7.4 Voltage-Divider Biasing

[menuju akhir]

7.4 Voltage-Divider Biasing



 1. Tujuan [kembali]

    a.) Memahami prinsip kerja voltage-divider biasing dan keuntungan dari teknik ini dalam rangkaian transistor.

    b.) Mampu merancang dan menganalisis rangkaian voltage-divider biasing yang baik dan efisien.

    c.) Memahami persamaan-persamaan yang terdapat dalam voltage-divider biasing


2. Alat dan Bahan [kembali]

    a.) Resistor

    Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian elektronika.

Berikut adalah simbol resistor dalam bentuk gambar yang sering digunakan dalam suatu desain rangkaian elektronika,


Berikut merupakan nilai resistor berdasarkan kode warna,


    b.) Ground

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.

    c.) JFET N Channel


        JFET N Channel memiliki lapisan tipis semikonduktor tipe P yang dibentuk di atas substrat tipe N.         Lapisan tipis tersebut sering disebut sebagai terminal Gate.

    d.) Kapasitor









Kapasitor adalah alat yang digunakan untuk menyimpan energi dan arus listrik pada jangka waktu tertentu.


3. Dasar Teori [kembali]

Susunan bias voltage-divider yang diterapkan pada penguat transistor BJT juga diterapkan pada penguat FET seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 7.17. Konstruksi dasarnya sama persis, tetapi analisis dc masing-masing sangat berbeda. IG = 0 A untuk penguat FET, tetapi magnitudo IB untuk penguat BJT common-emitter dapat mempengaruhi level dc arus dan tegangan pada kedua sirkuit masukan dan keluaran.

Jaringan rangkaian pada Gambar 7.17 digambar ulang seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.18 untuk analisis dc. semua kapasitor telah diganti dengan sirkuit terbuka seperti pada Gambar 7.18b. Sumber VDD dibagi menjadi dua sumber setara karena IG = 0 A, Maka hukum arus Kirchhoff IR1 = IR2. Dan rangkaian seri setara dapat digunakan untuk menemukan nilai VG, Tegangan VG sama dengan tegangan yang melintasi R2 dapat dicari dengan persamaan :

Persamaan 1

Menerapkan hukum tegangan Kirchhoff searah jarum jam pada loop yang ditunjukkan pada Gambar 7.18 menghasilkan:

Persamaan 2
Persamaan 3

Dengan mensubstitusikan ID = 0 mA ke dalam persamaan 3 maka didapatkan nilai VGS :

Hasilnya menentukan bahwa setiap kali kita memplot Persamaan 3 , jika ID = 0 mA, nilai V GS untuk plot akan menjadi VG volt. Seperti gambar berikut :

Untuk titik lainnya, setiap titik pada sumbu vertikal VGS = 0 V. Nilai ID :

Dua titik yang didefinisikan di atas memungkinkan pembuatan garis lurus untuk mewakili Persamaan 3. Karena potongan pada sumbu vertikal ditentukan oleh ID = VG/RS dan VG diperbaiki oleh jaringan masuk, Nilai R S yang meningkat akan mengurangi tingkat potongan ID sebagaimana terlihat pada Gambar 7.19.

Setelai nilai IDQ dan VGSQ ditentukan maka,

4. Percobaan [kembali]


Rangkaian 7.17
Osiloskop rangkaian 7.17

Prinsip Kerja :

Sumber tegangan AC dengan amplitudo 5 dan frekuensi 1kHz dihubungkan sebagai vi ke kapasitor C1 dan diberi sumber tegangan VDD sebesar 16 V. Diukur tegangan untuk mencari VG dengan menghubungkan voltmeter dari gate terhadap ground didapat 1.67 V. Diukur resistor pada RS didapat 4.42 V. Lalu diukur tegangan VGS dengan mengubungkan voltmeter dari gate dan source  didapat  -2.75 V lalu diukur arus pada kaki drain didapat 3.66 mA. Lalu dipasang osiloskop pada bagian input dan output untuk mendapatkan gelombang.

Rangkaian 7.18
Prinsip Kerja :

Sebuah rangkaian diberi dua buah sumber tegangan VDD sebesar 16 V. Diukur tegangan VG dengan menhubungkan voltmeter dari gate ke ground didapat 1.75 V. Diukur arus pada kaki gate didapat arus 0 mA. Diukur arus pada kaki drain didapat arus 0.91 mA.Diukur tegangan VGS dengan menghubungan voltmeter ke kaki gate dan source didapat 0.38 V. diukur arus pada kaki source didapat arus 0.91 mA. Diukur tegangan pada resistor RS didapat 1.36 V.


Rangkaian 7.21
osiloskop rangkaian 7.21

Prinsip Kerja :

Sumber tegangan AC dengan amplitudo 5 dan frekuensi 1kHz dihubungkan sebagai vi ke kapasitor C1 dan diberi sumber tegangan VDD sebesar 16 V. Diukur tegangan untuk mencari VDS dengan menghubungkan voltmeter dari drain terhadap source didapat 6.34 V. Diukur resistor pada RS didapat 4.4 V. Lalu diukur tegangan VGS dengan mengubungkan voltmeter dari gate dan source  didapat  -2.45 V lalu diukur arus pada kaki drain didapat 3.44 mA.Diukur tegangan VDG dengan menguhubungkan voltmeter ke kari drain dan gate didapat 10.8 V. Lalu dipasang osiloskop pada bagian input dan output untuk mendapatkan gelombang.


