Cara Memberi Bias Transistor, Jenis dan Perhitungannya

Ato Triyono
Mar 1, 2023

Pengertian Bias Transistor

Pemberian bias pada transistor adalah proses pengaturan tegangan operasional transistor sehingga dapat bekerja memperkuat sinyal input. Keadaan operasional transistor sangat dipengaruhi oleh besarnya arus yang mengalir, sehingga pemberian bias pada suatu rangkaian transistor harus benar dan transistor dapat beroperasi disekitar titik kerjanya Dalam menetapkan titik kerja suatu rangkaian transistor, dibutuhkan nilai nilai resistor yang tepat sehingga kondisi arus input dan output dapat sesuai dengan titik kerja yang diharapkan.

Pemberian bias yang benar untuk trasnsitor bipolar, baik jenis NPN ataupun PNP, umumnya terletak diantara dua keadaan, yaitu kondisi transistor hidup dan kondisi transistor mati, disepanjang garis beban DC nya.Titik operasional tersebut disebut Quiescent operating Point atau Q-Point

Pada saat pemberian bias transistor sehingga Q point berada di dekat titik kerjanya, yaitu tengah tengah antara Cut off dan saturasi, maka transistor tersebut bekerja sebagai penguat kelas A. Mode operasi ini memungkinkan v output meningkat dan berkurang di seputaran Q point tanpa ada distorsi, dimana sinyal output akan utuh 360 derajat dari sinyal input.

 

Macam Macam Bias Pada Transistor

Bias Dasar Transistor (Bias Base Transistor)

Rangkaian dasar transistor pada intinya merupakan sebuah rangkaian transistor yang terdapat arus yang mengalir dan adanya tegangan listrik.  Fungsi bias DC menentukan Titik Q point  Transistor dengan benar, yaitu dengan mengatur besarnya arus kolektor ke nilai konstan dan stabil tanpa adanya sinyal input di kaki basis transistor.





Gambar 1. Bias Base Transistor

 

Titik kerja DC ditetapkan berdasarkan tegangan VCC,  Resistor RC dan RE . Pemasangan baypass berupa kapasitor yang dihubungkan ke ground akan membantu memblokir arus dari transistor yang lain. Konfigurasi yang dapat diterapkan untuk bias base  adalah common base, common collector dan common emitor.



Bias Dasar Common Emitor

Salah satu rangkaian bias yang paling sering digunakan untuk rangkaian  transistor adalah dengan self  bias dengan konfigurasi rangkaian common emiterdengan  satu atau lebih resistor yang  digunakan untuk mengatur nilai DC awal untuk tiga arus transistor, ( IB ), ( IC ) dan ( IE). Dua bentuk bias transistor bipolar yang paling umum adalah: Beta Dependent dan Beta Independent. Tegangan bias transistor sebagian besar tergantung pada transistor beta, ( β ) sehingga bias yang diatur untuk satu transistor mungkin tidak selalu sama untuk transistor lain karena nilai beta mereka mungkin berbeda. Bias transistor dapat dicapai baik dengan menggunakan resistor belakang pakan tunggal atau dengan menggunakan jaringan pembagi tegangan sederhana untuk menyediakan tegangan bias yang diperlukan. Berikut ini adalah lima contoh konfigurasi bias Basis transistor dari satu pasokan ( Vcc ).

 

Fix bias Transistor

Rangkaian Bias dasar Tetap atau Fix bias transistor dengan memasangkan dua buah resistor, satu menuju kaki basis dan satunya menuju ke kolektor.Besarnya arus basis (IB) tetap konstan untuk nilai VCC yang diberikan.Kondisi operasi yang stabil ditentukan juga dengan nilai beta dari transistor tersebut, sehingga titik kerja tiap transistor akan bervariasi, karena karakteristik masing masing transistor berbeda.

 



Gambar 2. Fix Bias Transistor

 

Berdasarkan gambar rangkaian di atas, Transistor diberi bias tetap, besarnya arus , arus kolektor, tegangan antara colektor emitor, arus emitor dapat dicari dengan rumus perhitungan sebagai berikut




Gambar 3. Rumus yang digunakan pada Fix Bias Transistor

 

Keterangan : Vcc adalah tegangan sumber; Vce = tegangan antara colektor dan emitor ; VE = tegangan pada emitor yang bernilai Nol karena terhubung langsung ke ground; VB = tegangan basis; IB = arus yang mengalir di kaki basis transistor ; Ic = arus yang mengalir pada kaki kolektor ; IE = arus yang mengalir pada kaki emitor

 



Bias  Transistor dengan Umpan Balik Kolektor

Konfigurasi bias transistor dengan umpan balik kolektor adalah bias yang tergantung dari penguatan arus ( Beta). Konfigurasi ini membutuhkan dua resistor untuk memberi bias DC pada transistor, sehingga transistor selalu bekerja di wilayah aktif. Tegangan bias dasar DC berasal dari VC, sehingga memiliki stabilitas yang baik.

Pada rangkaian ini, RB terhubung ke kolektor transistor sebagai umpan balik arus kolektor yang tinggi akan diumpankan ke basis. metode bias umpan balik kolektor ini menghasilkan umpan balik negatif  langsung dari terminal output ke terminal input melalui resistor, RB.




