Elektronika Analog

“Penguat Kelas A”

NAMA : HERRY SULFIAN

NIM : D411 11 314

SUBPRODI : TKKE

Jurusan Elektro Fakultas Teknik

Universitas Hasanuddin

DAFTAR ISI

Sampul i

Daftar Isi 1

A. Pendahuluan 2

B. Teori Dasar 2

Pengertian 2

Ciri-ciri Penguat Kelas A3

Garis Beban DC 3

Garis Beban AC 5

Titik Q Penguat Kelas A 5

Penempatan Titik Q pada Garis Beban DC 6

Penempatan Titik Q pada Garis Beban AC 6

C. Alat dan Bahan 8

D. Prosedur Percobaan 8

E. Gambar Percobaan 9

F. Analisa Praktek 10

G. Analisa Teori 13

H. Simulasi Rangkaian 14

I. Kesimpulan & Saran 16

Daftar Pustaka 17

Penguat kelas a 1

A. Pendahuluan

Rangkaian penguat merupakan sistem yang tidak dapat ditinggalkan dalam

perangkat elektronika. Hampir semua pesawat elektronika mulai dari yang sederhana

sampai yang rumit di dalamnya terdapat penguat. Penguat mempunyai bentuk, fungsi,

dan komponen penyusun yang berbeda-beda tergantung pada fungsi dari penguat

tersebut.Salah satu rangkaian penguat yang sederhana dan secara umum sering

ditemukan adalah penguat daya kelas A.

Penguat transistor ini mempunyai titik kerja efektif setengah tegangan Vcc. Agar

rangkaian siap bekerja menerima signal input maka penguat ini memerlukan bias awal.

Penguat kelas A adalah penguat dengan efesiensi terendah tetapi memiliki cacat signal

(distorsi) terkecil.

Untuk mendapatkan titik kerja transistor tepat setengah tegangan Vcc, maka harus

dilakukan sedikit perhitungan melalui pembagi tegangan yang terdiri dari dua buah

resistor. Karena memiliki distorsi kecil, maka penguat kelas A dapat digunakan sebagai

penguat awal sebuah sistem (Pre Amp).

Tujuan dari praktek pembuatan kelas A adalah Merancang rangkaian penguat

kelas A sesuai karakteristik yang ada.

B. Teori Dasar

Pengertian

Penguat kelas A adalah penguat yang menggunakan transistor dengan disipasi

daya minimal ½ Watt. Dengan ciri garis beban berada ditengah ( berpotongan tepat

ditengah ). Penguat kelas A biasanya digunakan untuk sinyal besar, maka ketentuan

untuk membuat rangkaian agar menghasilkan sinyal penguat kelas A,

Pada rangkaian penguat kelas A, harus dirancang sedemikian rupa agar terjadi

penguatan sinyal yang diinginkan. Sistem bias penguat kelas A yang populer adalah

sistem bias pembagi tegangan dan sistem bias umpan balik kolektor.

Penguat kelas a 2

Melalui perhitungan tegangan bias yang tepat maka kita akan mendapatkan titik

kerja transistor tepat pada setengah dari tegangan VCC penguat. Penguat kelas A cocok

dipakai pada penguat awal (pre amplifier) karena mempunyai distorsi yang kecil.

Ciri Penguat Daya Kelas A

Ciri khusus yang membedakan penguat daya kelas A dengan penguat daya kelas lainnya

adalah:

a. Penguat dengan letak titik Q di tengah-tengah garis beban.

b. Mempunyai sinyal keluaran yang paling bagus diantara penguat jenis yang lain.

c. Efisiensinya paling rendah, karena banyaknya daya yang terbuang di transistor.

d. Titik kerja diatur agar seluruh fasa sinyal input diatur sedemikian rupa sehingga

seluruh fasa arus output selalu mengalir. Penguat ini peroperasi pada daerah

linear.

e. Disipasi daya tertinggi terjadi saat tidak ada sinyal masukan. Besarnya disipasi

daya pada transistor dirumuskan: PDiss = Vce x Ic

Penguat kelas A yang kami gunakan adalah penguat kelas A dengan sistem bias pembagi tegangan. Setiap penguat mempunyai dua garis beban, yaitu garis beban DC dan garis beban AC. Garis beban DC diperoleh dari IC(sat) dan VCE(cutoff) di rangkaian ekivalen DC, sedangkan garis beban AC diperoleh dari ic(sat) dan vce(cutoff) dari rangkaian ekivalen AC. Sebuah penguat, jika penguatannya berlebih maka akan terjadi kemungkinan sinyal output dari penguat tersebut akan terpotong puncaknya. Maka pada penguat kelas A, titik Q diatur agar tepat berada ditengah-tengah suatu garis beban agar output dari penguat sinyal kelas A tidak terpotong.

