Pengertian Power Amplifier (Penguat Daya) dan Kelas-kelasnya – Power Amplifier atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Penguat Daya yaitu sebuah rangkaian elektronik yang berfungsi untuk memperkuat atau memperbesar sinyal masukan. Di dalam bidang Audio, Power Amplifier akan menguatkan sinyal bunyi yang berbentuk analog dari sumber bunyi (Input) menjadi sinyal bunyi yang lebih besar (Output). Sumber sinyal bunyi yang dimaksud tersebut sanggup berasal dari alat-alat Tranduser menyerupai Mikrofon yang sanggup mengkonversikan energi bunyi menjadi sinyal listrik ataupun Optical Pickup CD yang mengkonversikan getaran mekanik menjadi sinyal listrik. Sinyal listrik yang berbentuk sinyal AC tersebut lalu diperkuat arus (I) dan tegangannya (V) sehingga menjadi Output yang lebih besar. Besaran penguatannya ini sering disebut dengan istilah gain.
Gain yang biasanya dilambangkan dengan G dengan satuan decibel (dB) ini merupakan hasil bagi dari daya di bab Output (Pout) dengan daya di bab inputnya (Pin) dalam bentuk-bentuk frekuensi listrik AC. Bentuk Rumusnya yaitu sebagai berikut :
G = 10log (Pout/Pin)
Dimana :
G = Gain dalam satuan dB
Pout = Power atau daya pada bab Output
Pin = Power atau daya pada bab Input
Untuk lebih terperinci mengenai Gain yang dalam bentuk satuan Desibel, anda sanggup membaca di artikel : Pengertian Desibel (Decibel) dan cara menghitungnya.
Sinyal listrik yang dihasilkan oleh tranduser input umumnya sangat kecil yaitu sekitar beberapa milivolt atau bahkan hanya beberapa microvolt. Oleh alasannya yaitu itu, sinyal listrik tersebut harus diperkuat biar sanggup menggerakan atau mengoperasikan perangkat tranduser Output menyerupai Speaker (atau perangkat-perangkat Output lainnya). Pada penguat sinyal kecil (Small Signal Amplifier), faktor utama yaitu penguatan linearitas dan memperbesar gain. Karena Tegangan sinyal dan Arus yang kecil, jumlah kapasitas penanganan daya efisiensi daya menjadi penting untuk diperhatikan.
Sedangkan Penguat Daya (Power Amplifier) atau Penguat Sinyal Besar yaitu jenis penguat yang menunjukkan daya yang cukup untuk sanggup menggerakan Speaker atau perangkat listrik lainnya. Umumnya, daya yang dihasilkan yaitu beberapa watt sampai puluhan watt dan bahkan sampai ratusan watt.
Selain faktor penguatan yang disebut dengan Gain ini, Suatu istilah yang sering kita temukan pada Power amplifier yaitu tingkat fidelitas (Fidelity). Sebuah Amplifier atau Penguat Daya dikatakan mempunyai fidelitas tinggi (High Fidelity) apabila menghasilkan sinyal keluaran (output) yang bentuknya persis sama dengan sinyal masukan (input). Perbedaannya hanya pada tingkat penguatan pada amplitudo atau tegangannya saja. Kaprikornus dengan kata lain, yang dimaksud dengan fidelitas yaitu kemiripan bentuk keluaran hasil replika terhadap sinyak masukan.
Ada Satu lagi faktor penting dalam penguat daya yang harus diperhatikan, yaitu faktor efisiensi. Yang dimaksud dengan Efisiensi pada penguat daya yaitu efisiensi daya dari sebuah penguat yang dinyatakan dengan besaran rasio atau persentasi dari Output Daya dengan Input Daya. Sebuah Power Amplifier atau Penguat Daya dikatakan mempunyai efisiensi tinggi atau 100% efisiensinya apabila tidak terjadi kehilangan daya pada proses penguatannya.
Jenis atau Kelas-kelas Power Amplifier (Penguat Daya)
Salah satu cara untuk mengklasifikasikan jenis-jenis Power Amplifier atau Penguat Daya yaitu dengan cara pembagian “KELAS” pada Power Amplifier. Pada umumnya, Kelas Amplifier yang sering dipakai sanggup dibagi menjadi Kelas A, Kelas AB, Kelas B, Kelas C dan Kelas D. Berikut ini yaitu klarifikasi singkat dengan Kelas-kelas Penguat Daya tersebut.
Penguat Daya Kelas A (Class A Power Amplifier)
Penguat Kelas A merupakan Kelas Penguat yang desainnya paling sederhana dan paling umum digunakan. Seperti namanya yaitu Kelas A yang artinya yaitu Kelas terbaik, penguat Kelas A ini mempunyai tingkat distorsi sinyal yang rendah dan mempunyai liniearitas yang tertinggi dari semua kelas penguat lainnya.
