lo

Penguat Daya Kelas A

dan Kelas B
Setelah beberapa tahap bati tegangan, ayunan sinyal mengambil hampir semua garis beban.

Bati yang dapat dinaikkan lagi adalah bati arus. Dengan perkataan lain, pada tahaptahap
akhir dari penguat tahap banyak, penekanan berubah dari bati tegangan ke bati daya. Pada
nhap-tahap akhir ini, arus kolektor jauh lebih besar karena resistansi beban lebih kecil.
Pada radio AM yang khas, misalnya, resistansi beban terakhir adalah 3,2 dL, yaitu impedansi
dari pengeras suara. Oleh karena itu, tahap akhir harus memberikan cukup arus untuk menggerakkan impedansi yang rendah ini.
Seperti yang telah diuraikan pada Bab 5, transistor-transistor sinyal kecil mempunyai
batas kemampuan daya kurang daripada setengah watt dan transistor-transistor daya mem,
punyai batas kemampuan daya lebih daripada setengah watt. Transistor sinyal kecil biasanya digunakan dekat ujung depan dari sistem karena daya sinyalnya rendah, dan transistor
daya digunakan dekat ujung belakang dari sistem karena daya sinyalnya tinggi.
Bab ini akan membahas,garis beban ac, kepatuhan keluaran ac, kelas-kelas operasi, dan
pokok-pokok lain yang berhubungan,dengan penguat-penguat daya.

10.1 GARIS BEBAN AC DARI PENGUAT EMITER SEKUTU

Setiap penguat melihat dua beban: beban dc dan beban ac. Oleh karena itu, semua penguat
mempunyai dua garis beban: garis beban dc dan garis beban ac. Pada bab sebelumnya, kita
tetrah menggunakan garis beban dc untuk menganalisa rangkaian-rangkaian pengatur prareEangan. Pada bab ini, kita akan menggunakan garis beban ac untuk menganalisa operasi

sbyal besar.
GARIS BEBAN DC DAN AC

hnguat CE pada Gambar l0-la mempunyai rangkaian ekivaien dc seperti yang ditunjukkro pada Gambar l0-1b. Dengan rangkaian ekivalen dc ini kita dapat menurunkan garis
hcban dc seperti Gambar 10-lc. Ingat bahwa arus jenuh dc adalah Vcc l@c + Rs) dan tegrngan putus dc adalah Vss.
Bila sebuah sinyal menggerakkan transistor pada Garhbar l0-1a, kapasitor-kapasitor
mpak seperti hubung-singkat ac. Itulah sebabnya mengapa resistansi sumber dan resistansi
hcbm dilihat berbeda oleh transistor.
Dryn kata lain, resistansi Thevenin ac yang menggerakkan basis adalah

r.a: Rs ll Rr
dam resistansi beban ac yang

ll R2

dilihat oleh kolektor adalah

Rc

llR.

250

BAB 10

(bl

v@

n=n

GARIS BEBAN DC

ho
vce
V"eo

(cl

Gambar

l0-l

(a)-Penguat CE. (b) Rangkaian ekivalen dc. (c) Garis bebon dc dan ac. (d) Rangkaian eki-

valen ac.

.r .*
-;i

Gambar lO-ld memperlihatkan rangkaian ekivalen ac. Rangkaian ini menyajikan garis
beban ac seperti pada Gambar l0-lc. Bila tak ada sinyal, transistor beroperasi pada titik Q
.yang ditunjukkan pada Gambar l0-lc. Bila ada sinyal, titik operasi berayun sepanjang garis
beban ac dan bukan garis beban dc karena resistansi beban ac berbeda dengan resistansi
beban dc.
Sarnbil lalu, agar titik 0 tetap jelas dalam pembahasan berikut ini, kita ukan *enulis
arus kolektor tenang sebagai.Igq dan tegangan kolektor-emiter tenang sebagai Vc,a (llhtatlah Gambar l0-1c).

JENLH.AC DAN PUTUS AC (AC SATURATTON AND CUTOFF)

Seperti ditunjukkan pada Gambar l0-lc, titik jenuh dan titik putus pada garis beban ac
berbeda dengan titik-titik pada garis beban dc. Berikut ini akan dijelaskan cara untuk mendapatkan garis beban ac. Pada Gambar l0-ld, kita dapat menjumlahkan tegangan-tegangan
ac. Pada Gambar l0-ld, kita dapat menjumlahkan tegangan-tegangan ac melingkar simpal
kolektor untuk mendapatkan
u""

* i"rr:

atau
l.---

(lcr)

rc

fuus kolektor ac diberikan oleh

i,: Nc: Ic-

Ico

PENGUAT DAyA KELAs A DAN KELAS

251

14^

ri

Gambar lO-2 Garis beban ac untuk pengaat CE.

'f,1 I il lrn kolektor ac adalah

ur": LVru: Vcu*

Mqlm

:nrmliasukkan ungkapan ini ke dalam Pers.

Vc.re

(10-l) dan persamaannya diatur kembali,

ry1 !6rirn

rc:rco.ry-?

l0-2)

tl-nsrru*an ini adalah persamaan g4ris beban ac. Kita dapat menemukan titik-titik per.mrmqFnrlr dengan cara yang biasa. Bila transistor mencapai kejenuhan, Z6s adalah nol,
rh:u. rI&l)memberikan
/.1o0
O

'mn

ryb

(ujungatas)

l0-3)

= arus jenuh ac
.t6'g = ilrus kolektor dc
lt-cre = tegangan kolektor-emiter dc
= resistansi ac dilihat oleh kolektor

ffiGri{ilCIr mencapai

titik

putus (cutoff), .Ig sama dengan nol, dan kita mendapatkan

Inrtus ac sebesar

Vca'utr:

ryn"

fcTslc)

r.

.qpln

: rrn*

Vcne

* Irnr.

(ujung bawah)

l0-4)

Cder lG2 memperlihatkan garis beban ac dengan arus jenuhnya dan tegangan putusfeir ini disebut garis beban ac karena mewakili semua titik operasi ac yang mungkin.

stilliqF rert selama satu siklus ac, titik operasi transistor selalu ada di sepanjang garis beban
ru;ffiayag tepat ditentukan oleh jumlah perubahan dari titik Q.

@rrunAN
Gruw

hcbn

KELUARAN AC (AC OUTPUT COMPLTANCE)

ac merupakan alat peraga bantuan yang digunakan untuk memahami operasi

hc$ff" Selama setengah siklus tegangan sumber ac yang positif, tegangan kolektor berq!', dcri tittt 0 ke arah jenuh. Pada setengah siklus negatif, tegangan kolektor berayun
{M lIrft p ke arah titik putus. Untuk sinyal ac yang cukup besar, pemotongan dapat terf,,eft Fdr Ledua puncak sinyal.

rysd

252

BAB 10

GARIS BEBAN AC

__

____-a-

Gambar LO-3 Kepatuhan keluaran ac.

terpotong
Kepatuhan keluaran ac adalahmaksimum puncak-ke-puncak tegangan ac tak
ac adalah
keluaran
kepatuhan
10-3
pada
Gambar
Misalnya,
penguat.
yang dapat dihasilkan
V, sinyal
2
daripada
lebih
puncak'ke-puncak
mendapatkan
) V. lifu kita berusaha untuk
keluaran akan terPotong.

Bila kita mengetahui kepatuhan keluaran ac sebuah penguat, kita akan mengetahui
kepatuhan kebatas penggunaan sinyal besarnya. sejak saat ini kita akan melambangkan
puncak'ke'
tegangan
maksimum
luaran ac iebuah penguat sebagai PP, untuk mengingat

penguat
puncak tak terpotong yang dapat dihasilkan sebuah penguat' Pada Gambar 10'3,
mempunyai PP 2 V.
Kur"nu tegangan putus ac adalah Vcsa + Isgrg, maksimum ayunan positif dari titik 0

adalah

Vrro* Icerc- V*n: Igtr.

Karena tegangan jenuh ac idealnya nol, maksimum ayunan negatif dari

titik Q adalah

0- Vcea:-l'cee
yang lebih kecil di antara
Kepatuhan keluaran ac dari sebuah penguat CE, diberikan oleh
dua nilai pendekatan ini, Yaitu:

PP

= 2Icsrc

(10-5)

PP

= 2Vcro

(10-6)

PENGUAT,DAYA KELAS A DAN KELAS B

115

ksl

GARIS BEBAN AC

AzGARIS BEBAN DC
Gambar 104

BAB 10

10.2 GARIS BEBAN AC DARI PENGUAT.PENGUAT LAINNYA

Pengikut emiter, penguat CB, dan penguat terbenam mempunyai garis beban ac sendiri-sendiri. Pasal ini akan mengamatinya satu per satu karena garis beban ac adalah kunci untuk
menghitung kepatr,rhan keluaran ac.

PENGIKUT EMITER
Gambar l0-5a memperlihatkan sebuah pengikut emiter. Karena sinyal keluar datang dari
emiter, resistansi beban ac efektif adalah

ru:

Ru ll Ry

Ini adalah resistansi ac sebenarnya yang membebani pengikut emiter dalam keadaan ada
sinyal.
Dengan penurunan yang hampir sama dengan yang diberikan pada penguat CE, kita
dapat membuktikan bahwa arus jenuh ac adalah.

/c(*t):

I**ry

(rG7)

dan tegpngan putus ac adalah

Vcektt: Vcae* Irnr"

(lG8)

255

PENGUAT DAYA KELAS A DAN KELAS B

vcE

Gambar lGS (a) Pengikut emiter. (b) Garts beban ac,

Gambar l0-50 memperlihatkan garis beban ac dari sebuah pengikut emiter. Perhatikan bahwa tumus-rumus untuk arus jenuh ac dan tegangan putus ac sama dengan, yang diberikan
sebelumnya, kecuali bahwa r" diganti dengan r". Hal ini dapat dipahami karena resistansi
ka'
beban ac sekarang adalah r, dan bukan r.. Persamaan (10-7) dan (10'8) menunjukkan
dilewati.
pan batas kemampuan arus maksimum atau tegangan dadal transistor
Kepatuhan keluaran ac sebuah pengikut emiter adalah yang terkecil dari
PP

+ 2lr-pru

PP

"18**=

1u'3',.

l0-e)

atau

00-10)

2l'<.t;o

Rumus-rumtis ini amat berguna bila anda ingin mengetahui maksimum sinyal keluar puncakke-puncak tak terpotong yang dapat dlhasilkan pengikut emiter.

