ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKASI
-
Upload
putra-rezpector-ngalam -
Category
Documents
-
view
260 -
download
3
description
Transcript of ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKASI
ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKASILAPORAN PENGUAT
PENGUAT RF
PEMBIMBING :M. Taufik, ST,.MT
PENYUSUN :JTD 2B
No. Nama No. Absen NIM
1 Galuh Lukitasari 07 1441160075
2 M. Firdaus Ali 11 1441160051
3 Romy Hakim 19 1441160064
4 Ria Cahaya N. 17 1441160003
JARINGAN TELEKOMUNIKASI DIGITALTEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI MALANG2015
BAB I
1.1 Tujuan
Maksud utama disusunnya makalah ini adalah guna memenuhi nilai tugas mata
kuliah Elektronika Telekomunikasi. Adapun tujuannya adalah:
1. Untuk mengetahui karakteristik penguat RF
2. Untuk mengetahui karakteristik jenis-jenis penguat daya
3. Mengetahui Prinsip kerja penguat daya
4. Menganalisa penguat buffer, driver dan final.
1.2 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan, adalah sebagai berikut:
1. Laptop
2. Software simulasi (multisim/lifewire)
BAB II
2.1 Pengertian Penguat RF
Penguat RF mempunyai 2 type yaitu RF low level yaitu penguat RF yang ditemukan
pada radio dan pada transmisi sinyal dengan level kecil. Tipe penguat daya RF yang lain
yaitu penguat daya RF yang digunakanpada pemancar atau aplikasi lainnya dimana daya RF
level tinggi diperlukan.
Dalam desain suatu penguat ,kita harus selalu memperhatikan matching
(penyesuaian ) impedansi antara input dan output dari suatu penguat tingkat berikut dan
sebelumnya. Mathing impedansi menjadi sangat penting karena impedansi input suatu
penguat akan mengubah nilai impedansi output pada penguat tingkat sebelumnya. Jika
nilainya jauh lebih kecil dari impedansi output tingkat penguat ini,maka konsdisi matching
diartikan sebagai kondisi dimana input atau output mendapat matching network yang nilai
impedansinya merupakan konjugasi dari impedansi input atau output transistor.
Terdapat banyak tipe matching , tipe yang paling sedehana adalah two reactance
matching. Hasil perhitungan menunjukkan bandwith dari penguat tidak bisa diatur lagi
dengan penyesuai tipe ini, selain itu cara ini tidak flexibel sehingga jarang dipakai. Cara
matching yang banyak digunakan adalah three reactance matching network. Pada dasarnya
cara ini bisa dipandang sebagai penyesuai impedansi tipe L dan komponen untuk
kompensasi. Kompensasi yang dimaksud disini adalah kompensasi bagian reaktansi transistor
pada frekuensi tertentu.
Penguat RF merupakan perangkat yang berfungsi memperkuat sinyalfrekuensi tinggi
yang dihasilkan osilator RF dan diterima oleh antena untuk dipancarkan. Penguat RF yang
ideal harus menunjukkan tingkat perolehan daya yangtinggi, gambaran noise yang rendah,
stabilitas dinamis yang baik, admitansi pindah baliknya rendah sehingga antena akan
terisolasikan dari osilator, dan selektivitas yangcukup untuk mencegah masuknya frekuensi IF,
frekuensi bayangan, dan frekuensi-frekuensi lainnya. Pada penguat RF, rangkaian yang umum
digunakan adalah penguatkelas A dan Kelas C. Secara umum, penguat RF lengkap terdiri
dari tiga buah tingkatan, yaitu buffer, driver, dan final.1.
