Sub Bab 7.3 Self-Bias Configuration



 1. Pendahuluan[kembali]

Dalam dunia elektronika, konfigurasi self-bias (atau juga dikenal sebagai "biasing diri") adalah salah satu teknik yang digunakan untuk mengatur titik kerja atau bias dari transistor bipolar, terutama transistor jenis BJT (Bipolar Junction Transistor). Konfigurasi ini memungkinkan transistor untuk beroperasi dalam mode yang diinginkan dan memastikan respons yang stabil terhadap sinyal input.

Dalam pembahasan ini, kami akan menjelaskan secara mendalam konsep dasar dari self-bias configuration, termasuk prinsip-prinsip dasar yang mendasarinya, aplikasi dalam rangkaian elektronika, keuntungan dan kelemahan, serta bagaimana menghitung komponen yang diperlukan untuk mengimplementasikan konfigurasi ini.

Dengan pemahaman yang baik tentang self-bias configuration, para praktisi dan penggemar elektronika dapat merancang dan memahami berbagai rangkaian yang melibatkan transistor dengan lebih baik, serta memperoleh wawasan yang lebih mendalam tentang prinsip kerja perangkat elektronik yang lebih kompleks. Oleh karena itu, mari kita mulai dengan menjelajahi konsep dasar dan aplikasi dari self-bias configuration dalam dunia elektronika.

 

2. Tujuan[kembali]

  • Menjelaskan konsep dasar dari self-bias configuration dengan cara yang mudah dipahami, sehingga pembaca dapat memahami prinsip kerja dasar di balik teknik ini.
  • Memberikan panduan tentang cara menghitung nilai-nilai komponen yang diperlukan dalam self-bias configuration serta cara menganalisis kinerja sirkuit yang dihasilkan.
  • Memberikan wawasan tentang bagaimana self-bias configuration diterapkan dalam rangkaian elektronika nyata. Ini akan membantu pembaca memahami bagaimana teknik ini digunakan dalam mendesain dan mengoptimalkan kinerja berbagai jenis sirkuit elektronik.
  • Mengetahui apa itu konfigurasi common-base pada transistor
  • Mengetahui cara kerja konfigurasi common-base pada transistor
  • Membuat suatu rangkaian dengan trasistor konfigurasi common-base
     

 3. Alat dan Bahan[kembali]

  • BAHAN
             a.) Resistor

                Resistor berfungsi sebagai pengatur dalam membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian, menahan sebagian arus listrik agar sesuai dengan kebutuhan suatu rangkaian elektronika, danmenurunkan tegangan sesuai dengan yang dibutuhkan oleh rangkaian elektronika.







Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%
Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

       
          b.) Kapasitor

                Kapasitor adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor mempunyai satuan Farad dari Michael Faraday.



Kapasitor di pasaran




          c.) 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.




  • ALAT
           a.) Baterai

               Sumber tegangan

          

          b.)  Voltmeter

                  Mengukur beda potensial diantara 2 titik




         c.)  Amperemeter

             Mengukur arus pada rangkaian


     4. Dasar Teori[kembali]

Konfigurasi bias diri menghilangkan dua persediaan dc. gerbang pengendali ke tegangan sumber ditentukan oleh tegangan yang melintasi resistor RS di kaki sumber konfigurasi seperti yang terdapat pada gambar 7.8.


Analisis dc dengan cara mengganti kapasitor dengan "open circuits" dan resistor RG diganti di short circuits yang setara karena IG = 0 A, seperti pada gambar 7.9.



Arus melalui RS adalah sumber arus IS, dengan IS = ID dan:

Untuk loop tertutup, diperoleh:


Nilai VGS adalah fungsi dari arus keluaran ID yang besarnya tidak tetap seperti yang terjadi untuk konfigurasi bias tetap.

Persamaan (7.10) didefinisikan oleh konfigurasi jaringan, dan persamaan Shockley menghubungkan jumlah input dengan output perangkat. Kedua persamaan menghubungkan dua variabel yang sama, yaitu ID dan VGS. Solusi matematis diperoleh dengan mengganti persamaan (7.10) menjadi persamaan Shockley:


Persamaan kuadrat dapat diselesaikan untuk mendapatkan solusi ID. Kondisi yang paling tepat adalah ketika ID = 0 A karena menghasilkan VGS = -IDRS = (0 A).RS = 0 V, sesuai dengan persamaan (7.10). Sehingga dihasilkan grafik seperti gambar 7.10.



