penguat rf

Pengertian Penguat RF

Penguat RF merupakan perangkat yang berfungsi

memperkuat sinyal frekuensi tinggi yang dihasilkan osilator RF dan

diterima oleh antena untuk dipancarkan. Penguat RF yang ideal

harus menunjukkan tingkat perolehan daya yang tinggi, gambaran

noise yang rendah, stabilitas dinamis yang baik, admitansi pindah

baliknya rendah sehingga antena akan terisolasikan dari osilator,

dan selektivitas yang cukup untuk mencegah masuknya frekuensi

IF, frekuensi bayangan, dan frekuensi-frekuensi lainnya. Pada

penguat RF, rangkaian yang umum digunakan adalah penguat kelas

A dan Kelas C. Secara umum, penguat RF lengkap terdiri dari tiga

buah tingkatan, yaitu buffer, driver, dan final.

1. Buffer

Buffer merupakan blok rangkaian yang berfungsi sebagai

penyangga atau penyaring sinyal masukan (input) agar sesuai

dengan karakteristik kerja penguat. Buffer merupakan penguat

tingkat satu dengan daya output yang kecil. Buffer merupakan

suatu rangkaian penguat yang mempunyai impedansi input

tinggi dan impedansi output rendah. Impedansi input tinggi

berarti pembebanan yang rendah dari tingkat sebelumnya. Jika

buffer tidak digunakan, maka transfer daya dari tingkat

sebelumnya ke tingkat selanjutnya tidak akan maksimum.

Penguat buffer umumnya mempunyai daya output maksimum

0,5 watt.

2. Driver

Driver merupakan penguat tingkat dua yang juga

merupakan rangkaian kendali dari penguat RF. Rangkaian

penguat pada driver akan menentukan daya pada rangkaian

final. Rangkaian penguat driver ini mempunyai daya output yang

lebih besar dari rangkaian buffer. Penguat driver umumnya

mempunyai daya output maksimum 5 watt, rangkaian

penguatnya dikatakan rangkaian penguat sinyal menengah atau

daya sedang.

3. Final

Final merupakan penguat tingkat akhir. Rangkaian penguat

final menentukan daya output secara keseluruhan dari penguat

RF. Rangkaian final ini merupakan penguat tingkat akhir yang

dihubungkan ke antena pemancar. Komponen penguat dari

rangkaian final ini mempunyai daya yang tinggi.

2.2 Kelas Operasi Penguat Daya

Penguat daya diklasifikasikan berdasarkan kelas

operasinya. Masingmasing kelas operasi mempunyai sifat

yang berbeda satu sama lain. Pengggunaan dari masing-

masing kelas disesuaikan dengan kebutuhan. Kelas operasi

menentukan linieritas dan efisiensi dari penguat daya.

Linieritas berhubungan dengan besar distorsi yang terjadi

pada kaki kolektor transistor, sedangkan efisiensi menentukan

besar catu daya yang dibutuhkan utuk memperoleh keluaran

daya tertentu. Berdasarkan lokasi titik kerja, kelas operasi

penguat daya dapat dibagi beberapa kelas yaitu kelas A, B,

dan C.

2.2.1 Penguat daya Kelas A

Operasi kelas A berarti bahwa transistor selalu

beroperasi di daerah aktif. Ini mengandung arti bahwa arus

kolektor mengalir sepanjang 360o dari siklus ac. Hal ini

disebabkan karena pada kondisi tanpa sinyal, basis transistor

telah diberi tegangan bias. Sifat-sifat penguat kelas A, yaitu:

Bati Tegangan dengan Beban

Di dalam penguat CE pada gambar 2.7, tegangan ac Vin

menggerakkan basis, menghasilkan tegangan keluar ac Vout.

Bati tegangan tanpa beban adalah

Gambar 2.1 Penguat CE

Karena resistansi yag dilihat oleh kolektor adalah

Sehingga dapat dihitung bati tegangan terhadap beban dengan

menggunakan persamaan sebagai berikut:

....................................(2.3)

Dimana :

r’c = Resistansi emiter ac

rc = Resistansi kolektor ac

RC = Resistansi kolektor dc

A = Bati Tegangan tanpa beban

RL = Resistansi beban

AV = Bati tegangan dengan beban

Bati Arus

Pada gambar 2.1, bati arus sebuah transistor adalah

perbandingan arus kolektor ac terhadap arus basis ac.

Persamaannya adalah sebagai berikut:

Dimana :

Ai = Bati arus

ic = Arus kolektor ac

ib = Arus basis ac

Bati Daya

Tanda minus (-) diperlukan karena adanya pembalikan

fasa. Perbandingan Pout/Pin disebut sebagai bati daya dan ditulis

dengan Ap. dengan mengambil perbandingan tersebut,

didapatkan:

Dimana :

P in = Daya input ac

v in = Tegangan melintas pada resistansi emiter

ib = Arus basis ac

ic = Arus kolektor ac

vout = Tegangan keluar

Pout = Daya output ac

Ap = Bati daya

Av = Bati tegangan

Ai = Bati arus

Daya beban

Pada gambar 2.1, daya ac ke dalam tahanan beban RL adalah

Dimana :

PL = Daya beban ac

VL = Tegangan beban rms


Efisiensi Tahapan

Efisiensi tahapan kelas A diberikan oleh

Dimana :

PL(maks) =Daya beban maksimum

PS = daya dc dari catu

η = Efisiensi tahapan

(Albert Paul Malvino, Ph. D. Prinsip-Prinsip Elektronika Jilid I ,

1991:260)

2.2.2 Penguat daya Kelas B

Operasi kelas B sebuah transistor berarti bahwa arus

kolektor hanya mengalir 180o dari siklus ac. Ini berarti bahwa

titik Q ditempatkan di dekat titik putus dari kedua garis beban

dc dan ac. Keuntungan operasi kelas B adalah rendahnya

disipasi daya transistor dan kekurangannya penguras arus.

