Tutorial Pengantar Amplifier Kelas A, B, AB

Sebuah Pengantar Amplifier

Tidak semua amplifier sama

        dan karena itu 

diklasifikasikan menurut konfigurasi sirkuit mereka

        dan metode operasi.

Dalam "Electronics",

        penguat sinyal kecil biasanya digunakan perangkat

 karena mereka memiliki kemampuan untuk memperkuat sinyal masukan yang relatif kecil,

 misalnya

     dari Sensor seperti foto-perangkat, 

                menjadi sinyal output yang jauh lebih besar

misalnya untuk menggerakkan relay, lampu atau loudspeaker


Ada banyak bentuk sirkuit elektronik yang digolongkan sebagai amplifier,

                    dari Penguat Operasional dan Penguat Sinyal Kecil

hingga Signal Besar dan Power Amplifier.

            Klasifikasi dari sebuah penguat tergantung pada ukuran sinyal,

 konfigurasi besar atau kecil fisik dan bagaimana memproses sinyal input, 

yaitu hubungan antara sinyal input dan arus yang mengalir dalam beban.

Jenis atau klasifikasi dari sebuah penguat diberikan pada tabel berikut.

Klasifikasi Amplifier

Jenis Signal	Jenis Konfigurasi	Klasifikasi	Frekuensi Operasi
Sinyal kecil	Emitter umum	Amplifier kelas A	Direct Current (DC)
Sinyal besar	Basis umum	Kelas B Amplifier	Frekuensi audio (AF)
	Kolektor umum	Kelas AB Amplifier	Radio Frekuensi (RF)
		Kelas C Amplifier	VHF, UHF dan SHF Frekuensi

Amplifier dapat dianggap sebagai kotak sederhana atau blok

          yang berisi perangkat penguatan,

seperti

     Transistor , Field Effect Transistor atau Op-amp ,

yang memiliki dua terminal input dan dua terminal output (ground yang umum)

dengan sinyal output yang jauh lebih besar

               dibandingkan dengan sinyal input seperti "Amplified".


Umumnya,

                   sebuah penguat sinyal yang ideal memiliki tiga sifat utama,

       Masukan Perlawanan atau ( Rin ),

                           Keluaran Perlawanan atau ( Rout )

 dan tentu saja amplifikasi umumnya dikenal sebagaiGain atau ( A ).

Tidak peduli seberapa rumit suatu rangkaian penguat,

model amplifier umum masih dapat digunakan untuk menunjukkan hubungan dari tiga sifat tersebut

Model Ideal Amplifier

Perbedaan antara sinyal input dan output dikenal sebagai Gain dari penguat

       dan pada dasarnya adalah

ukuran dari seberapa banyak amplifier "menguatkan" sinyal input.

Sebagai contoh,

               jika kita memiliki sinyal input dari 1 volt dan output 50 volt, 

maka gain dari penguat akan "50".

 Dengan kata lain,

             sinyal input telah meningkat dengan faktor 50.

 Peningkatan ini disebut Gain .


Gain penguat hanyalah rasio output dibagi-oleh input.

 Gain memiliki satuan sebagai yang rasio, 

               tetapi dalam Elektronika itu biasanya diberi simbol "A" , untuk Amplifikasi.

Maka

                  keuntungan dari sebuah penguat hanya dihitung sebagai

 "sinyal output dibagi dengan sinyal input".


amplifier Gain


Pengantar gain penguat dapat dikatakan

                     hubungan yang ada antara sinyal yang diukur pada output

                                       dengan sinyal diukur pada input. 

Ada tiga jenis amplifier gain yang dapat diukur 

         dan ini adalah: Voltage Gain ( Av ),

sekarang Gain ( Ai )

                   dan Tenaga Gain ( Ap ) tergantung pada kuantitas yang diukur

dengan contoh-contoh dari jenis yang berbeda

 dari keuntungan yang diberikan di bawah ini .

Amplifier Gain of the Input Signal

Voltage Amplifier Gain



Current Amplifier Gain



Power Amplifier Gain





Perhatikan

           bahwa untuk Power Gain

 Anda juga dapat membagi tenaga yang diperoleh pada output

                 dengan tenaga yang diperoleh pada masukan.

