ELEKTRONIKA 2

BAB I

PENGUAT (AMPLIFIER)

A. Penguatan

Penguat (amplifier) adalah peralatan elektransistoronika yang

berfungsi menguatkan sinyal input yang amplitudonya relatif kecil

menjadi sinyal output yang amplitudonya lebih besar dengan frekuensi

yang sama. Rangkaian semacam ini disebut juga rangkaian linier.

Gambar 1-1. Blok Diagram Audio Sistem Sederhana

Sinyal dari microphone masih terlalu lemah, oleh sebab itu

diperkuat dahulu oleh rangkaian penguat (amplifier) agar sinyalnya

cukup besar sehingga mampu menggerakkan membran speaker untuk

diubah menjadi suara yang lebih keras.

Revision : 00 Date : Sept 6th 2013 Page : 1

Berdasarkan input dan outputnya ada 3 jenis penguatan (A), yaitu :

a. Penguatan Tegangan ( AV )

b. Penguatan Arus ( AI )

c. Penguatan Daya ( AP )

Bila satuan penguatannya adalah dB (deci Bell) maka :

Dalam analisa penguatan terdapat 2 jenis penguatan, yaitu :

a. Penguatan Statis

Yaitu analisa penguatan yang hanya memperhitungkan

tegangan DC saja, tanpa sinyal input.

b. Penguatan Dinamis

Yaitu analisa penguatan yang memperhitungkan sinyal inputnya

(sinyal ac).

B. Karakteristik Transistor.

Berdasarkan analisa penguatan statis kita bisa mengamati

karakteristik Transistor agar dapat mene-rapkannya dalam rangkaian


sesuai kebutuhan. Jika pada dioda terdapat 2 karakteristik for-ward

dan reverse, pada transistor terdapat beberapa karakteristik yang

menghubungkan anta-ra arus (I) dan tegangan (V) transistor, antara

lain karakteristik kolektor yang menghu-bungkan antara perubahan

VCE terhadap IC, IB dijaga konstan atau IC = f (VCE), IB konstan.

Pada gambar di bawah menunjukkan grafik karakteristik kolektor

dengan 3 posisi IB0, IB1, dan IB2 yang digabung dengan garis beban DC.

Tiap IB terbagi 3 daerah yaitu :

daerah saturasi

pada nilai IB tertentu transistor akan jenuh, saat ini transistor

berfungsi sebagai saklar ON, bukan sebagai penguat.

daerah aktif

adalah daerah yang paling ideal bila transistor akan digunakan

sebagai penguat.

daerah breakdown

daerah ini harus dihindari karena akan merusak transistor, oleh

sebab itu diusahakan agar VCE atau Vcc tidak melebihi batas VCE

maks transistor tersebut.

Gambar 1-2. Karakteristik Transistor

Garis Beban DC adalah garis yang menghubungkan antara kondisi

cut off (VCE = 0, IC = maks,) dan saturasi (VCE = VCC, IC = 0).


Transistor yang dikerjakan sebagai penguat bekerja pada daerah garis

beban DC antara cut off dan saturasi dan titik perpotongannya dengan

garis IB disebut titik Q (quiescent point), atau titik kerja, atau titik

stasioner, atau titik tengah. Ayunan amplitudo sinyal ac tidak boleh

mendorong transistor pada titik cut off atau saturasinya.

3. Rangkaian Dasar Penguat.

a. Penguat Tunggal Emitor (Common Emitor Amplifier)

b. Penguat Tunggal Basis (Common Base Amplifier)

c. Penguat Tunggal Colector (Common Colector Amplifier)

Gbr.6. Rangkaian Dasar Penguat

Common artinya dipakai bersama-sama. Contoh Common

Emitor, berarti kaki emitor dipakai bersama-sama baik untuk input

maupun output.

a. Common Emitor Amplifier.

Penguat Common Emitor disebut juga penguat universal karena

paling banyak digunakan untuk rangkaian penguat.

Pada penguat emitor bersama :

input Basis-Emitor

output Collector-Emitor

Emitor dipakai bersama-sama baik untuk input maupun output.

Transistor sebagai penguat dikerjakan pada daerah aktif (tidak

boleh cut off atau saturasi) dengan cara diberi tegangan bias sbb :

BE dibias maju (forward)


CB dibias mundur (reverse)

CE di beri tegangan di bawah tegangan patah (breakdown)

Pemberian tegangan bias ini pada prinsipnya untuk menentukan

titik Q di tengah garis beban DC. Berdasarkan rangkaiannya pada

Common Emitor terdapat beberapa cara pemberian tegangan bias,

yaitu :

a.Base Bias (Fixed Bias / Bias Tetap)

Sifat : - peka terhadap perubahan βdc (hFE)

- untuk rangkaian saklar

Gambar 1-3. Fixed Bias

Cara menggambar Garis Beban DC dan Titik Q

o Tentukan titk cut off VCE = VCC IC = 0

o Tentukan titik saturasi VCE ≈ 0, IC =

VCC/RC,

o Tentukan titk Q VCE = VCC – I.RC,

IC = VCC – VBE / RB

IB = IC/hFE

Untuk meniadakan efek ICBO VBB >> ICBO . RB

o Transistor Sebagai Saklar

Transistor yang dikerjakan sebagai saklar hanya

bekerja pada titik cutoff (kondisi OFF) atau titik saturasi

(kondisi ON).


Perubahan dari cut off ke saturasi cukup dengan

memberi tegangan rendah antara kaki BE sehingga dapat

menghasilkan arus listransistorik yang cukup besar pada

kaki kolektor.

Gambar 1-4. Transistor Sebagai Saklar

RB berfungsi membatasi arus IB sehingga tidak merusak

transistor. Arus IB akan menentukan apakah pada RC atau

RL (R beban) terjadi arus atau tidak. Beban RL bisa diganti

dengan lampu atau relay.

1. Kondisi Cut Off /menyumbat (Saklar Off/terbuka).

Bila RB sangat besar maka IB kecil akibatnya VBE

rendah, jika kurang dari tegangan kerja transistor (0,6-Si

atau 0,2-Ge)) maka tidak cukup untuk membangkitkan arus

kolektor (IC atau IRL = 0 A). Hal ini seolah-olah kaki CE

terputus/membuka.

Karena IC = 0A, maka RL tidak dialiri arus listransistorik (VRL =

0V, VCE = Vcc). Jika RL diganti sebuah lampu, dapat

dipastikan lampu padam.

Kesimpulan : jika VBE = 0V (rendah), maka :

o VCE = Vcc (tinggi)

o VRL = 0V, IC = 0A

o Lampu padam


2. Kondisi Saturasi/Jenuh (Saklar ON/tertutup).

Bila RB relatif kecil maka IB cukup besar untuk membuat

VBE menjadi lebih besar dari tegangan kerja transistor

sehingga mengalirlah arus kolektor (IC atau IRL = maks), hal

ini seolah-olah kaki CE tertutup.

Karena IC = maks, maka RL dialiri arus listransistorik

(VRL = Vcc, VCE = 0V). Jika RL diganti sebuah lampu, dapat

dipastikan lampu menyala.

Kesimpulan : jika VBE = (tinggi) atau VBE > tegangan

kerja :

o VCE = 0 V (rendah)

o VRL = Vcc, IC = maks. ( IC = Vcc /

RC)

o Lampu menyala

Pengembangan transistor sebagai saklar.

Transistor sebagai saklar menjadi dasar dari rangkaian

digital yang hanya mengena kondisi 1 atau On dan 0 atau Off.

Yang perlu diperhatikan arus beban (IRL) tidak boleh mele-bihi

batas maksimum arus transistor (ICmaks).

Desain Rangkaiannya :

- Perhatikan batas kemampuan Transistor dengan melihat

data book.

Contoh : Transistor BC 108, UCE = 20V, Icmaks = 100mA,

hFE = 100.

Berdasarkan data tsb. RL atau beban tidak boleh

menyebabkan arus mengalir melebihi IC maks (100mA) dan

beban yang dikontransistorol bertegangan kerja di bawah

20V.

- Mencari nilai RB.

Untuk mencari nilai RB, carilah nilai IB dengan persamaan :


Rangkaian dapat dikembangkan seperti gambar di

bawah menjadi sebuah rangkaian untuk menyalakan lampu

yang dikontransistorol oleh cahaya. VR1 berfungsi mengatur

kepekaan LDR. Sifat LDR jika terkena cahaya tahanannya

mengecil. Tahanan LDR akan mempengaruhi tegangan VBE.

Bila ingin dikembangkan untuk daya yang lebih besar, beban

lam-pu diganti dengan relay sebagai saklar untuk daya yang

lebih besar.

Gambar 1-5. Pengembangan Transistor Sebagai Saklar

b. Self Bias (Bias Sendiri)


Sifat : - tanggapan frekuensi rendah

- agak peka terhadap perubahan βdc (hFE)

- untuk penguat sinyal lemah.

Gambar 1-6. Self Bias

c. Voltage Devider Bias

Sifat : - kondisi kerjanya stabil

- untuk penguat-penguat keperluan umum (general

purpose amplifier)

- output berlawanan fase dengan input

Gambar 1-7. Voltage Divider Bias


Ayunan sinyal input diharapkan tidak melebihi batas cut off atau

saturasi, shg sinyal output tidak cacat atau berubah bentuk.

