1. Tujuan [kembali]
- Mengetahui dan memahami materi Fixed-Bias Configuration
- Mampu mengaplikasikan materi Fixed-Bias Configuration
- Mampu membuat simulasi rangkaian Fixed-Bias Configuration pada aplikasi Proteus
2. Alat dan Bahan [kembali]
Alat
Voltmeter
adalah sebuah alat ukur yang biasa digunakan untuk mengukur besar
tegangan listrik yang ada dalam sebuah rangkaian listrik. Jika tegangan
berupa tegangan DC maka pengalinya di set pada bagian DC, dan jika AC
maka diset pada bagian AC. Hasil pada layar akan dikali dengan
pengalinya terlebih dahulu, maka akan muncul nilai tegangan pada
rangkaian.
Spesifikasi dan Pinout Voltmeter :
Amperemeter
adalah alat yang difungsikan untuk pengukuran tingkat arus listrik yang
terdapat pada sebuah rangkaian. Pada umumnya, amperemeter terbuat dari
resistensi shunt serta mikroamperemeter yang disusun secara seri. Fungsi
amperemeter secara umum adalah untuk mendeteksi tegangan listrik.
Namun, amperemeter hanya dapat berfungsi untuk mengukur arus listrik
pada rangkaian tertutup saja.
Osiloskop
adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan
electron-elektron selama waktu yang tidak tertentu. Osiloskop dilengkapi
dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan
sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.
Spesifikasi dan Pinout :
Generator Daya
Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia
yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan sebagai
sumber daya oleh suatu perangkat elektronik.
Spesifikasi dan Pinout Baterai :
- Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
- Output voltage: dc 1~35v
- Max. Input current: dc 14a
- Charging current: 0.1~10a
- Discharging current: 0.1~1.0a
- Balance current: 1.5a/cell max
- Max. Discharging power: 15w
- Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
- Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
- Ukuran: 126x115x49mm
- Berat: 460gr
Komponen
Transistor adalah komponen elekronik bersifat semikonduktor yang
memiliki berbagai macam fungsi seperti ; sebagai penguat, pengendali,
pemutus dan penyambung arus, stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.
Umumnya transistor memiliki 3 terminal (kaki), yaitu basis, emitor, dan
kolektor.
Spesifikasi :
- Bi-Polar Transistor
- DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
- Continuous Collector current (IC) is 100mA
- Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
- Base Current(IB) is 5mA maximum
Resistor
merupakan suatu komponen elektronik yang memiliki dua pin dan nilai
resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan
mengatur tegangan listrik dan arus listrik. (V=I.R)
Cara menghitung nilai resistor :
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%
Spesifikasi :
Kapasitor
adalah komponen elektronik yang berfungsi untuk menyimpan muatan
listrik. Kapasitor mempunyai satuan Farad dari nama Michael Faraday.
Cara Menentukan :
Nilai
kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ±
95nF sampai 105nF. Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang
dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.
Cara menghitung nilai kapasitor :
1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.
2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.
3. Satuan kapasitor dalam piko farad.
4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.
Daftar nilai toleransi kapasitor :
B = 0.10pF, C = 0.25pF, D = 0.5pF, E = 0.5%, F = 1%, G = 2%, H = 3%, J = 5%, K = 10%, M = 20%, Z = + 80% dan -20%
Spesifikasi Kapasitor :
Ground
adalah titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus listrik arus
searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan
(referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam
rangkaian elektronika dan berfungsi sebagai pelindung ke seluruh sistem.
3. Dasar Teori [kembali]
A. Teori
Yang
paling sederhana dari pengaturan biasing untuk JFET n-channel muncul
pada Gambar 7.1. Dirujuk sebagai konfigurasi tetap-bias, ini adalah
salah satu dari beberapa konfigurasi FET yang dapat dipecahkan secara
langsung menggunakan pendekatan matematika atau grafis. Kedua metode
dimasukkan dalam bagian ini untuk menunjukkan perbedaan antara kedua
filosofi dan juga untuk menetapkan fakta bahwa solusi yang sama dapat
diperoleh dengan menggunakan kedua metode tersebut.
