Pengikut Tegangan

BAGIAN DAN BAHAN

• Satu transistor NPN—disarankan model 2N2222 atau 2N3403 (Katalog Radio Shack # 276-1617 adalah paket lima belas transistor NPN yang ideal untuk eksperimen ini dan lainnya)
• Dua baterai 6 volt
• Dua resistor 1 kΩ
• Satu potensiometer 10 kΩ, putaran tunggal, lancip linier (katalog Radio Shack # 271-1715)

Berhati-hatilah karena tidak semua transistor memiliki penunjukan terminal yang sama, atau pinout , bahkan jika mereka memiliki penampilan fisik yang sama. Ini akan menentukan bagaimana Anda menghubungkan transistor bersama-sama dan ke komponen lain, jadi pastikan untuk memeriksa spesifikasi pabrikan (lembar data komponen), yang mudah diperoleh dari situs web pabrikan.

Hati-hati bahwa mungkin saja paket transistor dan bahkan lembar data pabrikan menunjukkan diagram identifikasi terminal yang salah! Sangat disarankan untuk memeriksa ulang identitas pin dengan fungsi "pemeriksaan dioda" multimeter Anda.

Untuk detail tentang cara mengidentifikasi terminal transistor bipolar menggunakan multimeter, lihat bab 4 volume Semikonduktor (volume III) dari seri buku ini.

REFERENSI SILANG

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 3, bab 4:“Transistor Sambungan Bipolar”

TUJUAN PEMBELAJARAN

• Tujuan rangkaian "pembumian" ketika tidak ada koneksi sebenarnya ke pembumian
• Menggunakan resistor shunt untuk mengukur arus dengan voltmeter
• Ukur penguatan tegangan penguat
• Ukur penguatan arus penguat
• Transformasi impedansi penguat

DIAGRAM SKEMATIK

ILUSTRASI

INSTRUKSI

Sekali lagi, berhati-hatilah bahwa transistor yang Anda pilih untuk percobaan ini mungkin tidak memiliki penunjukan terminal yang sama seperti yang ditunjukkan di sini, sehingga tata letak papan tempat memotong roti yang ditunjukkan pada ilustrasi mungkin tidak tepat untuk Anda. Dalam ilustrasi saya, saya menunjukkan semua transistor paket TO-92 dengan terminal berlabel "CBE":Kolektor, Basis, dan Pemancar, dari kiri ke kanan.

Ini benar untuk transistor model 2N2222 dan beberapa lainnya, tetapi tidak untuk semua; bahkan tidak untuk semua transistor tipe NPN! Seperti biasa, hubungi produsen untuk detail tentang komponen tertentu yang Anda pilih untuk suatu proyek.

Dengan transistor sambungan bipolar, cukup mudah untuk memverifikasi penetapan terminal dengan multimeter. pengikut tegangan adalah rangkaian penguat transistor teraman dan termudah untuk dibuat.

Tujuannya adalah untuk memberikan tegangan yang kira-kira sama ke beban seperti yang dimasukkan ke penguat tetapi pada arus yang jauh lebih besar. Dengan kata lain, ia tidak memiliki penguatan tegangan, tetapi memiliki penguatan arus.

Perhatikan bahwa sisi negatif (-) catu daya ditunjukkan dalam diagram skema untuk dihubungkan ke arde , seperti yang ditunjukkan oleh simbol di sudut kiri bawah diagram. Ini tidak selalu mewakili koneksi ke bumi yang sebenarnya.

Maksudnya adalah bahwa titik dalam rangkaian ini—dan semua titik yang secara elektrik sama dengannya—merupakan titik referensi default untuk semua pengukuran tegangan di sirkuit. Karena tegangan merupakan kuantitas yang relatif antara dua titik, maka titik referensi "umum" yang ditunjuk dalam suatu rangkaian memberi kita kemampuan untuk berbicara secara bermakna tentang tegangan pada titik-titik tertentu dalam rangkaian itu.

