PENGUAT KELAS C

BAB I

A.          Pedahuluan

Dunia teknologi terutama elektronika bisa dirasa semakin tahun semakin berkembang pesat. Dari teknologi yang sederhana sampai yang tercanggih sekarang bisa dirasakan oleh manusia, banyak peralatan-peralatan elektronika yang membantu kinerja manusia sekarang berpindah dari yang dahulu masih analog berubah menjadi serba digital. Televisi, handphone, notebook, laptop dan banyak peralatan elektronika lainnya yang sekarang menggunakan teknik digital.

Dengan kemajuan teknologi, piranti-piranti elektronika saat ini tidak bisa lepas dari komponen dasar pembentuk rangkain elektronika yang berupa semikonduktor baik silikon maupun germanium. Dari bahan inilah dibuat dioda dan kemudian tercipta pula transistor pada tahun 1940-an. Transistor merupakan komponen terpenting pada suatu alat elektronika, baik dalam penggunaan sederhana dalam arti masih dalam wujud transistor atau sudah terbentuk dalam sebuah IC ( Integrated Cirkuit ). Transistor dalam suatu alat elektronika bisa berfungsi sebagai penguat sinyal, penguat arus, penguat tegangan, sebagai saklar dan fungsi - fungsi yang lain yang dimiliki transistor.

Makalah ini dibuat untuk membahas fungsi transistor sebagai penguat yaitu khususnya penguat kelas A, B dan C. Penguat tipe A, B dan C memiliki ciri sendiri - sendiri baik dari baik dari segi fisik maupun fungsinya, walaupun pada kenyataanya sama - sama sebagai penguat. Makalah ini akan memberikan gambaran secara umum mengenai transistor sebagai penguat kelas A, B dan C. Akan tetapi makalah ini lebih membahas tengtang penguat kelas C saja, sedangkan penguat kelas A dan penguat kelas B hanya sebatas pengenalan saja. Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kata sempurna, oleh sebab itu kritik dan saran yang membangun dari berbagai pihak sangat kami harapkan guna untuk menyempurnakan makalah ini

BAB II

PEMBAHASAN

A.    PENGERTIAN PENGUAT DAYA

Istilah penguatan pada dasarnya berarti membuat menjadi lebih kuat. Dalam bidang elektronika maka yang diperkuat adalah amplitudo dari sinyal. Untuk mengerti bagaimana penguat bekerja perlu dimengerti dua tipe penguatan yang utama yaitu :

1.      Penguat tegangan yaitu penguat yang menguatkan tegangan dari sinyal masukan.

2. Penguat arus yaitu penguat yang menguatkan arus dari sinyal masukan.

Sedangkan penguat daya yaitu kombinasi dari dua tipe penguat di atas. Meskipun pada kenyataannya semua penguat adalah penguat daya karena tegangan tidak akan ada tanpa adanya daya kecuali jika impedansinya tak terhingga. Efisiensi dari penguat daya didefinisikan sebagai perbandingan dari daya yang diterima beban dengan daya yang diberikan oleh catu daya.

Gambar 1.1

Rangkaian penguat daya yang dibahas hanya penguat daya pada bagian akhir dari rangkaian transmitter pada sistim komunikasi. Daya yang akan dikirimkan ke antena harus mempunyai level yang cukup tinggi, sehingga informasi yang dipancarkan antena ini, yang berupa gelombang elektromagnetika, akan bisa merambat sampai ke tempat tujuannya (receiver) yang terpisah jauh dari transmitter dan masih mempunyai level daya tertentu yang memungkinkan adanya pendeteksian sinyal tersebut.

Pada rangkaian penguat daya, amplitudo sinyal sudah cukup besar, sehingga pembahasan dengan menggunakan besaran-besaran linier yang dilakukan pada penguat sinyal lemah tidak lagi relevan di sini. Macam -macam Penguat Daya Penguat daya diklasifikasikan menurut titik kerjanya. Titik kerja (titik Q) yaitu titik pada garis beban yang menggambarkan keadaan transistor saat

tidak ada sinyal masukan.

Suatu sistem penguat biasanya terdiri atas beberapa tingkat dimana penguat daya merupakan tingkat yang terakhir. Penguat daya dimaksudkan untuk memberikan daya maksimum kepada beban yang mungkin berupa loudspeaker, penggerak, kumparan atau komponen daya lainnya. Input dari sistem penguat berupa sinyal kecil yang kemudian dikuatkan oleh beberapa penguat tegangan dan akhirnya diumpankan ke penguat daya untuk memperoleh daya yang besar.

Fokus pembicaraan pada penguat sinyal kecil adalah linieritas penguat dan besarnya penguatan, sedangkan pada penguat daya pembahasan akan difokuskan pada efisiensi penguat, daya keluaran maksimum, dan penyesuai impedansi. Input penguat daya berupa sinyal besar, sehingga kemampuan daya transistor harus cukup besar untuk dapat memberikan daya kepada beban.

B.      PENGUAT DAYA KELAS C

Penguat kelas B perlu 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 C adalah seperti pada rangkaian berikut ini.

Gambar1.2 Rangkaian Dasar Penguat Kelas 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 85%, namun tingkat fidelitasnya memang lebih rendah.

