MAKALAH

ELEKTRONIKA KOMUNIKASI

“PENGUAT KELAS A”

Dosen Pembimbing :

M. Taufik, ST.,MT

Kelompok I - JTD – 2B :

Agum Sabda Ilhamy (02)

Dwi Definta Oktavia Siswoyo (08)

Khairi Aziz H. (16)

JARINGAN TELEKOMUNIKASI DIGITAL

POLITEKNIK NEGERI MALANG

2013/2014

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

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 aka nada

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.

1.2 Tujuan

Maksud utama disusunnya makalah ini adalah guna memenuhi nilai tugas mata

kuliah Elektronika Telekomunikasi. Adapun tujuannya adalah:

1. Memahami pengertian, ciri-ciri, cara kerja dari penguat daya kelas A

2. Membuat percobaan penguat kelas A 5 kali

3. Membuat percobaan dan mencari bandwidth penguat kelas A 5 kali?

4. Membuat penguat kelas A yang stabil?

1.3 Rumusan Masalah

Sebelum membahas Penguat Daya Kelas A lebih lanjut, kita harus mengetahui

tentang rumusan masalah sebagai berikut:

1. Bagaimana membuat penguat kelas A 5 kali?

2. Bagaimana mencari bandwidth penguatan kelas A 5 kali?

3. Bagaimana membuat penguat kelas A yang stabil?

BAB 2

TEORI DASAR

2.1. Pengertian Penguat Kelas A

Penguat AF merupakan rangkaian yang dapat digunakan untuk menyearahkan getaran

atau sinyal AF serta meningkatkan level sinyal audio dan kemudian diteruskan penguat AF ke

suatu pengeras suara. Penguat operasional pada umumnya tersedia dalam bentuk sirkuit

terpadu dan yang paling banyak digunakan adalah seri. Komponen utama pada bagian penguat

AF adalah transistor atau IC. Fungsi bagian penguat AF pada penerima radio adalah untuk

menguatkan sinyal informasi yang telah dipisahkan oleh bagian detector. Dalam bagian

rangkaian amplifier pada proses penguatan audio ini terbagi menjadi dua kelompok bagian

penting yaitu bagian penguat signal tegangan (V) kebanyakan menggunakan susunan

transistor darlington, dan bagian penguat arus susunannya transistor paralel dan masing-masing

transisistor berdaya besar dan menggunakan sirip pendingin untuk membuang panas ke udara,

sekarang ini banyak yang menggunakan transistor simetris komplementer. Karakteristik pada

penguat AF adalah output pada tegangan IF itu selalu konstan walaupun tegangan inputnya

selalu berubah-ubah. Titik kerja power amplifier pada kelas A berada pada setengah VCC atau

(VCC/2). Titik kerja pada posisi ini bertujuan agar penguatan sinyal yang dihasilkan tidak

mengalami cacat atau distorsi. Penguat AF pada kelas A menggunakan titik kerja pada VCC/2

karena penguat AF kelas A digunakan untuk menguatkan sinyal audio.

2.2 Ciri Penguat Daya Kelas A

Ciri khusus yang membedakan penguat daya kelas A dengan penguat daya kelas lainnya adalah:

- Penguat dengan letak titik Q di tengah-tengah garis beban.

- Mempunyai sinyal keluaran yang paling bagus diantara penguat jenis yang lain.

- Efisiensinya paling rendah, karena banyaknya daya yang terbuang di transistor.

- Titik kerja diatur agar seluruh fasa sinyal input diatur sedemikian rupa sehingga seluruh

fasa arus output selalu mengalir. Penguat ini peroperasi pada daerah linear.

- Disipasi daya tertinggi terjadi saat tidak ada sinyal masukan. Besarnya disipasi daya pada

transistor dirumuskan:

PDiss = Vce x Ic

Ciri khas dari penguat kelas A, seluruh sinyal keluarannya bekerja pada daerah aktif. Penguat

tipe kelas A disebut sebagai penguat yang memiliki tingkat fidelitas yang tinggi. Asalkan sinyal

masih bekerja di daerah aktif, bentuk sinyal keluarannya akan sama persis dengan sinyal input.

Namun penguat kelas A ini memiliki efisiensi yang rendah kira-kira hanya 25% = 50%. Ini tidak

lain karena titik Q yang ada pada titik A, sehingga walaupun tidah ada sinyal input (ketika sinyal

input = 0 Vac) transistor tetap bekerja pada daerah aktif dengan arus bias konstan. Transistor

selalu aktif (ON) sehingga sebagian besar dari sumber catu daya terbuang menjadi panas. Karena

ini juga transistor penguat kelas A perlu ditambah dengan perbandingan ekstra seperti heat sink

yang lebih besar.