2.2 Jenis desain penguat RF
Jenis Penguat
Class A
1. Arus kolektor mengalir sampai 360 degree
2. Transistor sebagai penguat yang bekerja di daerah aktif
3. Titik kerja Q terletak mendekati titik tengah garis beban
4. Sinyal dapat berayun sampai pada range maksimum tanpa mengalami saturasi atau cut
off
Class B
1. Arus kolektor mengalir hanya setengah putaran 180 degree
2. Titik kerja Q terletak pada daerah cut off
3. Hanya setengah sinyal positip tegangan basis yang dapat menghasilkan arus kolektor
à mengurangi panas transistor
Class C
1. Arus Kolektor kurang dari 180 degree
2. Hanya sebagian dari setengah putaran positip tegangan basis yang menghasilkan arus
kolektor
Tingkatan penguat RF
1. Buffer
Buffer merupakan blok rangkaian yang berfungsi sebagai penyangga atau penyaring sinyal
masukan (input) agar sesuai dengan karakteristik kerja penguat. Buffer merupakan penguat tingkat satu
dengan daya output yang kecil. Buffer merupakan suatu rangkaian penguat yang mempunyai
impedansi input tinggi dan impedansi output rendah. Impedansi input tinggi berarti
pembebanan yang rendah dari tingkat sebelumnya. Jika buffer tidak digunakan, maka transfer
daya dari tingkat sebelumnya ke tingkat selanjutnya tidak akan maksimum. Penguat
buffer umumnya mempunyai daya output maksimum 0,5 watt.
2. Driver
Driver merupakan penguat tingkat dua yang juga merupakan rangkaian kendali dari
penguat RF. Rangkaian penguat pada driver akan menentukan daya pada rangkaian final.
Rangkaian penguat driver ini mempunyai daya output yanglebih besar dari rangkaian buffer. Penguat
driver umumnya mempunyai dayaoutput maksimum 5 watt, rangkaian penguatnya dikatakan
rangkaian penguatsinyal menengah atau daya sedang.3.
3. Final
Final merupakan penguat tingkat akhir. Rangkaian penguat finalmenentukan daya output
secara keseluruhan dari penguat RF. Penguat akhir terdiri dari :
- Penguat arus, berupa rangkaian penguat daya dengan penguatan yang tidak terlalu
besar, bahkan penguatannya mendekati satu. Agar mencapai effisiensi kerja yang
besar, maka pengaturan kerjanya pada klasifikasi kelas AB mendekati kelas B.
Rangkaian penguat daya dibuat kelas AB agar mencegah terjadinya cacat sileng
(Cross Over Distortion).
- Penguat tegangan, berupa rangkaian penguat tegangan dengan penguatan yang besar.
Pengaturan titik kerja penguat pada klasifikasi kelas A.
Jenis Jenis Frekuensi Radio
Adapun jenis jenis frekuensi tersebut diantaranya :
1. Band HF (High Frequency)
2. Band VHF (Very High Frequency)
Demikian, bukan berarti seluruh frekuensi di kedua band tersebut dapat dipergunakan
begitu saja, melainkan dibatasi sesuai dengan kewenangan pemerintah. Alokasi frekuensi
band HF (High Frequency) untuk organisasi RAPI di Indonesia diberikan keleluasaan dari
Frek 26.960 Mhz hingga 27.410 Mhz. Sedangkan Band VH (Very High Frequency) mulai
142.0375 Mhz sampai 143.5375 Mhz. RAPI meyakini bahwa pengguna alat komunikasi,
khusunya anggota RAPI, mayoritas hanya mengenal 2 band saja, yaitu HF dan VHF. Itupun
hanya sebatas nama band. Akan tetapi mengenai nama Band lain, Panjang Gelombang,
Batasan Frekuensi dan Nama Gelombangnya kemungkinan besar tidak banyak anggota
RAPI.
Namun Secara umum, jenis frekuensi yang digunakan oleh radio komunikasi adalah
VHF (Very High Frequency) dan HF (High Frequency). Sebelum mengetahui nama Band,
Panjang Gelombang, Batasan Frekuensi dan nama gelombang radio, alangkah baiknya kita
mengenal lebih dulu kedua jenis band yang biasa kita pergunakan selama ini. VHF (Very
High Frquency) istilah radio komunikasi yag dipergunakan anggota RAPI adalah 2 meter
band, biasanya dipergunakan untuk radio komunikasi jarak dekat. Sebenarnya band ini
memancar pada frekuensi 100 Mhz hingga 300 Mhz.
