16.2 SERIES-FED CLASS A AMPLIFIER

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

A. Tujuan

B. Komponen

C. Dasar Teori

D. Prinsip Kerja Rangkaian

E. Gambar Rangkaian

F. Video 

G. Link Download

A. Tujuan  <KEMBALI>

a. Dapat mengetahui rangkaian amplifier seri-fed kelas a

b. Mengetahui kegunaan rangkaian penguat kelas A

B. Komponen <KEMBALI>

a. kapasitor

Kapasitor adalah sebuah komponen elektronika yang fungsi dasarnya untuk menyimpan muatan atau arus listrik didalam sebuah medan listrik untuk waktu yang terbatas sehingga secara fungsi mirip dengan baterai yaitu menyimpan arus.

b. resistor
Resistor berfungsi sebagai pengatur dalam membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian, menahan sebagian arus listrik agar sesuai dengan kebutuhan suatu rangkaian elektronika, danmenurunkan tegangan sesuai dengan yang dibutuhkan oleh rangkaian elektronika.

c. transistor

Transistor NPN mengalirkan arus negatif dari emitor menuju ke kolektor. Emitor berperan sebagai input dan kolektor berperan sebagai output apabila transistor tersebut diberikan arus positif pada basisnya.

d. Vcc
Sebagai salah satu sumber tegangan pada rangkaian.

e. Ground
Ground berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah saat terjadi kebocoran isolasi atau percikan api pada konsleting

C. Dasar Teori <KEMBALI>

Sambungan rangkaian fixed-bias sederhana yang ditunjukkan pada Gambar. 16.2 dapat digunakan untuk membahas fitur-fitur utama dari penguat series-fed kelas A. Satu-satunya perbedaan antara sirkuit ini dan versi sinyal kecil yang dipertimbangkan sebelumnya adalah bahwa sinyal yang ditangani oleh sirkuit sinyal besar berada dalam kisaran volt dan transistor yang digunakan adalah power transistor yang mampu beroperasi dalam kisaran beberapa hingga puluhan watt. Seperti yang akan ditunjukkan pada bagian ini, sirkuit ini bukan yang terbaik untuk digunakan sebagai penguat sinyal besar karena efisiensinya yang rendah. Beta dari transistor daya umumnya kurang dari 100, rangkaian penguat keseluruhan menggunakan transistor daya yang mampu menangani daya atau arus besar sementara tidak memberikan banyak tegangan.

Gambar 16.2 Series-Fed Class A Amplifier

Operasi Bias DC

Bias DC yang ditetapkan oleh V_CC dan R_B menetapkan arus bias dasar dc pada

Persamaan 16.1

dengan arus collector sebesar

Persamaan 16.2

dan tegangan collector-emitter sebesar

Persamaan 16.3

Untuk menghargai pentingnya bias dc pada pengoperasian power amplifier, perhatikan karakteristik kolektor yang ditunjukkan pada Gambar. 16.3. Garis beban ac ditarik menggunakan nilai V_CC dan R_C. Perpotongan nilai bias dc dari IB dengan garis beban dc kemudian menentukan titik operasi (titik-Q) untuk rangkaian. Nilai quiescentpoint adalah yang dihitung menggunakan Persamaan. (16.1) hingga (16.3). Jika arus kolektor dc bias disetel pada setengah dari ayunan sinyal yang dimungkinkan (antara 0 dan V_CC / R_C), ayunan arus kolektor terbesar akan dimungkinkan. Selain itu, jika tegangan kolektor-emitor diam diatur pada setengah tegangan pasokan, ayunan tegangan terbesar akan dimungkinkan. Dengan titik-Q yang ditetapkan pada titik bias optimal ini, pertimbangan daya untuk rangkaian Gambar 16.2 ditentukan seperti dijelaskan di bawah ini.

Gambar 16.3 Karakteristik Transistor menunjukkan garis beban dan titik-Q

Operasi AC

Ketika sinyal input ac diterapkan pada amplifier pada Gambar 16.2, output akan bervariasi dari tegangan dan arus pengoperasian asas dc. Sinyal input kecil, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 16.4, akan menyebabkan arus basis bervariasi di atas dan di bawah titik bias dc, yang kemudian akan menyebabkan arus kolektor (output) bervariasi dari titik bias dc yang ditetapkan serta kolektor Tegangan emitter bervariasi di sekitar nilai bias dc nya. Ketika sinyal input dibuat lebih besar, output akan bervariasi lebih jauh di sekitar titik bias dc yang ada sampai arus atau tegangan mencapai kondisi pembatas. Untuk arus, kondisi pembatas ini adalah nol arus di ujung bawah atau V_CC / R_C di ujung atas ayunannya. Untuk tegangan kolektor-emitor, batasnya adalah 0 V atau tegangan suplai, V_CC.

