TUGAS PENDAHULUAN 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]

Kondisi 1 :
Buatkan Rangkaian Fixed Bias Transistor Pada Proteus dengan Menggunakan Transistor NPN 
Jawab :

Rangkaian ini menggunakan sumber tegangan VCC = 15 V, sebuah resistor basis R1 = 20 kΩ, sebuah resistor kolektor R2 = 2.2 kΩ, dan transistor NPN tipe Q1. Tujuan utama dari konfigurasi ini adalah memberikan bias tetap pada basis transistor agar transistor dapat beroperasi.

Dari hasil simulasi, tegangan pada basis transistor terbaca +0,77 V. Nilai ini sesuai dengan karakteristik transistor NPN, di mana junction basis-emitor akan aktif (forward bias) jika diberi tegangan sekitar 0,7 V. Kondisi ini menandakan bahwa transistor Q1 berada dalam keadaan ON, karena arus basis ($I_B$) sudah mengalir.

Selanjutnya, tegangan pada kolektor terbaca +0,24 V, sementara tegangan emitor 0,00 V karena langsung terhubung ke ground. Tegangan kolektor-emitor ($V_{CE}$) yang sangat kecil ini menunjukkan bahwa transistor sedang berada pada kondisi saturasi. Pada kondisi saturasi, arus kolektor ($I_C$) mengalir maksimum dari kolektor menuju emitor, melewati resistor R2. Dengan kata lain, transistor bekerja penuh sebagai saklar ON.

Secara prinsip, alur kerjanya adalah:

1. Tegangan bias basis diberikan melalui resistor R1 dari VCC.

2. Basis memperoleh tegangan 0,77 V, membuat junction basis-emitor forward bias.

3. Arus basis kecil ($I_B$) memicu arus kolektor besar ($I_C$) mengalir melalui R2.

4. Kolektor turun hingga hanya 0,24V, sehingga $V_{CE}$ hampir nol → transistor saturasi.

5. Emitor tetap di 0 V (ground).

Kesimpulannya, rangkaian fixed bias ini membuat transistor bekerja pada daerah saturasi, di mana transistor berfungsi sebagai saklar tertutup (ON). Namun, sesuai teori, kelemahan dari konfigurasi fixed bias adalah titik kerja (Q-point) yang tidak stabil karena sangat bergantung pada variasi parameter transistor ($\beta$) dan suhu, sehingga sering digunakan hanya untuk aplikasi sederhana seperti saklar elektronik.

2. Prinsip Kerja Kondisi [Kembali]

Prinsip kerja rangkaian ini dapat dibagi menjadi dua kondisi: kondisi bias DC (tanpa sinyal) dan kondisi saat ada sinyal AC (sebagai penguat).

A. Kondisi Bias DC (Titik Kerja / Q-point)

Tujuan utama dari bias adalah memastikan transistor berada di daerah aktif saat tidak ada sinyal input. Syarat daerah aktif adalah:

1. Sambungan Basis-Emitor (BE) harus dalam kondisi forward bias (bias maju). Untuk transistor silikon, ini membutuhkan $Vbe\approx 0.7V$.

2. Sambungan Basis-Kolektor (BC) harus dalam kondisi reverse bias (bias mundur).

Langkah-langkah kerjanya adalah sebagai berikut:

1. Resistor Rb menyediakan jalur dari Vcc ke basis, sehingga arus basis (Ib) mengalir. Nilai arus ini ditentukan oleh:

   $$I_B=\frac{V_{CC}-V_{BE}}{R_B}$$

2. Arus basis yang kecil ini akan "membuka keran" transistor, sehingga arus kolektor (Ic) yang jauh lebih besar dapat mengalir dari Vcc melalui Rc ke kolektor. Hubungan antara kedua arus ini didefinisikan oleh penguatan arus DC (β atau h_FE):

   $$I_C=\beta \cdot I_B$$

3. Aliran arus Ic melalui Rc menyebabkan adanya penurunan tegangan (voltage drop). Akibatnya, tegangan di terminal kolektor (Vc) menjadi lebih rendah dari Vcc.

   $$V_C=V_{CC}-(I_C\cdot R_C)$$

   Karena emitor terhubung ke ground ($Ve=0$), maka $Vce=Vc$.

Peran Kritis Resistor Basis (R_B): Pemilihan nilai R_B sangat menentukan mode operasi transistor:

• Jika Rb terlalu besar: Ib akan sangat kecil, sehingga Ic juga kecil atau bahkan nol. Transistor masuk ke daerah Cut-off (seperti saklar terbuka).

• Jika Rb terlalu kecil: Ib akan sangat besar, memaksa Ic mengalir hingga maksimal. Transistor masuk ke daerah Saturasi (seperti saklar tertutup).

• Jika Rb bernilai tepat: Transistor akan berada di daerah aktif, siap untuk menguatkan sinyal.

B. Operasi Sebagai Penguat Sinyal AC

Ketika sinyal AC kecil dimasukkan ke basis, sinyal ini akan "menumpangi" tegangan bias DC.

• Saat siklus positif sinyal AC: Tegangan di basis meningkat. Ini menyebabkan Ib ikut meningkat. Akibatnya, Ic juga meningkat secara proporsional ($Ic=\beta \cdot Ib$). Kenaikan Ic membuat penurunan tegangan di Rc semakin besar, sehingga tegangan output di kolektor (Vc) menjadi lebih rendah (turun).

• Saat siklus negatif sinyal AC: Tegangan di basis menurun. Ini menyebabkan Ib ikut menurun. Akibatnya, Ic juga menurun. Penurunan Ic membuat penurunan tegangan di Rc semakin kecil, sehingga tegangan output di kolektor (Vc) menjadi lebih tinggi (naik).

Hasilnya, sinyal output di kolektor merupakan versi diperkuat (amplified) dari sinyal input, namun dengan fasa yang terbalik 180°.

3. Rangkaian Kondisi [Kembali]

4. Video Penjelasan Kondisi [Kembali]

5. Tugas Pendahuluan (Soft File) [Kembali]

Download File Tugas Pendahuluan Klik Disini
Download File Rangkaian Kondisi Klik Disini
Download File Video Penjelasan Kondisi Klik Disini

[Kembali ke awal]