PENGUAT

CB G-t r\)

Sebuah penguat CB mempunyai resisiansi beban ac sebesar

,:':Rc'llRr

Garis beban ac penguat CB hampir sama dengan yan! dimiliki penguat CE. Oleh karena itu,
kita dapat menggunakan Gambar l0-2 bila ingin.menganalisa operasi sinyal besar dari'pe:

nguat CB. Demikian pula, kepatuhan keluaran 4c hampir sama dengan yang dimiliki penggat

256

BAB ro

PENGUAT TERBENAM
Pada Gambar lO-6a dalarn sebuah penguat terbenam, resistansi beban ac yang dilihat oleh
transistor adalah tc I rB. Penurunan untuk mencari garis beban ac hampir sama dengan
yang diberikan sebelumnya. Itulah sebabnya arusjenuh ac berharga

/.(*o

V.ro
: r.ol ,n
r,

(10-l r)

dan teganpn putus ac adalah'

f/

CE(cut)

Vrrol lrfr.*

ru)

l0- r2)

Ica +

VcEo+Icalrc+rEl
(bt

'

Garnbar

10{

(a\Pengiat terbenam. (b)Gazs bebanac.

t,

Gambar 10-6D memperlihatkan garis beban ac itu. Sekarang.bebannya tidakhanya t6;rtrllainkan rc * rp karena beban ini adalah'resistansi beban ac efektif ,yang dilihat oleh traimis.
tor. Dengan Pers. (10-ll) dan (10j12), dapat diperiksa apakah selama siklus ac batas ke:
mampuan transistor telah dilewati.
iegangan keluar ac muncul melintas b;teganganumpan-balik ac yang melintas rr hanya digunakan untuk pembenirman. Karena tegiangan ac total muncul nielintas rc * tr,te.
galrgpqkeh;ar ac sama densan r"l(r" + r") dikalikandenganteganganactotal. Dengande,nrikian,kepatuhan keluaran ac sebuah penguat terbenam adalah yang terkecil dari

PP

= Zlcdc

(rGl3)

PENGUATDAYAKELASADANKEIAS B

T'
PP

= 2Vcro
- rct'f

rE

267

l0-14)

@ATUHAN KELUARAN AC MAKSIMUM

hde bab-bab sebelumnya, kita telah menetapkan titik O di sekitar tengah-tengah garis betm dc. Hal ini dilakukan untuk menyederhanakan permasalahan Kita dppat menaikkan
hfatuhan keluaran ac bila kita menetapkan titik Q di atas tengah-tengah garis beban dc.
Cmbar 10-7 menggambarkan sebabnya. Titik Or adalah titik 0 di tengah-tengah garis behon dc.
,.
tj
Tink'Q2 adalah rt!* Q di bagian atas garis beban dc. Seperti yang dapat an& lihat,
titik O ylnC lebih tinggi rnenghasilkan tepngan keluar ac tak terpoto4g ya4g lebihrbesr._
Denpn demiki4n, jika anda

sedang me.rancang sebuah penguat sinyal besar dan ingin montitik 0 di atas tengah:tengah

dapatkan kepatuhan keluaran ac yang maksimum, letakkanlah

garis beban dc.

Yang biasanya kita cari dalam perancangan adalah mendapatkan ayunan tegangan yang
sama ke kedua arah, seperti yang ditunjukkan pada Gambar l0-8. Cara ini memberikan
maksimum sepanjang garis beban ac untuk setiap setengaf.,siklus dan r4enghesilka,nly"T
kepatuhan keluaran ac maksimum. untuk mendapatkan ayunan tegangan yang sama di k+

-:

nis:r

GARIS BEBA.N DC
ucE

Gambar LO-T Cara menaiklean kepatuhan' tetilula7ona$i

:. jr.,
:i..',?,

.aa;ii.a...

.:-:74i

:i
". !i.
1': *:

r'.:{':i-l I j
.] : i .'
''1:,': ' f;'<"

Ganibsr--f

0A

"

258

BAB ro

dua arah, anda harus memenuhi hubungan-hubungan untuk masing-masing penguat dasar

berikut ini:

Irnrr: Vrun
I6qro: Vron
Icorc: Vcro 4
rct

(CE stage)

(10-15)

(CC stage)

(10-16)

rE

(terbenam)

(10-17)

Di sini, sebagian besar perancang menggunakan pendekatan coba<oba (trial-and-error). Mula-

mula dicoba sebuah harga arus kolektor, lalu dilihat apakah persamaannva hampir memenuhi, lalu coba lagi sampai jawabannya cukup mendekati. Dengan cara coba-coba [dikenal
juga sebagai pendekatan beruntun (successive approximation)], kita dapat mendekati titik 0
yang optimum. (Pilihan perancangan yang lain menggunakan penyelesaian grafis dan penyelesaian komputer.)

eoNToHlet
lce = 5 mA, Vssq = l0 Vf Rc = I kf], Rp =
3,,k ;. an-'.;',,12$,,$.,1{it**gataius:jen*h-aCr'tegang4rrrputusiae;idani*epiiiuhan
Sebuah penguat terbenam mempunyai

keluaran i.d;:':, .

,:,:,
.,i; :i tr-tlrt:jli

PLENY.ELESAIAN

Rtilstansi eC:'iang

t',rt*ltotet

tor rcutut,

=lkOll3kO=750O

dan tegangan putus ac adalah,

Vcg(putl =

l0 V

+ (5 mA)(870 O) = 14,4 V

Kepatuhan keluaran ac adalah yang terkecil dari

PFs,,2i,!,0v}

a,llia,u

259

PENGUAT DAYA KELAS A DAN KELAS B

l-OV:,.;,:(..l$4.mA)ft;6:k{?li.:,3.i46.V.,,.r::

..

Ayunan positif masih lebih kecil daripada ayunan negatlt; jadi, cobalah'titik

2,17 mA, atau

Ice

Icerc =

"1,91

mA"

(1,91 mAXl,06

kQ) = 2,02V

Ayunan negatif maksimum adalah

**.;x*tffi

.,-t, lotv,,:.r{.1$,.f,,'ynX4l6.knl=l:1il',rv,il,.,., ...,,,,,

;T:*.,t--t,rrrpeai;

r'diler nc gatiiii dii *1k'.

.,,:.

a.|

:,.::i:..::

i*b*

'..u.ni"t,'ie,49;baon,.ya'iig.ketierti$tlififfi.fu;,,:oi:iens4h'te;gq!,uttart,lr;l!...m4.aeu
1,64 mA, atau

Vanem{nberi.$:enla11onan' Po$itif :ixaksinq:n:,,$e&e.$al

Ic@rc

(1 ;78

mA)(1,06 kO) = 1,89 V

ar.r*e:ur.,.,,1,,,,.:..,

dan avunan.,ag4,{ii,mdkli

r
i
I

sekara{g, -un{n'.'pa!i1it:;d!nja.nqe*ii{n*a,,.'li*ra,fit
mum ine*pu.ry.4iier1l's.,.lial*.kfoi;idls'i,i9kiif
besar

$1qa- ra!,b9iafftFh$/.a:,ti1ik:,Q apti-'

i1.]r.?:8:9A.dan

Fgangan:4Qf9iktor.e$iter

se-

r,sl.Vrl:.D$ngfn,,til O.,mi',Aiiigu*t,imemp11{lyai kepat!$g{:;ke},1gan.ac maksi-

mum sekitar
ryr1;,'1{!;81

v1 =

3,$2:Y-

titik 0 yang optimum tidak selalu perlu. Pada penguat sinyal kecil, misalnya,
tengah garis beban dc cukup baik karena hanya sebagian kecil garis beban ac yang di'
gunakan. Untuk mudahnya, kita akan terus menetapkan filik Q di tengah-tengah garis beban dc. Lalu kita dapat memeriksa kepatuhan keluaran ac untuk melihat apakah ayunan
Itlencari

titik

_-)

260

BAB 10

puncak'ke-puncaknya cukup besar untuk pemakaian. kita. Bila

tidak, kita dapat mengubah
penguat itu dengan menggunakan Rs yang lebih kecil untuk
mendapatkan t.putut.'n to

luaran ac yang maksimum.

10.3 OPERASI KELAS A

operasi kelas A berarti bahwa transistor
arti bahwa arus kolektor mengalir

selalu beroperasi di daerah aktif. Ini mengandung

sepanjang 360o dari siklus ac. pada pasal ini, kita akan

membahas beberapa sifat dari penguat kelas

rancangan.

A yang dibutuhkan

untuk^perb"ik;;;;

BATI TEGANGAN DENGAN BEBAN

dalam penguat cE pada Gambar ro-9a, teganganac uia menggerakkan

basis, menghasilkan tegangan keluar ac uo,.1. Bati tegangan tanpa beban adalah

A:

-R,
r'"

Pada bab-bab sebelumnya, kita menggantikan rangkaian

keluar dengan rangkaian Theveninnya untuk mendapatkan tegangan ac yangmelintasRl.
Tetapi ada cara lain yang dapat kita gunakan. Kaiena resistansi
ac yang dilihat oleh ko-

lektor adalah

..1:

rr: F, I Rt
kita dapat menghitung langsung bati tegangan dengan beban denganmenggunakan
rumus
sebagai
berikut

Ar: -+

h',

(10-18)

(cl

Gambar'10'9 (a) Peneuat cE- (b) Daya heban. (c) Disipasi

daya transistor.

PENGUAT DAYA KELAS A DAN KELAS

26,1

Rumus alternatif dari bati tegangan ini dapat digunakan,untuk menghitung pengaruh R,
hnpa mengganti rangkaian keluar dengan rangkaian Thevenin-rtya: Mbalnya, bila R" =
l0 k$l, RL = 30 kO, danr! = 50 O, maka

Ar:

l0kQil30ko :-150

50o

BATI ARUS
Pada Gambar l0-9a, batiarus sebuah transistor adalah perbandingan arus kolektor ac terhadap arus basis ac. Persamaannya adalah sebagai berikut,

A,=
di mana z4; = bati

(10-19)

t,
.

arus

l" = arus kolektor

i6 = Bms basis ac

ac

Seperti yang telah dibahas pada Bab

9,

Ai

tetganfrtng dari imped:rnsi keluar sumber 4ruslto-

lektor dan resistansi beban; tetapi, dalam banyak rangkaian, anda dapat menggunakan pendekatan berikut ini dengan kesalahan yang dapat diabaikan:

Ai=

(10-20)

r#.i

BATI DAYA
Pada Gambar

IU9a, dayamasuk:ac

pada basis

Pin:

adalah

Dinia

Daya keluar ac dari kolektor adalah

Pout= -Dorri"
di ma4a tanda kurang diperlukan karena adanya pembalikan fasa. Perbandinganpoosfptodi-sebut bati daya dan ditulis dengan,4o. Dengan mengambil perbandingan po,,1 terhadap pio,

kita mendapatkan

,
Pou, _ Dor,l.
nr,:
p*:
".r"4

YtnenaA, = uo.1/uin danA;= i"f i6,maka

A': -A'Ai
di mana

(10-21)

A, = bati daya
A, = batitegangan
,4.;

= bati

arus

ini dapat dipaharni. Ia mernlmilrt<tan bahwe bati drya.$qna

negatif dari bati tegangan dan bati arut

Persamaan

'l
l

d
I

2&2
:

:eAB

to

Mimlnya, bila sebuah penguat CE mempunyai

maka bati tegangan

adalah

r" = 7596

dl,

r! = 50,S1;

dan.p =

lX,

7500 Q
.
:_l5o
A,:_
5oo
Bati arus adatah

Ai =

125

Bati daya adalah

Ap= -(-150X125) =
lni berarti bahwa daya mazuk ac sebesar
pW atau 18,75 mW.

