Finoo.id – Pengertian Power Amplifier, Fungsi Dan Jenis-Jenisnya. Amplifier adalah perangkat yang cukup umum, tetapi sedikit orang yang tahu dengan detail tentang perangkat ini.
Perangkat ini sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari, terutama bagi mereka yang sering mendengarkan musik melalui perangkat audio.
Dengan adanya amplifier, sinyal audio dengan volume kecil dapat diperkuat sehingga menjadi lebih besar.
Pengertian Power Amplifier (Penguat Daya)
Power Amplifier, atau sering disebut Penguat Daya, adalah sebuah rangkaian elektronik yang berfungsi untuk memperkuat atau memperbesar sinyal masukan.
Dalam bidang audio, power amplifier digunakan untuk menguatkan sinyal suara analog dari sumber suara (input) sehingga menghasilkan sinyal suara yang lebih besar (output).
Sumber sinyal suara dapat berasal dari transduser seperti mikrofon, yang mengkonversikan energi suara menjadi sinyal listrik, atau Optical Pickup yang mengubah getaran mekanik menjadi sinyal listrik.
Sinyal listrik berbentuk sinyal AC tersebut kemudian diperkuat dalam arus (I) dan tegangan (V), sehingga menghasilkan output yang lebih besar. Besaran penguatan ini sering disebut dengan istilah gain.
Gain, yang dilambangkan dengan G dan diukur dalam decibel (dB), adalah hasil dari pembagian daya pada bagian output (Pout) dengan daya pada bagian input (Pin), dalam bentuk sinyal listrik AC. Rumusnya dapat dituliskan sebagai:
G = 10log (Pout/Pin)
Dalam keterangan tersebut:
- G adalah Gain (penguatan) yang diukur dalam satuan dB.
- Pout adalah daya pada bagian output.
- Pin adalah daya pada bagian input.
Pada umumnya, sinyal listrik yang dihasilkan oleh transduser input memiliki amplitudo yang sangat kecil, sekitar beberapa milivolt atau bahkan hanya beberapa mikrovolt.
Oleh karena itu, sinyal listrik tersebut perlu diperkuat agar dapat menggerakkan atau mengoperasikan perangkat transduser output seperti speaker atau perangkat output lainnya.
Pada penguat sinyal kecil (small signal amplifier), faktor utamanya adalah penguatan linearitas dan peningkatan gain.
Karena tegangan dan arus sinyal yang kecil, efisiensi daya dan kemampuan penanganan daya menjadi faktor penting yang perlu diperhatikan.
Sementara itu, power amplifier atau penguat sinyal besar adalah jenis penguat yang memberikan daya yang cukup untuk menggerakkan speaker atau perangkat listrik lainnya.
Daya yang dihasilkan umumnya berkisar dari beberapa watt hingga puluhan watt, bahkan mencapai ratusan watt.
Selain faktor penguatan yang disebut Gain, ada juga istilah lain dalam power amplifier yaitu tingkat fidelitas (Fidelity).
Sebuah amplifier dikatakan memiliki fidelitas tinggi (High Fidelity) jika menghasilkan sinyal keluaran (output) yang memiliki bentuk yang sama dengan sinyal masukan (input).
Perbedaannya hanya terletak pada tingkat penguatan amplitudo atau tegangan. Jadi, fidelitas mengacu pada sejauh mana sinyal keluaran menyerupai replika sinyal masukan.
Ada satu faktor penting lainnya yang harus diperhatikan pada penguat daya, yaitu faktor efisiensi.
Efisiensi pada penguat daya adalah perbandingan atau persentase daya output dengan daya input yang menunjukkan efisiensi daya dari penguat.
Sebuah power amplifier dikatakan memiliki efisiensi tinggi atau 100% efisiensi jika tidak ada kerugian daya selama proses penguatan.
