Penguat Daya (Power Amplifier)
Penguat (amplifier) adalah perangkat elektronik atau rangkaian yang digunakan untuk meningkatkan besarnya sinyal yang diterapkan pada inputnya.
Penguat Daya atau Power Amplifier adalah istilah umum yang digunakan untuk menggambarkan rangkaian yang menghasilkan dan meningkatkan versi sinyal inputnya. Namun, tidak semua rangkaian amplifier sama, mereka diklasifikasikan sesuai dengan konfigurasi rangkaian dan mode operasi.
Dalam "Elektronik", penguat sinyal kecil adalah perangkat yang biasa digunakan karena mereka memiliki kemampuan untuk memperkuat sinyal input yang relatif kecil, misalnya dari Sensor seperti perangkat foto, menjadi sinyal output yang jauh lebih besar untuk menggerakkan relai, lampu atau speaker misalnya.
Ada banyak bentuk rangkaian elektronik yang digolongkan sebagai penguat (amplifier), dari Penguat Operasional (Op-amp) dan Penguat Sinyal Kecil hingga Penguat Sinyal Besar dan Penguat Daya. Klasifikasi penguat tergantung pada ukuran sinyal, besar atau kecil, konfigurasi fisiknya dan bagaimana ia memproses sinyal input, yaitu hubungan antara sinyal input dan arus yang mengalir dalam beban.
Penguat (amplifier) dapat dianggap sebagai kotak atau blok sederhana yang mengandung penguatan perangkat, seperti Transistor Bipolar, Transistor FET atau Penguat Operasional (Op-amp), yang memiliki dua terminal input dan dua terminal output (ground menjadi umum) dengan sinyal output yang jauh lebih besar. daripada sinyal input yang telah ada karena telah "diperkuat".
Penguat sinyal yang ideal akan memiliki tiga sifat utama: Resistansi Input atau (RIN), Resistansi Output atau (ROUT) dan tentu saja amplifikasi yang dikenal sebagai Gain atau ( A ). Tidak peduli betapa rumitnya rangkaian penguat, model penguat umum masih dapat digunakan untuk menunjukkan hubungan ketiga sifat ini.
Perbedaan diperkuat antara sinyal input dan output dikenal sebagai Gain dari amplifier. Gain pada dasarnya adalah ukuran seberapa besar penguat “memperkuat” sinyal input.
Sebagai contoh, jika kita memiliki sinyal input 1 volt dan output 50 volt, maka penguatan penguat (amplifier) adalah "50". Dengan kata lain, sinyal input telah meningkat sebesar faktor 50. Peningkatan ini disebut Gain.
Penguat gain hanyalah rasio output dibagi dengan input. Gain tidak memiliki unit sebagai rasio, tetapi dalam Elektronika biasanya diberi simbol "A", untuk Amplifikasi. Kemudian gain dari penguat hanya dihitung sebagai "sinyal output dibagi dengan sinyal input".
Ada tiga jenis gain amplifier yang dapat diukur dan ini adalah: Voltage Gain ( Av ), Arus Gain ( Ai ) dan Power Gain ( Ap ) tergantung pada kuantitas yang diukur dengan contoh-contoh dari berbagai jenis keuntungan yang diberikan di bawah ini. .
Perhatikan bahwa untuk Power/Daya Gain Anda juga dapat membagi daya yang diperoleh pada output dengan daya yang diperoleh pada input. Juga ketika menghitung penguatan penguat, subskrip V, I dan P digunakan untuk menunjukkan jenis penguatan sinyal yang digunakan.
Gain daya (Ap) atau tingkat daya dari penguat juga dapat dinyatakan dalam Desibel, ( dB ). Bel (B) adalah unit logaritmik (basis 10) pengukuran yang tidak memiliki unit.
Karena Bel terlalu besar sebagai satuan ukuran, ia diawali dengan desibel menjadikannya Desibel dan satu desibel menjadi sepersepuluh (1/10) dari Bel. Untuk menghitung gain dari penguat dalam desibel atau dB, kita dapat menggunakan ekspresi berikut.
