Teori Kerja dari RC Coupled Amplifier dalam Elektronika

Teori Kerja dari RC Coupled Amplifier dalam Elektronika

Amplifikasi adalah proses peningkatan kekuatan sinyal dengan meningkatkan amplitudo sinyal yang diberikan tanpa mengubah karakteristiknya. Penguat berpasangan RC adalah bagian dari penguat multistage di mana berbagai tahap penguat dihubungkan menggunakan kombinasi resistor dan kapasitor. Sirkuit penguat adalah salah satunya sirkuit dasar dalam elektronik.

Penguat yang sepenuhnya didasarkan pada transistor pada dasarnya dikenal sebagai penguat transistor. Sinyal input dapat berupa sinyal arus, sinyal tegangan, atau sinyal daya. Penguat akan memperkuat sinyal tanpa mengubah karakteristiknya dan keluarannya adalah versi modifikasi dari sinyal masukan. Aplikasi amplifier memiliki cakupan yang luas. Mereka terutama digunakan dalam instrumen audio dan video, komunikasi, pengontrol, dll.




Penguat Emitor Umum Satu Tahap:

Diagram rangkaian penguat transistor common emitter satu tahap ditunjukkan di bawah ini:



Penguat gabungan RC emitor umum satu tahap

Penguat gabungan RC emitor umum satu tahap

Penjelasan Sirkuit

Penguat gabungan RC emitor umum satu tahap adalah rangkaian penguat sederhana dan elementer. Tujuan utama rangkaian ini adalah pre-amplifikasi yaitu membuat sinyal lemah menjadi cukup kuat untuk penguatan lebih lanjut. Jika dirancang dengan benar, amplifier yang digabungkan RC ini dapat memberikan karakteristik sinyal yang sangat baik.



Kapasitor Cin pada input bertindak sebagai filter yang digunakan untuk memblokir tegangan DC dan hanya mengalirkan tegangan AC ke transistor. Jika tegangan DC eksternal mencapai basis transistor, itu akan mengubah kondisi bias dan mempengaruhi kinerja penguat.

Resistor R1 dan R2 digunakan untuk memberikan bias yang tepat ke transistor bipolar. R1 dan R2 membentuk jaringan biasing yang menyediakan tegangan basis yang diperlukan untuk menggerakkan daerah transistor tidak aktif.


Daerah antara daerah cut off dan daerah saturasi dikenal sebagai daerah aktif. Daerah di mana operasi transistor bipolar dimatikan sepenuhnya dikenal sebagai daerah cut-off dan daerah di mana transistor benar-benar dinyalakan dikenal sebagai daerah saturasi.



Resistor Rc dan Re digunakan untuk menurunkan tegangan Vcc. Resistor Rc adalah resistor kolektor dan Re adalah resistor emitor. Keduanya dipilih sedemikian rupa sehingga keduanya harus menurunkan tegangan Vcc hingga 50% di rangkaian di atas. Kapasitor emitor Ce dan resistor emitor Membuat kembali umpan balik negatif untuk membuat operasi rangkaian lebih stabil.

Amplifier Emitor Umum Dua Tahap:

Rangkaian di bawah ini mewakili penguat transistor mode common emitter dua tahap di mana resistor R digunakan sebagai beban dan kapasitor C digunakan sebagai elemen penghubung antara dua tahap rangkaian penguat.

Dua tahap penguat gabungan RC emitor umum

Dua tahap penguat gabungan RC emitor umum

Penjelasan Sirkuit:

Saat memasukkan AC. sinyal diterapkan ke basis transistor dari 1sttahap penguat gabungan RC, dari generator fungsi, kemudian diperkuat di seluruh output tahap pertama. Tegangan yang diperkuat ini diterapkan ke dasar penguat tahap berikutnya, melalui kapasitor kopling Cout di mana ia diperkuat lebih lanjut dan muncul kembali di seluruh keluaran tahap kedua.

Dengan demikian tahap-tahap yang berurutan memperkuat sinyal dan keseluruhan penguatan dinaikkan ke tingkat yang diinginkan. Penguatan yang jauh lebih tinggi dapat diperoleh dengan menghubungkan sejumlah tahapan penguat secara berurutan.

Kopling resistansi-kapasitansi (RC) pada amplifier paling banyak digunakan untuk menghubungkan keluaran tahap pertama ke masukan (basis) tahap kedua dan seterusnya. Jenis kopling ini paling populer karena murah dan memberikan amplifikasi yang konstan pada berbagai frekuensi.

Transistor sebagai Amplifier

Saat mengetahui tentang rangkaian yang berbeda untuk amplifier yang digabungkan RC, penting untuk diketahui dasar transistor sebagai penguat. Tiga konfigurasi transistor bipolar yang umum digunakan adalah Common Base Transistor (CB), Common Emitter Transistor (CE), dan Common Collector Transistors (CE). Selain transistor, penguat operasional juga dapat digunakan untuk tujuan amplifikasi.

  • Emitor biasa Konfigurasi ini biasa digunakan dalam aplikasi penguat audio karena common-emitter memiliki penguatan yang positif dan juga lebih besar dari satu. Dalam konfigurasi ini, emitor terhubung ke ground dan memiliki impedansi input yang tinggi. Impedansi keluaran akan menjadi medium. Sebagian besar aplikasi penguat transistor jenis ini biasa digunakan di Komunikasi RF dan komunikasi serat optik (OFC).
  • Konfigurasi basis umum memiliki keuntungan kurang dari satu. Dalam konfigurasi ini, kolektor dihubungkan ke tanah. Kami memiliki impedansi keluaran rendah dan impedansi masukan tinggi dalam konfigurasi basis umum.
  • Kolektor biasa konfigurasi juga dikenal sebagai pengikut emitor karena masukan yang diterapkan ke emitor umum muncul di seluruh keluaran kolektor umum. Dalam konfigurasi ini, kolektor dihubungkan ke tanah. Ini memiliki impedansi keluaran yang rendah dan impedansi masukan yang tinggi. Ini memiliki keuntungan yang hampir sama dengan persatuan.