Konfigurasi
Gambar 7.1 termasuk level ac V, dan V, dan kapasitor kopling (C dan
C). Ingat bahwa kapasitor kopling adalah "sirkuit terbuka" untuk
analisis de dan impedansi rendah (pada dasarnya sirkuit pendek) untuk
analisis ac. Resistor Rg hadir untuk memastikan bahwa V, muncul pada
input ke penguat FET untuk analisis ac . Untuk analisis dc,
IG = 0 A Dan VRG = IGRG = (0 A) RG = 0 V
Penurunan
tegangan nol pada Re memungkinkan penggantian Rg dengan ekivalensi
hubung singkat, seperti yang muncul dalam jaringan Gambar 7.2 yang
secara khusus digambar ulang untuk analisis de. Fakta bahwa terminal
negatif baterai terhubung langsung ke potensial positif yang ditentukan
dari Vas dengan jelas mengungkapkan bahwa polaritas Vas secara langsung
berlawanan dengan yang dari VGG Menerapkan hukum tegangan Kirchhoff
searah jarum jam searah dengan loop yang ditunjukkan dari Gambar 7.2
akan menghasilkan :
Karena
VGG adalah catu de tetap, maka tegangan Vas tetap besarnya, sehingga
menghasilkan notasi "konfigurasi bias tetap". Tingkat arus tiriskan
yang dihasilkan Ip sekarang dikendalikan oleh persamaan Shockley :
Karena
Vgs adalah kuantitas tetap untuk konfigurasi ini, besarnya dan
isyaratnya dapat dengan mudah disubstitusikan ke dalam persamaan
Shockley dan tingkat yang dihasilkan dari Ip dihitung. Ini adalah salah
satu dari beberapa contoh di mana solusi matematika untuk konfigurasi
FET cukup langsung. Analisis grafis akan membutuhkan plot persamaan
Shockley seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.3. Ingatlah bahwa
memilih VGs = Vp2 akan menghasilkan arus drain dari Ipss / 4 saat
merencanakan persamaan. Untuk analisis bab ini, tiga titik yang
ditentukan oleh Ipss-Vp, dan persimpangan yang baru saja dijelaskan akan
cukup untuk memplot kurva.
Pada
Gambar 7.4, level tetap Vas telah ditumpangkan sebagai garis vertikal
pada VGs = -VGG. Pada titik mana pun pada garis vertikal, level Vas
adalah - VGG level Ip harus ditentukan pada garis vertikal ini. Titik
di mana dua kurva :
Intersect
adalah solusi umum untuk konfigurasi-biasa disebut sebagai diam atau
titik operasi. Subskrip Q akan diterapkan untuk mengalirkan tegangan
arus dan gerbang-ke-sumber untuk mengidentifikasi levelnya pada
titik-Q. Perhatikan pada Gambar 7.4 bahwa level diam Ip ditentukan
dengan menggambar garis horizontal dari titik-Q ke sumbu Ip vertikal
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.4.
Tegangan drain-to-source dari bagian keluaran dapat ditentukan dengan menerapkan hukum tegangan Kirchhoff sebagai berikut :
+ Vps + Ip Rp - Vpp = 0
Vps = VpD IpRp (7.6)
dan
Ingat bahwa tegangan subskrip tunggal merujuk pada tegangan pada suatu
titik sehubungan dengan ground. Untuk konfigurasi Gambar 6.2,
Vs = 0 V (7.7)
Menggunakan notasi rangkap dua:
Vps = Vp - Vs
Atau
Vp = Vps + Vs = Vps + 0 V
dan
Vn = Vps (7.8)
Selain itu,
VGs = VG - Vs
Atau
VG = VGs + Vs = Vas + 0 V
Dan
VG = VGs (7.9)
Fakta
bahwa VD = Vps dan VG = Ves cukup jelas dari kenyataan bahwa Vs = 0V,
tetapi derivasi di atas dimasukkan untuk menekankan hubungan yang ada
antara notasi rangkap-rangkap dan rangkap-rangkap. Karena konfigurasi
membutuhkan dua persediaan, penggunaannya terbatas dan tidak akan
dimasukkan dalam daftar konfigurasi FET yang paling umum.
B. Example
Tentukan yang berikut untuk jaringan Gambar 6.6.
(a) Vaso
(b) Ing
(c) Vps-
(d) Vp.
(e) VG.
(f) Vs.