18.750

I gwmenghasilkan

daya keluar ac sebesar 1g.750

DAYA BEBAN
Beban pada penguat dapat berupa pengeras
suara, motor, atau alat lainnya. pentinguntuk
mengetahui berhpa banyak
prj" c"mbar l0-9a, daya
mencapai tahanan
laya,yang
ac ke dalam tahanan bebanRl
adalah

iru*.

ac
rms
. ' RL = resistansi beban

di mana Pa

V1 =

dayabeban

1., Vr?
L= T

tegangan beban

,.;j

Uo

1L,

"

ini cocok bila digunakan untuk mengrkur reganganbeban

ac dengan voltmeter
karena voltmeter biasanya dikalibrasi terhadap
harga-harga a;s.
sering juga kita perlu melihat tegangan icetuai
oingan osiloskop. Dalam hal ini,
Persamaan

baiknva digpnakan rumus vans

gangah arus.

Karena

""
*"nggui*t- ,"***;;;.J-?u"-]ioo.t
r--'v.r 'rv r,s
Va = 0,707

dan

Vp |fi-

se-

dan bukan te_

Vp

t,
,p-T
-v*

kita dapat menulis

.

0'7O7VPP
vVL =
0,7,O7 tl
Vp =
- -'' -r' rr,
=fi'rrr1

Mazukkan harga ini ke dalam pers.

{I}-zn)dan kita mendapatkan

o

' t--

t/2
lPP
E.R,

ini amat berguna bila kita mengukur

Persamaan

kop.

(10-23)

tegangan puncak-ke-puncak dengan osilos-

DAYA BEBAN ACMAKSIMUM

,... :. '

Bt'49gra

dayateban ac maksimum yang dapat anda peroleh dari penguat cE yang

beroperasi
pqda''ketas A? Kepatuhan keluaran
;;;s;;;#;;tngan

".-pp'rurnu

keluar tak ter_

263

PENGUAT DAYA KELAS A DAN KELAS B

potong. Denpn demikian, kita dapat mengubah Pers. (10-23) menjadi

Pr,<-a*j:

PP2

(t0-24)

g&

Daya ini adalah daya beban ac maksimum yang dapat dihasilkan penguat kelas A tanpa terpotong.
Gambaq l0-9b memperlihatkan bagaimana daya beban berubah densan berubahnya
tegangan beban puncak-ke-puncak. kngkungan ini berbentuk parabola karena daya se'
banding langsung dengan kuadrat tegangan. Seperti yang dapat anda lihat, daya beban maksimum terjadi bila tegangan beban puncak-ke-puncak sama dengan kepatuhan keluaran ac.
DISIPASI DAYA TRANSISTOR

Bila tak ada sinyal yang menggerakkan penguat, disipasi daya transistor sama dengan per'
kalian tegang;an dan arus dc:

Poo: Vr"dra
di

mana Poe = disiPasi daYa tenang

VcBe = tegangan kolektor-emiter

Ice

l0-2s)

tenang

= arus kolektor tenang

Disipasi daya ini tidak boleh melebihi batas kemampuan daya transistor. Jika hal itu terjatli, transistornya dapat menjadi rusak. Misalnya,JkaVgBq = 10 V danlsq = 5 mA' maka

Poo:

(10 VX5'mA)

50 mW

Transistor 2N3904 mempunyai batas kemampuan daya 310 mW untuk suhu sekitar 25"C.
Dengan demikian, transistor 2N3904 tidak mempunyai masalah menghamburkan daya
tenang 50 mW bila suhu sekitar 25"C.
Gambar 10-9c memperlihatkan bagaimana disipasi daya transistor berubah dengan berubahnya tegangan beban puncak-ke-puncak. Pp berharga maksimum bila {ak ada sinyal
mazuk. Harganya turun bila tegangan beban puncak-ke-puncak naik. Dalam kazus terburuk,
transistor harus mempunyai batas kemampuan daya lebih besar daripadaPpg,laitu disipasi
tenang. Persamaannya adalah sebagai berikut,

Po(-uo")

PoQ

(r0-26)

Dengan demikian, seorang perancang hendaknya yakin bahwa Prq lebih rendah daripada
batas kemampuan daya transistor yang riedang'digunakan, karena Ppq mewakili kasus terburuk.
Persamaan (10-26) hanya berlaku untuk operasi kelas A. futinya, hanya pada operasi
A tlisipasi terburuk transistor dapat terjadi dalam keadaan tanpa sinyal. Pada operasi kelas
lainnya yang akan dipelajari, disipasi daya transistor lebih banyak terjadi bila ada sinyal.
PENGI.]RAS ARUS (CURRENT DRAIN)
Seorang perancang catu daya harus mengetahui berapa banyak arus yang diambil oleh ma-

sing-masing tahapan. Pada penguat seperti Gambar 10-94, sumber tegangan dc zsg harus
memberikan arus searah ke pembagi tegangan dan ranglaian kolektor.. Apatila pembagi
tegangannya kaku, ia akan menyajikan peng4ras arus dc berharga

264

BAB

TO

Vcc
,,t- _R,T&

(t0-27

Pada rangkaian kolektor, penguras arus dc adalah

Iz:

Ico

l0-28)

Pada penguat kelas A, perubahan sinusoidal pada

arus kolektor rata-ratasama dengan
nol' Dengan demikian, baik ada sinyal ac atau tidak, sumber
dc harus memberikan arus
rata-rata

It: I, * I,

( r0-2e)
Arus ini adalah penguras,arus dc total. Tegangan sumber
dc yang dikarikan dengan penguras arus dc memberikan daya dc total yang diberikan
ke penguat Jebesar:

Pt: VrtJ,

(10-30)

EFISIENSI TAHAPAN (STAGE EFFICIENCY)

Kadang-kadang kita ingin membandingkan efisiensi dari
satu rancangan dengan yang lainnya' Dalam hal ini, masalahnya akan lebih mudah bila kita
berbicara t-entang eJisiensi tahap-

an,yang diberikan oleh

4:P-l-trur..l X
1.s

dimana

n=

l0oo/o

r0-iJ)

efisiensitahapan

^
Pr,(-"r.")
= daya beban ac maksimum
Ps = daya masuk dc

Sebagai contoh, bila

P1,-*,

= 50 mw danps = 400 mw, efisiensi tahapan itu adalah

4:

50 mW

400

mw

t00o/o

12,5o/o

Ini berarti 12,5 persen daya masuk dc mencapai keluaran

daram bentuk daya beban
Tabel 10-1. Rumus-rurnus Kelas A

ac.

PENGUAT DAYA KELAS A DAN KELAS B

265

KESIMPULAN
Tabel l0-l mengikhtisarkan rumus-rumus yang penting pada operasi kelas A. Tabel ini amat
m.mbantu bila anda sedang memperbaiki dan merancang penguat kelas A. Data yang pertama adalah arus jenuh kolektor. Perhatikan bahwa data ini dapat diterapkan pada sewa

tahapan: cE, cc, cB, dan terbenam. Misalnya, pada tahapan cE, r, adalah nol dan rumusnya disederhanakan menjadi Isq + VgBgfr.. Demikian pula, pada tahapan CC, r" adalah
nol dan kita mendapatkanlgq + Vcnelrn.
Kepatuhan keluaran ac dicantumkan untuk tahapan-tahapan cE, cc, dan cB. Rumus

untuk penguat terbenam terlalu rumit, sehingga anda hanrs menggunakan pers. (10-13) dan
(10'14). Anda harus mampu memahami data-data yang lain. Bila anda mengalami kesulitan,
ulangilah penurunan dan pembahasan yang terdahulu.

+10 V

GARIS BEBAN AC

GAR|S BEBAN DC

Gambar 10-10

BAB IO

104

OPERASI KELAS B

Kelas A adalah cara yang umum untuk menjalankan transistor pada rangkaian-rangkaian
linear karena menyajikan rangkaian pemberi prategangan yang paling sederhana dan paling
mantap. Tetapi kelas A bukanlah cara yang paling efisien untuk mengoperasikan transistor.
Pada beberapa pemakaian, seperti sistem yang dicatu baterai, penguras arus dan efisiensi
tahapan menjadi pertimbangan yang penting dalam perancangan. Itulah sebabnya, lalu dikembangkan sejumlah operasi ke{as lainnya.
Operasi kelqs B sebuah transistor berarti bahwa arus kolektor hanya mengalir 180' dari
siklus ac. Ini berarti bahwa titik p ditempatkan di dekat titik putus dari kedua garis beban
dc dan ac. Keuntungan operasi kelas B adalah rendahnya disipasi daya transistor dan berkurangrrya penguras arus.

1
I

PENGUAT DAYA KELAS A DAN KELAS B

267

TilDreKAIAN DORONGTARJK (PUSH-PULL CIRCUIT)

E transistor dioperasikan pada kelas B, ia menggunting setengah siklus. Untuk menghinff dfutoai yang dapat terjadi, maka anda harus menggunakan dua transistor dalam susunlni berarti bahwa satu transistor bekerja selama setengah siklus, dan tran-&ottgtaik.
fr Xrang lain bekerja selama setengah siklus yang lain. Dengan rangkaian dorong'tarik,
Er aelrat membangun penguat kelas B yang mempunyai distorsi rendah, daya beban besar
tinggi.

-G&insi
Gmbar l1-lla

adalah salahl satu cara untuk menyusun pengikut emiter dorong-tarik

di sini adalah memasang pengikut emiter npn dan pengikut
yang
kita,lakukan
Apa
B.
56
atau dorong'tarik. Untuk memahami apa yang
komplementer
pnp
susunian
dalatn
a*r
,r.{.fi, kita mulai analisanya denpn rangkaian ekivalen dc pada Gambar 10-1 lb. Perancang
tahanan pemberi prategangan untuk menetapkan titik Q pada titik putus (cutoff).
ffi
t ueri prategangan dioda emiter pada setiap transistor di antara 0,6 V dan 0,7 Y,yah
hhgan yuttg Oibutrhkan untuk mematikan dioda emiter. Idealnya,

Ice=o
sifat simetri dari rangftaian itu. Karena tahanan-tahanan pemberi prategangr *!hsama, setiap dioda emiter diberi prategangan dengan tegangan yang sama' Akibat'
lye setengah tegpngan catu jatuh melintas setiap transistor' Yaitu,

ftS*an

rl

vcrc--T
-V*

GARIS BEBAN DC
GARIS BEBAN AC

(c) Garis-garis beban'

Cambar l0-ll (a) pensikut emiter dorong-tarik kelas B. (b) Ransleaian ekivalen dc.
(d) Ranskaian ckivalen ac.

