Materi 6: Transistor Fundamental

Transkripsi

1 Materi 6: Transistor Fundamental I Nyoman Kusuma Wardana Sistem Komputer STMIK STIKOM Bali

2 Outline Load Line Q Point Bias Emiter Voltage-divider Bias

3 Load Line Load line (garis beban) menggambarkan kinerja transistor dari titik cutoff sampai ketika transistor mengalami saturasi Load line digambar sebagai garis yang menghubungkan antara titik cutoff dgn titik saturasi Garis ini menunjukkan hubungan antara V CE pd sumbu-x dan I C pada sumbu-y

4 Menggunakan gb disamping: Load Line I C = V CC V CE I R C = 15V V CE C 3kΩ Ambil VCE = 0, maka: I C = 15V 3kΩ = 5mA Ambil Ic = 0, maka: 0 = 15V V CE V 3kΩ CE = 15V Selanjutnya kita plot

5 Mencari arus saturasi kolektor Mencari tegangan cutoff pd kolektor-emitor

6 Contoh: Hitunglah nilai saturasi dan cutoff pada gambar berikut, serta gambarlah load linenya.

7 Jawab: Jika kita hubung singkat antara kolektor dan emiter, maka: I C(sat) = V cc = 30V R C 3kΩ = 10mA Jika kita buka terminal kolektor dan emiter, maka: V CE(cutoff) = V cc = 30V

8 Contoh: Hitunglah nilai saturasi dan cutoff pada gambar berikut, serta gambarlah load linenya.

9 Jawab: Jika kita hubung singkat antara kolektor dan emiter, maka: I C(sat) = V cc = 9V R C 3kΩ = 3mA Jika kita buka terminal kolektor dan emiter, maka: V CE(cutoff) = V cc = 9V

10 Rangkaian dgn tegangan kolektor 30V Rangkaian dgn tegangan kolektor 9V Garis beban memiliki kemiringan yang sama

11 Contoh: Hitunglah nilai saturasi dan cutoff dari dua gambar berikut dan selanjutnya gambar garis beban masing-masing rangkaian tersebut

12 Jawab: Efek perubahan nilai resitor kolektor (Rc) Kemiringan slope = 1 R C

13 Titik Operasi Transistor Setiap transistor memiliki load line Setiap rangkaian akan memiliki nilai saturasi dan cutoff Titik dimana transistor bekerja pd suatu nilai V CE dan I C dikenal dgn istilah Q point Q point adalah Quiescent Point. Quiescent berarti Quite (diam, tenang, tdk bergerak) Q point inilah yang merupakan titik operasi transistor

14 Q Point Contoh: Carilah titik Q point pada gambar berikut, asumsi nilai penguatan adlh 100.

15 Jawab: Utk mempermudah, asumsi kita menggunakan pendekatan transistor ideal, dmn nilai VBE = 0V. Arus yg mengalir pd loop basis: I B = V BB V BE 15 0 V = R B 500kΩ = 30μA Hitung arus kolektor: I C = β dc I B = μA = 3mA Hitung tegangan kolektor-emiter: V CE = V cc I C R C V CE = 15V 3mA 3kΩ = 6V Dgn demikian, maka Q point = (6V, 3mA)

16 Contoh: Variasi Nilai Q Point Dengan menggunakan gambar pd contoh sebelumnya, carilah nilai Q point jika penguatan menjadi 50 dan 150, kemudian plot grafiknya

17 Jawab: Untuk penguatan sbesar 50 Arus yg mengalir pd basis (I B ) tetap sama sbesar 30uA Kemudian hitung arus kolektor: I C = β dc I B = 50 30μA = 1, 5mA Selanjutnya hitung tegangan kolektor-emiter: V CE = V cc I C R C V CE = 15V 1,5mA 3kΩ = 10, 5V Dgn demikian, maka Q point = (10,5V, 1,5 ma) Sebut titik ini sbg Q L

