Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Widget Atas Posting

Box 1 , scroll ke bawah

Box 2 , scroll ke bawah

Box 3 , scroll ke bawah

Box 4

Power Amplifier Kelas A, Kelebihan, kekurangan dan Penerapannya

Sekilas Tentang Power Amplifier

Penguat Common Emitor sering digunakan untuk tipe penguat dengan gain yang besar. Penguat ini didesain untuk menghasilkan ayunan tegangan output yang besar dari tegangan input yang relative kecil, hanya beberapa milli volt saja. Bagaimanapun juga sebuah amplifier dibutuhkan untuk menggerakkan beban resistif seperti loudspeaker atau menggerakkan motor pada aplikasi robot yang membutuhkan konsumsi arus yang besar, sehingga power amplier mutlak diperlukan Fungsi utama dari sebuah power amplifier memperkuat sinyal input untuk diumpankan ke beban 

amplifier

Gambar 1. Seperangkat Amplifier

Pada dasarnya amplifier daya juga merupakan amplifier tegangan perbedaannya adalah bahwa kemampuan beban yang terhubung ke output relatif rendah, misalnya Loud Speaker dengan impendansi 4Ω atau 8Ω yang mengakibatkan arus tinggi mengalir melalui kolektor transistor. Karena arus beban tinggi ini transistor output yang digunakan untuk tahap output power amplifier, adalah transistor yang berdaya besar, misalnyai 2N3055 perlu memiliki tegangan dan peringkat daya yang lebih tinggi daripada yang umum digunakan untuk amplifier sinyal kecil seperti BC107. Keutamaan dari power amplifier kelas A menguatkan sinyal secara keseluruhan namun memiliki tingkat efisiensi konversi yang rendah. Arus yang besar pada output akan banyak hilang dalam bentuk panas


Effisiensi Power Amplifier

Tingat effisiensi dari sebuah penguat dipengaruhi oleh konfigurasinya. Jika sebuah penguat menguatkan sepenuhnya sinyal input maka sinyal keluaran akan besar namun tingkat efisiensinya rendah. Penguat akan bekerja secara kontinyu dan menimbulkan rugi rugi berupa panas.


Diagram  blok amplifier
Gambar 2. Diagram Blog Penguat Amplifier
Untuk menghitung efisiensi sebuah penguat dapat digunakan rumus sebagai berikut

Dimana :
  •  η%  adalah Effisiensi dari Amplifier
  • Pout  Daya output yang diumpankan ke beban
  • Pdc  Adalah daya Dc dari sumber tegangan
Untuk power amplifier, sangat penting bahwa catu daya amplifier dirancang dengan baik untuk memberikan daya kontinu maksimum yang tersedia untuk sinyal output


Amplifier Kelas A


Jenis konfigurasi power amplifier yang paling umum digunakan adalah Amplifier Kelas A. Amplifier Kelas A adalah bentuk amplifier daya paling sederhana yang menggunakan transistor switching tunggal dalam konfigurasi sirkuit emitor umum standar seperti yang terlihat sebelumnya untuk menghasilkan output terbalik. Transistor selalu bias "ON" sehingga dilakukan selama satu siklus lengkap bentuk gelombang sinyal input yang menghasilkan distorsi minimum dan amplitudo maksimum sinyal output.
Ini berarti bahwa konfigurasi Amplifier Kelas A adalah mode operasi yang ideal, karena tidak ada distorsi crossover atau switch-off ke bentuk gelombang output bahkan selama setengah negatif dari siklus. Tahapan output power amplifier Kelas A dapat menggunakan transistor daya tunggal atau dua transistor yang terhubung bersama untuk berbagi arus beban tinggi. 

Rangkaian Amplifier Single Stage


Ini adalah jenis rangkaian  power amplifier Kelas A yang paling sederhana. Ini menggunakan transistor  tunggal untuk tahap output dengan beban resistif yang terhubung langsung ke terminal Collector. Pada saat  transistor bekerja, maka arus akan diteruskan ke kolektor, sehingga arus yang melewati tahanan pada emitor akan terbatasi dan akan membatasi output fase negatif. Efisiensi rangkaian  jenis ini sangat rendah (kurang dari 30%) dan memberikan output daya kecil untuk saluran pembuangan besar pada catu daya DC. Tahap amplifier Kelas A melewati arus beban yang sama bahkan ketika tidak ada sinyal input yang diterapkan sehingga diperlukan pendingin yang  besar untuk transistor output.