268

BAB 10

GARIS BEBAN DC
Karena tak ada resistansi dc pada rangkaian kolektor atau emiter pada Gambar l0.l
lD, arur
jenuh dc berharga tak terhingga. lni berarti bahwa garis beban dc vertikal,
seperti ditunjukkan pada Gambar 10-11c. Jika menurut anda hal ini tampaknya seperti situasi yang ber-

bahaya, anda benar. Yang paling zulit daram merancang penguat kelas B adalah *"*rrt1kan titik Qyangmantap pada titik putus. penuruiran ven yn|besar karena turunnya
suhu
dapat menggeser titik Q iauhke atas pada garis beban dc sampai pada tingkat a.rus yang
berbahaya. Tetapi, untuk sementara, kita akan menganggap bahwa titik
pada
koloh
O.terletak
titik putusnya, seperti ditunjukkan pada GambSr l0-l lc.
GARIS BEBAN AC
Garis beban ac yang telah diuraikan masih berlaku. Untuk sebuah pengikut emiter, arus
jenuh ac adalah

/co"o)

: Iro+

ry

dan tegangan putus ac adalah

Vca1"ut1

: Vcda* Irnr,

Dalam pengikut emiter kelas B pada Gambar l}-lla,Ice = O,Vcae = ycc12, danr, = Ry
Dengan demikian, arus jenuh ac dan tegangan putus ac disederhanut*

Icaen>:

*.ni"o "

r0-32)

l0-33)

V..

lfi

dan

'fcs(^t)

: V,.
2

Gambar 10-l lc memperlihatkan garis beban ac itu. Bila sebuah transistor bekerja, titik
operasi transistor itu akan berayun ke atas sepanjang garis beban ac; sementara itu titik
operasi transistor yang lain tetap berada pada titik putusnya. Tegangan dari transistor yang
menghantar dapat berayun dari keadaan putus sampai keadaanjenuh. Pada setengatt ritOut
yang lain, transistor yang lain melakukan hal yang sama. Ini berarti bahwa
kepatuhan ac
dari penguat dorong-tarik kelas B lebih tinggi dari kelas A karena ia sekarang berharga

PP

Bila diberikan catu

l0 V, kita

Vcc

(r0-34)

dapat membangun pengikut emiter dorong-tarik kelas

dengan kepatuhan keluaran ac 10 V.

ANALISIS AC
Gambar

l0'lld

memperlihatkan rangkaian ekivalen ac dari transistor yang bekerja. Bagan

ini hampjr sama denpn pengikut emiter kelas A. Bati tegangan dengan beban adalah

Ao
9,4-=

RZ

Rr*

/"

(10-35)

269

PENGUAT DAYA KELAS A DAN KELAS B

lmpedansi masuk denpn beban pada basis adalah

zin(uasis)

f(&+ ,L)

'

(10-36)

dan impedansi keluar adalah

z""a:

r'"

ft

(l

0-37)

(l

0-38)

Bati arusz4; masih hampir sama dengan p, dan bati daya adalah

Ao: A,A,
PERTLAKU KESELURUHAN

Sekarang kita telah memiliki bayangan yang jelas tentang apa yang dilakukan rangkaian
pada Gambar 10-11a. Pada setengah siklus tegangan masuk yang positif, transistor yang
di atas menghantar dan yang di bawah putus. Transistor yang di atas berlaku seperti pengikut emiter yang biasa. Sehingga tegangan keluarnya hampir sama dengan tegangan masuknya. Biasanya, impedansi keluar amat rendah karena sifat pengikut emiter.
Pada setengah siklus tegangan masuk yang negatif, transistor yang di atas putus dan
transistor yang di bawah menghantar. Transistor yang di bawah berlaku seperti pengikut
emiter yang biasa yang menghasilkan tegangan beban hampir sama dengan tegangan masuk.
Perilaku keseluruhannya sekarang jelas. Transistor yang di atas menarlgani setengah
siklus tegangan masuk yang positif, dan transistor yang di bawah menangani setengah siklus
negatif. Pada kedua setengah siklus itu, zumber melihat impedansi masuk yang tinggi ke
dalam basis, dan beban methat impedansi keluar yang rendah.

\
DrsroRsr PELTNTASAN (CROSSOVER DISTORTION)
Gambar lO-I2a memperlihatkan rangkaian ekivalen ac untuk pengikut emiter dorong+arik
kelas B. Angpp bahwa tak ada prategangln sama sekali yang diterapkan pada dioda emiter.

,i

lt

0,7

fc{o,l

Garbar 10-12 (a) Rangkaian

ac

denpn sedikit prategangan.

sepadan ac untuk pengtat kelas B. (b) Distorsi pelintasan. (c)

Gois beban

270

BAB 10

Maka tegangan y4ng datang harus naik sampai sekitar 0,7 V untuk mengatasi potensial barier itu. oleh karena itu, bila sinyalnya lebih kecil daripada 0,2 v, tak ada arus yang meng:
alir melalui Q1 . Perilaku yang sama terjadi juga pada setengah siklus yang lain; tak ada arus
yang mengalir pada Q2 sampu tegangan masuk ac lebih negatif daripada 0,7 v. Dengan
alasan ini, bila tak ada prategangan yang diterapkan pada dioda emiter, keluaran pengikut
emiter dorong-tarik kelas B akan tampak seperti Gambar l}-12b.
Sinyal mengalami distorsi. Karena perilaku pemotongan di antara sOtiap setengah siklus"
sinyalnya bukan lagi gelombang sinus. Karena pemotongan terjadi di antara waktu transis,
tor yang satu putus dan transistor yang lain mulai menghantar, kita menyebutnya distorci
pelintavn. Untuk menghilangkan distorsi lelintasan, kita perlu menerapkan sedikit prategangan maju pada setiap dioda emiter. Ini berarti menempatkan tittk Q sedikit di atas
titik putus, seperti ditunjukkan pada Gambar l0-12c. sebagai penuntun, arus /gq dari I
sampai 5 persen dari,[sc.ry zudah cukup untuk menghilangkan distorsi pelintasan.
Sebenarnya, kita mempunyai operasi kelas AB. Ini berarti bahwa arus kolektor meng
alir di dalam setiap transistor lebih daripada 1800 tetapi kurang dari 360o. Tetapi, karena
operaiinya mendekati kelas B daripada kelas A, banyak orang ni6namakan rangkaian ini s6'
bagai penguat kelas B.

DISTORSI NONLINEAR
Seperti yang telah dibahas, penguat sinyal besar kelas A mempelpanjang satu setengah siHus
dan memperpbndek yang lainnya. Salah satu cara mengatasinya ialah dengan pembenrnn,
yang mengurangs distorsi nonlinear sampai ke tingkat yang dapat diterima. Pengikut emiter

dorong-tarik kelas B bahkan menekan distorsi ini lebih jauh lagi karena kedua setengah siklusnya mempunyai bentuk yang sama. Meskipun distorsi nonlinear masih ada, tetapi jauh
lebih kecil daripada kelas A.
Penyebab distorsi yang rendah ini ialah bahwa semua harmonik genap dihapuskan
llarmonik adalah perbanyakan frekuensi mazuk. Misalnya, bila fu = I kHz, harmonik ke
dua adalah 2l<IIz, harmonik ketiga adalah 3 ktlz, dan seterusnya. Penguat sinyal besar ke
las A menghasilkan semua harmonik: ft, 2fn,3fn, 4fn, Sfn, dan seterusnya. penguat
dorong'tarik kelas B hanya menghasilkan harmonik ganjil saja:,{r,, 3fn, sfn, dan seterus.
nya. Oleh karena itu, dengan penguat dorong-tarik kelas B distorsinya menjadi rendalr" (Bab
22 akan membahas harmonik dengan lengkap dan menjelaskan mengapa dengan operasi
dorong-tarik harmonik genap dapat dihapuskan).

10.5 RI.'MUS.RUMUS DAYA I.'NTUK KELAS B

Daya beban, disipasi transistor, penguras arus, dan efisiensi tahapan sebuah pengikut emiter
dorong'tarik kelas B agak berbeda dari yang dimiliki penguat kelas A. Bila anda sedang memperbaiki atau merancang penguat kelas B, akan banyak menolong bila anda mengetahui
rumus-rumus daya berikut ini.

DAYA BEBAN
Daya beban ac penguat dorong-tarik kelas B diberikan oleh

Pt:
di

vei
8R.

mana Pa = daya beban ac

Vpp = tegangan beban puncak*e-puncak
fi1 = resistansi beban

(10-3e)

PENGUAT DAYA KELAS A DAN KELAS

P!

+r

27I

PD

I ----v
*ri
-|,2,->,'
,r,

| .* ( ,*,
Db2

lbl

,L

.*

(c)

Gambar lO-13 (a) Arus dan tegangan kehs B. (b) Daya beban. lc) Disipasi daya
transistor.

Anda dapat menggunakan persamaan,ini bila anda mengukur tegangan beban puncak-keprncak dengan osiloskop.
\ selanjutnya, mari kita mencari daya beban maksimum. G
10-l3a memperlihatkan garis beban ac ideal untuk pengikut emiter dorong-tarik kelas B-. Garis ini ideal karena
mengabaikan vcn,&o, dan lgq. Pada penguat yang sebenarnya, titik jenuh ac tidak tepat
menyentuh zumbu vertikal, dan titik Q sedikit di atas titik putus. Gambar l0-l3a menggambarkan bentuk gelombang arus dan tegangan tak terpotong maksimum yang dapat kita
peroleh dengan satu transistor pada pengikut emiter dorong-tarik kelas B: transistor yang
lain menghasilkan setengah siklus bertitik-titik. Karena kepatuhan keluaran ac sama dengan
tegangan puncak-ke-puncak, daya beban maksimum adalah

rDL(mdrs)
Pada Gambar

t'DD2

- gR.

l0-40)

l0-13a, PP sama dengan 2vcea. Dengan demikian, rumus yang lainnya adalah

r I,

(maks)

vttn
2R,

(1041)

Gambar l0-l3b memperlihatkan bagaimana daya beban berubah dengan benrbahnya

tegangan beban puncak-ke-puncak. Tak ada yang aneh di sini. Daya beban naik megcapai
maksimum pada saat tepngan beban puncak-ke-puncak sama dengan kepatuhan kduaraa ac.
;i

DISIPASI DAYA TRAI{SISTOR

Dalam keadaan tpnpa sinyal, transistor-transistor pada penguat dorong-tarft ftdls B mengaoggur (idlind karena hanya sejumhh kecil arus yang mengalir metalui mcreta Dengan

272

BAB 10

ini, disipasi daya setiap transistor amat kecil. Tetapi, bila ada sinyal, transistor mempunyai ayunan arus yang besar dan menyebabkan disipasi daya yang lebih besar.
Disipasi daya transistor tergantung dari banyaknya garis beban ac yang digunakanDalam kasus terburuk, disipasi mencapai maksimum bila 63 persen dari garis beban ac digunakan. I:mpiran I membuktikan bahwa disipasi daya transistor maksimum adalah
alasan

rDD(mahs):-

PP2

(t0-42)

40RL

Gambar l0-l3c memperlihatkan bagaimana disipasi daya transistor berubah dengan

berubahnya tegangan beban puncak-ke-puncak. Seperti yang dapat anda lihat, P, mencapai maksimum bila tegngran beban puncak-ke-puncak adalah 0,63PP. Kenaikan tingkat
sinyal lebih jauh menyebabkan diSipasi transistor turun. Karena disipasi daya pada kasus
terburuk adalah PP2 l40RL, setiap transistor pada penguat kelas Bharusmempunyaibatas
kemampuan daya lebih besar daripadaPPz|4ORL.
PENGURAS ARUS
Penguras arus dc dari penguat dorong-tarik kelas B seperti Gambar

I": I, * I,

l0-l la

adalah

l0-43)

di mana 11 = flrus dc melalui tahanan-tahanan pemberi prategangan

.f2 = srus dc melalui kolektor yang di atas

Bila tak ada sinyal, 12 = Isq, dan penguras arus menjadi kecil. Tetapi bila ada sinyal, penguras arus naik karena arus kolektor yang di atas menjadi besar.
Bila semua garis*ghen-ac digunakan, maka transistor )'ang di atas mempunyai arus,setengah gelombang sinus yang melaluinya dengan harga puncak

Ic,ror>:

fu
Rr.