Gambar 1-8. Hubungan Sinyal Input (ib) dengan Sinyal Output (ic)

Stabilisasi RE

Komponen RE berfungsi sebagai stabilisasi untuk memantapkan

kerja transistor.

a. Tanpa RE

Seperti sudah disebutkan pada prinsip kerja Transistor, pada

loop kaki CB terjadi arus bocor ICBO yang berbanding lurus

dengan kenaikan suhu Transistor. Jika IB naik karena terdapat

ICBO, maka IC juga naik, kenaikan IC menyebabkan suhu

Transistor naik, akibatnya ICBO naik. Karena pengaruh ICBO maka

IB naik lagi, IC pun naik lagi, suhu ikut naik lagi, dan ICBO naik, IB

naik, dst secara berantai akibatnya Transistor sangat panas dan

pada akhirnya rusak.

b. Dengan RE

Jika IB naik karena pengaruh ICBO, maka IC naik. Kenaikan IC

menyebabkan kenaikan pada tegangan RE (VRE). Karena VBE =

VB-VRE, maka jika VRE naik, VBE turun, penurunan VBE

menyebabkan IB turun (tidak jadi naik), IC pun tidak jadi naik

(stabil).


Persamaan-persamaan untuk analisa Penguatan Dinamis yaitu

penguatan untuk sinyal ac tanpa komponen C paralel dengan RE:

a. Penguatan Tegangan (-Av).

Untuk common emitor Vo berlawanan fase transistorhadap Vi

b. Penguatan Arus (hfe)

c. Impedansi Input (Zin)

d. Impedansi Output (Zo)

Untuk common collector maupun common base tidak dibahas

secara khusus, tetapi di bawah ini adalah perbandingan antara ke tiga

jenis penguat tersebut.



BAB II

TRANSISTOR AMPLIFIER

Transistor adalah perangkat semikonduktor yang digunakan untuk

memperkuat sinyal elektronik dan listrik. Transistor terdiri dari bahan

semikonduktor dengan tiga terminal untuk koneksi menuju sirkuit eksternal

dan sebuah tegangan atau arus yang mengalir melalui sepasang terminal.

Karena daya (output) terkontrol lebih tinggi daripada daya (input)

pengendali, transistor dapat memperkuat sinyalnya. Sehingga beberapa

transistor dikemas secara individual, tetapi lebih banyak ditemukan

tertanam dalam sirkuit terpadu.

Transistor adalah rangkaian dasar dari perangkat elektronik

modern, dan terdapat dalam sistem elektronik modern. Mengikuti

perkembangannya di awal 1950-an transistor merevolusi di bidang

elektronik, dan membuka jalan bagi radio yang lebih kecil dan lebih

murah, seperti kalkulator, dan komputer.

A. Transistor sebagai saklar

Transistor biasanya digunakan sebagai saklar elektronik, baik untuk

aplikasi daya tinggi seperti switched-mode pasokan listrik dan untuk

daya rendah aplikasi seperti gerbang logika.

Dalam rangkaian transistor ground-emitor, seperti rangkaian lampu-

saklar yang ditunjukkan, dengan meningkatnya basis tegangan, arus

emitor dan kolektor meningkat secara eksponensial. Tegangan

kolektor turun karena hambatan beban kolektor (dalam contoh ini,

hambatan dari bola lampu). Jika tegangan kolektor adalah nol, arus

kolektor akan hanya dibatasi oleh resistensi bola lampu dan tegangan

suplai. Transistor kemudian dikatakan jenuh - itu akan memiliki

tegangan yang sangat kecil dari kolektor ke emitor. Menyediakan arus

basis drive yang tidak cukup merupakan masalah utama dalam

penggunaan transistor bipolar sebagai saklar. Transistor memberikan

gain arus, sehingga arus yang relatif besar dalam kolektor harus


diaktifkan oleh arus jauh lebih kecil ke dalam terminal basis. Rasio

arus ini bervariasi tergantung pada jenis transistor, dan bahkan untuk

jenis tertentu, bervariasi tergantung pada arus kolektor. Dalam

rangkaian light-switch contoh yang ditunjukkan, resistor dipilih untuk

memberikan dasar yang cukup saat ini untuk memastikan transistor

akan jenuh.

B. Transistor sebagai penguat

Penguat common-emitor dirancang sedemikian rupa sehingga

perubahan kecil pada tegangan (Vin) dapat melalui basis transistor,

amplifikasi saat transistor dikombinasikan dengan sifat-sifat rangkaian

berarti bahwa perubahan kecil di Vin menghasilkan perubahan besar

dalam Vout .

Berbagai konfigurasi penguat transistor tunggal yang mungkin,

dengan beberapa keuntungan saat memberikan beberapa gain

tegangan.

Dari ponsel ke televisi, sejumlah besar produk termasuk penguat

untuk reproduksi suara, radio transmisi, dan pemrosesan sinyal.

Amplifier audio pertama diskrit transistor hampir tidak disertakan

beberapa ratus milliwatts dan audio yang secara bertahap meningkat

sebagai transistor yang lebih baik menjadi tersedia dan arsitektur

penguat.

a. Konfigurasi


Gambar 2-1. Common pada Transistor

Common Emitter

Gambar 2-2. Common Emitter

Dalam elektronik, sebuah amplifier yang umum adalah salah

satu dari tiga dasar satu tahap penguat bipolar-junction-

transistor (BJT) topologi, biasanya digunakan sebagai penguat

tegangan. Dalam rangkaian ini terminal basis transistor

berfungsi sebagai input, kolektor adalah output, dan emitor


keduanya (misalnya, mungkin akan terikat untuk referensi

tanah atau rel listrik), maka nya. Rangkaian efek medan

transistor analog adalah penguat common-source, dan sirkuit

tabung analog adalah penguat common-katoda.

Emitter Degenerasi

Common-emitor amplifier memberikan penguat output

terbalik dan dapat memiliki keuntungan yang sangat tinggi yang

dapat bervariasi dari satu transistor ke transistor yang lainnya.

Keuntungannya adalah fungsi yang kuat dari kedua suhu dan

bias saat ini, sehingga keuntungan yang sebenarnya tak

terduga. Stabilitas adalah masalah lain yang berhubungan

dengan sirkuit tinggi karena setiap umpan balik positif yang tidak

disengaja yang mungkin ada. Masalah lain yang terkait dengan

sirkuit adalah rentang dinamis input rendah yang diberlakukan

oleh batas sinyal kecil, ada distorsi tinggi jika batas ini

terlampaui dan transistor berhenti berperilaku seperti sinyal kecil

model. Salah satu cara yang umum mengurangi masalah ini

adalah dengan menggunakan umpan balik negatif, yang

biasanya diimplementasikan dengan degenerasi emitor.

Degenerasi emitor mengacu pada penambahan resistor kecil

(atau impedansi apapun) antara emitor dan sumber sinyal

umum (misalnya, referensi tanah atau rel listrik). impedansi ini

Re mengurangi transkonduktansi keseluruhan. dari

sirkuit dengan factor , yang mana membuat

tegangan memperoleh

Jadi tegangan memperoleh hampir secara eksklusif pada

rasio resistor daripada karakteristik transistor intrinsik

dan tak terduga. Karakteristik distorsi dan stabilitas sirkuit


demikian ditingkatkan dengan mengorbankan penurunan

keuntungan.

Karakteristik

Pada frekuensi rendah dan menggunakan model hibrida-pi

disederhanakan, kecil-sinyal berikut karakteristik dapat

diturunkan.

Definition Expression

Current gain

Voltage gain

Input impedance

Output impedance

Jika resistor degenerasi emitor tidak saling mendukung,,

. Seperti yang diharapkan, ketika Ai meningkat,

impedansi input meningkat dan keuntungan tegangan Av

berkurang.

Bandwith

Bandwidth dari penguat common-emitor cenderung rendah

karena kapasitansi tinggi akibat efek Miller. Masalahnya dapat

diatasi dengan beberapa cara, termasuk:

o Pengurangan besarnya tegangan magnitude (misalnya,

dengan menggunakan degenerasi emitor).


http://en.wikipedia.org/wiki/Output_impedance

http://en.wikipedia.org/wiki/Input_impedance

http://en.wikipedia.org/wiki/Gain

http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_current

http://en.wikipedia.org/wiki/Gain

http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_current

o Pengurangan impedansi output dari sumber sinyal yang

terhubung ke ground (misalnya, dengan menggunakan emitor

atau beberapa tegangan lainnya).

o Menggunakan konfigurasi cascode, yang menyisipkan

impedansi buffer input rendah (misalnya penguat dasar

umum) antara kolektor transistor dan beban. Konfigurasi ini

memegang tegangan kolektor transistor kira-kira konstan,

sehingga membuat ground untuk mendapatkan kolektor nol

dan (idealnya) menghapus efek Miller.

o Menggunakan topologi penguat diferensial seperti pengikat

emitor melalui amplifier ground-base, asalkan benar-benar

pengikut emitor penguat common-kolektor.

Efek Miller negatif mempengaruhi kinerja penguat common-

source dengan cara yang sama (dan memiliki solusi yang sama).

