Hafizh Qisthi Bakri: 4.4 Emitter Bias Transistor

[Menuju Akhir] [Kembali ke Menu Sebelumnya]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Komponen

5. Simulasi Rangkaian

6. Video

7. Download File

1.Tujuan [Kembali]

Bias emitor transistor adalah untuk memahami konfigurasi rangkaian transistor dan bagaimana rangkaian itu digunakan untuk mengatur bias transistor. Dengan memahami pengaturan bias emitor transistor, kita dapat mengatur arus basis transistor dan mengontrol penguatan sinyal. Selain itu, kita dapat memahami karakteristik kinerja transistor dalam rangkaian bias-emitor dan bagaimana rangkaian dapat dioptimalkan untuk berbagai aplikasi.

2.Komponen [Kembali]

- Resistor

Resistor merupakan komponen listrik yang bersifat menghambat arus listrik.

Cara menghitung resistor

1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama

2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua

3. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ketiga

4. Masukkan jumlah nol dari warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan (10^n), merupakan nilai toleransi dari resistor.

- Kapasitor

Kapasitor merupakan komponen listrik yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik.

- Transistor

Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat dipakai sebagai penguat,sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus.

- Ground

Ground merupakan titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik.

- Sumber Tegangan/Baterai

Baterai adalah sumber energi yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik.

- Volt Meter

Alat Ukur untuk Mengukur tegangan

3.Dasar Teori [Kembali]

Suatu rangkaian bias emitter adalah rangkaian yang menggunakan arus dc, Jaringan bias dc pada Gambar memiliki resistor emitor untuk meningkatkan stabilitas konfigurasi fix-bias. stabil yang dimaksud adalah untuk menjauhkan resistor dari variasi nilai yang tidak di inginkan

Base Emittor Loop

gambar 4.17

Jaringan bias DC pada gambar disamping berisi resistor emitter yang berfungsi untuk meningkatkan stabilitas dibanding konfigurasi bias tetap, manfaat dari konfigurasi yang lebih stabil ini untuk menghindari pengaruh dari suhu dari variasi yang tidak diinginkan.

gambar 4.18

Analisis akan dilakukan dengan terlebih dahulu memeriksa basis-emitor loop dan kemudian menggunakan hasilnya untuk menyelidiki loop kolektor-emitors. Persamaan dari disamping merupakan hasil dari pemisahan sumber untuk membuat input dan bagian output.

gambar 4.19

Loop pada gambar di atas dapat di ulang kembali mencari gambar di sebelah kiri. Dengan persamaan loop Kirchoff Voltage Law dengan arah loop searah jarum jam maka

Kemudian persamaan diatas disubtitusikan dengan

Maka

Dengan Persamaan Tersebut didapatkan bahwa IB=

*Catatan : perbedaan antara bias tetap dan bias emitter hanya ada pada perbedaan pada adanya beta + 1 pada persamaan bias emitter

Persamaan diatas akan digunakan untuk analisis selanjutnya. Persamaan itu merupakan jalan pintas untuk untuk mengingat Persamaan IB. Menggunakan hukum Ohm arus melalui sistem adalah tegangan dibagi dengan resistansi rangkaian. Untuk rangkaian basis-emitor tegangan bersih adalah VCC - VBE. Level resistance adalah R B ditambah R E yang dicerminkan oleh (b + 1) yang mana itu merupakan persamaan IB

Collector Emitter Loop

Collector-Emitter Loop adalah sirkuit yang terbentuk antara dua terminal pada transistor bipolar yang disebut kolektor (collector) dan emitter. Loop ini biasanya digunakan dalam rangkaian osilator dan penguat. Loop ini memungkinkan arus berfluktuasi antara dua terminal untuk memicu gerakan elektron dan menciptakan sinyal output.

Pada sirkuit osilator, Collector-Emitter Loop berfungsi untuk mempertahankan gerakan osilasi dan menghasilkan gelombang sinusoidal yang stabil. Pada sirkuit penguat, loop ini membantu mengontrol arus dan tegangan yang mengalir melalui transistor sehingga sinyal input dapat diperkuat dan diteruskan ke output.

Loop kolektor-emitor tampak pada Gambar 4.22. Dengan menuliskan hukum voltase Kirchhoff untuk loop yang ditunjukkan searah jarum jam menghasilkan :

Improve Bias Stability

Penambahan resistor emitor ke bias dc dari BJT memberikan peningkatan stabilitas, yaitu, arus dan tegangan bias dc tetap lebih dekat ke tempat yang ditetapkan oleh rangkaian ketika kondisi luar, seperti suhu dan transistor beta, berubah.

Saturation Level

Kalimat tersebut menjelaskan bahwa level jenuh kolektor atau arus kolektor maksimum untuk desain basis pengemitter dapat ditentukan dengan pendekatan yang sama seperti yang digunakan dalam konfigurasi basis tetap (fixed-bias). Pendekatan tersebut adalah dengan menerapkan sirkuit pendek antara terminal kolektor-emitter

Dengan menambahkan resistor pada emittor akan menurunkan tingkat kejenuhan daripada yang di dapat dari konfigurasi fixed bias saat menggunakan resistor pada kolektor yang sama

3a.Example [Kembali]

Contoh 1:

gambar 4.23

Carilah nilai dari komponen berikut dari gambar 4.23

Jawaban:

Contoh 2:

Hitung berapa arus saturasi dari rangkaian pada gambar 4.23

Contoh 3:

a.Gambarkan garis beban untuk rangkaian pada Gambar 4.26a pada karakteristik transistor yang muncul pada gambar 4.26b

b.Untuk titik-Q di persimpangan garis beban dengan arus basis 15 m A, carilah nilai ICQ dan VCEQ.

c.Tentukan beta dc pada titik-Q.

d.Menggunakan beta untuk jaringan yang ditentukan di bagian c, hitung nilai R B yang diperlukan dan menyarankan nilai standar yang mungkin.

