Kelas-kelas Penguat Amplifier
Penguat atau Amplifier diklasifikasikan ke dalam kelas-kelas sesuai dengan karakteristik konstruksi dan operasinya masing-masing.
Tidak semua penguat (amplifier) sama dan ada perbedaan jelas yang dibuat antara cara tahap output mereka dikonfigurasi dan beroperasi. Karakteristik operasi utama dari penguat yang ideal adalah linearitas, penguatan sinyal, efisiensi dan output daya tetapi dalam penguat amplifier kenyataanya selalu ada kerugian antara karakteristik yang berbeda ini.
Umumnya, penguat daya (power amplifier) atau sinyal besar digunakan dalam tahap output sistem penguat audio untuk menggerakkan beban speaker. Speaker tipikal memiliki impedansi antara 4Ω dan 8Ω, sehingga power amplifier harus mampu memasok arus puncak tinggi yang diperlukan untuk menggerakkan speaker impedansi rendah.
Salah satu metode yang digunakan untuk membedakan karakteristik kelistrikan dari berbagai jenis penguat atau amplifier adalah dengan “kelas”, dan dengan demikian penguat amplifier diklasifikasikan berdasarkan konfigurasi rangkaian dan metode operasinya. Kemudian Kelas Penguat adalah istilah yang digunakan untuk membedakan antara berbagai jenis kelas penguat.
Kelas Penguat (Amplifier) mewakili jumlah sinyal output yang bervariasi dalam rangkaian amplifier selama satu siklus operasi ketika bekerja oleh sinyal input sinusoidal.
Klasifikasi kelas penguat berkisar dari operasi seluruhnya linier (untuk digunakan dalam amplifikasi sinyal ketepatan tinggi) dengan efisiensi sangat rendah, hingga sepenuhnya non-linear (di mana reproduksi sinyal yang ketepatan tidak begitu penting) operasi tetapi dengan efisiensi yang jauh lebih tinggi, sementara yang lain adalah gabungan antara keduanya.
Kelas penguat (amplifier) sebagian besar disatukan menjadi dua kelompok dasar. Yang pertama adalah penguat sudut konduksi yang dikontrol secara klasik membentuk kelas penguat yang lebih umum dari penguat kelas A, B, AB dan C, yang ditentukan oleh lamanya keadaan konduksi mereka pada beberapa bagian dari bentuk gelombang output, sehingga operasi transistor tahap output terletak suatu tempat antara "sepenuhnya-ON" dan "sepenuhnya-OFF".
Set kedua penguat (amplifier) adalah kelas penguat yang disebut "switching" yang lebih baru adalah penguat kelas D, E, F, G, S, T dll, yang menggunakan rangkaian digital dan modulasi lebar pulsa (PWM) untuk secara terus-menerus (konstan) mengganti sinyal antara "sepenuhnya ON” dan “sepenuhnya-OFF” mendorong output dengan keras ke saturasi transistor dan area cut-off.
Kelas penguat yang paling umum dibangun adalah mereka yang digunakan sebagai amplifier audio, terutama penguat kelas A, kelas B, kelas AB dan kelas C dan untuk menjaga hal-hal sederhana, ini adalah jenis kelas penguat amplifier yang akan kita lihat di sini secara lebih rinci.
Penguat kelas A memiliki linieritas tertinggi di atas kelas penguat lainnya dan karena itu beroperasi di bagian linier kurva karakteristik.
Umumnya penguat kelas A menggunakan transistor tunggal yang sama (Bipolar, FET, MOSFET, dll) yang terhubung dalam konfigurasi common emitter untuk kedua bagian gelombang dengan transistor selalu memiliki arus yang mengalir melalui itu, bahkan jika tidak memiliki sinyal dasar.