Ketika sinyal AC diterapkan pada penguat transistor

menyebabkan dasar VB tegangan untuk berfluktuasi nilai pada

sinyal AC. Setengah positif dari sinyal yang diterapkan akan

menyebabkan peningkatan nilai VB gilirannya ini akan

meningkatkan arus basis IB dan menyebabkan peningkatan

yang sesuai pada IE arus emitor dan kolektor IC saat ini.

Akibatnya, tegangan emitor kolektor akan berkurang karena

penurunan tegangan di seluruh RL. Pergantian negatif dari sinyal

AC akan menyebabkan penurunan IB tindakan ini kemudian

menyebabkan penurunan yang sesuai di IE melalui RL. Sinyal

output dari penguat common-emitor keluar 180 derajat dari fase

dengan sinyal input. Hal ini juga berpengaruh terhadap common-

emitor penguat karena emitor dari transistor adalah sama untuk

kedua sirkuit input dan sirkuit output. Sinyal input diterapkan

pada dasar dan rangkaian dasar transistor. Sinyal output

terdapat di dasar dan kolektor dari transistor. Karena emitor

terhubung ke tanah, itu adalah umum untuk sinyal, input dan


output. Rangkaian common-emitor adalah yang paling banyak

digunakan dari persimpangan, amplifier transistor. Dibandingkan

dengan koneksi umum-base, ia memiliki impedansi input yang

lebih tinggi dan impedansi output yang lebih rendah. Sebuah

catu daya tunggal dengan mudah digunakan untuk biasing.

Selain itu, lebih tinggi tegangan dan daya keuntungan biasanya

diperoleh untuk operasi umum-emitor (CE). Gain arus dalam

rangkaian emitor umum diperoleh dari basis dan arus kolektor

sirkuit. Karena perubahan yang sangat kecil dalam arus basis

menghasilkan perubahan besar dalam arus kolektor, gain arus

(β) selalu lebih besar dari kesatuan untuk rangkaian common

emitor-, nilai tipikal adalah sekitar 50.

b. Common Collector

Gambar 2-2. Common Collector

Dalam elektronik, sebuah amplifier yang umum-kolektor (juga

dikenal sebagai pengikat emitor atau pengikat tegangan BJT)

adalah salah satu dari tiga dasar transistor tunggal-tahap

persimpangan bipolar (BJT) amplifier topologi, biasanya digunakan

sebagai penyangga tegangan. Dalam rangkaian ini terminal basis

transistor berfungsi sebagai input, emitor adalah output, dan

kolektor yang sama untuk kedua nama (misalnya, mungkin akan

terikat untuk referensi tanah atau rel listrik). Rangkaian efek medan

transistor analog adalah penguat common-drain.


Rangkaian dapat dijelaskan dengan melihat transistor sebagai

kendali umpan balik negatif. Dari sudut pandang ini, tahap yang

umum-kolektor adalah penguat dengan umpan balik negatif seri

penuh. Dalam konfigurasi ini, seluruh output tegangan VOUT

ditempatkan bertentangan dan seri dengan tegangan input VIN.

Dengan demikian dua tegangan dikurangi sesuai dengan KVL

(yang pengurang dari diagram blok fungsi diimplementasikan hanya

dengan loop masukan) dan perbedaan mereka Vdiff = VIN - VOUT

diterapkan pada lapisan basis-emitor.

Transistor memonitor terus Vdiff dan menyesuaikan tegangan

emitor nya hampir sama (VBEO kurang) dengan tegangan input

dengan melewati kolektor sesuai arus melalui resistor emitor RE.

Akibatnya, tegangan output mengikuti variasi tegangan input dari

VBEO sampai denganV+, maka nama, pengikut emitor. Secara

intuitif, perilaku ini dapat juga dipahami dengan menyadari bahwa

tegangan basis-emitor di transistor bipolar sangat sensitif terhadap

perubahan bias, sehingga setiap perubahan tegangan basis

ditularkan (untuk pendekatan yang baik) langsung ke emitor. Itu

tergantung sedikit pada berbagai gangguan (transistor toleransi,

variasi temperatur, ketahanan beban, resistor kolektor jika

ditambah, dll) karena transistor bereaksi terhadap gangguan ini dan

mengembalikan keseimbangan. Ia tidak pernah jenuh bahkan jika

tegangan input mencapai rel positif.

Rangkaian kolektor umum dapat ditunjukkan secara matematis

untuk memiliki gain tegangan hampir kesatuan:

Perubahan tegangan kecil pada terminal masukan akan

direplikasi pada output (tergantung sedikit pada gain transistor dan

nilai dari resistansi beban, lihat rumus gain bawah). Sirkuit ini

berguna karena memiliki impedansi masukan yang besar, sehingga

tidak akan memuat turun sirkuit sebelumnya:


Βo dan impedansi output kecil, sehingga dapat mendorong

resistansi rendah beban:

Biasanya, resistor emitor secara signifikan lebih besar dan dapat

dihapus dari persamaan:

Aplikasi

Impedansi output yang rendah memungkinkan sumber

dengan impedansi output yang besar untuk menggerakkan

impedansi beban kecil, melainkan berfungsi sebagai penyangga

tegangan. Dengan kata lain, rangkaian memiliki gain arus (yang

tergantung pada hFE dari transistor) bukan gain tegangan. Sebuah

perubahan kecil untuk hasil arus masukan dalam perubahan yang

jauh lebih besar dalam arus keluaran disuplai ke beban output.

Salah satu aspek dari tindakan buffer transformasi

impedansi. Misalnya, resistansi Thevenin dari kombinasi pengikat

tegangan didorong oleh sebuah sumber tegangan dengan

resistansi Thevenin tinggi berkurang menjadi hanya resistansi

keluaran dari pengikat tegangan (perlawanan kecil). Pengurangan

resistensi membuat kombinasi sumber tegangan lebih ideal.

Konfigurasi ini umumnya digunakan pada tahap output dari

kelas-B dan kelas-AB amplifier. Rangkaian dasar dimodifikasi untuk

mengoperasikan transistor di kelas-B atau modus AB. Di kelas-A

mode, kadang-kadang sumber arus aktif digunakan sebagai

pengganti RE (Gambar 4) untuk meningkatkan linearitas / efisiensi

Common Base.

Pada frekuensi rendah dan menggunakan model hibrida-pi

disederhanakan, kecil-sinyal berikut karakteristik dapat diturunkan.


(Parameter dan garis paralel mengindikasikan

komponen secara paralel.)

Definiti

onExpression

Approximat

e

expression

Condition

Current

Gain0

Voltage

Gain

Input

Resistance

Output

Resistanc

e

Dimana adalah resistansi sumber Thevenin setara.

Derivation

Gambar 2-3


Gambar di atas menunjukkan frekuensi rendah hybrid-pi

model untuk rangkaian. Menggunakan hukum Ohm ini berbagai

aliran telah ditentukan dan hasil ini ditampilkan pada diagram.

c. Common Base

Gambar 2-4. Common Base

Dalam elektronik, sebuah amplifier yang umum-base (juga

dikenal sebagai ground-base) adalah salah satu dari tiga dasar

transistor tunggal-tahap persimpangan bipolar (BJT) amplifier

topologi, biasanya digunakan sebagai buffer saat ini atau penguat

tegangan. Dalam rangkaian ini terminal emitor dari transistor

berfungsi sebagai input, output kolektor, dan basis yang sama

untuk kedua nama (misalnya, mungkin akan terikat untuk referensi

tanah atau rel listrik), maka nya. Rangkaian efek medan transistor

analog adalah penguat common-gate.


Gambar 2-5

Aplikasi

Pengaturan ini tidak sangat umum di frekuensi rendah

sirkuit, di mana biasanya digunakan untuk amplifier yang

membutuhkan impedansi masukan yang luar biasa rendah,

misalnya untuk bertindak sebagai preamplifier untuk bergerak-

kumparan mikrofon. Namun, pada frekuensi tinggi amplifier,

misalnya untuk VHF dan UHF, karena kapasitansi input tidak

memperoleh dari efek Miller, yang menurunkan bandwidth dari

konfigurasi common-emitor, dan karena isolasi relatif tinggi antara

input dan output. Isolasi tinggi berarti bahwa ada sedikit feedback

dari output ke input, menyebabkan stabilitas yang tinggi.

Low frekuensi karakteristik

Pada frekuensi rendah dan di bawah kondisi sinyal kecil,

rangkaian pada Gambar 2-4 dapat diwakili oleh itu pada Gambar 2-

5, di mana model hibrida-pi untuk BJT tersebut sudah bekerja.

Sinyal input diwakili oleh sebuah sumber tegangan Thevenin, vs,

dengan resistansi seri Rs dan beban adalah RL resistor. Sirkuit ini

dapat digunakan untuk memperoleh karakteristik berikut penguat

common-base.

Voltage amplifier

Untuk kasus ketika sirkuit-base umum digunakan sebagai

penguat tegangan, sirkuit yang ditunjukkan pada Gambar 2-6.


Gambar 2-6

resistansi keluaran besar, setidaknya RC || rO, nilai yang muncul

dengan impedansi sumber yang rendah (RS << rE) . Sebuah

resistansi output yang besar tidak diinginkan dalam penguat

tegangan, karena mengarah ke divisi tegangan rendah di output.

