Bias Stabilization

 

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

1. Pendahuluan[Back]

    Stabilisasi terjadi karena aksi umpan balik negatif. Umpan balik negatif, meskipun meningkatkan stabilitas titik operasi, namun mengurangi penguatan penguat. Di mana tujuan utamanya adalah untuk menjaga tegangan atau arus dalam suatu rangkaian tetap stabil meskipun terjadi perubahan pada faktor-faktor eksternal seperti suhu, tegangan pasokan, atau komponen lainnya. Stabilisasi bias sangat penting dalam desain rangkaian elektronika untuk memastikan kinerja yang handal dan konsisten dari suatu perangkat atau sistem. Dalam konteks transistor, misalnya, stabilisasi bias berperan penting dalam menjaga titik kerja atau titik operasi transistor pada nilai yang diinginkan, sehingga sinyal input dapat diolah dengan baik dan output yang dihasilkan tetap stabil dan linier. Dengan menerapkan stabilisasi bias yang efektif, kita dapat memastikan kinerja yang handal dan konsisten dari berbagai perangkat elektronika, serta meningkatkan daya tahan terhadap variasi lingkungan dan faktor-faktor eksternal lainnya.

2. Tujuan[Back]

1. Untuk mengetahui macam-macam rangkaian pemberian bias
2. Agara bisa mensimulasikan beberapa contoh rangkaian bias

3. Alat dan Bahan[Back]

A. Alat
1. Function Generator (Supply Tegangan)

    Supply tegangan adalah sumber daya listrik yang menyediakan tegangan listrik untuk mengoperasikan perangkat elektronik atau sistem. Supply tegangan penting karena menyediakan tegangan yang diperlukan untuk menggerakkan dan menjalankan perangkat elektronik atau sistem.

B. Bahan
1. Transistor NPN


    Transistor jenis ini bekerja ketika terdapat tegangan dari kaki Lb yang melebihi ambang Volt sehingga transistor akan aktif dan membuat arus mengalir dari kolektor ke emitor. Hal inipun berlaku sebaliknya yaitu dengan transistor OFF, maka Lc akan berhenti sehingga transistor NPN berfungsi sebagai sakelar atau switch.

2. Resistor


    Resistor adalah suatu komponen elektronik yang dirancang untuk memberikan resistansi atau hambatan terhadap aliran arus listrik dalam suatu rangkaian. Resistansi adalah sifat material atau komponen yang menghambat aliran arus listrik.

3. Kapasitor

    Kapasitor adalah komponen elektronik yang digunakan untuk menyimpan energi listrik dalam bentuk medan listrik antara dua pelat atau konduktor. Pelat-pelat tersebut biasanya terpisah oleh bahan isolator yang disebut dielektrik.


4. Dasar Teori[Back]

A. Stabilisasi Bias

   Kestabilan sistem adalah ukuran sensitivitas jaringan terhadap variasi parameternya. Dalam amplifer yang menggunakan transistor arus kolektor Ic sensitif terhadap masing-masing parameter berikut :

Tabel 4.1 Variasi Parameter Transistor Silikon dengan Suhu

    Pengaruh perubahan arus bocor ( I CO ) dan penguatan arus ( b ) pada titik bias dc ditunjukkan oleh karakteristik kolektor common-emitor pada Gambar 4.98a dan Gambar 4.98b menunjukkan bagaimana karakteristik kolektor transistor berubah dari suhu 25°C ke suhu 100°C.
Gambar 4.98 Pergeseran titik bias DC (Q-point) 
akibat perubahan suhu: (a) 25°C; (b) 100°C.

    Perhatikan bahwa peningkatan yang signifikan dalam arus bocor tidak hanya menyebabkan kurva naik, tetapi juga menyebabkan peningkatan beta, seperti yang ditunjukkan oleh jarak antar kurva yang lebih besar. Titik operasi dapat ditentukan dengan menggambar garis beban dc rangkaian pada grafik karakteristik kolektor dan mencatat persimpangan garis beban dan arus basis dc yang ditetapkan oleh rangkaian masukan. Titik sembarang ditandai pada Gambar 1.a. di IB = 30. Karena rangkaian bias tetap memberikan arus basis yang nilainya tergantung kira-kira pada tegangan suplai dan resistor dasar, keduanya tidak terpengaruh dengan suhu atau perubahan arus bocor atau beta, arus basis yang sama besarnya akan ada pada suhu tinggi seperti ditunjukkan pada grafik Gambar 1.b. Sebagaimana angka tersebut menunjukkan, ini akan menghasilkan titik bias dc yang bergeser ke kolektor yang lebih tinggi arus dan titik operasi tegangan emitor rendah. Secara ekstrim, transistor bisa digerakkan ke kejenuhan.