Ini berarti bahwa tahap output apakah menggunakan perangkat Bipolar, MOSFET atau IGBT, tidak pernah didorong sepenuhnya ke daerah cut-off atau saturasi tetapi sebaliknya memiliki titik-biasing base titik-Q di tengah garis bebannya. Kemudian transistor tidak pernah mematikan "OFF" yang merupakan salah satu kelemahan utamanya.
Untuk mencapai linearitas dan gain yang tinggi, tahap output dari penguat kelas A bias "ON" (melakukan) sepanjang waktu. Kemudian untuk penguat yang diklasifikasikan sebagai "Penguat Kelas A", arus idle sinyal nol pada tahap output harus sama atau lebih besar dari arus beban maksimum (biasanya speaker) yang diperlukan untuk menghasilkan sinyal output terbesar.
Sebagai penguat kelas A beroperasi di bagian linier kurva karakteristiknya, perangkat output tunggal melakukan melalui 360 derajat penuh dari bentuk gelombang output. Kemudian penguat kelas A setara dengan sumber arus.
Karena penguat kelas A beroperasi di daerah linier, tegangan bias base DC (atau gerbang) DC harus dipilih dengan benar untuk memastikan operasi yang benar dan distorsi rendah. Namun, karena perangkat output "ON" setiap saat, itu selalu membawa arus, yang merupakan kehilangan daya terus menerus dalam penguat.
Karena kehilangan kelas daya yang terus-menerus ini, penguat kelas A menghasilkan panas yang luar biasa yang menambah efisiensinya yang sangat rendah, sekitar 30%, menjadikannya tidak praktis untuk penguatan daya tinggi.
Juga karena arus idling yang tinggi dari penguat, catu daya harus berukuran sesuai dan disaring dengan baik untuk menghindari dengungan dan kebisingan penguat. Oleh karena itu, karena rendahnya efisiensi dan masalah pemanasan pada penguat Kelas A, kelas penguat yang lebih efisien telah dikembangkan.
Dalam penguat kelas B, tidak ada arus bias base DC karena arus diamnya nol, sehingga daya DC-nya kecil dan karenanya efisiensinya jauh lebih tinggi daripada penguat kelas A. Namun, harga yang dibayarkan untuk peningkatan efisiensi adalah dalam linearitas perangkat switching.
Ketika sinyal input menjadi positif, bias transistor positif berjalan sementara transistor negatif beralih "OFF". Demikian juga, ketika sinyal input menjadi negatif, transistor positif beralih "OFF" sementara bias transistor negatif mengubah "ON" dan melakukan bagian negatif dari sinyal. Dengan demikian transistor hanya melakukan separuh waktu, baik pada setengah atau negatif dari sinyal input.
Kemudian kita dapat melihat bahwa setiap perangkat transistor dari penguat kelas B hanya berjalan melalui setengah atau 180 derajat bentuk gelombang output dalam pergantian waktu yang ketat, tetapi karena tahap keluaran memiliki perangkat untuk kedua bagian dari bentuk gelombang sinyal maka kedua bagian tersebut digabungkan menjadi satu. untuk menghasilkan bentuk gelombang output linear penuh.
Desain push-pull penguat ini jelas lebih efisien daripada penguat Kelas A, sekitar 50%, tetapi masalah dengan desain penguat kelas B adalah bahwa ia dapat membuat distorsi pada titik nol-persimpangan (junction) gelombang karena gelombang mati transistor tegangan base input dari -0.7V ke +0.7.
Kita ingat dari tutorial Transistor bahwa dibutuhkan tegangan base-emitter sekitar 0.7 volt untuk mendapatkan transistor bipolar untuk mulai berjalan. Kemudian dalam penguat kelas B, transistor output tidak "bias" ke keadaan "ON" operasi sampai tegangan ini terlampaui.
Ini berarti bahwa bagian dari bentuk gelombang yang berada dalam jendela 0.7 volt ini tidak akan direproduksi secara akurat membuat penguat kelas B tidak cocok untuk aplikasi penguat audio presisi. Untuk mengatasi distorsi zero-crossing ini (juga dikenal sebagai Distorsi Crossover ) penguat kelas AB dikembangkan.
