Elektronika Telekomunikasi

Linier Amplifier, Amplifier Kelas C, dan Frekuensi Multiplier

Terdapat dua jenis power amplifier yang digunakan pada transmitter, yaitu linier dan kelas C. Outputnya berbanding lurus dengan inputannya, karena itu, amplifier tetap mereproduksi input tetapi pada tingkat daya yang lebih tinggi. Semua audio amplifier termasuk ke dalam linier. Linier RF digunakan untuk menaikkan level power pada berbagai sinyal amplitudo RF seperti halnya level rendah pada AM atau sinyal SSB.

Linier amplifier bekerja pada kelas A, kelas AB atau kelas B. Kelas dari amplifier tersebut mengindikasikan bagaimana pembiasannya. Amplifier kelas A dibias sehingga ini terjadi secara terus menerus. Pembiasan diatur sehingga berbagai input pada kolektor arus melebihi daerah linier dari karateristik transistor. Sehingga outputannya merupakan penguatan linier dari reproduksi input. Biasanya kita menyebutnya amplifier kelas A mendahului gelombang input sekitar 360 derajat.

Amplifier kelas B dibias pada area cut-off, sehingga tidak ada arus yang mengalir tanpa inputan. Transistor hanya mendahului pada setengah dari gelombang input. Dengan kata lain, hanya mendahului sekitar 180 derajat pada gelombang input. Ini berarti hanya setengah gelombang yang dikuatkan. Umumnya, dua buah amplifier kelas B terhubung pada pengaturan push-pull jadi pergantian kedua positif dan negatif pada input diperkuat bersamaan.

Amplifier kelas AB dibiaskan dekat dengan area cut-off dengan beberapa kolektor penerus  aliran arus. Ini akan mendahului lebih dari 180 derajat tapi kurang dari 360 derajat pada input. Ini juga digunakan pada amplifier push-pull dan lebih linier dari amplifier kelas B tetapi kurang efisien.

Kelas A lebih linier tetapi tidak terlalu efisien, karena membuat kekuatannya menjadi lebih lemah. Kelas B dan kelas C lebih efisien karena aliran arus hanya untuk inputan sinyal. Kelas B dan kelas C membuat power yang bagus , kelas C menjadi yang paling efisien.

Penguat kelas C mirip dengan penguat kelas B, yaitu titik kerjanya berada di daerah cut-off transistor. Bedanya adalah penguat kelas C hanya perlu satu transistor untuk bekerja normal tidak seperti kelas B yang harus menggunakan dua transistor (sistem push-pull). Hal ini karena penguat kelas C khusus dipakai untuk menguatkan sinyal pada satu sisi atau bahkan hanya puncak-puncak sinyal saja.

Penguat kelas C tidak memerlukan fidelitas, yang dibutuhkan adalah frekuensi kerja sinyal sehingga tidak memperhatikan bentuk sinyal. Penguat kelas C dipakai pada penguat frekuensi tinggi. Pada penguat kelas C sering ditambahkan sebuah rangkaian resonator LC untuk membantu kerja penguat. Penguat kelas C mempunyai efisiensi yang tinggi sampai 100 % namun dengan fidelitas yang rendah.

Latihan :

1.       Kekuatan amplifier linier digunakan untuk menaikkan level kekuatan sinyal amplitudo RF seperti level rendah AM atau sinyal SSB.

2.       Sebuah amplifier kelas C  digunakan untuk menaikkan kekuatan dari sinyal FM.

3.       Kekuatan amplifier linier bekerja pada kelas A, kelas B dan kelas AB.

4.       Penguat transistor kelas A memiliki efisiensi 50%. Output power sebesar 27W. Power yang hilang pada transistor adalah sebesar 13,5W.