Meskipun demikian, keuntungan tegangan cukup bahkan untuk

beban kecil: RS = rE gain Av = gm RL / 2 . Untuk impedansi sumber

yang lebih besar, gain ditentukan oleh rasio resistor RL / RS, dan

bukan oleh sifat transistor, yang dapat menjadi keuntungan di mana

ketidakpekaan terhadap variasi suhu atau transistor adalah penting.

Sebuah alternatif untuk menggunakan model hybrid-pi untuk

perhitungan ini adalah teknik umum didasarkan pada dua-port

jaringan. Misalnya, dalam aplikasi seperti ini di mana tegangan

output, sebuah g-setara dengan dua-port dapat dipilih untuk

kesederhanaan, karena menggunakan penguat tegangan di port

output.

Untuk nilai RS di sekitar rE penguat adalah transisi antara

penguat tegangan dan buffer saat ini. Untuk For RS >> rE

representasi driver sebagai sumber Thevenin harus diganti dengan

representasi dengan sumber Norton. Rangkaian common-base

berhenti bersikap seperti penguat tegangan dan bersifat seperti

penguat saat ini, seperti yang dibahas selanjutnya.

d. Current follower

Gambar 2-7 menunjukkan penguat common-dasar yang

digunakan sebagai penguat saat ini. Sinyal sirkuit disediakan oleh

sumber Norton AC (arus IS, Norton resistance RS) pada masukan,

dan rangkaian memiliki resistor beban RL pada output.


Gambar 2-7

Seperti disebutkan sebelumnya, amplifier ini bilateral

sebagai konsekuensi dari rO resistansi output, yang

menghubungkan output ke input. Dalam hal ini resistansi keluaran

besar bahkan dalam kasus terburuk (itu adalah di rO || RC dan dapat

menjadi (β + 1) rO || RC untuk besar RS). Resistansi output yang

besar adalah atribut yang diinginkan dari sebuah sumber arus

karena pembagian arus menguntungkan mengirimkan sebagian

besar arus ke beban. Keuntungan saat ini sangat mendekati satu

asalkan RS >> rE.

Teknik analisa alternatif didasarkan pada dua-port jaringan.

Misalnya, dalam aplikasi seperti ini di mana saat ini adalah output,

yang h-sama dua-port dipilih karena menggunakan penguat arus di

port output.

Common Base (CB) kadang-kadang disebut Base

Beralas . sinyal input yang diterapkan pada sinyal keluaran

emitter.The diambil dari garis umum collector., (tidak digunakan

untuk sinyal) terhubung ke dasar.

e. Common Emitter Amplifier

Tujuan dari penguat emitor umum adalah untuk memberikan

arus yang baik, tegangan, dan memperoleh power.

180 ° pergeseran fasa


f. Common Emitter Amplifier Components

Gambar 2-8

R1 determines forward bias R2 dalam pengembangan Bias

R3 resistor kolektor beban yang digunakan untuk mengembangkan

sinyal keluaran R4 resistor emitor digunakan untuk stabilitas termal


BAB III

PENGUAT TEGANGAN

Pada bagian sebelumnya telah dipelajari bagaimana transistor

diberi tegangan panjar (bias) agar transistor tersebut dapat bekerja

sebagai penguat. Pada gambar di bawah diperlihatkan penguat BJT

emitor-ditanahkan dengan tegangan panjar dari VCC dan VBE.

Gambar 3-1. Pemasangan tegangan panjar pada penguat emitor

ditanahkan

Antara parameter masukan dan keluaran terdapat hubungan dalam

bentuk eksponensial sebagai berikut

Arus kolektor (iC) besarnya hampir mendekati arus emitor (iE), dengan

demikian kita dapat menuliskan


Gambar 3-2. Bentuk isyarat keluaran suatu penguat untuk isyarat

masukan


(a) 1 dan1,8 mV, (b) 4 dan 8 mV dan (c) 15 dan 20 mV

dan tegangan kolektor diberikan oleh

Persamaan di atas menunjukkan hubungan antara tegangan input

vBE dan tegangan outputvC, di mana keduanya terdapat komponen DC

(untuk panjar) dan komponen AC (isyarat).Sayangnya keluaran dan

masukan merupakan hubungan yang tidak selalu linier.Dengan kata lain

tidak selalu keluaran merupakan copy dari masukan sehingga terjadi

keluaran yang terdestori (cacat). Ini terjadi akibat isyarat masukan yang

terlalu besar.

Pada gambar 13.3-a isyarat keluaran dari suatu input 1 dan 1.8 mV

memperlihatkan bentuk sinusoida yang sempurna (tidak terjadi distorsi).

Namun jika isyarat masukandiperbesar menjadi 4 dan 8 mV (gambar 13.3-

b) nampak bahwa untuk garis referensi di 7V, isyarat keluaran tidak

simetri lagi (bagian bawah lebih tajam). Pada isyarat masukan sebesar 15

mV (gambar 13.3-c), isyarat keluaran mengalami distorsi yang sangat

nyata. Saat masukan diperbesar ke harga 20 mV, masukan kolektor

menyamai tegangan emiter, akibatnya transistor berada pada daerah

jenuh sehingga isyarat keluaran terpotong kurang lebih 2 V.

Dengan demikian kita hanya dapat menentukan besarnya tegangan

keluaran karena adanya perubahan yang sangat kecil pada masukan,

yang lebih dikenal sebagai penguatan isyarat kecil (small-signal gain). Kita

memiliki

dan besarnya penguatan diberikan oleh


atau

Pada persamaan terlihat bahwa penguatan berharga negatif,

artinya jika vBE naik maka iC juga naik, tetapi sebaliknya vC akan menurun.

Untuk pengoperasian pada isyarat kecil, iC tetap mendekati harga panjar

DC, yaitu IC, sehingga penguatan isyarat kecil diberikan oleh


BAB IV

POWER AMPLIFIER

A. Pengertian Power Amplifier

Power amplifier adalah penguat akhir bagian sistem tata suara

yang berfungsi sebagai penguat sinyal audio yang pada dasarnya

merupakan penguat tegangan dan arus dari sinyal audio yang

bertujuan untuk menggerakan pengeras suara (loud speaker). Istilah

power amplifier merupakan penguat akhir sehingga tidak dilengkapi

dengan pengatur nada, berbeda dengan istilah amplifier yang

didalmanya terdiri dari pengatur nada dan power amplifier.Atau

komponen elektronika yang di pakai untuk menguatkan daya atau

tenaga secara umum. Dalam penggunaannya, amplifier akan

menguatkan signal suara yaitu memperkuat signal arus I dan tegangan

V listrik dari inputnya. Sedangkan outpunya akan menjadi arus listrik

dan tegangan yang lebih besar.

Besarnya pengertian amplifier sering di sebut dengan istilah Gain.

Nilai dari gain yang dinyatakan sebagai fungsi penguat frekunsi audio,

Gain power amplifier antara 200 kali sampai 100 kali dari signal

output. Jadi gain merupakan hasil bagi dari daya di bagian output

dengan daya di bagian input dalam bentuk fungsi frekuensi. Ukuran

gain biasannya memakai decible (dB).


http://komponenelektronika.net/pengertian-amplifier.htm

Gambar 4-1

Dalam bagian pengertian amplifier pada proses penguatannya

audio ini terbagi menjadi dua kelompok bagian penting, yaitu bagian

penguat signal tegangan (V) yang kebanyakan menggunakan susunan

transistor darlington, dan bagian penguat arus susunannya transistor

paralel. Masing masing transistor derdaya besar dan menggunakan

sirip pendingin untuk membuang panas ke udara, sehingga pada saat

ini banyak yang menggunakan transistor simetris komplementer.

Power amplifier rakitan berfungsi sebagai penguat akhir dan

preamplifier menuju ke drive speaker. Pengertian amplifier pada

umumnya terbagi menjadi 2, yaitu power amplifier dan integrated

amplifier. Power Amplifier adalah penguat akhir yang tidak sertai

dengan tone control (volume, bass, treble), sebaliknya integrated

amplifier adalah penguat akhir yang telah disertai dengan tone control.

Jenis-Jenis Amplifier telah bervariasi seperti OT, OTL, OCL dan

BTL yang sudah sering di gunakan di pasaran. Dan setiap jenis

komponen dan pengertian amplifier tersebut memiliki kelebihan dan

kekurangan masing-masing. Berikut kami jelaskan satu persatu :


http://komponenelektronika.net/power-amplifier-rakitan.htm

http://komponenelektronika.net/rangkaian-sensor.htm

a. Power Amplifier OT (Output Transformer)

Gambar 4-2

Power amplifier OT (Output Transformer) merupakan jenis

power amplifier yang menggunakan kopling sebuah transformer OT

untuk menghubungkan rangkaian penguat akhir dengan beban

pengeras suara (loud speaker). Respon frekuensi power amplifier

OT (output Transformer) cenderung berada di range frekuesni

audio menengah sehingga untuk reproduksi suara nada bass tidak

bagus. Power amplifier jenis OT ini memiliki keunggulan terhadap

terjadinya short circuit penguat akhir, sehingga tidak merusak

penguat suara (loud speaker).

b. Power Amplifier OTL (Output Transformer Less)

Gambar 4-3


Power amplifier OTL (Output Transformer Less) merupakan

power amplifier yang tidak menggunakan transformer sebagai

kopling rangkaian power amplifier dengan pengeras suara (loud

speaker). Pada jenis power amplifier ini ada 2 jenis kopling yang

digunakan yaitu :