Garis Beban DC

Garis beban DC menyatakan semua titik saturasi yang mungkin terjadi pada rangkaian penguat tersebut. Ujung atas dari garis beban dc disebut titik penjenuhan (saturation point) dan ujung bawah garis beban disebut titik sumbat (cutoff point).

Penguat kelas a 3

Ketika transistor saturasi, semua tegangan Vcc akan muncul pada RC dan RE, maka arus pada IC

akan sama dengan IE, sehingga:

IC(sat)=V cc

RC+RE

Dan sebaliknya, jika transistor dalam keadaan cutoff, semua tegangan Vcc akan muncul pada terminal kolektor-emiter, sehingga:

V CE=V cc

Titik Q menunjukan arus (ICQ) dan tegangan kolektor (VCEQ) stasioner (dalam keadaan istirahat).

I CQ≅ IE≅V 2−V BE

RE

dimana V 2=R2

R1+R2×V cc dan V BE=0,7 untuk transistor jenis silicon dan 0,3 untuk

bahan jenis Germanium.

V CEQ≅V cc−IC ( RC+RE )

Garis Beban AC

Garis beban ac diambil dari rangkaian ekivalen ac. Garis beban ac memiliki titik jenuh (saturation point) yang diberi lanbang ic(sat) dan suatu titik pancung yang ditunjukan dengan vce(cutoff).

Penguat kelas a 4

Gambar 3. Garis beban DC

Gambar 2. Rangkaian ekivalen DC

Gambar 1. Rangkaian penguat sinyal

VCE

Q

IC

IC(sat)

VCE(cutoff)

Dimana ic(sat)=ICQ+V CEQ

r L dan vce(cutoff )=V CEQ+ I CQ r L

Titik Q Penguat Kelas A

Hal yang membedakan Penguat kelas A dengan penguat lain adalah letak titik Q berada di pusat garis beban. Hal ini untuk mencegah terpotongnya sinyal output.

Agar titik Q berada ditengah garis beban ac, maka:

Penguat kelas a 5

ie

VCE

Q

IC

ic(sat)

vce(cutoff)

Gambar 4. Garis beban AC

Gambar 2.6 titik Q berada diatas pusat dari garis beban, sehingga terjadi pengguntingan penjenuhan (saturation clipping)

Gambar 2.7 titik Q berada dibawah pusat dari garis beban, sehingga terjadi pengguntingan titik sumbat (cutoff clipping)

Gambar 2.8 titik Q berada di pusat garis beban, sehingga tidak terjadi pengguntingan (cirri penguat kelas A)

ic(sat)=2 ICQ

vce(cutoff )=2V CEQ

rC+r E=V CEQ

I CQ

Dari persamaan diatas dapat disimpulkan, untuk mendapatkan titik Q yang terletak dipusat, resistansi ac dari rangkaian kolektor dan emitter harus sama dengan rasio dari tegangan kolektor stasioner ke arus kolekter stasioner.

Penempatan Titik Q pada Garis Beban DC

Cara untuk menempatkan titik Q ditengah garis beban dc pada tahapan CE pada rangkaian pembagi tegangan adalah sebagai berikut:

1. Buat VE = 0.1 VCC

2. tentukan nilai RE3. Pilih nilai RC = 4RE4. Tambahkan 0.7V pada VE untuk memperoleh VB5. Pilih R1 dan R2 untuk menghasilkan VB yang diperlukan.

Penempatan Titik Q pada Garis Beban AC

Untuk merancang penguat kelas A dengan titik Q berada di pusat garis beban AC dapat dibuat dengan bantuan persamaan berikut ini:

I CQ=V CC

RC+RE+r L

Dimana Rc = 4 RE, sehingga:

I CQ=V CC

4 RE+RE+r L

I CQ=V CC

5 RE+r L

Penguat kelas a 6

Penguat kelas a 7

Gambar 2.10 Titik Q berada di tengah-tengah garis beban AC

C. Alat dan Bahan

Berikut merupakan alat dan bahan yang digunakan pada percobaan:

1. Osiloskop 1 buah

2. Function Generator 1 buah

3. Power Supply DC 1 buah

4. Transistor BC546 1 buah

5. Kapasitor 33μF 2 buah

6. Resistor 56 k Ω (R1) 1 buah

7. Resistor 10k Ω (R2) 1 buah

8. Resistor 1k Ω (RE & RL) 1 buah

9. Resistor 4,7 k Ω (RC) 1 buah

10. Breadboard 1 buah

11. Jumper Secukupnya

D. Gambar Percobaan

E. Prosedur PercobaanPenguat kelas a 8

1. Menyiapkan alat dan bahan yang digunakan, serta mengkalibrasi semua alat ukur yang akan digunakan.

2. Mengatur VCC = 12 V pada power supply.3. Menyusun rangkaian sesuai gambar percobaan di breadboard.4. Mengatur frekuensi input sebesar 1 KHz, kemudian menghubungkannya

ke rangkaian percobaan.5. Mencatat dan menggambar sinyal input dan output yang ditampilkan di

osiloskop.6. Ulangi point 3 – 5 dengan frekuensi yang berbeda.

