MAKALAH

ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKASI

“PENGUAT KELAS A“

Disusun oleh:

HADI FAUZAN HANIF (1441160091)

IGA REVVA PRINCISS J (1441160099)

NEVI ANGGRAENI (1441160054)

PRADITA GHANDA (1441160026)

PROGRAM STUDI JARINGAN TELEKOMUNIKASI DIGITAL

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI MALANG

2015

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Voice atau suara manusia output frekuensinya berkisar antara 300 sampai 3.4 KHz. Agar

dapat didengar di manusia maka voice tersebut harus dimasukkan ke dalam mikrofon, di

dalam mikrofon tersebut terdapat sebuah alat yang dinamakan tranduser yang mampu

merubah getaran suara menjadi sinyal listrik. Namun, dalam mikrofon hanya mampu

membangkitkan sinyal AC sebesar 100 mV. Sinyal tersebut sangat rendah sehingga tidak

dapat di modulasi. Agar dapat di modulasi maka di perlukan penguatan yang mampu

membangkitkan sinyal tersebut.

Penguat kelas A cocok untuk menguatkan frekuensi kecil, karena tidak

membutuhkan daya yang besar, karena itu penguat kelas A sering dipasang pada bagian awal

untuk menguatkan frekuensi kecil yang kemudian dikuatkan lagi oleh penguat yang lain baik

kelas B maupun kelas C. Power Amplifier yang digunakan berupa penguat kelas A karena

bersifat linier, yang mana output dan inputnya sama berupa 1 gelombang penuh, serta sudut

konduksinya 360 derajat karena dibias secara terus – menerus.

1.2 Rumusan Masalah

1.2.1 Bagaimana menentukan komponen nilai penunjang penguat kelas A?

1.2.2 Bagaimana merancang penguatan pada penguat kelas A dengan penguatan sebesar

3x?

BAB II

TEORI DASAR

2.1Definisi Penguat Daya Kelas A

Penguat kelas A didefinisikan sebagaisuatu penguat yang mempunyaikemampuan

terbesar dalammereproduksi masukan dengan distorsi yang terkecil, denganatautanpa

rangkaian umpan balik negatif. Namun demikian,efisiensi penguat kelas A adalahpaling

kecil dibandingkandengan penguat daya kelas lainnya. Rangkaian penguat kelasAdengan

umpan balik emitor ditunjukan dengan gambarberikut:

Gambar 2.1.1 Penguat kelas A

Persamaanyang digunakan adalah sebagai berikut :

o ICsat=VCC/RC+RE

o IB=VB/RB

o VCEcutoff=VCC

o VB=VCC.R2/R1+R2

o RB=R1.R2/R1+R2

2.2Klasifikasi Penguat Daya Kelas A

Berdasarkan titik kerjanya penguat daya kelas A diklasifikasikan sebagai berikut :

1) Penguat dengan letak titik Q di tengah-tengah garis beban

2) Mempunyai sinyal keluaran yang paling bagus diantara penguat jenis yang lain.

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

Berdasarkan tipe pembiasannya yang dilakukan oleh penguat, penguat daya kelas

A diklasifikasikan sebagai berikut:

Penguat Daya kelas A : Titik kerja diatur agar seluruh fasa sinyal input

diatursedemikian rupa sehingga seluruh fasa arus output selalumengalir. Penguat ini

beroperasi pada daerah linear.

2.3Sifat – Sifat Penguat Daya Kelas A

1. Dirangakai Secara common emiter.

Contoh dari penguat kelas A adalah adalah rangkaian dasar common emiter

(CE) transistor. Penguat tipe kelas A dibuat dengan mengatur arus bias yang sesuai di

titik tertentu yang ada pada garis bebannya. Sedemikian rupa sehingga titik Q ini

berada tepat di tengah garis beban kurva VCE-IC dari rangkaian penguat tersebut dan

sebut saja titik ini titik A.