Penguat kelas AB adalah variasi penguat kelas B seperti yang dijelaskan di atas, kecuali bahwa kedua perangkat diizinkan untuk berjalan pada waktu yang sama di sekitar titik crossover bentuk gelombang menghilangkan masalah distorsi crossover penguat kelas B sebelumnya.
Kedua transistor memiliki tegangan bias yang sangat kecil, biasanya pada 5 hingga 10% dari arus diam untuk membiasakan transistor tepat di atas titik batasnya. Kemudian alat penghantar, baik bipolar FET, akan "ON" selama lebih dari satu setengah siklus, tetapi jauh lebih sedikit dari satu siklus penuh dari sinyal input.
Oleh karena itu, dalam desain penguat kelas AB, masing-masing transistor push-pull melakukan sedikit lebih dari setengah siklus konduksi di penguat kelas B, tetapi jauh lebih sedikit daripada siklus penuh konduksi penguat kelas A. Dengan kata lain, sudut konduksi penguat kelas AB adalah suatu tempat antara 180° dan 360° tergantung pada titik bias yang dipilih seperti yang ditunjukkan.
Keuntungan dari tegangan bias kecil ini, yang disediakan oleh Dioda atau Resistor seri, adalah bahwa distorsi crossover yang dibuat oleh karakteristik penguat kelas B diatasi, tanpa inefisiensi dari desain penguat kelas A. Jadi penguat kelas AB adalah gabungan yang baik antara penguat kelas A dan penguat kelas B dalam hal efisiensi dan linieritas, dengan efisiensi konversi mencapai sekitar 50% hingga 60%.
Namun, penguat kelas C sangat bias sehingga arus output adalah nol untuk lebih dari setengah dari siklus sinyal input sinusoidal dengan transistor idling pada titik cut-off. Dengan kata lain, sudut konduksi untuk transistor secara signifikan kurang dari 180 derajat, dan umumnya sekitar 90 derajat.
Sementara bentuk biasing transistor ini memberikan efisiensi yang jauh lebih baik sekitar 80% ke penguat, ini memperkenalkan distorsi yang sangat berat dari sinyal output. Oleh karena itu, penguat kelas C tidak cocok untuk digunakan sebagai amplifier audio.
Karena distorsi audio yang berat, penguat kelas C biasanya digunakan dalam Osilator gelombang sinusoidal frekuensi tinggi dan jenis penguat frekuensi radio tertentu, di mana pulsa arus yang dihasilkan pada output penguat dapat dikonversi untuk menyelesaikan gelombang sinusoidal dari frekuensi tertentu oleh penggunaan rangkaian resonansi LC di rangkaian collector-nya.
Dengan memindahkan titik-Q yang lebih rendah ke bawah garis beban mengubah penguat ke kelas AB, B atau C penguat. Kemudian operasi penguat kelas sehubungan dengan titik operasi DC dapat diberikan sebagai:
Selain penguat audio, ada sejumlah Kelas Penguat efisiensi tinggi yang berkaitan dengan desain penguat yang menggunakan teknik switching yang berbeda untuk mengurangi kehilangan daya dan meningkatkan efisiensi.
Beberapa desain kelas penguat yang tercantum di bawah ini menggunakan resonansi RLC atau beberapa tegangan catu daya untuk mengurangi kehilangan daya, atau merupakan amplifier tipe digital DSP (pemrosesan sinyal digital) yang menggunakan teknik switching lebar pulsa modulasi (PWM).
Satu perangkat mengalihkan setengah positif dari bentuk gelombang, sementara yang lain beralih setengah negatif mirip dengan penguat kelas B.