Juga ketika menghitung gain dari sebuah penguat, subscript v , i dan p 

                 digunakan untuk menunjukkan jenis gain sinyal yang digunakan.


Kekuatan Gain atau tingkat kekuatan amplifier juga dapat dinyatakan dalam Decibel , ( dB ).

 Bel (B) adalah unit logaritmik (basis 10)

             pengukuran yang tidak memiliki unit.

Karena Bel terlalu besar satuan ukuran,

 itu diawali dengan deci membuatnya desibel

                  bukan dengan satu decibel menjadi sepersepuluh (1/10) dari Bel.

 Untuk menghitung gain dari amplifier di Decibel atau dB,

 kita dapat menggunakan ungkapan berikut.


· Tegangan Gain dalam dB: a v = 20 log Av


· Gain saat dalam dB: a i = 20 log Ai


· Kekuatan Gain dalam dB: a p = 10 log Ap


Perhatikan

   bahwa kekuatan gain DC dari sebuah penguat adalah

                 sama dengan sepuluh kali log umum output rasio input,

 dimana tegangan dan keuntungan saat ini 20 kali log umum rasio.

Namun perlu dicatat, 

                bahwa 20dB tidak dua kali kekuatan sebanyak 10dB 

karena skala log.


Juga,

       nilai positif dari dB merupakan Gain 

                 dan nilai negatif dari dB merupakan Loss dalam amplifier.

 Sebagai contoh,

 sebuah gain amplifier dari + 3dB menunjukkan bahwa

                 sinyal output amplifier telah "dua kali lipat", (x2)

 sementara gain amplifier dari 3dB menunjukkan bahwa sinyal telah "dibelah dua",

 (x0.5) atau dengan kata lain kerugian .



Titik 3dB dari sebuah penguat disebut

          setengah power point yang 3dB turun dari maksimum,

                          mengambil 0dB sebagai nilai output maksimum.


Contoh No1

Menentukan Tegangan,

Arus dan Power Gain dari sebuah penguat yang memiliki sinyal masukan

           dari 1mA di 10mV dan sinyal output yang sesuai dari 10mA di 1V.

Juga,

         mengungkapkan ketiga keuntungan dalam desibel, (dB).


Berbagai Keuntungan Amplifier:





Also in Decibels (dB):




Kemudian penguat memiliki Gain Voltage 100, 

             sebuah Gain sekarang 10 dan Power Gain dari 1.000.


Umumnya, 

               amplifier dapat dibagi menjadi dua jenis yang berbeda

 tergantung pada daya atau tegangan keuntungan mereka.

 Salah satu jenis disebut Signal Amplifier Kecil 

                   yang meliputi pra-amplifier, amplifier instrumentasi dll 

                              menguatkan sinyal Kecil

dirancang untuk memperkuat tingkat tegangan sinyal yang sangat kecil 

hanya beberapa mikro-volt (μV) dari sensor atau sinyal audio.


Jenis lain disebut Large Penguat Sinyal

          seperti power amplifier audio atau power amplifier switching.

 Penguat sinyal besar dirancang untuk memperkuat sinyal tegangan input besar 

atau beralih arus beban berat seperti yang Anda akan menemukan mengemudi pengeras suara.

Power Amplifier

Sinyal kecil Amplifier umumnya disebut sebagai "Voltage" penguat 

           karena mereka biasanya mengkonversi teganga input kecil
                          menjadi tegangan output yang jauh lebih besar.

Kadang-kadang

         suatu rangkaian penguat diperlukan untuk menggerakkan motor

atau memberi  loudspeaker

       dan untuk jenis aplikasi di mana arus beralih tinggi

                    diperlukan Daya Amplifier


Seperti namanya,

       pekerjaan utama dari "Power Amplifier"

                  (juga dikenal sebagai penguat sinyal besar),

adalah untuk memberikan daya ke beban, 

     dan seperti yang kita tahu dari atas,

                     adalah produk dari tegangan

dan arus diterapkan pada memuat dengan kekuatan sinyal output yang lebih besar

       dari kekuatan sinyal input.

