Self Bias Transistor

Self bias transistor adalah teknik pemberian tegangan basis transistor dan kaki transistor yang berdiri sendiri. Rangkaian self bias transistor ini menggunakan rangkaian pembagi tegangan (voltage divider) dari 2 buah resistor, dimana titik pembagian tegangan diubungkan ke kaki basis transistor. Karena self bias transistor ini menggunakan bias tegangan melalui rangkaian pembagi tegangan maka self bias transistor sering juga disebut dengan bias pembagi tegangan. Pada umumnya penguat transistor 1 tingkat menggunakan bias tegangan jenis pembagi tegangan (self bias) karena memiliki kestabilan yang sangat baik. Rangkaian bias pembagi tegangan (self bias) dapat dilihat pada gambar berikut.

Rangkaian Bias Pembagi Tegangan (Self Bias)

Rangkaian bias pembagi tegangan (self bias) terdiri dari empat buah resistor, yaitu: R1, R2, RC, dan RE. Resistor R1 (yang berada di atas) akan menjamin bahwa hubungan antara kolektor – basis mendapatkan bias mundur, sedangkan resistor R2 (yang berada di bawah) akan menjamin bahwa hubungan basis – emitor mendapatkan bias maju. Oleh karena itu dengan adanya pembagi tegangan R1 dan R2 akan menjamin bahwa transistor dapat bekerja pada daerah aktif. RC sebagai resistansi beban kolektor, dan RE sebagai stabilisasi dc.

Analisis dc rangkaian bias pembagi tegangan (self bias) dapat ini dimulai dengan menggambar bagian input dari rangkaian tersebut seperti pada gambar berikut.

Jaringan input dari rangkaian diatas diselesaikan dengan metode Thevenin, yaitu menggantinya dengan sebuah sumber tegangan VTH dan sebuah resistansi RTH. Hubungan antara VTH dan RTH adalah seri, sehingga diperoleh rangkaian ekivalen yang sederhana. Dalam analisa penguat transistor tegangan Thevenin (VTH) sering disebut dengan VBB dan resistansi Thevenin (RTH) sering disebut dengan RB sehingga diperoleh gambar ekivalen rangkaian bias pembagi tegangan (self bias) sebagai berikut.

Harga resistansi dan tegangan Thevenin dari rangkaian ekivalen rangkaian self bias adalah sebagai berikut.

Resistansi Thevenin :

$R_{TH}=RB=\frac{R1\cdot R2}{R1+R2}$

Tegangan Thevenin :

$V_{TH}=V_{BB}=\frac{R2\cdot VCC}{R1+R2}$

Dengan menerapkan hukum Kirchhoff tegangan pada loop input rangkaian ekivalen Thevenin diatas, dapat ditentukan harga IB, sebagai berikut :

$V_{BB}=IB\cdot RB+VBE+IE\cdot RE$

Karena,

$IE=(\beta +1)IB$

Maka,

$VBB=IB\cdot RB+VBE+(\beta +1)IB\cdot RE$

Sehingga diperoleh arus basis (IB) sebagai berikut :

$IB=\frac{VBB-VBE}{RB+(\beta +1)RE}$

dimana harga VBE ini sama dengan VBE aktif = 0,7 Volt. Harga IB yang diperoleh ini merupakan titik kerja transistor yang biasanya disebut dengan IBQ. Apabila IB = IC/β dimasukkan pada persamaan diatas, maka harga IC dapat diperoleh sebagai berikut :

$IC=\frac{VBB-VBE}{RB/\beta +(1+1/\beta )RE}$

Dengan pendekatan bahwa IE ≈ IC, maka diperoleh harga arus IC pada titik kerja transistor yang sering disebut dengan ICQ sebagai berikut :

$ICQ=\frac{VBB-VBE}{RB/\beta +RE}$

Kemudian persamaan garis beban dapat diperoleh dengan menerapkan hukum Kirchhoff pada loop output kolektor – emitor, sebagai berikut :

$VCC=IC\cdot RC+VCE+IE\cdot RE$

Karena,

$IE=IC+IB=IC+IC/\beta =(1+1/\beta )IC$

Maka :

$VCC=IC.RC+VCE+(1+1/\beta )IC.RE$

Sehingga diperoleh nilai VCE :

$VCE=VCC-IC\cdot RC-(1+1/\beta )IC\cdot RE$

Harga arus IC ini merupakan IC pada titik kerja transistor yang sering disebut dengan ICQ. Analisis pendekatan dapat dilakukan apabila IE ≈ IC, yaitu arus IE dianggap sama dengan arus IC, maka diperoleh VCEQ sebagai berikut :

$VCEQ=VCC-IC(RC+RE)$