Amplifier
Linear, Amplifier Kelas C, dan Pengganda Frekuensi
Ada dua tipe dasar amplifiers listrik digunakan
dalam pemancar yaitu: Linear dan Kelas C. Linear amplifier memberikan sinyal
output yang identik, merupakan replika dari input. Outputnya berbanding lurus
dengan masukannya. Oleh karena itu, mereka setia mereproduksi masukan tapi amplifier
RF linear harus digunakan untuk meningkatkan tingkat daya yang berbeda-beda amplitudo
Sinyal RF seperti tingkat rendah AM atau sinyal SSE. Frekuensi sinyal
termodulasi tidak bervariasi dalam amplitude. Karena itu, dapat diperkuat
dengan lebih efisien, non-linear kelas C ampliflers.
Amplifier linier beroperasi pada kelas
A, AB, atau B. Kelas penguat menunjukkan bagaimana hal itu akan menjadi bias. Penguat kelas A merupakan penguat bias,
sehingga itu melakukan terus menerus. Bias diatur sehingga input bervariasi
kolektor (atau drain) saat ini lebih dari satu daerah linier karakteristik
transistor. Dengan cara ini, outputnya adalah diperkuat reproduksi linear
input. Biasanya kita mengatakan bahwa kelas A amplifler melakukan untuk 360˚ dari
input gelombang sinus.
Sebuah penguat kelas B bias di cutoff
sehingga tidak ada arus kolektor mengalir dengan nol input. Transistor
melakukannya hanya pada satu-setengah dari input gelombang sinus. Dengan kata
lain, melakukan untuk 180˚ dari masukan gelombang sinus. Ini berarti bahwa
hanya satu-setengah dari gelombang sinus diperkuat. Biasanya, dua amplifier
kelas B yang terhubung dalam susunan push-pull sehingga baik pergantian positif
dan negatif dari input diperkuat serentak.
Kelas AB amplifier bias dekat cutoff
dengan beberapa aliran arus kolektor terus menerus. Ini akan dilakukan lebih
dari 180˚ tapi kurang dari 360˚ inputnya. Juga digunakan terutama dalam
amplifier push-pull dan menyediakan linearitas yang lebih baik daripada penguat
kelas B tapi dengan efisiensi kurang.
Kelas A amplifier adalah linear tetapi
tidak sangat efisien. Untuk itu, mereka disebut juga power amplifier yang
miskin. Akibatnya, mereka digunakan terutama sebagai penguat tegangan sinyal
kecil atau untuk amplifier daya rendah. Amplifier penyangga dijelaskan
sebelumnya beroperasi kelas A. Kelas B dan kelas C amplifier lebih efisien
karena arus mengalir hanya sebagian dari sinyal input. Mereka membuat power
amplifier yang baik, kelas C menjadi yang paling efisien. Karena kedua kelas B
dan kelas C amplifier mendistorsi sinyal input, ada teknik-teknik khusus yang
digunakan untuk menghilangkan atau mengkompensasi distorsi. Sebagai contoh,
amplifier kelas B dioperasikan dalam konfigurasi push-pull, sedangkan kelas C
amplifier menggunakan beban LC resonan untuk menghilangkan distorsi.
Sebuah kelas A penguat penyangga
sederhana ditunjukkan pada Gambar. 6-6. Sinyal pembawa osilator kapasitif
digabungkan ke input. bias berasal dari R1, R2, dan R3. kolektor disetel dengan
sirkuit LC resonan di frekuensi operasi, dan induktif digabungkan pada loop
kedua untuk ke tahap berikutnya. Buffer seperti ini biasanya beroperasi pada
tingkat daya baik kurang dari 1 W.
Contoh
Rangkaian Amplifier Kelas A
Contoh
Rangkaian Amplifier Kelas B
Rangkaian yang terpenting dalam
kebanyakan AM dan FM transmitter adalah kelas C amplifier. Hal ini digunakan
untuk daya amplifikasi dalam bentuk driver, pengganda frekuensi, dan amplifier
akhir. Kelas C merupakan penguat bias sehingga melakukan kurang dari 180˚
input. Ini biasanya akan memiliki sudut konduksi 90˚-150˚. Ini berarti bahwa
arus mengalir melalui itu dalam pulsa pendek. Maka dari itu perlu adanya
penguatan sinyal lengkap yaitu dengan cara sirkuit disetel resonan.
Suatu bentuk khusus
dari kelas C penguat adalah pengali frekuensi. Setiap kelas C amplifier mampu
melakukan perkalian frekuensi jika rangkaian disetel kolektor diatur di beberapa
bilangan bulat kelipatan dari frekuensi input. Semua amplifier kelas C memiliki
beberapa bentuk disetel. Rangkaian terhubung di kolektor seperti ditunjukkan
pada Gambar. 6-12. Tujuan utama dari sirkuit tuned ini adalah untuk membentuk
ac output gelombang sinus lengkap.
