PENGUAT BERDASARKAN KELAS

Kelas A, B, AB & D Dasar Audio Amplifier (Bagian 2)

Topologi Perbandingan - Linear versus Kelas D

Dalam bagian ini kita akan membahas perbedaan antara linear (Kelas A dan Kelas AB) amplifier, dan Kelas D digital power amplifier. Utama dan Perbedaan utama antara linear dan Kelas D amplifier adalah efisiensi. Ini adalah seluruh alasan untuk penemuan Kelas D amplifier. Linear amplifier yang secara inheren sangat linier dalam hal performa, tetapi juga sangat tidak efisien sekitar 50% biasanya untuk Kelas AB amplifier, sedangkan Kelas D penguat ini jauh lebih efisien, dengan nilai-nilai dalam urutan 90% dalam praktek desain. Gambar 3 di bawah ini menunjukkan kurva efisiensi khas untuk linear dan Kelas D amplifier.

GainDengan penguat Linear gain konstan tegangan bus terlepas dari variasi, namun dengan Kelas D amplifier gain sebanding dengan tegangan bus. Ini berarti bahwa penolakan catu daya rasio (PSRR) dari Kelas D penguat adalah 0dB, sedangkan PSRR dari penguat linear sangat baik. Hal ini sering terjadi pada Kelas D penguat menggunakan umpan balik untuk mengimbangi variasi tegangan bus.

Energi ArusDalam penguat linier aliran energi selalu dari pasokan ke beban, dan dalam Kendali jembatan Kelas D amplifier ini juga benar. Setengah jembatan Namun penguat Kelas D berbeda, sebagai aliran energi dapat bi-directional, yang mengarah ke "Bus memompa" fenomena, yang menyebabkan kapasitor bus yang akan dikenakan oleh aliran energi dari beban kembali ke memasok. Hal ini terjadi terutama pada frekuensi audio rendah yaitu di bawah 100Hz.

Kelas A, B, AB & D Dasar Audio Amplifier (Bagian 1)

Apa yang dimaksud dengan Kelas A, B, AB & D Audio Amplifier-Teori Operasi

Kita akan melihat definisi untuk klasifikasi utama sebagai perkenalan :

Kelas A
Dalam Kelas A penguat, perangkat output untuk terus menerus melakukan seluruh siklus, atau dengan kata lain selalu ada bias arus yang mengalir dalam perangkat output. Topologi ini memiliki paling sedikit distorsi dan merupakan yang paling linear, tetapi pada saat yang sama adalah yang paling efisien sekitar 20%. Desain biasanya tidak komplementer dengan tinggi dan rendah output samping perangkat.

Kelas B
Penguat jenis ini beroperasi dalam cara yang berlawanan untuk Kelas A amplifier. Output perangkat hanya melakukan setengah siklus sinusoidal (satu melakukan di wilayah positif, dan satu melakukan di wilayah negatif), atau dengan kata lain, jika tidak ada sinyal input maka tidak ada arus di perangkat output. Penguat kelas ini jelas lebih efisien daripada Kelas A, pada sekitar 50%, namun memiliki beberapa masalah dengan linearitas pada titik potong, karena waktu yang dibutuhkan untuk mengaktifkan salah satu perangkat dan giliran yang lain perangkat.

Kelas AB
Penguat jenis ini merupakan kombinasi dari dua tipe di atas, dan saat ini salah satu yang paling umum jenis power amplifier yang ada. Berikut kedua perangkat tersebut diizinkan untuk melakukan pada saat yang sama, tetapi hanya sejumlah kecil di dekat titik crossover. Maka tiap-tiap perangkat yang melakukan selama lebih dari setengah siklus tetapi kurang dari seluruh siklus, sehingga bawaan non-linearitas desain Kelas B diatasi, tanpa inefisiensi dari Kelas A desain. Efisiensi untuk Kelas AB amplifier adalah sekitar 50%.

