tugas pemdahuluan modul 2

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Penjelasan Kondisi

2. Prinsip Kerja Kondisi

3. Rangkaian Kondisi

4. Video Penjelasan Kondisi

5. Tugas Pendahuluan (Soft File)

1. Penjelasan kondisi [Kembali]

Rangkaian voltage divider bias transistor merupakan salah satu metode yang paling banyak digunakan dalam memberikan bias pada transistor. Pemberian bias diperlukan karena transistor tidak bisa langsung bekerja hanya dengan diberi tegangan catu daya, tetapi harus diatur terlebih dahulu agar berada pada kondisi yang sesuai untuk memperkuat sinyal. Salah satu cara yang efektif untuk membuat transistor bekerja stabil adalah dengan menggunakan pembagi tegangan atau voltage divider.

Pada rangkaian ini terdapat dua resistor, yaitu R1 dan R2, yang dipasang secara seri antara tegangan catu daya VCC dan ground. Kedua resistor tersebut berfungsi sebagai pembagi tegangan sehingga menghasilkan suatu tegangan pada titik pertemuan di antara R1 dan R2. Tegangan ini disebut sebagai tegangan bias basis, yaitu tegangan yang diberikan ke terminal basis transistor agar transistor berada pada kondisi aktif. Dengan kata lain, R1 dan R2 berperan penting dalam menentukan besar kecilnya tegangan basis yang akhirnya memengaruhi keadaan kerja transistor secara keseluruhan.

Selain dua resistor pembagi tegangan, biasanya rangkaian voltage divider bias juga dilengkapi dengan resistor emitor (RE) dan resistor kolektor (RC). Resistor emitor dipasang untuk meningkatkan kestabilan rangkaian. Adanya resistor ini membuat titik kerja transistor lebih tahan terhadap perubahan suhu dan juga variasi karakteristik transistor, misalnya perubahan nilai penguatan arus (β). Dengan kata lain, keberadaan resistor emitor memberikan efek stabilisasi yang sangat penting. Sementara itu, resistor kolektor dipasang di jalur kolektor untuk berfungsi sebagai beban dan membantu mengatur tegangan serta arus pada bagian kolektor transistor.

Keunggulan utama dari metode voltage divider bias adalah stabilitasnya. Titik kerja transistor (Q-point) yang dihasilkan oleh rangkaian ini relatif stabil, artinya tidak mudah berubah meskipun terjadi variasi pada parameter transistor atau perubahan kondisi luar seperti suhu. Hal ini sangat penting karena kestabilan titik kerja menentukan apakah transistor bisa berfungsi dengan baik sebagai penguat sinyal. Karena alasan inilah, voltage divider bias menjadi metode bias yang paling umum dipakai pada rangkaian amplifier.

Kelebihan lain dari rangkaian ini adalah lebih dapat diandalkan untuk aplikasi praktis. Rangkaian penguat yang menggunakan metode bias sederhana seperti fixed bias seringkali tidak stabil, sehingga performanya kurang baik dalam jangka panjang. Sebaliknya, voltage divider bias mampu mempertahankan kestabilan yang lebih baik, meskipun harus menggunakan lebih banyak komponen resistor. Kekurangannya memang terletak pada penggunaan komponen yang sedikit lebih banyak dibandingkan metode lain, serta adanya arus kecil yang mengalir secara terus-menerus melalui resistor pembagi tegangan R1 dan R2, namun hal ini biasanya tidak menjadi masalah besar dalam perancangan.

Secara umum, voltage divider bias adalah metode yang paling banyak digunakan di dunia praktis elektronika, terutama dalam desain amplifier berbasis transistor. Rangkaian ini sederhana, mudah dibuat, dan yang paling penting mampu menjaga transistor tetap berada pada kondisi kerja yang diinginkan secara stabil. Oleh karena itu, dalam berbagai buku dan praktik laboratorium elektronika, metode voltage divider bias hampir selalu dipakai sebagai contoh utama pemberian bias pada transistor.

2. Prinsip Kerja Kondisi [Kembali]

Rangkaian yang kamu tunjuk memiliki VCC = 12 V, R1 = R2 = R4 = RE = 1 kΩ, dan transistor 2N3702 (konfigurasi PNP). Saat catu daya diberi tegangan, R2 dan R4 bekerja sebagai pembagi tegangan sehingga membentuk titik bias pada node basis. Dari simulasi, tegangan basis (VB) adalah sekitar 0,77 V, sedangkan tegangan emitor (VE) terukur sekitar 1,62 V. Selisih antara emitor dan basis yaitu VEB = VE − VB = 1,62 − 0,77 = 0,85 V menunjukkan sambungan basis–emitor dalam keadaan forward bias sehingga transistor aktif.

Karena basis sudah terpolarisasi, mengalir arus basis yang relatif kecil sebesar IB ≈ 39,6 µA dari node pembagi ke terminal basis. Tegangan di emitor (VE) muncul pada resistor emitor RE dan menghasilkan arus emitor IE yang besarnya IE = VE / RE = 1,62 V / 1 kΩ = 1,62 mA. Karena hubungan arus di transistor adalah IE = IC + IB, maka arus kolektor IC dapat dihitung sebagai IC = IE − IB ≈ 1,62 mA − 0,0396 mA ≈ 1,58 mA.

Arus kolektor yang mengalir kemudian melewati resistor R1 (RC) menuju VCC sehingga terjadi penurunan tegangan pada RC. Dari hasil simulasi tegangan kolektor terhadap ground adalah VC ≈ 5,21 V; dengan demikian tegangan jatuh pada R1 sekitar 12 − 5,21 = 6,79 V. Selisih tegangan antara kolektor dan emitor VCE = VC − VE = 5,21 − 1,62 = 3,59 V. Nilai VCE yang masih cukup besar menandakan transistor bekerja pada daerah aktif (bukan saturasi), sehingga transistor dapat berfungsi sebagai penguat.

Peran resistor emitor RE sangat penting untuk stabilitas titik kerja. Jika karena kenaikan suhu atau perubahan β arus emitor cenderung naik, maka VE juga naik (VE = IE·RE). Kenaikan VE mengurangi beda VEB sehingga arus basis IB mengecil, dan akibatnya IC ikut turun kembali. Mekanisme ini adalah umpan balik negatif yang menjaga Q-point agar tidak banyak berubah ketika kondisi eksternal berubah.

Secara ringkas aliran energi dan arus di rangkaian: VCC memberi tegangan ke pembagi R2–R4 untuk membentuk VB, VB mem- forward-bias pasangan basis–emitor sehingga muncul IB kecil, emitor menyalurkan arus IE melalui RE ke ground, dan sebagian besar arus emitor keluar lewat kolektor (IC) yang melewati R1 kembali ke VCC. Nilai numerik pada rangkaianmu: VB ≈ 0,77 V, VE ≈ 1,62 V, IB ≈ 39,6 µA, IE ≈ 1,62 mA, IC ≈ 1,58 mA, VC ≈ 5,21 V, dan VCE ≈ 3,59 V — semua ini konsisten dengan transistor dalam keadaan aktif dan RE memberikan stabilisasi titik kerja.

3. Rangkaian Kondisi [Kembali]