Ciri Khas Rangkaian Receiver
Bagian paling penting dari penerima
komunikasi adalah ujung depan. Ujung depan biasanya terdiri dari amplifler RF,
mixer, dan disetel dalam suatu sirkuit. Ini adalah bagian dari penerima yang
memproses sinyal input sangat lemah. Sangat penting bahwa komponen suara rendah
digunakan untuk memastikan rasio S/N yang cukup tinggi. Selanjutnya,
selektivitas harus sedemikian rupa sehingga efektif menghilangkan gambar.
Dalam banyak komunikasi pada receiver,
penguat RF tidak digunakan. Hal ini terutama berlaku di penerima dirancang
untuk frekuensi rendah dari sekitar 30 MHz. Keuntungan tambahan tidak
diperlukan, dan hanya kontribusinya akan lebih banyak suara. Oleh karena itu,
amplifler RF biasanya dihilangkan, dan antena terhubung langsung ke input mixer
melalui satu atau lebih sirkuit. Sirkuit disetel harus memberikan masukan
selektivitas yang diperlukan untuk penolakan gambar. Dalam penerima semacam
ini, mixer juga harus dari berbagai suara rendah. Saat ini, kebanyakan mixer
adalah MOSFET, yang menyediakan kontribusi suara terendah.
Penerima/Receiver digunakan pada
frekuensi di atas sekitar 100 MHz, bagaimanapun, biasanya menggunakan amplifier
RF. Demikian juga amplifier RF ditemukan di beberapa sistem komunikasi
frekuensi rendah. Tujuan utama dari penguat ini adalah untuk meningkatkan
amplitudo sinyal lemah sebelum pencampuran. RF amplifier juga menyediakan
beberapa selektivitas untuk penolakan gambar.
Dalam kebanyakan receiver, tahap RF
tunggal digunakan, biasanya memberikan gain tegangan di rentan 10 sampai 30-dB.
Hal ini mudah didapat dengan transistor tunggal. Transistor bipolar digunakan
pada frekuensi yang lebih rendah, sedangkan FET adalah disukai di VHF, UHF. dan
frekuensi gelombang mikro. Biasanya, FET memiliki noise lebih rendah dari
transistor bipolar dan, karena itu, memberikan kinerja yang lebih baik.
Sebagian besar penerima memiliki sirkuit Automatic Gain Control (AGC) sehingga dynamic range yang lebar dari masukan amplitudo sinyal pemindaian
menjadi ditampung tanpa distorsi. Rangkaian AGC meluruskan IF atau output
demodulator ke dc untuk mengontrol IF amplifier gain. Keuntungan dari
transistor bipolar dapat bervariasi dengan mengubah kolektor saat ini. Pada AGC
kondisi mundur (reverse), peningkatan tegangan AGC mengurangi arus kolektor.
Pada AGC kondisi maju (forward), peningkatan tegangan AGC meningkatkan arus
kolektor. Keuntungan dari dual-gate
MOSFET dalam penguat IF dikendalikan dengan memvariasikan tegangan dc pada
kedua gerbang.
Otomatis Kontrol Frekuensi (AFC) adalah
sistem umpan balik yang mirip dengan AGC yang digunakan untuk mengoreksi drift
frekuensi dan ketidakstabilan di LO dari VHF, UHF, dan frekuensi microwave
penerima. Sebuah rangkaian memadamkan digunakan untuk memotong output audio
untuk mencegah suara mengganggu sampai sinyal diterima. Entah sinyal audio atau
kebisingan latar belakang dapat digunakan untuk mengoperasikan sirkuit
memadamkan. Terus menerus tone control memadamkan (CTC) sirkuit mengizinkan
sinyal selektif dengan hanya mengizinkan frekuensi rendah nada untuk memicu
memadamkan nada tersebut.
Sebuah Osilator Beat Frekuensi (BFO) digunakan dalam SSB dan CW penerima
untuk memberikan pembawa yang akan bercampur dengan sinyal input demodulator
untuk menghasilkan output audio.
Sebuah transceiver adalah sebuah
peralatan komunikasi yang menggabungkan penerima dan pemancar dalam Paket umum
di mana mereka berbagi perumahan umum dan power supply. transceiver
Single-sideband memungkinkan berbagi filter, tahap LO, dan sirkuit lainnya.
Banyak transceiver baru mengandung synthesizer frekuensi yang menghilangkan
beberapa osilator kristal dan osilator tuned LC di pemancar dan penerima.
Sebuah synthesizer frekuensi generator sinyal biasanya diimplementasikan dengan
PLL yang menghasilkan LO dan sinyal pembawa pemancar di sebuah transceiver.
Sebuah synthesizer frekuensi memiliki stabilitas osilator kristal, tetapi frekuensi
dapat bervariasi dalam kecil, kenaikan yang sama atas berbagai. Kelipatannya
frekuensi synthesizer diatur oleh frekuensi input referensi untuk fase detektor.
Frekuensi synthesizer diubah dengan memvariasikan rasio membagi pembagi
frekuensi antara output VCO dan masukan detektor fasa. Tahap-terkunci
synthesizer lingkaran sering menggabungkan mixer dan pengganda untuk
mengizinkan lebih dari satu frekuensi yang akan dihasilkan.
