BAB I PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modula modulasi si sinyal sinyal atau atau sebaga sebagaii fungsi fungsi lainny lainnya. a. Transi Transisto storr dapat dapat berfun berfungsi gsi sema semaca cam m kran kran list listri rik, k, dima dimana na berd berdas asar arka kan n arus arus inpu inputn tnya ya (BJT (BJT)) atau atau tegangan tegangan inputnya inputnya (FET), (FET), memungkink memungkinkan an pengaliran pengaliran listrik listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting dala dalam m duni duniaa elek elektr tron onik ik mode modern rn.. Dalam Dalam rangk rangkai aian an analo analog, g, tran transi sist stor or digu diguna naka kan n dala dalam m ampl amplif ifier ier (pen (pengu guat at). ). Rang Rangka kaia ian n analo analog g meli meling ngku kupi pi penge pengeras ras suara, suara, sumber sumber listri listrik k stabil stabil,, dan pengua penguatt sinyal sinyal radio. radio. Dalam Dalam rangkaian-rangkaian digital, tran transi sist stor or digu diguna naka kan n seba sebaga gaii saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa rupa sehi sehing ngga ga berf berfun ungs gsii seba sebaga gaii logi logicc gate, gate, memo memori, ri, dan dan komp kompon onen en-komponen lainnya. Pada karya tulis ini saya akan mencoba membahas masalah bias pada transistor yang meliputi Bias Pembagi Tegangan (Voltage Divider) dan Bias Umpan-balik (Bias Basis, Bias Kolektor-Basis). I.2. Rumusan Masalah 1. Jelaskan Jelaskan tentang tentang Bias Bias Pembag Pembagii Tegangan Tegangan (Voltage (Voltage Divider)! Divider)! 2. Jelask Jelaskan an tent tentang ang Bias Bias Umpan Umpan balik! balik! I.3. Tujuan 1. Mahasiswa Mahasiswa dapat memahami memahami tentang tentang Bias Bias Pembagi Pembagi Tagang Tagangan an (Voltage (Voltage Divider). 2. Mahasiswa Mahasiswa dapat memahami memahami tentan tentang g Bias Bias Umpan Balik. Balik.
1
BAB II PEMBAHASAN I.1. Bias Pembagi Tegangan (Voltage Divider)
Gambar 1. Rangkaian Bias Pembagi Tegangan Gambar rangkaian diatas adalah rangkaian bias pembagi tegangan atau Voltage Divider Base (VDB), dengan pembagi tegangan (R1 dan R2) yang terhubung di kaki basis. Untuk rangkaian bias pembagi tegangan yang baik, arus basis lebih kecil daripada arus yang melalui pembagi tegangan. Sedangkan tegangan keluaran pembagi tegangan adalah :
Bias pembagi tegangan sebenarnya adalah bias emiter yang tersamar. Rangkaian gambar 2 ekuivalen dengan rangkaian di bawah ini
Gambar 2. Rangkaian Ekuivalen Bias Pembagi Tegangan
2
Dari rumus VBB di atas, rumus-rumus lain yang digunakan untuk rangkaian VDB adalah sebagai berikut :
ANALISIS BIAS PEMBAGI TEGANGAN SECARA AKURAT
Rancangan rangkaian bias pembagi tegangan yang baik adalah rangkaian di mana pembagi tegangan terlihat tetap terhadap resistansi masukan basis. • Resistansi Sumber Sudah kita ketahui bahwa sumber tegangan kaku (fixed) bila : RS < 0,01 R L. Jika kondisi di atas dipenuhi, maka tegangan beban berada pada selang satu persen dari tegangan ideal. Pada rangkaian pembagi tegangan nilai resistansi Thevenin pembagi tegangan pada gambar 11.1 adalah R 1 diparalel dengan R 2 :
Karena adanya resistansi ini maka tegangan keluaran dari pembagi tegangan tidaklah ideal seperti gambar 11.2. Analisis yang lebih baik seperti gambar 3.
Gambar 3. Rangkaian Ekuivalen Pembagi Tegangan
3
•
Resistensi Beban Penurunan tegangan basis dari idealnya yang masih diperbolehkan adalah jika pembagi tegangan tetap memenuhi aturan 100 : 1 : RS < 0,01 R L atau R1 || R2 < 0,01 R IN Rangkaian VDB yang baik akan dapat memenuhi kondisi ini.
•
Pembagi Tegangan Kaku Jika transistor pada gambar 3 memiliki penguatan arus 100, berarti besar arus kolektor 100 kali besar arus basis. Hal ini juga menunjukkan bahwa arus emiter 100 kali lebih besar dari arus basis. Jika dilihat dari sisi basis, resistansi emiter muncul 100 kali lebih besar. Seperti rumus :
Karena itu persamaan :
Dapat ditulis :
•
Bias Pembagi Tegangan Tetap Kadang rangkaian pembagi tegangan kaku menghasilkan nilai R1 dan R2 yang sangat kecil dan dapat menimbulkan masalah lain. Sehingga digunakan aturan lain yaitu :
Aturan pembagi tegangan 10 : 1 seperti di atas disebut sebagai pembagi tegangan tetap. Dari hal-hal tersebut di atas perhitungan nilai arus yang lebih akurat menggunakan rumus :
4
GARIS BEBAN VDB DAN TITIK Q
Gambar 4. Contoh Rangkaian
Dari gambar di atas kita cari garis beban rangkaian :
TITIK Q Rangkaian ini memiliki arus kolektor dan tegangan kolektor-emiter sebesar :
5
Sehingga titik Q dari rangkaian di atas (4,94V ; 1,1mA). Pada bias pembagi tegangan titik Q secara semu tidak terpengaruh terhadap perubahan penguatan arus. Salah satu cara untuk mengubah titik Q adalah dengan mengubah hambatan emiter. Cobalah untuk menguban hambatan emiter menjadi 2,2 K Ω , kemudian coba lagi jika hambatan emiter 510Ω .
