Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer
Beranda / Komponen / Penguat (Amplifier)

Analisis Penguat Amplifier

Amplifier atau lebih dikenal sebagai Penguat ini adalah rangkaian yang berfungsi sebagai penguat tegangan dan arus.

Penguat (Amplifier) dikelompokan menjadi :
1. Penguat depan (pre-amp mic, head, phonografh)
2. Penguat tengah (tone dan volume)
3. Penguat akhir (power-amp)

Penguat (amplifier) Depan

Penguat depan pada rangkaian penguat (amplifier) berfungsi sebagai penguat sinyal input yang disesuaikan dengan sifat frekuensinya atau karakter yang terdiri dari :
1. Frekuensi konstan/linier
2. Frekuensi dinamis/berubah-ubah
Rangkaian :
Pengertian Penguat Amplifier
Fungsi komponen :
R1
R2
R3,6,7
R4,5,6
R10,11 dan C7, C8
R12
C1,5,10
C2,9
C3
C4,6
TR1
TR2
: mempertinggi impendansi input (Zi)
: umpan balik (feedback)
: resistansi bias
: resistansi bias
: untuk frekuensi linier/stabil
: umpan balik frekuensi dinamis
: sebagai penahan sinyal DC
: sebagai filter tegangan
: sebagai filter frekuensi tinggi
: by pass (penshort sinyal AC)
: penyesuai impendansi
: penguat

Analisa DC :

Pengujian penguat pada saat C terbuka (open)
Fungsi analisa DC :
  1. Menetapkan titik kerja
  2. Menentukan pergeseran titik kerja sebab pengaruh suhu
Rangkaian :
Pengertian Penguat Amplifier

1. VCC = 9 V
2. VC2 = ½ VCC = 4 ½ V
3. IC2 = VCC – VC2 / RC2 = 9 – 4 ½ V / 4700 ohm = 0.957 mA ≈ 1 mA
4. VBE2 = 640 mV = 0.64 V ( fungsi IC = 1 mA)
5. hFE = 250 = β2
6. VE2 = IE2.RE2 = IC2.RE2 = 1 mA. 680 ohm = 0.68 V
7. VC1 = VE2 + VBE2 = 0.68 V + 0.64 V = 1.32 V
8. IC1 = VCC – VC1 / R6 + RC1 = 9V – 1.32V / 4700 + 120000 = 7.68V / 124700 ohm = 60 mA
9. β1 = 225
10. IB1 = IC1 / β1 = 60 / 225 = 0.26 A
11. IB2 = IC2 / β2 = 1 mA / 250 = 0.004 mA
12. VBE1 = 790 mV = 0.79 V

Analisa AC

Penghitungan penguatan dan bandwith :
Sinyal input < VB atau diatur sampai dengan outputnya tidak cacat
Av = 20 log Vout/Vin

Penguat (amplifier) Tengah

Tone

Rangkaian tone berfungsi sebagai pengatur nada (frekuensi) yang meliputi frekuensi rendah, tengah, tinggi. Tone aktif memiliki penguatan dan umpan balik sedangkan tone pasif tidak ada penguatan.
Av = Zout / Zin …………. (kali)

Frekuensi Rendah
Analisa :
Pengertian Penguat Amplifier

Contoh soal :
F = 100 Hz ; R1,R2 = 10k ; C1,C2 = 1u ; P = 100k
XC = 1 / 2π F C
   = 1 / 6.28 x 100 x 1.10-6
   = 15923.5 ohm ≈ 16k

Zparalel = 100k//16k = 13793 ohm ≈ 14k

Min : Av = 10k / 10k + (100k//16k) = 10k / 10k + 13793 ohm = 10k / 23793 = 0.41
Mid : Av = (½ 100k//16k) + 10k / (½ 100k//16k)+ 10k = 1
Max : Av = ( 100k//16k)+ 10k / 10k
   = 13793 + 10k / 10k = 2.37

Frekuensi Tengah
Analisa :
Pengertian Penguat Amplifier

Contoh Soal :
F = 1Khz ; C = 100n ; R1,R2 = 10k ; P = 100k
XC = 1 / 6.28 x 1000 x 10.10-9 = 15923.5 ohm ≈ 16k
Zp = 16k .100k / 16k + 100k = 13793 ≈ 14k

Min : Av = 10k / 14k + 10k = 0.41
Mid : Av = ( ½ 14k + 10k ) / ( ½ 14k + 10k) = 1
Max : Av = 14k + 10k /10k = 2.4

Frekuensi Tinggi
Analisa :
Pengertian Penguat Amplifier

Contoh soal :
F = 10khz ; C1,C2 = 1n ; P = 100k
XC = 1 / 6,28 x 104 x 10-9 = 159235.6 ohm = 160 k

Min : Av = 160k / (100k + 160k) = 0.6
Mid : Av = 1
Max : Av = (100k + 160k ) / 160k = 1.625

Volume
Adalah rangkaian pengatur level output tegangan.
Vout = (R1 Vin) / (R1 +R2)

Analisa :
Pengertian Penguat Amplifier

Contoh soal :
Vin = 100mVp-p ; P = 100k
Min = 0 . 100mV / 100k = 0
Mid = (50k . 100mV) / (50k + 50k) = 50mVp-p
Max = 100k . 100mV / 100k = 100mVp-p

Penguat (amplifier) Akhir (power-amp)

Penguat akhir dalam rangkaian Amplifier yaitu rangkaian yang bisa menggetarkan speaker. Jenis-jenis power :

1. Power OCL

Power OCL (Output Capasitor Less) yaitu power yang mengunakan filter rangkaian RC atau langsung Transistor komplemen dan tegangan ganda, sering disebut SEPP.

