Nama Kelompok : Agung Bagus K. (01) Lili Erlistantini (13) Rahma Laila Q. (14) PENGUAT RF. Pengertian Penguat RF

Transkripsi

1 Nama Kelompok : Agung Bagus K. (01) Lili Erlistantini (13) Rahma Laila Q. (14) 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.

2 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 masingmasing 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.

3 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: A V r c =...(2.3) r' c r c = Resistansi emiter ac

4 r c RC A RL A V = Resistansi kolektor ac = Resistansi kolektor dc = Bati Tegangan tanpa beban = Resistansi beban = 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: 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:

5 P in v in ib = Daya input ac = Tegangan melintas pada resistansi emiter = Arus basis ac ic = Arus kolektor ac vout Pout Ap Av Ai = Tegangan keluar = Daya output ac = Bati daya = Bati tegangan = Bati arus Daya beban Pada gambar 2.1, daya ac ke dalam tahanan beban RL adalah PL = Daya beban ac VL = Tegangan beban rms RL = Resistansi beban Efisiensi Tahapan Efisiensi tahapan kelas A diberikan oleh PL(maks) =Daya beban maksimum

6 PS η = daya dc dari catu = Efisiensi tahapan 1991:260) (Albert Paul Malvino, Ph. D. Prinsip-Prinsip Elektronika Jilid I, 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.

7 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

8 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: I C( jen) = Arus jenuh ac re = Resistansi pembenaman RL = Resistansi beban VCC = Tegangan catu I C( jen) CEQ V = Arus jenuh ac = Tegangan kolektoremiter tenang

9 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 PL(maks) =Daya beban maksimum PS η = daya dc dari catu = 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) 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

10 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. fr = Frekuensi resonansi L = Induktansi C = Kapasitansi. Gambar 2.5 Penguat Kelas C Tertala Garis Beban DC

11 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) I C( jen = Arus jenuh ac rc = Resistansi kolektor ac V CEQ I CQ = Tegangan kolektor emiter tenang = Arus kolektor tenang V CE( put ) = Tegangan putus ac.

12 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