Umumnya, Penguat Kelas A memakai transistor single (transistor bipolar, FET, IGBT) yang terhubung secara konfigurasi Common Emitter (Emitor Bersama). Letak titik kerja (titik Q) berada di sentra kurva karakteristik atau berada pada setengah Vcc (Vcc/2) dengan tujuan untuk mengurangi distori pada ketika penguatan sinyal. Penguat Kelas A ini menguat sinyal Input satu gelombang penuh atau 360°.
Untuk mencapai Linearitas dan Gain yang tinggi, Amplifier Kelas A ini mengharuskan Transistor dalam keadaan aktif selama siklus AC. Hal ini mengakibatkan pemborosan dan pemanasan yang berlebihan sehingga mengakibatkan ketidakefisienan. Efisiensi Penguat/Amplifier kelas A ini hanya berkisar sekitar 25% sampai 50%.
Penguat Daya Kelas B (Class B Power Amplifier)
Penguat Kelas B ini diciptakan untuk mengatasi problem efisiensi dan pemanasan yang berlebihan pada Penguat Kelas A. Letak titik kerja (Q-point) berada di ujung kurva karakteristik sehingga hanya menguatkan setengah input gelombang atau 180° gelombang. Karena hanya melaksanakan penguatan setengah gelombang dan menonaktifkan setengah gelombang lainnya, Penguat Kelas B ini mempunyai efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan penguat kelas A. Secara teoritis, Penguatan atau Amplifier kelas B ini mempunyai efisiensi sebesar 78,5%. Kelemahan pada Penguat Kelas B ini yaitu terjadinya distorsi cross-over.
Penguat Daya Kelas AB (Class AB Power Amplifier)
Seperti namanya, Penguat kelas AB yaitu campuran dari penguat kelas A dan penguat kelas B. Penguat kelas AB ini merupakan kelas penguat yang paling umum dipakai pada desain Audio Power Amplifier. Titik kerja penguat kelas AB berada diantara titik kerja penguat kelas A dan titik kerja penguat kelas B, sehingga Penguat kelas AB sanggup menghasilkan penguat sinyal yang tidak distorsi menyerupai pada penguat kelas A dan mendapat efisiensi daya yang lebih tinggi menyerupai pada penguat kelas B. Penguat Kelas AB menguatkan sinyal dari 180° sampai 360° dengan efisiensi daya dari 25% sampai 78,5%.
Penguat Daya Kelas C (Class C Power Amplifier)
Amplifier atau Penguat Kelas C ini menguatkan sinyal input kurang dari setengah gelombang (kurang dari 180°) sehingga distorsi pada Outputnya menjadi sangat tinggi. Namun Efisiensi daya pada penguat kelas C ini sangat baik yaitu sanggup mencapai efisiensi daya sampai 90%. Penguat Kelas C ini sering dipakai pada aplikasi khusus menyerupai Penguat pada pemancar Frekuensi Radio dan alat-alat komunikasi lainnya.
Penguat Daya Kelas D (Class D Power Amplifier)
Penguat daya kelas D ini memakai penguatan dalam bentuk pulsa atau biasanya disebut dengan teknik Pulse Width Modulation (PWM), dimana lebar pulsa ini proposional terhadap amplitudo sinyal input yang pada tingkat hasilnya sinyal PWM akan menggerakan transistor switching ON dan OFF sesuai dengan lebar pulsanya. Secara teoritis, Penguat kelas D sanggup mencapai efisiensi daya sampai 90% sampai 100% alasannya yaitu transistor yang menangani penguatan daya tersebut bekerja sebagai Switch Binary yang tepat sehingga tidak terjadi pemborosan waktu ketika transisi sinyal dan juga tidak ada daya yang diboroskan ketika tidak ada sinyal input. Transistor yang dipakai untuk Amplifier kelas D ini umumnya yaitu transistor jenis MOSFET. Suatu Penguat Kelas D umumnya terdiri dari sebuah generator gelombang gigi gergaji, Komparator, Rangkaian Switch dan sebuah Low Pass Filter.
Meskipun sanggup menghasilkan efisiensi daya yang tinggi, Penguat Kelas D ini memerlukan sumber catu daya yang stabil dan respon frekuensi tingginya sangat tergantung pada impedansi Speaker (Pengeras Suara).
Kelas-kelas Power Amplifier (Penguat Daya) Lainnya
Selain Kelas A, Kelas AB, Kelas C dan Kelas D yang dibahas diatas, terdapat pula kelas-kelas Penguat Daya lainnya menyerupai Kelas F, Kelas G, Kelas I, Kelas S dan Kelas T yang juga memakai teknik Pulse Width Modulation (PWM) dalam penguatan sinyal inputnya.
Sumber https://teknikelektronika.com/