Gambar 5. Garis beban dan titik Q
I.2. Bias Umpan Balik
Gambar 6. Rangkaian Bias Umpan Balik
Untuk meningkatkan stabilitas bisa dilakukan dengan memberikan umpan balik dari collector menuju base. VCC – I’CRC – IBRB –VBE-IERE = 0 Perhatikan bahwa arus IC yang masuk ke kaki collector berbeda dengan I’C, dimana : I’C = IB + IC
6
Tapi nilai IB yang jauh lebih kecil bisa diabaikan untuk memperoleh persamaan yang lebih sederhana (asumsi I’C ≅ IC ≅ βIB dan IC ≅ IE): sehingga,
Gambar 7. Rangkaian Bias Umpan Balik
BIAS UMPAN BALIK EMITER Rangkaian bias basis merupakan rangkaian terburuk jika digunakan untuk membuat titik Q yang tetap. Sekarang kita bicarakan rangkaian bias umpan balik emiter. Tujuannya adalah untuk menstabilkan titik Q. perhatikan gambar di bawah ini.
Gambar 8. Rangkaian Bias Umpan Balik Emiter Ide dari rangkaian di atas adalah : jika IC bertambah, VE juga bertambah, akibatnya VB juga bertambah. VB yang lebih besar akan mengurangi tegangan pada R B. Ini mengakibatkan IB berkurang, yang merupakan kebalikan dari kenaikan sebenarnya pada I C. Hal ini disebut dengan umpan balik karena perubahan pada tegangan emiter diumpankan kembali ke rangkaian basis Bias umpan balik emiter tidak pernah populer karena pergerakan titik Q masih terlalu besar. Rumus-rumus untuk menganalisis bias umpanbali emiter adalah sbb:
7
Gambar 9. (a) Contoh bias umpanbalik emiter (b) Titik Q sensitif terhadap perubahan gain arus.
Gambar 9. (a) Contoh bias umpan balik emiter
Gambar 9. (b) Titik Q sensitif terhadap perubahan gain arus.
Tujuan dari rangkaian bias umpan balik emiter ini adalah untuk membanjiri β dc, yaitu RE harus bernilai lebih besar daripada RB/ β dc. Jika hal ini dipenuhi maka IE menjadi tidak sensitif terhadap perubahan pada β dc. Tetapi pada rangkaian praktis kita tidak dapat merancang rangkaian dengan RE yang cukup besar untuk membanjiri efek β dc tanpa memotong (cutting off) transistor. BIAS UMPAN BALIK KOLEKTOR Bias umpan balik kolektor bertujuan untuk menstabilkan titik Q. Idenya adalah memberi umpan balik tegangan ke basis untuk menetralkan setiap perubahan pada arus kolektor. Misalkan terjadi penambahan terhadap arus kolektor, yang berarti pengurangan terhadap tegangan kolektor. Pengurangan tegangan kolektor ini berakibat penurunan arus basis yang menyebabkan penurunan terhadap arus kolektor.
8
Gambar 10. Rangkaian bias umpan balik kolektor Berikut ini rumus-rumus untuk menganalisa bias umpan balik kolektor:
Titik Q biasanya ditetapkan di dekat titik tengah garis beban dengan menggunakan resistansi basis.
Gambar 11. Dibawah ini contoh rangkaian bias umpan balik kolektor beserta garis beban dan perubahan titik Q
Gambar 11. Rangkaian bias umpan balik kolektor beserta garis beban dan perubahan titik Q.
9
Dari gambar grafik garis beban dan perubahan titik Q di atas, terlihat bahwa bias umpan balik kolektor lebih efektif daripada bias umpan balik emiter dalam menstabilkan titik Q. Meskipun rangkaian ini masih sensitif terhadap perubahan penguatan arus. BIAS UMPAN BALIK KOLEKTOR DAN EMITER Penggabungan rangkaian bias umpanbalik kolektor dan emiter merupakan langkah awal menuju bias yang lebih stabil bagi rangkaian transistor. Dari rangkaian ini hasilnya hanya sedikit yang lebih baik. Penggabungan rangkaian ini memang menolong, tetapi tidak cukup bagi kinerja yang diperlukan untuk produksi masal.
Gambar 12. Rangkaian bias umpan balik kolektor-emiter
Rumus-rumus rangkaian umpan balik kolektor-emiter :
10
BAB III PENUTUP III.1. Kesimpulan a) Pemberian bias pada transistor melalui pembagi tegangan R1 dan R2 yang terhubung di kaki basis. b) Bias Umpan Balik Untuk meningkatkan stabilitas bisa dilakukan dengan memberikan umpan balik dari collector menuju base.
11
DAFTAR PUSTAKA
http://materi-catatanku.blogspot.com/2010/12/bias-pembagi-tegangan-gambar11.html http://id.wikipedia.org/wiki/Transistor http://www.scribd.com/doc/29720901/9/Bias-Transistor http://www.gudangmateri.com/2010/04/bias-dalam-transistor-bjt.html http://robby.c.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/8011/eldas.pdf
12
