Sub Chapter 7.3

[menuju akhir]

Sub Chapter 7.3

SELF-BIAS CONFIGURATION

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Komponen

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Download File

1.Tujuan [kembali]

• Untuk menyelesaikan tugas elektronika yg diberi oleh Bapak Darwison, M.T.
• Untuk memahami materi tentang self-bias configuration

2.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.

Cara Menghitungnya

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%.

c. 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

    d.)    Ground

    

ALAT:

a.)    Baterai

 Sumber tegangan

 b.)    Voltmeter

Mengukur beda potensial diantara 2 titik

    c.)    Amperemeter

Mengukur arus pada rangkaian

 3.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:

3a.Example [kembali]

a.)    Tentukan nilai berikut mengikuti jaringan dibawah ini

• VGSQ
• IDQ
• VDS
• VS
• VG
• VD

  Jawaban : 

• Tegangan gerbang-ke-sumber ditentukan oleh : VGS = -IDRS

        Pilih ID = 4mA, kita mendapatkan : VGS = -(4 mA)(1 kohm) = -4 V

        Hasilnya terdapat dalam tabel berikut :

    Jika kita memilih ID = 8 mA, maka kita akan mendapatkan VGS senilai -8 V, itu sesuai dengan grafik diatas. Dari persamaan Shockley, jika kita memilih VGS = Vp /2 = -3 V, kita akan mendapatkan ID = IDSS/4 = 8 mA/4 = 2 mA.

Operasi yang dihasilkan titik menghasilkan nilai tegangan gerbang ke sumber sebesar

VGSQ = -2.6 V

• Pada titik diam, IDQ = 2,6 mA
• VDS = VDD - ID(RS + RD)

                   = 20 V - (2.6 mA)(1 kohm + 3.3 kohm)

                   = 20 V - 11.18 V  = 8.82 V

• VS = IDRS = (2.6 mA)(1 kohm) = 2.6 V
• VG = 0 V 
• VD = VDS + VS = 8.82 V + 2.6 V = 11.42 V

        b.)    Tentukan titik tenang dari rangkaian berikut

 a.    RS = 100 ohm

 b.    Rs = 10 kohm

Jawaban : Rs = 100 ohm dan Rs = 10 kohm terdapat pada grafik berikut

    a. untuk Rs = 100 ohm    =>    IDQ = 6,4 mA    =>    VGSQ = -0,64 V

    b. untuk Rs = 10 kohm    =>    VGSQ = -4,6 V    =>    IDQ = 0,46 V

3b.Problem [kembali]

1) Bagaimana cara kerja sirkuit self-bias configuration?

Jawaban:

Sirkuit self-bias configuration bekerja dengan memanfaatkan tegangan sinyal input untuk menghasilkan arus bias yang stabil. Ketika tegangan input naik, arus basis juga naik dan menyebabkan arus kolektor meningkat. Hal ini menyebabkan tegangan pada resistor emitor (RE) juga meningkat, sehingga arus basis turun dan arus kolektor menurun. Sebaliknya, ketika tegangan input turun, arus basis turun dan arus kolektor menurun. Hal ini menyebabkan tegangan pada resistor emitor (RE) juga turun, sehingga arus basis naik dan arus kolektor naik.

 

2) Apa yang terjadi jika nilai resistansi pada sirkuit self-bias configuration berubah?

Jawaban:

Jika nilai resistansi pada sirkuit self-bias configuration berubah, maka nilai arus bias juga akan berubah. Hal ini dapat mempengaruhi karakteristik operasi transistor dan menghasilkan distorsi pada sinyal output.

 

3) Bagaimana cara merancang sirkuit self-bias configuration?

Jawaban:

Untuk merancang sirkuit self-bias configuration, langkah-langkah yang dapat dilakukan adalah:

a. Tentukan nilai resistor pembagi tegangan (R1 dan R2) yang sesuai dengan nilai gain yang diinginkan.

b. Tentukan nilai resistor emitor (RE) berdasarkan nilai arus bias yang diinginkan.

c. Tentukan nilai kapasitor coupling dan kapasitor bypass yang sesuai dengan frekuensi operasi dan karakteristik sinyal input/output.

d. Pilih transistor yang sesuai dengan kebutuhan aplikasi, dan pastikan transistor tersebut memiliki beta (hFE) yang tinggi dan stabil.

e. Rancang rangkaian power supply yang sesuai dengan kebutuhan aplikasi.

 

3c.Pilihan Ganda [kembali]

1) Apa yang dimaksud dengan self bias configuration? 

a. Konfigurasi yang mengharuskan adanya sumber tegangan eksternal. 

b. Konfigurasi yang menghasilkan gain tertinggi. 

c. Konfigurasi yang menggunakan resistor sebagai bias tegangan. 

d. Konfigurasi yang membutuhkan komponen tambahan yang kompleks. 

Jawab: Self bias configuration merupakan konfigurasi yang menggunakan resistor sebagai bias tegangan. (jawaban c) 

 

2) Keuntungan dari self bias configuration adalah? 

a. Stabilitas tegangan yang lebih tinggi. 

b. Tidak memerlukan komponen tambahan. 

c. Dapat menghasilkan gain yang lebih tinggi. 

d. Lebih mudah disesuaikan dengan beban. 

Jawab: Keuntungan dari self bias configuration adalah tidak memerlukan komponen tambahan. (jawaban b)

 

3) Bagaimana cara menghitung nilai resistor yang diperlukan dalam self bias configuration? 

a. Melakukan pengukuran dengan multimeter. 

b. Menggunakan rumus yang melibatkan tegangan dan arus. 

c. Menggunakan rumus yang melibatkan nilai gain dan impedansi masukan. 

d. Menggunakan trial and error dengan mengganti resistor hingga mendapatkan hasil yang diinginkan. 

Jawab: Nilai resistor yang diperlukan dalam self bias configuration adalah menggunakan trial and error dengan mengganti resistor hingga mendapatkan hasil yang diinginkan. (jawaban d)

4.Percobaan [kembali]

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 mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja
• 
  

b.Prinsip Kerja

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.

c.Gambar Rangkaian

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

d.Video [kembali]

Rangkaian 7.8

Rangkaian  7.9

Rangkaian 7.12

5.Download File [kembali]

download rangkaian 7.8 [download]

download rangkaian 7.9 [download]

download rangkaian 7.12 [download]

download Data Sheet Transistor NPN 2N3053 (download) 

download Data Sheet Resistor 10K (download)

download Data Sheet Kapasitor (download)

download Data Sheet Ground (download)

[menuju awal]