Pengiraan Arus Dan Voltan Bagi Litar Pengeluar Sepunya

PENGIRAAN ARUS DAN VOLTAN BAGI LITAR PENGELUAR SEPUNYA.

Pengaliran Arus di gelung Tapak Pemancar – Gelung Masukan (Input)

V

CC

= V

RB

+V

BE

V

CC

= I

B

. R

B

+ V

BE

I

B

=

V

CC

– V

BE

R

B I_E I_B I_C V_CC +10V V_BB +10V R_C = 1kΩ R_B = 33 kΩ Q1(β _DC =20) Input Output I_E I_B I_C V CC +10V R_C = 1kΩ Input Output R_B= 33 kΩ I_E I_B V_CC +10V R_B= 33 kΩ P N IE IB VCC +10V RB = 33 kΩ P N B E I_E I_B V_CC +10V R_B R_BE B E Pincang Tapak

PENYELESAIAN Bahagian Masukan. (Tapak – Pemancar)

 B – E → pincang hadapan. Dengan beranggapan Q1 adalah transistor jenis silikon.

 Voltan yang susut pada B – E adalah 0.7V.

VBE = 0.7V

 Perintang pincang Tapak RB dan B – E adalah dalam keadaan siri merentasi VCC.

 Oleh itu voltan susut pada RB (VRB) akan sama dengan perbezaan voltan antara VCC dan VBE.

V

RB

= V

BB

– V

BE

= V

BB

– 0.7V

VRB VBB – VBE = 10V - 0.7V = 9.3V  Voltan merentasi perintang RB telah diketahui.

 Oleh itu arus melalui RB (IRB) boleh dikira kerana ianya merupakan litar siri dengan B – E.  Arus yang mengalir melalui RB (IRB) juga sama dengan arus Tapak (IB)

IB =

VRB

RB

I

B

=

V

_R

RB_B

=

_{33 kΩ}

9.3 V

= 282

A

µ

Pengaliran Arus di gelung Pemungut Pemancar – Gelung keluaran (Output)

I_E I_C V_CC + 10V R_C B I_E I_C V_CC +10V R_C B VCE V_RC C E I E I_C V CC +10V R_C = 1kΩ Q1(β a.t = 20) Output

 Disebabkan gandaan arus a.t transistor (β a.t) diberi.

 Maka pengiraan IC dapat dilakukan kerana β a.t menceritakan berapa banyak besarnya arus

keluaran IC dibandingkan dengan arus masukan IB

I

C

= I

B

x

β

a.t

IC = IB x β a.t = 282 µ A x 20 = 5.6mA  Disebabkan arus yang mengalir melalui RC adalah IC

 Maka voltan merentasi RC (VRC) dapat dikira

VRC = IC x RC

VRC = IC x RC = 5.6mA x 1kΩ = 5.6V

VRC telah diketahui

Maka susutan voltan merentasi pemungut – pemancar juga boleh dikira

Kerana VCE dan VRC adalah dalam keadaan sesiri dan sama dengan voltan bekalan

V

CC

V

CE

= V

CC

x

V

RC

VCE = VCC x VRC = 10V – 5.6V = 4.4V

Dengan menggabungkan kedua – dua persamaan Maka dapat diterbitkan formula berikut bagi

V

CE

⇒ VCE = VCC - VRC

Dan, VRC = IC x RC

Maka, VCE = VCC - (IC x RC) = 10V – ( 5.6mA x 1k Ω ) = 4.4V

LATIHAN.

 Kira nilai arus yang melalui lampu pada rajah di bawah ini VCC +20V

R_B = 10kΩ Q1(β a.t = 125)

R1

Vin +5V

Garis Beban a.t

Dalam litar transistor VCC dan VRC adalah tetap

Tetapi arus masukan IB dan arus keluaran IC yang berubah - ubah.

Sebagai contoh rujuk kepada litar rajah 1 . Menunjukkan pengiraan susutan voltan di pemungut ke pemancar ( VCE ) yang menghasilkan nilai IC yang berbeza.

a. Bila Q1 dalam keaadan OFF, IC = 0V.

