Selasa, 27 Februari 2024

4.18 Bias Stabilization



1. Pendahuluan[Back]

Stabilitas sistem adalah ukuran sensitivitas jaringan terhadap variasi dalam parameternya. Dalam setiap penguat yang menggunakan transistor IC arus kolektor sensitif terhadap masing-masing parameter berikut:
𝛽: meningkat dengan meningkatnya suhu
| Vbe |: menurun sekitar 7,5 mV per derajat Celcius (° C) peningkatan suhu
Ico (arus jenuh terbalik): dua kali lipat nilai untuk setiap kenaikan suhu 10 ° C
    Salah satu atau semua faktor tersebut dapat menyebabkan titik bias melayang dari titik operasi yang dirancang. Tabel 4.1 menunjukkan bagaimana tingkat Ico dan Vbe berubah dengan peningkatan suhu untuk transistor tertentu. Pada suhu kamar (sekitar 25 ° C) Ico= 0,1 nA, sedangkan pada 100 ° C (titik didih air) Ico sekitar 200 kali lebih besar pada 20 nA. Untuk variasi suhu yang sama, 𝛽 meningkat dari 50 menjadi 80 dan Vbe turun dari 0,65 menjadi 0,48 V. Ingat bahwa Ib cukup sensitif terhadap level Vbe, terutama untuk level di luar nilai ambang batas.

    Efek perubahan arus bocor (Ico) dan penguatan arus (𝛽) pada titik bias dc ditunjukkan oleh karakteristik kolektor emitor bersama pada Gambar 4.65a dan b. Gambar 4.65 menunjukkan bagaimana karakteristik pengumpul transistor berubah dari suhu 25 ° C ke suhu 100 ° C. Perhatikan bahwa peningkatan signifikan dalam arus bocor tidak hanya menyebabkan kurva naik tetapi juga peningkatan beta, seperti yang diungkapkan oleh jarak antar kurva yang lebih besar.

2. Tujuan[Back]

  1. Untuk mengetahui macam-macam rangkaian pemberian bias
  2. Agar bisa mensimulasikan beberapa contoh rangkaian bias

3. Alat dan Bahan

Untuk mengukur dan melihat grafik dari pengujian dioda dan transistor. Prinsip kerjanya sederhana yaitu ada tiga terminal yang bisa dihubungkan ke perangkat semikonduktor, contohnya transistor. Terminal C dihubungkan ke kolektor dan terhubung ke resistor variabel dan catu daya, terminal B terhubung ke sumber arus konstan yang bisa diatur berapa besarnya, terminal E dihubungkan ke emitor dan terhubung dengan ground. Nah, untuk melihat grafiknya cukup hubungkan output dari curve tracer dengan osiloskop

 

  •      Multimeter Digital

 Alat ini digunakan untuk mengukur arus, tegangan dan resistansi. Alat ini juga dapat mengukur secara langsung layak atau tidaknya transistor untuk dipakai.

  •  .     Ohmmeter

Ohmmeter digunakan untuk mengukur resistansi pada resistor. Ohmmeter juga dapat mengukur kelayakan transistor, bisa atau tidaknya transistor digunakan.




Baterai menyimpan energi potensi listrik dalam bentuk sel elektrokimia (sel volta). Ketika kutub posittif dan negatif baterai di hubungkan, potensi listrik kedua kutub akan menyebabkan arus listrik mengalir.
   
  •  Resistor


Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. Sebuah resistor biasanya terbuat dari bahan campuran Carbon. Namun tidak sedikit juga resistor yang terbuat dari kawat nikrom, sebuah kawat yang memiliki resistansi yang cukup tinggi dan tahan pada arus kuat.
Resistor berfungsi sebagai penghambat arus listrik yang mengalir suatu rangkaian.
Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna : 
1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.
2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua. 
3. Masukan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang keempat atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n) dan dikalikan ke ketiga warna gelang tadi.
5. Gelang kelima ini merupakan nilai toleransi dari resistor. 