3.3 Simulasi Penguat RF
Q1
2N3904Q3
NF5102
C10.1µF
R110kΩ
R23.9kΩ
R34.7kΩ
R41.8kΩ
R5270Ω
R6
50Ω
R750Ω
R8
500ΩKey=A
50%
VCC12V
Q52N3906
XFG1XSC1
A B
Ext Trig+
+
_
_ + _C610µF
C7
10µF
C810µF
C9
10µF
Q1
BF517
V212 V
XBP1
IN OUT
XSC2
A B
Ext Trig+
+
_
_ + _
C1
1µF
R150kΩ
R210kΩ
R3500Ω
C21µF
R410Ω
L1125µH
C380pF
V1
1mVpk 1.5MHz 0°
Output
Input
3.4 Hasil Penguatan
Gain Amplifier
Pengenalan amplifier di atas adalah untuk menunjukkan hubungan antara sinyal yang
diukur pada output dan sinyal yang diukur pada input. Ada tiga jenis gain amplifier yang
dapat diukur, yaitu : Gain Tegangan (Av), Gain Arus (Ai) dan Gain Daya (Ap) tergantung
pada kuantitas yang diukur dengan contoh-contoh dari berbagai jenis gain yang diberikan
dibawah ini.
Gain Penguat Sinyal Input
Gain Penguat Tegangan
Gain Penguat Arus
Gain Penguat Daya
Untuk Gain Daya juga dapat dihitung dengan membagi daya output dengan daya input.
Gain daya atau level daya dapat dinyatakan ke dalam satuan Desibel (dB). Bel adalah
unit satuan logaritma berbasis 10 untuk ukuran yang tidak memiliki unit satuan. Karena
satuan Bel terlalu besar sebagai satuan ukur, maka yang umum digunakan adalah satuan 1/10-
nya atau yang lebih disebut sebagai Desibel. Untuk menghitung gain amplifier dalam desibel
atau dB, kita dapat menggunakan persamaan berikut.
Gain Tegangan dalam dB: av = 20 log Av
Gain Arus dalam dB: ai = 20 log Ai
Gain Daya dalam dB: ap = 10 log Ap
Perlu diketahui bahwa Gain Daya arus DC sebuah amplifier adalah sama dengan
sepuluh kali hasil logaritma basis 10 dari perbandingan output dan input, sedangkan gain
tegangan dan arus adalah 20 kali hasil log perbandingan output dan input penguat. Namun
penting untuk diketahui bahwa daya 20 dB bukanlah 2 kali dari daya 10 dB karena berada
dalam skala logaritma. Selain itu, nilai positif pada dB menyatakan sebuah Gain dan nilai
negatif pada satuan dB menyatakan sebuah Loss dalam amplifier. Misalnya, gain amplifier
+3dB menyatakan bahwa sinyal output menjadi dua kali lipat dari sinyal input (x2) sementara
gain amplifier -3dB menyatakan bahwa sinyal output telah dikurangi setengahnya dari sinyal
output (x0,5) dengan kata lain merupakan sebuah Loss.
Contoh
Tentukanlah gain tegangan, arus dan daya amplifier yang memiliki sinyal input 1mA
dan tegangan 10mV dan sinyal output 10mA dan tegangan 1V. Lalu nyatakan ketiga gain ke
dalam desibel (dB).
Gain Amplifier.
dalam desibel.
Jadi amplifier memiliki gain tegangan 100, gain arus 10 dan gain daya 1000
Pada umumnya, amplifier dapat di kelompokkan lagi ke dalam dua bagian berdasarkan gain
tegangan atau gain arus. Salah satunya disebut Amplifier Sinyal Lemah atau Small Signal
Amplifier (SSA) yang termasuk diantaranya pre-amplifier, amplifier instrumentasi dan lain-
lain. Amplifier sinyal lemah dibuat untuk menguatkan level tegangan yang sangat kecil yang
berkisar pada satuan microvolt (μV) dari sensor atau sinyal audio.
Jenis yang lain disebut Amplifier Sinyal Kuat atau Large Signal Amplifier (LSA)
seperti penguat daya audio atau penguat switch daya, Amplifier sinyal kuat didesain untuk
menguatkan sinyal input besar atau sebagai switch untuk arus beban berat seperti pada
loudspeaker.