Kelas D
Penguat kelas ini adalah sebuah switching atau PWM penguat seperti yang disebutkan di atas. Penguat kelas ini adalah fokus utama dari aplikasi ini catatan. Dalam jenis ini penguat, yang saklar sepenuhnya baik atau sepenuhnya off, secara signifikan mengurangi kerugian daya di perangkat output. Efisiensi 90-95% adalah mungkin. Sinyal audio digunakan untuk memodulasi sinyal pembawa yang PWM yang drive perangkat output, dengan tahap terakhir menjadi rendah pass filter untuk menghilangkan frekuensi tinggi carrier frekuensi PWM. Sebuah Kelas D penguat audio pada dasarnya merupakan switching PWM penguat atau amplifier. Ada beberapa kelas yang berbeda dari amplifier. Kelas D penguat mengambil berbagai bentuk, beberapa dapat memiliki input digital dan beberapa dapat memiliki input analog. Di sini kita akan fokus pada jenis yang memiliki analog input.

Dari klasifikasi penguat di atas, kelas A, B dan AB adalah semua apa yang disebut linier amplifier. Kami akan mendiskusikan perbedaan antara Linier dan Kelas D amplifier pada bagian berikutnya. Diagram blok penguat linear ditunjukkan di bawah ini pada Gambar 1. Dalam penguat sinyal linier selalu tetap di analog domain, dan output transistor bertindak sebagai regulator linier memodulasi keluaran tegangan. Hal ini menghasilkan jatuh tegangan output perangkat, yang mengurangi efisiensi.

Gambar 1 di atas memperlihatkan diagram blok dasar untuk Jembatan Setengah Kelas D amplifier, dengan bentuk gelombang pada setiap tahap. Rangkaian ini menggunakan umpan balik dari output dari setengah jembatan untuk membantu mengkompensasi variasi tegangan bus.

Jadi bagaimana Kelas D penguat bekerja ? Kelas D penguat Sebuah karya yang sangat banyak cara yang sama sebagai power supply PWM (kami akan menunjukkan analogi nanti). Mari kita mulai dengan asumsi bahwa sinyal input audio merupakan standar sinyal line level. Line level audio ini sinyal sinusoidal dengan frekuensi mulai dari 20Hz to 20kHz biasanya. Sinyal ini dibandingkan dengan frekuensi tinggi segitiga atau bentuk gelombang gigi gergaji untuk menciptakan sinyal PWM seperti yang terlihat dalam Gambar 2a di bawah ini. Sinyal PWM ini kemudian digunakan untuk menggerakkan kekuatan panggung, menciptakan diperkuat sinyal digital, dan akhirnya pass filter yang rendah diterapkan pada sinyal untuk menyaring frekuensi carrier yang PWM sinusoidal dan mengambil sinyal audio (juga terlihat dalam gambar 2b).

Tabung Aplikasi dan Sirkuit (Bagian 3)

Sebuah Fase Inverter

Twin fase triode inverter

Rangkaian ditunjukkan pada gambar B6. Tegangan sinyal untuk triode R adalah diperoleh dari keran P, pada resistor, Rg, dalam rangkaian output triode lain. Keran ini harus disesuaikan sehingga sinyal tegangan triode R adalah sama dengan sinyal input pada grid triode L. Sebagai contoh, jika tegangan gain triode L adalah 25, keran, P, harus disesuaikan untuk memenuhi 1 / 25 dari Rg tegangan pada grid triode R.

Tabung Aplikasi dan Sirkuit (Bagian 2)

1. Penyearah (Rectifiers), telah dibahas bulan lalu.
2. Penguat (Amplifiers)

Tabung vakum beroperasi sebagai penguat dalam beberapa cara. Meskipun prinsip dasar penguat tetap tidak berubah, hasil yang diperoleh dan aplikasi mereka sangat berbeda. Secara umum, amplifier dapat dibagi menjadi dua kelompok. Kelompok pertama terdiri dari frekuensi rendah kekuasaan atau penguat tegangan dan tegangan frekuensi tinggi amplifier. Kelompok kedua terdiri dari penguat daya frekuensi radio. Pengoperasian kelompok pertama dicirikan oleh efisiensi yang relatif rendah dan distorsi yang rendah, sementara kelompok kedua beroperasi pada efisiensi yang sangat tinggi dan distorsi tinggi. Penguat frekuensi yang rendah, distorsi rendah akan menjadi yang pertama tipe dipertimbangkan.