Penguat kelas a 9

F. Analisa Praktek

Gambar rangkaian tampak samping

Gambar rangkaian tampak atas

Penguat kelas a 10

Alat pengambilan data

Untuk frekuensi sebesar 1 KHz.

Penguat kelas a 11

Parameter Osiloskop yang digunakan :

V/Div = 2 Volt/Div

T/Div = 5 ms/Div

V out = 4 Volt

A =−41

=−4 kali

Untuk frekuensi sebesar 2 KHz.

Untuk frekuensi sebesar 3 KHz.

Berdasarkan hasil percobaan dapat diketahui bahwa semakin besar frekuensi yang digunakan maka semakin cepat pula kecepatan sinyal yang dihasilkan karena frekuensi dan periode berbanding terbalik, artinya semakin besar frekuensi maka periodenya akan semakin kecil/cepat. Jadi besar kecilnya frekuensi tidak berpengaruh terhadap penguatan sinyalnya. Seperti yang terjadi pada saat diinputkan frekuensi sebesar 1 KHz maka penguatannya sebesar 4 kali, begitupun pada saat diinputkan frekuensi sebesar 2 KHz maka penguatannya sebesar 4 kali, dan pada saat diinputkan frekuensi sebesar 3 KHz maka penguatannya juga sebesar 4 kali.

Penguat kelas a 12

V out = 4 Volt

A =−41

=−4 kali

V out = 4 Volt

A =−41

=−4 kali

G.Analisa Teori dan Perhitungan

Analisa Teori

Dari rangkaian diatas, dapat dianalisa bahwa rangkaian penguat kelas A dibuat untuk menguatkan tegangan, dengan keluaran input berbalik fasa. Pada percobaan penguat kelas A kali ini, saya tidak menggunakan kapasitor bypass. Dimana sinyal keluaran yang dihasilkan sama dengan sinyal input hanya saja berbalik fasa 180 ° dan memiliki penguatan yang lebih kecil bila dibandingkan dengan penguataan dengan bypass. Pada percobaan ini, dilakukan perhitungan dari frekuensi dari frekuensi dari 1 KHz hingga 3 KHz. Dan diperoleh penguatan yang sama walaupun frekuensinya berbeda karena frekuensi tidak berpengaruh pada penguatan melainkan kecepatan sinyal yang dihasilkan.

Analisa Perhitungan

A=−Rcr e '

V TH= R 2R 2+R 1

×Vcc= 1010+56

× 12=1,82 Volt

Ve=Vth−0,7=1,82−0,7=1,12Volt

I E=V E

RE= 1,12

1=1,12mA

ℜ'=VeIe

=1,121,12

=1

Jadi , A=−4,71

=−4,7 kali

Penguat kelas a 13

H. Simulasi Rangkaian

Gambar Rangkaian

Ket : Vin = 2 Volt

Untuk Fin = 1KHz

Penguat kelas a 14

Vout=10 Volt

A=−102

=−5 kali

Untuk Fin = 2 KHz

Untuk Fin = 3 KHz

Penguat kelas a 15

Vout=10 Volt

A=−102

=−5kali

Vout=10 Volt

A=−102

=−5kali

I. Kesimpulan & Saran

Dari pembahasan tentang penguat daya kelas A diatas dapat disimpulkan bahwa:

Penguat daya merupakan gabungan / kombinasi dari penguat tegangan (penguat yang menguatkan tegangan dari sinyal masukan) denagn penguat arus ( penguat yang menguatkan arus dari sinyal masukan)

Untuk bekerja penguat kelas A memerlukan bias awal yang menyebabkan penguat dalam kondisi siap untuk menerima sinyal.

Penguat daya mempunyai sinyal keluaran yang paling bagus diantara penguat jenis yang lain.

Efisiensinya paling rendah, karena banyaknya daya yang terbuang di transistor.

Sistem bias penguat kelas A yang populer adalah system bias pembagi tegangan dan sistem bias umpan balik kolektor.

Berdasarkan hasil pengamatan diperoleh nilai penguatan yang hampir sama untuk setiap analisa yaitu:

Fin Praktek Teori Simulasi

1 KHz -4 kali -4,7 kali -5 kali

2 KHz -4 kali -4,7 kali -5 kali

3 KHz -4 kali -4,7 kali -5 kali

Penguat kelas a 16

Daftar Pustaka

Albert Paul Malvino,Ph.D. Prinsip-prinsip Elektronika Jilid I. http://uswah23.blogspot.com/2011/03/penguat-daya-kelas.html .

Diakses pada tanggal 01 April 2015. http://pdf1.alldatasheet.com/datasheetpdf/view/82713/ETC/

BC559.html . Diakses pada tanggal 01 April 2015.

Penguat kelas a 17