Rangkaian Amplifier Kelas A Single Stage
Gambar 3. Rangkaian Amplifier Kelas A Single Stage


Namun, cara sederhana lainnya untuk meningkatkan kapasitas penanganan rangkaian  saat ini sementara pada saat yang sama mendapatkan penguatan daya yang lebih besar adalah dengan mengganti transistor output tunggal dengan Darlington Transistor. Jenis perangkat ini pada dasarnya adalah dua transistor dalam satu paket, satu transistor "pilot" kecil dan transistor "switching" lain yang lebih besar. Keuntungan  dari perangkat ini adalah bahwa impedansi input sama besar sementara impedansi output relatif rendah, sehingga mengurangi rugi rugi daya

Transistor dengan Konfigurasi Darlington

Keuntungan dari rangkiaan konfigurasi darlington yaitu memiliki  Beta (β) atau nilai hfe dari dua transistor, sehingga nilainya akan lebih tinggi dibandingkan pada rangkaian transistor tunggal

Rangkaian Penguat Kelas A Konfigurasi Darlington
Gambar 4. Rangkaian Penguat Kelas A Konfigurasi Darlington


Untuk meningkatkan efisiensi daya penuh amplifier Kelas A dimungkinkan untuk merancang rangkaian dengan transformator yang terhubung langsung di sirkuit Collector untuk membentuk sirkuit yang disebut Transformer Coupled Amplifier. Transformator meningkatkan efisiensi amplifier dengan mencocokkan impedansi beban dengan output amplifier menggunakan turn rasio ( n ) transformator 

Rangkaian Amplifier dengan Transformer-coupled 

Rangkaian Penguat Kelas A Jenis Transformerd Couple
Gambar 5. Rangkaian Penguat Kelas A Jenis Transformerd Couple

Pada saat arus kolektor Ic dikurangi menjadi di bawah Q-point quiescent yang diatur oleh tegangan bias dasar, karena variasi dalam arus dasar, fluks magnetik di inti transformator runtuh menyebabkan emf yang diinduksi dalam trafo primer berliku. Ini menyebabkan tegangan kolektor seketika naik ke nilai dua kali tegangan pasokan 2Vcc memberikan arus kolektor maksimum dua kali Ic ketika tegangan Kolektor minimal. Kemudian efisiensi konfigurasi amplifier Kelas A jenis ini dapat dihitung sebagai berikut.
Tegangan VCE efektif:


Arus ICE efektif


Daya Keluaran efektif




Daya rata rata dari sumber :



Effisiensi daya Rangkian penguat kelas A dengan transformer couple adalah



Transformator output meningkatkan efisiensi amplifier dengan mencocokkan impedansi beban dengan impedansi output amplifier. Dengan menggunakan transformator output atau sinyal dengan rasio belokan yang sesuai, efisiensi amplifier kelas-A yang mencapai 40% dimungkinkan dengan amplifier daya tipe Kelas-A yang paling tersedia secara komersial adalah jenis konfigurasi ini. Namun, transformator adalah perangkat induktif karena berliku dan intinya sehingga penggunaan komponen induktif dalam sirkuit switching amplifier paling baik dihindari karena emf belakang yang dihasilkan dapat merusak transistor tanpa perlindungan yang memadai. Juga kerugian besar lainnya dari jenis transformator ini ditambah kelas A sirkuit amplifier adalah biaya tambahan dan ukuran transformator audio yang diperlukan. Jenis "Kelas" atau klasifikasi yang diberikan amplifier benar-benar tergantung pada sudut konduksi, bagian dari 360 derajat siklus bentuk gelombang input, 

Demikian artikel tentang Power amplifier kelas A, kelebihan, kekurangan dan penerapannya, semoga bermanfaat, jika ada diskusi silakan tuliskan di kolom komentar