FIG.12.36

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan
2. Tujuan
3. Alat dan Bahan
4. Dasar Teori
5. Example
6. Problem
7. Soal Latihan
8. Percobaan
9. Download File

1. Pendahuluan [Kembali]

    Penguat daya kelas B merupakan salah satu konfigurasi penguat yang banyak digunakan dalam sistem audio dan RF karena efisiensinya yang lebih tinggi dibandingkan kelas A. Penguat ini menggunakan dua transistor yang bekerja secara komplementer untuk menguatkan sinyal positif dan negatif dari input. Dalam praktikum ini, akan dilakukan simulasi penguat daya kelas B menggunakan perangkat lunak Proteus untuk menganalisis efisiensi dan daya keluaran.

2. Tujuan [Kembali]

• Menganalisis cara kerja rangkaian penguat daya kelas B menggunakan simulasi.

• Menghitung efisiensi penguat berdasarkan hasil simulasi.

• Mengetahui hubungan antara daya input, daya output, dan rugi daya pada penguat kelas B.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

1. Software Proteus 8 

2. Transistor NPN dan PNP 
   

    Sederhananya, transistor npn merupakan komponen elektronika yang terdiri dari dua semikonduktor tipe-n yang mengapit semikonduktor. Ketika sinyal kecil diberikan pada lapisan basis transistor, maka transistor NPN akan mengalirkan arus listrik dari lapisan kolektor ke lapisan emitor. Arus listrik yang mengalir melalui transistor dapat dikendalikan oleh sinyal kecil yang diberikan pada lapisan basis.

   

3. Resistor (sesuai skema: R1, R2, R3)
   

    Resistor adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran arus listrik dalam suatu rangkaian, komponen ini digunakan untuk mengatur arus, membagi tegangan, melindungi komponen lain dari arus berlebih, dan sebagai bagian dari filter, pengatur waktu, atau pembentuk sinyal. Nilai hambatan resistor ditentukan oleh kode warna atau ditulis langsung pada bodinya.
   

4. Dioda bias (D1)
   

   Berfungsi sebagai penyearah yang mengubah arus AC menjadi arus DC
   
   
   

5. Kapasitor kopling (C1 dan C2)
   

   Kapasitor berfungsi sebagai penyimpan energi, penghalang arus searah (DC), penyaring sinyal, dan pengatur waktu dalam rangkaian elektronik. Selain itu, kapasitor juga dapat digunakan sebagai kopling antar rangkaian, untuk menstabilkan tegangan, dan untuk memutus arus dalam rangkaian.
   
   
   

6. Beban RL = 8 Ω

7. Sumber daya: +Vcc = +30 V dan −Vee = −30 V
   

8. Generator sinyal (untuk memberikan Vin)

4. Dasar Teori [Kembali]

   Penguat kelas B menggunakan dua transistor dalam konfigurasi push-pull, di mana masing-masing transistor hanya menghantarkan selama setengah siklus sinyal input. Rangkaian ini menggunakan bias dioda agar transistor berada tepat di ambang konduksi, mengurangi distorsi crossover.

Rumus penting:

• Daya input (DC):

  $$P_i=V_{CC}\cdot I_{DC}=V_{CC}\cdot \frac{2}{\pi }\cdot \frac{V_o}{R_L}$$

• Daya output (AC):

  $$P_o=\frac{V_{RMS}^2}{R_L}$$

• Efisiensi:

  $$\eta =\frac{P_o}{P_i}\times 100\mathrm{\%}$$

Kelebihan:

• Efisiensi tinggi (hingga 78.5% secara teoritis)

• Tidak memerlukan disipasi daya besar saat idle

Kekurangan:

• Distorsi crossover bila tanpa bias

• Membutuhkan catu daya ganda (positif dan negatif)

5. Example [Kembali]

1.Sebuah amplifier Class B push-pull memiliki tegangan suplai Vcc=20V, beban 8Ω, dan menghasilkan tegangan output maksimum Vout​=18Vpeak​. Hitung daya output maksimum dan efisiensi teoritisnya.

Jawab :

2.Dalam sebuah amplifier Class B, distorsi crossover terjadi di sekitar titik nol tegangan input. Jelaskan penyebab dan bagaimana cara menguranginya.

Jawab:

• Penyebab : Transistor BJT membutuhkan tegangan minimum (bias) sekitar 0.6–0.7V untuk mulai menghantarkan. Saat tegangan input lebih kecil dari itu, kedua transistor tidak aktif → menyebabkan celah sinyal (distorsi crossover).

• Solusi : Menggunakan konfigurasi Class AB, yaitu dengan memberikan sedikit bias arus agar kedua transistor sedikit aktif walaupun tidak ada sinyal → distorsi crossover bisa dikurangi atau dihilangkan.

.

6. Problem [Kembali]

1. 

Jawab : 

2. 