Misalnya, jika saya berbicara tentang tegangan di basis transistor (V_B ), maksud saya tegangan yang diukur antara terminal basis transistor dan sisi negatif catu daya (ground), dengan probe merah menyentuh terminal dasar dan probe hitam menyentuh ground. Biasanya, berbicara tentang voltase di . adalah omong kosong satu titik, tetapi memiliki titik referensi implisit untuk pengukuran tegangan membuat pernyataan seperti itu bermakna:

Bangun sirkuit ini, dan ukur tegangan output versus tegangan input untuk beberapa pengaturan potensiometer yang berbeda. Tegangan input adalah tegangan pada wiper potensiometer (tegangan antara wiper dan ground sirkuit), sedangkan tegangan output adalah tegangan resistor beban (tegangan melintasi resistor beban, atau tegangan emitor:antara emitor dan ground sirkuit).

Anda akan melihat korelasi yang erat antara kedua tegangan ini:yang satu hanya sedikit lebih besar dari yang lain (sekitar 0,6 volt atau lebih?), tetapi perubahan tegangan input memberikan perubahan yang hampir sama pada tegangan output. Karena hubungan antara input ubah dan keluarkan ubah hampir 1:1, kita katakan bahwa penguatan tegangan AC dari amplifier ini hampir 1.

Tidak terlalu mengesankan, bukan? Sekarang ukur arus melalui basis transistor (arus input) versus arus melalui resistor beban (arus keluaran). Sebelum Anda memutuskan sirkuit dan memasukkan ammeter Anda untuk melakukan pengukuran ini, pertimbangkan metode alternatif:ukur tegangan melintasi resistor dasar dan beban, yang nilai resistansinya diketahui.

Menggunakan Hukum Ohm, arus yang melalui setiap resistor dapat dengan mudah dihitung:bagi tegangan terukur dengan resistansi yang diketahui (I=E/R). Perhitungan ini sangat mudah dengan resistor dengan nilai 1 kΩ:akan ada arus 1 miliampere untuk setiap volt drop yang melewatinya.

Untuk presisi terbaik, Anda dapat mengukur resistansi setiap resistor daripada mengasumsikan nilai pasti 1 kΩ, tetapi itu tidak terlalu menjadi masalah untuk tujuan percobaan ini. Ketika resistor digunakan untuk melakukan pengukuran arus dengan "menerjemahkan" arus menjadi tegangan yang sesuai, mereka sering disebut sebagai shunt resistor.

Anda harus berharap menemukan perbedaan besar antara arus input dan output untuk rangkaian penguat ini. Faktanya, tidak jarang mengalami penguatan arus lebih dari 200 untuk transistor sinyal kecil yang beroperasi pada level arus rendah.

Ini adalah tujuan utama dari rangkaian pengikut tegangan:untuk meningkatkan kapasitas arus dari sinyal "lemah" tanpa mengubah tegangannya. Cara berpikir lain dari fungsi rangkaian ini adalah dalam hal impedansi .

Sisi input penguat ini menerima sinyal tegangan tanpa menarik banyak arus. Sisi keluaran penguat ini memberikan tegangan yang sama, tetapi pada arus hanya dibatasi oleh hambatan beban dan kemampuan penanganan arus dari transistor.

Dilihat dari segi impedansi, kita dapat mengatakan bahwa amplifier ini memiliki impedansi masukan yang tinggi (tegangan turun dengan sangat sedikit arus yang ditarik) dan impedansi keluaran yang rendah (tegangan turun dengan kapasitas sumber arus yang hampir tidak terbatas).

SIMULASI KOMPUTER

Skema dengan nomor simpul SPICE:

Netlist (buat file teks yang berisi teks berikut, kata demi kata):

Voltage follower v1 1 0 rpot1 1 2 5k rpot2 2 0 5k rbase 2 3 1k rload 4 0 1k q1 1 3 4 mod1 .model mod1 npn bf=200 .dc v1 12 12 1 .print dc v(2,0 ) v(4,0) v(2,3) .end 

Ketika simulasi ini dijalankan melalui program SPICE, menunjukkan tegangan input 5,937 volt dan tegangan output 5,095 volt, dengan arus input 25,35 A (2,535E-02 volt turun pada 1 kΩ R_basis penghambat). Arus keluaran, tentu saja, 5,095 mA, disimpulkan dari tegangan keluaran 5,095 volt yang dijatuhkan pada resistansi beban tepat 1 kΩ.

Anda dapat mengubah pengaturan "potensiometer" di sirkuit ini dengan menyesuaikan nilai R_pot1 dan R_pot2 , selalu menjaga jumlah mereka di 10 kΩ.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Sirkuit Bias Transistor Bipolar