Tegangan Gain dalam dB: av = 20*log (Av)
Arus Gain dalam dB: ai = 20*log(Ai)
Power/Daya Gain dalam adB: ap = 10*log(Ap)
Perhatikan bahwa penguatan (gain) daya DC dari sebuah amplifier sama dengan sepuluh kali log umum dari rasio output ke input, sedangkan gain tegangan dan arus adalah 20 kali log umum rasio. Namun perlu dicatat, bahwa 20dB tidak memiliki daya dua kali lipat 10dB karena skala log.
Juga, nilai positif dari dB mewakili Gain dan nilai negatif dari dB mewakili Loss (kerugian) dalam amplifier. Misalnya, gain amplifier +3dB menunjukkan bahwa sinyal output amplifier telah "berlipat ganda", (x2) sementara gain amplifier -3dB menunjukkan bahwa sinyal telah "dibelah dua", (x0.5) atau dengan kata lain loss.
Titik -3dB dari sebuah penguat disebut titik setengah daya yang -3dB turun dari maksimum, mengambil 0dB sebagai nilai output maksimum.
Berbagai Gain Amplifier:
Gain Amplifier yang diberikan dalam Desibel (dB):
av = 20log Av = 20log100 = 40 dB
ai = 20log Ai = 20log10 = 20 dB
ap = 10log Ap = 10log1000 = 30 dB
Kemudian amplifier memiliki Gain Tegangan, (Av) 100, Gain Arus, (Ai) 10 dan Gain Daya, (Ap) 1.000.
Secara umum, amplifier dapat dibagi menjadi dua jenis yang berbeda tergantung pada daya atau kenaikan tegangan. Satu jenis disebut Penguat Sinyal Kecil yang meliputi pra-amplifier, penguat instrumentasi dll.
Penguatan sinyal kecil dirancang untuk memperkuat level tegangan sinyal yang sangat kecil hanya dari beberapa mikro-volt (μV) dari sensor atau sinyal audio. Jenis lainnya disebut Penguat Sinyal Besar seperti penguat daya audio atau penguat switching daya. Penguat sinyal besar dirancang untuk memperkuat sinyal tegangan input besar atau beralih arus beban berat seperti yang Anda temukan saat menjalankan speaker.
Biasanya dibutuhkan rangkaian penguat untuk menggerakkan motor atau memberi makan speaker dan untuk jenis aplikasi/penerapan ini di mana dibutuhkan arus switching yang tinggi, Power Amplifier dibutuhkan.
Seperti namanya, pekerjaan utama "Power Amplifier" (juga dikenal sebagai penguat sinyal besar), adalah untuk memberikan daya ke beban, dan seperti yang kita tahu dari atas, adalah hasil dari tegangan dan arus yang diterapkan ke muat dengan daya sinyal output yang lebih besar dari daya sinyal input.
Dengan kata lain, power amplifier menguatkan daya sinyal input yang menjadi alasan mengapa jenis-jenis rangkaian amplifier ini digunakan pada tahap output amplifier audio untuk menggerakkan speaker.
Power amplifier bekerja berdasarkan prinsip dasar mengubah daya DC yang ditarik dari catu daya menjadi sinyal tegangan AC yang dikirim ke beban. Meskipun amplifikasi tinggi, efisiensi konversi dari input catu daya DC ke output sinyal tegangan AC biasanya buruk.
Penguat yang sempurna atau ideal akan memberi kita peringkat efisiensi 100% atau setidaknya daya "IN" akan sama dengan daya "OUT". Namun, pada kenyataannya hal ini tidak pernah dapat terjadi karena sebagian daya hilang dalam bentuk panas dan juga, penguat itu sendiri mengkonsumsi daya selama proses amplifikasi. Maka efisiensi penguat diberikan sebagai:
Kami melihat dalam tutorial Transistor Common Emitter bahwa untuk transistor untuk beroperasi dalam "Daerah Aktif" beberapa bentuk "Base Biasing" diperlukan. Tegangan Bias Base kecil ini ditambahkan ke sinyal input memungkinkan transistor untuk mereproduksi bentuk gelombang input penuh pada outputnya tanpa kehilangan sinyal.
Namun, dengan mengubah posisi tegangan bias Base ini, dimungkinkan untuk mengoperasikan amplifier dalam mode amplifikasi selain dari itu untuk reproduksi bentuk gelombang penuh.
