TuGas 1 Mata Kuliah Broadcasting

1. PENGUAT KELAS A

a. Pengertian Penguat Kelas A

Penguat tipe kelas A dibuat dengan mengatur arus bias yang sesuai di titik tertentu yang ada pada garis bebannya, sehingga seluruh sinyal keluarannya bekerja pada daerah aktif. Selanjutnya dapat menggambar garis beban rangkaian ini dari rumus tersebut. Sedangkan resistor Ra dan Rb dipasang untuk menentukan arus bias. Sebelumnya menetapkan berapa besar arus Ib yang memotong titik Q.

Ciri khas dari penguat kelas A, seluruh sinyal keluarannya bekerja pada daerah aktif. Penguat tipe class A disebut sebagai penguat yang memiliki tingkat fidelitas yang tinggi. Asalkan sinyal masih bekerja di daerah aktif, bentuk sinyal keluarannya akan sama persis dengan sinyal input. Namun penguat kelas A ini memiliki efisiensi yang rendah kira-kira hanya 25% - 50%. Ini tidak lain karena titik Q yang ada pada titik A, sehingga walaupun tidak ada sinyal input (atau ketika sinyal input = 0 Vac) transistor tetap bekerja pada daerah aktif dengan arus bias konstan.

Transistor selalu aktif (ON) sehingga sebagian besar dari sumber catu daya terbuang menjadi panas.Karena ini juga transistor penguat kelas A perlu ditambah dengan pendingin ekstra seperti heatsink yang lebih besar.

Contoh dari penguat class A adalah adalah rangkaian dasar common emiter (CE) transistor.Penguat tipe kelas A dibuat dengan mengatur arus bias yang sesuai di titik tertentu yang ada pada garis bebannya.

Sumber teori : http://elkakom.blogspot.com/2011/04/penguat-kelas-a_12.html

b. Rangkaian Penguat Kelas A

Gambar 1.1 Rangkaian penguat kelas A

c. Prinsip Kerja Penguat Kelas A

Garis beban pada penguat di atas ditentukan oleh resistor Rc dan Re dari rumus VCC = VCE + IcRc+ IeRe. Jika Ie = Ic maka dapat disederhanakan menjadi VCC = VCE + Ic (Rc+Re). Selanjutnya pembaca dapat menggambar garis beban rangkaian ini dari rumus tersebut. Sedangkan resistor Ra dan Rb dipasang untuk menentukan arus bias. Pembaca dapat menentukan sendiri besar resistor-resistor pada rangkaian tersebut dengan pertama menetapkan berapa besar arus Ib yang memotong titik Q.

d. Kelebihan Dan Kekurangan Penguat Kelas A

Kelebihan :

 Sinyal keluaran sama dengan sinyal input.

 Bentuk rangkaian lebih sederhana dari penguat yang lain.

 Tidak terjadi crossover device

Kekurangan :

 Memiliki efisiensi yang rendah kira-kira hanya 25% - 50%.

 Transistor selalu aktif (ON) sehingga sebagian besar dari sumber catu daya terbuang menjadi panas.

2. PENGUAT KELAS B

a. Pengertian Penguat Kelas B

Titik B adalah satu titik pada garis beban dimana titik ini berpotongan dengan garis arus Ib = 0. Karena letak titik yang demikian, maka transistor hanya bekerja aktif pada satu bagian phase gelombang saja.

Panas yang berlebih menjadi masalah tersendiri pada penguat kelas A. Maka dibuatlah penguat kelas B dengan titik Q yang digeser ke titik B (pada gambar 1 di bawah). Titik B adalah satu titik pada garis beban dimana titik ini berpotongan dengan garis arus Ib = 0. Karena letak titik yang demikian, maka transistor hanya bekerja aktif pada satu bagian phase gelombang saja. Oleh sebab itu penguat kelas B selalu dibuat dengan 2 buah transistor Q1 (NPN) dan Q2 (PNP).

Sumber teori : http://elkakom.blogspot.com/2011/04/penguat-kelas-b_12.html

b. Rangkaian Penguat kelas B

Gambar 1.2 Rangkaian penguat puss Pull

c. Prinsip kerja Penguat kelas B

Karena kedua transistor ini bekerja bergantian, maka penguat kelas B sering dinamakan sebagai penguat Push-Pull. Rangkaian dasar PA kelas B adalah seperti pada gambar-1.2. Jika sinyalnya berupa gelombang sinus, maka transistor Q1 aktif pada 50 % siklus pertama (phase positif 0o-180o) dan selanjutnya giliran transistor Q2 aktif pada siklus 50 % berikutnya (phase negatif 180o – 360o). Penguat kelas B lebih efisien dibanding dengan kelas A, sebab jika tidak ada sinyal input ( vin = 0 volt) maka arus bias Ib juga = 0 dan praktis membuat kedua trasistor dalam keadaan OFF.

