Pengertian amplifier (penguat) adalah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk menguatkan / meningkatkan sinyal listrik yang dimasukan pada inputnya. Keberadaan sirkuit amplifier sering ditemukan pada beragam perangkat elektronika sebagi penguat sinyal baik frekuensi rendah seperti pada perangkat audio maupun sinyal dengan frekuensi tinggi seperti pada perangkat radio komunikasi. Pengetahuan tentang prinsip kerja amplifier sangat berguna untuk memahami cara kerja dari berbagai jenis rangkaian. Karena rangkaian amplifier merupakan jantung dari sistem rangkaian perangkat elektronika.
Penggunaan istilah amplifier umunya menggambarkan sirkuit elektronika yang bertugas untuk meningkatkan level sinyal masukan. Jika dipelajari lebih jauh, kita akan melihat bahwa ternyata sirkuit amplifier memiliki beragam bentuk dan jenis dengan cara kerja berbeda.
Bentuk dan jenis rangkaian amplifier sangat beragam mulai dari yang paling sederhana hingga sirkuit amplifier yang lebih rumit. Contoh bentuk amplifier sederhana adalah penguat sinyal kecil pada sensor yang hanya meningkatkan sinyal beberapa dB saja. Sedangkan bentuk amplifier yang lebih besar adalah sistem penguat audio lapangan yang dibangun dengan melibatkan banyak komponen elektronika.
Rangkaian amplifier dibangun dari sebuah komponen elektronika aktif yang mempunyai kemampuan untuk menguatkan tegangan dan arus. Komponen aktif tersebut dapat berupa transistor bipolar (transistor) maupun transistor efek medan (Mosfet).
- Resistensi input
- Resistensi output
- Penguatan (gain)
Gain Amplifier
Gain / penguatan (A) merupakan ukuran seberapa kali lipat sinyal input ditingkatkan levelnya oleh amplifier. Gain tidak memiliki satuan unit karena merupakan faktor kali dari penguatan yang dilakukan oleh rangkaian amplifier. Misalnya sebuah sinyal input sebesar 1 Volt dimasukkan pada rangkaian amplifier dan menghasilkan sinyal output sebesar 20 Volt, maka dapat dikatakan amplifier tersebut telah menguatkan sinyal sebesar 20 kali. Sehingga rangkaian tersebut memiliki gain sebesar 20.
Dengan demikian, gain / penguatan pada dasarnya adalah perbandingan antara sinyal masuk dan sinyal keluar saja. Sehingga tidak memiliki satuan unit ukuran. Terdapat 3 jenis penguatan yang bisa dilakukan oleh amplifier yang bisa diukur :
- Penguatan tegangan
- Penguatan arus
- Penguatan daya
Karena gain amplifier merupakan perbandingan dari sinyal output dan sinyal input maka untuk menghitung besar nilai gain dari setiap penguatan dapt dilakukan dengan rumus perbandingan :
Penguat Tegangan : Av = Voutput / Vinput
Penguat Arus : Ai = Ioutput / Iinput
Penguat Daya : Ap = Av x Ai
Perhatikan bahwa untuk menghitung penguat daya, kita bisa membagi daya output dengan daya input. Penguat daya Ap biasanya dinyatakan dalam satuan Decibel (dB). Bel merupakan satuan unit logaritmik dengan basis 10 yang tidak memiliki satuan unit. Pada kenyataannya satuan Bell merupakan unit yang cukup besar sehingga dibutuhkan satuan turunan dari bel. Decibel lebih sering digunakan untuk menyatakan tingkat penguatan yang dimiliki oleh amplifier.
Penguatan Tegangan (dB) : Av = 20*log(Av)
Penguatan Arus (dB) : Ai = 20*log(Ai)
Penguatan Daya (dB) : Ap = 10*log(Ap)
Kita lihat bahwa penguatan daya yang dilakukan sebuah sistem penguat sama dengan 10 kali log dari perbandingan sinyal input yang dimasukan. Sementara penguatan arus dan tegangan sebesar 20 kali log dari perbandingan sinyal masukan. Kita harus ingat bahwa di dalam skala logaritmik peningkatan skala dua kalilipat bukan berarti dua kali dari level sebelumnya. Sehingga skala 20dB bukan berarti merupakan peningkat dua kali 10dB.
Selain nilai positif dari gain menyatakan kemampuan penguatan sinyal yang dilakukan oleh amplifier. Sedangkan gain negatif menyatakan kerugian penguatan pada amplifier. Misalnya +3dB berarti menyatakan kemampuan amplifier dalam memperkuat level sinyal masukan sebanyak dua kali lipat dari sinyal input. Sebaliknya gain -3dB berarti kerugian terhadap kehilangan sinyal.
Contoh Perhitungan Gain Amplifier
Tentukan besar penguatan daya, arus dan tegangan yang dilakukan oleh amplifier yang d imasukan sinyal input sebesar 1mA pada tegangan 10mV dan menghasilkan output sebesar 10mA pada tegangan 1V0lt ?