Tahanan/Resistor khas ditambah pada A-F penguat rangkaian

Pendorong daya khas kelas amplifier AB2

Sedemikian rupa sehingga dua rangkaian grid secara efektif dalam seri dan dua piring/plate sirkuit yang sama. Tegangan sinyal yang sama 180 ˚ keluar dari fase diterapkan pada dua grid oleh pusat mengetuk transformator atau dengan fase rangkaian inverter. Piring/plate AC arus dan tegangan digabungkan dalam rangkaian keluaran kira-kira dua kali untuk memberikan output daya yang dapat diperoleh dari satu tabung yang beroperasi di bawah kondisi yang sama dan yang kedua dan lain harmonik bahkan membatalkan pesanan. Gambar B5 menunjukkan daya tarik khas amplifier push pull trafo tahap digabungkan ke tahap penggerak. Coupling Transformator digunakan di mana kekuasaan diberikan ke layanan push pull grid menarik seperti dalam kelas AB atau operasi kelas B. Entah fase transformer atau masukan inverter dapat digunakan dimana tingkat keluaran tidak memerlukan daya yang cukup untuk penggerak.

PENCATU DAYA LISTRIK

Secara garis besar, pencatu daya listrik dibagi menjadi dua macam, yaitu pencatu daya tak distabilkan dan pencatu daya distabilkan. Pencatu daya tak distabilkan dan Pencatu daya distabilkan.Pencatu daya tak distabilkan merupakan jenis pencatu daya yang paling sederhana. Pada pencatu daya jenis ini, tegangan maaupun arus keluaran dari pencatu daya tidak distabilkan, sehingga berubah-ubah sesuai keadaan tegangan masukan dan beban pada keluaran. Pencatu daya jenis ini biasanya digunakan pada peranti elektronika sederhana yang tidak sensitif akan perubahan tegangan. Pencatu jenis ini juga banyak digunakan pada penguat daya tinggi untuk mengkompensasi lonjakan tegangan keluaran pada penguat. Pencatu daya distabilkan, pencatu jenis ini menggunakan suatu mekanisme loloh balik untuk menstabilkan tegangan keluarannya, bebas dari variasi tegangan masukan, beban keluaran, maupun dengung. Ada dua jenis kalang yang digunakan untuk menstabilkan tegangan keluaran, antara lain:

• Pencatu daya linier, merupakan jenis pencatu daya yang umum digunakan. Cara kerja dari pencatu daya ini adalah mengubah tegangan AC menjadi tegangan AC lain yang lebih kecil dengan bantuan Transformator. Tegangan ini kemudian disearahkan dengan menggunakan rangkaian penyearah tegangan, dan di bagian akhir ditambahkan kondensator sebagai penghalus tegangan sehingga tegangan DC yang dihasilkan oleh pencatu daya jenis ini tidak terlalu bergelombang. Selain menggunakan dioda sebagai penyearah, rangkaian lain dari jenis ini dapat menggunakan regulator tegangan linier sehingga tegangan yang dihasilkan lebih baik daripada rangkaian yang menggunakan dioda. Pencatu daya jenis ini biasanya dapat menghasilkan tegangan DC yang bervariasi antara 0 - 60 Volt dengan arus antara 0 - 10 Ampere.

• Pencatu daya Sakelar, pencatu daya jenis ini menggunakan metode yang berbeda dengan pencatu daya linier. Pada jenis ini, tegangan AC yang masuk ke dalam rangkaian langsung disearahkan oleh rangkaian penyearah tanpa menggunakan bantuan transformer. Cara menyearahkan tegangan tersebut adalah dengan menggunakan frekuensi tinggi antara 10KHz hingga 1MHz, dimana frekuensi ini jauh lebih tinggi daripada frekuensi AC yang sekitar 50Hz.

Pada pencatu daya sakelar biasanya diberikan rangkaian umpan balik agar tegangan dan arus yang keluar dari rangkaian ini dapat dikontrol dengan baik.

PRINSIP DASAR AUDIO AMPLIFIER

Audio Amplifier adalah sebuah alat yang berfungsi memperkuat sinyal audio dari sumber-sumber sinyal yang masih kecil sehingga dapat menggetarkan membran speaker dengan level tertentu sesuai kebutuhan.

Blok Audio Amplifier

Bagian-bagian Audio Amplifier :
1.Input Sinyal
Input sinyal dapat berasal dari beberapa sumber, antara lain dari CD/DVD Player, Tape, Radio AM/FM, Microphone, MP3 Player, Ipod, dll. Masing-masing sumber sinyal tersebut mempunyai karakteristik yang berbeda-beda. Bagian Input sinyal harus mempu mengadaptasi sinyal sinyal tersebut sehingga sama pada saat dimasukkan ke penguat awal/ penguat depan (pre-amp)
2.Penguat Awal/Penguat Depan (Pre-amp)
Penguat depan berfungsi sebagai penyangga dan penyesuai level dari masing-masing sinyal input sebelum dimasukkan ke pengatur nada. Hal ini bertujuan agar saat proses pengaturan nada tidak terjadi kesalahan karena pembebanan/loading. Penguat depan harus mempunyai karakteristik penyangga/buffer dan berdesah rendah.
3.Pengatur Nada (Tone Control)
Pengatur nada bertujuan menyamakan (equalize) suara yang dihasilkan pada speaker agar sesuai dengan aslinya (Hi-Fi). Pengatur nada minimal mempunyai pengaturan untuk nada rendah dan nada tinggi. Selain itu ada juga jenis pengatur nada yang mempunyai banyak kanal pengaturan pada frekuensi tertentu yang biasa disebut dengan Rangkaian Equalizer. Prinsip dasar pengaturan nada diperoleh dengan mengatur nilai R/C resonator pada rangkaian filter.
4.Penguat Akhir (Power Amplifier)
Penguat Akhir adalah rangkaian penguat daya yang bertujuan memperkuat sinyal dari pengatur nada agar bisa menggetarkan membran speaker. Penguat akhir biasanya menggunakan konfigurasi penguat kelas B atau kelas AB. Syarat utama sebuah penguat akhir adalah impedansi output yang rendah  antara 4-16 ohm) dan efisiensi yang tinggi.
Karena kerja dari penguat akhir sangat berat maka biasanya akan timbul panas dan dibutuhkan sebuah plat pendingin untuk mencegah kerusakan komponen transistor penguat akhir karena terlalu panas.
5.Speaker
Speaker berfungsi mengubah sinyal listrik menjadi sinyal suara. Semakin besar daya sebuah speaker biasanya semakin besar pula bentuk fisiknya. Secara umum speaker terbagi menjadi tiga, yaitu Woofer (bass), Squaker (middle), dan tweeter (high). Impedansi speaker antara 4 ohm, 8 ohm dan 16 ohm.
Saat ini ada juga speaker yang disebut dengan subwoofer, yaitu speaker yang mampu mereproduksi sinyal audio dengan frekuensi yang sangat rendah dibawah woofer.
6.Power Supply
Power Supply merupakan rangkaian pencatu daya untuk semua rangkaian. Secara umum power supply mengeluarkan dua jenis output, yaitu output teregulasi dan tidak teregulasi. Output teregulasi dipakai untuk rangkaian pengatur nada dan penguat awal, sementara rangkaian power supply tidak teregulasi dipakai untuk rangkaian power amplifier.