Gambar 16.4 Variasi Sinyal Input dan Output Amplifier

Pertimbangan Daya

Daya ke amplifier disediakan oleh suplai. Tanpa sinyal input, arus dc yang ditarik adalah arus bias kolektor, I_CQ. Daya yang kemudian diambil dari suplai sebesar

Persamaan 16.4

Bahkan dengan sinyal ac yang diterapkan, arus rata-rata yang diambil dari suplai tetap sama, sehingga Persamaan. (16.4) mewakili daya input yang disuplai ke amplifier series-fed kelas A.

Daya Output

Tegangan dan arus keluaran yang bervariasi di sekitar titik bias memberikan daya ac ke beban. Daya ac ini dikirim ke beban, R_C, di sirkuit Gambar 16.2. Sinyal ac, V_i, menyebabkan arus basis bervariasi di sekitar arus bias dc dan arus kolektor di sekitar level diamnya, I_CQ. Seperti ditunjukkan pada Gambar. 16.4, sinyal input ac menghasilkan sinyal arus ac dan tegangan tegangan ac. Semakin besar sinyal input, semakin besar ayunan keluaran, hingga set maksimum oleh sirkuit. Daya ac dikirim ke beban (R_C) dapat dinyatakan dalam beberapa cara.

Menggunakan sinyal rms : Daya ac yang dikirimkan ke beban (R_C) dapat dijabarkan dengan

Persamaan 16.5 a

Persamaan 16.5 b

Persamaan 16.5 c

Menggunakan sinyal puncak: Daya ac yang dikirim ke beban dapat dinyatakan dengan menggunakan

Persamaan 16.6 a

Persamaan 16.6 b

Persamaan 16.6 c

Efisiensi

Efisiensi sebuah amplifier mewakili jumlah daya ac yang dikirim (ditransfer) dari sumber dc. Efisiensi amplifier dihitung menggunakan

Persamaan 16.8

Efisiensi Maksimum

Untuk amplifier series-fed kelas A, efisiensi maksimum dapat ditentukan menggunakan tegangan maksimum dan perubahan arus. Untuk tegangan ayun itu sebesar

Dengan arus ayun sebesar

Hubungan arus ayun maksimum dan daya output ac menghasilkan

Input daya maksimum dapat dihitung menggunakan arus bias dc yang disetel ke setengah nilai maksimum:

Kemudian Persamaan 16.8 digunakan untuk mencari Efisiensi Maksimum

Efisiensi maksimum dari amplifier series-fed kelas A sebesar 25%. Karena efisiensi maksimum ini hanya akan terjadi pada kondisi ideal dari ayunan tegangan dan ayunan arus, sebagian besar rangkaian umpan-seri akan memberikan efisiensi yang jauh lebih kecil dari 25%.

D. Prinsip Kerja Rangkaian <KEMBALI>

Umumnya, Penguat Kelas A menggunakan transistor single (transistor bipolar, FET, IGBT) yang terhubung secara konfigurasi Common Emitter (Emitor Bersama). Letak titik kerja (titik Q) berada di pusat kurva karakteristik atau berada pada setengah Vcc (Vcc/2) dengan tujuan untuk mengurangi distori pada saat penguatan sinyal.  Penguat Kelas A ini menguat sinyal Input satu gelombang penuh atau 360°.

Untuk mencapai Linearitas dan Gain yang  tinggi, Amplifier Kelas A ini mengharuskan Transistor dalam keadaan aktif selama siklus AC. Hal ini menyebabkan pemborosan dan pemanasan yang berlebihan sehingga menyebabkan ketidakefisienan. Efisiensi Penguat/Amplifier kelas A ini hanya berkisar sekitar 25% hingga 50%.

E. Gambar Rangkaian <KEMBALI>

F. Video <KEMBALI>

G. Download <KEMBALI>

File Proteus Series-Fed Class A Amplifier
Video Series-Fed Class A Amplifier

[menuju awal]