Sub Chapter 4.18

BIAS STABILIZATION

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Komponen

3. Dasar Teori

4. Example

5. Problem

6. Pilihan Ganda 

7. Gambar Rangkaian dan Vidio

8. Download File 

 1. Tujuan [kembali]

1.1 Untuk mengetahui macam-macam rangkaian pemberian bias

1.2. Agar bisa mensimulasikan beberapa contoh rangkaian bias

2. Komponen [kembali]

2.1 Transistor NPN 

tipe transistor yang bekerja atau mengalirkan arus negatif dengan positif sebagai biasya. transistor NPN mengalirkan arus negatif dari emitor menuju kolektor

2.2 Resistor

Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya.

2.3 Ground

Ground merupakan titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik.

2.4 kapasitor

kapasitor adalah kompoen listrik yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik.

2.5 function generator (supply tegangan).

Generator fungsi adalah alat ukur yang digunakan untuk menampilkan gelombang listrik.

2.6 VCC

3. Dasar Teori [kembali]

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

β = peningkat temperatur |VBE| = menurun sekitar 7,5 mV per derajat Celcius (°C) kenaikan suhu Ico (arus jenuh terbalik): dua kali lipat nilai untuk setiap kenaikan suhu 10°C. Pengaruh perubahan arus bocor (ICO) dan gain arus () pada bias dc titik ditunjukkan oleh karakteristik pengumpul emitor umum pada Gambar 4.98 a dan b.  Gambar 4.98 menunjukkan bagaimana karakteristik kolektor transistor berubah dari suhu

25°C sampai suhu 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.

Faktor Stabilitas S ( I BE ), dan S ( B 

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

Dalam setiap kasus, simbol delta ( ¢ ) menandakan perubahan besaran tersebut. Pembilang dari setiap persamaan adalah perubahan arus kolektor sebagaimana ditetapkan oleh perubahan pada kuantitas dalam denominator. Untuk konfigurasi tertentu, jika terjadi perubahan ICO menghasilkan perubahan IC yang signifikan, faktor kestabilan yang didefinisikan oleh  S(ICO) = IC>ICO

Konfigurasi Fixed-Bias

Untuk konfigurasi fixed-bias, diperoleh persamaan sebagai berikut

Konfigurasi Emitor-Bias 

Untuk konfigurasi bias emitor pada Bagian 4.4, analisis jaringan menghasilkan

Untuk RB>RE Wb, Persamaan. (4.94) direduksi menjadi sebagai berikut:

seperti yang ditunjukkan pada grafik S ( I CO ) versus RB>RE pada Gambar 4.99.

 Untuk RB>RE V 1, Persamaan. (4.94) akan mendekati level berikut (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.99 ):

Perlu diingat, bagaimanapun, bahwa kontrol bias yang baik biasanya membutuhkan RB yang lebih besar dibanding R E . Oleh karena itu, hasilnya adalah situasi di mana tingkat stabilitas terbaik dikaitkan kriteria desain yang buruk. Jelas, trade-off harus terjadi yang akan memenuhi stabilitas dan spesifikasi bias. Menarik untuk dicatat pada Gambar 4.99 bahwa nilai terendah dari S ( I CO ) adalah 1, mengungkapkan bahwa I C akan selalu meningkat pada tingkat yang sama atau lebih besar dari I CO .

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

Hasil menunjukkan bahwa konfigurasi bias emitor cukup stabil ketika rasio R B>R E adalah sekecil mungkin dan paling tidak stabil ketika rasio yang sama mendekati b.

Konfigurasi Bias Pembagi Tegangan

Ingat dari Bagian 4.5 pengembangan jaringan setara Thévenin muncul di Gambar 4.100, untuk konfigurasi bias pembagi tegangan. Untuk jaringan pada Gambar 4.100, persamaan untuk S ( I CO ) adalah sebagai berikut:

Untuk konfigurasi bias pembagi tegangan, RTh bisa jauh lebih kecil daripada RTh yang sesuai

konfigurasi emitor-bias dan masih memiliki desain yang efektif.

Konfigurasi Umpan Balik-Bias ( R E  0 æ)  

Karena persamaannya serupa dalam format yang diperoleh untuk konfigurasi bias emitter-bias dan pembagi tegangan, kesimpulan yang sama mengenai rasio R B>R C dapat diterapkan di sini juga.

