Transistor Sebagai Penguatan Daya

Transistor adalah komponen elektonika yang berfungsi untuk memperkuat dan meningkatkan sinyal dalam komponen elektronika selain itu transistor merupakan  perangkat semikonduktor yang dapat digunakan untuk mengamplifikasi atau mengalihkan sinyal elektronik, Transistor dapat memperkuat frekuensi dengan mengatur arus yang mengalir di dalamnya. 

Ketika sinyal input diberikan ke transistor perubahan arus pada terminal basis transistor akan menghasilkan perubahan arus pada terminal kolektor dan emitor, sehingga menghasilkan penguatan sinyal frekuensi yang diinginkan. Selain bisa menguatkan sinyal transistor juga memiliki kegunaan lain, seperti penguat daya, tegangan, dan arus. Pada kesempatan kaliini artikel ini membahas tentang peran transistor sebagai penguat daya.

Rangkaian penguat pada transistor ini memiliki banyak jenisnya mulai dari, Penguat kelas A, Penguat kelas B, Penguat kelas AB, dan terakhir  Penguat kelas C. Penguat kelas A adalah penguat yang titik kerja efektifnya setengah dari tegangan VCC pada rangkaian penguat. Penguat kelas A membutuhkan bias awal yang menyebabkan penguat dalam kondisi siap menerima sinyal, Penguat kelas A memiliki efisiensi paling rendah dibandingkan dengan rangkaian lainnya, namun penguat kelas A memiliki tingkat distorsi terkecil.

Penguat kelas B adalah penguat yang bekerja berdasarkan tegangan pada bias dari sinyal input yang masuk, titik kerja penguat kelas B berada di titik cut-off yang berarti pada saat kondisi tidak ada sinyal input maka penguat kela B akan berada dalam kondisi OFF, dan baru akan bekerja saat sinyal input dengan level di atas 0.6 Volt (batas tegangan bias transistor).

 Penguat kelas AB merupakan penggabungan dari penguat kelas A dan penguat kelas B. Pada penguat kelas AB titik kerja transistor di geser sedikit untuk meminimalkan distorsi cross over atau cacat pada persimpangan sinyal sinus bagian bawah.

Dan terakhir adalah penguat kelas C konfigurasi pada penguat kelas C mirip dengan penguat kelas AB, yaitu titik kerjanya berada di daerah cut-off. Bedanya penguat kelas C hanya memerluka satu transistor untuk bekerja normal karena penguat kelas C khusus dipakai untuk menguatkan sinyal pada satu sisi atau hanya puncak puncak sinyal saja. 

Penguat kelas C memiliki efisiensi yang tinggi sampai 100% namun dengan fidelitas yang rendah karna pada rangkaian kelas C tidak memerlukan fidelitas, yang dibutuhkan pada penguat kelas C adalah frekuensi kerja sinyal sehingga tidak memperhatikan bentuk sinyal. (Rahmayanti, n.d.)

Berikut salah satu contoh pengerjaan latihan soal rangkaian seri penguatan kelas A :

Sumber : (Boylestad & Nashelsky, 2013)

• Hitung daya input dan output rangkaian di atas. Sinyal input menghasilkan arus base sebesar 5 mA rms.

Solusi :

Mencari nilai IBQ

IBQ = VCC-0.7/RB

     = 18 V - 0.7 V / 1.2K Ohm

     = 17.3 V / 1.2K Ohm

     = 1.4 mA

Mencari nilai  ICQ

ICQ = IBQ

         =  40 (14.42mA)

         = 576.8 mA

Mencari  daya input Pi (dc)

Pi(dc) = VCC-ICQ

           = (18 V)(576.8mA)

           = 10.3824 W

Mencari (rms)

  IC (rms)  = IB(rms)

                      = (40)(5mA)

                      =  200mA

Mencari daya output   P0

P0 = IC^2 (rms) 

      = (200 mA)^2 (16)

      = 640 mW

Jadi nilai daya input (dc) = 10.3824 W dan nilai daya output = 640 mW

• Hitunglah daya input yang dihasilkan pada rangkaian di atas jika RB = 1.5 K

Solusi :

Mencari nilai arus titik kerja di base IBQ

IBQ  = VCC-0.7 V /RB 

         = 18 V - 0.7 V / 1.5 K Ohm

         = 17.3 V / 1.5K Ohm

         = 11.5mA

Mencari nilai arus titik kerja di kolektor ICQ

 ICQ = IBQ

          = 40 (11.5 mA)

          = 460 mA

Mencari nilai daya input (dc)

Pi (dc) = (VCC) (ICQ)

               = (18 V)(460 mA)

              = 8.28 W

Jadi nilai daya input maksimal saat RB = 1.5 K adalah 8.28 W

• Berapa daya output maksimum yang dapat diberikan jika RB = 1.5 K

Solusi :

Pada saat Pi = 8.28 W, asumsi maksimum efisiensi sebesar 25% lalu mencari nilai output dengan persamaan

max %  = max Po (ac) / max Pi (dc) 100%

      25%  =  Po / 8.28 W 100%

                 = 0.25(8.28 W)

                 = 2.07 W

Mencari nilai VCEQ

VCEQ =  VCC - (ICQ)(RC)  

            = 18 -- (46010-3)(16)

            = 10.64 V

Sehingga daya output maksimal ( dapat dihitung dengan

Po =  VCE^2 (P) / 2RC

      = (10.64)^2 / 2(16) 

      = 3.5378 W

Jadi nilai daya output maksimal adalah 3.5378 W

• Jika rangkaian dibiaskan pada tegangan tengah dan operasi titik kolektor tengah, berapakah daya input untuk daya output maksimum 1.5 W

Solusi :

Mencari nilai ICQ

ICQ = VCC - VCE / RC

        = 18 V - 9 V / 16 Ohm

        =  0.5625 A

Mencari nilai daya input

Pi(dc) = VCC (ICQ)

             = (18 V)(0.5626 A)

             = 10.125 W

Jadi nilai daya input pada saat nilai daya output maksimum 1.5 W adalah 10.125 W

Jadi kesimpulannya transistor merupakan suatu komponen elektronika yang mempunyai peran sebagai penguat dan meningkatkan sinyal, selain menguatkan dan meningkatkan sinyal transistor juga dapat memperkuat daya, tegangan, dan arus. 

Penguatan transistor memiliki banyak jenis konfigurasi, mulai dari penguatan kelas A, penguatan kelas B, penguatan kelas AB dan penguatan kelas C. masing masing dari rangkaian tersebut memiliki kegunaan dan cara kerjanya masing masing.

Daftar Pustaka

Boylestad, R. L., & Nashelsky, L. (2013). Electronic devices and circuit theory (11th ed). Pearson Prentice Hall.

Rahmayanti, S. (n.d.). Transistor Sebagai Penguat. https://knowledgecross.wordpress.com/2020/06/08/transistor-sebagai-penguat/