Tanpa sinyal input yang diterapkan, atau ketika sinyal mencapai titik persimpangan nol, kedua perangkat switching dihidupkan dan dimatikan secara bersamaan dengan siklus kerja PWM 50% yang membatalkan sinyal frekuensi tinggi.
Untuk menghasilkan setengah positif dari sinyal output, output dari perangkat switching positif meningkat dalam siklus kerja sedangkan perangkat switching negatif berkurang dengan hal yang sama dan sebaliknya.
Dua arus sinyal switching dikatakan disisipkan pada output, memberikan penguat kelas I bernama: "penguat PWM interleaved" yang beroperasi pada frekuensi switching yang melebihi 250kHz.
Penguat (amplifier) kelas S mengubah sinyal input analog menjadi pulsa gelombang persegi digital oleh modulator delta-sigma, dan menguatkan mereka untuk meningkatkan daya output sebelum akhirnya didemodulasi oleh band pass filter.
Karena sinyal digital dari amplifier switching ini selalu sepenuhnya “ON” atau “OFF” (secara teoritis zero power disipation), efisiensi mencapai 100% dimungkinkan.
Desain penguat Kelas T menggabungkan level sinyal distorsi rendah dari penguat kelas AB dan efisiensi daya dari penguat kelas D.
Tidak semua penguat (amplifier) sama dan ada perbedaan jelas yang dibuat antara cara tahap output mereka dikonfigurasi dan beroperasi. Karakteristik operasi utama dari penguat yang ideal adalah linearitas, penguatan sinyal, efisiensi dan output daya tetapi dalam penguat amplifier kenyataanya selalu ada kerugian antara karakteristik yang berbeda ini.
Umumnya, penguat daya (power amplifier) atau sinyal besar digunakan dalam tahap output sistem penguat audio untuk menggerakkan beban speaker. Speaker tipikal memiliki impedansi antara 4Ω dan 8Ω, sehingga power amplifier harus mampu memasok arus puncak tinggi yang diperlukan untuk menggerakkan speaker impedansi rendah.
Salah satu metode yang digunakan untuk membedakan karakteristik kelistrikan dari berbagai jenis penguat atau amplifier adalah dengan “kelas”, dan dengan demikian penguat amplifier diklasifikasikan berdasarkan konfigurasi rangkaian dan metode operasinya. Kemudian Kelas Penguat adalah istilah yang digunakan untuk membedakan antara berbagai jenis kelas penguat.
Kelas Penguat (Amplifier) mewakili jumlah sinyal output yang bervariasi dalam rangkaian amplifier selama satu siklus operasi ketika bekerja oleh sinyal input sinusoidal.
Klasifikasi kelas penguat berkisar dari operasi seluruhnya linier (untuk digunakan dalam amplifikasi sinyal ketepatan tinggi) dengan efisiensi sangat rendah, hingga sepenuhnya non-linear (di mana reproduksi sinyal yang ketepatan tidak begitu penting) operasi tetapi dengan efisiensi yang jauh lebih tinggi, sementara yang lain adalah gabungan antara keduanya.
Kelas penguat (amplifier) sebagian besar disatukan menjadi dua kelompok dasar. Yang pertama adalah penguat sudut konduksi yang dikontrol secara klasik membentuk kelas penguat yang lebih umum dari penguat kelas A, B, AB dan C, yang ditentukan oleh lamanya keadaan konduksi mereka pada beberapa bagian dari bentuk gelombang output, sehingga operasi transistor tahap output terletak suatu tempat antara "sepenuhnya-ON" dan "sepenuhnya-OFF".
Set kedua penguat (amplifier) adalah kelas penguat yang disebut "switching" yang lebih baru adalah penguat kelas D, E, F, G, S, T dll, yang menggunakan rangkaian digital dan modulasi lebar pulsa (PWM) untuk secara terus-menerus (konstan) mengganti sinyal antara "sepenuhnya ON” dan “sepenuhnya-OFF” mendorong output dengan keras ke saturasi transistor dan area cut-off.