Jawab : 

7. Soal Latihan [Kembali]

1. Apa yang menjadi ciri utama dari penguat kelas B (Class B amplifier)?

    A. Transistor menghantarkan arus selama seluruh siklus sinyal input (360°)

    B. Transistor menghantarkan arus selama setengah siklus sinyal input (180°)

    C. Transistor selalu dalam keadaan aktif

    D. Tidak ada arus bias pada basis transistor

Jawaban: B

Penjelasan: Dalam penguat Class B, transistor hanya bekerja atau menghantarkan selama 180° dari siklus sinyal input, artinya hanya separuh gelombang sinyal yang dilewatkan oleh masing-masing transistor. Ini yang membedakannya dari Class A (360°) dan Class C (<180°).

2. Salah satu kelemahan dari penguat kelas B adalah:

    A. Konsumsi daya tinggi saat tidak ada input

    B. Efisiensi sangat rendah

    C. Terjadinya cross-over distortion

    D. Tidak dapat digunakan untuk sinyal AC

Jawaban: C

Penjelasan: Karena transistor hanya menghantarkan setengah siklus dan berhenti saat sinyal melewati nol volt, terjadi jeda kecil saat transisi dari satu transistor ke transistor lainnya. Ini menyebabkan cross-over distortion, yaitu distorsi pada bagian tengah sinyal output.

3. Efisiensi maksimum teoritis dari penguat kelas B adalah:

    A. 25%

    B. 50%

    C. 78,5%

    D. 100%

Jawaban: C

Penjelasan: Efisiensi maksimum dari penguat Class B secara teoritis adalah 78,5%, jauh lebih tinggi dibanding Class A (~25–30%). Hal ini karena tidak ada arus kolektor saat tidak ada input, sehingga rugi daya lebih kecil.

8. Percobaan [Kembali]

a) Prosedur 

1. Buka software Proteus dan buat skematik sesuai Gambar 12.36.

2. Tempatkan dua transistor (NPN dan PNP), dioda bias, dan komponen lain sesuai skema.

3. Hubungkan sinyal input (Vin) dari generator sinyal sinusoidal.

4. Pasang RL (resistor beban) sebesar 8 Ω pada output.

5. Jalankan simulasi dan ukur:

   • Tegangan keluaran (peak dan RMS)

   • Arus input dari sumber +Vcc

6. Catat nilai yang dibutuhkan untuk perhitungan daya dan efisiensi.
   
   

b. Rangkaian dan prinsip kerja

• Rangkaian pada Gambar 12.36 merupakan penguat daya kelas B push-pull yang menggunakan dua transistor komplementer: Q1 (NPN) dan Q2 (PNP).

• Saat sinyal input $V_i$ positif, Q1 aktif dan menghantarkan arus ke beban RL dari +Vcc. Sebaliknya, saat sinyal $V_i$ negatif, Q2 aktif dan mengalirkan arus dari −Vee ke beban RL. Kedua transistor bekerja bergantian selama setengah siklus.

• Dioda dan resistor $R_1, R_2, R_3$ memberikan bias kecil pada basis transistor untuk mengurangi distorsi crossover, yaitu distorsi yang terjadi di sekitar titik nol sinyal.

• Kapasitor $C_1$ dan $C_2$ berfungsi sebagai kopling AC, mencegah arus DC masuk ke input dan output.

Analisis Daya dan Efisiensi:

(a) Daya input (DC) $P_i$:
Dihitung berdasarkan arus rata-rata dari sumber +Vcc dan −Vee. Untuk bentuk gelombang sinus, arus DC yang digunakan adalah $\frac{2}{\pi} \cdot \frac{V_o}{R_L}$, sehingga:

$$P_i = V_{CC} \cdot \frac{2}{\pi} \cdot \frac{V_o}{R_L} = 30 \cdot \frac{2}{\pi} \cdot \frac{\sqrt{2} \cdot 8}{8} = 27\,W$$

(b) Daya output (AC) $P_o$:
Output diberikan ke beban RL sebesar 8 Ω, dan sinyal output berbentuk sinus dengan tegangan RMS sebesar 8 V, sehingga:

$$P_o = \frac{V_{RMS}^2}{R_L} = \frac{8^2}{8} = 8\,W$$

(c) Efisiensi $\eta$:
Efisiensi didefinisikan sebagai rasio daya output terhadap daya input:

$$\eta = \frac{P_o}{P_i} \times 100\% = \frac{8}{27} \times 100\% \approx 29.6\%$$

Ini mencerminkan efisiensi penguat saat memproses sinyal sinusoidal. Kelas B idealnya bisa mencapai efisiensi maksimum teoritis sekitar 78.5% untuk sinyal maksimum (tanpa distorsi).

(d) Rugi daya pada transistor ( $P_{2Q}$ ):
Energi yang hilang sebagai panas di transistor Q1 dan Q2 adalah selisih antara input dan output:

$$P_{2Q} = P_i - P_o = 27\,W - 8\,W = 19\,W$$

Artinya, meskipun hanya 8 W disalurkan ke beban, 19 W berubah menjadi panas, sehingga penting mempertimbangkan heatsink pada Q1 dan Q2 saat perancangan praktis.

Vidio Simulasi Rangakain

9. Download File [Kembali]

Download file rangkaian klik disini

Download Datasheet Dioda klik disini

Download Datasheet Resistor klik disini

Download Datasheet Transistor 2N2222 klik disini

Download  Tambahan Datasheet Transistor 2N2222 klik disini

Download Datasheet Kapasitor klik disini