18 Jawab: Untuk penguatan sbesar 150 Arus yg mengalir pd basis (I B ) tetap sama sbesar 30uA Kemudian hitung arus kolektor: I C = β dc I B = μA = 4, 5mA Selanjutnya hitung tegangan kolektor-emiter: V CE = V cc I C R C V CE = 15V 4,5mA 3kΩ = 1, 5V Dgn demikian, maka Q point = (1,5V, 4,5 ma) Sebut titik ini sbg Q H

19 Ploting: Amati variasi nilai Q

20 Transistor Switching Bias basis berguna dalam dunia elektronika digital, karena rangkaian ini bekerja pada titik saturasi dan cutoff Dlm hal ini, nilai Q point sepanjang antara cutoff dan saturasi tdk dipakai Output keluaran pd rangkaian ini adalah tegangan HIGH dan tegangan LOW Dlm dunia digital sistem bekerja dlm bilangan biner, yaitu nol dan satu Output HIGH mengindikasikan nilai 1, sedangkan LOW utk nilai 0

21 Transistor Switching berguna dlm elektronika digital dengan memanfaatkan kondisi cutoff dan saturasi Kondisi hard saturation Grafik Load Line

22 Bias Emiter Dalam rangkaian digital, bias basis sangatlah berguna Namun, ketika digunakan sbg amplifier (penguat), kita memerlukan rangkaian yg memiliki Q point yg tahan thdp penguatan arus memakai bias emiter Dgn memakai konfigurasi bias emiter, ketika arus ditingkatkan sampai pd rentang tertentu, titik kerja transistor akan dipertahankan sama

23 Ide Dasar V BB scr langsung mencatu basis. Emiter tidak di ground scr langsung Tegangan pd emiter: V E = V BB V BE Jika V BB > 20 V BE pakai pendekatan ideal Jika V BB < 20 V BE pakai pendekatan II Bias Emiter

24 Q Point pd Bias Emiter Tegangan antara emiter & ground disbt teg. emiter: V E = V BB V BE V E = 5V 0,7V = 4, 3V Arus yg mengalir pd R E : I E = V E R E = 4,3V 2,2kΩ = 1, 95mA Bias Emiter

25 Asumsi I C = I E,maka I E jg sbesar 1,95mA Tegangan antara kolektor & ground: V C = V CC I C R C V C = 15V (1,95mA)(1kΩ) V C = 13, 1V Tegangan kolektor-emiter: V CE = V C V E V CE = 13,1V 4,3V = 8, 8V Maka Q point: (8,8V, 1,95mA) Bias Emiter

26 Voltage-Divider Bias (VDB) Gambar di bwh mrpkn rangkaian transistor bias yg PALING BANYAK digunakan Rangkaian basis memiliki rangkaian pembagi tegangan (voltage divider) menggunakan resistor R1 dan R2

27 Output dr pembagi tegangan: V BB = R 2 V R 1 + R CC 2

28 VDB mrpkn penyamaran dr bias emiter VDB membuat fix arus emiter menghasilkan Q point yg solid, bebas dr penguatan arus Gambar selanjutnya dpt disederhanakan sbb:

29 Voltage-Divider Bias (VDB) Rangkuman rumus: V BB = R 2 R 1 +R 2 V CC V E = V BB V BE I E = V E R E I C I E V C = V CC I C R C V CE = V C V E

30 Contoh: Hitung tegangan Kolektor-Emiter pada gambar berikut:

31 Jawab: Output pembagi tegangan: V BB = R 2 2,2kΩ V R 1 + R CC = 10V = 1, 8V 2 10kΩ + 2,2kΩ V E = V BB V BE = 1,8V 0,7V = 1, 1V Arus emiter: I E = V E = 1,1V R E 1kΩ = 1, 1mA Arus kolektor HAMPIR sama dgn arus emiter & tegangan kolektor-ground: V C = V CC I C R C = 10V (1,1mA)(3,6kΩ) V C = 6, 04V V CE = V C V E = 6,04 1,1 = 4, 94V

32 Daftar Pustaka Malvino, A.P. Electronics Principles. McGraw Hill 7 th Edition, New York. Malvino, A.P Prinsip-Prinsip Elektronika (terjemahan oleh Alb.Joko Santoso). Salemba Teknika, Jakarta.