  •  Transistor NPN

NPN artinya tipe transistor yang bekerja atau mengalirkan arus negatif dengan positif sebagai biasnya. Transistor NPN mengalirkan arus negatif dari kaki emitor ke kolektor. Emitor berperan sebagai input dan kolektor berperan sebagai output apabila transistor diberikan arus positif pada basisnya.

  •  Ground

Ground atau pertanahan adalah sistem pengamanan pada instalasi listrik dimana jika terjadi kebocoran listrik maka listrik akan langsung mengalir ke tanah sehingga tidak melukai pengguna.


4. Dasar Teori[Back]

Stabilisasi Bias

Stabilitas sistem adalah ukuran sensitivitas jaringan terhadap variasi dalam parameternya. Dalam setiap penguat yang menggunakan transistor IC arus kolektor sensitif terhadap masing-masing parameter berikut:

𝛽: meningkat dengan meningkatnya suhu
| Vbe |: menurun sekitar 7,5 mV per derajat Celcius (° C) peningkatan suhu
Ico (arus jenuh terbalik): dua kali lipat nilai untuk setiap kenaikan suhu 10 ° C

Salah satu atau semua faktor tersebut dapat menyebabkan titik bias melayang dari titik operasi yang dirancang. Tabel 4.1 menunjukkan bagaimana tingkat Ico dan Vbe berubah dengan peningkatan suhu untuk transistor tertentu. Pada suhu kamar (sekitar 25 ° C) Ico= 0,1 nA, sedangkan pada 100 ° C (titik didih air) Ico sekitar 200 kali lebih besar pada 20 nA. Untuk variasi suhu yang sama, 𝛽 meningkat dari 50 menjadi 80 dan Vbe turun dari 0,65 menjadi 0,48 V. Ingat bahwa Ib cukup sensitif terhadap level Vbe, terutama untuk level di luar nilai ambang batas.

Efek perubahan arus bocor (Ico) dan penguatan arus (𝛽) pada titik bias dc ditunjukkan oleh karakteristik kolektor emitor bersama pada Gambar 4.65a dan b. Gambar 4.65 menunjukkan bagaimana karakteristik pengumpul transistor berubah dari suhu 25 ° C ke suhu 100 ° C. Perhatikan bahwa peningkatan signifikan dalam arus bocor tidak hanya menyebabkan kurva naik tetapi juga peningkatan beta, seperti yang diungkapkan oleh jarak antar kurva yang lebih besar.

3.1 Faktor Stabilitas, S(Ico), S(Vbe), dan S(𝛽)

Faktor stabilitas, S, didefinisikan untuk masing-masing parameter yang mempengaruhi stabilitas bias seperti yang tercantum di bawah ini:

Dalam setiap kasus, simbol delta (Δ) menandakan perubahan dalam kuantitas tersebut. Pembilang dari setiap persamaan adalah perubahan arus kolektor sebagaimana ditentukan oleh perubahan kuantitas dalam penyebut. Untuk konfigurasi tertentu, jika perubahan Ico gagal menghasilkan perubahan signifikan dalam Ic, faktor stabilitas yang ditentukan oleh S (Ico)= ΔIc / ΔIco akan sangat kecil. Dengan kata lain:
 Jaringan yang cukup stabil dan relatif tidak sensitif terhadap variasi suhu memiliki faktor stabilitas rendah.


3.2 S(Ico): Emitter-Bias Configuration
  
Untuk konfigurasi bias emitor, analisis rangkaian akan menghasilkan:


Untuk Rb/Re ≫ (𝛽+1), maka:

Grafik hubungan S(Ico) dan Rb/Re dapat dilihat pada gambar 4.66



Untuk Rb/Re ≪ 1, maka:

Perlu diingat, bahwa kontrol bias yang baik biasanya mensyaratkan bahwa Rb lebih besar dari Re. Pada Gambar 4.66 bahwa nilai terendah S (Ico) adalah 1, mengungkapkan bahwa Ic akan selalu meningkat pada tingkat yang sama dengan atau lebih besar dari Ico.

