Kelas-Kelas Dalam Amplifier

Advertisement

Di dalam sebuah sistem penguat (amplifier) analog, proses pengolahan sinyal dari awal hingga akhir terjadi dalam beberapa tahap. Setiap tahap menguatkan sinyal hingga ke taraf tertentu, atau memperbaiki/memodifikasi sinyal kepada karakteristik yang diinginkan.
Orang senantiasa berfikir dan berusaha agar sistem amplifier yang digunakan sesuai dengan keperluan. Beberapa faktor pertimbangan dalam merancang sistem amplifier pun kemudian mengemuka, yaitu : Kwalitas, efisiensi, dan kemampuan daya.
Manakah yang hendak diprioritaskan berdasarkan keperluan utamanya?
Berdasarkan faktor-faktor pertimbangan itulah orang pun lalu membuat konsep-konsep rancangan amplifier dengan cara kerja berbeda-beda yang kemudiannya dikenal sebagai “kelas-kelas dalam amplifier”.

Ada beberapa kelas yang telah dominan di dalam rancangan-rancangan amplifier, di antaranya : Kelas A, kelas B, kelas AB, kelas C dan kelas D.
Belakangan, muncul pula kelas-kelas baru seperti kelas E, F, T, kelas I atau yang lainnya, namun ini belumlah dominan.
Apakah yang dimaksud dengan kelas A, kelas B, kelas AB dan seterusnya itu?

Amplifier kelas A.
Amplifier kelas A adalah amplifier yang menguatkan sinyal secara langsung dan secara utuh dalam setiap satu putaran gelombang (360º). Untuk mengerti tentang siklus putaran gelombang, silahkan simak dulu : Pengertian AC .

Dalam melakukan ini, transistor-transistor penguat disetel pada setelan bias penuh. Efeknya adalah ketika transistor dalam keadaan sedang menguatkan sinyal ataupun tidak, tetap dialiri arus yang besar. Amplifier kelas A mempunyai arus stasioner (arus diam ketika tidak ada sinyal) yang kuat, tergantung di tahap mana transistor tersebut beroperasi sebagai penguat. Jika transistor dipasang sebagai penguat tahap akhir (transistor akhir) maka arus stasioner bisa mencapai beberapa Ampere.



Penerapan amplifier kelas A diperlukan manakala kwalitas sinyal hasil penguatan lebih menjadi perhatian daripada yang lainnya. Kwalitas kelas A adalah yang tertinggi karena cacat sinyal (distorsi)nya sangatlah kecil, nyaris nol persen. Ini karena amplifier kelas A menguatkan gelombang sinyal secara utuh dalam setiap siklusnya.

Mode penguatan kelas A lazimnya diterapkan pada tahap penguatan awal seperti pre-amplifier, buffer, atau tahap pengolahan sinyal seperti equalizer atau tone-control di dalam sistem audio. Namun ada kalanya juga kelas A diterapkan pada tahap penguatan akhir, yaitu power-amplifier.
Kelas A sangat bagus untuk menguatkan sinyal-sinyal dengan frekwensi tunggal ataupun kompleks dan linieritasnya tinggi. Namun sayangnya, efisiensinya sangat rendah.
Efisiensi penguat kelas A hanyalah sekitar 30-35%.

Amplifier kelas B.
Amplifier kelas B adalah amplifier yang menguatkan setiap setengah putaran gelombang (180º).
Dua transistor (biasanya tipe komplementer) dipasang berderet di mana setiap transistornya menangani penguatan satu belahan gelombang. Transistor NPN menangani bagian belahan gelombang positif, sedangkan transistor PNP menangani bagian belahan gelombang negatif-nya.
Amplifier tipe ini praktis tidak memerlukan arus stasioner. Karena itu tipe ini diterapkan manakala efisiensi lebih menjadi perhatian daripada cacat yang dihasilkan. Efisiensinya berkisar 78%. Konsekwensinya adalah cacat kelas B jauh lebih besar daripada cacat kelas A.
Pada amplifier kelas B yang menerapkan trafo input/output, dua transistor yang terpasang adalah dari tipe yang sama. Pada model ini kedua transistor diberi sedikit tegangan bias.



