Mengulas Lebih Jauh Tentang Kegunaan Amplifier – Amplifier adalah istilah umum yang digunakan untuk menggambarkan rangkaian yang menghasilkan dan meningkatkan versi sinyal inputnya. Namun, tidak semua rangkaian Amplifier sama seperti yang diklasifikasikan menurut konfigurasi rangkaian dan mode operasinya.
Mengulas Lebih Jauh Tentang Kegunaan Amplifier
rfconcepts – Dalam Elektronik, Amplifier sinyal merupakan perangkat yang lazim dipakai karena mereka mempunyai kemampuan memperkuat sinyal masukan yang kecil, misalnya dari Sensor seperti perangkat foto, menjadi sinyal output yang jauh lebih besar untuk menggerakkan relai, lampu atau pengeras suara.
Baca Juga : Ulasan Anthem STR Integrated Amplifier
Klasifikasi Penguat Sinyal
Amplifier dapat dianggap sebagai kotak atau blok sederhana yang berisi perangkat penguat, seperti Transistor Bipolar, Transistor Efek Medan atau Penguat Operasional, yang memiliki dua terminal input dan dua terminal output (ground menjadi umum) dengan sinyal output yang jauh lebih besar daripada sinyal input seperti yang telah “Diperkuat”.
Kelas Amplifier
Amplifier diklasifikasikan ke dalam kelas sesuai dengan konstruksi dan karakteristik operasinya. Tidak semua amplifier sama dan ada perbedaan yang jelas antara cara tahap output dikonfigurasi dan dioperasikan. Karakteristik operasi utama dari Amplifier yang ideal adalah linieritas, Amplifieran sinyal, efisiensi dan keluaran daya tetapi dalam Amplifier dunia nyata selalu ada trade off antara karakteristik yang berbeda ini.
Umumnya, Amplifier sinyal atau daya besar digunakan dalam tahap keluaran sistem Amplifier audio untuk menggerakkan beban pengeras suara. Loudspeaker memiliki impedansi 4Ω dan 8Ω, sehingga amplifier harus bisa memasok arus puncak tinggi sipaya bisa menggerakkan speaker impedansi rendah.
metode yang digunakan untuk membedakan karakter listrik diantara jenis amplifier ialah dengan “kelas”, amplifier diklasifikasikan melalui konfigurasi rangkaian dan metode operasionalnya. lalu Kelas Amplifier merupakan istilah digunakan untuk mengkarakteristikkan antara jenis Amplifier yang berbeda. Kelas Amplifier mewakili jumlah sinyal keluaran yang bervariasi dalam rangkaian Amplifier selama satu siklus operasi ketika dieksitasi oleh sinyal masukan sinusoidal.
Klasifikasi amplifier berkisar dari operasi yang sepenuhnya linier (untuk digunakan dalam amplifikasi sinyal dengan ketelitian tinggi) dengan efisiensi yang sangat rendah, hingga operasi yang sepenuhnya non-linier (di mana reproduksi sinyal yang tepat tidak begitu penting) tetapi dengan efisiensi yang jauh lebih tinggi, sementara yang lain merupakan kompromi antara keduanya.
Kelas amplifier terutama dikelompokkan menjadi dua kelompok dasar. Yang pertama adalah Amplifier sudut konduksi yang dikontrol secara klasik yang membentuk kelas Amplifier yang lebih umum dari A, B, AB dan C , yang ditentukan oleh panjang keadaan konduksinya pada beberapa bagian dari bentuk gelombang keluaran, sehingga operasi transistor tahap keluaran terletak di suatu tempat antara “sepenuhnya-ON” dan “sepenuhnya-OFF”.