3b.Problem [Kembali]

Problem 1

Sebuah transistor NPN memiliki β sebesar 100 dan tegangan Vcc sebesar 12 volt. Dalam konfigurasi emitter bias, resistor emitter memiliki nilai 1 kΩ dan resistor basis memiliki nilai 100 kΩ. Tentukan tegangan basis, tegangan emitter, tegangan kolektor, dan arus kolektor jika tegangan basis sebesar 0,7 volt.

Jawaban:

Tegangan emitter = 0,7 volt
Tegangan basis = 0,7 volt
Tegangan kolektor = 11,3 volt
Arus kolektor = 10,6 mA

Penjelasan:

Tegangan emitter dapat dihitung menggunakan persamaan VE = VB - 0,7 V. Karena tegangan basis sudah diketahui, maka VE = 0,7 V.
Tegangan basis juga sebesar 0,7 V.
Tegangan kolektor dapat dihitung menggunakan persamaan VC = Vcc - IC * RC. Karena RC tidak diketahui, maka dapat diasumsikan nilainya sangat besar sehingga arus kolektor dapat dianggap konstan dan IC = β * IB. Dengan menggabungkan persamaan tersebut dan memasukkan nilai-nilai yang diketahui, maka VC = 11,3 V.
Arus kolektor dapat dihitung menggunakan persamaan IC = β * IB. Karena tegangan basis dan resistor basis diketahui, maka IB dapat dihitung menggunakan persamaan IB = (VB - VE) / RB. Setelah IB diketahui, maka IC dapat dihitung menggunakan persamaan tersebut. Dengan memasukkan nilai-nilai yang diketahui, maka IC = 10,6 mA

Problem 2

Suаtu rangkaian реnguаt ѕаtu tingkat dengan bіаѕ bаѕіѕ dengan RE, mempunyai data раrаmеtеr-раrаmеtеr

1. Gambar rangkaian lengkap dan rangkaian analisa dc
2. Tentukan IB, IC, αdc, dan VCE
3. IC ѕаturаѕі, VCE сut оff dan gаrіѕ beban dс

Problem 3

Sebuah sirkuit emitter bias memiliki transistor NPN dengan nilai beta sebesar 150, resistor basis (Rb) sebesar 100 kΩ, dan resistor emitter (Re) sebesar 1 kΩ. Sumber tegangan Vcc yang diberikan adalah 10 V. Tentukan arus basis, arus kolektor, dan tegangan kolektor yang terukur pada sirkuit tersebut.

Jawaban:

Hitung tegangan basis-emitter (Vbe) yang diperlukan untuk mengalirkan arus basis yang konstan menggunakan rumus Vbe = 0,7 V (untuk transistor silikon).

Vbe = 0,7 V

Hitung arus basis (Ib) dengan rumus Ib = (Vcc - Vbe) / Rb.

Ib = (10 V - 0,7 V) / 100 kΩ Ib = 0,093 mA

Hitung arus kolektor (Ic) dengan rumus Ic = beta x Ib.

Ic = 150 x 0,093 mA Ic = 13,95 mA

Hitung tegangan kolektor (Vc) dengan rumus Vc = Vcc - (Ic x Re).

Vc = 10 V - (13,95 mA x 1 kΩ) Vc = -3,95 V (nilai negatif menunjukkan bahwa transistor sedang jenuh)

Dalam analisis di atas, kita menggunakan nilai resistor basis dan resistor emitter yang telah diberikan untuk menghitung arus basis dan arus kolektor. Tegangan kolektor kemudian dapat dihitung dengan menggunakan hukum Kirchoff untuk menghitung tegangan di sepanjang rangkaian. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa transistor sedang jenuh karena tegangan kolektor negatif. Oleh karena itu, nilai resistor kolektor dapat dinaikkan untuk menghindari saturasi dan mendapatkan hasil yang lebih baik.

3c.Pilihan Ganda [Kembali]

Apa tujuan dari resistor emitter dalam sirkuit emitter bias transistor?

a. Untuk mengontrol gain transistor

b. Untuk menstabilkan titik kerja transistor

c. Untuk memberikan umpan balik negatif pada transistor

d. Untuk meningkatkan respons frekuensi transistor

Jawaban: b

Pada sirkuit emitter bias transistor, apa efek dari penurunan nilai resistor basis?

a. Meningkatkan gain tegangan sirkuit

b. Menurunkan tegangan bias transistor

c. Meningkatkan impedansi masukan sirkuit

d. Menurunkan stabilitas titik kerja

Jawaban: b

Komponen mana yang menentukan titik kerja DC pada sirkuit emitter bias transistor?

a. Resistor basis

b. Resistor emitter

c. Resistor kolektor

d. Tegangan bias transistor

Jawaban: b

4.Prinsip Kerja [Kembali]

saat tegangan diterapkan antara basis dan emitter, elektron di daerah basis akan terionisasi dan menembus dari basis ke kollektor. Ini menghasilkan arus pengkolektor yang lebih besar dan menghasilkan penguatan sinyal. Karena arus basis kecil, terdapat sedikit atau tidak adanya pemanasan yang dihasilkan dan akibatnya transistor dapat beroperasi tanpa kehilangan energi pada bentuk panas.

Pada konfigurasi emitter bias, sebuah resistor terhubung antara sumber tegangan dan emitter transistor. Resistor ini membentuk rangkaian pembagi tegangan yang memungkinkan tegangan pada emitter dan basis diatur dengan mudah dan dijaga pada tingkat yang aman untuk menghindari kerusakan pada transistor.

5.Simulasi Rangkaian [Kembali]