Menggunakan kopling kapasitor yang berfungsi untuk mem-blok

tegangan DC penguat dan hanya melewatkan sinyal audio (AC)

ke penguat suara (loud speaker),

Tanpa menggunakan kopling kapasitor (direct coupling) power

amplifier jenis ini yang kemudian berkembang menjadi power

amplifier OCL (Output Capasitor Less).

c. Power Amplifier OCL (Output Capasitor Less)

Power amplifier OCL (output capasitor less) merupakan jenis

power amplifier tanpa kopling tambahan antara rangkaian penguat

dengan pengeras suara (loud speaker). Power amplifier ini

langsung menghubungkan output rangkaian power amplifier ke

loud speaker. Power amplifier OCL memiliki respon frekuensi yang

lebar, sehingga semua range frekuensi audio dapat direproduksi

dengan baik. Power amplifier OCL memiliki kelemahan, apabila

terjadi short circuit pada bagian akhir power amplifier maka

pengeras suara (loud speaker) akan rusak.

d. Power Amplifier BTL (Bridge Transformer Less)


Gambar 4-4

Power amplifier BTL (bridge transformer less) merupakan

penggabungan 2 unit rangkaian power amplifier OTL atau OCL

yang bertujuan untuk menguatkan sinyal audio dengan fasa yang

berbeda secara terpisah dan memberikannya ke loud speaker

secara bersama sehingga diperoleh suatu penguatan tegangan

yang lebih besar atau minimal 2x lebih besar dari penggunaan

penguat OTL atau OCL biasa. Pada power amplifier BTL (bridge

transformer less) penguat suara (loud speaker) sebagai beban

dihubungkan dengan rangkaian power amplifier secara bridge

(jembatan) yaitu setiap kutup pada pengeras suara (loud speaker)

masing-masing dihubungkan dengan rangkaian power ampifier

yang terpisah.

B. Struktur dari power Amplifier ini biasanya terdiri dari :

a. Heat Sink (casing) Fungsi dari Heat Sink ini adalah untuk menyerap

dan membuang panas yang dihasilkan oleh transistor.Bahan

pembuat dari heat sink ini umumnya adalah aluminium cor atau

kadang-kadang digunakan pula tembaga.

b. DC Connector Terminals section.Pada sebagian besar Amplifier

terdapat beberapa terminal untuk menyambung power input yaitu

DC + konstan langsung dari terminal + ( positive dari Accu),Ground

or Negative (-) yang biasanya disambungkan dengan chassis


mobil.Remote turn on/off berfungsi sebagai kabel kontrol untuk

mematikan dan menyalakan power, yang dikontrol dari Head Unit.

c. RCA or High Level terminal Input.Fungsi dari terminal ini adalah

sebagai penghantar sinyal audio dari Head Unit ke Amplifier.

Biasanya melalui kabel interconnect atau RCA.Kualitas dari kabel

ini sangat penting, karena kabel yang baik dapat menghantarkan

sinyal suara dengan baik, sebaliknya kabel yang kurang baik akan

merusak suara juga.High Input speaker terminal dipergunakan

apabila tidak terdapat output RCA (low level ) pada HU anda.Ada

pula terminal khusus seperti pada product satu merk amplifiers

yang memakai connector Symbilink, untuk memudahkan kita dalam

menyetel power tersebut dengan memakai PC or notebook.

d. Speaker Output Connector.Terminal ini adalah sebagai terminal

keluarnya sinyal yang telah diperkuat.Biasanya terdiri dari terminal

dengan tanda plus+ dan minus-.Ada pula petunjuk khusus untuk

membuat power bekerja dengan kondisi mono (bridged).

e. Crossover section.Banyak power amplifier dewasa ini telah

diperlengkapi dengan crossover aktif.Jadi amp tersebut dapat

dipergunakan denagn beberapa konfigurasi, untuk amplifier

subwoofer (LPF) ,full range ( filter/tapis tidak dipergunakan) dan

untuk midbass( HPF).

f. Gain section Fungsi dari gain tersebut adalah mengatur agar sinyal

yang masuk sesuai dengan input sensitivity dari Power Amplifier

tersebut.Biasanya range sensitivity dari power amp sewasa ini

adalah dari 2 -5 volts.Biasa disebut juga dengan Output sensitivity.

g. Fuse Amplifier yang baik harus diperlengkapi dengan sekring,

sekring ini dapat berupa AGU fuse, atau bentuk sekring

lainnya.Ampere sekring disesuaikan dengan daya max yang dapat

dikeluarkan.Setelah mengenal struktur luar dari Amp, kita beralih ke

isi dari alat ini berikut sistem kerjanya.


Sekarang kita masuk ke klasifikasi/perbedaan dari power amplifier

output stage menurut kelasnya :

a. Class AB, A, B

Amplifier kelas ini memakai sedikitnya 1 transistor per rail per

channel.Amplifier 2 channel akan memakai sedikitnya 4 output

transistor, tapi dapat juga ditambah jumlahnya supaya terdapat

peningkatan signifikan pada dayanya.Dua transistor pada 1 channel

akan bekerja on dan off,mengirim nilai variabel dari voltage sinyal +

dan - ke speaker output terminal +.Terminal - dari speaker terminal

tersambung pada ground.Kapan dan berapa sering transistor menyala

akan menentukan kelas dari amplifier tersebut apakah kelas A, AB

atau B.Transistor power kelas A selalu menyala oleh arus yang

mengalir, suara memang lebih baik dibanding kelas AB atau B, tapi

akan lebih cepat menjadi panas ,karena tidak efisien. Banyak energi

yang terbuang karena berubah menjadi panas.Class B:hanya 1 dari

transistor tersebut yang menyala dalam satu waktu.Class B

efisien,hanya mungkin suara nya agak kurang bila dibanding dengan

Class A danAB.Penjelasan ini menerangkan mengapa lebih banyak

dipakai kelas AB di caraudio, efisien dan bersuara cukup baik.

b. Class G

Cara kerja power ini mirip dengan kelas AB, hanya ada suatu cara

yang membuat amplifier ini menjadi lebih efisien, Amp ini mempunyai

lebih dari 1 rail +dan - yang satu lebih tinggi nilainya. Ada merk tertentu

yang memakai + dan -sebesar 25 volt untuk level rendah. Dan bila

tidak diperlukan, amp ini bekerjahanya pada 25 V, tapi seiring dengan

bertambahnya signal level,amp ini dengan lembut berpindah pada rail

yang lebih tinggi misal 50 volts.Kesimpulannya, suara dari amplifier

kelas G ini sama baiknya dengan class AB tapi jauh lebih efisien.

c. Class D


Amplifier pada kelas ini tidak menggunakan alat output secara

analog untuk merubah voltage naik atau turun. Amp ini menggunakan

Mosfet ,yang seperti transistor,tapi bedanya memakai siklus on dan off

nya yang sangat cepat,dibanding dengan pada kelas AB yang

merubah naik atau turun. Siklus seberapa sering on versus off akan

menentukan berapa besar output dari power ini.Biasa power Class D

ini ditujukan sebagai power untuk Subwoofer.Kita ibaratkan seperti

saklar on/off untuk menyalakan lampu (D)dan saklar dimmer untuk

meredupkan lampu(AB). Amplifier Class D sangat efisien tetapi sangat

terbatas untuk frequency response nya, serta tingkat distorsinya lebih

besar dari kelasAB.

d. Vacuum Tube Amplifier

(Amplifier tabung)Power Amplifier ini menggunakan pendahulu dari

transistor,yaitu tabung hampa, udara dengan katoda dan anoda yang

berfungsi mengalirkan elektron.Cara kerjanya adalah dengan memakai

transformator dengan memasukkan tegangan tinggi dan kemudian

dirubah kembali menjadi tegangan rendah dengan arus yang dapat

menggerakkan speaker.Tapi banyak menjadi perdebatan karena

banyak audiophile yang berpendapat bahwa power ini suaranya lebih

baik dari power transistor.

Tahap berikutnya adalah cara membaca spesifikasi dari power, dan

penentuan jumlah channel yang paling sesuai dengan keperluan OS

mania.Power Amplifier dibuat dengan berbagai jumlah channel, 2

channel stereo, 4 channel, 5 dan 6channel ( 4 channel identik dan 1-2

channel dengan watt lebih besar untuk subwoofer), 5 channel dengan

daya yang identik bisanya ditujukan untuk pemakaian sistem car

theatre 5.1, channel ke 5 ditujukan untuk center channel,dan power

monoblock class D.

