Sub Chapter 4.5

Voltage-Divider Bias Configuration

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1.pendahuluan

1. Pendahuluan[Back]

Voltage divider bias configuration adalah salah satu metode penentuan tegangan polarisasi pada transistor dalam rangkaian penguat. Pada konfigurasi ini, pembagi tegangan terdiri dari dua resistor, di mana satu resistor terhubung antara sumber tegangan dan titik tengah pembagi tegangan, sementara resistor lainnya terhubung antara titik tengah dan dasar transistor. Metode ini digunakan untuk memberikan tegangan polarisasi yang stabil pada transistor, sehingga transistor dapat beroperasi dalam kondisi linier dan menghasilkan penguatan sinyal yang diinginkan. Rangkaian bias pembagi tegangan (voltage divider bias configuration) merupakan salah satu metode paling umum untuk memberikan tegangan bias pada transistor. Rangkaian ini banyak digunakan karena sederhana, mudah diimplementasikan, dan stabil.

2. Tujuan [Back]

memahami cara merancang dan menganalisis rangkaian pembagi tegangan
menggali pemahaman tentang konfigurasi bias pembagi tegangan
menentukan nilai tegangan pada titik tertentu dalam sebuah rangkaian listrik.
memahami berbagai aplikasi dalam teknologi dan ilmu pengetahuan. seperti dalam rangkaian pengukuran tegangan, serta dalam pengembangan sirkuit elektronik

3. Alat dan Bahan [Back]

Oscilloscope

Osiloskop adalah alat ukur elektronika yang fungsinya memproyeksikan bentuk sinyal listrik agar dapat dilihat dan dipelajari. Pada osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Kemudian peranti pemancar elektron akan memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode. Sorotan elektron tersebut membekas pada layar. Rangkaian khusus dalam osiloskop akan menyebabkan sorotan bergerak berulang-ulang dari kiri ke kanan. Proses pengulangan ini menyebabkan bentuk sinyal yang berkelanjutan sehingga dapat dipelajari. Osiloskop dapat digunakan untuk merekam sinyal tegangan dari waktu ke waktu. Penganalisisan logika akan merekam hingga 16 sinyal logika independen untuk sinyal digital. Serangkaian komponen masukan dan keluaran logika yang disederhanakan tersebut dapat mempermudah penyidikan rangkaian digital. Osiloskop dirancang untuk menyajikan visual bentuk gelombang guna menunjukkan kekuatan sinyal, bentuk gelombang, dan nilai sinyal

Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus, stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input (Masukan) Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output (keluaran) dari Kolektor.

Resistor

Resistor atau penghambat merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan dirancang untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin di mana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm

Ukuran Watt pada Resistor

Resistor digunakan sebagai bagian dari rangkaian elektronik dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam komponen dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium).

Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi.

Capasitor

Kapasitor adalah komponen listrik yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik. Bahan penyusun kapasitor yaitu dua keping atau dua lembaran penghantar listrik yang dipisahkan menggunakan isolator listrik berupa bahan dielektrik. Masing-masing keping atau lembaran penghantar listrik diberi muatan listrik dalam jumlah yang sama tetapi berlainan jenis, yaitu muatan positif dan muatan negatif. Secara keseluruhan kapasitor sesungguhnya bermuatan netral. Kapasitor dapat dibedakan berdasarkan bahan dielektrik yang digunakan menjadi kapasitor mika, kapasitor kertas, kapasitor keramik, kapasitor elektrolit, dan kapasitor udara. Berdasarkan jenis kutub (polar), kapasitor dibedakan menjadi kapasitor berkutub (polar) dan kapasitor tak berkutub (non-polar). Kapasitor digunakan pada rangkaian listrik sebagai penyimpan muatan listrik atau energi listrik dan sebagai pengaman dari kegagalan listrik pada rangkaian listrik yang memiliki kumparan. Selain itu, kapasitor juga digunakan pada bagian pengatur panjang gelombang sinyal pada radio. Kapasitor memiliki satuan yang disebut Farad yang diperoleh dari nama penemunya yaitu Michael Faraday.

Ground

Grounding atau Pentanahan adalah sistem pentanahan yang terpasang pada suatu instalasi listrik yang bekerja untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus dari sambaran petir ke bumi.