Rangkaian Amplifier kedua adalah kelas Amplifier “switching” yang lebih baru dari D, E, F, G, S, T dll, yang menggunakan sirkuit digital dan modulasi lebar pulsa (PWM) untuk secara konstan mengalihkan sinyal antara “sepenuhnya- ON” dan “sepenuhnya-OFF” mendorong output dengan keras ke daerah saturasi dan cut-off transistor. Kelas Amplifier yang paling umum dibangun adalah yang digunakan sebagai Amplifier audio, terutama kelas A, B, AB dan C dan untuk membuatnya tetap sederhana, jenis kelas Amplifier inilah yang akan kita lihat di sini secara lebih rinci :
Amplifier Kelas A
Amplifier Kelas A adalah jenis topologi Amplifier yang paling umum karena hanya menggunakan satu transistor pengalih keluaran (Bipolar, FET, IGBT, dll) dalam desain Amplifiernya. Transistor output tunggal ini bias di sekitar titik-Q di tengah garis bebannya dan karenanya tidak pernah didorong ke daerah cut-off atau saturasi sehingga memungkinkannya mengalirkan arus selama 360 derajat penuh dari siklus input. Kemudian transistor keluaran dari topologi kelas-A tidak pernah “OFF” yang merupakan salah satu kelemahan utamanya. Amplifier kelas “A” dianggap sebagai kelas desain amplifier terbaik terutama karena linearitasnya yang sangat baik, gain tinggi, dan tingkat distorsi sinyal rendah bila dirancang dengan benar. Meskipun jarang digunakan dalam aplikasi Amplifier daya tinggi karena pertimbangan catu daya termal, Amplifier kelas-A mungkin terdengar paling baik dari semua kelas Amplifier yang disebutkan di sini dan karena itu digunakan dalam desain Amplifier audio dengan ketelitian tinggi.
Untuk mencapai linieritas dan Amplifieran yang tinggi, tahap keluaran Amplifier kelas A dibias “ON” (konduktor) sepanjang waktu. Kemudian untuk Amplifier yang diklasifikasikan sebagai “Kelas A” arus idle sinyal nol pada tahap keluaran harus sama atau lebih besar dari arus beban maksimum (biasanya loudspeaker) yang diperlukan untuk menghasilkan sinyal keluaran terbesar. Sebagai Amplifier Kelas A bekerja pada bagian linier kurva, di mana satu perangkat keluaran menyapu seluruh 360 derajat bentuk gelombang keluaran. Selanjutnya, penguat Kelas A sesuai dengan catu daya.
Karena AmplifierKelas A beroperasi dalam rentang linier. Untuk memastikan operasi yang benar, bias DC di dasar (atau gerbang) transistor harus dipilih dengan benar. distorsi yang rendah. Namun, karena perangkat output “ON” setiap saat, ia terus-menerus membawa arus, yang menunjukkan hilangnya daya terus-menerus di amplifier.
Karena kehilangan daya yang terus-menerus ini, amplifier kelas A menghasilkan panas dalam jumlah besar yang menambah efisiensi yang sangat rendah sekitar 30%, membuatnya tidak praktis untuk amplifikasi daya tinggi. Juga karena arus idling amplifier yang tinggi, catu daya harus berukuran sesuai dan disaring dengan baik untuk menghindari dengungan dan kebisingan amplifier. Oleh karena itu, karena efisiensi yang rendah dan masalah pemanasan berlebih pada amplifier Kelas A, kelas amplifier yang lebih efisien telah dikembangkan.
Amplifier Kelas B
Amplifier kelas B diciptakan sebagai solusi untuk masalah efisiensi dan pemanasan yang terkait dengan Amplifier kelas A sebelumnya. Amplifier kelas B dasar menggunakan dua transistor gratis baik bipolar FET untuk tiap setengah gelombang bersama tahap keluarannya dikonfigurasi dalam pengaturan tipe “push-pull”, sehingga setiap perangkat transistor menguatkan setengah bentuk gelombang keluaran. Pada Amplifier kelas B, tidak ada arus bias basis DC karena arus diamnya nol, sehingga daya dc kecil dan oleh karena itu efisiensinya lebih tinggi dari Amplifier kelas A. tetapi, harga yang harus dibayar untuk peningkatan efisiensi terletak pada linieritas perangkat switching.