Spesifikasi biasanya disertakan dalam spec sheet, sederhananya

adalah daya(watts), pilihlah daya yang sesuai dengan power handling

dari speaker anda.Sebaiknya sesuaikan watt power agar tidak terjadi


under powered atau over powered.Pilih juga karakteristik suara yang

sesuai dengan keperluan sistem anda, apakah Sound Quality (SQ),

Sound Pressure Level(SPL) atau CarTheatre.Bandingkan juga nilai2

Frequency response, yang biasa nilai deviasi nyatidak lebih dari + atau

- 0,2 dB pada rentang frequency 20 Hz - 20Khz.Perhatikan juga Total

Harmonic distorsion (THD+N) A-weighted, parameter ini menunjukkan

tingkat distorsi yang terjadi pada output 10 watt atau

1milliwatt.Selanjutnya adalah S/N ( Signal to Noise ) ratio, adalah

parameter yang menunjukkan tingkat perbandingan antara signal yang

diinginkan( signalmusic ) terhadap noise.Carilah nilai persentase

terkecil untuk THD dan nilai terbesar untuk S/N ratio.Carilah power

yang damping factornya >100 dB,stereo separation dengan nilai

tertinggi, dan juga coba apakah terjadi turnon/off click yang biasanya

sangat mengganggu.Bila anda menghendaki pemakaian active cross

over, atau bila HU anda tidak mempunyai fungsi tersebut, carilah

power amplifier yang nilai x'overnya variable,lebih baik bila dilengkapi

pula dengan phase controller serta saklar pemilih HPF,Full range dan

LPF

Sirkuit pengaman /Protection circuit juga elemen yang penting

dalam memilih power, power yang baik harus diperlengkapi dengan

short circuit protection dan juga thermal dan overload protection.

BAGIAN-BAGIAN POWER AMPLIFIER DAN FUNGSINYA

a. Power Supply/ Catu Daya

Power supply berfungsi untuk menyuplai tegangan untuk tone

control, power/ penguat,serta accesoris lainnya seperti kipas,dan lain-

lain.

Power supply yang digunakan untuk amplifier biasanya

menggunakan power supply yang memilki 3 keluaran, yaitu :

a) Keluaran tegangan positif (+)

b) Keluaran tegangan negatif (-)

c) Keluaran ground.


Di dalam power supply terdapat beberapa komponen, yaitu :

Dioda

Dioda berfungsi sebagai rectifier/ penyearah, yaitu mengubah

tegangan bolak balik AC (Alternating Curent), menjadi tegangan

DC (Direct Curent). Dioda yang digunakan untuk power supply

pada AMPLIFIER sebaiknya menggunakan dioda bridge, atau yang

lebih dikenal dioda dengan system jembatan agar tegangan yang

dihasilkan lebih bagus.

Elco/ Electrolit Condensator

Elco berfungsi sebagai filter atau penyaring, setelah tegangan

bolak balik AC di ubah menjadi tegangan DC oleh dioda, maka

selanjutnya elco yang akan bekerja sebagai penyaring.

IC

IC disini berfungsi sebagai pelengkap, setelah tegangan DC difilter

oleh elco maka akan lebih distabilkan oleh IC agar sinyal keluaran

murni tegangan DC.

b. Tone Control

Tone control berfungsi untuk mengatur tinggi atau rendahnya nada

yang diinginkan,dalam tone control terdapat beberapa pengaturan,

seperti :

a. Pengaturan Volume : untuk mengatur keras suara.

b. Pengaturan Bass : untuk mengatur nada rendah dari 20Hz-

1000Hz..

c. Pengaturan Treble : untuk mengatur nada tinggi dari 1000Hz-

1500Hz.

d. Pengaturan Loudness : untuk mengatur keras suara dan nada.

e. Pengaturan Balance : untuk mengatur keseimbangan kuat suara

bagian kanal kiri dan kanan.

c. Penguat atau Power


Penguat berfungsi untuk menguatkan sinyal suara yang lemah dari

input dan diproses oleh tone maka selanjutnya akan dikuatkan oleh

power sebelum sinyal suara tersebut dikeluarkan melalui speaker yang

dapat didengar oleh manusia. Pada dasarnya besarnya daya dari

sebuah amplifier tergantung dari penguat itu sendiri.

MENENTUKAN GANGGUAN YANG SERING TERJADI PADA POWER

AMPLIIER DAN LANGKAH-LANGKAH PERBAIKANNYA

a. Mati total

Biasanya kerusakan mati total pada power amplifier terdapat

permasalahan pada rangkaian power supply atau catu daya. Karena

power supply tidak dapat menyuplai tegangan ke tone control, power/

penguat.

Cara perbaikannya :

Uji cok AC dengan multitester apakah cok AC masih dalam

keadaan bagus atau rusak,jika rusak gantilah terlebih dahulu.

Jika cok AC masih bagus, lanjutkan pengukuran pada

transformator. Ukur tegangan pada lilitan primer apakah tegangan

ada, yang seharusnya bernilai 220 VAC. Jika ada maka lanjutkan

pengukuran pada lilitan sekunder, jika tegangan tidak ada maka

transformator rusak,gantilah.

Jika trafo masih bagus, lanjutkan pengukuran pada dioda dengan

menggunakan multitester, dengan cara : putar posisi selector swict

pada posisi Volt DC.ukur tegangan pada kaki katoda dioda apakah

tegangan DC ada atau tidak, jika tidak ada maka anda harus

melepas dioda dari papan PCB, untuk melakukan pengukuran pada

dioda lakukan cara berikut:

Putar posisi selektor pada posisi Ohm X1

letakkan prof positif (+) multitester pada kaki katoda dioda dan

prof (-) pada kaki anoda, maka jarum akan bergerak

menunjukkan nilai tertentu. Sebaliknya prof positif (+) pada kaki

anoda dan prof (-) pada kaki katoda maka jarumtidak akan


bergerak. Jika dioda diuji sesuai dengan langkah diatas, maka

dioda masih dalam keadan bagus.

lanjutkan pengukuran pada elco,jika tegangan tidak ada setelah

kaki elco, jika tegangan tidak ada maka lepaskan elco dari

papan PCB dengan menggunakan solder, serta lakukan

pengujian pada elco dengan multitester dengan cara :

o putar posisi selector switch pada posisi omh X1

o letakkan prof positif (+) pada kaki postif elco dan prof negatif

(-) pada kaki negatif elco.jika elco masih dalam keadaan

bagus maka jarum akan bergerak dan kembali secara

perlahan, jika jarum tidak kembali maka elco tersebut bocor,

jka jarum tidak bergerak sama sekali maka elco rusak,

gantilah.

selanjutnya lakukan pengukuran pada PCB setelah kaki IC jika

tegangan tidak ada maka IC rusak, gantilah IC tersebut setelah

melakukan pengujian sesuai dengan tata cara diatas maka

amplifier akan bias hidup dan operasikan kembali.

b. Suara tidak keluar

Pada permasalahan ini biasanya kerusakan terjadi pada terminal

input dan rangkaian tone control, cara mengantisipasinya yaitu :

a. Uji cok AV apakah masih dalam keadaan bagus.

b. Cek keadaan terminal input apakah masih bagus

c. Cek kabel audio input dari terminal ke tone control apakah salah

satu kabel ada yang putus

d. Selanjutnya lakukan pengujian pada tone control, apakah tegangan

pada power supply masuk.

e. Jika ada cek komponen-komponen aktif pada tone tersebut, seperti

transistor, elco, apakah masih bagus, jika tidak gantilah.

Apabila semua hal di atas telah dilakukan dengan benar,lakukan

pengujian pada tone yaitu dengan cara menyentuh out put dari tone


control jika ada suara yang keluar maka kerusakan telah teratasi, jika

tidak maka power atau penguat yang bermasalah. Cek komponen-

komponen aktif pada penguat, jika ada yang rusak gantilah.

c. Suara keluar tetapi tidak bersih atau serak

Hal yang mesti dilakukan adalah :

Pastikan resistor variable pada tone control masih dalam keadan

bagus, jika bagus maka lanjutkan dengan cara,

Menyentuh out put pada tone control jika suara yang dikeluarkan

serak atau tidak bersih biasanya hal ini yang terjadi karena

komponen penguat transistor pada power rusak.

Lakukan pengujian transistor penguat pada papan PCB dengan

multitester, yaitu dengan cara:

Putar posisi selektor switch pada Ohm X1,letakkan prof pada

kaki transistror, jika jarum bergerak dan menunjukkan nilai pada

angka Nol (0), maka transistor rusak. Lepaskan transistor dari

PCBdan lakukan pengujian kembali. Dengan cara menentukan

terlebih dahulu jenis transistor apakah jenis PNP atau NPN, hal

ini juga dapat ditentukan dengan cara melihat nilai transistor

tersebut pada bodinya, jika nilainya genap maka jenisnya PNP,

dan apabila ganjil maka jenisnya NPN.

Berikut cara pengujian untuk transistor :

a. Jenis PNP

Putar posisi selektor switch multitester pada Ohm X1,Letakkan prof

positif (+) multitester pada kaki basis transistor, dan prof negatif (-)

pada kaki kolektor,dan jarum akan bergerak menunjukkan nilai

tertentu, setelah itu letakkan juga prof negatif (-) multitester pada kaki

emitor jarum akan bergerak juga menunjukkan nilai tertentu. Jika cara

diatas telah dilakukan dan salah satunya ada jarumnya yang tidak

begerak maka transistor rusak, gantilah transistor tersebut.

b. Jenis NPN


Putar posisi selektor switch multitester pada Ohm X1,Letakkan prof

negatif (-) multitester pada kaki basis transistor, dan prof positif (+)

pada kaki kolektor, dan jarum akan bergerak menunjukkan nila

tertentu, setelah itu letakkan juga prof positif (+) pada kaki emitor jarum

akan bergerak juga menunjukkan nilai tertentu. Jika cara diatas telah

dilakukan dan salah satunya ada jarumnya yang tidak begerak maka

transistor rusak, gantilah transistor tersebut.

