Rangkaian dengan tegangan bias DC pada Gambar 4.17 memiliki resistor emitter RE yang digunakan untuk meningkatkan stabilitas. Konfigurasi ini lebih stabil dibandingkan dengan konfigurasi fixed-bias. Semakin stabil suatu konfigurasi maka semakin kecil responsnya terhadap perubahan suhu dan perubahan parameter yang tidak diinginkan. Peningkatan stabilitas akan ditunjukkan melalui contoh perhitungan dalam bagian ini. Analisis akan dilakukan dengan terlebih dahulu menganalisis loop input (basis-emitor), kemudian menggunakan hasilnya untuk menganalisis loop output (kolektor-emitor). Rangkaian ekivalen DC dari Gambar 4.17 ditunjukkan pada Gambar 4.18 dengan pemisahan sumber tegangan VCC agar terbentuk bagian input dan output.
(Base–Emitter Loop ) --> Input
Loop basis-emitor pada rangkaian Gambar 4.18 dapat digambar ulang seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.19. Dengan menerapkan hukum tegangan Kirchhoff di sepanjang loop yang ditunjukkan dan arah arus yang searah dengan jarum jam maka akan menghasilkan persamaan berikut:
Perhatikan bahwa satu-satunya perbedaan antara IB yang diperoleh di atas persamaan 4.17 dan yang diperoleh pada konfigurasi fixed-bias terletak pada parameter (𝛽+ 1)RE. Dari Persamaan (4.17), anda dapat menggambar ulang Gambar 4.19 menjadi rangkaian seri seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.20.
Perhatikan bahwa selain tegangan basis-emitor VBE, resistor emitor RE yang merupakan bagian dari rangkaian kolektor-emitor "muncul sebagai" (𝛽 + 1)RE dalam rangkaian basis-emitor. Karena 𝛽 biasanya 50 atau lebih, resistor emitor RE bernilai jauh lebih besar dalam rangkaian basis. Secara umum, untuk konfigurasi pada Gambar 4.21,
Persamaan (4.18) akan berguna pada analisis berikutnya dan mempermudah dalam mengingat Persamaan (4.17). Dengan hukum Ohm, kita tahu bahwa arus yang melalui suatu rangkaian adalah tegangan dibagi dengan hambatan rangkaian. Untuk rangkaian basis-emitor, total tegangannya adalah VCC - VBE. Total hambatannya adalah RB ditambah RE dikali dengan (𝛽 + 1). Hasilnya adalah Persamaan (4.17).
(Collector–Emitter Loop)-->Output
Rangkaian kolektor-Emitor terdapat pada Gambar 4.22. Dengan hukum Kirchhoff tegangan pada loop rangkaian Gambar 4.22 dan arah arus yang searah dengan jarum jam maka menghasilkan persamaan:
.
Video Tutorial:
.
EXAMPLE 4.4
Untuk rangkaian emitter-bias pada Fig. 4.23 , tentukan parameter-parameter berikut:
Improved Bias Stability
Penambahan resistor emitter RE pada konfigurasi Emitter stabilized dapat meningkatkan stabilitas, yaitu berupa arus dan tegangan bias DC hanya mengalami sedikit perubahan saat kondisi luar, seperti suhu dan beta transistornya berubah. Beberapa perbandingan dari peningkatan tersebut ditunjukkan oleh Contoh 4.5.
Video:
EXAMPLE 4.5
- Prepare a table and compare the bias voltage and currents of the circuits of Fig. 4.7 and Fig. 4.23 for the given value of 𝛽=50 and for a new value of 𝛽=100. Compare the changes in IC and VCE for the same increase in 𝛽.
.
Video:
.
Saturation Level
Nilai saturasi kolektor atau arus kolektor maksimum pada konfigurasi emitter stabilized bias dapat dihitung menggunakan pendekatan yang sama dengan yang diterapkan pada konfigurasi fixed-bias: Terapkan short circuit antara terminal kolektor-emitor seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.24 dan hitung arus kolektor yang dihasilkan. Untuk Gambar 4.24, arus saturasi kolektor ICsat dapat dihitung dengan persamaan:
Penambahan resistor emitter RE dapat mengurangi nilai arus saturasi kolektor di bawah yang diperoleh pada konfigurasi fixed-bias dengan nilai resistor kolektor RC yang sama.
EXAMPLE 4.6
- Tentukan arus saturasi rangkaian pada Example 4.4
Load-Line Analysis
Analisis garis beban (garis hitam dan tebal) pada rangkaian emitter-bias memiliki sedikit perbedaan dengan konfigurasi fixed-bias. Nilai IB yang dihasilkan dari Persamaan (4.17) menentukan nilai IB pada kurva karakteristik Gambar 4.25 (ditulis IBQ). Persamaan loop kolektor–emitter yang digunakan untuk menentukan garis beban adalah:
Pemilihan IC = 0 mA akan menghasilkan,
seperti yang diperoleh pada konfigurasi fixed-bias. Pemilihan VCE = 0 V akan menghasilkan,
sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 4.25. Nilai IBQ yang berbeda tentu saja akan memindahkan titik Q naik atau turun di sepanjang garis beban.
Video Tutorial:
EXAMPLE 4.7
Video: