RANGKAIAN PENGUAT RFBAB IA. PedahuluanSistem komunikasi radio digunakan untuk membawa pesan atau informasi dari suatu titik ke titik lain. Informasi yang dibawa dalam bentuk sinyal listrik dapat berupa pembicaraan, musik, gambar, data ilmiah, data bisnis, dan sebagainya. Oleh karena itu, pada dasarnya sistem komunikasi radio terdiri dari tiga elemen utama, yaitu informasi yang akan dibawa, pengirim (transmitter), dan penerima (receiver). Transmitter dibangun dari beberapa komponen, yaitu osilator, modulator, penguat daya RF (Radio Frequency), saluran transmisi, dan antena. Osilator digunakan sebagai penghasil gelombang sinus frekuensi tinggi yang digunakan sebagai frekuensi pembawa ( fc ). Modulator digunakan untuk memodulasi informasi yang akan dibawa dengan frekuensi pembawa. Penguat daya RF digunakan untuk menguatkan daya keluaran osilator sampai suatu nilai yang dikehendaki. Keluaran penguat daya RF diumpankan ke antena melalui saluran transmisi. Kemajuan yang semakin canggihnya pada dunia IPTEK sekarang ini tidak lepas dari komponen dasar pembentuk rangkain elektronika yang berupa semikonduktor baik silikon maupun germanium. Dari bahan inilah dibuat dioda dan kemudian tercipta pula transistor pada tahun 1940-an. Transistor merupakan komponen terpenting pada suatu alat elektronika, baika dalam penggunaan sederhana dalam arti masih dalam wujud transistor atau sudah terbentuk dalam sebuah IC (Integrated Cirkuit). Transistor dalam suatu alat elektronika bisa berfungsi sebagai penguat sinyal, penguat arus, penguat tegangan, sebagai saklar dan fungsifungsi yang lain yang dimiliki transistor.Makalah ini dibuat untuk membahas rangkaian dri penguat RF (Radio Frekuensi). Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh sebab itu kritik dan saran yang membangun dari berbagai pihak sangat kami harapkan.

BAB II PEMBAHASANFrekuensi radio mengacu pada arus listrik bolak-balik dengan sifat tertentu yang memungkinkan untuk siaran dari antena. Jika saat ini menghasilkan medan elektromagnetik atau gelombang pada frekuensi yang cocok untuk penyiaran televisi atau sinyal radio, maka itu dianggap sebagai frekuensi radio. Frekuensi ini merupakan bagian dari spektrum elektromagnetik dan terletak hanya di luar sisi inframerah cahaya tampak.Penguat Kelas A , B, dan C Transistor merupakan komponen yang dapat menguatkan arus. Dengan kemampuan ini, transistor dapat dimanfaatkan dalam dua moda, yaitu moda nonlinier dan moda linier. Moda nonlinier contohnya adalah pemanfaatan transistor sebagai saklar elektronik, sedangkan moda linier adalah transistor sebagai penguat (amplifier). Dalam penerapannya sebagai amplifier, terdapat beberapa jenis konfigurasi amplifier. Dalam halaman ini, akan dibahas tiga buah konfigurasi amplifier, yaitu amplifier kelas A, Kelas B dan kelas C. Kelas dari amplifier ini dibedakan berdasarkan letak titik beban dari kerja transistor. Titik beban ini berada dalam garis beban seperti yang terlihat dalam Gambar 2, dengan menganggap rangkaian transistornya adalah dalam konfigurasi common emitter (seperti dalam Gambar 1).

Transistor pada rangkaian di Gambar 1, akan memiliki titik kerja di antara titik A dan B, sepanjang garis beban. Titik A adalah daerah kerja ketika transistor mengalami kejenuhan, sedangkan titik B adalah ketika transistor cut-off.

1. PENGUAT KELAS ATitik beban transistor pada penguat kelas A diletakkan di antara titik A dan B, biasanya untuk menghasilkan kinerja yang baik maka titik beban diletakkan tepat di tengah-tengah garis beban. Hal ini memiliki maksud agar sinyal keluaran akan memiliki bentuk sinyal yang simetri antara siklus negatif dan positif. Supaya diperoleh titik beban yang tepat ditengah, maka VCE dirancang supaya sama besar dengan VCC/2. Untuk menghasilkan ini, maka IB dirancang supaya menghasilkan ICRC sama dengan VCC/2. Penguat kelas A dapat diwujudkan dengan rangkaian seperti Gambar 3.

Ciri khas dari penguat kelas A, seluruh sinyal keluarannya bekerja pada daerah aktif. Penguat tipe kelas 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.Gambar rangkaian dan sinyal:

Analisa rangkaian :

C1 pada rangkaian tersebut digunakan sebagai kapasitor coupling. Fungsinya untuk membatasi arus DC yang akan memasuki rangkaian ini.Rb1 dan Rb2 digunakan sebagai penghasil Vb. Pada penguat kelas A, Vb yang dihasilkan harus > 0,7 V (yaitu Vbe). Rc (Lc) digunakan untuk menghasilkan Vce. Re digunakan untuk menstabilkan suhu transistor. Ce digunakan untuk mem bypass atau menghilangkan arus AC.