Apabila sebuah transistor mempunyai titik kerja Q di dekat tengah-tengah garis

beban DC, suatu sinyal AC yang kecil mengakibatkan transistor bekerja didaerah

yang aktif dalam seluruh siklusnya. Apabila sinyal membesar, transistor terus bekerja

didaerah aktif selama waktu mencapai puncak-puncaknya sepanjang garis beban titik

jenuh dan titik pancung (cut off) tidak terpotong. Untuk membedakan cara operasi ini

dari jenis-jenis lainnya, operasi tersebut disebut dari kelas A. Pada gambar 2.1.1, titik

Q diambil ditengah atau dipusat garis beban AC, dari sini kita mendapatkan sinus

output yang tak tergunting dengan kemungkinan yang terbesar.

Gambar 2.2.1 Garis beban CE kelas A

Dalam merancang penguat daya kelas A, titik kerja Q harus berada ditengah-

tengah garis beban, maka dapat diperoleh dengan langkah-langakh berikut. Untuk

garis beban DC

I C (sat )=V CC

( Rc+RE )V CE(cutoff )=V CC

I CQ=(V B−V BE )

RE

V CEQ=V CC−IC .(RC+RE)

Untuk menggambar garis beban AC dapat dilakukan dengan cara berikut:

Gambar 2.2.2 Garis beban AC

Dengan :

RL=RE /¿RL

∆ V CE=∆ . I C .(RC+RE)

I CC (cutoff )=V CEQ+ I CQ . rL

Ciri khas dari penguat kelas A, seluruh sinyal keluarannya bekerja pada daerah

aktif. Penguat tipe class A disebut sebagai penguat yang memiliki tingkat fidelitas

yang tinggi. Asalkan sinyal masih bekerja di daerah aktif, bentuk sinyal keluarannya

akan sama persis dengan sinyal input. Namun penguat kelas A ini memiliki efisiensi

yang rendah kira-kira hanya 25% - 50%. Ini tidak lain karena titik Q yang ada pada

titik A, sehingga walaupun tidak ada sinyal input (atau ketika sinyal input = 0 Vac)

transistor tetap bekerja pada daerah aktif dengan arus bias konstan. Transistor selalu

aktif (ON) sehingga sebagian besar dari sumber catu daya terbuang menjadi panas.

Karena ini juga transistor penguat kelas A perlu ditambah dengan pendingin ekstra

seperti heatsink yang lebih besar.

1) Digunakan Untuk Daya Yang Sedang < 10 Watt.

2) Input dan output berbeda 180

Selain ketiga sifat penguat pada kelas A tersebut, ada beberapa sifat-sifat penguat kelas A

yang dijelas oleh Albert Paul Malvino, Ph. D. dalam bukunya yang berjudul Prinsip-

Prinsip Elektronika Jilid Iantara lain sebagai berikut :

1) Bati Tegangan dengan Beban

Di dalam penguat CE pada gambar 2.2.3, tegangan ac Vin menggerakkan basis,

menghasilkan tegangan keluar ac Vout. Bati tegangan tanpa beban adalah

A=−Rcre

Gambar 2.2.3Penguat CE

Karena resistansi yag dilihat oleh kolektor adalah

rC = RC // RL

Sehingga dapat dihitung bati tegangan terhadap beban dengan menggunakan

persamaan sebagai berikut:

AV =−rc

r ' c

Dimana :

r’c = Resistansi emiter ac

rc = Resistansi kolektor ac

RC = Resistansi kolektor dc

A = Bati Tegangan tanpa beban

RL = Resistansi beban

AV = Bati tegangan dengan beban

2) Bati Arus

Pada gambar 2.2.3, bati arus sebuah transistor adalah perbandingan arus kolektor

ac terhadap arus basis ac. Persamaannya adalah sebagai berikut:

Ai=ic

ib

Dimana :

Ai = Bati arus

ic = Arus kolektor ac

ib = Arus basis ac

3) Bati Daya

Pada gambar 2.2.3, daya masuk ac pada basis adalah

Pin=Vin Ib

Daya keluar ac dari kolektor adalah

Pout=-Vout Ic

Tanda minus (-) diperlukan karena adanya pembalikan fasa. Perbandingan

Pout/Pin disebut sebagai bati daya dan ditulis dengan Ap. dengan mengambil

perbandingan tersebut, didapatkan:

Ap=Pout

P¿=

−V out ic

V ¿ ib

Karena Av=Vout /Vin dan Ai = ic/ib , maka : Ap = - AvAi

Dimana :