Maka VCE bersamaan : VCE = VCC – (IC x RC) = 10V – ( 0mA x 1kΩ) = 10V – 0V = 10V ( titik A)  VCE = VCC ⇒ Q1 OFF b. Bila IC = 1mA VCE = VCC – (IC x RC) = 10V – ( 1mA x 1kΩ) = 10V – 1V = 9V ( titik B) c.Bila IC = 2mA VCE = VCC – (IC x RC) = 10V – ( 2mA x 1kΩ) = 10V – 2V = 8V ( titik C) d. Bila IC = 3mA VCE = VCC – (IC x RC) = 10V – ( 3mA x 1kΩ) = 10V – 3V = 7V ( titik D) e.Bila IC = 4mA VCE = VCC – (IC x RC) = 10V – ( 4mA x 1kΩ) = 10V – 4V = 6V ( titik E) f. Bila IC = 5mA VCE = VCC – (IC x RC) = 10V – ( 5mA x 1kΩ) = 10V – 5V = 5V ( titik F) g. Bila IC = 6mA VCE = VCC – (IC x RC) = 10V – ( 6mA x 1kΩ) = 10V – 6V = 4V ( titik G) h. Bila IC = 7mA VCE = VCC – (IC x RC) = 10V – ( 7mA x 1kΩ) = 10V – 7V = 3V ( titik H) i. Bila IC = 8mA VCE = VCC – (IC x RC) = 10V – ( 8mA x 1kΩ) = 10V – 8V = 2V ( titik I) j. Bila IC = 9mA VCE = VCC – (IC x RC) = 10V – ( 9mA x 1kΩ) = 10V – 9V = 1V ( titik J)

k. Bila IC = 10mA, bermakna Q1 di ONN kan sepenuhnya dan ianya bersamaan dengan suis antara C dan E ditutup

Voltan susut pada VCE ketika ini adalah hampir kepada sifar, 0V

Takat Alihan ( cutoff point )

 Jika voltan pincang masukan tapak dikurangkan pada sifar, arus masukan IB turut menjadi sifar.  Q1 dalam keadaan OFF - arus keluaran IC juga turut menjadi sifar (0mA), VCE = 10V.  Pada titik ini (titik A) garis beban a.t transistor dikenali sebagai takat alihan kerana

 Arus keluaran pemungut dikurangkan kepada sifar atau alihan (cutoff) IC ( alihan) = 0mA

VCE ( alihan) = VCC

IC (alihan) = 0 mA, VCE ( alihan ) = VCC = 10V

Takat Tepu ( saturation point )

 Jika voltan pincang masukan tapak ditingkatkan kepada nilai positif yang lebih besar, mebuatkan B – E mendapat pincang hadapan.

 IB menjadi maksima

 Q1 di ON kan sepenuhnya bersamaan dengan suis antara C dan E ditutup

 IC maksima 10mA dan VCE menjadi sifar (O mA)

IC (tepu) = VCC RC VCE (tepu) = 0V IC (tepu) = V_RCC = 10V = 10mA C 1kΩ VCE (tepu) = 0 V 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TAKAT TEPU 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 I_C mA V_CE, Volt TAKAT ALIHAN Titik A, I_C = 0mA, V_CE = 10V

Q1 berkedukan OFF (suis terbuka antara pemungut ( C ) dan pemancar (E) Titik K, I_C = 10mA, V_CE = 0V

Q1 berkedukan ON (suis tertutup antara pemungut ( C ) dan pemancar (E)

 Dengan menggunakan formula β a.t = IC/ IB  Maka nilai arus masukan IB dapat dikira

β a.t = IC ( tepu) Oleh itu, IB IB = IC ( tepu) β a.t IB ( tepu) = IC ( tepu) = 10mA = 500 µ A β a.t 20 KESIMPULAN

1. TAKAT ALIHAN ⇒ IB = 0 µ A, IC = 0 mA, VCE = VCC iaitu 10V

2. TAKAT TEPU ⇒ IB = 500 µ A, IC = 10 mA, VCE = VCC iaitu 0V

Titik kendalian (Titik Q) – Quiescent point

 Nilai perintang pincang tapak RB dipilih,supaya arus tapak IB berada di tengah tengah garis beban.