Efisiensi penguat kelas B kira-kira sebesar 75%. Namun bukan berarti masalah sudah selesai, sebab transistor memiliki ke-tidak ideal-an. Pada kenyataanya ada tegangan jepit Vbe kira-kira sebesar 0.7 volt yang menyebabkan transistor masih dalam keadaan OFF walaupun arus Ib telah lebih besar beberapa mA dari 0. Ini yang menyebabkan masalah cross-over pada saat transisi dari transistor Q1 menjadi transistor Q2 yang bergantian menjadi aktif. Gambar-1.3 menunjukkan masalah cross-over ini yang penyebabnya adalah adanya dead zone transistor Q1 dan Q2 pada saat transisi. Pada penguat akhir, salah satu cara mengatasi masalah cross-over adalah dengan menambah filter cross-over (filter pasif L dan C) pada masukan speaker.

Gambar 1.3 Kurva penguatan kelas B

Sumber teori : http://fadli84.files.wordpress.com/2009/03/pengantar penguat.pdf

d. Kelebihan Dan Kekurangan Penguat Kelas B

Kelebihan :

Ø Praktis membuat kedua trasistor dalam keadaan OFF.

Ø Efisiensi penguat kelas B kira-kira sebesar 75%.

· Kekurangan :

Ø Transistor memiliki ke-tidak ideal-an.

3. PENGUAT KELAS AB

a. Pengertian dasar kelas AB

Cara lain untuk mengatasi cross-over adalah dengan menggeser sedikit titik Q pada garis beban dari titik B ke titik AB. Ini tujuannya tidak lain adalah agar pada saat transisi sinyal dari phase positif ke phase negatif dan sebaliknya, terjadi overlap diantara transistor Q1 dan Q2. Pada saat itu, transistor Q1 masih aktif sementara transistor Q2 mulai aktif dan demikian juga pada phase sebaliknya. Penguat kelas AB merupakan kompromi antara efesiensi (sekitar 50% - 75%) dengan mempertahankan fidelitas sinyal keluaran.

b. Rangkaian dasar AB

c. Prinsip Kerja Penguat Kelas AB

Ada beberapa teknik yang sering dipakai untuk menggeser titik Q sedikit di atas daerah cut-off. Resistor R2 di sini berfungsi untuk memberi tegangan jepit antara base transistor Q1 dan Q2. Pembaca dapat menentukan berapa nilai R2 ini untuk memberikan arus bias tertentu bagi kedua transistor. Tegangan jepit pada R2 dihitung dari pembagi tegangan R1, R2 dan R3 dengan rumus VR2 = (2VCC) R2/(R1+R2+R3). Lalu tentukan arus base dan lihat relasinya dengan arus Ic dan Ie sehingga dapat dihitung relasiny dengan tegangan jepit R2 dari rumus VR2 = 2x0.7 + Ie(Re1 + Re2). Penguat kelas AB ternyata punya masalah dengan teknik ini, sebab akan terjadi peng-gemukan sinyal pada kedua transistornya aktif ketika saat transisi. Masalah ini disebut dengan gumming.

d. Kelebihan Dan Kekurangan Penguat Kelas AB

Kelebihan :

Ø kompromi antar efisiensi dan fidelitas penguat

Ø kompromi antara efesiensi (sekitar 50% - 75%)

Kekurangan :

Ø mengaktifkan salah satu transistor saja pada saat transisi.

Sumber teori : http://elkakom.blogspot.com/2011/04/tugas-2-penguat-kelas ab.html

4. PENGUAT KELAS C

Transistor penguat kelas C bekerja aktif hanya pada phase positif saja, bahkan jika perlu cukup sempit hanya pada puncak-puncaknya saja dikuatkan. Sisa sinyalnya bisa direplika oleh rangkaian resonansi L dan C.