5.       Amplifier kelas A mendahului sebesar 360 derajat pada gelombang input.

6.       Benar atau salah. Tanpa input, amplifier kelas B tidak mengalir. Benar

7.       Kekuatan amplifier RF kelas B umumnya digunakan pada konfigurasi push-pull

8.       Amplifier kelas C mendahului sekitar 90 derajat sampai 150 derajat.

9.       Pada amplifier kelas C, aliran kolektor arus  dalam bentuk driver, multiplier frekuensi dan amplifier akhir.

10.   Pada amplifier kelas C, sinyal output penuh diproduksi oleh frekuensi harmonis pertama.

11.   Tingkat ke efisiensian amplifier kelas C berada pada jangka 60 % sampai 85 %.

12.   Sirkuit disetel pada penguat kelas C sebagai filter untuk menghilangkan noise.

13.   Amplifier kelas C yang sirkuit outputnya disetel bergema di beberapa kelipatan bilangan bulat dari frekuensi input disebut sirkuit tripler.

14.   Frekuensi multiplier dengan faktor 2, 3, 4, dan 5 dialirkan. Inputnya sebesar 1,5 MHz. Outputnya adalah 3 MHz.

15.   Amplifier kelas C memiliki supply tegangan DC sebesar 28 V dan sebuah arus kolektor rata-rata sebesar 1,8 A. Maka power inputnya adalah 50,4 W.

Amplifier Common-Emitter (CE)

                Amplifier CE dengan rangkaian output dan input tertala ditunjukkan dalam G (a). C3 dan C4 adalah kapasitor pemblokir dc dengan reaktans yang dapat diabaikan pada frekuensi tinggi. Resistor bias Rbias memasok arus bias ke base, dan ini dapat juga dianggap mempunyai pengaruh yang dapat diabaikan terhadap kinerja pada frekuensi tinggi. Sumber sinyalnya ditunjukkan sebagai pembangkit arus ekivalen i dan R. Rangkaian ekivalennya, yang menggunakan rangkaian ekivalen hybrid-π untuk transistor, ditunjukkan dalam gambar 2, dimana rb telah dianggap dapat diabaikan.

                Dari rangkaian ekivalen gambar 2 dpat dilihat bahwa resistans output transistor dan resistans bebannya berada dalam keadaan paralel dengan rangkaian tertala output. Kapasitans output transistor, yang ditunjukkan sebagai Cc, paralel dengan kapasitans penala rangkaian C2 dan akan merupakan bagian dari rangkaian resonan. Kalau induktor output mempunyai resistans seri r2 dan induktans L2, maka seperti yang ditunjukkan dalam gambar 3, komponen pada sisi outputnya dapat dikelompokkan dalam satu bentuk admittans sebagai

=  +  +  + j                                G(a)

                Yang tidak langsung kentara dari rangkaian ekivalen itu ialah pengaruh yang dipunyai oleh umpan balik kapasitans . Untuk melihat pengaruh ini, rangkaian ekivalen dalam G(c) dapat dianalisa. Admitans   melambangkan admitans-nya Rs,  dan  yang paralel dengan rangkaian tertala input, dan Y2 adalah admitans output sebagaimana didefinisikan terdahulu. Umpan balik admitans-nya adalah   =j. Persamaan arus untuk simpul outputnya adalah

0 =  + ( - ) +                                              G(b)

                Untuk membandingkan Yf dan gm, perhatikan bahwa Yf = jC dan gm =  ( + ). Karena transistor akan dioperasikan pada frekuensi   <  untuk mengurangi pengaruh umpan balik, dan karena   > , maka  > ||, dan ekspresi untuk gain menjadi

 = -                                                                              G(c)

Amplifier Common-Base (CB)

Efek kapasitor umpan balik C dapat dinulkan sama sekali dengan menghubungkan transistor dalam konfigurasi common-base, rangkaian ekivalen sinyal kecil ditunjukkan dalam gambar. Dengan ragam pengoperasian ini, C tampak paralel dengan kaasitans output Cc dan karena itu tidak menyumbang kepada kapasitans input. Input resistans-nya    di mana alfa nol sama dengan satu. Oleh karena itu maka resistans input untuk rangkaian CB jauh lebih kecil dari pada yang untuk rangkaian CE yang diberikan oleh beta nol per gm. Kapasitans inputnya adalah  = . Resistans output untuk rangkaian CE timbul di antara kolektor dan emitter. Ini lebih tinggi daripada resistans output CE dan dapat ditunjukkan diberikan oleh  . Karena nilainya yang sangat tinggi, resistans output dapat diabaikan bagi kebanyakan maksud praktis.