2.3 Cara Mengenali Penguat Daya Kelas A

Cara yang paling mudah untuk mengenali jenis penguat kelas adalah dengan

memperhatikan tegangan pada basis, pada gambar diatas tegangan Vcc yang masuk ke basis

mengalami pembagian tegangan oleh adanya resistor yang dipasang secara parallel yairu R1 dan

R3, jadi langkah awal untuk menentukan jenis dari suatu penguat adalah dengan melihat

tegangan yang masuk ke basis, bandingkan dengan penguat yang lain, penguat kelas B memiliki

tegangan 0.7 V karena tegangan pada kaki basis sama dengan tegangan pada diode, sedangkan

untuk kelas C tegangan pada basis sebesar 0 V karena dihubungkan ke ground melalui sebuah

inductor.

Perhatikan pada bagian input dan output, sebelum dan sesudah output terdapat sebuah

capacitor (C2 dan C4) yang dipasang secara seri, fungsi dari capasitor ini disebut sebagai kopling

karena berfungsi untuk menyalurkan transmisi, atau sebagai sambungan, sifat dasar dari

kapasitor adalah menahan arus DC dan meloloskan arus AC, dengan adanya capasitor pada input

dan output rangkaian maka dapat memfilter arus DC sehingga benar-benar arus AC yang masuk.

Pada kaki basis dialiri arus yang cukup untuk mengaktifkan kerja dari transistor, arus IB

yang cukup besar juga akan mengakibatkan arus yang melalui IC juga cukup sangat besar, karena

sesuai persamaan IE = IC + IB sedamgkan IE ≈ IC , akibat arus yang besar tersebut transistor akan

cepat panas dan jika hal ini tetap dibiarkan maka transistor dapat rusak, untuk menanggulangi hal

ini maka pada kaki emitor diberi resistor (R2), resistor ini mengakibatkan Vce semakin turun

sehingga suhu di transistor masih diambang toleransi yang tidak merusak transistor, R2 juga

sering disebut sebagai pengendali suhu pada rangkaian penguat kelas A.

Sekarang perhatikan kapasitor yang dirangkai secara parallel dengan R2 (C1) kapasitor

ini disebut sebagai kapasitor byapass karena memiliki XC yang kecil, fungsi dari capasitor bypass

juga untuk memudahkan analisa AC pada rangkaian, hal yang perlu diperhatikan adalah nilai

dari XC hrus 20x dibawah nilai R2, sehingga nilai dari capasitor itu sendiri dapat ditentukan

dengan persamaan:

XC= 12πfC

Jika diperhatikan pada bagian yang paling dekat dengan VCC terdapat kapasitor juga yang

dipasang secara parallel terhadap VCC, kapasitor ini sering disebut juga sebagai kapasitor

decoupling (C3), karena kapasitor ini menjaga agar sinyal distorsi yang dihasilkan dari rangkaian

tidak mempengaruhi input.

Pada bagian output dipasang sebuah inductor (L1), inductor ini disebut juga sebagai RFC

(Radio Frequency Cook) yang kerjanya hamper mirip dengan LPF, fungsinya adalah meloloskan

DC dan menahan arus AC agar AC tidak naik ke Vcc kembali, pada Radio Frequency RFC

berfungsi untuk menahan arus AC.

Penguat kelas A cocok untuk menguatkan frekuensi kecil, karena tidak membutuhkan

daya yang besar, karena itu penguat kelas A sering dipasang pada bagian awal untuk menguatkan

frekuensi kecil yang kemudian dikuatkan lagi oleh penguat yang lain baik kelas B maupun kelas

C.

2.4 Sifat Penguat Daya Kelas A

1. Dirangkai secara common emitter

2. Digunakan untuk daya yang sedang < 10 watt

3. Input dan outpun berbeda 180o

2.5 Cara Kerja Penguat Daya Kelas A

Penguat daya bertujuan untuk menguatkan daya sinyal output. Pada mata kuliah elektronika ini,

diterapkan sebagai penguat daya pada speaker. Pada penguat ini, tegangan output diatur sama

dengan tegangan input DC. Sedangkan nilai arusnya yang diubah-ubah. Pengubahan arus output

lebih mudah daripada pengubahan tegangan output. Dan rentang tegangan yang bisa

diaplikasikan jauh lebih kecil daripada rentang arus. Oleh karena itu bisa jadi, arus yang

diperlukan sangat besar sehingga dalam memilih transistor harus disesuaikan dengan kebutuhan

arus. Apabila arus yang dibutuhkan sangat besar sekali, maka dapat dipakai rangkaian transistor

Darlington. Transistor yang memiliki arus kolektor maksimum besar (sekitar 1,5A), ternyata

bentuk transistornya berbeda. Ada bagian tengahnya berlubang yang digunakan untuk ‘Heat

Sink’. Heat sink digunakan agar komponen tidak cepat panas. Dengan pemasangan heat sink

maka memperluas permukaan transistor sehingga panas semakin cepat terbuang ke udara.