Kelas penguat yang paling umum dibangun adalah mereka yang digunakan sebagai amplifier audio, terutama penguat kelas A, kelas B, kelas AB dan kelas C dan untuk menjaga hal-hal sederhana, ini adalah jenis kelas penguat amplifier yang akan kita lihat di sini secara lebih rinci.
Penguat (Amplifier) Kelas A
Penguat (Amplifier) Kelas A adalah jenis penguat atau amplifier yang paling umum karena desainnya yang sederhana. Penguat kelas A, secara harfiah berarti "kelas terbaik" dari penguat terutama karena tingkat distorsi sinyal rendah dan mungkin terdengar terbaik dari semua kelas penguat yang disebutkan di sini.Penguat kelas A memiliki linieritas tertinggi di atas kelas penguat lainnya dan karena itu beroperasi di bagian linier kurva karakteristik.
Umumnya penguat kelas A menggunakan transistor tunggal yang sama (Bipolar, FET, MOSFET, dll) yang terhubung dalam konfigurasi common emitter untuk kedua bagian gelombang dengan transistor selalu memiliki arus yang mengalir melalui itu, bahkan jika tidak memiliki sinyal dasar.
Ini berarti bahwa tahap output apakah menggunakan perangkat Bipolar, MOSFET atau IGBT, tidak pernah didorong sepenuhnya ke daerah cut-off atau saturasi tetapi sebaliknya memiliki titik-biasing base titik-Q di tengah garis bebannya. Kemudian transistor tidak pernah mematikan "OFF" yang merupakan salah satu kelemahan utamanya.
Rangkaian Penguat Kelas A
Untuk mencapai linearitas dan gain yang tinggi, tahap output dari penguat kelas A bias "ON" (melakukan) sepanjang waktu. Kemudian untuk penguat yang diklasifikasikan sebagai "Penguat Kelas A", arus idle sinyal nol pada tahap output harus sama atau lebih besar dari arus beban maksimum (biasanya speaker) yang diperlukan untuk menghasilkan sinyal output terbesar.
Sebagai penguat kelas A beroperasi di bagian linier kurva karakteristiknya, perangkat output tunggal melakukan melalui 360 derajat penuh dari bentuk gelombang output. Kemudian penguat kelas A setara dengan sumber arus.
Karena penguat kelas A beroperasi di daerah linier, tegangan bias base DC (atau gerbang) DC harus dipilih dengan benar untuk memastikan operasi yang benar dan distorsi rendah. Namun, karena perangkat output "ON" setiap saat, itu selalu membawa arus, yang merupakan kehilangan daya terus menerus dalam penguat.
Karena kehilangan kelas daya yang terus-menerus ini, penguat kelas A menghasilkan panas yang luar biasa yang menambah efisiensinya yang sangat rendah, sekitar 30%, menjadikannya tidak praktis untuk penguatan daya tinggi.
Juga karena arus idling yang tinggi dari penguat, catu daya harus berukuran sesuai dan disaring dengan baik untuk menghindari dengungan dan kebisingan penguat. Oleh karena itu, karena rendahnya efisiensi dan masalah pemanasan pada penguat Kelas A, kelas penguat yang lebih efisien telah dikembangkan.
Penguat (Amplifier) Kelas B
Penguat (Amplifier) kelas B diciptakan sebagai solusi untuk masalah efisiensi dan pemanasan yang terkait dengan penguat kelas A sebelumnya. Dasar penguat kelas B menggunakan dua transistor bebas baik bipolar FET untuk setiap setengah dari bentuk gelombang dengan tahap outputnya dikonfigurasi dalam pengaturan tipe "push-pull", sehingga setiap perangkat transistor hanya menguatkan setengah dari bentuk gelombang output.Dalam penguat kelas B, tidak ada arus bias base DC karena arus diamnya nol, sehingga daya DC-nya kecil dan karenanya efisiensinya jauh lebih tinggi daripada penguat kelas A. Namun, harga yang dibayarkan untuk peningkatan efisiensi adalah dalam linearitas perangkat switching.
