidak bergantung pada beta. Titik Q didefinisikan oleh tingkat tetap I_CQ dan V_CEQ seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.29. Tingkat I_BQ akan berubah dengan perubahan dalam beta, tetapi titik operasi pada karakteristik yang didefinisikan oleh I_CQ dan V_CEQ dapat tetap tetap jika parameter rangkaian yang tepat digunakan

Untuk analisis dc jaringan gambar 4.28 dapat digambar ulang seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.30. Sisi input dari rangkaian kemudian dapat digambar ulang seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.31 untuk analisis dc. Rangkaian sebelah kiri bisa dianalisis menggunakan metoda Thevenin.

Sumber tegangan diganti dengan hubungan arus pendek seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.32. Sehingga bisa didapatkan rumus R_th. Lalu, sumber tegangan V_cc dikembalikan seperti rangkaian semula seperti pada gambar 4.33 dan bisa didapatkan rumus E_th.

Setelah medapatkan R_th dan E_th, maka rangkaian dapat diubah seperti pada gambar 4.34. Lalu bisa kita dapatkan I_b dengan persamaan:

Setelah I_B diketahui, sisa jumlah jaringan dapat ditemukan dengan cara yang sama seperti yang dikembangkan untuk konfigurasi bias emitor. Yaitu:

Kejenuhan Transistor

Sirkuit kolektor-emitor keluaran untuk konfigurasi pembagi tegangan memiliki penampilan yang sama dengan rangkaian bias-emitor yang dianalisis pada Bagian 4.4. Persamaan yang dihasilkan untuk arus jenuh (ketika VCE diatur ke nol volt pada skema) karena itu sama dengan yang diperoleh untuk konfigurasi bias-emitor. Itu adalah,

Analisis Load-Line

Kesamaan dengan rangkaian output dari konfigurasi bias-emitter menghasilkan persimpangan yang sama untuk garis beban konfigurasi pembagi tegangan.

5. Prinsip Kerja [ kembali ]

Di sini konfigurasi transistor emitor yang umum bias menggunakan jaringan pembagi tegangan untuk meningkatkan stabilitas. Nama konfigurasi biasing ini berasal dari fakta bahwa dua resistor RB1 dan RB2 membentuk jaringan pembagi tegangan atau potensial di seluruh catu dengan sambungan titik pusatnya menghubungkan terminal dasar transistor seperti yang ditunjukkan.

Voltage divider bias ini adalah metode biasing transistor yang paling banyak digunakan. Dioda emitor dari transistor maju bias dengan nilai tegangan yang dikembangkan melintasi resistor RB2. Selain itu, rangkaian voltage divider membuat sirkuit transistor tidak tergantung pada perubahan beta karena tegangan biasing yang ditetapkan pada basis transistor, emitor, dan terminal kolektor tidak tergantung pada nilai rangkaian eksternal.

Untuk menghitung tegangan yang dikembangkan melintasi resistor RB2 dan oleh karena itu tegangan yang diterapkan ke terminal dasar kita cukup menggunakan rumus pembagi tegangan untuk resistor secara seri. Umumnya penurunan tegangan melintasi resistor RB2 jauh lebih sedikit daripada resistor RB1. Jelas tegangan basis transistor VB sehubungan dengan ground, akan sama dengan tegangan di RB2. Jumlah arus biasing yang mengalir melalui resistor RB2 umumnya ditetapkan 10 kali dari nilai arus basis IB yang diperlukan sehingga cukup tinggi untuk tidak berpengaruh pada arus pembagi tegangan atau perubahan Beta.

6. Soal Latihan [ kembali ]

1. Sebuah transistor bipolar jenis NPN digunakan dalam rangkaian seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Diberikan bahwa tegangan Vcc = 10 V dan Vbe = 0.7 V. Jika kita ingin mengatur tegangan basis sebesar 0.6 V, dan arus basis yang diperlukan adalah 20 µA, maka nilai resistor R1 dan R2 yang tepat adalah:

A) R1 = 330 Ω, R2 = 1.5 kΩ
B) R1 = 470 Ω, R2 = 2.2 kΩ
C) R1 = 1 kΩ, R2 = 3.9 kΩ
D) R1 = 560 Ω, R2 = 4.7 kΩ

Jawaban : D) R1 = 560 Ω, R2 = 4.7 kΩ

2. Dalam konfigurasi bias voltage-divider, jika RE sangat besar dibandingkan dengan RTH / β, kita dapat mengabaikan istilah kedua dalam penyebut, yang memberikan perkiraan cepat kita. Dalam hal ini, persamaan yang digunakan adalah

A. IC = (VTH - VBE) / RE

B. IC = (VTH + VBE) / RE

C. IC = (VTH - VBE) / (RE + RTH / β)

D. IC = (VTH + VBE) / (RE + RTH / β)

Jawaban : A. IC = (VTH - VBE) / RE

3. Dalam konfigurasi bias voltage-divider, jika kita menganggap bahwa arus pembagi jauh lebih kecil dari arus basis, maka arus kolektor (IC) dapat ditemukan dengan mudah. Persamaan yang digunakan adalah

A. IC = (VTH - VBE) / RE

B. IC = (VTH + VBE) / RE

C. IC = (VTH - VBE) / (RE + RTH / β)

D. IC = (VTH + VBE) / (RE + RTH / β)

jawaban : c. IC = (VTH - VBE) / (RE + RTH / β)

7. Percobaan [ kembali ]

Rangkaian 4.28