Gambar 4. Rangkaian Bias Transistor Umpan Balik Kolektor

 

 

Karena tegangan bias berasal dari penurunan tegangan yang melewati  resistor beban, RL maka jika arus beban meningkat akan menyebabkan  penurunan tegangan yang lebih besar di RL, dan tegangan kolektor berkurang . Efek ini akan menyebabkan penurunan yang sesuai dalam arus dasar, IB yang pada gilirannya, membawa IC kembali normal.

 

Reaksi sebaliknya juga akan terjadi ketika kolektor transistor saat ini berkurang. Kemudian metode biasing ini disebut bias diri dengan stabilitas transistor menggunakan jenis jaringan bias umpan balik yang umumnya baik untuk sebagian besar desain amplifier.

 


Gambar 5. Rumus perhitungan transistor bias Umpan balik kolektor

 

Keterangan : VC = Tegangan kolektor; Vcc = Tegangan sumber; VE = tegangan pada kaki emitor; VB = tegangan basis;IB = arus basis ; IC = arus kolektor; Beta + penguatan arus.

 

Bias Transistor dengan Umpan Balik Ganda

Penambahan resistor  ke jaringan bias dasar dari konfigurasi sebelumnya meningkatkan stabilitas berkaitan  dengan variasi dalam Beta, ( β ) dengan meningkatkan arus yang mengalir melalui resistor bias dasar. Arus yang mengalir melalui RB1 umumnya ditetapkan pada nilai yang sama yaitu sekitar 10% dari arus kolektor, IC.





Gambar 6, Rangkaian Bias Transistor Umpan Balik Ganda

 

Jelas itu juga harus lebih besar dari arus dasar yang diperlukan untuk nilai minimum Beta, β. Salah satu keuntungan dari jenis konfigurasi bias diri ini adalah bahwa kedua resistor memberikan bias otomatis dan umpan balik Rƒ pada saat yang sama.


 




Gambar 7. Rumus Bias Transistor Umpan Balik Ganda



Bias Transistor dengan Umpan Balik pada Emitor

Jenis konfigurasi bias transistor ini, sering disebut bias self emiter, menggunakan umpan balik emitor dan kolektor untuk menstabilkan arus kolektor. Ini karena resistor RB1 dan RE terhubung secara efektif dalam rangkaian  seri dengan tegangan sumber Vcc

 

Kelemahan dari konfigurasi umpan balik emitor ini adalah mengurangi penguatan output karena koneksi resistor dasar. Tegangan kolektor menentukan arus yang mengalir melalui resistor umpan balik, RB1 menghasilkan  umpan balik degeneratif.

 





Gambar 8. Bias Transitor Umpan Balik Emitor

 

 

Arus yang mengalir dari emitor, IE (yang merupakan kombinasi dari IC + IB) menyebabkan penurunan tegangan muncul di RE ke arah seperti itu, sehingga membalikkan bias persimpangan . Jadi jika arus emitor meningkat, karena peningkatan arus kolektor, voltase drop I*RE juga meningkat. Karena polaritas tegangan ini membalikkan bias persimpangan pemancar dasar, IB secara otomatis berkurang. Oleh karena itu arus emitor meningkat kurang dari yang akan dilakukan jika tidak ada resistor bias diri.

Umumnya, nilai resistor ditetapkan sehingga tegangan yang turun di seluruh resistor emitor RE adalah sekitar 10% dari VCC dan arus yang mengalir melalui resistor RB1 adalah 10% dari IC saat ini kolektor. Dengan demikian jenis konfigurasi bias transistor ini bekerja paling baik pada tegangan catu daya yang relatif rendah.

 



 

Gambar 9. Rumus Transistor Bias Umpan Balik Emitor

 

Bias Transistor dengan Pembagi Tegangan (Voltage Divider Transistor Biasing)

Konfigurasi common emitor biasa menggunakan pembagi tegangan untuk meningkatkan stabilitas. Dua biah resistor yang di pasangkan di kaki basis, yaitu RB 1 dan RB 2 berfungsi sebagai pembagi tegangan. Konfigurasi bias pembagi tegangan ini adalah metode bias transistor yang paling banyak digunakan. kaki emotor  transistor  mendapat bias maju oleh tegangan dari pembagi tegangan RB2,  bias jaringan pembagi tegangan membuat rangkaian transistor independen dari perubahan beta sebagai tegangan bias yang ditetapkan di basis transistor, emitor, dan terminal kolektor tidak tergantung pada nilai sirkuit eksternal. 

 



Gambar 10. Rangkaian Bias Transistor Pembagi Tegangan

 

 

Tujuan Dari pemberian bias pada  Transistor adalah untuk membangun titik operasi quiescent yang dikenal, atau Q-point bagi transistor bipolar untuk bekerja secara efisien dan menghasilkan sinyal output utuh Bias DC yang benar dari transistor juga menetapkan wilayah operasi AC awal dengan rangkaian bias praktis menggunakan  dua atau empat resistor. Dalam rangkaian  transistor bipolar, Q-point diwakili oleh ( VCE, IC) untuk transistor NPN atau ( VEC, IC) untuk transistor PNP. Stabilitas jaringan bias dasar dan oleh karena itu Q-point umumnya dinilai dengan mempertimbangkan arus kolektor sebagai fungsi beta (β) dan suhu. 

 




Gambar 11. Rumus Transistor Bias pembagi tegangan

 

Demikian Artikel yang membahas tentang Cara memberi bias Pada transistor, semoga bermanfaat, jika ada diskusi silakan tuliskan di kolom komentar.

 

 

Next Post Previous Post
No Comment
Add Comment
comment url