Voltmeter

Voltmeter merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada di suatu rangkaian listrik dalam besaran dan satuan tertentu.

Ampermeter

Amperemeter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur nilai arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian listrik. Pengukuran arus listrik harus memutuskan rangkaian terlebih dahulu lalu dihubungkan masing-masing ke terminal-terminal amperemeter.

Battery

Fungsi baterai. Batu baterai berfungsi untuk meyediakan atau menyuplai energi listrik bagi alat elektronik tanpa harus tersambung ke listrik

4. Dasar Teori[Back]

Operasi Rangkaian

Bias Pembagi Tegangan Rangkaian, juga dikenal sebagai bias arus emitor , adalah yang paling stabil dari tiga rangkaian bias transistor dasar. Rangkaian bias pembagi tegangan ditunjukkan pada Gambar 5-22(a), dan kondisi arus dan tegangan di seluruh rangkaian diilustrasikan pada Gambar 5-22(b). Terlihat bahwa, selain resistor kolektor (RC ) , terdapat resistor emitor (RE ) yang dihubungkan secara seri dengan transistor. Seperti telah dibahas, total beban dc yang dirangkai seri dengan transistor adalah (RC + R E ), dan resistansi total ini harus digunakan ketika menggambar garis beban dc untuk rangkaian. Resistor R 1 dan R 2 merupakan pembagi tegangan yang membagi tegangan suplai untuk menghasilkan tegangan bias basis (VB ) .

Rangkaian Bias Pembagi Tegangan biasanya dirancang memiliki arus pembagi tegangan (I 2 ) jauh lebih besar dibandingkan arus basis transistor (I B ). Dalam keadaan ini, V B sebagian besar tidak terpengaruh oleh I B , sehingga V B dapat diasumsikan tetap konstan.

Mengacu pada Gambar 5-22(b),

Dengan V B konstan, tegangan pada resistor emitor juga merupakan besaran konstan,

Artinya arus emitor konstan,

Arus kolektor kira-kira sama dengan arus emitor, sehingga I C dipertahankan pada tingkat yang konstan.

Sekali lagi mengacu pada Gambar 5-22(b), tegangan kolektor transistor adalah,

Tegangan kolektor-emitor adalah,

V CE juga dapat ditentukan sebagai,

Jelasnya, dengan I C dan I B konstan, tegangan kolektor-emitor transistor tetap pada level konstan.

Perlu dicatat bahwa nilai h FE transistor tidak terlibat dalam persamaan di atas.

rangkaian voltage divider bias

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.28, arus bias pembagi tegangan adalah arus bias yang diturunkan dari tegangan pada R2 yang terhubung ke VCC secara seri dengan R1 dan R2. Jika dianalisa dengan baik, konfigurasi pembagi tegangan pada Gambar 4.28 dapat dibias dengan sensitivitas yang sangat kecil terhadap perubahan beta. Jika parameter sirkuit dipilih dengan benar, level ICQ dan VCEQ yang dihasilkan hampir sepenuhnya independen dari beta. Titik Q ditentukan oleh level tetap ICQ dan VCEQ, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.29. Level IBQ akan bervariasi dengan versi beta, tetapi titik operasi pada karakteristik yang ditentukan oleh ICQ dan VCEQ dapat tetap konstan jika parameter rangkaian yang sesuai digunakan.

Untuk analisis jaringan DC, Gambar 4.28 dapat digambar ulang seperti pada Gambar 4.30. Sisi input rangkaian kemudian dapat digambar ulang untuk analisis DC seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.31. Rangkaian kiri dapat dianalisis menggunakan metode Thevenin.

Seperti terlihat pada Gambar 4.32, sumber tegangan diganti dengan hubung singkat. Dengan cara ini, rumus Rth dapat diperoleh. Kemudian kembalikan sumber tegangan Vcc ke rangkaian semula seperti pada Gambar 4.33 untuk mendapatkan rumus Eth .