Jawab :
Av = Voutput / Vinput = 1 / 0,01 = 100
Ai = Ioutput / Iinput = 10 / 1 = 10
Ap = Av x Ai = 100 x 10 = 1000
Dinyatakan dalam decibel :
Av = 20logAv = 20log100 = 40dB
Ai = 20logAi = 20logAi = 20dB
Ap = 10logAp = 10log1000 = 30dB
Berdasarkan kemampuannya dalam menguatkan sinyal, amplifier bisa dibedakan menjadi dua jenis yang berbeda : amplifier sinyal kecil dan amplifier sinyal besar. Jenis penguat sinyal kecil umumnya hanya mampu menguatkan sinyal masukan kecil sekitar beberapa μV (mikroVolt) yang berasal dari sumber sinyal kecil seperti sensor atau mikropon.
Sementara penguat besar mempunyai kemampuan tinggi dalam menguatkan sinyal cukup besar. Contohnya adalah amplifier pada rangkaian penguat audio lapangan yang digunakan untu mengangkat beban speaker hingga beberapa ratus Watt.
Penguat Daya
Amplifier sinyal kecil biasanya disebut juga sebagai penguat tegangan karena penguat jenis ini mengubah tegangan sinyal input yang kecil menjadi sinyal output dengan tegangan yang jauh lebih besar. Penguat tegangan sering dipergunakan untuk driver pada rangkaian motor listrik atau untuk mengangkat beban loudspeaker.
Sesuai dengan namanya, penguat daya (power amplifier) berfungsi untuk mengumpankan daya ke beban akhir seperti sepaker atau motor listrik. Hasil dari penguatan yang dilakukan oleh penguat daya adalah tegangan dan arus listrik yang mempunyai level jauh lebih besar dibandingkan dengan sinyal input karena telah mengalami proses penguatan.
Sebuah penguat daya memiliki prinpsip kerja mengubah daya DC yang diambil dari sumber tegangan / catu daya menjadi sinyal dengan tegangan AC untuk diumpankan ke beban. Meskipun telah diupayakan agar perubahan daya DC menjadi sinyal output AC bisa berubah maksimal, namun tetap saja akan ada kerugian daya pada proses penguatan.
Sebuah amplifier yang ideal memiliki tingkat efisiensi yang tinggi hingga 100%. Sehingga dapat menghasilkan daya output minimal sama dengan daya input. Namun pada kenyataannya tidak ada penguat yang memiliki efisiensi penuh 100% karena masih saja akan ada kehilangan daya yang berubah menjadi bentuk energi panas.
Untuk menghitung tingkat efisiensi sebuah penguat digunakan rumus :
Efisiensi (η) = Pout / Pin
Dimana :
Pout = daya yang diberikan ke beban
Pin = daya yang diambil dari catu daya / sumber tegangan
Karakteristik sebuah amplifier yang ideal adalah :
- Tingkat penguatan tetap stabil pada berbagai kondisi sinyal input
- Penguatan sinyal tidak terpengaruh oleh frekuensi. Semua sinyal dengan frekuensi berapapun mampu dikuatkan dengan besar yang sama
- Mampu menghilangkan noise saat proses penguatan
- Mempunyai stabilitas terhadap peningkatan suhu
- Stabilitas penguatan sinyal dalam waktu yang lama
Jenis Kelas Amplifier
Pengelompokan jenis amplifier sebagai penguat tegangan maupun daya didasarkan pada perbandingan karakteristik sinyal input dan output pada waktu tertentu berkaitan dengan aliran arus listrik yang mengalir pada rangkaian penguat tersebut. Pada materi tentang penguat transistor Common Emitter kita melihat bahwa untuk membuat transistor dapat memiliki kemampuan menguatkan sinya, kita harus mengatur transistor agar selalu berada dalam kondisi aktif. Pengendalian transistor ini dilakukan dengan pemberian bias kecil pada basis transistor. Sehingga transistor dapat mereproduksi dan memperkuat gelombang sinyal input menjadi jauh lebih besar.
Namun dengan mengubah ubah cara pemberian bias pada transistor, kita bisa mendapatkan sebuah karakter baru penguat yang berbeda beda dalam melakukan proses reproduksi sinyal input. Perbedaan karakter setiap penguat aikbat dari proses pemberian bias basis yang berbeda ini menghasilkan jenis penguat yang berbeda dan biasa dikenal dengan nama kelas amplifier.
Terdapat banyak kelas amplifier yang ada saat ini : kelas A, B, AB, D, T dan kelas H. masing masing dari kelas terseut memiliki cara yang berbeda dalam memproses sinyal input sehingga mempunyai karakter yang khas. Sehingga masing masing dari kelas tersebut mempunyai keuntungan dan kerugian antara satudengan yang lainnya. Karena itu tidak ada istilah kelas yang satu lebih baik dari yang lainnya.
Sampai disini kita sudah mengenal tpngertian amplifier dan juga jenis jenis amplifier berdasarkan metode pemrosesan sinyal. Pada materi berikutnya kita akan membahas tentang masing masing kelas amplifier secara lebih mendalam.
Posting Komentar untuk "Pengertian Amplifier Dan Jenisnya"