Dengan pengantar penguat tegangan bias Base, rentang operasi dan mode operasi yang berbeda dapat diperoleh yang dikategorikan menurut klasifikasi mereka. Berbagai mode operasi ini lebih dikenal sebagai Kelas Penguat Amplifier.
Penguat amplifier daya audio diklasifikasikan dalam urutan abjad sesuai dengan konfigurasi rangkaian dan mode operasi. Amplifier ditentukan oleh kelas operasi yang berbeda seperti Penguat kelas A, kelas B, kelas C, kelas AB, dll.
Kelas-kelas penguat yang berbeda ini berkisar dari output linear dekat tetapi dengan efisiensi rendah hingga non-output linear tetapi dengan efisiensi tinggi. Tidak ada satu kelas operasi yang "lebih baik" atau "lebih buruk" daripada kelas lain dengan jenis operasi yang ditentukan oleh penggunaan rangkaian penguat.
Ada efisiensi konversi maksimum khas untuk berbagai jenis atau kelas penguat amplifier, dengan yang paling umum digunakan adalah:
Dalam konfigurasi ini, penguat Kelas A menggunakan transistor yang sama untuk kedua bagian dari bentuk gelombang output dan karena pengaturan biasingnya, transistor output selalu memiliki arus yang mengalir melewatinya, bahkan jika tidak ada sinyal input.
Dengan kata lain transistor output tidak pernah mematikan "OFF". Hal ini menghasilkan jenis operasi penguat Kelas A yang sangat tidak efisien karena konversi daya catu DC ke daya sinyal AC yang dikirim ke beban biasanya sangat rendah.
Umumnya, output transistor dari penguat Kelas A menjadi sangat panas bahkan ketika tidak ada sinyal input sehingga diperlukan beberapa bentuk heat sinking.
Arus searah mengalir melalui transistor output ( Ic ) ketika tidak ada sinyal output yang akan sama dengan arus yang mengalir melalui beban. Kemudian penguat Kelas A sangat tidak efisien karena sebagian besar daya DC dikonversi menjadi panas.
Satu transistor berjalan untuk setengah dari bentuk gelombang sinyal sementara yang lain melakukan untuk setengah atau berlawanan dari bentuk gelombang sinyal. Ini berarti bahwa setiap transistor menghabiskan separuh waktunya di wilayah aktif dan separuh waktunya di wilayah terputus sehingga hanya memperkuat 50% dari sinyal input.
Operasi penguat Kelas B tidak memiliki tegangan bias DC langsung seperti penguat kelas A, tetapi sebaliknya transistor hanya melakukan ketika sinyal input lebih besar dari tegangan base-emitter dan untuk perangkat silikon sekitar 0,7v.
Oleh karena itu, pada input nol ada output nol. Ini kemudian menghasilkan hanya setengah sinyal input yang disajikan pada output amplifier yang memberikan efisiensi penguat (amplifier) yang lebih besar seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Dalam penguat Kelas B, tidak ada tegangan DC yang digunakan untuk bias transistor, sehingga untuk transistor output mulai berjalan setiap setengah dari bentuk gelombang, baik positif dan negatif, mereka membutuhkan tegangan base-emitter Vbe untuk menjadi lebih besar dari 0,7v diperlukan untuk transistor bipolar untuk mulai berjalan.
Kelas operasi untuk penguat sangat penting dan didasarkan pada jumlah bias transistor yang diperlukan untuk operasi serta amplitudo yang diperlukan untuk sinyal input.
Klasifikasi amplifier memperhitungkan porsi sinyal input di mana transistor melakukan serta menentukan efisiensi dan jumlah daya yang dikonsumsi dan dihilangkan oleh transistor switching dalam bentuk panas terbuang.
Kemudian kita bisa membuat perbandingan antara jenis-jenis klasifikasi penguat (amplifier) yang paling umum dalam tabel berikut.
Penguat atau Amplifier yang dirancang dengan buruk terutama tipe penguat Kelas A juga mungkin memerlukan transistor daya yang lebih besar, pendingin lebih mahal, kipas pendingin, atau bahkan peningkatan ukuran catu daya yang diperlukan untuk memberikan daya terbuang ekstra yang dibutuhkan oleh amplifier.
Power/Daya diubah menjadi panas dari Transistor, Resistor, atau komponen lainnya dalam hal ini, membuat rangkaian elektronik apa pun tidak efisien dan akan mengakibatkan kegagalan prematur perangkat.
Jadi mengapa menggunakan penguat Kelas A jika efisiensinya kurang dari 40% dibandingkan dengan penguat Kelas B yang memiliki peringkat efisiensi lebih dari 70%. Pada dasarnya, penguat Kelas A memberikan output yang jauh lebih linear, Linearitas lebih dari respons frekuensi yang lebih besar bahkan jika ia mengkonsumsi daya DC dalam jumlah besar.
Penguat Daya atau Power Amplifier adalah istilah umum yang digunakan untuk menggambarkan rangkaian yang menghasilkan dan meningkatkan versi sinyal inputnya. Namun, tidak semua rangkaian amplifier sama, mereka diklasifikasikan sesuai dengan konfigurasi rangkaian dan mode operasi.
Dalam "Elektronik", penguat sinyal kecil adalah perangkat yang biasa digunakan karena mereka memiliki kemampuan untuk memperkuat sinyal input yang relatif kecil, misalnya dari Sensor seperti perangkat foto, menjadi sinyal output yang jauh lebih besar untuk menggerakkan relai, lampu atau speaker misalnya.
Ada banyak bentuk rangkaian elektronik yang digolongkan sebagai penguat (amplifier), dari Penguat Operasional (Op-amp) dan Penguat Sinyal Kecil hingga Penguat Sinyal Besar dan Penguat Daya. Klasifikasi penguat tergantung pada ukuran sinyal, besar atau kecil, konfigurasi fisiknya dan bagaimana ia memproses sinyal input, yaitu hubungan antara sinyal input dan arus yang mengalir dalam beban.
Jenis atau klasifikasi Penguat (Amplifier) diberikan dalam tabel berikut.
Jenis Sinyal
|
Jenis Konfigurasi
|
Klarifikasi
|
Frekuensi Operasi
|
Sinyal Kecil
|
Common Emitter
|
Penguat Kelas A
|
Arus Langsung (DC)
|
Sinyal Besar
|
Common Base
|
Penguat Kelas B
|
Frekuensi Audio (AF)
|
Common Collector
|
Penguat Kelas AB
|
Frekuensi Radio RF
| |
Penguat Kelas C
|
Frekuensi VFH, UHF, SHF
|
Penguat sinyal yang ideal akan memiliki tiga sifat utama: Resistansi Input atau (RIN), Resistansi Output atau (ROUT) dan tentu saja amplifikasi yang dikenal sebagai Gain atau ( A ). Tidak peduli betapa rumitnya rangkaian penguat, model penguat umum masih dapat digunakan untuk menunjukkan hubungan ketiga sifat ini.
Model Penguat Ideal
Perbedaan diperkuat antara sinyal input dan output dikenal sebagai Gain dari amplifier. Gain pada dasarnya adalah ukuran seberapa besar penguat “memperkuat” sinyal input.
Sebagai contoh, jika kita memiliki sinyal input 1 volt dan output 50 volt, maka penguatan penguat (amplifier) adalah "50". Dengan kata lain, sinyal input telah meningkat sebesar faktor 50. Peningkatan ini disebut Gain.
Penguat gain hanyalah rasio output dibagi dengan input. Gain tidak memiliki unit sebagai rasio, tetapi dalam Elektronika biasanya diberi simbol "A", untuk Amplifikasi. Kemudian gain dari penguat hanya dihitung sebagai "sinyal output dibagi dengan sinyal input".
Penguatan Penguat (Gain-Amplifier)
Pengantar penguatan amplifier dapat dikatakan sebagai hubungan yang ada antara sinyal yang diukur pada output dengan sinyal yang diukur pada input.Ada tiga jenis gain amplifier yang dapat diukur dan ini adalah: Voltage Gain ( Av ), Arus Gain ( Ai ) dan Power Gain ( Ap ) tergantung pada kuantitas yang diukur dengan contoh-contoh dari berbagai jenis keuntungan yang diberikan di bawah ini. .
Gain Amplifier Sinyal Input
Gain Amplifier Tegangan
Gain Amplifier Arus
Gain Amplifier Daya
Power/Daya Gain (Ap) = Av x Ai
Gain daya (Ap) atau tingkat daya dari penguat juga dapat dinyatakan dalam Desibel, ( dB ). Bel (B) adalah unit logaritmik (basis 10) pengukuran yang tidak memiliki unit.
Karena Bel terlalu besar sebagai satuan ukuran, ia diawali dengan desibel menjadikannya Desibel dan satu desibel menjadi sepersepuluh (1/10) dari Bel. Untuk menghitung gain dari penguat dalam desibel atau dB, kita dapat menggunakan ekspresi berikut.
Tegangan Gain dalam dB: av = 20*log (Av)
Arus Gain dalam dB: ai = 20*log(Ai)
Power/Daya Gain dalam adB: ap = 10*log(Ap)
Perhatikan bahwa penguatan (gain) daya DC dari sebuah amplifier sama dengan sepuluh kali log umum dari rasio output ke input, sedangkan gain tegangan dan arus adalah 20 kali log umum rasio. Namun perlu dicatat, bahwa 20dB tidak memiliki daya dua kali lipat 10dB karena skala log.
Juga, nilai positif dari dB mewakili Gain dan nilai negatif dari dB mewakili Loss (kerugian) dalam amplifier. Misalnya, gain amplifier +3dB menunjukkan bahwa sinyal output amplifier telah "berlipat ganda", (x2) sementara gain amplifier -3dB menunjukkan bahwa sinyal telah "dibelah dua", (x0.5) atau dengan kata lain loss.
Titik -3dB dari sebuah penguat disebut titik setengah daya yang -3dB turun dari maksimum, mengambil 0dB sebagai nilai output maksimum.
Contoh Penguat Daya (Power Amplifier) No.1
Tentukan Penguatan (Gain) Tegangan, Arus dan Daya dari sebuah penguat (amplifier) yang memiliki sinyal input 1mA pada 10mV dan sinyal output terkait 10mA pada 1V. Juga, nyatakan ketiga gain dalam desibel, (dB).Berbagai Gain Amplifier:
Gain Amplifier yang diberikan dalam Desibel (dB):
av = 20log Av = 20log100 = 40 dB
ai = 20log Ai = 20log10 = 20 dB
ap = 10log Ap = 10log1000 = 30 dB
Kemudian amplifier memiliki Gain Tegangan, (Av) 100, Gain Arus, (Ai) 10 dan Gain Daya, (Ap) 1.000.
Secara umum, amplifier dapat dibagi menjadi dua jenis yang berbeda tergantung pada daya atau kenaikan tegangan. Satu jenis disebut Penguat Sinyal Kecil yang meliputi pra-amplifier, penguat instrumentasi dll.
Penguatan sinyal kecil dirancang untuk memperkuat level tegangan sinyal yang sangat kecil hanya dari beberapa mikro-volt (μV) dari sensor atau sinyal audio. Jenis lainnya disebut Penguat Sinyal Besar seperti penguat daya audio atau penguat switching daya. Penguat sinyal besar dirancang untuk memperkuat sinyal tegangan input besar atau beralih arus beban berat seperti yang Anda temukan saat menjalankan speaker.
Penguat Daya (power amplifier)
Penguat sinyal kecil umumnya disebut sebagai penguat “Tegangan” karena mereka biasanya mengkonversi tegangan input kecil menjadi tegangan output yang jauh lebih besar.Biasanya dibutuhkan rangkaian penguat untuk menggerakkan motor atau memberi makan speaker dan untuk jenis aplikasi/penerapan ini di mana dibutuhkan arus switching yang tinggi, Power Amplifier dibutuhkan.
Seperti namanya, pekerjaan utama "Power Amplifier" (juga dikenal sebagai penguat sinyal besar), adalah untuk memberikan daya ke beban, dan seperti yang kita tahu dari atas, adalah hasil dari tegangan dan arus yang diterapkan ke muat dengan daya sinyal output yang lebih besar dari daya sinyal input.
Dengan kata lain, power amplifier menguatkan daya sinyal input yang menjadi alasan mengapa jenis-jenis rangkaian amplifier ini digunakan pada tahap output amplifier audio untuk menggerakkan speaker.
Power amplifier bekerja berdasarkan prinsip dasar mengubah daya DC yang ditarik dari catu daya menjadi sinyal tegangan AC yang dikirim ke beban. Meskipun amplifikasi tinggi, efisiensi konversi dari input catu daya DC ke output sinyal tegangan AC biasanya buruk.
Penguat yang sempurna atau ideal akan memberi kita peringkat efisiensi 100% atau setidaknya daya "IN" akan sama dengan daya "OUT". Namun, pada kenyataannya hal ini tidak pernah dapat terjadi karena sebagian daya hilang dalam bentuk panas dan juga, penguat itu sendiri mengkonsumsi daya selama proses amplifikasi. Maka efisiensi penguat diberikan sebagai:
Efisiensi Penguat (amplifier)
Penguat (Amplifier) yang Ideal
Kita dapat mengetahui secara spesifik karakteristik untuk amplifier yang ideal dari diskusi kita di atas sehubungan dengan Gain-nya, yang berarti penguatan tegangan:- Gain Amplifier, ( A ) harus tetap konstan untuk berbagai nilai sinyal input.
- Gain tidak dipengaruhi oleh frekuensi. Sinyal semua frekuensi harus diperkuat dengan jumlah yang persis sama.
- Penguat gain tidak boleh menambahkan noise ke sinyal output. Itu harus menghilangkan kebisingan yang sudah ada dalam sinyal input.
- Penguatan gain seharusnya tidak terpengaruh oleh perubahan suhu yang memberikan stabilitas suhu yang baik.
- Gain dari penguat harus tetap stabil selama periode waktu yang lama.
Kelas Penguat (Amplifier) Elektronik
Klasifikasi penguat baik sebagai tegangan atau penguat daya dibuat dengan membandingkan karakteristik sinyal input dan output dengan mengukur jumlah waktu dalam kaitannya dengan sinyal input bahwa arus mengalir dalam rangkaian output.Kami melihat dalam tutorial Transistor Common Emitter bahwa untuk transistor untuk beroperasi dalam "Daerah Aktif" beberapa bentuk "Base Biasing" diperlukan. Tegangan Bias Base kecil ini ditambahkan ke sinyal input memungkinkan transistor untuk mereproduksi bentuk gelombang input penuh pada outputnya tanpa kehilangan sinyal.
Namun, dengan mengubah posisi tegangan bias Base ini, dimungkinkan untuk mengoperasikan amplifier dalam mode amplifikasi selain dari itu untuk reproduksi bentuk gelombang penuh.
Dengan pengantar penguat tegangan bias Base, rentang operasi dan mode operasi yang berbeda dapat diperoleh yang dikategorikan menurut klasifikasi mereka. Berbagai mode operasi ini lebih dikenal sebagai Kelas Penguat Amplifier.
Penguat amplifier daya audio diklasifikasikan dalam urutan abjad sesuai dengan konfigurasi rangkaian dan mode operasi. Amplifier ditentukan oleh kelas operasi yang berbeda seperti Penguat kelas A, kelas B, kelas C, kelas AB, dll.
Kelas-kelas penguat yang berbeda ini berkisar dari output linear dekat tetapi dengan efisiensi rendah hingga non-output linear tetapi dengan efisiensi tinggi. Tidak ada satu kelas operasi yang "lebih baik" atau "lebih buruk" daripada kelas lain dengan jenis operasi yang ditentukan oleh penggunaan rangkaian penguat.
Ada efisiensi konversi maksimum khas untuk berbagai jenis atau kelas penguat amplifier, dengan yang paling umum digunakan adalah:
- Penguat (Amplifier) Kelas A - memiliki efisiensi rendah kurang dari 40% tetapi reproduksi sinyal yang baik dan linieritas.
- Penguat (Amplifier) Kelas B - dua kali lebih efisien dari penguat kelas A dengan efisiensi teoritis maksimum sekitar 70% karena perangkat penguatan hanya melakukan (dan menggunakan daya) untuk setengah dari sinyal input.
- Penguat (Amplifier) Kelas AB - memiliki peringkat efisiensi antara penguat Kelas A dan Kelas B tetapi reproduksi sinyal lebih buruk daripada penguat Kelas A.
- Penguat (Amplifier) Kelas C - adalah kelas penguat yang paling efisien tetapi distorsi sangat tinggi karena hanya sebagian kecil dari sinyal input diperkuat sehingga sinyal output memiliki kemiripan yang sangat kecil dengan sinyal input. Tetapi penguat kelas C memiliki reproduksi sinyal terburuk.
Operasi Penguat (Amplifier) Kelas A
Operasi Penguat Kelas A adalah di mana seluruh bentuk gelombang sinyal input direproduksi dengan setia pada output penguat (amplifier) karena transistor dibiaskan dengan sempurna dalam wilayah aktifnya, sehingga tidak pernah mencapai salah satu dari daerah cut-off atau saturasinya. Ini kemudian menghasilkan sinyal input AC menjadi "terpusat" sempurna antara amplifier batas sinyal atas dan bawah seperti yang ditunjukkan di bawah ini.Gelombang Output Penguat (Amplifier) Kelas A
Dalam konfigurasi ini, penguat Kelas A menggunakan transistor yang sama untuk kedua bagian dari bentuk gelombang output dan karena pengaturan biasingnya, transistor output selalu memiliki arus yang mengalir melewatinya, bahkan jika tidak ada sinyal input.
Dengan kata lain transistor output tidak pernah mematikan "OFF". Hal ini menghasilkan jenis operasi penguat Kelas A yang sangat tidak efisien karena konversi daya catu DC ke daya sinyal AC yang dikirim ke beban biasanya sangat rendah.
Umumnya, output transistor dari penguat Kelas A menjadi sangat panas bahkan ketika tidak ada sinyal input sehingga diperlukan beberapa bentuk heat sinking.
Arus searah mengalir melalui transistor output ( Ic ) ketika tidak ada sinyal output yang akan sama dengan arus yang mengalir melalui beban. Kemudian penguat Kelas A sangat tidak efisien karena sebagian besar daya DC dikonversi menjadi panas.
Operasi Penguat (Amplifier) Kelas B
Tidak seperti mode penguat Kelas A yang beroperasi di atas yang menggunakan transistor tunggal untuk tahap daya outputnya, Penguat Kelas B menggunakan dua transistor bebas (baik transistor NPN dan transistor PNP atau NMOS dan PMOS) untuk setiap setengah dari bentuk gelombang output.Satu transistor berjalan untuk setengah dari bentuk gelombang sinyal sementara yang lain melakukan untuk setengah atau berlawanan dari bentuk gelombang sinyal. Ini berarti bahwa setiap transistor menghabiskan separuh waktunya di wilayah aktif dan separuh waktunya di wilayah terputus sehingga hanya memperkuat 50% dari sinyal input.
Operasi penguat Kelas B tidak memiliki tegangan bias DC langsung seperti penguat kelas A, tetapi sebaliknya transistor hanya melakukan ketika sinyal input lebih besar dari tegangan base-emitter dan untuk perangkat silikon sekitar 0,7v.
Oleh karena itu, pada input nol ada output nol. Ini kemudian menghasilkan hanya setengah sinyal input yang disajikan pada output amplifier yang memberikan efisiensi penguat (amplifier) yang lebih besar seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Gelombang Output Penguat (Amplifier) Kelas B
Dalam penguat Kelas B, tidak ada tegangan DC yang digunakan untuk bias transistor, sehingga untuk transistor output mulai berjalan setiap setengah dari bentuk gelombang, baik positif dan negatif, mereka membutuhkan tegangan base-emitter Vbe untuk menjadi lebih besar dari 0,7v diperlukan untuk transistor bipolar untuk mulai berjalan.
Maka bagian bawah dari bentuk gelombang output yang berada di bawah jendela 0.7v ini tidak akan direproduksi secara akurat sehingga menghasilkan area yang terdistorsi dari bentuk gelombang keluaran ketika satu transistor "OFF" menunggu yang lain untuk kembali "ON".
Hasilnya adalah bahwa ada bagian kecil dari gelombang output pada titik lintas tegangan nol yang akan terdistorsi. Jenis distorsi ini disebut Distorsi Crossover dan bisa dilihat kemudian pada bagian ini.
Hasilnya adalah bahwa ada bagian kecil dari gelombang output pada titik lintas tegangan nol yang akan terdistorsi. Jenis distorsi ini disebut Distorsi Crossover dan bisa dilihat kemudian pada bagian ini.