Ketika sinyal input menjadi positif, transistor bias positif berjalan sementara transistor negatif dimatikan “OFF”. jadi, jika sinyal input menjadi negatif, transistor positif berubah “OFF” lalu transistor jenis bias negatif merubah “ON” dan melakukan bagian negatif dari sinyal. Jadi transistor melakukan hanya separuh waktu, baik pada setengah siklus positif atau negatif dari sinyal input.
Kemudian kita dapat melihat bahwa setiap perangkat transistor dari Amplifier kelas B hanya berjalan melalui setengah atau 180 derajat dari bentuk gelombang keluaran dalam pergantian waktu yang ketat, tetapi karena tahap keluaran memiliki perangkat untuk kedua bagian dari bentuk gelombang sinyal, kedua bagian tersebut digabungkan bersama. untuk menghasilkan bentuk gelombang keluaran linier penuh. Desain Amplifier push-pull ini jelas lebih efisien daripada Kelas A, sekitar 50%, tetapi masalah dengan desain Amplifier kelas B adalah dapat menciptakan distorsi pada titik persilangan nol dari bentuk gelombang karena pita mati transistor tegangan basis input dari -0,7V hingga +0,7.
Kita ingat dari tutorial Transistor bahwa dibutuhkan tegangan basis-emitor sekitar 0,7 volt untuk membuat transistor bipolar mulai konduksi. Kemudian pada Amplifier kelas B, transistor keluaran tidak “bias” ke keadaan operasi “ON” sampai tegangan ini terlampaui. Ini berarti bahwa bagian dari bentuk gelombang yang berada dalam jendela 0,7 volt ini tidak akan direproduksi secara akurat sehingga Amplifier kelas B tidak cocok untuk aplikasi Amplifier audio presisi.Untuk mengatasi distorsi zero-crossing ini (juga dikenal sebagai Crossover Distortion) amplifier kelas AB dikembangkan.
Amplifier Kelas AB
Seperti namanya, Amplifier Kelas AB adalah kombinasi dari Amplifier tipe “Kelas A” dan “Kelas B” yang telah kita lihat di atas. Klasifikasi Amplifier AB saat ini merupakan salah satu jenis desain Amplifier daya audio yang paling umum digunakan. Amplifier kelas AB adalah variasi dari Amplifier kelas B seperti dijelaskan di atas, kecuali bahwa kedua perangkat diizinkan untuk melakukan pada waktu yang sama di sekitar titik persilangan bentuk gelombang yang menghilangkan masalah distorsi persilangan dari Amplifier kelas B sebelumnya.
Kedua transistor memiliki tegangan bias yang sangat kecil, biasanya pada 5 hingga 10% dari arus diam untuk membiaskan transistor tepat di atas titik potongnya. Kemudian perangkat penghantar, baik bipolar FET, akan “ON” selama lebih dari satu setengah siklus, tetapi jauh lebih sedikit dari satu siklus penuh sinyal input. Oleh karena itu, dalam desain Amplifier kelas AB, masing-masing transistor push-pull melakukan lebih dari setengah siklus konduksi Kelas B, tetapi secara signifikan kurang dari siklus konduksi penuh Kelas A. Dengan kata lain, sudut konduksi Amplifier kelas AB adalah antara 180 o dan 360 o tergantung pada titik bias yang dipilih seperti yang ditunjukkan.
Keuntungan dari tegangan bias kecil ini, yang disediakan oleh dioda atau resistor seri, adalah bahwa distorsi crossover yang diciptakan oleh karakteristik Amplifier kelas B dapat diatasi, tanpa inefisiensi desain Amplifier kelas A. Jadi Amplifier kelas AB adalah kompromi yang baik antara kelas A dan kelas B dalam hal efisiensi dan linieritas, dengan efisiensi konversi mencapai sekitar 50% sampai 60%.