Rangkaian Penguat Kelas B
Ketika sinyal input menjadi positif, bias transistor positif berjalan sementara transistor negatif beralih "OFF". Demikian juga, ketika sinyal input menjadi negatif, transistor positif beralih "OFF" sementara bias transistor negatif mengubah "ON" dan melakukan bagian negatif dari sinyal. Dengan demikian transistor hanya melakukan separuh waktu, baik pada setengah atau negatif dari sinyal input.
Kemudian kita dapat melihat bahwa setiap perangkat transistor dari penguat kelas B hanya berjalan melalui setengah atau 180 derajat bentuk gelombang output dalam pergantian waktu yang ketat, tetapi karena tahap keluaran memiliki perangkat untuk kedua bagian dari bentuk gelombang sinyal maka kedua bagian tersebut digabungkan menjadi satu. untuk menghasilkan bentuk gelombang output linear penuh.
Desain push-pull penguat ini jelas lebih efisien daripada penguat Kelas A, sekitar 50%, tetapi masalah dengan desain penguat kelas B adalah bahwa ia dapat membuat distorsi pada titik nol-persimpangan (junction) gelombang karena gelombang mati transistor tegangan base input dari -0.7V ke +0.7.
Kita ingat dari tutorial Transistor bahwa dibutuhkan tegangan base-emitter sekitar 0.7 volt untuk mendapatkan transistor bipolar untuk mulai berjalan. Kemudian dalam penguat kelas B, transistor output tidak "bias" ke keadaan "ON" operasi sampai tegangan ini terlampaui.
Ini berarti bahwa bagian dari bentuk gelombang yang berada dalam jendela 0.7 volt ini tidak akan direproduksi secara akurat membuat penguat kelas B tidak cocok untuk aplikasi penguat audio presisi. Untuk mengatasi distorsi zero-crossing ini (juga dikenal sebagai Distorsi Crossover ) penguat kelas AB dikembangkan.
Penguat (Amplifier) Kelas AB
Seperti namanya, Penguat (Amplifier) Kelas AB adalah kombinasi dari penguat jenis "Penguat Kelas A" dan "Penguat Kelas B" yang telah kita bahas di atas. Klasifikasi penguat kelas AB saat ini merupakan salah satu jenis desain penguat daya audio yang paling umum digunakan.Penguat kelas AB adalah variasi penguat kelas B seperti yang dijelaskan di atas, kecuali bahwa kedua perangkat diizinkan untuk berjalan pada waktu yang sama di sekitar titik crossover bentuk gelombang menghilangkan masalah distorsi crossover penguat kelas B sebelumnya.
Kedua transistor memiliki tegangan bias yang sangat kecil, biasanya pada 5 hingga 10% dari arus diam untuk membiasakan transistor tepat di atas titik batasnya. Kemudian alat penghantar, baik bipolar FET, akan "ON" selama lebih dari satu setengah siklus, tetapi jauh lebih sedikit dari satu siklus penuh dari sinyal input.
Oleh karena itu, dalam desain penguat kelas AB, masing-masing transistor push-pull melakukan sedikit lebih dari setengah siklus konduksi di penguat kelas B, tetapi jauh lebih sedikit daripada siklus penuh konduksi penguat kelas A. Dengan kata lain, sudut konduksi penguat kelas AB adalah suatu tempat antara 180° dan 360° tergantung pada titik bias yang dipilih seperti yang ditunjukkan.
Rangkaian Penguat Kelas AB
Keuntungan dari tegangan bias kecil ini, yang disediakan oleh Dioda atau Resistor seri, adalah bahwa distorsi crossover yang dibuat oleh karakteristik penguat kelas B diatasi, tanpa inefisiensi dari desain penguat kelas A. Jadi penguat kelas AB adalah gabungan yang baik antara penguat kelas A dan penguat kelas B dalam hal efisiensi dan linieritas, dengan efisiensi konversi mencapai sekitar 50% hingga 60%.