Untuk menghitung daya listik, anda bisa menggunakan rumus

ini :

P = V x I

hasilnya menggunakan satuan VA (volt ampere).

Misalkan :

Listrik dirumah anda menggunakan arus 1 phase (220 volt) dengan

MCB 10 Amp maka untuk menghitung daya listriknya menggunakan

seperti dibawah ini.

P = 220 V x 10 Amp = 2200 VA.

Seharusnya, untuk 1 Phase :

P = V x I x Cos Q (phi), untuk cos Q (power factor) bisa bernilai 0,8

atau 1.

P = 220 V x 10 Amp x 0,8 = 1760 watt.

P = 220 V x 10 Amp x 1 = 2200 watt.

Jadi kalau dirumah, beban pemakaian mempunyai Cos Q (Power

factor) 0.8, maka dengan berlangganan 2200 VA (Limiter 10 Amp),

kita hanya bisa memakai 1760 watt saja. Sedangkan jika Cos Q

(power factor) 1, maka anda bisa memakai 2200 watt.

Untuk 3 Phase :

P = V x I x V3 (akar tiga) x Cos Q.

Contoh :

1. P = 380 V x 10 Amp x 1,73 x 0,8 = 5259.2 watt.


2. P = 380 V x 10 Amp x 1,73 x 1 = 6574 watt.

NB :

1. Dalam perhitungan 3 phase harus selalu desertakan V3 (akar tiga).

2. Cos Q adalah Power Factor.

3. Satuan VA untuk daya semu sedangkan untuk watt adalah daya

nyata.

C. Differential Amplifier

Penguat diferensial adalah suatu penguat yang bekerja dengan

memperkuat sinyal yang merupakan selisih dari kedua masukannya.

Berikut ini adalah gambar skema dari penguat diferensial sederhana :

Gambar 4-5

Penguat diferensial tersebut menggunakan komponen BJT

(Bipolar Junction Transistor) yang identik / sama persis sebagai

penguat. Pada penguat diferensial terdapat dua sinyal masukan

(input) yaitu V1 dan V2. Dalam kondisi ideal, apabila kedua masukan


identik (Vid = 0), maka keluaran Vod = 0. Hal ini disebabkan karena

IB1 = IB2 sehingga IC1 = IC2 dan IE1 = IE2.

Karena itu tegangan keluaran (VC1 dan VC2) harganya sama

sehingga Vod = 0. Apabila terdapat perbedaan antara sinyal V1 dan

V2, maka Vid = V1 – V2. Hal ini akan menyebabkan terjadinya

perbedaan antara IB1 dan IB2. Dengan begitu harga IC1 berbeda

dengan IC2, sehingga harga Vod meningkat sesuai sesuai dengan

besar penguatan Transistor.

Untuk memperbesar penguatan dapat digunakan dua tingkat

penguat diferensial (cascade). Keluaran penguat diferensial

dihubungkan dengan masukan penguat diferensial tingkatan

berikutnya. Dengan begitu besar penguatan total (Ad) adalah hasil kali

antara penguatan penguat diferensial pertama (Vd1) dan penguatan

penguat diferensial kedua (Vd2).

Dalam penerapannya, penguat diferensial lebih disukai apabila

hanya memiliki satu keluaran. Jadi yang diguankan adalah tegangan

antara satu keluaran dan bumi (ground). Untuk dapat menghasilkan

satu keluaran yang tegangannya terhadap bumi (ground) sama

dengan tegangan antara dua keluaran (Vod), maka salah satu

keluaran dari penguat diferensial tingkat kedua di hubungkan dengan

suatu pengikut emitor (emitter follower).

Untuk memperoleh kinerja yang lebih baik, maka keluaran dari

pengikut emiter dihubungkan dengan suatu konfigurasi yang disebut

dengan totem-pole. Dengan menggunakan konfigurasi ini, maka

tegangan keluaran X dapat berayun secara positif hingga mendekati

harga VCC dan dapat berayun secara negatif hingga mendekati harga

VEE.

Apabila seluruh rangkaian telah dihubungkan, maka rengkaian

tersebut sudah dapat dikatakan sebagai penguat operasional

(Operational Amplifier (Op Amp)). Penjelasan lebih lanjut mengenai

hal ini akan dilakukan pada sub bab berikut.


D. Penguat Operasional

Penguat operasional (Op Amp) adalah suatu rangkaian

terintegrasi yang berisi beberapa tingkat dan konfigurasi penguat

diferensial yang telah dijelaskan di atas. Penguat operasional memilki

dua masukan dan satu keluaran serta memiliki penguatan DC yang

tinggi. Untuk dapat bekerja dengan baik, penguat operasional

memerlukan tegangan catu yang simetris yaitu tegangan yang

berharga positif (+V) dan tegangan yang berharga negatif (-V)

terhadap tanah (ground). Berikut ini adalah simbol dari penguat

operasional:

Gambar 4-6

a. Karakteristik Ideal Penguat Operasional

Penguat operasional banyak digunakan dalam berbagai aplikasi

karena beberapa keunggulan yang dimilikinya, seperti penguatan yang

tinggi, impedansi masukan yang tinggi, impedansi keluaran yang

rendah dan lain sebagainya. Berikut ini adalah karakteristik dari Op-

Amp ideal:

1) Penguatan tegangan lingkar terbuka (open-loop voltage gain)

AVOL = -∞

2) Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOO = 0

3) Hambatan masukan (input resistance) RI = ∞

4) Hambatan keluaran (output resistance) RO = 0

5) Lebar pita (band width) BW = ∞


6) Waktu tanggapan (respon time) = 0 detik

7) Karakteristik tidak berubah dengan suhu

Kondisi ideal tersebut hanya merupakan kondisi teoritis tidak

mungkun dapat dicapai dalam kondisi praktis. Tetapi para pembuat Op

Amp berusaha untuk membuat Op Amp yang memiliki karakteristik

mendekati kondisi-kondisi di atas. Karena itu sebuah Op Amp yang

baik harus memiliki karakteristik yang mendekati kondisi ideal. Berikut

ini akan dijelaskan satu persatu tentang kondisi-kondisi ideal dari Op

Amp.

a) Penguatan Tegangan Lingkar Terbuka

Penguatan tegangan lingkar terbuka (open loop voltage gain)

adalah penguatan diferensial Op Amp pada kondisi dimana tidak

terdapat umpan balik (feedback) yang diterapkan padanya seberti

yang terlihat pada gambar 2.2. Secara ideal, penguatan tegangan

lingkar terbuka adalah:

AVOL = Vo / Vid = -∞

AVOL = Vo/(V1-V2) = -∞

Tanda negatif menandakan bahwa tegangan keluaran

VO berbeda fasa dengan tegangan masukan Vid. Konsep tentang

penguatan tegangan tak berhingga tersebut sukar untuk

divisualisasikan dan tidak mungkin untuk diwujudkan. Suatu hal

yang perlu untuk dimengerti adalah bahwa tegangan keluaran

VO jauh lebih besar daripada tegangan masukan Vid. Dalam kondisi

praktis, harga AVOL adalah antara 5000 (sekitar 74 dB) hingga

100000 (sekitar 100 dB).

Tetapi dalam penerapannya tegangan keluaran VO tidak lebih

dari tegangan catu yang diberikan pada Op Amp. Karena itu Op

Amp baik digunakan untuk menguatkan sinyal yang amplitudonya

sangat kecil.

b) Tegangan Ofset Keluaran


Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOO adalah

harga tegangan keluaran dari Op Amp terhadap tanah (ground)

pada kondisi tegangan masukan Vid = 0. Secara ideal, harga VOO =

0 V. Op Amp yang dapat memenuhi harga tersebut disebut sebagai

Op Amp dengan CMR (common mode rejection) ideal.

Tetapi dalam kondisi praktis, akibat adanya ketidakseimbangan

dan ketidakidentikan dalam penguat diferensial dalam Op Amp

tersebut, maka tegangan ofset VOO biasanya berharga sedikit di

atas 0 V. Apalagi apabila tidak digunakan umpan balik maka harga

VOO akan menjadi cukup besar untuk menimbulkan saturasi pada

keluaran. Untuk mengatasi hal ini, maka perlu diterapakan

tegangan koreksi pada Op Amp. Hal ini dilakukan agar pada saat

tegangan masukan Vid = 0, tegangan keluaran VO juga = 0. Apabila

hal ini tercapai,

c) Hambatan Masukan

Hambatan masukan (input resistance) Ri dari Op Amp adalah

besar hambatan di antara kedua masukan Op Amp. Secara ideal

hambatan masukan Op Amp adalah tak berhingga. Tetapi dalam

kondisi praktis, harga hambatan masukan Op Amp adalah antara 5

k hingga 20 M, tergantung pada tipe Op Amp. Harga ini

biasanya diukur pada kondisi Op Amp tanpa umpan balik. Apabila

suatu umpan balik negatif (negative feedback) diterapkan pada Op

Amp, maka hambatan masukan Op Amp akan meningkat.