Solusi :
1. Pendekatan Matematika:
(a) Vaso = - VGG = -2 V VGs Vp = 10 mA (1 0,25) = 5,625 mA
(b) Dalam, = las 1 - - 10 ma (1 - 10 mA (0,75) 10 mA ( 0,5625)
(c) Vps = Vpp - I „Rp = 16 V - (5,625 mA) (2 kf) = 16 V - 11,25 V = 4,75 V
(d) Vp = Vps = 4,75 V
(e) VG = VGs = - 2 V
(f) Vs = 0 V
2. Pendekatan Grafis:
Kurva
Shockley yang dihasilkan dan garis vertikal pada Ves = -2 V disediakan
pada Gambar 6.7. Tentu saja sulit untuk membaca di luar tempat kedua
tanpa secara signifikan di dalam mengerutkan ukuran gambar,
tetapi solusi 5,6 mA dari grafik Gambar. 6.7 cukup dapat diterima. Oleh karena itu, untuk bagian
(a)VGSQ = -VGG = -2 V
(b)Ipo = 5,6 mA
(c)Vps = VDp - 1 "Rp = 16 V - (5,6 mA) (2 kN) 16 V - 11,2 V = 4,8 V
(d)VD = VDs = 4,8 V
(e)VG = VGs = -2 V% 3D
(f)Vs = 0 V
Hasilnya jelas mengkonfirmasi fakta bahwa pendekatan matematika dan grafis menghasilkan solusi yang cukup dekat.
C. Problem
1). Untuk konfigurasi fixed-bias pada Gambar 7.75 :
- Buat sketsa karakteristik transfer perangkat.
- Tempatkan persamaan jaringan pada grafik yang sama.
- Tentukan IDQ dan VDSQ.
- Dengan menggunakan persamaan Shockley, selesaikan IDQ lalu temukan VDSQ. Bandingkan dengan solusi dari bagian (c).
Jawaban :
2). Untuk konfigurasi fixed-bias pada Gambar 7.76, tentukan:
- IDQ dan VGSQ menggunakan pendekatan matematika murni.
- Ulangi bagian (a) menggunakan pendekatan grafis dan bandingkan hasilnya.
- Temukan VDS, VD, VG, dan VS menggunakan hasil dari bagian satu
Jawaban :
D. Pilihan Ganda
1. Pada transistor npn, pembawa mayoritas pada basis adalah...
a. elektron bebas
b. lubang
c. alur
d. elektron tetap
e. tidak ada
Jawaban : b
2. Dioda Emiter biasanya....
a. menghantar
b. tidak menghantar
c. dibiasmajukan
d. dibiasbalikkan
e. bekerja searah
Jawaban : c
3. Jika anda menghitung kembali besar tegangan kolektor-emiter dengan menggunakan pendekatan kedua, biasanya jawabannya adalah
a. lebih kecil dari nilai ideal
b. lebih besar dari nilai ideal
c. sama dengan nilai ideal
d. error
e. tidak akurat
Jawaban : b
4. Percobaan [kembali]
A. Langkah Percobaan
Pada percobaan kali ini dilakukan dengan prosedur sebagai berikut:
- Mempersiapkan Alat beserta Komponen seperti yang telah tertera pada Sub Bab Alat dan Bahan di atas.
- Merangkai Rangkaian sesuai dengan gambar pada buku, terdapat 4 rangkaian yang akan diujikan.
- Pada
masing-masing Rangkaian disambungkan input tegangan DC agar dapat
melihat dan menentukan VBE (Tegangan Basis dan Emitor) dan VCE (Tegangan
Collector dan Emitor).
- Amatilah
nilai input dan output VBE (Tegangan Basis dan Emitor) dan VCE (Tegangan
Collector dan Emitor) dengan menyesuaikannya dengan rumus yang ada.
B. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja
1. Rangkaian 7.1
2. Rangkaian 7.2
3. Rangkaian 7.5
4. Rangkaian 7.6
Prinsip Kerja Keseluruhan :
Cara
kerja dari konfigurasi bias tetap. Pertama, arus akan dialirkan ke
generator DC dab battery menuju resistor yang mana terjadi penurunan
tegangan yang melewatinya. Setelah itu arus akan disimpan di kapasitor
sebagai medan listrik yang akan dialirkan menuju transistor karena
transistor tersebut memerlukan medan listrik sebagai inputnya. Terakhir,
arus akan dialirkan menuju ground.
C. Video Simulasi
5. Download File [kembali]
Download File Rangkaian Proteus 7.1 (Klik Disini)
Download File Rangkaian Proteus 7.2 (Klik Disini)
Download File Rangkaian Proteus 7.5 (Klik Disini)
Download File Rangkaian Proteus 7.6 (Klik Disini)
Download File Video Simulasi (Klik Disini)
Datasheet Voltmeter (Klik Disini)
Datasheet Baterai (Klik Disini)
Datasheet Resistor (Klik Disini)
Datasheet Kapasitor (Klik Disini)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar