Apa itu Penguat (Amplifier) Push-pull: Diagram Rangkaian dan Prinsip Kerjanya
Ketika kebutuhan komunikasi audio jarak jauh meningkat, hal itu menciptakan kebutuhan untuk meningkatkan amplitudo sinyal listrik untuk mengirimkannya dalam jarak jauh. Departemen seperti telepon dan telegrafi, transmisi dupleks, dll mengadopsi berbagai metode untuk meningkatkan sinyal, tetapi hasilnya tetap tidak memuaskan.
Sekitar tahun 1912 dunia pertama kali diperkenalkan dengan Amplifier. Ini adalah perangkat yang dapat memperkuat untuk meningkatkan kekuatan sinyal input. Pada amplifier awal, tabung vakum digunakan yang kemudian digantikan oleh transistor pada tahun 1960-an.
Ada banyak jenis penguat (amplifier) berdasarkan rangkaian aktif yang digunakan untuk mendesainnya, berdasarkan operasinya, dll. Penguat daya dirancang untuk meningkatkan daya yang tersedia untuk beban. Amplifier Push-pull merupakan salah satu penguat daya atau power amplifier.
Apa itu Penguat (Amplifier) Push-pull?
Amplifier Push-pull adalah jenis penguat daya. Ini berisi sepasang perangkat aktif seperti sepasang transistor pelengkap. Di sini satu transistor mensuplai daya ke beban dari catu daya positif dan transistor lainnya menyalurkan arus dari beban ke ground.
Penguat ini lebih efisien daripada penguat (amplifier) kelas-A ujung tunggal. Transistor yang ada di penguat ini anti-fase. Perbedaan antara output kedua transistor ini diberikan pada beban. Harmonik urutan genap yang ada dalam sinyal akan dihilangkan. Metode ini mengurangi distorsi yang ada dalam sinyal karena komponen non-linearitas.
Penguat ini disebut amplifier push-pull karena di sini salah satu transistor Mendorong (Pushes) arus ke satu arah sedangkan yang lain menarik (pull’s) arus ke arah lain. Dalam amplifier push-pull, satu transistor bekerja selama setengah positif dari siklus sinyal sementara yang lain bekerja selama setengah negatif.
Diagram Rangkaian
Rangkaian Amplifier Push-pull berisi dua transistor, transistor NPN dan transistor PNP, sebagai perangkat aktif. Transistor ini anti fase. Satu transistor mendapat bias maju (forward bias) selama setengah siklus positif dari sinyal sementara yang lain selama setengah siklus negatif. Untuk membagi sinyal input menjadi dua sinyal identik 180 derajat dari fase, T1 digunakan transformator kopling center-tap pada sumber penguat.
Penguat ini dapat dibangun dalam konfigurasi yang berbeda seperti penguat (amplifier) Push-pull Kelas-A, Kelas-B, dan Kelas-AB. Rangkaian yang dirancang untuk kelas-kelas ini berbeda.
Diagram Rangkaian untuk Penguat (Amplifier) Push-pull Kelas-A
Penguat (amplifier) Kelas-A berisi dua transistor identik Q1 dan Q2. Terminal emitter dari kedua transistor ini dihubungkan bersama. Resistor R1 dan R2 digunakan untuk membiaskan transistor. Satu transistor harus bias maju selama setengah siklus positif dari sinyal sementara yang lain selama setengah siklus negatif.
Terminal collector dari kedua transistor ini dihubungkan ke dua ujung belitan primer transformator output T2. Ujung dasar kedua transistor ini dihubungkan ke belitan sekunder T1 transformator input. Catu daya dihubungkan antara center-tap primer T2 dan persimpangan emitter Q1, Q2.
Beban dipasang ke sekunder transformator T2. Arus diam dari Q1 dan Q2 mengalir ke arah yang berlawanan melalui separuh bagian primer T2. Ini membatalkan saturasi magnet di rangkaian.
Diagram Rangkaian untuk Penguat (Amplifier) Push-pull Kelas B
Tidak ada resistor bias R1 dan R2 pada penguat (amplifier) Kelas-B. Di sini kedua transistor bias pada titik potong. Transistor tidak mengkonsumsi daya apapun selama kondisi ideal. Dengan demikian, efisiensi penguat (amplifier) push-pull kelas B lebih tinggi daripada penguat (amplifier) push-pull Kelas-A.