Pin = Daya input ac

vin = Tegangan melintas pada resistansi emiter

ib = Arus basis ac

ic = Arus kolektor ac

vout = Tegangan keluar

Pout = Daya output ac

Ap = Bati daya

Av = Bati tegangan

Ai = Bati arus

2.4 Menentuka Nilai Komponen

Untuk menentukan nilai suatu komponen pada penguat kelas kita harus menggunakan

rumus yang ditentukan. Pertama menentukan nilai Vcc, β, dan Ic tetapi untuk menentukan

nilai tersebut kita bisa melihat di data sheet. Lalu yang kedua kita menentuka nilai Ib, Ie, Id,

Ve, Re, Rc, R2, R1, Av, dan RL. Untuk mencarinya kita menggunakan rumus sebagai

berikut :

β = IbIc

Ie = Ic + Ib

Id = Vcc x Ib

Ve = 0,1 x Vcc

Re = VeIe

Rc = 4 x Re

Rtotal = VccIb

R2= VbId

R1 = Rtotal – R2

Av = RLℜ

RL = Av x re

BAB III

PERENCANAAN

3.1 Menentukan nilai komponen penunjang penguat kelas A

C1

10µF

C21µF

C3

10µF

R10Ω

Rl1kΩ

Rc0Ω

Re0Ω

R20Ω

VCC9V

Q1

2N2222

XMM1

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _XFG1

XMM2

XMM3XMM4

XMM5

Gambar 3.1.1 Penguat Kelas A sebelum diberi nilai komponen penunjang penguat kelas

A

Berdasarkan data yang ada pada teori dasar 2.4 ,untuk menentukan nilai

komponen penunjang penguat kelas A kita harus melihat data sheet transistor yang kita

gunakan pada penguat kelas A. Dan kami mengambil data sheet transistor NPN 2N2222

dan diperoleh data

3.1.1 Data Sheet

Tipe Transistor = 2N2222A Vce = 50 v Ic max = 800 mA Hfe = 75 (tes: Ic=10mA, Vce=10v)

3.1.2 Perencanaan Nilai

Ic = 10 mA

Ib = Ic

hfe =

10 mA75

= 0.13 A

Vce = 5 v

Vcc =10 v

Vce = Vcc – Ic (Rc + Re)

(Rc + Re) =Vcc−Vce

Ic =

10 v−5 v10 mA

= 0.5 kΩ = 500 Ω

Agar stabil maka Vre = Ie x Re > 1 v oleh karena itu dipilih Vre sebesar 1 v

sehingga Re = VreIe

karena Ie ≈ Ic maka Re = VreIc

= 1 v

10 mA = 100 Ω ,

karena nilai (Rc + Re) = 500 kΩ maka nilai Rc = 500 Ω - 200 Ω = 400 kΩ.

R2 ≈ Rth ≤ 0,1 x βmin x Re

R2 = 0,1 x 100 x 200 Ω = 2 kΩ

R1 = R2 (Vcc−(Vbe+Vre)Vbe+Vre )

100k = R2 ( 10−(0,6+1)0,6+1 )

R1 = (4.9)

R1 = 20.46 kΩ

VR1 = R 1

R 1+R 2Vcc

VR1 = 100

100+4710

VR1 = 6V

VR2 = Vcc-VR1

= 10-6

= 4V

BAB IV

4.1 Hasil Simulasi Multisim

Gambar Simulasi Penguat Kelas A

4.1.1Nilai Resistor

R1 = 100 kΩ

R2 = 20k4Ω

Rc = 400 Ω

Re = 100 Ω

4.1.2 Arus

Ic = 5.411 mA

Q

Ib = 28.77 µA

Ie = 5.44 mA

4.1.3 Tegangan

VR2 = 1.2 V

VR1= 8.95 V

Vrc = 2.167 V

Vre = 5.44 mV

Vce = 7.3 V

4.1.4 Garis Beban DC

Ic (saturasi) = Vcc

Rc+ℜ = 10 v

400+100 =

10 v500Ω

= 0.02A=20 mA

IcQ = 100 mA

V CEQ = Vcc – Ic (Rc + Re)