Penguat (Amplifier) Kelas C
Desain Penguat (Amplifier) Kelas C memiliki efisiensi terbesar tapi linearitas termiskin dari kelas penguat yang disebutkan di sini. Kelas Penguat sebelumnya, kelas A, kelas B dan kelas AB dianggap sebagai penguat linier, karena amplitudo dan fase sinyal output terkait secara linear dengan amplitudo dan fase sinyal input.Namun, penguat kelas C sangat bias sehingga arus output adalah nol untuk lebih dari setengah dari siklus sinyal input sinusoidal dengan transistor idling pada titik cut-off. Dengan kata lain, sudut konduksi untuk transistor secara signifikan kurang dari 180 derajat, dan umumnya sekitar 90 derajat.
Sementara bentuk biasing transistor ini memberikan efisiensi yang jauh lebih baik sekitar 80% ke penguat, ini memperkenalkan distorsi yang sangat berat dari sinyal output. Oleh karena itu, penguat kelas C tidak cocok untuk digunakan sebagai amplifier audio.
Rangkaian Penguat Kelas C
Karena distorsi audio yang berat, penguat kelas C biasanya digunakan dalam Osilator gelombang sinusoidal frekuensi tinggi dan jenis penguat frekuensi radio tertentu, di mana pulsa arus yang dihasilkan pada output penguat dapat dikonversi untuk menyelesaikan gelombang sinusoidal dari frekuensi tertentu oleh penggunaan rangkaian resonansi LC di rangkaian collector-nya.
Ringkasan Kelas-kelas Penguat (Amplifier)
Kemudian kita telah melihat bahwa titik operasi DC diam ( titik-Q ) dari suatu penguat menentukan klasifikasi penguat. Dengan mengatur posisi titik-Q pada setengah jalan pada garis beban kurva karakteristik penguat (amplifier), penguat akan beroperasi sebagai penguat kelas A.Dengan memindahkan titik-Q yang lebih rendah ke bawah garis beban mengubah penguat ke kelas AB, B atau C penguat. Kemudian operasi penguat kelas sehubungan dengan titik operasi DC dapat diberikan sebagai:
Kelas dan Efisiensi Penguat (Amplifier)
Selain penguat audio, ada sejumlah Kelas Penguat efisiensi tinggi yang berkaitan dengan desain penguat yang menggunakan teknik switching yang berbeda untuk mengurangi kehilangan daya dan meningkatkan efisiensi.
Beberapa desain kelas penguat yang tercantum di bawah ini menggunakan resonansi RLC atau beberapa tegangan catu daya untuk mengurangi kehilangan daya, atau merupakan amplifier tipe digital DSP (pemrosesan sinyal digital) yang menggunakan teknik switching lebar pulsa modulasi (PWM).
Kelas Penguat (Amplifier) Umum Lainnya
Penguat (Amplifier) Kelas D
Penguat (amplifier) Kelas D pada dasarnya adalah penguat switching non-linier atau penguat PWM. Penguat Kelas D secara teoritis dapat mencapai efisiensi 100%, karena tidak ada periode selama siklus adalah tegangan dan bentuk gelombang arus tumpang tindih karena arus hanya diambil melalui transistor yang aktif.Penguat (Amplifier) Kelas F
Penguat (amplifier) Kelas F meningkatkan efisiensi dan output dengan menggunakan resonator harmonik dalam jaringan output untuk membentuk gelombang output menjadi gelombang persegi. Pengaut Kelas-F mampu menghasilkan efisiensi tinggi lebih dari 90% jika tuning harmonik tak terbatas digunakan.Penguat (Amplifier) Kelas G
Penguat (amplifier) Kelas G menawarkan peningkatan pada desain dasar penguat kelas AB. Pada Penguat Kelas G menggunakan beberapa rel catu daya dari berbagai tegangan dan secara otomatis beralih di antara rel catu ini ketika sinyal input berubah. Pergantian konstan ini mengurangi konsumsi daya rata-rata, dan karenanya kehilangan daya yang disebabkan oleh panas yang terbuang.Penguat (Amplifier) Kelas I
Penguat (amplifier) Kelas I memiliki dua set perangkat switching output komplementer diatur dalam konfigurasi push-pull paralel dengan kedua perangkat switching beralih sampel gelombang input yang sama.Satu perangkat mengalihkan setengah positif dari bentuk gelombang, sementara yang lain beralih setengah negatif mirip dengan penguat kelas B.
