Elektronika, Sensor, dan Sistem Digital

4.8 Design Operation

1. Tujuan

Tujuan dari Design Operation yaitu untuk menentukan nilai arus dan/ atau tegangan dengan komponen yang diperlukan untuk menetapkan level yang telah ditentukan.

[menuju daftar isi]

2. Alat dan Bahan

Function Generator
Ground
Resistor
Transistor
Kapasitor
Osiloskop

[menuju daftar isi]

3. Dasar Teori

Design Operation (Operasi perancangan) adalah salah satu operasi untuk menentukan nilai arus dan/ atau tegangan dengan komponen yang diperlukan untuk menetapkan level yang telah ditentukan. Proses ini membutuhkan pemahaman yang jelas mengenai karakteristik perangkat, persamaan dasar mengenai jaringan, dan pemahaman yang kokoh tentang hukum dasar analisis rangkaian, seperti hukum Ohm, hukum Tegangan Kirchoff, dan lain-lain.

Urutan desain jelas sensitif terhadap komponen yang sudah ditentukan dan elemen yang akan ditentukan. Jika transistor dan suplai ditentukan, proses desain hanya akan menentukan resistor yang diperlukan untuk desain tertentu. Setelah nilai teoritis dari resistor ditentukan, nilai komersial standar terdekat biasanya dipilih dan setiap variasi karena tidak menggunakan nilai resistansi yang tepat diterima sebagai bagian dari desain. Ini tentu merupakan perkiraan yang valid mengingat toleransi yang biasanya terkait dengan elemen resistif dan parameter transistor.

Contoh 1 :

Tentukan Vcc, Rc, dan Rb untuk konfigurasi Fixed-Bias diatas .

Dari garis beban

dan

dengan

Nilai resistor standar :

Menggunakan nilai resistor standar memberikan:

Yang mana bernilai 5% dari nilai yang ditetapkan.

Contoh 2 :
Diberikan I_CQ = 2 mA dan V_CEQ = 10 V, tentukan R₁ dan R_C untuk rangkaian dibawah

dan

persamaan sebelumnya

dengan

dan

Nilai komersial standar terdekat dengan R₁ adalah 82 dan 91 kΩ. Bagaimmanapun, gunakan kombinasi seri nilai standar 82 kΩ dan 4,7 kΩ = 86,7 kΩ akan menghasilkan nilai yang sangat dekat dengan tingkat desain.

Contoh 3:

Konfigurasi emitter-bias pada gambar 4.49 memiliki spesifikasi sebagai berikut:

I_CQ = ½ I_Csat, I_Csat =8 mA,V_C = 18 V, and β = 110. Tentukan R_C, R_E, and R_B.

dan

dengan

Untuk nilai standar: R_C = 2.4 kΩ, R_E = 1 kΩ, R_B = 620 kΩ.

Desain Sirkuit Bias dengan Resistor Umpan Balik Emitter

Pertimbangkan dulu desain komponen bias dc dari rangkaian penguat yang memiliki stabilisasi bias emitter-resistor seperti ditunjukkan pada gambar 4.50. Tegangan suplai dan titik operasi dipilih dari informasi produsen pada transistor yang digunakan di amplifier.

Pemilihan collector dan emitter resistor tidak dapat dilanjutkan langsung dari informasi yang baru saja ditetapkan. Persamaan yang menghubungkan tegangan di sekitar loop collector–emitter memiliki dua jumlah yang tidak diketahui sekarang-resistor R_Cand R_E. Pada poin ini beberapa pertimbangan Teknik harus dilakukan, seperti tingkat voltase emiter dibandingkan dengan tegangan suplai yang diberikan. Ingat bahwa kebutuhan untuk memasukkan resistor dari emitter ke ground adalah untuk menyediakan sarana stabilisasi bias dc sehingga terjadi perubahan arus kolektor akibat arus bocor pada transistor dan beta transistor tidak akan menyebabkan pergeseran besar pada titik operasi. Contoh-contoh yang diteliti dalam bab ini mengungkapkan bahwa tegangan dari emitter ke ground biasanya sekitar seperempat sampai sepersepuluh dari tegangan suplai. Di contoh selanjutnya kita melakukan desain jaringan yang lengkap pada gambar 4.49 dengan menggunakan kriteria hanya diperkenalkan untuk tegangan emitter.

Contoh :

Tentukan nilai resistor untuk rangkaian pada gambar 4.50 (di atas) untuk operasi yang ditunjukkan titik dan tegangan suplai.
Desain Sirkuit Penguatan Stabil Arus (Beta Bebas/Tidak Bergantung)

Rangkaian gambar 4.51 membuktikan stabilisasi baik untuk kebocoran dan perolehan arus (beta) perubahan. Keempat nilai resistor yang ditunjukkan harus diperoleh untuk operasi yang ditentukan titik. Penilaian Teknik dalam memilih nilai tegangan emitter, V_E, seperti pada pertimbangan desain sebelumnya, mengarah pada solusi langsung langsung untuk semua nilai resistor. Langkah-langkah desain semuanya ditunjukkan pada contoh berikut.

Contoh:

Tentukan tingkat R_C, R_E, R₁, dan R₂ untuk rangkaian pada gambar 4.51 (di atas) untuk titik poin yang ditunjukkan.

Dengan menggunakan nilai tegangan dasar yang dihitung di atas dan nilai tegangan suplai akan memberikan satu persamaan, namun ada dua yang tidak diketahui, R₁ dan R₂. Sebuah persamaan tambahan dapat diperoleh dari pemahaman tentang pengoperasiannya dua resistor dalam memberikan tegangan dasar yang diperlukan. Agar rangkaian beroperasi secara efisien, diasumsikan arus sampai R₁ dan R₂ harus kira-kira sama dan jauh lebih besar dari arus base (paling tidak 10:1). Fakta dan persamaan tegangan ini untuk tegangan base memberikan dua hubungan yang diperlukan untuk menentukan resistor dasar. Itu adalah,

dan

Hasil substitusi

dan

[menuju daftar isi]

4. Percobaan

Buat rangkaian seperti gambar dibawah pada aplikasi Multisim
Set tegangan pada Function Generator sebesar 12 volt dan frekuensi sebesar 1 kHz
Set channel A sebagai channel input dan channel B sebagai channel output pada Osiloskop
Play rangkaian.