B. Faktor Stabilitas, S (ICO), S (VBE), dan S (β)

    Faktor stabilitas S ditentukan untuk setiap parameter yang mempengaruhi stabilitas bias sebagai  adalah berikut:

    Dalam setiap kasus, simbol delta ( 𝚫 ) menandakan perubahan besaran tersebut. Pembilang dari setiap persamaan adalah perubahan arus kolektor sebagaimana ditetapkan oleh perubahan pada kuantitas dalam denominator. Untuk konfigurasi tertentu jika perubahan ICO gagal menghasilkan perubahan signifikan pada IC , faktor stabilitas yang ditentukan oleh S(ICO) = IC>ICO akan cukup kecil.

S(ICO)
1. Konfigurasi Fixed-Bias
  • Untuk konfigurasi fixed-bias, diperoleh persamaan sebagai berikut :

2. Konfigurasi Emitor-Bias
  • Untuk konfigurasi bias emitor pada Bagian 4.4, analisis jaringan menghasilkan 

  • Untuk RB>RE Wb, persamaan diatas direduksi menjadi sebagai berikut:

    Seperti yang ditunjukkan pada grafik S(ICO ) versus RB/RE pada Gambar 4.99. 
Untuk RB/RE << 1, Persamaan. (4.94) akan mendekati level berikut :

  • Untuk rentang di mana RB/RE berkisar antara 1 dan (β+1), faktor stabilitas akan ditentukan oleh:

    Hasilnya menunjukkan bahwa konfigurasi bias emitor cukup stabil ketika rasio RB>RE sekecil mungkin dan paling tidak stabil ketika rasio yang sama mendekati 𝛽. Perhatikan bahwa persamaan konfigurasi bias tetap cocok dengan nilai maksimum untuk konfigurasi bias emitor. Hasilnya jelas menunjukkan bahwa konfigurasi bias tetap memiliki faktor stabilitas yang buruk dan sensitivitas yang tinggi terhadap variasi ICO.

3. Konfigurasi Bias Pembagi Tegangan
  • Untuk konfigurasi bias emitor pada Bagian 4.4, analisis jaringan menghasilkan :

    Untuk Persamaan (4.98), kondisi yang sesuai adalah RE>RTh, atau RTh>RE harus sekecil mungkin. Untuk konfigurasi bias pembagi tegangan, RTh bisa jauh lebih kecil daripada RTh terkait konfigurasi bias emitor dan masih memiliki desain yang efektif.

4. Konfigurasi Umpan Balik-Bias (RE = 0 Ω)

Dalam kasus ini,

    Karena format persamaannya mirip dengan yang diperoleh untuk konfigurasi bias emitor dan bias pembagi tegangan, kesimpulan yang sama mengenai rasio RB/RC juga dapat diterapkan di sini.

5. Dampak Fisik

    Kita sekarang mengetahui tingkat stabilitas relatif dan bagaimana pilihan parameter dapat mempengaruhi sensitivitas jaringan, namun tanpa persamaan tersebut mungkin sulit bagi kita untuk menjelaskan dengan kata-kata mengapa satu jaringan lebih stabil dibandingkan jaringan lainnya. Beberapa paragraf berikutnya mencoba mengisi kekosongan ini melalui penggunaan beberapa hubungan mendasar yang terkait dengan setiap konfigurasi.

Untuk konfigurasi bias tetap pada Gambar 4.101a, persamaan arus basis adalah :
dengan arus kolektor ditentukan oleh :



S(Vbe)

Faktor stabilitas ditentukan oleh:


Persamaan untuk konfigurasi emitor-bias:

Ganti Re=0Ω, maka:
Bagi persamaan dengan Re, maka:

Substitusi kondisi (𝛽+1) ≫ Rb/Re, maka:

Semakin besar resistansi RE, semakin rendah faktor stabilitas dan semakin stabil sistem.

