Multistage Amplifier

Chapter 11: Power Amplifier ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Chapter 11 Power Amplifier TIK 1. Memahami beberapa istilah terkait system penguatan 2. Mampu menentukan garis beban ac & dc dan menentukan titik pengoperasiannya 3. Mamahami cara mengatur hambatan emitter untuk mendapatkan hasil yang optimum 4. Mampu menghitung besarnya penguatan daya dan efisiensi dari penguat daya

Outline 1. Amplifier Terms 2. Two Load lines 3. Optimum Q point 4. Class A Operation 5. Quizzes 6. Common Misconception

Dalam sebuah stereo, radio atau televisi, sinyal inputnya kecil. Setelah melalui beberapa tingkat penguatan tegangan, sinyal menjadi besar dan menggunakan seluruh garis beban. Dalam tingkatan terakhir system, arus kolektor sebesar mungkin, karena impedansi beban yang dibuat kecil. Speker penguat stereo, misalnya, memiliki impedansi hanya 8 Ohm. Sebagaimana dibahas pada bab 6, transistor sinyal kecil memiliki daya yang kurang dari 1 W, sedangkan transistor daya memiliki rating daya lebih d ari 1 W. Transistor sinyal kecil, biasa digunakan didepan system, karena sinyal dayanya rendah, sementara transistor daya diletakkan dibelakang, karena daya sinyal dan arusnya besar.

Discrete Electronics, Martarizal -----------------------------------------------------

1

Chapter 11: Power Amplifier -----------------------------------------------------------------------------

11.1 Amplifier Terms Ada beberapa cara menjelaskan amplifier. Kita dapat menjelaskan berdasarkan kelas pengoperasiannya, tipe koplingnya atau berdasarnya daerah pengoperasian frekuensinya.

11.1.1

Classes of Operation

Class A

Collector current flows for 0

Class B

Class C


360 of ac cycle

only half cycle (180 )

Q point near the middle of

Q point at cutoff position


less than 180 of ac cycle

load line Low Efficiency

11.1.2

Types of Coupling

Capacitive Coupling

Transformer Coupling

Direct Coupling

Ac coupling

Ac coupling

Ac, dc coupling


2


11.1.3

Ranges of Frequency

 Audio amplifier

 20 Hz – 20 kHz

 Radio Frequency (RF) Amplifier o

AM

 535 kHz – 1605 kHz

o

FM

 88 MHz – 108 MHz

 Narrowband amplifier  450 kHz – 160 kHz  Wideband amplifier  0 – 1 MHz


3


11.2 Two Loadlines Analisa DC

Analisa AC

ic r c ic Q po int ( I CQ ,V CEQ ) I C ( RC + R E ) + V CE = V CC

I C sat

=

V cc RC + R E &

V CEcutoff

+ vce =

0

= ∆ I C = I C − I CQ

vce

= ∆V CE = V CE − V CEQ

I C

= I CQ +

V CEQ r c

−

V CE r c

I C sat = ...

V CEcutoff

= ...

= V CC


4

Chapter 11: Power Amplifier ----------------------------------------------------------------------------Setiap penguat memiliki rangkaian ekivalen dc dan rangkaian ekivalen ac, sehingga memiliki 2 garis beban: garis beban dc dan garis beban ac. Yang perlu diperhatikan pada

saat penggabungan analisa dc dan ac adalah: 

Titik pengoperasian hasil analisa DC disebut sebagai quescient point.



I CQ

=

V E R E

dan

V CEQ

= V CC − I CQ RC − V E


5


11.3 PNP Loadlines (blm dikoreksi) Analisa DC

Analisa AC

ic r c + vec

=

0

ic r c − vce

=

0

ic Q point ( I CQ ,−V CEQ )

= ∆ I C = I C − I CQ

vce

= ∆V CE = V CE − V CEQ

− (V CE − V CEQ ) + ( I C − I CQ ) r C =

iC ( RC + R E ) − V CE = V CC

I C sat

=

V cc RC + R E

I C

= I CQ +

V CEQ r c

−

0

V CE r c

I C sat = ... &

V CEcutoff

= ...

V CEcutoff = −V CC


6


11.4 Optimum Q point

Jika sinyal ac dibesarkan, maka kita akan melihat pemotongan pada daerah cutoff, sedang jika Q point kita geser keatas, maka sinyal besar akan mendorong transistor ke kondisi jenuh. Maksimum Peak (MP) diperoleh pada saat

V CEQ (diatas pusat garis beban ac) atau

I CQ r C (dibawah pusat garis beban ac) , sehingga bila kita menginginkan sinyal tidak terpotong, kondisi Q point optimum terjadi pada saat


7


V CEQ

= I CQ r C

maka akan kita peroleh harga hambatan emitter optimum, yang akan menghasilkan MPP.

R E =

V E ( RC + r c ) V CC − V E

Perdefinisi MPP adalah harga maksimum teganagn peak to peak yang tidak terpotong, yang dapat dihasilkan sebuah penguat.

Catatan untuk PNP, RE optimum adalah (silahkan bu ktikan)

R E =

V RE ( RC + r c ) V CC − V RE


8


11.5 Class A Operation

Penguat VDB adalah termasuk penguat kelas A, sepanjang sinyal outputnya tidak terpotong. Selain penguatan tegangan voltage gain, penguat juga memiliki power gain, penguatan daya, yang besarnya:

Power Gain

11.5.1

A p

=

G

=

pout pin

Output Power

Bila kita ukur tegangan output (dalam rms, ingat

v p

2 vrms ), maka daya

=

outputnya adalah,

pout =

v

2 rms

R L

=

(v pp / 2 2 )

R L

2

=

2 vout

8 R L

Daya yang dikeluarkan maksimum ketika penguat menghasilkan tegangan peak to peak maksimum. Dalam hal ini vpp sama dengan MPP. Maka daya output maksimum adalah:

pout (max)

=

MPP 2 8 R L


9


Dengan cara yang sama untuk daya input

11.5.2

P in

=

vin 8 Z in

Transistor Power Dissipation Bila tak ada sinyal masuk ke penguat, disipasi daya quiescent adalah

P DQ

= V CEQ I CQ

Bila ada sinyal, disipasi daya menjadi lebih kecil karena transistor beberapa daya quiescent ke daya sinyal. Karena itu power rating transistor pada pengoperasian kelas A harus lebih besar dari PDQ, karena bila tidak transistor akan rusak.

11.5.3

Current Drain Seperti dapat dilihat pada gambar, bahwa sumber tegangan dc memberikan arus dc ke

penguat. Arus dc ini memiliki 2 komponen, arus bias dari pembagi tegangan serta arus kolektor. Arus dc disebut juga current drain of stage.

I dc

11.5.4

= I bias + I CQ =

V CC R1 + R2

+

I CQ

Efficiency

Daya dc yang disuply ke penguat daya adalah

P dc

= V CC I dc

Efisiensi dari rancangan penguat daya adalah daya output ac dibagi dengan daya input dc

η =

pout pdc

x100%


10


11.6 Quizzes  Analyze an complete optimum CE amplifier  Analyze a multistage amplifier

11.7 Common misconception  Confuse for optimum pnp transistor


11

Multistage Amplifier

Recommend Documents