Dasar Elektronika analog 1
0 likes3,135 views
Bab 4 membahas bias DC pada transistor bipolar dan titik kerja transistor. Titik kerja menentukan daerah operasi transistor di kurva karakteristiknya. Beberapa bentuk rangkaian bias dibahas untuk mendapatkan titik kerja yang diinginkan sehingga transistor dapat bekerja secara linier.
Dasar Elektronika analog 1
- 1. BAB 4 Bias DC Transistor Bipolar 4.1 Pendahuluan Pengetahuan tentang tanggapan ac dan dc suatu sistem sangat diperlukan baik dalam analisis maupun perencanaan rangkaian penguat transistor. Rangkaian penguat dapat melipat gandakan sinyal input ac yang kecil disebabkan karena rangkaian tersebut mendapatkan tegangan dc dari luar. Oleh karena itu setiap analisis maupun perencanaan rangkaian penguat terdapat dua komponen, yakni ac dan dc. Dengan te- ori superposisi, kondisi level dc dan ac dapat dipisahkan. Level dc dari suatu rangkaian menentukan titik kerja transistor yang dipakai. Bab ini akan membahas berbagai bentuk rangkaian bias dan menganalisa titik kerja rangkaian penguat transistor. Disamping analisis diberikan pula cara perencanaan suatu titik kerja, sehingga transistor dapat bekerja sesuai keinginan. 4.2 Pengertian Titik Kerja Istilah bias dc pada judul bab empat ini menyangkut pemberian tegangan dc kepada transistor untuk mendapatkan level tegangan dan arus yang tetap. Dalam penguat transistor level tegangan dan arus yang tetap tersebut akan menempatkan suatu titik kerja pada kurva karakteristik sehingga menentukan daerah kerja transis- tor. Oleh karena titik kerja tersebut merupakan titik yang tetap dalam kurva karakter- istik, maka biasanya disebut dengan titik-Q (atau Quiescent Point). Gambar 4.1 menunjukkan kurva karakteristik output dengan empat buah con- toh titik kerja yang diberi nama A, B, dan C. Pada dasarnya titik kerja suatu rang- kaian penguat bisa diletakkan dimana saja di kurva karakteristik tersebut. Namun agar rangkaian penguat dapat menguatkan sinyal dengan linier atau tanpa cacat, maka titik kerja diusahakan ditempatkan di tengah daerah aktif. Disamping itu yang perlu diperhatikan adalah agar titik kerja tidak diletakkan diluar batas maksimum dari arus maupun tegangan yang sudah ditentukan oleh pabrik. Apabila hal ini dilanggar tran- sistor akan panas dan cepat rusak.
- 2. Bab 4: Bias DC Transistor Bipolar 74 IC (mA) PCmaks ICmaks 40 IB= 80 µA 30 IB= 60 µA daerah B IB= 40 µA jenuh 20 10 IB= 20 µA C A IB= 0 µA 0 5 10 15 20 VCE (Volt) daerah mati VCEmaks Gambar 4.1 Daerah pada kurva karakteristik output Pada gambar 4.1 tersebut terlihat arus IC maksimum adalah 40 mA dan tegan- gan VCE maksimum sebesar 20 Volt. Disamping harga arus dan tegangan maksimum tersebut yang tidak boleh dilampaui adalah daya kolektor maksimum PCmaks. Dalam gambar PCmaks ini ditunjukkan oleh garis lengkung putus-putus. PCmaks atau disipasi daya kolektor maksimum ini merupakan perkalian IC dengan VCE. Den- gan demikian titik kerja harus diletakkan di dalam batas-batas tersebut. Tampak pada gambar 4.1 bahwa ketiga titik kerja A, B dan C terletak pada daerah kerja transistor yang diijinkan. Transistor dengan titik kerja A kira-kira mem- punyai VCE = 2 Volt dan IC = 7 mA. Titik kerja B mempunyai VCE = 10 Volt, IC = 21 mA dan titik kerja C adalah VCE = 19 Volt, IC = 11 mA. Transistor yang bekerja pada titik A kurang begitu memuaskan karena terma- suk pada kurva non-linier, sehingga sinyal output akan cenderung untuk cacat. Demikian juga pada titik C, karena terletak hampir pada batas kemampuan VCE tran- sistor. Disamping itu transistor juga akan cepat panas. Titik B merupakan pilihan terbaik sebagai titik kerja transistor sebagai penguat, karena terletak di tengah-tengah, sehingga memungkinkan transistor dapat menguatkan sinyal input secara maksimum. Herman D. Surjono, (2001), Elektronika Analog I
- 3. Bab 4: Bias DC Transistor Bipolar 75 Agar transistor bekerja pada suatu titik kerja tertentu diperlukan rangkaian bias. Rangkaian bias ini akan menjamin pemberian tegangan bias persambungan E-B dan B-C dari transistor dengan benar. Transistor akan bekerja pada daerah aktif bila persambungan E-B diberi bias maju dan B-C diberi bias mundur (lihat tabel 3.1). Dalam praktek dikenal berbagai bentuk rangkaian bias yang masing-masing mempunyai keuntungan dan kerugian. Kemantapan kerja transistor terhadap penga- ruh temperatur merupakan faktor yang perlu diperhatikan dalam menentukan bentuk rangkaian bias. Karena perubahan temperatur akan mempengaruhi β (faktor pengua- tan arus pada CE) dan arus bocor ICBO. 4.3 Rangkaian Bias Tetap Gambar 4.2 menunjukkan rangkaian transistor dengan bias tetap. Rangkaian bias ini cukup sederhana karena hanya terdiri atas dua resistor RB dan RC. Kapasitor C1 dan C2 merupakan kapasitor kopling yang berfungsi mengisolasi tegangan dc dari transistor ke tingkat sebelum dan sesudahnya, namun tetap menyalurkan sinyal ac- nya. VCC IC Sinyal RC C2 output RB Sinyal IB input C1 VCE VBE Gambar 4.2 Rangkaian bias tetap Pada analisis dc, semua kapasitor dapat diganti dengan rangkaian terbuka. Hal ini karena sifat kapasitor yang tidak dapat melewatkan arus dc. Dengan demikian untuk keperluan analisis dc rangkaian dapat disederhanakan menjadi seperti pada gambar 4.3. Dengan menggunakan hukum Kirchhoff tegangan pada ikal input (basis- emitor), maka diperoleh persamaan: Herman D. Surjono, (2001), Elektronika Analog I