Amplifier kelas C
Amplifier kelas c memiliki efisiensi besar tetapi linearitas kecil dari kelas amplifier lain. Kelas-kelas sebelumnya, A, B dan AB dianggap sebagai Amplifier linier, karena amplitudo dan fase sinyal keluaran berhubungan linier dengan amplitudo dan fase sinyal input. Namun, Amplifier kelas C sangat bias sehingga arus keluaran adalah nol untuk lebih dari setengah siklus sinyal sinusoidal masukan dengan transistor idling pada titik potongnya. Dengan kata lain, sudut konduksi transistor secara signifikan kurang dari 180 derajat, dan umumnya sekitar 90 derajat. Sementara bentuk bias transistor ini memberikan efisiensi yang jauh lebih baik sekitar 80% pada amplifier, ini menimbulkan distorsi yang sangat berat pada sinyal output. Oleh karena itu, amplifier kelas C tidak cocok digunakan sebagai amplifier.
Amplifier Kelas C
Karena distorsi audio yang berat, amplifier kelas C biasanya digunakan pada osilator gelombang sinus frekuensi tinggi dan beberapa jenis Amplifier frekuensi radio, di mana pulsa arus yang dihasilkan pada output amplifier dapat diubah menjadi gelombang sinus lengkap pada frekuensi tertentu oleh penggunaan rangkaian resonansi LC pada rangkaian kolektornya.
Ringkasan Kelas Amplifier
Kemudian kita telah melihat bahwa titik operasi DC diam ( Q-point ) dari Amplifier menentukan klasifikasi Amplifier. Dengan mengatur posisi titik-Q di tengah jalan pada garis beban kurva karakteristik Amplifier, Amplifier akan beroperasi sebagai Amplifier kelas A. Dengan memindahkan Q-titik menurunkan menurunkan garis beban mengubah amplifier ke kelas AB, B atau C amplifier.
Maka kelas operasi Amplifier sehubungan
Kelas Amplifier dan Efisiensi
Selain amplifier audio, ada sejumlah Kelas Amplifier efisiensi tinggi yang berkaitan dengan desain amplifier switching yang menggunakan teknik switching berbeda untuk mengurangi kehilangan daya dan meningkatkan efisiensi. Beberapa desain kelas Amplifier yang tercantum di bawah ini menggunakan resonator RLC atau tegangan catu daya ganda untuk mengurangi kehilangan daya, atau merupakan Amplifier tipe DSP (pemrosesan sinyal digital) digital yang menggunakan teknik switching modulasi lebar pulsa (PWM).
Kelas Amplifier Umum Lainnya :
Amplifier Kelas D – Amplifier pada dasarnya adalah Amplifier switching non-linear atau Amplifier PWM. Amplifier kelas-D secara teoritis dapat mencapai efisiensi 100%, karena tidak ada periode selama siklus dimana bentuk gelombang tegangan dan arus tumpang tindih karena arus ditarik hanya melalui transistor yang aktif.
Amplifier Kelas F – Amplifier kelas-F meningkatkan efisiensi dan keluaran dengan menggunakan resonator harmonik di jaringan keluaran untuk membentuk bentuk gelombang keluaran menjadi gelombang persegi. Amplifier Kelas-F mampu menghasilkan efisiensi tinggi lebih dari 90% jika penyetelan harmonik tak terbatas
Amplifier Kelas G – Kelas G menawarkan peningkatan pada desain Amplifier AB kelas dasar. Kelas G menggunakan beberapa rel catu daya dari berbagai tegangan dan secara otomatis beralih di antara rel catu ini saat sinyal input berubah. Pergantian ini mengurangi konsumsi daya, karena itu kehilangan daya yang disebabkan oleh panas yang terbuang.
Amplifier Kelas I – Amplifier kelas I memiliki dua set perangkat switching output komplementer yang diatur dalam konfigurasi push-pull paralel dengan kedua set perangkat switching mengambil sampel bentuk gelombang input yang sama. Satu perangkat mengalihkan setengah positif dari bentuk gelombang, sementara yang lain mengalihkan setengah negatif yang mirip dengan Amplifier kelas B
Untuk menghasilkan setengah positif dari sinyal output, kekuatan perangkat deklinasi positif meningkat dalam siklus operasi, perangkat deklinasi negatif juga menurun, dan sebaliknya. Kedua aliran sinyal switching harus bersarang di output. Amplifier kelas I memiliki nama “Amplifier Interleaving PWM beroperasi pada frekuensi switching di atas 250kHz.