Harganya relatif sama dengan transistor daya kecil. Efisiensi dari penguat daya didefinisikan

sebagai perbandingan dari daya yang diterima beban dengan daya yang diberikan oleh catu daya.

Berikut adalah gambar rangkaian penguat kelas A;

Misal daftar komponen rangkaian AF adalah sebagai berikut:

a. Ra = 10k

b. Rb = 10k

c. Rc = 3k

d. Re = 7,5k

e. Rl = 5k

f. VCC = +30VDC

Menghitung titik koordinat pada penguat kelas A

Dalam keadaan tidak ada sinyal input arus dan tegangan kolektor disebut arus dan

tegangan kolektor stasioner. Misal pada arus stasioner 2Ma maka tegangan kolektor – emitter

stasioner adalah:

VCE = VCC – Ic (Rc + Re) = 30 – 0,002 (3000+7500) = 9V

Sehingga didapat koordinat pada titik penguatan AF adalah 2mA dan 9V

Garis beban DC pada penguat kelas A

Garis beban DC menyatakan titik operasi DC yang mungkin jika transistor paa gambar

diatas jenuh maka:

𝐼𝑐 =𝑉𝐶𝐶

𝑅𝐶+𝑅𝐸=

30

3000+7500= 2,86𝑚𝐴

Dan jika transistor dioperasikan pada daerah cut-off maka tegangan kolektor – emitter adalah

VCE(cut-off) = VCC = 30 V

Gambar berikut merupakan garis beban DC dan titik koordinat yang telah diperoleh

sebelumnya.

Gambar Garis Beban DC

2.5 Garis Beban AC

Garis beban AC merupakan semua titik operasi AC mungkin. Gambar berikut

memperlihatkan rangkaian ekivalen AC yang sama maka akan diperoleh:

VCE + Ic.Re + Ic.Rc = 0

Karena Ic ≈ Ie

Gambar rangkaian ekivalen AC pada penguat AF kelas A

Jika sinyal AC menggerakkan penguat, sinyal akan menyebabkan perubahan arus dan tegangan

kolektor. Perubahan ini dipengaruhi oleh:

ic = Ic – Icq

vce = Vce – Vceq

Grafik persamaan diatas ditunjukkan pada gambar berikut dan disebut garis beban AC

Gambar garis beban AC pada penguat kelas A

Garis beban AC memperagakan bagaimana operasi sinyal besar. Selama setengah periode positif

tegangan sumber AC, arus kolektor berayun dari titik Q keatas (arah saturasi atau penjenuhan).

Sedangkan selama setengah periode negatif tegangan sumber AC, arus kolekor berayun dari titik

Q kebawah (arah cut-off). Untuk sinyal AC yang besar, operasi dapat bergerak sepenuhnya

menuju penjenuhan dan sepenuhnya menuju cut-off (menggunakan hampir semua daerah aktif).

BAB 3 PERENCANAAN

Gambar Rangkaian

PENGUKURAN :

Vcc = 10 v

Vin = 10 mV

Vout = 50,612 mV

Ib = 33,6 uA

Ic = 10,5 uA

Vc = 5,852 mV

PERHITUNGAN :

1. Menghitung RTH :

RTH = R1 // R2

= 50 5

50 +5

= 50

55

= 4,545 kΩ

2. Menghitung Av :

Av = 𝑉

𝑉

= 50, 𝑉

0 𝑉

= 5,612 x

3. Mencari nilai Ic :

Vrc = Rc x Ic

50,617 mV= 4,8 kΩ x Ic

Ic = 50,617 mV / 4,8 kΩ

= 10,545 uA

4. Menghitung β :

β = 𝐶

= 0,5 5

33,7

= 0,312

5. Menghitung IE :

IE = Ic + Ib

= 10,545 + 33,79

= 44,335 uA

BAB 4 SIMULASI

BAB 5

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari pembahasan tentang penguat daya kelas A diatas dapat disimpulkan bahwa:

- Penguat daya merupakan gabungan / kombinasi dari penguat tegangan (penguat yang

menguatkan tegangan dari sinyal masukan) denagn penguat arus ( penguat yang

menguatkan arus dari sinyal masukan)

- Untuk bekerja penguat kelas A memerlukan bias awal yang menyebabkan penguat dalam

kondisi siap untuk menerima sinyal.

- Penguat daya mempunyai sinyal keluaran yang paling bagus diantara penguat jenis yang

lain.

- Efisiensinya paling rendah, karena banyaknya daya yang terbuang di transistor.

- Sistem bias penguat kelas A yang populer adalah system bias pembagi tegangan dan

sistem bias umpan balik kolektor.