Seperti yang telah dibahas pada Bab 3,hargarata.rata atau harga dc dari sinyal setengah
gelo4bang adalah
-I2

= 0,3 l8.fs1;gry

atau

, _o.3l8vcEe
tr-&,

l0-44)

ini dapat digunakan untuk mengfuitung penguras arus kolektor maksimum.

Daya dc yang diberikan pada rangkaian ini adalah

Persamaan

Pt: Vr/t

l0-45)

ini dapat diterapkan pada setiap penguat dorong-tarik kelas B dengan catu daya
tanggal Vss. Pada keadaan tanpa sinyal, daya dc kecil karena penguras arus minimum. Te.
tapi, bila.sinyal menggunakan semua garis beban ac, daya dc y.ang diberikan ke rangkaian

Persamaan

mencapai maksimum.

i
PENGUAT DAYA KELAS A DAN KELAS B

273

EFTSIENSI TAHAPAN
Efi siensi tahapan atlalah

r:iffi

(10-46)

rooo/o

tahap'
Seperti yang akan ditunjukkan pada contoh berikut ini, kelas B mempunyai efisiensi
keluar
jauh
daya
banyak
lebih
an yung lebih besar dar-ipada kelas A karena menghasilkan
tahapan
bahwa
ditunjukkan
dapat
dengan-lebih sedikit Aaya dc dari catu. Kenyataannya,
dorong-tarik kelas B mempunyai efisiensi maksimum 78,5 persen. Tahapan kelas A dapat
mempunyai efisiensi maksimum25 persen(tergantungRs)atau 50 persen(gandengantransformator). Dibandingkan dengan kedua kasus itu, kelas B masih lebih efisien.

Tabel

l0-2.

Rumus-rumus Kelas B

\
KESIMPULAI{
operasi kelas B' Data'dataTabel 10-2 mengikhtisarkan rumus'Iumus yang penting untuk

pelajarilah kembali penurunnya dapat menjelaskan sendiri. Jika anda mengalami kesulitan,
an dan-pembahasan yang terdahulu dari data tersebut'

GARIS BEBAN

Gambar 10-14

274

BAB 10

106 PENGATURAN PRATEGANGAN PADA PENGUAT KELAS B

Seperti yang telah disebutkan. hal yang paling sulit dalam merancang penguat kelas B ialah
menetapkan tidk q yang mantap di dekat titik putus. Pasal ini akan membahas masalah tersebut serta penyelesaiannya.

PRATEGANGAN.PEMBAGI TEGAI{GAN
Gambar 10-15a memperlihatkan prategangan pembagi tegangan untuk rangkaian dorong
tarik kelas B. Dua transistornya harus komplementer, artinya mereka mempunyai lengkung
?n vss, batas kemampuan maksimum, dan sebagainya yang silma. Misalnya, 2N3904 dan

PENGUATDAYAKELASADANKELAS B

275

2N3906 adalah komplementer, yang pertama transistor npn dan yang kedua pnp;kedua
transistor inl mempunyai lengkungan VsB,batas kemampuan makgimum, dan seterusnya
yang mirip. Pasangan komplementer seperti ini atla di pasar untuk hampir semua perancangan dorong-tarik kelas B.
Pada Gambar l0-15a, arus kolektor dan emiter hampir sama. Karena hubungan seri
dari transistor-transistor komplementer itu, setiap transistor mempunyai tegangan jatuh setengah dari tegangan catu. Untuk menghindari distorsi pqlintaqan, kita menetapkan titik 0
sedikit di atas titik putus, dengan harg Ves di antara 0,6 dan 0,7 V, tergantung dari jenis
transistor, suhu, dan unsur-unsur lainnya. kmbaran data menunjukkan bahwa kenaikan
Vss 6A mV menaikkan arus emiter 10 kali lebih banyak. Oleh karena itu, sangat sulit menemukan tahanan-tahanan stdndar yang dapat menghasilkan harga VsB yang tepat. Sebuah
tahanan yang dapat diatur hampir selalu dibutuhkan untuk menentukan titlk Q yang tepat.
Tetapi sebuah tahanan yang dapat diatur tidak memecahkan masalah suhu. Seperti
yang telah dibahas pada Bab 8, untuk arus kolektor tertentu, VpB tvtun sekitar 2 mV per
derajat kenaikan suhu. Dengan kata lain, Vsn yang dibutuhkan untuk menetapkan arus kolektor tertentu turun bila zuhu naik. Pada Gambar 10-15a, pembagr tegangan mefiberikan
penggerak kaku untuk setiap dioda emiter. Dengan demikian, bila zuhu naik, perubahan
tegangan tertentu pada setiap dioda emiter memaksa arus kolektor naik. Misalnya, bila tegangan VsB langdiminta turun 60 mV, arus kolektor naik dengan faktor 10 karena prategangan yang ditetapkan terlalu tinggi 60 mV.

Bahaya yang terbesar ialah pelanturan termal (lhermal runaway). Bila suhu naik, arus
kolektor naik, dan ini sama dengan tittk Q yang bergerak ke atas sepanjang garis beban dc
vertikal. Sejalan dengan pergerakan titik 0 ke arah arus kolektor yang lebih tinggi, sulp
transistor juga naik, sehingga lebih menurunkan harga VpB lang tepat' Keadaan yang menanjak ini berarti bahwa titik O dapat "melantur" dengan naik sepanjang garis beban dc

sampai daya yang berlebihan merusak transistor. Kemungkinan terjadinya pelanturan termal ini tergantung dari sifat-sifat termal transistor, caranya didinginklur, dan macam penyalur panas (heat sink) yang digunakan (akan dibahas kemudian).

,!

(a)
Gambar

lUlS

(b)

(a) Prategangan pembagi tegangan unruk kelas B. (b) hategangan dioda'

276

BAB 10

PRATEGANGAN DIODA (DIODE BIAS)

Salah satu carb untuk menghindari pelanturan
ialah dengan prategangandioda{diode
bias), seperti yang ditunjukkan pada Gambar
r0-150. Gagasannya iarah menggunakan dioda
-emiter.
kompensasi untuk memberikan prategangan

fTd

bag diode
ag, a"p", beker3.a dengan
baik, lengkungan dioda harus cocok
dengal r""gtungun-7r, dari transistor. Jadi,
i*.,"rrl
setiap kenaikan suhu mengurangi prategangan
yang

disajikan oterr ai1la kompensasi. Misalnya' prategangan 0,65 V menetapkan arus korektor
tenang ,"t urga i
-a. Bila suhu naik

30"c, tegangan metntas sggar dioda kompensasi

turun sekitar d mv. Karena vno yang
diminta juga turun sekitar 60 mv, a*s i.or"kto.
tenangnya i"i.p *r"'i", z
-a.
CERMTN ARUS (CURRENT MTRROR)
Prategangan dioda berdasarkan atas pengertian

cermin mus, yaitrteknik rangkaian yang

terpadu rinear. paja Gambar ro-r6a,arus
basis
kecil daripada arus yang *ettgati, melalui tahanan
dan dioda. oleh karena itu,
arus tahanan dan arus dioda hampir ru-.. git"
rengkungan ai"J" ,.p"i sama dengan leng_
kungan vBs dan transistor, arus dioda sama
dengan arus emiter. Karena arus kolektor
harnnir sala dengan arus emiter, kita sampai plau rc*onputan rerit,rl,
korektor hampir
sama dengan arus vans mengalir metatui
tuh*"n
persamaannya
adalah sebagai berikut,

9"ivi\
9jry*kan padarangkaian-rangkaiin
jauh
lebih

d#;;;;;;;

Gs

I"=I^

1to.+t1
Hasil ini cukup penting. Artinya kita dapat
menetapkan arus kolektor dengan mengen_
dalikan arus tahanan. Bayangkan iangkaian
ini sebagai sebuah cermin; arus yang meralui
rahanan dipantulkan ke dalamrangkaian rotertor.
sv.rs'rw!
rangkaian pada
Gambar l0-16a disebut
Gambar
menggambarkan cermin an$ pnp.Dengan
dasar alasan yang sama, arus
yang melalui kolektor
''o'r6b hampir sama dengan
arus yang melalui tahanan
transiitor cocok olnganiengtungan dioda, arus
riorektor hampir sama

'

cerminarus.

ililr;;;;;;;;;*n"

fi;;r;;il;;;;;;.

]*lJli#J,tr#:

Prategangan dioda pada pengikut emiter

dgrong-tarik keras B bergantung kepada
dtra
cermin arus (Gambar r0-l 5D). Setengah yang
di atas adalah
npn dansetengah
yang di bawah adarah cermin arus pnp.
""r,nirrr*,
agaiprategangan dioda
kebar terhadap perubahan
suhu, lengkungan dioda harus cocok
pada jangkauan
zuhu yang lebar' Hal ini tidak mudah
ditaiutan.aengan rangkaian-rangkaian diskrit
karena
adanya kelonggaran. Tetapi prategangun
aioda yudah aiuu-at aengan-rangaian-rangkaian
terpadu karena dioda dan transistof terletak
pada serpihan (rhroi;;, sama, yang
artinya
mereka mempunyai karakteristik yang hampir
sesuai.

d""s."i";cfi;;;7;;-;ffi,or

Gambar

lGl6

(a) Cermin arus npn.

{b) Cermin arus pnp.

PENGUAT DAYA KELAS A DAN KELAS

+30

,4r7

+30

kA

4,7 kO

", -ai.
tj

Gambar

lf}lT

,;'.

(a) Prategangan dioda. (bJ ftansistor yang dipawng sebagai dioda.

277

-1

278

BAB

ro

Alasan penggunaan transistor yang dipasang sebagai dioda adalah karena lebih mudah
jenis yang-saln
mencocokkan lengkungan dioda dengan lengkungan VsB bila transistor dari
pada
rangkaian-rangkeian
digunakan sebagai dioda dair transistor. Cara ini telah diterapkan
terpadu.