V CEQ = 10 v – 10 mA (500)

V CEQ = 20 – 5

V CEQ = 15 V

Grafik Beban DC

5.1 Bandwidth

Av maks = V outV ∈¿¿ =

500 mv200 mv

= 2,5 kali = 3x

Gain = 20 log V outV ∈¿¿

10 V

Ic

20mA

Vce

-3db = 20 log V out

200 mv

-0,15 = log V out

200 mv

0,707 = V out

200 mv

V out = 141mV

Berdasarkan rumus untuk merancang sebuah penguatan kelas A digunakan rumus:

AV = VoVin

= RC∨¿ RL

hie /hfe

= RC x RLRC+RL

xβIc

= 400 Ω x5000 Ω400 Ω+5000 Ω

x7510

= 2000000 Ω

5400 Ωx

7510

= 2.75

= 3x

Jadi, penguatan yang terjadi sebesar 3x

5.2 Percobaan Bandwidth

Percobaan dengan tidak menggunakan C4

PercobaanKe:

Dari Frekuensicut-offNaik

Tegangan OutVolt (Vp-p)

Av Av (dB)

123456789101112131415

6 Hz7 Hz8 Hz9 Hz10 Hz

152030405075100500

1k

128mV149mV168 mV186mV203mV269mV313mV361mV383mV395mV408mV413mV419mV

420mV

0.640.745

0.840.93

2.4251.3451.5651.8051.9151.9752.042.0652.095

2.1

-3-35

7.67.7

2.53.85.15.65.96.16.26.4

6.4

16171819202122232425262728293031

5k10k20k40k80k

------

1G1.11.21.31.4

419mV416mV416mV414mV419mV

232mV200mV176mV156mV140mV

2.0952.082.082.072.095

1.161

0.880.780,7

6.46.36.36.36.4

1.20

-1.1-2.1-3

5.2 Percobaan Bandwidth

Percobaan dengan menggunakan C4

no Frekuensi Vout AV dB20 Hz30 Hz40 Hz50 Hz60 Hz70 Hz80 Hz90 Hz100 Hz125 Hz150 Hz175 Hz200 Hz250 Hz300 Hz400 Hz

141 mV201 mV248 mV284 mV312 mV331 mV347 mV359 mV360 mV384 mV393 mV400 mV403 mV408 mV411 mV414 mV

0,7051,0051,241,421,561,6551,7351,7951,81,921,96522,012,042,0552,07

-3,030,0431,863,043,864,374,785,085,105,665,866,026,066,166,256,31

no Frekuensi Vout AV dB1 kHz2 kHz3 kHz4 kHz5 kHz6 kHz7 kHz8 kHz9 kHz10 kHz15 kHz20 kHz35 kHz50 kHz100 kHz110 kHz

415 mV408 mV398 mV384 mV370 mV355 mV339 mV322 mV311 mV294 mV247 mV220 mV189 mV169 mV156 mV154 mV

2,0752,041,991,851,851,7751,6951,611,551,471,2351,10,9450,8450,780,77

6,346,195,975,345,344,394,583,133,803,341,830,82-0,49-1,4-2,1-2,2

112 kHz114 kHz116 kHz118 kHz130 kHz140 kHz170 kHz180 kHz

154 mV153 mV153 mV152 mV150 mV147 mV141 mV139 mV

0,770,7650,7650,760,750,7350,7050,695

-2,2-2,3-2,3-2,3-2,4-2,6-3-3,1

Grafik BW dengan menggunakan C4

BAB VI

7.1 Kesimpulan

Dari percobaan tersebut, jadi bisa disimpulkan beberapa hal seperti di bawah ini.

1. Kelas penguatan Transistor yaitu termasuk Kelas A karena titik kerja transistor (Q)

tepat berada di tengah kurva garis beban Vce-Ic

2. Percobaan kali ini menggunakan bias Pembagi Tegangan karena sangat stabil untuk

dijadikan rangkaian dasar penguat tegangan. Sangat stabil karena tegangan Vin

tersebut menggerakkan arus untuk mengalir melewati kedua resistor (R1 dan R2).

Karena kedua resistor terhung secara seri, maka arus yang mengalir akan sama tiap-

tiap resistor.