Parameter Dasar Penguat Transistor

Kita perlu mempertimbangkan spesifikasi berikut sebelum memilih amplifier. Amplifier yang baik harus memiliki semua spesifikasi berikut:

  • Ini harus memiliki impedansi masukan yang tinggi
  • Ini harus memiliki stabilitas tinggi
  • Itu harus memiliki linieritas yang tinggi
  • Ini harus memiliki gain dan bandwidth tinggi
  • Ini harus memiliki efisiensi tinggi

Bandwidth:

Kisaran frekuensi yang dapat diperkuat oleh rangkaian penguat dengan benar dikenal sebagai bandwidth penguat tertentu. Kurva di bawah mewakili respon frekuensi dari penguat gabungan RC satu tahap.

R C Respons Frekuensi Gabungan

R C Respons Frekuensi Gabungan

Kurva yang mewakili variasi penguatan penguat dengan frekuensi disebut kurva respons frekuensi. Bandwidth diukur antara daya setengah bagian bawah dan setengah titik daya atas. Titik P1 adalah daya setengah bagian bawah dan P2 adalah kekuatan setengah bagian atas. Penguat audio yang baik harus memiliki bandwidth dari 20 Hz hingga 20 kHz karena itulah rentang frekuensi yang dapat didengar.

Mendapatkan:

Gain dari penguat didefinisikan sebagai rasio daya keluaran terhadap daya masukan. Keuntungan dapat dinyatakan dalam desibel (dB) atau dalam angka. Keuntungan mewakili seberapa banyak penguat mampu memperkuat sinyal yang diberikan padanya.

Persamaan di bawah ini mewakili keuntungan dalam jumlah:

G = Cemberut / Pin

Dimana Pout adalah daya keluaran dari sebuah penguat

Pin adalah daya input penguat

Persamaan di bawah ini mewakili keuntungan dalam desibel (DB):

Keuntungan dalam DB = 10log (Pout / Pin)

Keuntungan juga dapat dinyatakan dalam tegangan dan arus. Gain tegangan adalah rasio tegangan output terhadap tegangan input dan gain arus adalah rasio arus output terhadap arus input. Persamaan penguatan tegangan dan arus ditunjukkan di bawah ini

Keuntungan tegangan = tegangan output / tegangan input

Keuntungan arus = arus keluaran / arus masukan

Impedansi Input Tinggi:

Impedansi input adalah impedansi yang ditawarkan oleh rangkaian penguat ketika dihubungkan ke sumber tegangan. Penguat transistor harus memiliki impedansi masukan yang tinggi untuk mencegahnya memuat sumber tegangan masukan. Jadi itulah alasan untuk memiliki impedansi tinggi pada penguat.

Kebisingan:

Kebisingan mengacu pada fluktuasi atau frekuensi yang tidak diinginkan yang ada dalam sinyal. Ini mungkin karena interaksi antara dua atau lebih sinyal yang ada dalam sistem, kegagalan komponen, cacat desain, gangguan eksternal, atau mungkin berdasarkan komponen tertentu yang digunakan dalam rangkaian penguat.

Linearitas:

Suatu penguat dikatakan linier jika terdapat hubungan linier antara daya masukan dan daya keluaran. Linearitas mewakili kerataan keuntungan. Praktis tidak mungkin mendapatkan 100% linearitas karena amplifier menggunakan perangkat aktif seperti BJT, JFET, atau MOSFET, yang cenderung kehilangan penguatan pada frekuensi tinggi karena kapasitansi parasit internal. Selain itu, kapasitor decoupling DC input mengatur frekuensi cutoff yang lebih rendah.

Efisiensi:

Efisiensi penguat menunjukkan bagaimana penguat dapat memanfaatkan catu daya secara efisien. Dan juga mengukur berapa banyak daya dari catu daya yang dikonversi pada output.

Efisiensi biasanya dinyatakan dalam persentase dan persamaan efisiensi diberikan sebagai (Pout / Ps) x 100. Dimana Pout adalah keluaran daya dan Ps adalah daya yang diambil dari catu daya.

Penguat transistor Kelas A memiliki efisiensi 25% dan memberikan reproduksi sinyal yang sangat baik tetapi efisiensinya sangat rendah. Penguat kelas C memiliki efisiensi hingga 90%, tetapi reproduksi sinyalnya buruk. Kelas AB berdiri di antara penguat kelas A dan kelas C sehingga biasanya digunakan di penguat audio aplikasi. Penguat ini memiliki efisiensi hingga 55%.

Laju perubahan tegangan:

Laju perubahan tegangan penguat adalah laju maksimum perubahan keluaran per satuan waktu. Ini mewakili seberapa cepat output dari penguat dapat diubah sebagai respons terhadap perubahan input.

Stabilitas:

Stabilitas adalah kapasitas penguat untuk menahan osilasi. Biasanya, masalah stabilitas terjadi selama operasi frekuensi tinggi, mendekati 20 kHz untuk amplifier audio. Osilasi mungkin amplitudo tinggi atau rendah.

Saya berharap topik dasar namun penting ini proyek elektronik telah ditutupi dengan banyak informasi. Berikut adalah pertanyaan sederhana untuk Anda- Untuk tujuan apa konfigurasi common collector digunakan dan mengapa?

Berikan jawaban kalian di kolom komentar di bawah.