Dengan kata lain, 

       power amplifier memperkuat kekuatan sinyal input

 yang mana jenis rangkaian penguat yang digunakan

            dalam tahap amplifier output audio untuk mendorong pengeras suara.(speaker)

Power amplifier bekerja pada prinsip dasar konversi daya DC 

     diambil dari catu daya ke sinyal tegangan AC 

           dikirim ke beban.

 Meskipun amplifikasi yang tinggi 

efisiensi konversi dari masukan catu daya DC ke output sinyal tegangan AC biasanya miskin.



Penguat sempurna atau ideal akan memberi kita wisatawan efisiensi 100%

atau setidaknya kekuatan "IN" akan sama dengan kekuatan "OUT".

 Namun,

          dalam kenyataannya ini tidak pernah bisa terjadi

                      karena beberapa daya yang hilang dalam bentuk panas

 dan juga, 

            amplifier itu sendiri mengkonsumsi daya selama proses amplifikasi.

 Maka efisiensi dari sebuah penguat diberikan sebagai:

Amplifier Efficiency






Ideal Amplifier


Kita bisa tahu menentukan karakteristik untuk penguat ideal

 diskusi kita di atas berkaitan dengan  Gain , 

      yang berarti gain tegangan:


· Amplifier gain, ( A ) harus tetap konstan untuk berbagai nilai-nilai dari sinyal input.


· Gain tidak akan terpengaruh oleh frekuensi. 

Sinyal dari semua frekuensi harus diperkuat oleh persis jumlah yang sama.


· Amplifier gain tidak harus menambahkan suara ke sinyal output. 

Ini harus menghapus setiap suara yang sudah ada dalam sinyal masukan.


· Amplifier gain seharusnya tidak terpengaruh oleh perubahan suhu 

memberikan stabilitas suhu yang baik.


· Gain dari penguat harus tetap stabil selama jangka waktu yang lama.

Kelas Amplifier

Klasifikasi dari sebuah penguat

baik sebagai tegangan atau power amplifier

            dibuat dengan membandingkan karakteristik dari sinyal input dan output 

                      dengan mengukur jumlah waktu

dalam kaitannya dengan sinyal input

            bahwa arus mengalir dalam rangkaian output.

 Kami melihat diCommon Emitter transistor tutorial 

        yang untuk transistor 

                 untuk beroperasi dalam nya "Daerah Aktif"

beberapa bentuk "Basis Biasing" diperlukan.

Tegangan Basis Bias ini kecil 

        ditambahkan ke sinyal input 

                  memungkinkan transistor untuk mereproduksi masukan gelombang penuh

                              pada output tanpa kehilangan sinyal.

Namun,

        dengan mengubah posisi tegangan bias Basis ini,

                       adalah mungkin untuk mengoperasikan sebuah penguat dalam modus amplifikasi

selain itu untuk reproduksi gelombang penuh.

Dengan diperkenalkannya ke amplifier dari tegangan bias Base, 

             rentang operasi yang berbeda dan mode operasi dapat diperoleh 

                         yang dikategorikan menurut klasifikasinya.

 Berbagai modus operasi yang lebih dikenal sebagai Kelas Amplifier .


Power amplifier Audio diklasifikasikan dalam urutan abjad

              sesuai dengan konfigurasi sirkuit mereka dan modus operasi.

 Amplifier ditunjuk oleh kelas yang berbeda dari operasi

 seperti

 kelas "A",

 kelas "B",

 kelas "C",

 kelas "AB", dll 

ini berbeda Kelas Amplifier

         berkisar dari output linear
                   tapi dengan efisiensi rendah ke non Output linear

 tetapi dengan efisiensi tinggi.

Tidak ada satu kelas operasi yang "lebih baik" atau "buruk" dari kelas lain

               dengan jenis operasi yang ditentukan dengan menggunakan rangkaian penguatan.

Ada efisiensi maksimum khas untuk berbagai jenis atau kelas dari amplifier,

                  dengan perangkat yang paling umum digunakan:


· • Kelas A Amplifier -

 memiliki efisiensi rendah kurang dari 40% tetapi reproduksi sinyal yang baik dan linearitas.