Fungsi Power Amplifier
Berikut ini beberapa fungsi dari power amplifier:
1. Mengatur Karakteristik Suara
Power amplifier dapat digunakan sebagai pengatur karakteristik suara seperti treble, bass, balance, volume, dan middle.
Terutama jika dilengkapi dengan komponen tambahan seperti AUX, seperti pada perangkat TOA. Dengan demikian, karakteristik suara pada amplifier dapat diubah sesuai dengan preferensi atau keinginan pengguna.
2. Menyesuaikan Suara Keluaran (Output)
Power amplifier memiliki kemampuan untuk menghasilkan output yang hampir identik dengan sinyal suara input-nya.
Hal ini dapat dicapai karena amplifier dilengkapi dengan komponen yang disebut pre-amp. Sinyal input yang dapat dihubungkan ke amplifier termasuk:
- DVD
- MP3 Player
Kedua sumber suara tersebut memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Namun, keberadaan komponen pre-amp ini memungkinkan amplifier untuk memperkuat sinyal dan menghasilkan suara yang hampir sama dengan sinyal input-nya.
3. Sebagai Penguat Suara
Amplifier berfungsi untuk memperkuat sinyal audio yang kemudian akan dihasilkan melalui gelombang suara pada loudspeaker.
Namun sebelumnya, sinyal suara input akan diubah terlebih dahulu menjadi sinyal listrik agar tegangannya dapat ditingkatkan. Setelah tegangan meningkat, sinyal tersebut akan menghasilkan suara yang lebih besar.
Jenis Power Amplifier dan Tabelnya
| Jenis Sinyal | Jenis Konfigurasi | Klarifikasi | Frekuensi Operasi |
|---|---|---|---|
| Sinyal Kecil | Common Emitter | Penguat Kelas A | Arus Langsung (DC) |
| Sinyal Besar | Common Base | Penguat Kelas B | Frekuensi Audio (AF) |
| Common Collector | Penguat Kelas AB | Frekuensi Radio RF | |
| Penguat Kelas C | Frekuensi VFH, UHF, SHF |
Untuk mengelompokkan jenis-jenis power amplifier, salah satu cara yang umum digunakan adalah dengan membaginya berdasarkan “kelas” amplifier.
Kelas amplifier umumnya terdiri dari kelas A, AB, B, C, dan D. Berikut ini penjelasan singkat tentang masing-masing kelas power amplifier tersebut.
Class A Power Amplifier
Penguat kelas A adalah jenis penguat yang dirancang dengan cara yang paling sederhana dan paling umum digunakan. Nama “kelas A” ini mengindikasikan bahwa penguat ini dianggap sebagai kelas terbaik.
Power amplifier kelas A memiliki tingkat distorsi sinyal yang rendah dan linearitas yang paling tinggi dibandingkan dengan kelas penguat lainnya.
Power amplifier kelas A umumnya menggunakan transistor tunggal (transistor bipolar, IGBT, FET) yang terhubung dalam konfigurasi Common Emitter (Emitor Bersama).
Titik kerja (titik Q) biasanya berada di tengah kurva karakteristik atau pada setengah tegangan Vcc (Vcc/2) dengan tujuan untuk mengurangi distorsi selama penguatan sinyal.
Power amplifier kelas A ini memperkuat sinyal input satu siklus penuh atau 360°. Untuk mencapai linearitas dan penguatan yang tinggi, amplifier kelas A ini membutuhkan transistor dalam keadaan aktif sepanjang siklus sinyal AC.
Hal ini mengakibatkan pemborosan daya dan panas berlebih, sehingga mengurangi efisiensi. Efisiensi power amplifier kelas A hanya berkisar antara 25% – 50%.
Class B Power Amplifier
Kelas B diciptakan sebagai solusi untuk meningkatkan efisiensi dan mengatasi masalah yang dihadapi oleh power amplifier kelas A.
Titik kerja (Q-point) pada power amplifier kelas B berada di ujung kurva karakteristik, sehingga hanya memperkuat setengah gelombang input atau 180° gelombang.