Dampak Fisik 

Persamaan tipe yang dikembangkan di atas sering gagal memberikan pengertian fisik mengapa jaringan melakukan seperti yang mereka lakukan. Kita sekarang menyadari tingkat stabilitas relatif dan bagaimana pemilihan parameter dapat mempengaruhi sensitivitas jaringan, namun tanpa persamaan itu mungkin sulit kita jelaskan dengan kata-kata, mengapa satu jaringan berada lebih stabil dari yang lain. Beberapa paragraf berikut mencoba mengisi kekosongan ini menggunakan beberapa hubungan mendasar yang terkait dengan setiap konfigurasi.

Untuk konfigurasi fixed-bias pada Gambar 4.101a, persamaan arus basisnya adalah

dengan arus kolektor ditentukan oleh

4. Example [kembali]

4.1  Hitung faktor stabilitas dan perubahan I C dari 25°C menjadi 100°C untuk

transistor yang ditentukan oleh Tabel 4.2 untuk pengaturan bias-emitor berikut: 

a. RB>RE = 250 (RB = 250RE). 

b. RB>RE = 10 (RB = 10RE). 

c. RB>RE = 0.01(RE = 100RB). 

jawaban :

4.2  Tentukan faktor kestabilan S ( V BE ) dan perubahan I C dari 25°C menjadi

100°C untuk transistor yang ditentukan oleh Tabel 4.2 untuk pengaturan bias berikut.

a. Fixed-bias with RB = 240 k and b  100. 

b. Emitter-bias with RB = 240 k, RE = 1 k, and b  100. 

c. Emitter-bias with RB = 47 k, RE = 4.7 k, and b  100. 

jawaban :

b. Dalam hal ini, β = 100 dan RB>RE = 240. Kondisi b W RB>RE tidak terpenuhi,

meniadakan penggunaan Persamaan. (4.105) dan membutuhkan penggunaan Persamaan. (4.104).

yang sekitar 30% lebih kecil dari nilai bias tetap karena istilah R E tambahan di

penyebut persamaan S(V BE). Kita punya

c. 

4.3 Tentukan ICQ pada temperatur 100°C jika ICQ = 2 mA pada 25°C untuk

konfigurasi bias emitor. Gunakan transistor yang dijelaskan pada Tabel 4.2 , di mana b1 = 50 dan

b2 = 80, dan rasio resistansi R B>R E sebesar 20.

 

Kesimpulannya, oleh karena itu, arus kolektor berubah dari 2 mA pada suhu kamar menjadi

2,25 mA pada 100°C, menunjukkan perubahan sebesar 12,5%.

5. Problem [kembali]

5.1 Tentukan jaringan berikut untuk Gambar 4.118 :

A. S (ICO).

B. S(V BE ).

C. S (b), menggunakan T1 sebagai suhu di mana nilai parameter ditentukan dan b( T2 ) sebagai

25% lebih dari b( T1 ).

D. Tentukan perubahan bersih I C jika perubahan kondisi operasi menyebabkan I CO meningkat

dari 0,2 mA menjadi 10 mA, VBE turun dari 0,7 V menjadi 0,5 V, dan b meningkat 25%.

jawaban :

5.2 Untuk jaringan pada Gambar 4.122 , tentukan:

A. S (ICO).

B. S(V BE ).

C. S (b), menggunakan T1 sebagai suhu di mana nilai parameter ditentukan dan b( T2 ) sebagai

25% lebih dari b( T1 ).

D. Tentukan perubahan bersih I C jika perubahan kondisi operasi menyebabkan I CO meningkat

dari 0,2 mA menjadi 10 mA, VBE turun dari 0,7 V menjadi 0,5 V, dan b meningkat 25%.

jawaban :

5.3 Untuk jaringan pada Gambar 4.125 , tentukan:

A. S (ICO).

B. S(V BE ).

C. S (b), menggunakan T1 sebagai suhu di mana nilai parameter ditentukan dan b( T2 ) sebagai

25% lebih dari b( T1 ).

