Rumzi Rahman: 16.8 CLASS C AND CLASS D AMPLIFIERS

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Komponen

6. Video

1. Tujuan [KEMBALI]

Mengetahui perbedaan amplifier kelas C dan D
Memahami Prinsip Kerja amplifier kelas C dan D

2. Komponen [KEMBALI]

Induktor

induktor atau reaktor adalah sebuah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan energi pada medan magnetik, tegangan induksi atau arus induksi jika mendapat tegangan atau arus dari sumber listrik baik berupa AC (Alternating Current) ataupun DC (Direct Current).

BJT (Biopolar Junction Transistor)

Fungsi BJT adalah untuk memperkuat Arus. BJT untuk digunakan sebagai penguat atau sakelar, memberi penerapan yang luas dalam peralatan elektronik, termasuk komputer, televisi, telepon seluler, penguat audio, kontrol industri, dan pemancar radio.

Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan elektron-elektron selama waktu yang tertentu atau komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik yang terdiri dari dua konduktor dan di pisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik) tiap konduktor di sebut keping

3. Teori [KEMBALI]

Meskipun amplifier kelas A, kelas AB dan kelas B paling banyak digunakan sebagai power amplifier, namun amplifier kelas D sangat populer karena efisiensinya yang sangat tinggi. amplifier kelas C, tidak digunakan sebagai amplifier audio, namun disetel di rangkaian yang digunakan sebagai komunikasi

Amplifier Kelas C

Power amplifier kelas C hanya membutuhkan 1 transistor penguat untuk dapat bekerja dengan baik, tidak seperti pada penguat kelas B yang membutuhkan 2 transistor untuk bekerja dengan baik. Power amplifier kelas C memang didesain khusus untuk menguatkan sinyal hanya 1 fasa positif saja. Ada beberapa aplikasi yang memang hanya memerlukan 1 fasa positif saja. Contohnya adalah pendeteksi dan penguat frekuensi pilot, rangkaian penguat tuner RF dan sebagainya. Transistor penguat kelas C bekerja aktif hanya pada fasa positif saja, bahkan jika perlu cukup sempit hanya pada puncak-puncaknya saja dikuatkan. Sisa sinyalnya bisa direplika oleh rangkaian resonansi L dan C. Tipikal dari rangkaian penguat kelas C adalah seperti pada rangkaian berikut ini.

Rangkaian power amplifier kelas C juga tidak perlu dibuatkan bias, karena transistor memang sengaja dibuat bekerja pada daerah saturasi. Rangkaian L C pada rangkaian tersebut akan beresonansi dan ikut berperan penting dalam mereplika kembali sinyal input menjadi sinyal output dengan frekuensi yang sama. Rangkaian ini jika diberi umpan balik dapat menjadi rangkaian osilator RF yang sering digunakan pada pemancar. Power amplifier kelas C memiliki efisiensi yang tinggi bahkan sampai 100%, namun tingkat fidelitasnya memang lebih rendah. Tetapi sebenarnya fidelitas yang tinggi bukan menjadi tujuan dari penguat jenis ini.

Amplifier Kelas D

Power amplifier kelas D merupakan power amplifier switching menggunakan teknologi PWM (pulse width modulation), dimana ton duty-cycle dari pulsa PWM ini proporsional terhadap amplitudo sinyal input. Pada tingkat akhir power amplifier, pulsa PWM dari modulator dibagi mejadi 2 sisi yang saling berbeda fasa 180° dan digunakan untuk mendrive transistor switching ON dan OFF pada High side dan Low side yang sesuai dengan lebar pulsa PWM. Transistor switching yang digunakan pada power amplifier kelas D pada umumnya adalah transistor jenis FET atau MOSFET. Konsep dasar dari power amplifier kelas D ditunjukkan pada gambar berikut.

Proses modulasi sinyal input mejadi PWM membutuhkan sinyal berupa gelombang gigi gergaji yang dibandingkan dengan sinyal input audio oleh bagian comparator. Proses modulasi pada power amplifier kelas D menggunakan rangkaian buck converter yang mendapat input berupa gelombang gigi gergaji dan sinyal input audio seperti terlihat pada gambar diatas.

4. Prinsip Kerja [KEMBALI]

Amplifier Kelas C

Penguat kelas C akan mengalir arus di kolektor kurang dari 180° pada setiap siklusnya (tidak sinusoida), ada rangkaian tangki resonansi, LC seperti ditunjukkan pada gambar diatas. Rangkaian tangki resonansi LC paralel, memiliki frekuensi resonansi sebesar: Pada saat sinyal input sesuai pada frekuensi fr tegangan output akan maksimum dan bersifat sinusoida, dengan penguatan tegangan sebesar Amax. Untuk menganalisa rangkaian ini, pertama-tama dibuat rangkaian ekivalen DC. Selanjutnya dilakukan pembuatan garis beban ditunjukkan pada gambar berikut.

Rangkaian Elivalen DC Dan Garis Beban Power Amplifier kelas C Transistor pada power amplifier kelas C tidak membutuhkan pem-bias-an VBE = 0 ; IC = 0 untuk sinyal input < 0,7 V Titik Q akan cutt-off pada garis beban. RS : hambatan kolektor DC (resistansi induktor RF); garis beban relatif vertikal karena RS kecil. Pada power amplifier kelas C seperti ditunjukan pada gambar diatas berlaku rumusan sebagai berikut :

seperti ditunjukkan pada garis beban di atas, dengan rc : hambatan kolektor AC. Jadi pada power amplifier kelas C swing tegangan sebesar VCC dan arus saturasi sebesar VCC/rc

Amplifier Kelas D

Teknik modulasi pada sistem power amplifier kelas D memerlukan sebuah generator gelombang segitiga dan komparator untuk menghasilkan sinyal PWM yang proporsional terhadap amplitudo sinyal input. Pola sinyal PWM hasil dari modulasi ini ditunjukan pada gambar diatas. Pulsa PWM tersebut digunakan untuk mendrive power transistor swicthing pada power amplifier kelas D sesuai bagiannya (high side dan low side). Karena transistor switching mendapat drive dari sinyal yang berbentuk pulsa maka transistor switching pada power amplifier kelas hanya memiliki 2 kondisi ON dan OFF saja. Pada bagian akhir power amplifier kelas D pulsa PWM yang dikuatkan tersebut diubah menjadi gelombang sinus (sinyal audio) oleh LPF (Low Pass Filter).