Dalam suatu penguat, hambatan masukan yang besar adalah

suatu hal yang diharapkan. Semakin besar hambatan masukan

suatu penguat, semakin baik penguat tersebut dalam menguatkan

sinyal yang amplitudonya sangat kecil. Dengan hambatan masukan

yang besar, maka sumber sinyal masukan tidak terbebani terlalu

besar.


d) Hambatan Keluaran

Hambatan Keluaran (output resistance) RO dari Op Amp adalah

besarnya hambatan dalam yang timbul pada saat Op Amp bekerja

sebagai pembangkit sinyal. Secara ideal harga hambatan keluaran

RO Op Amp adalah = 0. Apabula hal ini tercapai, maka seluruh

tegangan keluaran Op Amp akan timbul pada beban keluaran (RL),

sehingga dalam suatu penguat, hambatan keluaran yang kecil

sangat diharapkan.

Dalam kondisi praktis harga hambatan keluaran Op Amp adalah

antara beberapa ohm hingga ratusan ohm pada kondisi tanpa

umpan balik. Dengan diterapkannya umpan balik, maka harga

hambatan keluaran akan menurun hingga mendekati kondisi ideal.

e) Lebar Pita

Lebar pita (band width) BW dari Op Amp adalah lebar frekuensi

tertentu dimana tegangan keluaran tidak jatuh lebih dari 0,707 dari

harga tegangan maksimum pada saat amplitudo tegangan

masukan konstan. Secara ideal, Op Amp memiliki lebar pita yang

tak terhingga. Tetapi dalam penerapannya, hal ini jauh dari

kenyataan.

Sebagian besar Op Amp serba guan memiliki lebar pita hingga

1 MHz dan biasanya diterapkan pada sinyal dengan frekuensi

beberapa kiloHertz. Tetapi ada juga Op Amp yang khusus

dirancang untuk bekerja pada frekuensi beberapa MegaHertz. Op

Amp jenis ini juga harus didukung komponen eksternal yang dapat

mengkompensasi frekuensi tinggi agar dapat bekerja dengan baik.

f) Waktu Tanggapan

Waktu tanggapan (respon time) dari Op Amp adalah waktu yang

diperlukan oleh keluaran untuk berubah setelah masukan berubah.

Secara ideal harga waktu respon Op Amp adalah = 0 detik, yaitu

keluaran harus berubah langsung pada saat masukan berubah.


Tetapi dalam prakteknya, waktu tanggapan dari Op Amp

memang cepat tetapi tidak langsung berubah sesuai masukan.

Waktu tanggapan Op Amp umumnya adalah beberapa mikro detik

hal ini disebut juga slew rate. Perubahan keluaran yang hanya

beberapa mikrodetik setelah perubahan masukan tersebut

umumnya disertai dengan oveshoot yaitu lonjakan yang melebihi

kondisi steady state. Tetapi pada penerapan biasa, hal ini dapat

diabaikan.

g) Karakteristik Terhadap Suhu

Sebagai mana diketahui, suatu bahan semikonduktor yang akan

berubah karakteristiknya apabila terjadi perubahan suhu yang

cukup besar. Pada Op Amp yang ideal, karakteristiknya tidak

berubah terhadap perubahan suhu. Tetapi dalam prakteknya,

karakteristik sebuah Op Amp pada umumnya sedikit berubah,

walaupun pada penerapan biasa, perubahan tersebut dapat

diabaikan.

b. Implementasi Penguat Operasional

Rangkaian yang akan dijelaskan dan dianalisa dalam tulisan ini

akan menggunakan penguat operasional yang bekerja sebagai

komparator dan sekaligus bekerja sebagai penguat. Berikut ini adalah

konfigurasi Op Amp yang bekerja sebagai penguat:

Gambar 4-7. Penguat Non-Inverting


Gambar di atas adalah gambar sebuah penguat non

inverting. Penguat tersebut dinamakan penguat noninverting karena

masukan dari penguat tersebut adalah masukan noninverting dari Op

Amp. Sinyal keluaran penguat jenis ini sefasa dengan sinyal

keluarannya. Adapun besar penguatan dari penguat ini dapat dihitung

dengan rumus:

AV = (R1+R2)/R1

AV = 1 + R2/R1

Sehingga :

VO =1+(R2/R1) Vid

Selain penguat noninverting, terdapat pula konfigurasi penguat

inverting. Dari penamaannya, maka dapat diketahui bahwa sinyal

masukan dari penguat jenis ini diterapkan pada masukan inverting

dari Op Amp, yaitu masukan dengan tanda “-“. Sinyal masukan dari

pengaut inverting berbeda fasa sebesar 1800 dengan sinyal

keluarannya. Jadi jiak ada masukan positif, maka keluarannya adalah

negatif. Berikut ini adalah skema dari penguat inverting:

Gambar 4-8. Penguat Inverting

Penguatan dari penguat di atas dapat dihitung dengan rumus:

AV = - R2/R1


Sehingga: VO = - (R2/R1) Vid

c. Aplikasi Operational Amplifier

Terdapat banyak sekali penggunaan dari penguat operasional

dalam berbagai jenis sirkuit listrik. Di bawah ini dipaparkan beberapa

penggunaan umum dari penguat operasional dalam contoh sirkuit:

1) Komparator (Rangkaian Pembanding)

Merupakan salah satu aplikasi yang memanfaatkan penguatan

terbuka (open-loop gain) penguat operasional yang sangat

besar. Ada jenis penguat operasional khusus yang memang

difungsikan semata-mata untuk penggunaan ini dan agak berbeda

dari penguat operasional lainnya dan umum disebut juga

dengan komparator .

Komparator membandingkan dua tegangan listrik dan

mengubah keluarannya untuk menunjukkan tegangan mana yang

lebih tinggi.

Di mana Vs adalah tegangan catu daya dan penguat operasional

beroperasi di antara + Vs dan −Vs.)

2) Penguat Pembalik (Inverting Amplifier)

Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif

untuk membalik dan menguatkan sebuah tegangan.Resistor

Rf melewatkan sebagian sinyal keluaran kembali ke masukan.

Karena keluaran taksefase sebesar 180°, maka nilai keluaran

tersebut secara efektif mengurangi besar masukan.Ini mengurangi

bati keseluruhan dari penguat dan disebut dengan umpan balik

negatif.


Di mana,

a. (karena adalah virtual ground)

b. Sebuah resistor dengan nilai ,

ditempatkan di antara masukan non-pembalik dan bumi.

Walaupun tidak dibutuhkan, hal ini mengurangi galat karena

arus bias masukan.

Penguatan dari penguat ditentukan dari rasio antara R f dan Rin,

yaitu:

Tanda negatif menunjukkan bahwa keluaran adalah pembalikan

dari masukan. Contohnya jika Rf adalah 10.000 Ω dan Rin adalah

1.000 Ω, maka nilai bati adalah -10.000Ω / 1.000Ω, yaitu -10.

3) Penguat tak pembalik (Non Inverting Amplifier)

Penguat Non Inverting amplifier merupakan kebalikan dari

penguat inverting,dimana Input dimasukkan pada input non

inverting sehingga polaritas output akan sama dengan polaritas

input tapi memiliki penguatan yang tergantung dari besarnya

Rfeedback dan Rinput.

Rumus penguatan penguat non-pembalik adalah sebagai

berikut:

atau dengan kata lain:


Dengan demikian, penguat non-pembalik memiliki penguatan

minimum bernilai 1. Karena tegangan sinyal masukan terhubung

langsung dengan masukan pada penguat operasional maka

impedansi masukan bernilai .

4) Penguat Differensiator

Penguat diferensial digunakan untuk mencari selisih dari dua

tegangan yang telah dikalikan dengan konstanta tertentu yang

ditentukan oleh nilai resistansi yaitu sebesar untuk

dan . Penguat jenis ini berbeda dengan

diferensiator.Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut:

Sedangkan untuk R1 =R2 dan Rf = Rg maka bati diferensial

adalah:

5) Rangkaian Penguat Penjumlah (Summing Amplifier)


http://elkaanalogitn.files.wordpress.com/2011/11/300px-op-amp_differential_amplifier-svg.png

Penguat penjumlah menjumlahkan beberapa tegangan

masukan, dengan persamaan sebagai berikut:

Saat , dan Rf saling bebas maka:

Saat , maka:

Keluaran adalah terbalik.

Impedansi masukan dari masukan ke-n adalah (di

mana adalah Virtual ground).

6) Penguat Integrator (Integrator Amplifier )

Penguat ini mengintegrasikan tegangan masukan terhadap

waktu, dengan persamaan:


http://elkaanalogitn.files.wordpress.com/2011/11/300px-op-amp_summing_amplifier-svg.png

Di mana adalah waktu dan adalah tegangan keluaran

pada . Sebuah integrator dapat juga dipandang sebagai tapis

pelewat-tinggi dan dapat digunakan untuk rangkaian tapis aktif.

7) Differensiator

Mendiferensiasikan sinyal hasil pembalikan terhadap waktu

dengan persamaan:

di mana dan adalah fungsi dari waktu.

Pada dasarnya diferensiator dapat juga dibangun dari integrator

dengan cara mengganti kapasitor dengan induktor, namun tidak

dilakukan karena harga induktor yang mahal dan bentuknya yang

besar.Diferensiator dapat juga dilihat sebagai tapis pelewat-rendah

dan dapat digunakan sebagai tapis aktif.


http://elkaanalogitn.files.wordpress.com/2011/11/300px-op-amp_integrating_amplifier-svg.png

http://elkaanalogitn.files.wordpress.com/2011/11/300px-op-amp_differentiating_amplifier-svg1.png

Documents

ELEKTRONIKA 2