Dikarenakan hanya memperkuat gelombang setelahnya dan mematikan setengah gelombang lainnya, power amplifier kelas B memiliki efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan power amplifier kelas A.
Secara teoritis, amplifier kelas B memiliki efisiensi sekitar 78,5%. Namun, kelemahan dari power amplifier kelas B adalah terjadinya distorsi cross-over.
Class AB Power Amplifier
Power amplifier kelas AB merupakan kombinasi dari power amplifier kelas A dan kelas B. Power amplifier kelas AB ini merupakan kelas penguat yang banyak digunakan dalam desain Audio Power Amplifier.
Titik kerja power amplifier kelas AB berada di antara titik kerja power amplifier kelas A dan kelas B, sehingga power amplifier kelas AB dapat menghasilkan penguatan sinyal tanpa distorsi seperti pada power amplifier kelas A, dan pada saat yang sama memperoleh efisiensi daya yang lebih tinggi seperti pada power amplifier kelas B.
Power amplifier kelas AB memperkuat sinyal dalam rentang 180° hingga 360° dengan efisiensi daya berkisar antara 25% hingga 78,5%.
Class C Power Amplifier
Amplifier kelas C digunakan untuk memperkuat sinyal input kurang dari setengah gelombang (kurang dari 180°), yang mengakibatkan tingginya distorsi pada outputnya.
Namun, amplifier kelas C memiliki efisiensi daya yang sangat baik, mencapai efisiensi daya hingga 90%.
Amplifier kelas C sering digunakan dalam aplikasi khusus seperti penguat pada pemancar frekuensi radio dan perangkat komunikasi lainnya.
Class D Power Amplifier
Power amplifier kelas D menggunakan penguatan dalam bentuk pulsa, yang sering disebut sebagai Pulse Width Modulation (PWM).
Lebar pulsa pada power amplifier kelas D ini sebanding dengan amplitudo sinyal input, dan pada tahap akhir, sinyal PWM akan mengendalikan transistor untuk beroperasi dalam mode switching ON dan OFF sesuai dengan lebar pulsa tersebut.
Secara teoritis, power amplifier kelas D dapat mencapai efisiensi daya hingga 90% – 100% karena transistor yang digunakan bekerja sebagai saklar biner yang sempurna. Hal ini menghindari pemborosan waktu selama transisi sinyal dan tidak ada daya yang terbuang ketika tidak ada sinyal input.
Transistor yang umumnya digunakan dalam power amplifier kelas D adalah transistor jenis MOSFET. Suatu power amplifier kelas D umumnya terdiri dari generator gelombang segitiga, komparator, rangkaian saklar, dan Filter Rendah (Low Pass Filter).
Meskipun power amplifier kelas D dapat mencapai efisiensi daya yang tinggi, namun amplifier ini membutuhkan sumber daya yang stabil, dan respons frekuensinya sangat tergantung pada impedansi speaker yang digunakan.
Jenis Amplifier
Pada umumnya, terdapat empat jenis amplifier yang umum digunakan. Berikut ini akan dijelaskan secara lebih rinci mengenai masing-masing jenis amplifier tersebut.
1. Output Transformer (Power Amplifier OT)
Amplifier jenis ini disebut sebagai Amplifier Output Transformer (OT) yang menggunakan kopling atau transformator untuk menghubungkan rangkaian penguat akhir dengan beban speaker.
Amplifier OT umumnya memiliki respon frekuensi yang berada pada rentang audio menengah, sehingga reproduksi nada bassnya tidak optimal.
Kelebihan dari amplifier OT adalah ketahanannya terhadap short circuit pada penguat akhir, sehingga loudspeaker tidak mudah rusak.
Amplifier jenis ini sering digunakan dalam situasi di mana diperlukan peningkatan volume suara seperti saat berpidato, memberikan ceramah, dan sejenisnya.
