power amplifier clas AB dan C
Penguat kelas A dan kelas B yang dibahas sejauh ini memiliki beberapa keterbatasan. Sekarang mari kita coba menggabungkan keduanya untuk mendapatkan rangkaian baru yang akan memiliki semua keuntungan dari penguat kelas A dan kelas B tanpa inefisiensi mereka. Sebelum itu, mari kita juga membahas masalah penting lainnya, yang disebut sebagai distorsi Cross over, output dari kelas B bertemu dengan A
Distorsi Cross-over
Dalam konfigurasi push-pull, dua transistor identik masuk ke konduksi, satu demi satu dan output yang dihasilkan akan menjadi kombinasi keduanya.
Ketika sinyal berubah atau melintasi dari satu transistor ke transistor lainnya pada titik tegangan nol, itu menghasilkan sejumlah distorsi pada bentuk gelombang keluaran. Agar transistor dapat konduksi, sambungan basis emitor harus melewati 0,7v, tegangan pemutus. Waktu yang dibutuhkan transistor untuk ON dari OFF atau OFF dari keadaan ON disebut periode transisi.
Pada titik tegangan nol, periode transisi peralihan transistor dari satu ke yang lain, memiliki efek yang mengarah ke contoh di mana kedua transistor OFF pada suatu waktu. Contoh seperti itu dapat disebut sebagai titik datar atau pita mati pada bentuk gelombang keluaran.
Gambar di atas dengan jelas menunjukkan distorsi silang yang menonjol dalam bentuk gelombang keluaran. Ini adalah kelemahan utama. Efek distorsi silang ini juga mengurangi nilai puncak ke puncak keseluruhan dari bentuk gelombang keluaran yang pada gilirannya mengurangi keluaran daya maksimum. Ini dapat lebih jelas dipahami melalui karakteristik non-linier dari bentuk gelombang seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Dipahami bahwa distorsi cross-over ini kurang menonjol untuk sinyal input besar, dimana hal itu menyebabkan gangguan parah untuk sinyal input kecil. Distorsi cross over ini dapat dihilangkan jika konduksi amplifier lebih dari satu setengah siklus, sehingga kedua transistor tidak akan OFF secara bersamaan.
Ide ini mengarah pada penemuan penguat kelas AB, yang merupakan kombinasi dari penguat kelas A dan kelas B, seperti yang dibahas di bawah ini.
Class AB Power Amplifier
Sesuai dengan namanya, kelas AB merupakan gabungan dari penguat jenis kelas A dan kelas B. Karena kelas A memiliki masalah efisiensi rendah dan kelas B memiliki masalah distorsi, kelas AB ini muncul untuk menghilangkan kedua masalah tersebut, dengan memanfaatkan keunggulan kedua kelas.
Distorsi silang adalah masalah yang terjadi ketika kedua transistor OFF pada saat yang sama, selama masa transisi. Untuk menghilangkan ini, kondisi harus dipilih untuk lebih dari satu setengah siklus. Oleh karena itu, transistor lain masuk ke konduksi, sebelum transistor yang beroperasi beralih ke keadaan terputus. Hal ini dicapai hanya dengan menggunakan konfigurasi kelas AB, seperti yang ditunjukkan pada diagram rangkaian berikut.
Oleh karena itu, dalam desain penguat kelas AB, masing-masing transistor push-pull melakukan sedikit lebih dari setengah siklus konduksi di kelas B, tetapi jauh lebih sedikit daripada siklus penuh konduksi kelas A.
Sudut konduksi penguat kelas AB berada di antara 180o hingga 360o tergantung pada titik operasi yang dipilih. Ini dipahami dengan bantuan gambar di bawah ini.
Tegangan bias kecil yang diberikan menggunakan dioda D1 dan D2, seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, membantu titik operasi berada di atas titik potong. Maka bentuk gelombang keluaran hasil kelas AB seperti terlihat pada gambar di atas. Distorsi crossover yang dibuat oleh kelas B diatasi oleh kelas AB ini, serta inefisiensi kelas A dan B tidak mempengaruhi rangkaian.
Jadi, kelas AB merupakan kompromi yang baik antara kelas A dan kelas B dalam hal efisiensi dan linearitas yang memiliki efisiensi mencapai sekitar 50% sampai 60%. Penguat kelas A, B dan AB disebut penguat linier karena amplitudo dan fasa sinyal keluaran berhubungan linier dengan amplitudo dan fasa sinyal masukan.
Class C Power Amplifier
Ketika arus kolektor mengalir kurang dari setengah siklus sinyal input, penguat daya dikenal sebagai penguat daya kelas C.
Efisiensi penguat kelas C tinggi sementara linearitasnya buruk. Sudut konduksi untuk kelas C kurang dari 180o. Umumnya sekitar 90o, yang berarti transistor tetap diam selama lebih dari setengah sinyal input. Jadi, arus keluaran akan dikirimkan dalam waktu yang lebih singkat dibandingkan dengan penerapan sinyal masukan.
Gambar berikut menunjukkan titik operasi dan output dari penguat kelas C.
Pembiasan semacam ini memberikan efisiensi yang jauh lebih baik sekitar 80% pada amplifier, tetapi menimbulkan distorsi besar pada sinyal output. Menggunakan penguat kelas C, pulsa yang dihasilkan pada outputnya dapat diubah menjadi gelombang sinus lengkap dari frekuensi tertentu dengan menggunakan rangkaian LC di rangkaian kolektornya.