Karakteristik Penguat kelas A : = 25%, 75% panas. Sehingga pada penguat kelas perlu ditambahkan pembuang panas seperti heatsink atau dengan menambahkan resistor di kaki emitter. Namun jika menggunakan Re, penguat kelas A tidak cocok digunakan pada penguatan berpower besar. Cocok digunakan untuk modulasi amplitude:AM, ASK, QAM. Linearitas paling bagus. Terjadi perbedaan fasa 180 derajat. Cocok digunakan pada penguatan berdaya kecil.2. PENGUAT KELAS BPenguat ini diwujudkan dengan merangkai sepasang transistor komplemen seperti pada Gambar 4. Berbeda dengan penguat kelas A, titik beban transistor penguat kelas B diletakkan pad titik B (titik cut-off). Dengan kondisi seperti ini, maka ketika tidak ada sinyal masukan, maka transistor tidak mengkonsumsi arus listrik. Penguat jenis ini dikenal juga sebagai penguat push-pull karena kerja dari pasangan transistor adalah bergantian. Penguat ini diterapkan sebagai penguat akhir, atau penguat sinyal besar. Ketika Vin berada dalam fasa positif maka hanya transistor NPN yang ON, sedangkan ketika sinyal Vin berada dalam fasa negatif maka hanya transistor PNP yang ON. Akan tetapi karena bias tegangan transistor berasal dari sinyal Vin, maka sinyal ini akan terpotong oleh tegangan VBE, sehingga sinyal keluarannya akan mengalami kecacatan (distorsi).

Gambar sinyal dan penjelasan:

Analisa rangkaian :

C2 dan C3 pada rangkaian tersebut digunakan sebagai kapasitor coupling.Fungsinya untuk membatasi arus DC yang akan memasuki dan keluar rangkaianini.Rb1 dan Rb2 digunakan sebagai penghasil Vb. Pada penguat kelas B, Vbyang dihasilkan harus = 0,7 V (yaitu Vbe). R3 (Lc) digunakan untuk menghasilkan Vce.

Kelas B merupakan amplifier yang memperkuat setengah dari siklus gelombang masukan, sehingga menciptakan sejumlah besar distorsi, namun efisiensi mereka sangatmeningkat dan jauh lebih baik daripada kelas A. Kelas B memiliki efisiensiteoritis maksimum 78,5% (yaitu, / 4 ).kelas B jarang ditemukan dalam praktek, meskipun telah digunakan untukmendorong loudspeaker pada awal IBM Personal Komputer dengan berbunyi 'bip',dan dapat digunakan dalam power amplifier RF dimana tingkat distorsi yangkurang penting.Karakteristik Penguat kelas B : = (50 - 70)%. Ada pemotongan sinyal . Untuk mengatasi pemotongan sinyal maka penguat B dibuat "push pull". Cocok digunakan pada penguatan berdaya besar.3. PENGUAT KELAS CKalau penguat kelas B perlu 2 transistor untuk bekerja dengan baik, maka ada penguat yang disebut kelas C yang hanya perlu 1 transistor. Ada beberapa aplikasi yang memang hanya memerlukan 1 phase positif saja. Contohnya adalah pendeteksi dan penguat frekuensi pilot, rangkaian penguat tuner RF dan sebagainya. Transistor penguat kelas C bekerja aktif hanya pada phase positif saja, bahkan jika perlu cukup sempit hanya pada puncak-puncaknya saja dikuatkan. Sisa sinyalnya bisa direplika oleh rangkaian resonansi L dan C. Tipikal dari rangkaian penguat kelas C adalah seperti pada gambar 5 di atas. Rangkaian tersebut juga tidak perlu dibuatkan bias, karena transistor memang sengaja dibuat bekerja pada daerah saturasi. Rangkaian L C pada rangkaian tersebut akan ber-resonansi dan ikut berperan penting dalam me-replika kembali sinyal input menjadi sinyal output dengan frekuensi yang sama. Rangkaian ini jika diberi umpanbalik dapat menjadi rangkaian osilator RF yang sering digunakan pada pemancar. Penguat kelas C memiliki efisiensi yang tinggi bahkan sampai 100%, namun tingkat fidelitasnya memang lebih rendah. Tetapi sebenarnya fidelitas yang tinggi bukan menjadi tujuan dari penguat jenis ini.

Gambar sinyal dan penjelasan:

Karakteristik Penguat kelas C : Efisiensi : = 85%, 15% panas Linieritas paling jelek Ada pemotongan sinyal >180oPenguat kelas C mirip dengan penguat kelas B, yaitu titik kerjanya berada di daerah cut-off transistor. Bedanya adalah penguat kelas C hanya perlu satu transistor untuk bekerja normal tidak seperti kelas B yang harus menggunakan dua transistor (sistem push-pull). Hal ini karena penguat kelas C khusus dipakai untuk menguatkan sinyal pada satu sisi atau bahkan hanya puncak-puncak sinyal saja.Penguat kelas C tidak memerlukan fidelitas, yang dibutuhkan adalah frekuensi kerja sinyal sehingga tidak memperhatikan bentuk sinyal. Penguat kelas C dipakai pada penguat frekuensi tinggi. Pada penguat kelas C sering ditambahkan sebuah rangkaian resonator LC untuk membantu kerja penguat.