Electrical engineering: 7.2 FIXED-BIAS CONFIGURATION

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Komponen

3. Dasar Teori

4. Prinsip Kerja

5. Rangkaian

6. Video,Example,Problem,Pilihan Ganda

7. Download File

1.Tujuan [kembali]

Mengetahui dan memahami materi Fixed-Bias Configuration
Mampu mengaplikasikan materi Fixed-Bias Configuration
Mampu membuat simulasi rangkaian Fixed-Bias Configuration pada aplikasi Proteus

2. Komponen dan Alat [kembali]

Alat

Voltmeter

Voltmeter adalah sebuah alat ukur yang biasa digunakan untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada dalam sebuah rangkaian listrik. Jika tegangan berupa tegangan DC maka pengalinya di set pada bagian DC, dan jika AC maka diset pada bagian AC. Hasil pada layar akan dikali dengan pengalinya terlebih dahulu, maka akan muncul nilai tegangan pada rangkaian.

Spesifikasi dan Pinout Voltmeter :

Amperemeter

Amperemeter adalah alat yang difungsikan untuk pengukuran tingkat arus listrik yang terdapat pada sebuah rangkaian. Pada umumnya, amperemeter terbuat dari resistensi shunt serta mikroamperemeter yang disusun secara seri. Fungsi amperemeter secara umum adalah untuk mendeteksi tegangan listrik. Namun, amperemeter hanya dapat berfungsi untuk mengukur arus listrik pada rangkaian tertutup saja.

Osiloskop

Osiloskop adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan electron-elektron selama waktu yang tidak tertentu. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.

Spesifikasi dan Pinout :

Generator Daya

Baterai

Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan sebagai sumber daya oleh suatu perangkat elektronik.

Spesifikasi dan Pinout Baterai :

Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
Output voltage: dc 1~35v
Max. Input current: dc 14a
Charging current: 0.1~10a
Discharging current: 0.1~1.0a
Balance current: 1.5a/cell max
Max. Discharging power: 15w
Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
Ukuran: 126x115x49mm
Berat: 460gr

Bahan

Transistor

Transistor adalah komponen elekronik bersifat semikonduktor yang memiliki berbagai macam fungsi seperti ; sebagai penguat, pengendali, pemutus dan penyambung arus, stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Umumnya transistor memiliki 3 terminal (kaki), yaitu basis, emitor, dan kolektor.

Spesifikasi :

Bi-Polar Transistor
DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
Continuous Collector current (IC) is 100mA
Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
Base Current(IB) is 5mA maximum

Resistor

Resistor merupakan suatu komponen elektronik yang memiliki dua pin dan nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur tegangan listrik dan arus listrik. (V=I.R)

Cara menghitung nilai resistor :

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%

Spesifikasi :

Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronik yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik. Kapasitor mempunyai satuan Farad dari nama Michael Faraday.

Cara Menentukan :

Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF. Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.

Cara menghitung nilai kapasitor :

1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.

2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.

3. Satuan kapasitor dalam piko farad.

4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.

Daftar nilai toleransi kapasitor :

B = 0.10pF, C = 0.25pF, D = 0.5pF, E = 0.5%, F = 1%, G = 2%, H = 3%, J = 5%, K = 10%, M = 20%, Z = + 80% dan -20%

Spesifikasi Kapasitor :

Ground

Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus listrik arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika dan berfungsi sebagai pelindung ke seluruh sistem.

3.Dasar Teori [kembali]

Teori

Yang paling sederhana dari pengaturan biasing untuk JFET n-channel muncul pada Gambar 7.1. Dirujuk sebagai konfigurasi tetap-bias, ini adalah salah satu dari beberapa konfigurasi FET yang dapat dipecahkan secara langsung menggunakan pendekatan matematika atau grafis. Kedua metode dimasukkan dalam bagian ini untuk menunjukkan perbedaan antara kedua filosofi dan juga untuk menetapkan fakta bahwa solusi yang sama dapat diperoleh dengan menggunakan kedua metode tersebut.

Konfigurasi Gambar 7.1 termasuk level ac V, dan V, dan kapasitor kopling (C dan C). Ingat bahwa kapasitor kopling adalah "sirkuit terbuka" untuk analisis de dan impedansi rendah (pada dasarnya sirkuit pendek) untuk analisis ac. Resistor Rg hadir untuk memastikan bahwa V, muncul pada input ke penguat FET untuk analisis ac . Untuk analisis dc,

IG = 0 A Dan VRG = IGRG = (0 A) RG = 0 V

Penurunan tegangan nol pada Re memungkinkan penggantian Rg dengan ekivalensi hubung singkat, seperti yang muncul dalam jaringan Gambar 7.2 yang secara khusus digambar ulang untuk analisis de. Fakta bahwa terminal negatif baterai terhubung langsung ke potensial positif yang ditentukan dari Vas dengan jelas mengungkapkan bahwa polaritas Vas secara langsung berlawanan dengan yang dari VGG Menerapkan hukum tegangan Kirchhoff searah jarum jam searah dengan loop yang ditunjukkan dari Gambar 7.2 akan menghasilkan :

Karena VGG adalah catu de tetap, maka tegangan Vas tetap besarnya, sehingga menghasilkan notasi "konfigurasi bias tetap". Tingkat arus tiriskan yang dihasilkan Ip sekarang dikendalikan oleh persamaan Shockley :