Dalam prakteknya, mode kelas B diterapkan pada amplifier-amplifier audio untuk keperluan “public-address” dan tidak pada perangkat hi-fi.

Amplifier kelas AB.
Untuk mendapatkan kompromi antara kelas A dan kelas B, diterapkanlah kelas AB.
Kelas AB bekerja menguatkan setiap setengah putaran gelombang lebih sedikit, yaitu sekitar 200º. Mirip dengan kelas B, dua transistor (biasanya tipe komplementer) dipasang agar setiap transistor menguatkan setengah putaran gelombang lebih sedikit. Untuk mencapai kinerja kelas AB, sedikit arus stasioner diberikan kepada kedua transistor berpasangan tersebut. Hasilnya adalah kelas AB mempunyai efisiensi yang lebih baik daripada kelas A, yaitu sekitar 50-60%, namun cacatnya bisa lebih kecil daripada kelas B.



Penerapan kelas AB sangat umum sebagai pilihan yang realistis. Ia paling banyak diterapkan di berbagai sistem amplifier audio untuk keperluan public-address ataupun pada amplifier-amplifier audio berlabel hi-fi.

Amplifier kelas C.
Untuk mendapatkan efisiensi yang lebih besar lagi, diterapkanlah amplifier kelas C.
Kelas ini mempunyai efisiensi yang tertinggi dibandingkan tiga kelas yang telah disebutkan di atas, yaitu sekitar 80%.
Amplifier kelas C murni tidak memerlukan arus stasioner, namun linieritasnya paling buruk dan cacatnya pun paling besar.
Amplifier kelas C hanya menguatkan sebagian dari belahan positif gelombang sinyal saja.
Kelas C ini tidak diterapkan pada sistem amplifier audio, tetapi diterapkan pada sistem penguat jalur sempit frekwensi tinggi.
Agar hasil penguatan menjadi baik (berbentuk gelombang sinus) maka di sirkit keluaran (kolektor) transistor penguat, dipasanglah sirkit tala yang disetel pada frekwensi tertentu sebagaimana yang diperlukan. Ini hanya dimungkinkan dalam tekhnik penguatan frekwensi tinggi.



Amplifier kelas D.
Orang senantiasa berupaya agar ada sistem penguat yang lebih baik lagi dari kelas-kelas amplifier sebelumnya. Muncullah kelas baru, yaitu kelas D (inisial D konon diambil dari singkatan Digital-amplification).
Dalam hal efisiensi, kelas D lebih baik dari kelas-kelas yang pernah ada sebelumnya, yaitu sekitar 90%.
Dalam bekerja, amplifier kelas D memadukan prinsip pengolahan sinyal secara analog dan digital.
Sinyal analog disangga terlebih dahulu, kemudian ditandingkan dengan sederetan gelombang segitiga yang dihasilkan oleh sebuah generator sinyal. Frekwensi gelombang segitiga yang digunakan biasanya sepuluh kali (atau lebih) dari frekwensi tertinggi audio. Hasilnya adalah pulsa-pulsa untuk men-switch (on atau off) serangkaian transistor daya di bagian output.
Prinsip di dalam amplifier kelas D ini sebenarnya mirip dengan apa yang biasa disebut “pulse-width modulation”. Transistor-transistor ter-switch on atau off sesuai perubahan-perubahan di dalam sinyal analog input, dengan demikian dihasilkan sinyal analog output dengan level yang lebih besar.
Untuk mencapai kesempurnaan, dibuat untai kontrol tambahan (error-correction) agar perubahan pulsa-pulsa switch senantiasa selaras dengan bentuk perubahan pada sinyal analog aslinya.