· • Kelas B Amplifier - 

dua kali lebih efisien sebagai kelas A amplifier dengan efisiensi teoritis maksimum sekitar 70% karena perangkat penguatan hanya laku (dan menggunakan daya) untuk setengah dari sinyal input.


· • Kelas AB Amplifier -

 memiliki rating efisiensi antara bahwa Kelas A dan Kelas B

             tetapi reproduksi sinyal miskin dari kelas A amplifier.


· • Kelas C Amplifier - 

adalah yang paling tidak efisien amplifier kelas

          karena hanya sebagian kecil dari sinyal input 

                        karena itu diperkuat output sinyal beruang sedikit kemiripan dengan sinyal input. 

Kelas C amplifier memiliki reproduksi sinyal terburuk.


Kelas A Operasi Amplifier



Kelas A Amplifier operasi

     di mana seluruh gelombang sinyal input setia direproduksi pada output amplifier

                  sebagai transistor yang sempurna bias dalam daerah aktif, 

sehingga tidak pernah mencapai salah satu dari yang Cut-off

          atau daerah Saturation.

 Hal ini kemudian menghasilkan input sinyal AC menjadi sempurna "centered"

 antara batas sinyal amplifier atas dan bawah seperti yang ditunjukkan di bawah ini.




lass A Output Waveform




Dalam konfigurasi ini,

 Kelas A amplifier menggunakan transistor yang sama

            untuk kedua bagian dari gelombang output 

                          dan karena pengaturan biasing 

yang output transistor selalu telah arus yang melalui itu, 

           bahkan jika tidak ada sinyal input.

 Dengan kata lain 

           output transistor tidak pernah berubah "OFF".

 Hal ini menyebabkan kelas A 

               jenis operasi yang sangat tidak efisien

 sebagai konversi dari catu daya DC dengan kekuatan sinyal AC 

         dikirim ke beban biasanya sangat rendah.


Umumnya,

        output transistor Kelas A akan sangat panas 

                         bahkan ketika tidak ada sinyal input

 sehingga beberapa bentuk casing panas diperlukan.

 Arus searah mengalir melalui output transistor ( Ic )

              ketika tidak ada sinyal output akan sama dengan arus yang mengalir melalui beban. 

Kemudian Kelas A amplifier sangat tidak efisien

               karena sebagian besar daya DC diubah menjadi panas.


Operasi Amplifier Kelas B


Berbeda dengan Kelas A 

      modus penguat operasi di atas 

               yang menggunakan transistor untuk tahap daya keluaran,

yang Kelas B Amplifier menggunakan dua transistor gratis

    (baik NPN dan PNP atau NMOS dan PMOS) 

                  untuk masing-masing setengah dari gelombang output.

Satu transistor melakukan satu-setengah dari gelombang sinyal

       sementara yang lain melakukan untuk yang lain

atau sebaliknya

 setengah dari gelombang sinyal.

Ini berarti bahwa setiap transistor menghabiskan setengah dari waktu di daerah aktif

setengah waktu di cut-off wilayah

               sehingga memperkuat hanya 50% dari sinyal input.

Operasi kelas B

tidak memiliki bias tegangan DC langsung seperti kelas A ,

 melainkan

          transistor hanya melakukan

                   ketika sinyal input lebih besar dari basis-emitor tegangan

 dan untuk perangkat silikon adalah sekitar 0,7 V.

 Oleh karena itu, 

        nol masukan ada nol output.

 Hal ini kemudian menyebabkan

            hanya setengah sinyal input yang disajikan pada output amplifier

                          memberikan jumlah yang lebih besar dari efisiensi penguat

 seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Kelas B Keluaran Waveform




Dalam penguat kelas B,

        tidak ada tegangan DC digunakan untuk bias transistor,

                jadi untuk output transistor

 untuk mulai melakukan masing-masing setengah dari bentuk gelombang, 

       baik positif maupun negatif,

 mereka membutuhkan basis-emitor tegangan VBE 

          menjadi lebih besar dari 0,7 v  diperlukan untuk transistor bipolar untuk memulai melakukan.

Kemudian bagian bawah gelombang keluaran yang di bawah jendela 0,7 V ini

         tidak akan direproduksi secara akurat

 sehingga area yang menyimpang dari gelombang keluaran

                     sebagai salah satu transistor ternyata "OFF"

menunggu yang lain untuk kembali "ON".