Tanpa sinyal input yang diterapkan, atau ketika sinyal mencapai titik persimpangan nol, kedua perangkat switching dihidupkan dan dimatikan secara bersamaan dengan siklus kerja PWM 50% yang membatalkan sinyal frekuensi tinggi.
Untuk menghasilkan setengah positif dari sinyal output, output dari perangkat switching positif meningkat dalam siklus kerja sedangkan perangkat switching negatif berkurang dengan hal yang sama dan sebaliknya.
Dua arus sinyal switching dikatakan disisipkan pada output, memberikan penguat kelas I bernama: "penguat PWM interleaved" yang beroperasi pada frekuensi switching yang melebihi 250kHz.
Penguat (Amplifier) Kelas S
Penguat daya kelas S adalah penguat mode switching non-linier yang serupa dalam operasi dengan Penguat amplifier kelas D.Penguat (amplifier) kelas S mengubah sinyal input analog menjadi pulsa gelombang persegi digital oleh modulator delta-sigma, dan menguatkan mereka untuk meningkatkan daya output sebelum akhirnya didemodulasi oleh band pass filter.
Karena sinyal digital dari amplifier switching ini selalu sepenuhnya “ON” atau “OFF” (secara teoritis zero power disipation), efisiensi mencapai 100% dimungkinkan.
Penguat Amplifier Kelas T
Penguat (amplifier) Kelas T adalah jenis lain dari desain amplifier switching digital. Penguat Kelas T mulai menjadi lebih populer akhir-akhir ini sebagai desain penguat audio karena adanya chip pemrosesan sinyal digital (DSP) dan penguat suara surround multi-channel karena mengkonversi sinyal analog menjadi sinyal modulasi lebar pulsa digital (PWM) untuk amplifikasi meningkatkan efisiensi amplifier.Desain penguat Kelas T menggabungkan level sinyal distorsi rendah dari penguat kelas AB dan efisiensi daya dari penguat kelas D.
Kita telah melihat di sini sejumlah klasifikasi penguat (amplifier) mulai dari penguat daya linier hingga amplifier switching non-linear, dan telah melihat bagaimana kelas penguat berbeda di sepanjang garis beban penguat.
Penguat (Amplifier) kelas AB, kelas B dan kelas C dapat didefinisikan dalam hal sudut konduksi, θ sebagai berikut:
Penguat (Amplifier) kelas AB, kelas B dan kelas C dapat didefinisikan dalam hal sudut konduksi, θ sebagai berikut:
Kelas Penguat (Amplifier) dengan Sudut Konduksia
Kelas penguat
|
Deskripsi
|
Sudut Konduksi
|
Kelas A
|
Siklus penuh 360° konduksi
|
θ = 2π
|
Kelas B
|
Setengah siklus 180° konduksi
|
θ = π
|
Kelas-AB
|
Sedikit lebih dari 180° konduksi
|
π < θ < 2π
|
Kelas-C
|
Sedikit kurang dari 180° konduksi
|
θ < π
|
Kelas-D ke T
|
ON-OFF non-linear switching
|
θ = 0
|