Karena Vgs adalah kuantitas tetap untuk konfigurasi ini, besarnya dan isyaratnya dapat dengan mudah disubstitusikan ke dalam persamaan Shockley dan tingkat yang dihasilkan dari Ip dihitung. Ini adalah salah satu dari beberapa contoh di mana solusi matematika untuk konfigurasi FET cukup langsung. Analisis grafis akan membutuhkan plot persamaan Shockley seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.3. Ingatlah bahwa memilih VGs = Vp2 akan menghasilkan arus drain dari Ipss / 4 saat merencanakan persamaan. Untuk analisis bab ini, tiga titik yang ditentukan oleh Ipss-Vp, dan persimpangan yang baru saja dijelaskan akan cukup untuk memplot kurva.

Pada Gambar 7.4, level tetap Vas telah ditumpangkan sebagai garis vertikal pada VGs = -VGG. Pada titik mana pun pada garis vertikal, level Vas adalah - VGG level Ip harus ditentukan pada garis vertikal ini. Titik di mana dua kurva :

Intersect adalah solusi umum untuk konfigurasi-biasa disebut sebagai diam atau titik operasi. Subskrip Q akan diterapkan untuk mengalirkan tegangan arus dan gerbang-ke-sumber untuk mengidentifikasi levelnya pada titik-Q. Perhatikan pada Gambar 7.4 bahwa level diam Ip ditentukan dengan menggambar garis horizontal dari titik-Q ke sumbu Ip vertikal seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.4.

Tegangan drain-to-source dari bagian keluaran dapat ditentukan dengan menerapkan hukum tegangan Kirchhoff sebagai berikut :

+ Vps + Ip Rp - Vpp = 0

Vps = VpD IpRp (7.6)

dan Ingat bahwa tegangan subskrip tunggal merujuk pada tegangan pada suatu titik sehubungan dengan ground. Untuk konfigurasi Gambar 6.2,

Vs = 0 V (7.7)

Menggunakan notasi rangkap dua:

Vps = Vp - Vs

Atau

Vp = Vps + Vs = Vps + 0 V

dan

Vn = Vps (7.8)

Selain itu,

VGs = VG - Vs

Atau

VG = VGs + Vs = Vas + 0 V

Dan

VG = VGs (7.9)

Fakta bahwa VD = Vps dan VG = Ves cukup jelas dari kenyataan bahwa Vs = 0V, tetapi derivasi di atas dimasukkan untuk menekankan hubungan yang ada antara notasi rangkap-rangkap dan rangkap-rangkap. Karena konfigurasi membutuhkan dua persediaan, penggunaannya terbatas dan tidak akan dimasukkan dalam daftar konfigurasi FET yang paling umum.

4.Prinsip Kerja [kembali]

Cara kerja dari konfigurasi bias tetap. Pertama, arus akan dialirkan ke generator DC dab battery menuju resistor yang mana terjadi penurunan tegangan yang melewatinya. Setelah itu arus akan disimpan di kapasitor sebagai medan listrik yang akan dialirkan menuju transistor karena transistor tersebut memerlukan medan listrik sebagai inputnya. Terakhir, arus akan dialirkan menuju ground.

5.Rangkaian [kembali]

Gambar Rangkaian

7.1

7.2

7.5

6.Video,Example,Problem,Pilihan Ganda [kembali]

Video Simulasi Rangkaian

7.1

7.2

7.5

Example

Tentukan yang berikut untuk jaringan Gambar 6.6.

(a) Vaso

(b) Ing

(d) Vp.

(e) VG.

(f) Vs.

Solusi :

1. Pendekatan Matematika:

(a) Vaso = - VGG = -2 V VGs Vp = 10 mA (1 0,25) = 5,625 mA

(b) Dalam, = las 1 - - 10 ma (1 - 10 mA (0,75) 10 mA ( 0,5625)

(d) Vp = Vps = 4,75 V

(e) VG = VGs = - 2 V

(f) Vs = 0 V

2. Pendekatan Grafis:

Kurva Shockley yang dihasilkan dan garis vertikal pada Ves = -2 V disediakan pada Gambar 6.7. Tentu saja sulit untuk membaca di luar tempat kedua tanpa secara signifikan di dalam mengerutkan ukuran gambar,

tetapi solusi 5,6 mA dari grafik Gambar. 6.7 cukup dapat diterima. Oleh karena itu, untuk bagian

(a)VGSQ = -VGG = -2 V

(b)Ipo = 5,6 mA

(c)Vps = VDp - 1 "Rp = 16 V - (5,6 mA) (2 kN) 16 V - 11,2 V = 4,8 V

(d)VD = VDs = 4,8 V

(e)VG = VGs = -2 V% 3D

(f)Vs = 0 V

Hasilnya jelas mengkonfirmasi fakta bahwa pendekatan matematika dan grafis menghasilkan solusi yang cukup dekat.

Problem:

1). Untuk konfigurasi fixed-bias pada Gambar 7.75 :

Buat sketsa karakteristik transfer perangkat.
Tempatkan persamaan jaringan pada grafik yang sama.
Tentukan IDQ dan VDSQ.
Dengan menggunakan persamaan Shockley, selesaikan IDQ lalu temukan VDSQ. Bandingkan dengan solusi dari bagian (c).