2. Output Transformer Less (Power Amplifier OTL)
Amplifier jenis ini dikenal sebagai Amplifier Output Transformerless (OTL), yang tidak menggunakan transformator sebagai kopling antara rangkaian amplifier dengan pengeras suara.
Amplifier OTL memiliki karakteristik khusus terkait dengan catu daya (power supply) yang digunakan. Amplifier OTL menggunakan tegangan non-simetris untuk beroperasi.
Selain itu, Amplifier OTL juga ditkaliani dengan penggunaan kapasitor yang cukup besar, seringkali lebih dari 1000µF. Kapasitor yang digunakan biasanya adalah jenis Electrolytic Capacitor (ELCO) yang memiliki polaritas positif (+) dan negatif (-).
Salah satu fungsi utama kapasitor dalam amplifier ini adalah untuk menstabilkan tegangan listrik. Amplifier OTL biasanya digunakan dalam berbagai perangkat elektronik seperti televisi, handphone, radio, laptop, dan lain sebagainya.
3. Output Capasitor Less (Power Amplifier OCL)
Amplifier jenis ini umumnya digunakan untuk penguatan amplitudo yang besar, oleh karena itu, amplifier ini biasanya menggunakan catu daya (power supply) simetris.
Selain itu, amplifier OCL dianggap lebih aman dalam menghasilkan output ke loudspeaker.
Amplifier jenis ini memiliki karakteristik khusus di mana salah satu ujung beban keluaran terhubung dengan CT transformator.
CT transformator berfungsi sebagai sumber tegangan pada titik simpul atau tengah gelombang suara yang dihasilkan.
Sebagai hasilnya, sinyal suara yang dihasilkan oleh amplifier jenis ini memiliki amplitudo yang lebih besar dan memberikan respons nada bass yang lebih kuat dibandingkan dengan jenis amplifier lainnya.
4. Power Amplifier BTL (Bridge Transformer Less)
Amplifier jenis ini merupakan hasil penggabungan dua amplifier menggunakan sistem yang sering disebut sebagai “bridge”.
Dengan menggunakan konfigurasi bridge, amplifier BTL akan menghasilkan sinyal amplitudo yang dua kali lipat lebih besar daripada penggunaan satu amplifier saja.
Namun, seringkali amplifier BTL mengalami masalah berlebihan panas pada masing-masing IC (Integrated Circuit).
Untuk mengatasi masalah tersebut, diperlukan pemasangan pendingin yang cukup besar pada setiap IC untuk mencegah terjadinya kerusakan atau kelebihan panas.
Cara Kerja Amplifier
Rangkaian amplifier audio terdiri dari serangkaian komponen yang dirancang untuk memperoleh penguatan arus dan tegangan.
Cara kerjanya melibatkan beberapa tahap, dimulai dari penguatan tegangan hingga mencapai tahap output daya.
1. Penguat Tegangan
Pada tahap ini, sinyal dari sumber daya input diberikan kepada amplifier elektronik. Sinyal ini memiliki rentang milivolt dan berperan dalam menggerakkan tahap berikutnya.
Pada tahap ini, tegangan yang cukup besar diperkuat untuk diproses pada tahap selanjutnya.
Tujuannya adalah untuk mencapai penguatan tegangan yang diperlukan untuk menciptakan amplifier kelas A. Dalam mencapai penguatan tegangan tersebut, digunakan dua atau lebih amplifier kelas A yang dikombinasikan dengan komponen resistor-kapasitor (RC).
2. Driver
Pada tahap ini, terjadi amplifikasi tegangan dan tahap output daya. Amplifikasi tegangan saja tidak cukup untuk mendorong tahap output daya.
Tahap ini, dengan impedansi input daya yang rendah, berfungsi sebagai tahap middle yang memberikan penguatan arus.
Selain itu, tahap ini juga memberikan penguatan daya yang cukup.
3. Output
Tahap terakhir ini terdiri dari dua pendekatan utama, yaitu pengaturan push-pull dan transistor tunggal.