Hasilnya adalah 

          bahwa ada bagian kecil dari gelombang output pada tegangan nol

                       lintas lebih titik yang akan terdistorsi.

Jenis distorsi disebut Crossover Distorsi dan lihat nanti di bagian ini.


Kelas AB Amplifier Operasi

  Amplifier Kelas AB adalah

           kompromi antara Kelas A dan konfigurasi Kelas B di atas.

Sementara operasi Kelas AB masih menggunakan
          dua transistor komplementer dalam tahap output

tegangan biasing sangat kecil diterapkan pada Basis dari transistor
           bias itu dekat dengan wilayah Cut-off

                        ketika tidak ada sinyal input hadir.


Sinyal input akan menyebabkan

              transistor untuk beroperasi seperti biasa di wilayah Active

                              sehingga menghilangkan distorsi crossover

                                            yang hadir dalam konfigurasi kelas B.

 Arus Kolektor kecil akan mengalir

             ketika tidak ada sinyal input

tetapi jauh kurang dari itu untuk Kelas A konfigurasi penguat.

 Ini berarti kemudian bahwa

                transistor akan "ON" selama lebih dari setengah siklus gelombang. 

Jenis konfigurasi penguat meningkat baik efisiensi dan linearitas dari rangkaian penguat 

                 dibandingkan dengan konfigurasi Kelas A murni.

Kelas AB Keluaran Waveform





Kelas operasi untuk penguat sangat penting 

         dan didasarkan pada jumlah transistor bias yang diperlukan untuk operasi 

                         serta amplitudo diperlukan untuk sinyal input.

 klasifikasi Amplifier memperhitungkan porsi sinyal input

             di mana transistor melakukan serta menentukan

 baik efisiensi dan jumlah daya

 switching transistor

 baik mengkonsumsi dan menghilang dalam bentuk panas terbuang.

Maka kita dapat membuat perbandingan

             antara jenis yang paling umum dari klasifikasi penguat 

                         pada tabel berikut.

 Kelas POWER AMPLIFIER

Kelas	SEBUAH	B	C	AB
konduksi Angle	360 o	180 o	Kurang dari 90 o	180-360 o
Posisi titik-Q	Centre Point of  Load Jalur	Tepatnya pada  sumbu X	Di bawah sumbu X	Di antara  sumbu X dan  Pusat Beban Jalur
Keseluruhan Efisiensi	Miskin 25 sampai 30%	Lebih baik 70 sampai 80%	Lebih tinggi dari 80%	Lebih baik dari A  tetapi kurang dari B 50 sampai 70%
signal Distortion	Tidak ada jika dengan benar  Bias	Pada sumbu X  Crossover Titik	Jumlah banyak	Jumlah kecil

Rancangan buruk Amplifier

 terutama jenis Kelas "A"

  mungkin juga memerlukan transistor lebih besar kekuasaan,

             heat sink, kipas pendingin, atau bahkan peningkatan ukuran power supply

 yang dibutuhkan untuk memberikan kekuatan ekstra

           yang dibutuhkan oleh amplifier.

Listrik diubah menjadi panas dari transistor,

              resistor atau komponen lain dalam hal ini,

 membuat sirkuit elektronik yang tidak efisien 

                dan akan mengakibatkan kegagalan prematur perangkat.


Jadi mengapa menggunakan Kelas A 

         jika efisiensi kurang dari 40%

dibandingkan dengan Kelas B

           yang memiliki tinggi rating efisiensi lebih dari 70%.

 Pada dasarnya,

           sebuah Kelas Aamplifier memberikan output linear jauh lebih berarti bahwa ia memiliki, 

                              Linearitas lebih respon frekuensi yang lebih besar 

bahkan jika tidak mengkonsumsi sejumlah besar daya DC.

Dalam hal ini Pengantar Amplifier tutorial,

 kita telah melihat bahwa ada berbagai jenis rangkaian penguat (Power Ampli)
 masing-masing dengan kelebihan dan kekurangan tersendiri.

Sumber : http://www.electronics-tutorials.ws/amplifier/amp_1.html