5. Video [kembali]

Rangkaian 7.17

Rangkaian 7.18

Rangkaian 7.21

6. Example [kembali]

    a.) Tentukanlah nilai dari :

    Jawab :

    jika ID = IDSS/4 = 8 Ma/4 = 2 mA, maka VGS = VP/2 = -4 V/2 = -2 V. Kurva hasil yang mewakili        Persamaan Shockley muncul pada Gambar 7.22. Persamaan didefinisikan oleh:

Ketika ID = 0 mA, VGS = +1.82 V
            VGS = 0 V, 




    b.) Gambar garis beban dc untuk gambar 2. Dimanakah titik Q?











    Jawab :
    Jika transistor beroperasi dalam daerah titik sumbat (cutoff), semua tegangan catu muncul pada terminal     kolektor – emitter, memberikan VCE (cutoff) = VCC = 30 V
    
Gambar 3 menunjukkan garis beban dc










    Tegangan pada resistor basis 10 KΩ adalah 10 V (gunakan teorema pembagi tegangan ). Jatuh tegangan     dioda emitter 0,7 V, yang meninggalkan tegangan 9,3 V pada resistor emitter RE. Jadi,
    Karena alpha dc mendekati satu,
    IC = IE = 1,86 mA
    Tegangan kolektor – emitter adalah
    VCE = VCC – IC(RC + RE) = 30 – 1,86(0,001)9000
    = 13,3 V

    c.) Tentukan tegangan bias dc Vce dan arus Ic dari konfigurasi voltage-divider pada gambar berikut :

           Jawab :

7. Problem [kembali]

    1.) Jelaskan prinsip dasar dari voltage divider biasing dan apa keuntungan penggunaan teknik ini pada     rangkaian transistor?

    Jawaban:

    Voltage divider biasing adalah teknik biasing pada transistor yang menggunakan resistor pembagi tegangan (voltage divider) untuk menghasilkan tegangan bias pada basis transistor. Prinsip dasarnya adalah mengalirkan arus tetap melalui resistor pembagi tegangan yang kemudian menghasilkan tegangan DC tetap yang digunakan sebagai bias pada basis transistor. Keuntungan penggunaan teknik ini adalah kemampuannya untuk menghasilkan level bias yang stabil dan dapat diatur secara presisi pada transistor, sehingga dapat meningkatkan akurasi dan performa dari rangkaian transistor.

    2.) Bagaimana cara menghitung nilai resistor pada voltage divider biasing?

Untuk menghitung nilai resistor pada voltage divider biasing, dapat menggunakan rumus sebagai berikut:

R1 = (VCC - VBE) * β / IB

R2 = (VCE - VBE) / IB - R1

Dimana:

VCC = tegangan suplai

VBE = tegangan basis-emitter

VCE = tegangan kolektor-emitter

β = hFE, gain dari transistor

IB = arus basis

    3.) Jelaskan bagaimana cara menentukan titik kerja (quiescent point) pada rangkaian transistor yang             menggunakan voltage divider biasing?

         Untuk menentukan titik kerja pada rangkaian transistor yang menggunakan voltage divider biasing,          langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:

  • Hitung nilai resistor R1 dan R2 menggunakan rumus yang sudah dijelaskan pada nomor 2.
  • Hitung nilai arus basis (IB) menggunakan rumus IB = IC / β.
  • Hitung nilai arus kolektor (IC) menggunakan rumus IC = β * IB.
  • Hitung nilai tegangan kolektor (VC) menggunakan rumus VC = VCC - (IC * RC).
  • Hitung nilai tegangan basis (VB) menggunakan rumus VB = VBE + (IB * R1).
  • Hitung nilai quiescent point (Q) menggunakan rumus Q = (VC, IC, VB).
  • Setelah titik kerja ditentukan, maka dapat dilakukan analisis lebih lanjut pada rangkaian transistor.


8. Pilihan Ganda [kembali]

    a.) Apa yang dimaksud dengan voltage-divider biasing?

          a. Pembagian arus dalam rangkaian listrik

          b. Pembagian tegangan dalam rangkaian listrik

          c. Pengaturan tegangan input pada transistor

          d. Pengaturan arus output pada transistor

          e. Pengaturan resistansi dalam rangkaian listrik

    b.) Pada pembiasan voltage-divider, apa fungsi dari resistor R1 dan R2?

          a. Membagi arus input

          b. Membagi tegangan input

          c. Mengatur arus output

          d. Mengatur tegangan output

          e. Mencegah arus mundur dalam rangkaian

    c.) Bagaimana cara menghitung tegangan gate-source (VGS) pada pembiasan voltage-divider?

          a. Dengan mengalikan arus basis (IB) dengan resistansi input (Rin)

          b. Dengan mengalikan arus drain (ID) dengan resistansi output (Rout)

          c. Dengan mengalikan tegangan input (VIN) dengan resistansi input (Rin)

          d. Dengan menggunakan aturan pembagi tegangan (voltage-divider rule) pada resistor R1 dan R2

          e. Dengan menggunakan aturan Kirchhoff pada loop input dan loop output


9. Link Download [kembali]

File HTML [Download]

Rangkaian 7.17 [Download]

Rangkaian 7.18 [Download]

Rangkaian 7.21 [Download]

Video Rangkaian Rangkaian 7.17 [Download]

Video Rangkaian Rangkaian 7.18 [Download]

Video Rangkaian Rangkaian 7.21 [Download]

Data Sheet JFET [Download]

Data Sheet Resistor [Download]

Data Sheet Baterai [Download]






Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)