10.? PENGGERAK KELAS B

diDalam pembahasan terdahulu mengenai pengikut emiter dorong-tarik kelas B, kapasitor
gunakan untuk menggandeng sinyal ac ke dalam penguat. Ini bukan c1raynngterbaikurr
iuk menggerakkan penguat kelas B. Akan mudah bila digunakanpenggerak CE tergandeng
arus
tungsuttg; seperti yang ditunjukkan pada G4mbar 10'l8a'-Tran:1*?t O^, adalah sumber
Dengan
mengaturR2'
y"rrg -"n"ntrkan arus pemberi prategangan dc yang melalui dioda'
Lita Oapat mengendalikan arus emiter dc yang rnelaluiR+; artinya Q2 menjadi sumber bagi
harp
arus searah yang mengalir melalui dioda'dioda kompensasi' Karena sifat cetmin arus,
arus tenang yang sama mengalir pada kolektot Q7 dan Qa'

=
(bl

{c}

Gembar lO-18 Penggerak unuk pengilatt emiter dorong-tarik kelas B. (a) Rangkaian. (b) Rangkaian eki'
valen ac. (c) Rangtcaian ekivalen yang disederharukan.

PENGUAT DAYA KDLAS A DAN KELAS B

279

Bila sebuah sinyal ac menggerakkan masukan, Qr berlaku seperti penguat terbenam.

Sinyal ac yang diperkuat dan dibalik pada kolektor Q2 mengerakkan basis Q3 dan Qo.
Pada setengah siklus positif, Q3 bekerja dan Q+ mati. Pada setengah siklus negatif, Q3 mati

&n

Q+ bekerja. Karena kapasitor penggandeng keluar bersifat terhubung ac, sinyal ac di-

gandeng ke resistansi beban.

Gambar l0-18t memperlihatkan rangkaian ekivalen ac dari penggerak CE. Dioda (transistor yang dipasang sebagai dioda) diganti oleh resistansi emiter ac-nya. Pada rangkaian
praktis, rj paling tidak 100 kali lebih kecil daripada R3 ; dengan demikian, rangkaian ekivalen ac-nya disederhanakan menjadi Gambar 10-18c. Sekarang, kita dapat melihat bahwa
tahapan penggeraknya adalah penguat terbenam dengan bati tegangan tanpa beban sebesar
R3

Biasanya, zin(rasis) dari transistor kelas B amat tinggi, sehingga bati tegangan dengan beban
dari tahapan penggerak hampir sama dengan bati tegangan tanpa beban.

+2,13 V

Gambar lol9 Penguat lengkap yang terdiri dari tahap CE sinyal kecil, pengerak kelas B, dan tahap keluaron dorong-taik.

280

BAB 10

Arus kolektor p2 sekitar 14,3 mA. Karena arus ini adalah arus pemberi prategangan
untuk cermin arus, alus kolektor tenang pada Qt dan Qo hampir sama dengan 14,3
mA:

Icq =

14,3 mA

lmpedansi masuk yang dilihat ke dalam basis dari transistor yang bekerja adalah
\
= 120(100Q) -=

zin(basis)

t'l l.a)
12kSl

Dalam rangkaian ekivalen ac. impedansi masuk ini paralel dengan tahanan kolektor
Q2. Karena adanya tahanan pembenam' bati tegangan dengan beban dari tahapan
penggerak adalah

sekitar

"rslrt:

lkoll 12ks,

A"*

r0012

= ._q 11

I{arga ini hampir sama dengan bati tegangan tanpa beban:

A:

lkQ
100

s2

10.8 PENGUAT.PENGUAT KELAS B LAINNYA

Pengikut emiter dorong-tarik kelas B adalah rangkaian kelas B yang paling banyak diguna'
kan. Penguat ini mempunyai keuntungan-keuntungan distorsi rendah, kepatuhan keluaran
yang
ac besar, dan efisiensi tahapan yang tinggi. Tapi ada penguat'penguat kelas{lainnya
pula
diketahui.
patut
CATI,J BELAH (SPLIT SUPPLY)

masukaly'

Brla catu belah (memiliki tegangan positif dan negatif yang

maupun keluarannya dapat diacukan ke t
Karena catunya sama dan berlawanan
Vgs. lni berarti bahwa tegangan keluar
dapat digandeng langsung ke tahanan
da kompensasi adalah nol, yang mem
untuk pemakaian-pemakaian Yang

n IO-ZO.
, ,r{rru,
pa sihyal
diotj.

Sepanjang menyangkut sinYal

setiap transistor amat tinggi, hamp

transistor-transistor kelas B.
Keuntungan yang lain dari
nya yang besar. Karena setiaP tran
an ac-nya adalah

PP

-- 2ycc

Kepatuhan keluaran ac yang tinggi ini mengandung arti

kan daya beban tanpa distorsi yang lebih banyak.
KOMPENSASI

TER.MISTOR

'i

\\

---

Sebagai pengganti penggunaan cermin arus untuk mengkompen\asi pengikut emiter dorong'

tarik kelas B, kita dapat menggunakan termislor (tahanan yang hllainya turun bila suhunya

-,

PENGUAT DAYA KELAS A DAN KELAS

28I

Gambar lO-20 Rangkaian catu-belah.

Gambar 19-21 Termistor mengkompensasi perubahan suhu.

/t

neik). Gag4san dibalik kompensasi termistor adalah sebagai benkut. Pada Gambar 10-21,
- hanan
V-ahS dilingkari adalah termistor. Kita dapat memilih harga suhu kamarR2 untuk

retapkan tittk

Q sedikit di atas titik putus. [^alu bila suhu naik,VBs yang diminta turun
per
2
mV
derajat. Karena resistansi termistor juga turun, t";;g* iang diterapk;
Fkiter
peda dioda emiter juga sedikit berkurang. Bila termistor yang digunakan tepat, sedikit banyik-ra dapat mengkompensasi kenaikan suhu.
DARLINGTON DAN SZIKLAI
pcngikut emiter dorong-tarik tidak cukup kaku untuk resistansi beban, kita dapat mengF@kan pasangan Darlington, seperti ditunjukkan dalam Gambar l0-2?t. Seperti telah dibahes,5sthp pasangan Darlington berlaku sepefti satu transistor dengan bati arus yangamat
tnngi Oleh karena itu, impedansi mazuk pada basis naik dan impedansi keluar pada erniter
tunrn- Karena setiap pasangan Darlington mempunyai dua tegangan jattth vss, kita perlu
neoggunakan empat dioda kompensasi, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Rangkaian
Itste

sqlerti ini dapat menghasilkan daya beban ac yang

besar.

Kadang-kadang lebih mudah merancang penguat dorong-tarik kelas B dengan jenis tran
sistor yang sama, baik zpn miltryn pnp. Gambar 1O-22b memperlihatlcan rangkaian dorong-

282

Gambar
Sziklai.

BAB 10

lG22

(a) Pasangan Darlington menaikkan daya beban' (b) Tahap keluaran Darlington dan

tarik kelas B dengan pasangan Darlington di atas danpasangan Sziklai di bawah.

Pasangan

Sziklai, yang kadang-kadang disebut juga Darlington komplementer, bertindak seperti satu
transistor pip dengn bati arus yang amat tinggi. Perhatikan bahwa hanya tiga dioda kompensasi yang dibutuhkan. Tetapi ini bukan keuntungan yang utama. Yang paling baik mengenai *ngkuiun ini adalah kedua transistor keluarnya dari jenis ny'n. Dtli}mrt dari segi pe,*r*gurr, hal ini baik sekali karena lebih mudah mencocokkan transistor-transistor daya
bila berasal dari jenis yang sama.

PENGUAT CE GANDENGAN.TRANSFORMATOR
Transistor-transistor komplementer telah menyingkirkan transformator dari banyak pemakaian audio. Tetapi, anda masih akan menemui penguat CE dorong-tarik kelas B seperti
yang ditunjukkan pada Gambar 10-23. Perhatikan bahwa kedua transislornyanpn. Sebuah
dioda digunakan untuk memberi prategangan bagi transistor-trbnsistor ini sedikit di atas
titik putusnya. Jika lengkungan dioda hampir cocok dengan lengkungan VBE dari transis'
tor, arus kolektor tenang tidak berubah terlalu banyak dengan berubahnya suhu.
Sinyal masuk ac digandeng-transformator ke basis. Karena perilaku transformator, sinyal yang menggerakkan basis mempunyai amplitudo yang sama tetapi dengan fasa yang
berlawanan. Akibatnya, setengah siklus yang positif menyalakan transistor yang di atas dan
mematikan transistor yang di bawah. Sebaliknya, setengah siklus yang negatif mematikan
transistor yang di atas dan menyalakan transistor yang di bawah.
Selama setengah siklus positif, transistor yang di atas menghantar melalui setengah
belitan yang di atas dari transformator keluar. Selama setengah siklus negatif, transistor
yang di bawah menghantar melalui setengah belitan yang di bawah. Dalam kedua kasus itu,
sinyal ac digandeng transformator ke tahanan beban'

PENGUAT DAYA KELAS A DAN KELAS

283

Bs

Gambar lO-23 Penguat dorong-taik gandengon-transformator.

Gambar lO-24 pembelah

fasa.

PEMBELAH FASA (PHASE SPLITTER)

Dla basis pada Gambar 10-23 menerima sinyal ac yang berbeda 180" satu sama lain. Hal
ini perlu karena kedua transistor mempunyai jenis yang vlma(npn). Sebuah transformator
orrr.p mahal dan mengambil tempat cukirp banyak untuk menghasilkan dua sinyal yang
gling berlawanan. Pembelah
fasa sepefti pada Gambar lO-24 lebrhpraktis digunakansebngai penggerak masuk.

Perhatikan bahwa pembelah fasa adalah penguat yang terbenam cukup berat.
Karena
dan emiter mempunyai harga sama, pembelah fasa mempunyai bati teBngrn tanpa beban sama dengan l. Selanjutnya, emiter yang dibootstrap menghasilkan

ahnan kolektor

sinlal

sefasa, sedangkan kolektor menghasilkan sinyal yang beriawanan fasa-. Dengan

danikien, sinyal-sinyal keluar mempunyai amplitudo sirma tetapi dengan
fasa yang berlawanan,
$atu ignis penggerak yang tepat digunakan untuk rangkaian pada Gambar 10-23. Dengan
kea lain' kita dapat mengganti transformator masuk dengan pembelah fasa.

I4atlah pembelah

fasa

ini. Rangxaian ini akan amat berguna bila anda ingin meag-

gwatkan nngkaian yang membutuhlan sinyal masuk y"rrg ,urr,u arn

berlawananfasa.

,l

284

BAB to

10.9 BATAS KEMAMPUAN DAYA TRANSISTOR

Suhu pada persambungan kolektor menentukan bata-s disipasi daya yang diijinkan, Pp ' Suhu
persambungan dalartjangkauan 150"C sampai 200t akan merusakkan transistor, terganlung dari jenis transistornya. Lembaran data mencantumkan suhu persambungan maksiir,i slbagai z.r(mars). Misalnya, lembaran data untuk 2N3904 memberikan ?i(mats; se'

*u-

t"r"i

f SO"C;

i.*t"tl" auta untuk 2N3719 menentukan r4lmaks) sebesar 200"C.