Jawaban Soal
Self-Test (Chapter 6)
1. oscillator
2. continuous-wave, CW
3. crystal oscillator
4. buffer
5. drivers
6. final
7. speech-processing
8. frequency multipliers
9. mixer
10. linear
11. class C
12. AM, SSB
13. class C
14. A, B, AB
15. 27
16. 360
17. true
18. push-pull
19. 90, 150
20. pulses
21. tuned or resonant circuit
22. 60, 85
23. harmonics
24. frequency multipliers
25. 2.3.4.5 = 120 ; 120 (1,5) = 180 MHz
26. 28 (1,8) = 50,4 W
Self-Test (Chapter 7)
42. 1,36
43. shot, transit-time
44. false
45. true
46. noise figure
47. microwave
48. 48,464
49. 49. distortion
50. 50. high
51. RF amplifier, mixer
52. true
53. gain, selectivity, noise
54. MESFET or GASFET, gallium arsenide
55. IF
56. tuned circuits
57. mutual inductance
58. under, over, optimum, critical
59. limiter
60. cutoff, saturation
61. collector current
62. 100
63. automatic gain control
64. IF
65. rectifier, IF amplifier or detector
66. decrease
67. increase
68. constant-current source
69. control gate
70. automatic volume control
71. diode detector
72. reduced
73. local oscillator
74. demodulator
75. voltage-variable capacitor
76. squelch
77. audio, noise
78. tone, squelch
79. SSB, CW
Frekuensi Transisi Gain Unity adalah
frekucnsi di mana besarnya penguatan sama dengan unity, atau 0 dB.
Dengan persamaanya yaitu:
Amplifier Common-Emitter (CE) terdiri
dari C3 dan C4 adalah kapasitor pemblokir dc dengan reaktans yang dapat
diabaikan pada frekuensi tinggi. Resistor bias Rbias memasok arus bias ke base,
dan ini dapat juga dianggap mempunyai pengaruh yang dapat diabaikan terhadap
kinerja pada frekuensi tinggi. Rangkaian ekivalennya yaitu menggunakan
rangkaian ekivalen hybrid-π untuk transistor.
Amplifier Common-Base (CB) merupakan
Efek kapasitor umpan balik Ccb’ dapat dinul-kan sama sekali dengan
menghubungkan transi dalam konfigurasi, rangkaian ekivalen sinyal kecil
ditunjukkan dalam Gambar.5. Dengan ragam pengoperasian ini, Ccb’
tampak paralel dengan kapasitans output Cc dan karena tidak menyumbang kepada
kapasitans input. Input resistans-nya α0/gm di mana α0 = β0
/ ( β0 + 1). Oleh karena itu maka resistans input untuk
rangkaian CB jauh lebih kecil daripada yang rangkaian CE yang diberikan oleh β0/gm.
Kapasitans inputnya adalah Ceb’ = Cb’e. Resistans output untuk rangkaian CE
timbul antara kollektor dan emitter. Ini lebih tinggi daripada resistans output
CE dan dapat ditunjukkan diberikan oleh rcCB ≡ βrcCE.
Karena nilainya yang sangat tinggi resistans output dapat diabaikan bagi
kebanyakan maksud praktis.
Amplifier common-emitter dan common-base
dapat dikombinasikan untuk membentuk sebuah amplifier yang mempunyai penguatan
daya tinggi dan stabil. Unit kombinasi ini dikenal sebagai Amplifier Cascode
(kata ini merupakan pustaka dari teknologi tabung vakum, dirnana rangkaian
aslinya menggunakan tahap cascade common-cathode dan cornrnon-grid). Secara
keseluruhan amplifier cascode itu merniliki ciri kinerja yang serupa dengan
yang dimiiiki oleh amplifier CE tetapi dengan kestabilan (dan diartikan, tidak
ada perubahan fase l80˚), dan karena itu penguatan tegangan tersedia tinggi.
Mixer digunakan untuk mengubah sinyal
dari satu frekuensi ke frekuensi lain. Ada sejumlah alasan mengapa pengubahan
frekuensi itu diperlukan, dan kenyatannya sejumlah proses mixing dipergunakan
dalam penerapan khusus, yang tampil dengan nama berbeda. Istilah mixer pada
umunya dicadangkan untuk rangkaian yang mengubah sinyal frekuensi radio ke
suatu nilai madya (yang dikenal Intermediate Frequency / IF) dan yang
memerlukan masukan dari sebuah isolator local (LO = Local Oscillator) untuk
melakukannya. Semua rangkaian mixer memanfaatkan kenyataan bahwa apabila dua
sinya sinusoidal dikalikan bersama, hasilnya terdiri atas komponen frekuensi
yng dijumlahkan dan yang dikurangkan atau selisihnya. Sehinnga dapat dinyatakan sebagai berikut:
Suku yang mengandung frekuensi ωosc – ωsig
adalah yang biasa dipilih dengan penyaringan sebagai sinyal intermediate frequency
(IF). Akan terlihat bahwa tidak satupun dari kedua frekuensi masukan itu hadir
dalam keluaran, yang ada hanya frekuensi penjumlahan dan pengurangan.