TP Modul 2



1. Penjelasan kondisi [Kembali]

Kondisi: Buatkanlah Rangkaian Emitter-Stabilized Bias Transistor Pada Proteus Menggunakan Transistor PNP, dan jelaskan Prinsip Kerja Rangkaian Tersebut 

Jawab:

Rangkaian emitter-stabilized bias menggunakan transistor PNP dirancang untuk menciptakan kondisi kerja yang stabil dan dapat diprediksi bagi transistor. Titik kerja atau Q-point (titik operasional) dari transistor, yang didefinisikan oleh arus kolektor (IC​) dan tegangan kolektor-emitor (VCE​), dijaga agar tetap konstan meskipun terjadi perubahan kondisi lingkungan seperti suhu atau variasi karakteristik transistor.

1. Kondisi Rangkaian dalam Keadaan Ideal

  • Pembagi Tegangan (Voltage Divider): Resistor R1​ dan R2​ berfungsi sebagai pembagi tegangan. Mereka menetapkan tegangan basis (VB​) yang stabil dan relatif tidak terpengaruh oleh arus basis (IB​) yang kecil. Tegangan VB​ ini adalah referensi utama untuk seluruh rangkaian.
  • Arus Basis (): Arus basis mengalir dari emitor ke basis dan kemudian ke pembagi tegangan menuju ground. Arus ini sangat kecil dan secara langsung mengontrol arus kolektor dan emitor.
  • Arus Kolektor (): Arus kolektor mengalir dari emitor ke kolektor, melewati resistor kolektor (RC​) menuju sumber tegangan negatif (VEE​). Besarnya arus ini berbanding lurus dengan arus basis (IB​) melalui faktor penguatan arus (βDC​ atau hFE) transistor, di mana.
  • Arus Emitor (): Arus emitor adalah jumlah dari arus kolektor dan arus basis (). Arus ini melewati resistor emitor (RE​), menciptakan tegangan jatuh ().

2. Mekanisme Stabilisasi Rangkaian

Kunci dari stabilisasi rangkaian ini adalah umpan balik negatif yang disediakan oleh resistor emitor (RE​). Berikut adalah kondisi saat rangkaian mengalami perubahan:

  • Ketika Suhu Meningkat: Kenaikan suhu akan menyebabkan arus bocor kolektor-emitor (juga dikenal sebagai ICBO​) meningkat secara alami, yang pada gilirannya cenderung meningkatkan arus kolektor ().
  • Respons Rangkaian:
    1. Peningkatan IC​ akan menyebabkan peningkatan arus emitor (IE​).
    2. Peningkatan IE​ akan meningkatkan tegangan jatuh pada resistor emitor (). Tegangan emitor (VE​) akan menjadi lebih negatif.
    3. Karena tegangan basis (VB​) dijaga relatif konstan oleh pembagi tegangan, peningkatan tegangan emitor (VE​) akan menurunkan selisih tegangan antara emitor dan basis ().
    4. Penurunan VEB​ ini akan mengurangi arus basis ().
    5. Karena IC​ berbanding lurus dengan IB​, penurunan IB​ akan menurunkan arus kolektor () kembali ke nilai aslinya.

Dengan demikian, rangkaian secara efektif melawan setiap kecenderungan kenaikan arus kolektor. Resistor RE​ bertindak sebagai penyeimbang, memastikan bahwa Q-point tetap stabil dan transistor beroperasi sesuai dengan spesifikasinya, terlepas dari fluktuasi eksternal atau variasi internal transistor.


2. Prinsip Kerja Kondisi [Kembali]

Prinsip utama dari rangkaian ini adalah umpan balik negatif (negative feedback) yang efektif dalam menjaga arus kolektor (IC​) agar tetap konstan. Resistor emitor (RE​) menjadi komponen kunci yang bertindak sebagai sensor dan penyeimbang otomatis.

1. Tegangan Bias Basis yang Stabil

Rangkaian pembagi tegangan (R1​ dan R2​) berfungsi untuk menetapkan tegangan bias basis (VB​) yang relatif tetap. Tegangan ini menjadi referensi stabil yang tidak terlalu terpengaruh oleh arus basis (IB​) karena IB​ jauh lebih kecil dibandingkan dengan arus yang mengalir melalui R1​ dan R2​. Dengan menggunakan transistor PNP, VB​ harus lebih negatif dari VE​ agar transistor aktif.

2. Hubungan Arus dan Tegangan

  • Arus Kolektor () mengalir dari emitor ke kolektor. Arus ini adalah variabel utama yang ingin kita stabilkan.
  • Arus Emitor () adalah arus total yang mengalir melalui resistor emitor (RE​) dan merupakan jumlah dari arus kolektor dan arus basis (). Karena IB​ sangat kecil, kita bisa mengasumsikan .
  • Tegangan Emitor () ditentukan oleh arus emitor yang mengalir melalui resistor emitor, sesuai dengan hukum Ohm.

3. Mekanisme Umpan Balik Negatif (Negative Feedback)

Anggaplah terjadi kondisi di mana suhu meningkat, yang secara alami akan menyebabkan kenaikan arus kolektor (). Reaksi berantai yang terjadi adalah sebagai berikut:

  1.  Meningkat: Kenaikan suhu memicu peningkatan arus kolektor (IC​).
  2.  Meningkat: Karena, maka arus emitor (IE​) juga ikut meningkat.
  3.  Menjadi Lebih Negatif: Peningkatan IE​ menyebabkan tegangan jatuh pada resistor RE​ () menjadi lebih besar, membuat titik emitor (VE​) menjadi lebih negatif.
  4.  Menurun: Tegangan basis (VB​) relatif tetap, sedangkan tegangan emitor (VE​) menjadi lebih negatif. Selisih tegangan emitor-basis () pun mengecil.
  5.  Menurun: Penurunan VEB​ secara langsung mengurangi arus basis (IB​). Ini adalah mekanisme umpan balik.
  6.  Kembali Stabil: Karena arus kolektor (IC​) berbanding lurus dengan arus basis (), penurunan IB​ akan menurunkan kembali ke nilai semula, melawan efek dari kenaikan suhu.

Proses ini secara efektif menyeimbangkan sistem, menjaga titik kerja transistor tetap berada dalam kondisi yang diinginkan. Resistor RE​ inilah yang memberikan efek stabilisasi, menjadikan rangkaian ini sangat andal untuk berbagai aplikasi elektronika.

 

3. Rangkaian Kondisi [Kembali]




File Rangkaian [Download]

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Gambar
Bahan Presentasi  Mata Kuliah Elektronika 2024 Disusun Oleh: M. Shadiq Sulisyanto   NIM: 2410952001   Dosen Pengampu: Dr. Darwison, M.T Rizki Wahyu Pratama, S.T, M.T   Referensi: a. Darwison, 2010,” TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA”, Jilid 1, ISBN: 978-602-9081-10-7, CV Ferila, Padang b. Darwison, 2010,” TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA”, Jilid 2, ISBN: 978-602-9081-10-8, CV Ferila, Padang c. Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013 d. Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002. e. Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005 f. Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007. g. John M. Hughes, Practical Electronics: Components and Techniques, O’Reilly Media, 2016.            
Baca selengkapnya