SUHU LINGKI.JNGAN (AMBIENT TEMPERATURE)

Panas yang timbul pada persambungan dilewatkan melalui kotak transistor (kemasan logam
atau plastik) dan dipancarkan ke udara sekitarnya. Suhu udara ini, yang dikenal sebagai
stthu tinghngpn, biasanya sekitar 25oC, tetapi dapat lebih tinggi pada hari yang pnnas. De'

mikian pula, zuhu lingkungan dapat jauh lebih panas di dalam peralatan elektronika.
FAKTOR PENURUNAN BATAS KEMAMPUAN
Lembaran data sering menntukan Po(-"rr) sebuah transistor pada suhu lingkungan 25'C.
Misalnya, transistor 2N1936 m"mp,rttyaiPrimar") = 4Wuntuk Tt, = 25"C. Artinya 2N1936
yang digunakan pada penguat kelas A dapat mempunyai disipasi daya tenang setinggi 4 W.
Selama suhu lingkungn 25oC atau kurang, transistor masih bekerja di dalam batas kemam'
puan daya yang ditentukan
Apa yang harus anda lakukan bila nrhunya lebih besar daripada 25"C? Anda harus me'
nunrnkan (mengurangkan) batas kemampuan dayanya. Lembaran data kadang-kadang memasukkan lenglangay penurutwn batas kemampuan seperti Gambar 10-25. Seperti yang
dapat anda lihat, batas kemampuan daya turun bila suhu lingkungan naik. Misalnya, pada
zuhu lingkungan 100oC, batas kemampuan daya adalah 2 W. Perhatikan bahwa batas kemampuan daya tunrn secara linear terhadap suhu.
Beberapa lembaran data tidak memberikan lengkungn seperti Gambar 10-25. Sebagai
gantinya, mereka mencantumkan faktor batas kemampuan D. Misalnya, faktor penurunan
batas kemampuan dari transistor 2N1936 adalah 26,7 mWl"C. Artinya anda harus mengu1xn$ 26,7 mW unfirk setiap derajat suhu lingkungan di atas 25oC. Persamaannya adalah sebagai berikut,

LP:

D(Tt

25'C)

o-

B5
E

24

'6
v,

CJ
E

'a

G'

'.8

t,
.. I

q-o

0 25 50 75 100 125 150 175 200

IA : temrreratur udara-bebas (oc)

Gambar 10,25 Lengkungan penurunan batas kemampuan daya untuk suhu lingkungan.

(l

0-48)

PENGUAT DAYA KELAS A DAN KELAS

285

frnma A? = penurunan batas kemampuan daya

D = faktor penurunan batas kemampuan
Te = suhu lingkungan

i5*lr+

bila zuhu lingkunpn naik sampai 75oC, anda harus mengurangi batas kemamp t-

n-ryadengan
A,P

rGl
rCffi

26,7 mW

batas kemampuan daya pada 25o C adalah 4

P.o(maxs)

ElF

x (75,25) = 1,34W

fui

4W-

w, batas kemampuan daya yang baru

1,34W = 2,66W

sezuai dengan lengkungan penurunan batas kemampuan pada Gambar 10-25.

E1ft anda mengurangi batas kemampuan daya dengan menggUnakan lengkungan peEil.n batas kemampuanpada Gambar 10-25 maupun dengan rumus seperti Pers. (1048),

g penting diingat adalah terjadinya penurunan batas kemampuln daya bila zuhu ling[-F; nait. Hanya karena rangkaian bekerja dengan baik pada 25'C, tidak berarti ia juga
firh+ baik pada jingkauan zuhu yang besar. Jadi, bila anda merancang rangkaian, anda
hnr memperhitungkan jangkauan zuhu operasi dengan penurunan batas kemampuan sentrmsistor

pada suhu lingkungan paling tinggi yang masih diperbolehkan.

rL\-\ ALLT. PANAS (HEAT SINK)

kbh

satu cara untuk menaikkan batas kemampuan daya transistor ialah dengan membuang

dengan lebih cepat. Untuk itulah penyalur parws (sekeping logam) digunakan. Bila
meoambah luas permukaan kotak transistor, panas akan terhambur ke udara sekitarnya
rn lebih mudah. Misalnya, Gambar l}-26a memperlihatkan sejenis penyalur panas. Bila
n frpsangkan ke kotak transistor, panas akan lebih cepat memancar karena sirip'siripnya
rm:nbrh luas permukaan kotak.
Gambar lo-26b memperlihatkan cara yang lain. Gambar ini adalah skema transistor

Xre
kilr

@g'o ftnwer-tab). Sebuah penjepit logam memberikan jalur panas keluar dari transisrm- Ftrieait logam ini dapat ditempelkan pada casis dari peralatan elektronika. Karena casis
tffi penyalur panas yang besar, panas dapat dengan mudah melepaskan diri dari transis6qfu msis.
Penjepit daya

Kolektor
yang ditempel
pada kotak

ffi
{al

Penyemat 1. Basis

2. Emiter
Kotak-kolektor
(cl

1026 (a) Penyalur panas dorong-tarik (push-on). (b) Transistor iepit-daya. (c) Transistor daya
rcrury. r.,.:ktor yang ditempelkan pada kotak.

-.i

.iI

286

BAB 10

Transistor daya besar seperti Gambar lo-26c memiliki kolektor yang dihubungkan lm7
panas melepaskan diri. Kotak transistor ini ksmudian
dipasangkan pada casis. Untuk mencegah terjadinya hubung-singkat antara kolektor dan
tanah casis, sebuah pencuci dari mika tipis digunakan di antara kotak transistor dan casis
Gagasan yang ponting di sini adalah bahwa panas dapat meninggalkan transistor dengan lebih
cepat, yang berarti bahwa transistor memiliki batas kemampuan daya lebih besar pada suhu
lingkungan yang sama. Kadang-kadang trinsistor dipasang pada penyalur panas yang besar
dengan sirip-sirip; dengan demikian panas dari transistor akan terbuang denganlebihefisien

vng ke kotak untuk mempermudah

SUHU KOTAK
Bila panas mengalir lieluar dari transistor, maka panas itu mengalir melalui kotak transistor
dan masuk ke dalam penyalur panas, yang kemudian memancarkan panas ke udara sekitarnya. Suhu kotak transistor Ts akan sedikit lebih panas daripada suhu penyalur panas Ts,
dan keduanya sedikit lebih panas daripada suhu lingkungan TaLembaran data dari transistor daya besar memberikan lengkungan penurunan batas kemampuan untuk suhu kotak dan bukan suhu lingkungan. Misalnya, Gambar 10-27 memperlihatkan lengkungan penurunan batas kemampuan untuk transistor 2N5877. Batas kemampuan dayanya 150 W pada suhu kotak 25"C;kemudian akan turun secara linearterhadap
suhu sampai mencapai nol pada suhu kotak 200oC.
Kadang-kadang anda mendapatkan faktor penurunan batas kemampuan di samping
lengkungan penurunan batas kemampuan. Dalam hal ini, anda dapat menggunakan persamaan berikut ini untuk menghitung penurunan kemampuan daya:

LP:

D(Tc

25'C)

(10-49)

di mana AP = penurunan kemampuan daya

D = faktor penurunan

batas kemampuan

Tc = suhu kotak
ANALISIS TERMAL
Dalam menggunakan lengkungan penurunan batas kemampuan dari transistor daya besar,
anda hendaknya mengetahui berapa suhu kotak terburuk yang dapat terjadi. Kemudian
anda dapat menurunkan batas kemampuan transistor sampai pada batas kemampuan daya
maksimumnya. Untuk menghitung suhu kotak, anda hendaknya mengetahui beberapa hal
mengenai termodinamika, yaitu pelajaran tentang aliran panas.
r60
o
3

140

120

f
.E
J

'6

o
,.i

.;

a-

100

80
60

40
20
0

80
I":

Gambar

lO-27 Lengkungan penurunan

120- 160

200

suku kotak (oC)

batas kemampuan daya untuk suhu kotak.

PENGUAT DAYA KELAS A DAN KELAS

287

0,5'c/w

'

3,u*

lrsoc^v

,.1
Garnbar lO-28 Resistansi termal.

Resistansi termal d adalah resistansi untuk aliran panas di antara-dua

titik suhu. Misal-

nya, Gambar lo-28a memperlihatkan suhu kotak, suhu penyalur, dan suhu lingkungan'
Panas mengalir dari kotak transistor ke penyalur panas dan kemudian ke udara sekitarnya.
P6da saat panas ini mengalir dari kotak ke penyalur panas, ia menemui resistansi termal 06s.
Ketika panas mengalir dari penyalur ke udara sekitarnya, ia mengalir melalui resistansi ter'
mal psa. Sebagai pedoman, pss berharga 0,2 sampai l'CiW dan flsa = 1,5"C4il, maka resistansi termalnya seperti ditunjukkan pada Gambar l0'28b.
Disipasi daya transistor PD mempunyai kecepatan yang sama dengan kecepatan panas

yang mengalir keluar dari transistor. Dalam termodinamika, kecepatan aliran panas analog
dengan arus, resistansi termal dengan resistansi, dan perbedaan suhu denpn tepngal:

P' .... arus

0
Tr- Tr-

di mana T1

dan

resistansi
tegangan

Tz adalahsuhu pada dua titik

sembarang. Dengan menggunakan analogi

ini, hukum Ohm untuk termodinamika dapat ditulis sebagi

tD_
o-

T,_7"
0

(l

0-s0)

Resistansi termal pada Gambar l}-28a tersusun seri dan dapat ditambahkart untuk mendapatkan resistansi termal total di antara kotak dan udara sekitarnya:

1rn:0.t*

9tu

Maka, kita dapat menulis kembali Pers. (10-50) menjadi

o:T'-Tn
' D ocs+

osA

Dari persamaan ini, kita mendapatkan persamaan untuk suhu kotak sebagai berikut

Tc: Te+
Is

di rnana

PD(9cs* 0to)

( 10-5

l)

= suhu kotak

Z4 = suhu lingkungan
Pp = disipasi daYa transistor
0ss = resistansi termal antara kotak dan penyalur
dsa = resistansi termal antara penyalur dan udara sekitarnya
Rumus

ini adalah rumus kunci yang diperlukan untuk menghitung suhu kotak dari transis-

tor daya.

288

BAB 10

coNToH

lor0

Sebuah,rangkaianharusbeii,pel^rii,pia^orriaf,,.rr,oungkunFno:. sam,b,ri',trlgo':rtuii:,,
qiitor,,2N5877 dan.sebrah penyalur panas mernp[nyai:resisiansi,tafmtl-s$brwi'ber:.

ikut:

Oas = 0,5oC/W dan Osa = l,soC/W. Bila transistor itu mempunyai disipasi daya

malsimurn 30 W, b.erapa,su!u, koJak,,.nra,ksi-4lum:trandqtc'r?,,Det'994,, menggunakan

lengkungan penunrnan batas kemampuan pada Gambar l0-27, tentukan batas kemampuan daya 2N5877 pada suhu kotak maksimum ini
PENYELESAIAN

Suhurkotak'tertinggi'torjadi bila suhu,lingkuagan zdoC Dengan Peil, (10,51), d!pe1'

.:::,':.t3fig2,

SOALSOAL
Langsung

l0-1

Bila 0a"

= 100 pada Gambar l}-29a,

gambarlah garis beban ac dan hitunglah ke-

patuhan keluaran ac-nya.

to2

Pada Gambar lo-29b, gmbarlah garis beban ac dan hitunglah kepatuhan keluaran

10-3

ac-nya.
Berapa kepatuhan keluaran ac pada Gambar lo-29a2
Gambarlah garis beban ac untuk Gambar lo-29d. Hitunglah kepatuhan keluaran ac-

104

nya.