Namun, kebanyakan orang lebih memilih menggunakan pengaturan push-pull karena dianggap lebih efisien dan menghasilkan output daya yang tinggi. Keuntungan lainnya adalah adanya pembatalan arus searah (DC) dan pembatalan harmonik.
Komponen Penyusunan Amplifier
Agar dapat berfungsi, amplifier terdiri dari beberapa komponen yang membentuk rangkaian. Beberapa komponen tersebut meliputi:
1. Trafo
Pada amplifier, trafo memiliki peran sebagai sumber daya utama. Fungsinya adalah menurunkan tegangan agar sesuai dengan kebutuhan amplifier.
Untuk menghasilkan daya penguatan yang besar, diperlukan juga sumber daya yang besar yang disalurkan ke dalam amplifier.
2. ELCO (Electrolyte Capacitor)
Komponen ini memiliki fungsi untuk melakukan penyearahan arus listrik bergelombang menjadi arus yang lebih rata. Selain itu, komponen ini juga memiliki pengaruh terhadap karakteristik suara bass pada amplifier.
Semakin besar ukuran komponen ini, semakin baik kualitas bass yang dihasilkan. Dengan kata lain, fungsi komponen ini pada amplifier adalah untuk menghasilkan sinyal output berkualitas yang sesuai dengan sinyal input yang diterima.
Hal ini dicapai melalui proses penyaringan arus listrik yang dilakukan oleh komponen tersebut
3. Tone Control
Komponen ini memiliki fungsi untuk mengatur karakteristik frekuensi atau nada suara. Dengan menggunakan komponen ini, kita dapat mengatur suara treble, middle, dan bass sesuai dengan preferensi kita.
Selain itu, komponen ini juga digunakan untuk mengatur amplitudo sinyal audio. Terdapat dua metode umum yang digunakan dalam tone control, yaitu metode aktif dan pasif.
Setiap metode memiliki fungsi yang berbeda, tetapi tujuan utamanya tetap sama, yaitu memungkinkan kita untuk menyesuaikan output suara sesuai dengan keinginan kita.
4. Sanken
Sanken (jengkol) adalah transistor yang dirancang khusus untuk digunakan dalam power amplifier. Biasanya, setidaknya 2 sanken digunakan dalam sebuah amplifier, dan jika diinginkan, jumlahnya dapat ditambah sesuai dengan kebutuhan. Sanken merupakan komponen yang sangat penting dalam amplifier.
Untuk menjaga performa yang optimal, komponen ini perlu dipasang pada heatsink agar panasnya dapat disalurkan keluar dan mencegah terjadinya peningkatan suhu yang berlebihan.
Baca juga :
- Pengertian Sensor, Jenis & Klasifikasinya Yang Tepat
- Pengertian Tespen, Fungsi dan Cara Menggunakanya Yang Tepat
- Pengertian Low Pass Filter, Fungsi dan Konfigurasinya
- Pengertian Flip-Flop, Fungsi dan Cara Kerjanya Secara Lengkap
Penutup
Secara keseluruhan, Power Amplifier memiliki peranan penting dalam sistem audio dan komunikasi. Pengertian Power Amplifier sebagai perangkat yang digunakan untuk meningkatkan daya atau kekuatan sinyal suara memberikan dampak signifikan pada kualitas suara yang dihasilkan.
Selain itu, Power Amplifier juga mampu mengatasi tantangan jarak yang mungkin menjadi batasan bagi sinyal suara.
Keberadaan Power Amplifier menjadi bukti nyata bahwa teknologi kini telah mampu membantu kita dalam meningkatkan kualitas hidup sehari-hari.
Dengan pemahaman yang baik mengenai penggunaan dan manfaat Power Amplifier, kita dapat memanfaatkannya dengan optimal dan efisien.
Semoga informasi yang telah disampaikan dalam artikel finoo.id ini mampu memberikan pemahaman yang jelas tentang Pengertian Power Amplifier kepada semua pembaca.