S(𝛽)

Persamaan untuk konfigurasi bias-emitor:

Untuk konfigurasi umpan balik kolektor dengan Re=0Ω, maka:

Ringkasan



5. Percobaan[Back]

a) Prosedur Percobaan
  1. Buka aplikasi proteus
  2. Ambil komponen yang diperlukan (voltmeter, transistor, resistor)
  3. Susunlah komponen pada papan rangkaian
  4. Sabungkan setiap komponen sesuai dengan gambar pada 4.101(c) dan 4.101(d)
  5. Tambahkan voltmeter pada rangkaian
  6. Jalankan rangkaian dan pastikan rangkaian bisa berjalan normal
  7. Lihat hasil pada digital ohmmeter
b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja
  • Rangkaian 4.101(c)

    Konfigurasi umpan balik pada Gambar 4.101c beroperasi dengan cara yang hampir sama seperti konfigurasi bias emitor dalam hal tingkat stabilitas. Jika IC meningkat karena peningkatan suhu, tingkat VRC akan meningkat dan hasilnya adalah efek stabilisasi seperti yang dijelaskan untuk konfigurasi bias emitor. Dengan kata lain, ketika IC mulai meningkat, jaringan akan merasakan perubahan dan efek penyeimbangan yang dijelaskan di atas akan terjadi.(4.101.C)

  • Rangkaian 4.101(d)

    Rangkaian 4.101d merupakan konfigurasi yang paling stabil. Jika kondisi 𝛽RE >> 10R2 terpenuhi, tegangan VB akan tetap konstan untuk perubahan level IC. Tegangan basis-emitor dari konfigurasi ditentukan oleh VBE = VB - VE. Jika IC meningkat, maka VE akan meningkat juga seperti dijelaskan di atas, dan untuk VB konstan, tegangan VBE akan turun. Penurunan VBE akan membentuk tingkat IB yang lebih rendah, yang akan mencoba mengimbangi peningkatan tingkat IC.

c) Video
Rangkaian 4.1010(c)

Rangkaian 4.101(d)


6. File Download[Back]













Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Tugas Besar

Gambar
  Aplikasi Gorden Otomatis [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar Teori 5. Percobaan 6.  File Download 1. Pendahuluan  [Kembali]      Setiap rumah biasanya memiliki gorden pada jendela dan biasanya dibuka secara manual, agar dapat lebih efisien maka kita dapat membuatnya secara otomatis dengan membuat sebuah alat untuk membuka dan menutup gorden secara otomatis. Pada blog ini kami akan menampilkan rangkaian listrik untuk membuat gorden otomatis dengan 5 sensor dan 2 buah bentuk rangkaian istrik. Sensor yang kami gunakan, pertama ada Touch sensor dimana ia akan bekerja jika diberikan sentuhan, lalu kedua ada Sound sensor dimana ia akan bekerja jika ada suara, lalu ketiga ada UV sensor yang bekerja jik...
Read more »

12-3

Gambar
EXPANDING THE INTERRUPT STRUCTURE [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1.  Pendahuluan 2. Tujuan 3.  Teori 6. Video   7. Download File 1. Pendahuluan  [Back]      Dalam sistem mikroprosesor, jumlah sumber interupsi sering kali lebih banyak dibandingkan jumlah jalur interupsi yang tersedia pada prosesor. Oleh karena itu, diperlukan metode untuk memperluas struktur interupsi agar sistem tetap mampu merespons berbagai perangkat secara efisien. Sub bab ini membahas beberapa pendekatan yang dapat digunakan, baik dengan tambahan perangkat keras maupun dengan teknik perangkat lunak. Beberapa metode yang diperkenalkan meliputi penggunaan gerbang logika tambahan seperti 74ALS244 , teknik daisy-chain dengan polling perangkat lunak, hingga pemanfaatan programmable interrupt controller 8259A yang mampu menangani hingga 63 masukan interupsi. Dengan memahami berbagai cara ini, perancang sistem dapat memilih metode yang sesuai dengan kebutuhan, kompleksitas, dan...
Read more »

Modul 1 : Potensiometer, Tahanan Geser dan Jembatan Wheatstone

Gambar
[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Pendahluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar Teori 5. Percobaan Percobaan ... a. Potensiometer dan Tahanan Geser b. Jembatan Wheatstone 1. Pendahuluan   [Kembali]           Potensiometer adalah sensor yang berfungsi sebagai resistor 3 kaki terminal, dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan. Di terminalnya ada sebuah shaft atau tuas, yang berfungsi sebagai pengatur. P otensiometer sebagai resistor variabel 3 terminal, yang resistansi divariasikan secara manual, untuk mengontrol aliran arus listrik. Struktur potensiometer terdiri dari komponen penyapu (wiper), elemen resistif, dan terminal.  Apabila hanya ada 2 terminal digunakan, maka ia akan bertindak sebagai variabel penghambat atau rheostat. Potensiometer tergolong sebagai variabel resistor.  Dalam hal ini, potensiometer berfungsi sebagai pembagi tegangan yang bisa...
Read more »