Untuk rentang di mana Rb/Re berkisar antara 1 dan (𝛽+1), maka

Hasil penelitian menunjukkan bahwa konfigurasi bias emitor cukup stabil ketika rasio Rb/Re sekecil mungkin dan paling tidak stabil ketika rasio yang sama mendekati (𝛽+1).


3.3 Konfigurasi Bias-Tetap

Untuk konfigurasi bias tetap, jika kita mengalikan persamaan awal S(Ico) dengan Re dan Re=0Ω, maka diperoleh:
3.4 Konfigurasi Tegangan-Pembagi Bias 

Pengembangan rangkaian yang setara dengan Thévenin muncul pada Gambar 4.67, untuk konfigurasi bias pembagi tegangan.

Untuk rangkaian Gambar 4.67, persamaan untuk S(Ico) adalah sebagai berikut:



Re > RTh atau RTh / Re harus sekecil mungkin. Untuk konfigurasi bias pembagi tegangan, RTh bisa jauh lebih kecil daripada Rb yang sesuai dengan konfigurasi bias emitor.


3.5 Konfigurasi Bias-Umpan Balik (Re 50 Ω)

Karena persamaan dalam format yang sama dengan yang diperoleh untuk konfigurasi bias emitor dan pembagi tegangan, kesimpulan yang sama mengenai rasio Rb / Rc dapat diterapkan juga.


 
3.6 Physical Impact

Untuk konfigurasi bias-tetap pada Gambar 4.68a, persamaan untuk arus basis adalah sebagai berikut:
dengan arus kolektor ditentukan oleh:

dengan arus kolektor ditentukan oleh :

gambar 4.68 




S(Vbe)

Faktor stabilitas ditentukan oleh:


Persamaan untuk konfigurasi emitor-bias:

Ganti Re=0Ω, maka:
Bagi persamaan dengan Re, maka:

Substitusi kondisi (𝛽+1) ≫ Rb/Re, maka:

Semakin besar resistansi RE, semakin rendah faktor stabilitas dan semakin stabil sistem.

S(𝛽)

Persamaan untuk konfigurasi bias-emitor:

Untuk konfigurasi umpan balik kolektor dengan Re=0Ω, maka:

Ringkasan





5. Percobaan[Back]

a. Prosedur Percobaan
  • Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil 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 jalankan rangkaian 


b. Gambar Rangkaian

Gambar 4.100


Gambar 4.101 (a)

Gambar 4.101 (b)


Gambar 4.101 (c)



Gambar 4.101 (d)


c. Prinsip Kerja
Rangakain Bias-Pembagi Tegangan

Bias tegangan pada base transistor dapat dikembangkan dengan pembagi tegangan resistor R1 dan R2, seperti terlihat pada Gambar. Pada gambar tersebut di titik A, terdapat dua lintasan arus yang menuju ke ground yaitu dengan melalui R2 dan melalui junction base-emitter dari transistor melalui RE.

Apabila arus base-emitter yang mengalir sangat kecil dibandingkan dengan arus yang melalui R2, maka rangkaian bias pembagi tegangan tersebut dianggap sebagai pembagi tegangan sederhana yang terdiri dari R1 dan R2, seperti pada Gambar 2(a). Apabila arus base-emitter IB tidak cukup kecil untuk diabaikan dibandingkan dengan arus I2 yang melaui R2, maka resistansi input DC, RIN(base) dari base-emitter transistor ke ground harus masuk dalam perhitungan. Kеbеrаdааn RIN(bаѕе) paralel dеngаn R2, sebagaimana tеrlіhаt раdа gаmbаr 2(b).



6. Video[Back]
7. File Download[Back]











- Tidak ada komentar:
Langganan: Komentar (Atom)

UTS