 Sebagai contoh jika perintang picang tapak bernilai 37.2kΩ digunakan ianya akan menghasilkan arus tapak ( IB ) 250µ A. Manakala IB tepu ialah 500µ A

 Titik ini dikenali sebagai titik Q, ianya merapakan titik tenang pincang a.t ketika tiada isyarat a.u Pincang pembahagi voltan

I_E I_B I_C V_CC = +10V R C 1kΩ V_M / V_B V_K / V_C R₁ 20kΩ R_E 5kΩ R 2 10kΩ V CC = +10V R_C 4kΩ R 1 20kΩ R_E 5kΩ R₂ 10kΩ V M / VB V_RE / V_E V_CE / V E V K / VC

 Litar di atas menunjukkan bagaimana litar tatarajah pemancar sepunya dipincang oleh rangkaian pembahagi voltan

 Untuk mengira nilai voltan merentasi R2 (VR2 @ VB), formula pembahagi voltan boleh digunakan

VR2 atau VB = VR2 x VCC R1 + R2 VR2 atau VB = R2 x VCC = 10kΩ x 20V = 0.333 x 20V = 6.7V R1 + R2 20kΩ + 10kΩ

VRE boleh dihitung dengan menggunakan formula berikut

VRE atau VE = VB – 0.7V

VRE atau VE = VB – 0.7V = 6.7V - 0.7V = 6V

Nilai voltan susut di RE (VRE ) telah di ketahui.

Maka arus melalui RE dapat dihitungkan IE

IRE = IE = VRE RE IRE = IE = VRE = 6V = 1.2 mA RE 5kΩ

Arus pemungut ( IC ) bagi transistor adalah hampir sama dengan arus pengeluar (IE )

Kita boleh tentukan seperti berikut IC ≅ IE

IC ≅ IE = 1.2 mA

Nilai IC telah diketahui

Maka nilai voltan yang susut di RC ( VRC ) dikira nilai IC dan VRCtelah diketahui

VRC = IC x RC

VRC = IC x RC = 1.2 mA x 4kΩ = 4.8V

Voltan kendalian a.t ( quiescent voltage) pada pemungut Q1 adalah dirujuk ke bumi ( VC )

VC juga merupakan Voltan keluaran ( VK )

VCatau VK

= V

CC

– V

RC

VCatau VK

=

20V – 4.8V

=

15.2V

Disebabkan VCC disambung siri merentasi RC, Q1 pemungut ke pemancar ( RCE ) dan RE.

Maka nilai VCE boleh dihitung jika nilai VRC dan VE telah diketahui

VCE = VCC – ( VRC + VE )

VCE = VCC – ( VRC + VE ) = 20V – ( 4.8v + 6v ) = 20V – 10.8V = 9.2V

Garis Beban a.t

Untuk mendapatkan garis beban a.t nilai-nilai berikut perlu diperolehi

:-i. Nilai VCC

ii. IC tepu - IC mak

IC (tepu) =

VCC

RC

iii. IC alihan - IC min

iv. ICQ - IC titik Q

i. Nilai VCC = 20V ii. IC tepu - IC mak

IC (tepu) = VCC = 20V = 20V = 2.2mA RC + RE 4kΩ + 5kΩ 9kΩ VCE (tepu) = 0 V 0 0.5 2 1 1.5 2.5 TAKAT TEPU 0 5 10 15 20 I_C mA V C, Volt TAKAT ALIHAN Titik A, I_C = 0mA, V_CE = 20V

Q1 berkedudukan OFF (suis terbuka antara pemungut ( C ) dan pemancar (E) Titik K, I_C = 2.2mA, V_CE = 0V

Q1 berkedudukan ON (suis tertutup antara pemungut ( C ) dan pemancar (E)