Setelah mendapatkan Rth dan Eth, rangkaian dapat diubah seperti pada Gambar 4.34. Kemudian kita bisa mendapatkan Ib dengan persamaan:

Berikutnya pada saat IB diketahui,Jumlah bersih yang tersisa dapat ditemukan dengan cara yang sama seperti yang dikembangkan untuk konfigurasi bias emitor. Itu adalah:

Kejenuhan transistor

Rangkaian kolektor-emitor keluaran dari konfigurasi pembagi tegangan memiliki tampilan yang sama dengan rangkaian emitor bias yang dianalisis pada Bagian 4.4. Oleh karena itu, persamaan arus saturasi yang dihasilkan (ketika VCE diatur ke nol volt pada skematik) sama dengan yang diperoleh untuk konfigurasi bias emitor. Ini adalah

Analisis load-line

Kesamaan dengan rangkaian keluaran untuk konfigurasi emitor bias menghasilkan sambungan yang sama untuk saluran beban untuk konfigurasi pembagi tegangan.

Analisis Sirkuit Tepat:

Untuk menganalisis secara tepat Rangkaian Bias Pembagi Tegangan, pembagi tegangan harus diganti dengan rangkaian ekuivalen Theveninnya (V T di seri dengan R T ) seperti diilustrasikan pada Gambar 5-25. Dari Gambar 5-25(a),

dan R T dihitung sebagai R 1 paralel dengan R 2 ,

Mengacu pada Gambar 5-25(b), persamaan dapat ditulis untuk penurunan tegangan di sekitar rangkaian basis-emitor;

Substitusi IC = h FE I B ,

Setelah I B ditentukan, IC dapat dihitung menggunakan nilai h FE yang sesuai , dan tegangan terminal transistor kemudian dapat dihitung. Pengaruh nilai h FE maksimum dan minimum juga dapat diselidiki.

Rangkaian Pembagi Tegangan menggunakan Transistor:

Rangkaian Pembagi Tegangan menggunakan Transistor ditunjukkan pada Gambar 5-29. Perhatikan bahwa posisi resistor kolektor dan emitor Terbalik dibandingkan dengan rangkaian transistor npn. Perhatikan juga bahwa tegangan basis (VB ) pada Gambar 5-29 adalah jatuh tegangan pada resistor R1 , bukan jatuh tegangan pada R2 . Seperti halnya rangkaian lain yang menggunakan transistor pnp, arah arus dan polaritas tegangan adalah kebalikan dari rangkaian transistor npn. Terlepas dari perbedaan tersebut, Rangkaian Bias Pembagi Tegangan transistor pnp dianalisis dengan cara yang persis sama seperti rangkaian transistor npn.

5. Percobaan [Back]

a)Prosedur [Back]

Buka software proteus
Lalu siapkan semua alat dan bahan yang Dibutuhkan, di ambil dari library proteus
Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
Tepatkan posisi letaknya dengan gambar rangkaian
Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh
Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka rangkaian akan berfungsi yang berarti rangkaian bekerja

b)Rangkaian simulasi dan prinsip kerja [Back]

Prinsip Kerja

Di sini jaringan pembagi tegangan digunakan untuk membiaskan konfigurasi transistor emitor umum untuk stabilitas. Nama konfigurasi bias ini berasal dari fakta bahwa dua resistor RB1 dan RB2 membentuk pembagi tegangan atau jaringan pembagi tegangan di catu daya dengan persimpangan titik pusat yang terhubung ke terminal basis transistor seperti yang ditunjukkan pada Gambar.

Bias pembagi tegangan ini adalah metode transistor biasing yang paling banyak digunakan. Dioda emitor dari transistor bias maju oleh tegangan yang dikembangkan melintasi resistor RB2. Selanjutnya, rangkaian pembagi tegangan membuat rangkaian transistor kebal terhadap perubahan beta karena tegangan bias yang diatur pada terminal basis, emitor, dan kolektor transistor tidak bergantung pada nilai rangkaian eksternal.

Untuk menghitung tegangan yang dikembangkan melintasi resistor RB2 dan tegangan yang diterapkan ke basis, kami cukup menggunakan rumus pembagi tegangan untuk resistor seri. Biasanya penurunan tegangan pada resistor RB2 jauh lebih kecil daripada resistor RB1. Jelas, tegangan basis transistor VB sehubungan dengan ground akan sama dengan tegangan pada RB2. Besarnya arus bias yang mengalir melalui resistor RB2 biasanya diatur 10 kali nilai arus basis IB yang diinginkan sehingga cukup tinggi untuk tidak mempengaruhi perubahan arus pembagi atau Beta.