Penguat daya dikategorikan menurut cara pengoperasiannya, khususnya menurut segmen dan durasi konduksi siklus masukan. Penguat daya dikategorikan ke dalam Kelas A, AB, C, D dan E. Artikel ini akan memberikan analisis komprehensif tentang penguat Kelas A.
Penguat Kelas A
Penguat daya Kelas A menghantarkan arus secara terus menerus sepanjang seluruh siklus sinyal masukan. Karena efisiensinya yang rendah, kelas penguat ini jarang digunakan pada tahap daya yang lebih tinggi.
Prinsip Kerja Penguat Kelas A
Tujuan utama penguat kelas A adalah untuk meminimalkan adanya noise dengan memastikan bahwa bentuk gelombang sinyal tetap berada dalam wilayah non-linier karakteristik input transistor, yaitu antara 0V dan 0,6V. Susunan dasar penguat kelas A diberikan di bawah ini:
Pada amplifier kelas A, sebagian besar daya yang dihasilkan oleh amplifier hilang sebagai panas, sehingga menghasilkan limbah. Alasan utama rendahnya efisiensi penguat kelas A adalah biasing kontinu pada transistor, yang menghasilkan aliran arus kecil bahkan tanpa adanya sinyal masukan.
Amplifier kelas A juga dapat digabungkan secara langsung. Penguat kelas A berpasangan langsung menghubungkan beban ke keluaran transistor dengan menggunakan transformator. Trafo kopling memfasilitasi pencocokan impedansi yang efektif antara beban dan keluaran, sehingga berperan sebagai kontributor utama peningkatan efisiensi.
Rangkaian ini terdiri dari resistor pembagi tegangan R1 dan R2, serta resistor bias dan emitor Re, yang berfungsi untuk menstabilkan rangkaian. Kapasitor bypass CE dan resistor Re dihubungkan secara paralel pada emitor untuk mengurangi efek transien. Kapasitor masukan, juga dikenal sebagai kapasitor kopling (Cin), berfungsi untuk memasangkan tegangan AC dari sinyal masukan ke basis transistor sekaligus mencegah lewatnya arus DC dari tahap sebelumnya.
Prinsipnya aliran arus melalui beban resistif kolektor sehingga mengakibatkan disipasi arus searah di dalamnya. Oleh karena itu, daya arus searah (DC) diubah menjadi energi panas di dalam beban tanpa menghasilkan keluaran daya arus bolak-balik (AC). Namun tidak disarankan untuk langsung mentransfer arus listrik melalui perangkat keluaran. Oleh karena itu, untuk mencapai tujuan ini, konfigurasi tertentu diterapkan dengan menggunakan transformator yang sesuai untuk membuat sambungan antara beban dan penguat, seperti yang terlihat pada diagram di atas.
Pencocokan Impedansi
Proses mencapai pencocokan impedansi melibatkan perubahan impedansi keluaran penguat sedemikian rupa agar sesuai dengan impedansi masukannya.
Pencocokan impedansi dapat dicapai dengan hati-hati memilih jumlah belitan pada belitan utama untuk memastikan bahwa impedansi totalnya sesuai dengan impedansi keluaran transistor. Demikian pula, jumlah belitan pada belitan sekunder harus dipilih untuk menciptakan impedansi bersih yang juga cocok dengan impedansi masukan.
Karakteristik Keluaran
Berdasarkan diagram di bawah ini, terlihat jelas bahwa titik Q terletak tepat di titik tengah garis beban AC dan transistor tetap konduktif di seluruh bentuk gelombang input. Efisiensi maksimum adalah 50% pada amplifier kelas-A.
Dalam penerapan praktis, efisiensi sistem dapat dikurangi secara signifikan, berpotensi sebesar 25%, karena faktor-faktor seperti kopling kapasitif dan adanya beban induktif seperti pengeras suara. Dengan kata lain, hampir 75% daya terbuang di dalam amplifier. Sebagian besar pemborosan daya terjadi dalam bentuk panas di dalam komponen aktif, terutama transistor.
Kesimpulan
Amplifier Kelas A memperkuat dan menghantarkan sinyal masukan lengkap pada keluaran. Mereka beroperasi tanpa gangguan apa pun dan memiliki konfigurasi yang sangat sederhana. Namun, karena pengoperasian yang terus-menerus, perangkat ini rentan terhadap kehilangan daya dan memerlukan heat sink untuk mengurangi efek pemanasan.