Syarat kedua untuk persamaan (7.10) yaitu nilai VGS atau ID dipilih yang sesuai dari kuantitas lainnya yang akan menentukan titik lain pada garis lurus dan memungkinkan gambar garis lurus. Misalkan level ID sama dengan setengah level saturasi:

Hasilnya adalah titik kedua untuk plot garis lurus seperti pada gambar 7.11. Tingkat VDS dapat ditentukan dengan menerapkan hukum tegangan Kirchhoff ke sirkuit output:

         

   5. Percobaan[kembali]

    a) Prosedur[kembali]


 
 
Rangkain 7.8

 
  1. Tegangan input yang belum diatur (VDD) masuk ke rangkaian.
  2. Pembagi tegangan yang dibentuk oleh R1 dan resistansi internal transistor menentukan tegangan pada gate Q1.
  3. Tegangan pada gate Q1 mengontrol jumlah arus yang mengalir melalui transistor.
  4. Penurunan tegangan melintasi transistor diatur untuk mempertahankan tegangan konstan di output (VOUT), yang diukur terhadap ground (GND).


Besarnya tegangan output regulator ditentukan oleh desain rangkaian, termasuk nilai resistor dan referensi tegangan.

   
 

  
  1. Tegangan input (VCC) masuk ke rangkaian.
  2. Resistor R1 membatasi arus yang mengalir ke transistor Q1.
  3. Transistor Q1 mengatur tegangan output (VOUT) berdasarkan tegangan pada basisnya yang ditentukan oleh R1 dan R2.
  4. Kapasitor C1 dan C2 membantu menjaga stabilitas tegangan output dan menyaring noise.
  5. Dioda D1 melindungi transistor dari tegangan balik yang dapat terjadi saat VCC dimatikan.
 





  1. Sinyal audio dari sumber (misalnya, mikrofon) masuk ke rangkaian melalui kapasitor C1.
  2. Sinyal audio ini kemudian diumpankan ke basis transistor Q1.
  3. Transistor Q1 memperkuat sinyal audio dan menghasilkan sinyal yang lebih kuat pada kolektornya.
  4. Sinyal audio yang diperkuat ini kemudian diumpankan ke speaker melalui resistor R3.
  5. Kapasitor C2 membantu menjaga stabilitas tegangan bias transistor dan mencegah distorsi sinyal.

    

    b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]

Pada konfigurasi ini, kita menggunakan transistor tipe NPN, dengan sinyal input dihubungkan ke basis transistor, sumber tegangan positif (Vcc) dihubungkan ke kolektor, dan ground (0V) dihubungkan ke emitor.

Untuk mengontrol aliran arus antara kolektor dan emitor, kita perlu membatasi arus basis (IB) melalui resistor basis (RB). Selain itu, resistor emitor (RE) juga digunakan untuk memperkenalkan umpan balik negatif dari arus emitor dan menjaga stabilitas bias.

Ketika arus basis (IB) mengalir melalui transistor, terjadi penguatan sinyal dan menghasilkan arus kolektor (IC). Arus kolektor (IC) dialirkan dari kolektor menuju sumber tegangan positif (Vcc), sementara arus emitor (IE) adalah jumlah dari arus basis (IB) dan arus kolektor (IC) yang dialirkan melalui resistor emitor (RE) menuju ground.



Rangkain 7.9


           Prinsip Kerja: Sebuah konfigurasi self bias yang diberi sumber tegangan drain dan arus dari tegangan drain mengalir ke kaki source lalu ke resistor source dan berakhir di ground



Rangkaian 7.8


Prinsip Kerja: Konfigurasi basis umum atau Common-Base Configuration menggunakan sebuah sinyal yang terhubung ke terminal emitor. Pengaplikasian rangkaian ini menggunakan sebuah transistor yang menghubungkan antara beban, baterai, dan juga kapasitor elektrolit. Perhitungan nilai besaran pada konfigurasi ini menggunakan hukum tegangan Kirchhoff. Domain AC pada konfigurasi ini memiliki nilai impedansi input yang sangat rendah dan impedansi output yang tinggi.



Rangkaian 7.12


        Prinsip Kerja: Sebuah konfigurasi self bias yang diberi sumber tegangan drain dan arus dari tegangan drain mengalir ke kaki source lalu ke resistor source dan berakhir di ground


   c) Video Simulasi [kembali]


Rangkaian 7.8



Rangkaian 7.9



Rangkain 7.12


 6. Download File[kembali]
 
- Rangkaian 7.8 [Download]

- Rangkaian 7.9 [Download]

- Rangkaian 7.12 [Download]

Datasheet Resistor [Download]
 
Datasheet Dioda 1N4148 [Download]
 
Datasheet Dioda 1N4009 [Download]

Datasheet Voltmeter  [Download]
 
Datasheet Amperemeter [Download]

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Gambar
  BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH ELEKTRONIKA 2023  Nama: Kevin Syahputra  NIM: 2310953012 Elektronika C Dosen Pengampu : Darwison, M.T Referensi:      1. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978-        602-9081-10-7, CV Ferila, Padang      2. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”,Jilid 2,  ISBN: 978-        602-9081-10-8, CV Ferila, Padang      3. Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013      4. Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002.      5. Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005      6. Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007.      7. John M. Hughes, Practical Electronics: ...
Baca selengkapnya