Amplifier Daya
Amplifier sinyal lemah pada umumnya disebut sebagai penguat "tegangan" karena
penguat ini biasanya mengonversi sebuah tegangan input kecil menjadi tegangan output yang
jauh lebih besar. Kadang-kadang rangkaian amplifier dibutuhkan untuk menjalankan sebuah
motor atau loudspeaker dan pada aplikasi seperti ini yang membutuhkan arus switching yang
tinggi, maka Amplifier Daya diperlukan.
Sesuai namanya, pekerjaan utama dari "Amplifier Daya" (atau Amplifier Sinyal Kuat)
adalah menyalurkan daya ke beban seperti pada pernyataan sebelumya yakni hasil
pengaplikasian arus dan tegangan ke beban dengan sinyal output menjadi lebih besar
daripada daya sinyal input. Dengan kata lain, sebuah amplifier daya menguatkan daya input
sinyal sehingga rangkaian amplifier jenis ini digunakan dalam penguat sinyal output audio
untuk membunyikan loudspeaker.
Penguat daya bekerja sesuai prinsip dasar konversi daya DC yang diperolah dari
power supply menjadi sinyal tegangan AC yang disalurkan ke beban. Meskipun nilai
penguatannya sangat tinggi, efisiensi dari proses konversi dari pembangkit daya DC menjadi
sinyal output AC biasanya sangat buruk.
Amplifier ideal yang sempurna akan menghasilkan tingkat efisiensi 100% atau
setidaknya daya masukan adalah sama dengan daya keluaran. Namun pada kenyataannya hal
ini tidak dapat terjadi karena sebagian daya selalu menghilang karena diubah menjadi energi
kalor dan amplifier itu sendiri memerlukan daya selama proses penguatan input. Maka
persamaan efisiensi amplifier menjadi :
Efisiensi Ampilifer
Amplifier Ideal
Kita bisa mengetahui karakteristik dari amplifier yang ideal dari paragraf sebelumnya yakni
dengan mengacu pada gainnya, atau gain tegangannya :
Gain amplifier (A) harus bernilai konstan untuk berbagai nilai sinyal input
Gain tidak dipengaruhi oleh frekuensi. Sinyal dari setiap frekuensi hasur dikuatkan
dengan nilai yang sama persis.
Gain amplifier harusnya tidak menambahkan noise ke dalam sinyal output. Maka
amplifier tersebut harus menghilangkan semua noise yang telah ada pada sinyal
input.
Gain amplifier harus tidak terpengaruh oleh perubahan suhu atau memiliki stabilitas
temperatur yang baik.
Gain amplifier harus tetap stabil dalam waktu yang lama.
Kelas A B C AB
Sudut
Konduksi360o 180o
kurang dari
90o180 hingga 360o
Posisi titik QTitik tengah garis
beban
Tepat di
sumbu X
Di bawah
sumbu x
Di antara sumbu x dan
garis tengah beban
Efisiensi
KeseluruhanBuruk, 25 to 30%
Baik, 70 to
80%
Lebih dari
80%
Lebih baik dari A tapi
lebih sedikit dari B, 50
to 70%
Distorsi Sinyal
Tidak ada jika
tegangan di"bias"kan
dengan tepat
Pada titik
silang
sumbu X
Berjumlah
besarBerjumlah Kecil
Amplifier yang tidak didesain dengan baik khususnya pada jenis kelas A
membutuhkan transistor dengan daya yang lebih besar, penyerap panas yang lebih mahal,
bahkan penambahan ukuran pembangkit daya untuk menyalurkan daya extra yag diperlukan
amplifier. Daya yang dikonversi menjadi panas dari transistor, resistor atau komponen
lainnya untuk hal yang seperti itu membuat rangkaian elektronik menjadi tidak efisien dan
akan menghasilkan kerusakan pada awal pemakaian perangkat.
Jadi mengapa menggunakan amplifier kelas A jika efisiensinya kurang dari 40%
dibandingkan dengan amplifier kelas B yang memiliki tingkat efisiensi yang tinggi di
atas 70%. Pada dasarnya, amplifer kelas A memberikan output yang jauh lebuh ideal, bahkan
linearitas pada frekuensi yang lebih tinggi meskipun memakan daya DC dalam jumlah yang
besar.