Tetapi sebenarnya fidelitas yang tinggi bukan menjadi tujuan dari penguat jenis ini. Penguat kelas C dipakai pada penguat frekuensi tinggi. Karena posisi dari titik kerja di C yang berada di bawah kaki dari karakteristik transistor, maka arus kolektor ada pada interval yang lebih kecil dari setengah perioda. Efisiensi yang dicapai >85%. Untuk mendapatkan sinyal sinus (dengan band untuk sinyal informasinya) pada output penguat daya kelas C ini dipasangkan rangkaian resonansi.

Penggunaan tegangan DC yang dipasangkan secara serial dengan tegangan RF yang akan diperkuat memungkinkan dipilihnya titik-titik kerja di atas, yang akan mengklasifikasikan masing-masing penguat daya itu sesuai dengan namanya. Di bab ini kita hanya akan membahas penguat daya kelas C.

Penguat kelas C menghasilkan sinyal output kurang dari 180 derajat dari sinyal input. Hal ini karena bias yang diberikan kepada transistor terletak di bawah titik cut-off (mati). Untuk transistor NPN adalah dengan memberikan tegangan VBE negatif. Efesiensi penguat kelas C menjadi sangat tinggi, karena hidupnya transistor hanya sebentar saja. Penguat kelas C banyak digunakan pada penguat dengan rangkaian ternala, misalnya pada penguat akhir pemancar. Dengan menggunakan rangkaian ternala pada bagian output penguat kelas C dapat diperoleh sinyal output bentuk sinus. Secara keseluruhan bentuk sinyal output yang dihasilkan penguat kelas A, B, AB, dan C dapat dilihat pada gambar 3.

Gambar 1.3 Bentuk gelombang kelas A, AB, B dan C

 

                Gambar 1.4 Penguat kelas C dan tanggapan frekuensinya

 Rangkaian tangki resonansi LC paralel, memiliki frekuensi resonansi sebesar:

Pada saat sinyal input tertala pada frekuensi fr tegangan output akan maksimum dan bersifat sinusoida, dengan penguatan tegangan sebesar Amax. Untuk menganalisa rangkaian ini, pertama-tama dilakukan Rangkaian ekivalen DC. Selanjutnya dilakukan pembuatan garis beban ditunjukkan pada gambar berikut.

Rangkaian DC ekivalen dan garis beban DC dan AC

Gambar 1.5 Rangkaian DC ekivalen dan garis beban DC dan AC

Transistor tersebut tidak ada pembiasan

·         VBE = 0 = IC = 0 untuk sinyal input < 0,7 V

·         titik Q akan cuttoff pada garis beban

·         RS : hambatan kolektor DC (resistansi induktor RF)  garis beban relatif vertikal karena RS kecil.

Rangkaian ekivalen AC  penguat CE (common emitor) ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 1.6  Rangkaian ekivalen AC

seperti ditunjukkan pada garis beban di atas, dengan rc : hambatan kolektor AC. Jadi pada penguat kelas C swing tegangan sebesar VCC dan arus saturasi sebesar VCC/rc.

Gambar 1.6 Titik kerja Penguat daya kelas C

Analisa Rangkaian DC

Diketahui pada rangkaian penguat C

R_B=R₁//R₂/R₁+R₂

V_RB=I_B.R_B

V_RE=I_E.R_E

V_RC=I_C.R_C

LOOP 1:

Z_V=0

V_BB-V_RB-V_BE-V_RE=0

V_BB-V_BE=V_RB+V_RE                              

            =I_B.R_B+I_E.R_E

I_E=I_B+I_C

V_BB-V_BE=I_B.R_B+I_C.R_E

            =I_B.R_B+(I_B+I_C)R_E

            =I_B(R_B+I_B(1+β)R_E)

I_B=V_BB-V_BE/_RB+(1+β)R_E

LOOP 2

Z_V=0

V_CC-V_RC-V_CE-V_RE=0

V_CC-V_CE=V_RC+V_RE

            =I_C.R_C+I_E.R_E

            =I_C.R_C+I_C.R_E

            =I_C(R_C+R_E)

Garis Beban DC

Analisa Rangkaian AC

                                       

Karena I_CQ = 0 dan V_CEQ = V_CC  , maka :

Garis Beban AC

Perhitungan Daya

Efisiensi

 Penguat kelas C memiliki efisiensi yang tinggi bahkan sampai 100%

BAB III

PENUTUP

3.1       KESIMPULAN       

Penguat kelas C hampir selalu mempunyai nilai Q rangkaian lebih besar dari pada 10. Artinya lebar pita lebih kecil dari pada 10 % frekuensi resonansi. Oleh karena itu, penguat kelas C disebut penguat pita sempit (narrowband circuit). Penguat kelas C hanya dapat memperkuat frekuensi resonansi dan frekuensi-frekuensi yang berada di dekatnya.

           

Daya beban ac penguat kelas C diberikan oleh:

Gambar Rangkaian

Gambar Penguat Kelas C

Rangkaian dasar Penguat Kelas C

Analisis Rangkaian

Pada rangkaian 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.

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.

Implementasi rangkaian

·        Pendeteksi dan penguat frekuensi pilot

·        Rangkaian penguat tuner RF