Ketika Anda ingin mendesain rangkaian transistor bipolar, Anda perlu mengetahui cara membiaskannya. Biasing adalah menerapkan listrik ke transistor dengan cara tertentu untuk membuat transistor bekerja sesuai keinginan Anda. Terutama ada lima kelas Amplifier - Kelas A, Kelas B, Kelas AB, Kelas C dan Kelas D.Pada artikel ini kita akan fokus pada bias transistor dalam konfigurasi emitor umum untuk operasi penguat kelas A frekuensi audio linier, linier berarti the sinyal keluaran sama dengan sinyal masukan tetapi diperkuat.
Dasar
Agar transistor silikon biasa bekerja dalam mode aktif (digunakan di sebagian besar rangkaian penguat), basisnya harus disambungkan ke tegangan setidaknya 0,7V (untuk perangkat silikon) lebih tinggi daripada emitor. Setelah menerapkan tegangan ini, transistor menyala dan arus kolektor mulai mengalir, dengan penurunan 0,2V hingga 0,5V antara kolektor dan emitor. Dalam mode aktif, arus kolektor kira-kira sama dengan arus basis dikali penguatan arus (hfe, β) dari transistor.
Ib = Ic / hfe Ic = Ib * hfe
Proses ini dibalik dalam transistor PNP, ia berhenti berjalan saat menerapkan tegangan tertentu ke basisnya. Pelajari lebih lanjut tentang Transistor NPN dan Transistor PNP di sini.
Bias Tetap
Cara termudah untuk membiaskan BJT disajikan pada gambar di bawah ini, R1 menyediakan bias basis dan keluaran diambil antara R2 dan kolektor melalui kapasitor pemblokiran DC, sedangkan masukan diumpankan ke pangkalan melalui kapasitor pemblokiran DC. Konfigurasi ini hanya boleh digunakan di preamplifier sederhana dan tidak pernah pada tahap keluaran daya, terutama dengan speaker, bukan R2.
Untuk membiaskan transistor kita perlu mengetahui tegangan supply (Ucc), tegangan base-emitter (Ube, 0.7V untuk silikon, 0.3 untuk transistor germanium), arus base yang dibutuhkan (Ib) atau arus collector (Ic) dan penguatan arus transistor (hfe, β).
R1 = (Ucc - Ube) / Ib R1 = (Ucc - Ube) / (Ic / hfe)
Nilai R2 untuk gain dan distorsi optimal dapat diperkirakan dengan membagi tegangan suplai dengan arus kolektor. Gain dari penguat dengan nilai R2 ini tinggi, disekitar nilai penguatan arus transistor (hfe, β). Setelah menambahkan beban ke output, seperti speaker atau tahap amplifikasi berikutnya, tegangan output akan turun karena R2 dan beban akan bertindak sebagai pembagi tegangan. Direkomendasikan untuk impedansi beban atau impedansi masukan tahap berikutnya paling sedikit 4 kali lebih besar dari R2. Kapasitor kopling harus menyediakan kurang dari 1/8 impedansi beban atau impedansi masukan tahap berikut pada frekuensi operasi terendah.
Bias Pembagi Tegangan / Self Bias
Gambar di bawah ini adalah konfigurasi biasing yang paling banyak digunakan, suhu stabil dan memberikan penguatan dan linieritas yang sangat baik. Pada amplifier RF R3 dapat diganti dengan RF choke. Selain resistor basis tunggal (R1) dan resistor kolektor (R3), kami memiliki resistor basis tambahan (R2) dan resistor emitor (R4). R1 dan R2 membentuk pembagi tegangan dan bersama dengan penurunan tegangan pada R4 diatur ke tegangan basis (Ub) rangkaian. Perhitungannya lebih rumit, karena lebih banyak komponen dan variabel yang harus diperhitungkan.
Pertama kita mulai dengan menghitung rasio resistor dari pembagi tegangan basis, ditentukan oleh rumus yang ditunjukkan di bawah ini. Untuk memulai perhitungan kita perlu memperkirakan nilai arus kolektor dan resistor R2 & R4. Resistor R4 dapat dihitung untuk turun 0,5V ke 2V pada arus kolektor yang diinginkan dan R2 diatur menjadi 10 hingga 20 kali lebih besar dari R4. Untuk preamplifier R4 biasanya di kisaran 1k-2k ohm.
R4 non-decoupled menyebabkan umpan balik negatif, mengurangi penguatan sekaligus mengurangi distorsi dan meningkatkan linieritas. Memisahkannya dengan kapasitor meningkatkan penguatan sehingga disarankan untuk menggunakan kapasitor bernilai besar dengan resistor kecil secara seri.