.

Rangkaian Dorong Tarik

Bila transistor dioperasikan pada kelas B, ia akan

menggunting setengah siklus. Untuk menghindari distorsi

yang dapat terjadi maka harus menggunakan dua transistor

dalam susunan dorong tarik. Ini berarti bahwa satu transistor

bekerja selama setengah siklus dan transistor yang lain

bekerja selama setengah siklus yang lain. Dengan rangkaian

dorong tarik, kita dapat membangun penguat kelas B yang

mempunyai distorsi rendah, daya besar dan efisiensi tinggi.

Gambar 2.2 Pengikut Emiter Dorong Tarik Kelas B

Garis Beban DC

Karena tidak ada resistansi dc pada rangkaian kolektor atau

emitter pada gambar 2.3, arus jenuh dc berharga tak terhingga. Ini

berarti bahwa garis beban dc verikal, seperti ditunjukkan pada

gambar 2.4.

Gambar 2.3 Rangkaian Ekivalen DC penguat Kelas B

Gambar 2.4 Garis Beban Penguat Kelas B

Garis Beban AC

Untuk sebuah pengikut emitor, arus jenuh ac adalah

Dengan tegangan putus ac adalah

Dalam pengikut emitor kelas B pada gambar 2.2. ICQ = 0, VCEQ

= VCC/2, dan rE = RL. Dengan demikian, arus jenuh ac dan

tegangan putus ac disederhanakan menjadi:

Dimana :

I C( jen) = Arus jenuh ac

rE = Resistansi pembenaman


VCC = Tegangan catu

I C( jen) = Arus jenuh ac

CEQ V = Tegangan kolektoremiter tenang

V CE( put ) = Tegangan putus ac

I CQ = Arus kolektor tenang

Gambar 2.4 memperlihatkan garis beban ac. Bila sebuah

transistor bekerja, ti0tik operasi transistor itu hanya akan berayun

ke atas sepanjang garis beban ac, sementara itu titik operasi

transistor yang lain tetap berada pada titik putusnya. Tegangan dari

transistor yang menghantar dapat berayun dari keadaan putus

sampai keadaan jenuh.

Efisiensi Tahapan

Efisiensi tahapan kelas A diberikan oleh

Dimana : PL(maks) =Daya beban maksimum

PS = daya dc dari catu

η = Efisiensi tahapan

Kelas B mempunyai efisiensi tahapan yang lebih besar

daripada kelas A karena maenghasilkan jauh lebih banyak

daya keluar dengan lebih sedikit daya dc dari catu.

Kenyataannya, kelas B mempunyai efisiensi maksimum 78,5

persen, sedangkan penguat kelas A memiliki efisiensi

maksimum 25 persen.

(Albert Paul Malvino, Ph. D. Prinsip-Prinsip Elektronika Jilid I ,

1991:266)

2.2.3 Penguat daya Kelas C

Daerah dimana arus kolektor yang mengalir kurang dari

180o siklus ac disebut daerah operasi kelas C. Hal ini berarti

bahwa arus kolektor penguat kelas C tidak sinusoidal, karena

arus mengalir dalam bentuk pulsa-pulsa. Untuk menghindari

distorsi yang disebabkan oleh beban yang bersifat tidak

murni, penguat kelas C selalu menggerakkan rangkaian

bejana resonansi. Cara ini menghasilkan tegangan keluar

berupa tegangan sinusoidal.

Penguat Tertala

Gambar 2.4 memperlihatkan salah satu cara utnuk membuat

penguat kelas C. Rangkaian bejana resonansi ditala pada frekuensi

sinyal masuk. Bila rangkaian mempunyai faktor kualitas (Q) yang

tinggi, resonansi paralel akan terjadi disekitar.

Dimana : fr = Frekuensi resonansi

L = Induktansi

C = Kapasitansi.

Gambar 2.5 Penguat Kelas C Tertala

Garis Beban DC

Karena RS sangat kecil, garis beban dc tampak hampir

vertikal, seperti ditunjukkan pada gambar 2.6. transistor tidak

mempunyai arus selain arus bocor sehingga tidak ada

pelanturan termal. Titik Q diletakkan pada titik putus tanpa

resiko pengatur termal.

Gambar 2.6 Garis beban Penguat Kelas C

Garis beban ac yang diturunkan masih tetap sama. Untuk penguat

CE

..........................................(2.17)

Dan

..........................................(2.18)

Dimana :

I C( jen = Arus jenuh ac

rC = Resistansi kolektor ac

V CEQ = Tegangan kolektor emiter tenang

I CQ = Arus kolektor tenang

V CE( put ) = Tegangan putus ac

.

Gambar 2.6 memperlihatkan garis beban ac. Bila

transistor bekerja, titik operasinya berayun ke atas sepanjang

garis beban ac. Dengan demikian arus jenuh ac pada penguat

kelas C adalah VCC/rC, dan ayunan maksimumnya adalah VCC.

Resistansi Kolektor AC

Setiap kumparan atau induktor mempunyai resistansi seri RS.

Harga Q dari sebuah induktor diberikan oleh

penguat rf

Documents