D. Tentukan perubahan bersih I C jika perubahan kondisi operasi menyebabkan I CO meningkat

dari 0,2 mA menjadi 10 mA, VBE turun dari 0,7 V menjadi 0,5 V, dan b meningkat 25%.

jawaban :

6. Pilihan Ganda [kembali]

6.1 (a) R_B/R_E = 250

(b) R_B/R_E = 10

(c) R_B/R_E = 0.01 

Tentukan nilai perubahan Ic dari 25 °C ke 100 °C berdasarkan tabel 4.1 untuk masing -masing kondisi di atas...

A. 0.18 μA; 20.1 nA; 0.85 μA
B. 20.1 μA; 0.85 nA; 0.18 nA
C. 0.85 μA; 0.18 μA; 20.1 nA
D. 0.85 nA; 0.18 nA; 20.1 μA

Jawaban : C

Solusi:

Diketahui: β = 50

                  ΔI_CO = 20nA – 0.1nA = 19.9nA

(a) S(I_CO) = (β + 1) * (1 + (R_B/R_E)/(1 + β + R_B/R_E)

                = 51 * ((1 + 250)/(51+250))

                = 42.53

      ΔI_C = S(I_CO) * ΔI_CO

              = 42.53 * 19.9nA

            = 0.85 µA

(b) S(I_CO) = (β + 1) * (1 + (R_B/R_E)/(1 + β + R_B/R_E)

                = 51 * ((1 + 10)/(51+10))

                = 9.2

      ΔI_C = S(I_CO) * ΔI_CO

              = 9.2 * 19.9nA

            = 0.18 µA

(c) S(I_CO) = (β + 1) * (1 + (R_B/R_E)/(1 + β + R_B/R_E)

                = 51 * ((1 + 0.01)/(51+0.01))

                = 1.01

      ΔI_C = S(I_CO) * ΔI_CO

              = 1.01 * 19.9nA

            = 20.1 nA

6.2 (a) Fixed-Bias dengan R_B = 240 kΩ dan β = 100

(b) Emitter-Bias dengan R_B = 240 kΩ, R_E = 1 kΩ, dan β = 100

(c) Emitter-Bias dengan R_B = 47 kΩ, R_E = 4.7 kΩ, dan β = 100

Tentukan nilai perubahan Ic dari 25 °C ke 100 °C berdasarkan tabel 4.1 untuk masing-masing kondisi di atas...
A. 70.9 μA; 50 μA; 36.04 μA
B. 70.9 nA; 36.04 μA; 50 nA
C. 50 μA; 70.9 μA; 36.04 nA
D. 50 nA; 36.04 nA; 70.9 nA

Jawaban : A

Solusi:

(a) S(V_BE) = - β / R_B

                  = - 100/240k

                  = - 0.417 * 10^-3

         ΔI_C = S(V_BE) * ΔV_BE

                = (-0.417 * 10^-3) * (0.48-0.65)

                = 70.9 µA

(b) S(V_BE) = - β / (R_B + (β + 1) * R_E )

                   = - 100/ (240k + (101 * 1k) )

                   = - 0.293 * 10^-3

         ΔI_C = S(V_BE) * ΔV_BE

                = (-0.293 * 10^-3) * (0.48-0.65)

                = 50 µA

(c) S(V_BE) = - 1 / R_E

                   = - 1/4.7k

                   = - 0.212 * 10^-3

         ΔI_C = S(V_BE) * ΔV_BE

                = (-0.212 * 10^-3) * (0.48-0.65)

                = 36.04 µA

6.3 Tentukan nilai perubahan Ic saat suhu 100 °C jika I_CO = 2 mA saat suhu 25 °C berdasarkan tabel 4.1, dimana β₁ = 50 dan β₂ = 80 dan R_B/R_E = 20 ...

A. 0.06 mA
B. 0.10 mA
C. 0.15 mA
D. 0.25 mA

Jawaban : D

Solusi:

S(β) = (I_CO  * (1 + R_B/R_E) ) / (β₁ * (1 + β₂ + R_B/R_E) )

        = ( (2*10^-3) * (1+20) ) / (50 * (1+ 80+20) )

        = 8.32 * 10^-6

ΔI_C = S(β) * Δ β

       = (8.32 * 10^-6) * (30)

       = 0.25 mA

7. Gambar Rangkaian dan Vidio [kembali]

7.1 rangkaian 4.101 (c)

7.2 rangkaian 4.101 (d)

8. Download File [kembali]