Untuk penguat kelas B dibutuhkan 2 transistor untuk bekerja dengan baik, maka ada penguat yang disebut kelas C yang hanya perlu 1 transistor. Ada beberapa aplikasi yang memang hanya memerlukan 1 phase positif saja. Contohnya adalah pendeteksi dan penguat frekuensi pilot, rangkaian penguat tuner RF dan sebagainya. Transistor penguat kelas C bekerja aktif hanya pada phase positif saja, bahkan jika perlu cukup sempit hanya pada puncak-puncaknya saja dikuatkan. Sisa sinyalnya bisa direplika oleh rangkaian resonansi L dan C. Tipikal dari rangkaian penguat kelas

Sumber teori : http://fadli84.files.wordpress.com/2009/03/pengantar penguat.pdf

b. Rangkaian dasar penguat c

Gambar 1.6 Rangkaian penguat kelas C

C. Prinsip dasar penguat C

Rangkaian ini juga tidak perlu dibuatkan bias, karena transistor memang sengaja dibuat bekerja pada daerah saturasi. Rangkaian L C pada rangkaian tersebut akan ber-resonansi dan ikut berperan penting dalam me-replika kembali sinyal input menjadi sinyal output dengan frekuensi yang sama. Rangkaian ini jika diberi umpanbalik dapat menjadi rangkaian osilator RF yang sering digunakan pada pemancar. Penguat kelas C memiliki efisiensi yang tinggi bahkan sampai 100%, namun tingkat fidelitasnya memang lebih rendah. Tetapi sebenarnya fidelitas yang tinggi bukan menjadi tujuan dari penguat jenis ini.

e. Kelebihan Dan Kekurangan Penguat Kelas C

· Kelebihan :

Ø Penguat kelas C memiliki efisiensi yang tinggi bahkan sampai 100%.

· Kekurangan :

Ø Namun tingkat fidelitasnya memang lebih rendah.

Ø Pada kekurangan kelas B, kelas C lebih parah.

Ø Kelas C tidak dapat digunakan pada audio amplifier.

5. PENGUAT KELAS D

a. Pengertian penguat Kelas D

Penguat kelas-D adalah sebuah penguat elektronik yang menggunakan pensakelaran transistor sebagai metoda utama untuk memberikan daya keluaran, tidak seperti penguat linier kelas-A, kelas-B, ataupun kelas-AB yang menggunakan resistansi aktif dari transistor. Oleh karena itu, penguat ini memiliki efisiensi daya yang lebih tinggi, dengan hasil tambahan berupa pengurangan benaman bahang yang dibutuhkan. Filter LC lulus bawah menghaluskan pulsa-pulsa keluaran pada beban.

Penguat kelas-D sering digunakan jika dibutuhkan keluaran berdaya tinggi. Sebagai contoh, sistem penguat Crest Audio CD3000 yang memiliki daya keluaran 1500 watt, hanya seberat 21 kg

Sumber teori : http://id.wikipedia.org/wiki/Penguat_kelas-D

b. Rangkaian dasar penguat D

Gambar 1.7 Rangkaian penguat kelas D

Gambar 1.7 Ilustrasi modulasi PWM penguat kelas d

c. Prinsip kerja penguat D

Penguat kelas D menggunakan teknik PWM (pulse width modulation), dimana lebar dari pulsa ini proporsioal terhadap amplituda sinyal input. Pada tingkat akhir, sinyal PWM men-drive transistor switching ON dan OFF sesuai dengan lebar pulsanya. Transistor switching yang digunakan biasanya adalah transistor jenis FET. Konsep penguat kelas D ditunjukkan pada gambar-1.7. Teknik sampling pada sistem penguat kelas D memerlukan sebuah generator gelombang segitiga dan komparator untuk menghasilkan sinyal PWM yang proporsional terhadap amplituda sinyal input. Pola sinyal PWM hasil dari teknik sampling ini seperti digambarkan pada gambar-1.8. Paling akhir diperlukan filter untuk meningkatkan fidelitas.

d. Kelebihan Dan Kekurangan Penguat Kelas C

· Kelebihan

¨ Efisiensi daya yang tinggi (mencapai ≥90%)

¨ Pengurangan ukuran dan berat penguat.

¨ Pengurangan borosan daya sebagai bahang.

¨ Pengurangan ukuran benaman bahang (karena efisiensinya yang tinggi)

· Kekurangan

¨ selalu ada kerugian,

¨ baik karena kebocoran,

¨ penurunan tegangan,

¨ kecepatan pensakelaran.

Sumber teori : http://id.wikipedia.org/wiki/Penguat_kelas-D