Diagram Rangkaian Penguat (amplifier) Push-pull Kelas AB
Rangkaian ini mirip dengan penguat (amplifier) push-pull Kelas A. Tetapi tidak seperti Kelas A di Kelas AB nilai resistor bias dipilih sedemikian rupa sehingga transistor Q1 dan Q2 bias tepat di atas pemotongan tegangan.
Pengaturan ini mengurangi waktu di mana transistor akan OFF secara bersamaan. Dengan demikian, distorsi silang berkurang pada penguat (amplifier) Kelas AB.
Prinsip Kerja Penguat (Amplifier) Push-pull
Tahap output penguat (amplifier) ini dapat menggerakkan arus di kedua arah melalui beban. Ini berisi dua transistor anti-fase Q1 dan Q2. T1 transformator kopling input membagi sinyal input menjadi dua bagian yang identik, setiap 180 derajat keluar fase.
Satu transistor bias maju selama setengah siklus positif dan melewati arus. Transistor lain tetap bias terbalik selama setengah siklus positif. Kondisi ini dibalik ketika setengah siklus negatif diterapkan pada transistor.
Arus collector I1 dan I2 dari Q1 dan Q2 mengalir ke arah yang sama melalui bagian yang sesuai dari transformator primer T2. Ini menginduksi output yang diperkuat dari sinyal input di sekunder transformator T2. Dengan demikian, arus melalui sekunder T2 adalah selisih antara arus kolektor dari transistor.
Kelebihan / Keuntungan
Output dari penguat (amplifier) Push-pull adalah selisih antara arus collector dari kedua transistor tersebut. Ini menghilangkan harmonisa pada output. Metode ini juga mengurangi distorsi. Penguat (amplifier) kelas B memiliki efisiensi tinggi dan dapat bekerja pada kondisi catu daya terbatas.
Penguat (amplifier) kelas-B memiliki rangkaian sederhana dan outputnya bahkan tidak mengandung harmonisa. Distorsi silang berkurang pada penguat (amplifier) Kelas AB.
Aplikasi / Penerapan
Beberapa aplikasi Penguat (amplifier) Push-pull adalah sebagai berikut-
- Amplifier ini digunakan dalam sistem RF.
- Dalam sistem digital, amplifier ini digunakan karena biayanya yang rendah dan desain yang lebih kecil.
- Ini digunakan untuk amplifikasi audio di TV, Ponsel, Komputer.
- Dalam sistem komunikasi jarak jauh di mana distorsi rendah diperlukan, amplifier ini digunakan.
- Ini digunakan dengan pengeras suara.
- Untuk penguatan sinyal frekuensi radio.
- Dalam sistem elektronik daya Amplifier push-pull digunakan.
Pertanyaan
1). Mengapa disebut Amplifier Push-pull?
Penguat atau Amplifier ini memiliki dua transistor di rangkaian. Salah satu transistor mendorong (push) arus menuju output selama setengah siklus positif dari sinyal input. Transistor lainnya menarik (pulls) arus ke arah output selama setengah siklus negatif dari sinyal input. Dengan demikian, penguat disebut sebagai Penguat (amplifier) Push-pull.
2). Apa itu Amplifier Push-pull Complimentary?
Penggunaan transformator membuat desain penguat (amplifier) push-pull berukuran besar. Untuk menghilangkan kerugian ini, dua transistor, NPN dan PNP, yang saling melengkapi digunakan pada tahap input Push-pull amplifier. Desain ini dikenal sebagai Amplifier Push-pull Complimentary.
3). Apa itu Push-pull?
Tahap keluaran push-pull dirancang menggunakan dua transistor pelengkap yang secara bergantian memasok beban arus dan menyerap arus dari beban.
4). Mengapa Amplifier Push-pull digunakan?
Amplifier push-pull biasanya lebih disukai untuk memperkuat sinyal tanpa distorsi.
5). Penguat (amplifier) mana yang memiliki efisiensi tertinggi?
Amplifier Push-pull Kelas B memiliki efisiensi tertinggi 78,9%.
Selain transistor, tabung vakum juga digunakan sebagai elemen aktif pada amplifier tersebut. Saat ini transformator sangat jarang digunakan pada tahap output amplifier. Dalam push-pull simetris, setiap pasangan output mencerminkan yang lainnya.
Di sini, transistor NPN satu bagian dicerminkan dengan PNP bagian lainnya. Demikian pula, ada push-pull hukum kuasi-simetris, super simetris, tergantung pada rangkaian outputnya.