Operasi Penguat (Amplifier) Kelas AB
Penguat Kelas AB adalah campuran antara penguat Kelas A dan konfigurasi penguat Kelas B diatas. Sementara operasi penguat Kelas AB masih menggunakan dua transistor komplementer dalam tahap outputnya, tegangan biasing sangat kecil diterapkan ke Base transistor untuk membiaskannya dekat dengan daerah Cut-off ketika tidak ada sinyal input.
Sinyal input akan menyebabkan transistor beroperasi seperti biasa di wilayah aktifnya sehingga menghilangkan distorsi crossover yang ada dalam konfigurasi penguat kelas B. Arus Kolektor kecil akan mengalir ketika tidak ada sinyal input tetapi jauh lebih kecil dari itu untuk konfigurasi penguat Kelas A.
Ini berarti bahwa transistor akan "ON" selama lebih dari setengah siklus bentuk gelombang. Jenis konfigurasi amplifier ini meningkatkan efisiensi dan linearitas rangkaian penguat (amplifier) dibandingkan dengan konfigurasi penguat Kelas A murni.
Gelombang Output (Penguat) Amplifier Kelas AB
Kelas operasi untuk penguat sangat penting dan didasarkan pada jumlah bias transistor yang diperlukan untuk operasi serta amplitudo yang diperlukan untuk sinyal input.
Klasifikasi amplifier memperhitungkan porsi sinyal input di mana transistor melakukan serta menentukan efisiensi dan jumlah daya yang dikonsumsi dan dihilangkan oleh transistor switching dalam bentuk panas terbuang.
Kemudian kita bisa membuat perbandingan antara jenis-jenis klasifikasi penguat (amplifier) yang paling umum dalam tabel berikut.
Tabel Kelas-kelas Penguat Daya (Power Amplifier)
Kelas
|
A
|
B
|
C
|
AB
|
Sudut Konduksi
|
360
|
180
|
Kurang dari 0
|
180° sampai 360°
|
Titik-Q
|
Titik pusat dari jalur muatan
|
Tepat pada sumbu X
|
Dibawah sumbu X
|
Diantara sumbu X dan Pusat garis muatan
|
Efisiensi keseluruhan
|
Rendah 25 sampai 30%
|
Lebih baik 70 sampai 80%
|
Lebih tinggi dari 80%
|
Lebih baik daari A, tapi kurang dari B 50 sampai 70%
|
Distorsi sinyal
|
Tidak ada jika benar bias
|
Pada sumbu X titik crossover
|
Jumlah banyak
|
Jumlah kecil
|
Power/Daya diubah menjadi panas dari Transistor, Resistor, atau komponen lainnya dalam hal ini, membuat rangkaian elektronik apa pun tidak efisien dan akan mengakibatkan kegagalan prematur perangkat.
Jadi mengapa menggunakan penguat Kelas A jika efisiensinya kurang dari 40% dibandingkan dengan penguat Kelas B yang memiliki peringkat efisiensi lebih dari 70%. Pada dasarnya, penguat Kelas A memberikan output yang jauh lebih linear, Linearitas lebih dari respons frekuensi yang lebih besar bahkan jika ia mengkonsumsi daya DC dalam jumlah besar.
Dalam pengantar tutorial Penguat (Amplifier) ini , kita telah melihat bahwa ada berbagai jenis rangkaian penguat amplifier masing-masing dengan kelebihan dan kekurangannya sendiri.
Dalam tutorial berikutnya tentang Penguat (Amplifier), kita akan melihat jenis rangkaian penguat transistor yang paling sering digunakan, yaitu Penguat Common Emitter.
Kebanyakan penguat amplifier transistor berasal dari Common Emitter atau rangkaian tipe CE karena keuntungan besar dalam tegangan, arus dan daya serta karakteristik input/output yang sangat baik.
Dalam tutorial berikutnya tentang Penguat (Amplifier), kita akan melihat jenis rangkaian penguat transistor yang paling sering digunakan, yaitu Penguat Common Emitter.
Kebanyakan penguat amplifier transistor berasal dari Common Emitter atau rangkaian tipe CE karena keuntungan besar dalam tegangan, arus dan daya serta karakteristik input/output yang sangat baik.