Gambar

lG29

KELAS B
PENGUAT DAYA KEI'AS A DAN

289

+10 V

+10 V

Gambar

lG29

(Laniutan)

19.5-PadaGambar10-30,berapakepatuhankeluaranacuntuktahapanpertama?Gambar'"-"
l"h garis beban ac untuk tahapan kedua'
Ai' Ap' Pl(maks)' Poe' Is' P5' dan

19-6 Pada Gambar

toigiTl^p=

tzs'hitunglah:4u '

n.

Gambar l0-29d'
1g-7 Ut"ng Soal 10-6 untuk
l0-30' hitunslah pensuras arus dc total

iil

P;;?ambar

Gambar 10-30

ls9

rll0

efisiensi tahapan Jcedua?

jenuh
Pada Gambar I 0-3 0, berapa
kelas B mempunyai arus

C;sis beban ac untuk n"ii*"i"-t!e1-d:ronc-tarik

keluaran.a3-nva? Bila reac 10 v. Berapakepatuhan
ac 250 mA dan,"r"rr*n n-*s
i"U* maksimum? Berapa disipasi daya transistor
dst rs beban 50 Sl, U.r'"ipl'i"V"

netsimum?
[]lt ffi-u"o*a oleh disipasi

kelas
dari penguat dorong-tarik
daya transistor maksit num

B diberikan

P2(maks)

0'2P11*u1*1

290

BAB 10

10-12 Gambarlah garis beban ac untuk Gambar l0-31a. Berapa kepatuhan keluaran

ac-

nya? Berapa daya beban maksimumnya? Dalam kasus terbwuk, berapa disipasi daya
transistor maksimumnya?

+15

(al
l0-13

Pada Gambar l0-31a,

10-l6

berapa Igql.
Tegangan catu pada Gambar

(b'l

Gambar 10-31

R diratur untuk mendapatkan Vss = O,68 V dan lsq = 20 mA.

Berapa pengunrs arus tanpa sinyal dari tahapan ini? Berapa penguras arus sinyal penuh? Berapa efisiensi tahapannya?
10-14 Setelah mengatur R pada Gambar l0-3 la, Vss = O,66 V dan .Isq = 5 mA. Bila suhu
transistor naik dari 25oC sampai 5 5oC, ber4pa harya lgq yang baru?.
10-15 Pada Gambar l0-3 lb, berapa arus yang mengalir melalui tahanan-tahanan pemberi
prategpngan? Bila lengkunlan Oioia cocok dengan lengkungan YsB,sxra? dengan

I0-3lD berubahdari I5 V ke 25 V. Samadenganberapa

Ice?

10-17 Pada Gambar 10-32, berapa harga R yang menghasilkan Z6sq = l0 V untuk setiap
transistor keluaran? (Gunakanlah tegangan jatuh 0,7 V untuk dioda kompensasi.)
+20

Gambar 10-32

r-

PENGUAT DAYA KELAS A DAN KELAS

-:

.i

-l.lc
,

l":11

:-:1
. i.::
-

li.:-l
l0-:4
i0.15

291

Penguat pada Gambu I 0-32 mempunyai tegangan jatuh yang sama melintas transistor-transistor keluarannya. Hitunglah tegangan di setiap titik pada penguat itu.
Perkirakanlah harga Pa16u1ss; dan P.p(mats) untuk tahapan keluar pada Gambar

to-32.

Isq pada tahap keluar dari Gambar 10-32'!

Dari Gambar l}32,benpa penguat arus dc maksimum?
Transistor 2N3904 mempunyai batas kemampuan daya 310 mW untuk suhu lingkungan 25oC. Bila faktor penurunan batas kemampuan 2,81 mWJoC, berapa batas
kemampuan dayanya pada suhu lingkungan 70oC?
Sebuah transistor mempunyai lengkungan penurunan batas kemampuan seperti
Gambar 10-25. Bila daerah suhu lingkungan dari 0 sampai 70oC, berapa batas kemampuan daya dalam kasus terburuk?
Lembaran data transistor 2N3055 mencantumkan batas kemampuan daya 115 W
untuk suhu kotak 25oC. Bila faktor penurunan batas kemampuan 0,657 W/oC, berapa Pp1*"1o; bila suhu kotak 90oC?
Sebuah rangkaian beroperasi pada daerah suhu lingkungan 0 sampai 80oC. Sebuah
transistor dan penyalur panas mempunyai resistansi termal sebagai berikut: Oss =
0,3"C/w dan Osa = 2,3"C1w. Bila disipasi daya transistor 40 W, berapa suhu kotak
Sama dengan berapa

maksimum?

Pemecahan Kesulitan

tr0-25 Anda baru saja membangun rangkaian seperti Gambar l0-31a. Anda mengatur R
untuk mendapatkan Isq 20 mA. Lima menit kemudian, anda memeriksa kembali
rangkaian itu dan menemukan bahwa transistor yang di atas telah rusak. Jelaskan
apayang terjadi dan bagaimana anda memperbaikinya.

10-27 Penguat pada Gambar 10-30 tidak bekerja. Selanjutnya, penguras arus lebih tinggi
daripada seharusnya, karena ammeter yang dipasang seri dengan catu l5 V menunjuk angka sekitar 5,6 mA. Dari kemungkinan-kemungkinan ini, mana yang menye-

l0-18
i0.19

babkannya:
a. C1 terhubung-singkat
b. Cs terhubungsingkat
c. Sambungan kolektor-emiter pada tahap pertama terhubung-singkat
d. Ca terbuka
Seseorang berusaha untuk mendapatkan prategangan dioda dengan rangkaian pada
Gambar l0-3 lD dengan menggunakan dua dioda lN9l4, transistor 2N3904 dan
2N3904. Brla Igq = 25 mA, apa yang salah?
Pada keadaan sinyal penuh, tegangan puncak-ke-puncak melintas beban 50 Cl pada
Gambar 10-32 adalah nol. Dari hal-hal berikut ini, mana yang mungkin menyebab-

kannya:
a. Kapasitor penggandeng masuk terhubung*ingkat
b. Tepngan catu hanya 15 V
c. Tahanan beban terbuka

d. Tahanan beban terhubung-singkat

-Veroncang

titik Q yanr optimum pada Gambar l0-29b untuk mendapatkan kepatuhan

keluaran ac maksimum.
Raacanglah kembali pembagi tegangan pada tahap kedua dalam Gambar 10-30 untuk mendapatkan kepatuhan keluaran ac maksimum.
Pada Gambar l0-3 lD, lengkungan dioda cocok dengan lengkungan Zss. Pilihlah re'
sistansi yang menetapkan Isg pada 5 mA.
Ratrcanglah penguat seperti Gambar 10-32 untuk memenuhi ketentuan-ketentuan
ini: Vss = 9 V dan Ra = 3,2 9.

10-30 Carilah

li]-31

lLl.3l

1g.jj

fr
292

BAB 10

Tsntangan

10-34 Buktikan bahwa efisiensi tahapan maksimum dari pengikut emiter dorong-tarik kelc
B adalah 78,6 persen.

19-35 Pengikut emiter drrong-tarik kelas B pada Gambar lo-33a tidak menggunakan prategangan lainnyarJelaskan mengapa tak ada distorsi pelintasan.
+5V

+15 V

+5V

o-fLfL

lbl

Gambar 10-33

10-36 Rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar l0-330 disebut pendorong arus (current
booster). Bila transistor nyala pada vsB = 0,7 v, berapa arus sumber pada titik ini?
Bila 0a" = 80, berapa arus beban bila arus sumber 5 mA? Dapatkah anda membayang
kan kegunaan rangkaian ini?

Komputer
19-37 variabel-variabel pada mikrokomputer yang khas harus dimulai dengan'huruf, A
sampai Z. Karakter yang kedua dapat berupa huruf atau bilangan I sampai 9. cor
" toh variabel-variabel yang sah adalah P, D3, R4 dan PS. Tak jadi masalah bila digunakan lebih dari dua karakter, tetapi komputer hanya mengenal dua karakter yang
pertama saja. oleh karena itu, komputer tak dapat membedakan antara ICe dan
ICSAT. Dari variabel-variabel berikut ini, mana yang sah?

a. PS
b. swQ

c.R
d. rcQ
e. VCEQ
10-38 subrutil adalah program yang lebih kecil yang diseupkan di dalam program yang
lebih besar. Subrutin dapat digunakan berkali-kali selama pelaksanaan program yang
lebih besar. Pernyataan GosuB dan RETURN mempermudah anda menggunakan
subrutin kapanpun anda inginkan. Misalnya, program berikut ini yang menghitung
arus jenuh ac dan tegangan putus ac sebuah penguat CE:

l0 PRINT "ENTER ICQ": INpUT ICe

20
30
40
50
60
70

PRINT "ENTER VCEQ": INPUT VCEe

PRINT "ENTER RC": INPUT RC
PRINT "ENTER RL',: INPUT RL

cosuB

1000

PRINT "THE SATURATION CURRENT IS'': PRINT ISAT

PRINT "THE CUTOFF VOLTAGE IS": pRINT VOFF

80 STOP

PENGUAT DAYA KELAS A DAN KELAS B

293

1000Y=l/RC+l/RL
l0l0 R = l/Y
1020 ISAT = ICQ + VCEQ/R

virQ

voFF =
IO4O RETURN
1030

ICQ'*R

Setelah anda memasukkan

l0'39

,lgq, Vcpe, Rc,

dan

R;,

program rnenemui pernyataan

GOSUB 1000. Jalur 1000 sampai 1040 adalah subrutin. Su!,rutin selalu.diakhiri
d.engan Ber4yataan RETURN; pernyataan ini.rneminta kompuler untuk tcemUati.ke
program utama. Bila komputer kembali, ia pergi ke jalur 60.
Apa yang dihitung komputer pada jalur 1020? Pada jalur 1030? Apa yang dicetak komputer pada layar?
Ada sebuah subrutin sebagai berikut:
2000 PS = ICQ*R
2010 NS = VCEQ
2O2O

IF

PS

< NS THEN GOTO

2O5O

2030 PP = 2*NS

.2040coTo2060
2050 PP = 2*PS
2060 RETURN

1040
l0-41

Apa ypng dihitung pada jalur 2000? Jalur 2030? Bila,.PS lebih kecil darrpp{a Ng,
berapa harea PP bila subrutin berakhir?
Tulislah sebuah subrutin seperti Soal lG38 yang menghitung kepaluban keluaran
ac dari pengikut emiter kelas A. Mulailah dari jalur 3000.
Tulislah sebuah progrbm yang memasukkan batas kemampltan daya pada 25oC, fak-

tor

penurundrt batas kemampuan, dan suhu lingkurrga4. Program harus diakhiri

dengan menceak nilai kemamtrdn daya yang baru