Skema Rangkaian Power OCL
Pengertian Penguat Amplifier

Keterangan :
C1,4 = coupling
C3 = null offset
R1 = Zin
R2,C2 = filter
R7,C7 = feed back negative (boot strap) mempertinggi Zin
R3,4 = pembatas arus
R5,6,9,10,11,12,13,14,15,16 = bias transistor
Dz = stabilizer
D1,D2,R8 = pengatur crosstalk (penghilang crossover)
Q1,2 = buffer
Q3,4 = power
IC = driver

Analisa :
  1. Mengukur tegangan VCC
  2. Vout harus 0 V
  3. Menghilangkan crossover
Peff = VCC2 / 8 RL digunakan untuk satu tegangan
Peff = 4 VCC2 / 8 RL digunakan untuk dua tegangan

2. Power OTL

Power OTL (Output Transformer Less) yaitu power yang memakai transistor komplemen, outputnya memakai Kapasitor biasanya disebut dengan nama SPP (Single Push Pull).

Skema Rangkaian Power OTL
Pengertian Penguat Amplifier

Analisa :
Tes VCC
  1. Vout harus 0 V, jika masih ada tegangan maka tambahkan resistor ke ground
  2. Mengukur tegangan Va = VTT = Tegangan titik tengah jadi VTT = ½ VCC dengan mensetting R1
  3. Menghilangkan crossover dengan cara mengatur R10
  4. VBB = 1V dengan 2 transistor VBE = 0.5 + 0.5 = 1
  5. R1 dapat diganti dengan zener 1V
Perhitungan OTL
XC = RL ( 4-8 ) Ohm
1 / 2π F C = RL
Cout = 1 / 2 π F RC

Fb = 1 / 2π Cout RL
   = 1 / 6,28.2200x10-6.8
   = 106 / 110328 = 9,05 Hz
9,05 Hz terlalu kecil maka RL harus = 4 ohm dan C8 harus setengah ½ C8
C8 = 1000 – 2200uF

Analisa DC
  1. VTT = ½ VCC = 6V
  2. VB1 = VTT + VBE3 = 6V + 0,5V = 6,5V
  3. VB2 = VTT – VBE4 = 6V- 0,5V = 5,5V
  4. VBB = VB1 – VB2 = 6,5V – 5,5V = 1V
  5. VC1 = VCC – VBE2
  6. VB1 = (R3.VCC) / (R1+R2+R3+R4) = 5,5V
  7. VE1 = VB1 + VBE1 = 5,5V + 0,5V =6V
  8. VC1 = VCC – VBE2 = 12 – 0,5 = 11,5V
  9. IC = (VCC – VC1) / Rs = 0,5 / 1800 = 0,2 mA.
  10. IB = IC / β = 0,2 / 10 = 0,02 mA

3. Power DEPP

Power DEPP (Dual Ended Push Pull), yaitu power penguat akhir yang mengunakan IT dan OT serta teganngan tunggal.

Skema Rangkaian Power DEPP
Pengertian Penguat Amplifier

Keterangan :
IT = impendansi input
OT = impendansi output

Analisa :
Vout harus 0V

4. Power BTL

Power BTL (Balance To Transformer Less), yaitu power dengan menggabungkan 2 penguat (stereo) menjadi satu penguat, memakai rangkaian umpan-balik, pembalik fasa.

Skema Rangkaian Power BTL
---No. pict---
Analisa :
Vout = 0V
Fa = 1 / 2 π RC

5. Penguat Linier (IC)

Penguat Linier yaitu penguat akhir terintegrasi yang mampu memiliki penguatan linier terhadap VCC.

Skema Rangkaian Power Linier
---No. pict---
Analisa :
Vout harus = 0V, jika tidak 0 bisa dishortkan dengan R
Mensetting output IC pin 8 dan 10 agar ½ VCC dengan cara mengatur R1 dengan trimpot

Perhitungan Daya (watt) dan Frekuensi Batas

Daya merupakan perkalian antara tegangan dan arus yang dihasilkan oleh suatu penguat akhir.

Satuan- satuan daya :
a) Pmaks : VCC2 / 8 RL ……(watt) VCC > RL
b) Peffektif : Pmaks / 2 …..(watt)
c) PPMPO (peak music power output) : 8 Pmaks …….(watt PMPO) daya tertinggi dari musik
d) P rated : Pmaks / 3 …….(watt) Accu

Sebuah penguat akhir memiliki tegangan catu 15V, Speaker 4 Ohm (RL), C 50uF
a. Pmaks : 152 / 8. 4 = 225 / 32 = 7.03 watt
b. Peff : 7.03 watt / 2 = 3.51 watt
c. PPMPO : 8. 7.03 = 56.24 watt PMPO
d. Prated : Pmaks / 3 = 7.03 / 3 = 2.34 watt

Menentukan Frekuensi Batas

Xc = RL
1 / 2π F C = RL
1 = RL. 2 π F C
F = 1 / RL. 2 π C
   = 1 / 2 π RL C
F = 1 / 2 π x 4 x 50uF
   = 1 / 2 π x 4 x 50.10-6 F

   = 7961.78 Hz