Pada bab ini, kita telah melihat bahwa ada perbedaan jenis rangkaian amplifier serta
kelebihan dan kekurangannya. Dalam bab selanjutnya, kita akan melihat jenis rangkaian
transistor penguat yang paling sering digunakan, yakni Amplifier Common Emitter. Hampir
seluruh transistor penguat adalah merupakan jenis Common Emitter karena gain tegangan,
arus, dan dayanya yang besar serta karakteristik output/input yang baik.
BAB III
3.1 Perencanaan
3.1.1 Data Sheet
Berdasarkan data yang ada pada teori dasar 2.2, 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 2N6715 dan diperoleh data:
Vce =6 v Ic = 2 mA Hfe = 150 Vbe = 0,6 v
3.1.2 Perencanaan Nilai Rangkaian
Ib= Icβ
=10 mA250
=0,04 mA
Ie = Ib + Ic
= 0,04 mA + 10 mA = 10,04 mA
Ve= 0.1 x Vcc
= 0.1 x 10
= 1 volt
Ic ≈ Ie
ℜ=VeIe
= 1 v10.04 mA
=99.6 Ω
RC = 4 x Re
= 4 x 99.6 Ω
= 398.4 Ω
Vc = Ic x Rc
Vc = 10 mA x 398.4 Ω
Vc = 3.984 v
Vb = VR2 = Vbe + Ve
= 0.6 + 1
= 1,6 v
Itotal = Vcc x Ib
Itotal = 10 v x 0,04 mA = 4 x 10-4 A
R 1+R 2= VccItotal
R 1+R 2= 10 v0,0004 A
R 1+R 2=25000 Ω
R 2= VbItotal
= 1,6 v0,0004 A
=4000 Ω
R1 = 25000 – 4000 = 21000 Ω
VR1 = Itotal x R1
VR1 = 0,0004 A x 21000 Ω = 8,4 v
3.1.2 Perencanaan Nilai AV
hie = Rb + (1+ hfe) Re
hie = 25.000 + (1 +250) 99.6
hie = 25.000 + 24999.6 = 49999.6
AV = VoVin
= (hfe ) .Rc
hie
= (250 ) 398.4
49999.6
= 99600
49999.6
= 1,992 kali ≈ 2 kali
3.1.3 Perencanaan Nilai C1, C2, dan Ce
Rtot = R 1 x R 2R 1+R 2
= 21000 x 400021000+4000
= 3360 Ω
C1 = 10
2 π fmax Rtot =
10
6,28 x25 x106 x3360 = 1.895 x10−11F = 1.89 pF
C2 = 10
2 π fmin Rc =
10
6,28 x100 x106 x398.4 = 3.997 x10−11F = 39.9 pF
Ce = 10
2 π fmin ℜ = 10
6,28 x25 x106 x 99.6 = 6.39 x10−10F = 0,63 nF
3.1.3 Perencanaan Nilai pada resonator
C1= 2 pF
C2= 200 pF
Ct = C 1x C 2C 1+C 2
= 2 x10−12 .200 x10−12
2 x 10−12+200 x10−12 = 1,98 x10−12F
Xc = 1
2 π f c =
1
2 x 3,14 x50 x106+1,98 x 10−12 = 1608.4 Ω
Xc = XL
L = XL
2 π f =
1608.4
2 x 3,14 x50 x106 = 5.12 µH
3.1.4 Perencanaan Nilai L pada Osilator Colpitts
f = 1
2 π √ 1
L Ct=
12 x 3,14
√ 15.12 x10−6 x 1,98 x10−12
f = 1
6,28 √ 1
10.14 x 10−18
f = 0,16 x 314.037.146,3
f= 50.245.943,44≈ 50 MHz
BAB IV
4.1 Hasil Simulasi Multisim
Gambar Simulasi Rangkaian Osilator Colpitts
4.1.1 Nilai Resistor
R1 = 25 kΩ
R2 = 4 kΩ
Rc = 398.4 Ω
Re = 99.6 Ω
RL = 1 k Ω
4.1.2 Frekuensi Osilasi