Karakteristik Dan Cara Kerja Penguat Kelas B

Ciri khas dari jenis penguat kelas B terdiri dari sepasang transistor komplementer dengan type yang berbeda. Yang satu transistor jenis NPN, sementara pasangannya berjenis PNP. Meskipun terdiri dari dua buah transistor namun keduanya mendapatkan input sinyal yang sama besarnya namun dengan fase yang berlawanan. Sehingga satu transistor hanya memperkuat sinyal input sebesar setengan siklus gelombang (180°) dan transistor keduanya memperkuat setengah siklus gelombang input sisanya. Meskipun masing masing hanya memeprkuat sinyal sebesar setengah gelombang, namun pada hsil outputnya akan disatukan kembali menjadi satu gelombang penuh.

Karena itu jenis penguat kelas B ini hanya memiliki sudut konduksi 180° atau 50% saja dari sinyal input. Selama pengoperasian jenis rangkaian ini terjadi proses tarik dan mendorong sinyal anattara kedua transistor. Sehingga jenis rangkaian penguat ini dinamakan juga penguat pushpull.

Contoh rangkaian penguat kelas B digambarkan pada skema di bawah ini :

Gambar diatas menunjukkan rangkaian sederhana amplifier kelas B yang menggunakan dua buah trafo CT (T1) yang berfungsi untuk membagi sinyal input menjadi dua buah sinyal yang sama besar dengan beda fase. Sementara trafo T2 berfungsi untuk menyatukan kembali kedua fase gelombang sinyal output yang telah diperkuat oleh dua transistor komplementer diatas. Pada model rangkaian diatas menggunakan dua transistor dengan type yang sama jenis NPN dengan masing masing terminal emitornya disatukan.

Arus yang akan diumpankan pada beban di terminal output rangkaian diberikan oleh tiap tiap transistor. Pemberian arus ke beban berkurang dari satu transistor dan meningkat di transistor lainnya, demikan berlangsungsepanjang siklus sinyal. Sehingga pada dua titik output terjadi ayunan gelombang sinyal output dari nol menjadi meningkat dua kali lipat. Hal ini menghasilkan peningkatan efisiensi penguat hingga 70%.

Saat kondisi tidak terdapat sinyal input, masing masing transistor akan membawa arus kolektor statis yang normal dimana besarnya ditentukan oleh bias tegangan pada basis. Karena trafo yang digunakan mempunyai titik tengah CT makakedua aliran arus kolektor twersebut akan mengalir denganarah yang berlawanan. Sehingga tidak akan terjadi magnetisai pada inti trafo yang dapat menyebabkan distorsi.

Ketika diberikan input pada rangkaian, maka akan timbul sinyal input pada kumparan sekunder trafo T1 . Input basis pada kedua transistor akan memiliki fase sinyal input yang berlawanan. Sehingga bila basis transistor TR1 mendapatkan fase positif maka akan mendorong transistor supaya berada dalam kondisi aktif dan menyebabkan arus kolektornya meningkat. Pada saat yang sama arus pada basis TR2 akan emnjadi negatif sehingga memaksa transistor TR2 berada dalam kondisi Cut Off dan menyebabkan arus kolektor menjadi nol (0). Demikian proses tersebut akan berlangsung secara bergantian. Sehingga menghasilkan metode penguatan dimana separuh fase positif dikuatkan oleh transistor satu sementara transistor lainnya memperkuat separuh negatif lainnya.

Penguat kelas B tidak memiliki bias tegangan DC opada terminal basisnya. Transistor hanya akan aktif ketika sinyal input lebih besar dari tegangan basis-emitor transistor. karena itu pada kondisi input 0 maka tidak ada konsumsi daya oleh transistor.

Dibawah ini merupakan gambar bentuk kurva penguat kelas B.

Salah satu kelebihan dari penguat kelas B dibandingkan dengan penguat kelas A adalah tidak terdapat aliran arus ketika tidak ada sinyal input yang dimasukan. Sehingga tidak menyebabkan panas pada transistor ketika tidak ada sinyal masuk. Kondisi ini menambah daya tahan transistor karena tidak harus beroperasi terus menerus. Nilai efisiensi kierja transistor pun meningkat lebih baik mencapai 70%.

Penggunaan trafo balance  merupakan salah satu kekurangan yang dimiliki oleh penguat ini karena membtuhkan biaya yang lebih besar untuk membuat trafo. Ukuran trafo yang relatif besar pun cukup membuat desain papan rangkaian menjadi lebih lebar dan luas yang pada akhirnya akan membutuhkan tempat yang lebih besar. Karena itu dirancang satu bentuk rangkaian penguat yang merupakan pengembangan dari penguat pushpull kelas B dengan nama penguat simetris. Kelebihan jenis penguat simetris ini tidak lagi menggunakan trafo balance pada desain rangkaiannya.

Karena menghilangkan komponen trafo balance, bentuk rangkaian dapat dibuat lebih kecil dan ringkas namun mampu menghasilkan daya output yang sama. Selain itu tidak terjadi efek magnetik yang ditimbulkan oleh penggunaan trafo yang dapat menyebabkan distorsi.

Bentuk rangkaian penguat kelas B tanpa menggunakan trafo ditunjukkan pada gambar dibawah ini :

Rangkaian penguat kelas B simetris diatas menggunakan dua buah transistor komplementari dengan type yang berbeda : NPN dan PNP. Kedua transistor tersebut akan menguatkan sinyal setiap setengah siklus gelombang yang berbeda fase. Penggunaan dua buah transistor pada penguat ini tentu akan lebih meningkatkan nilai penguatan (gain) dibandingkan dengan  jenis rangkaian penguat kelas A. Namun ada satu kekurangan dari amplifeir kelas B yaitu masih terdapat crossover distrosi.

Pada materi tentang dasar transistor telah dijelaskan bahwa untuk membuat transistor berada dalam kondisi aktif, perlu diberikan tegangan bias pada terminal basis minimal 0,7Volt. Pada sistem penguat kelas B transistor output tidak mendapatkan pre bias saat berada dalam kondisi ON.

Hal ini berarti bagian gelombang sinyal yang berada jatuh di bawah 0,7 Volt tidak bisa direproduksi oleh penguat secara akurat. Ini disebabkan karena pengaruh pergantian kerja transistor yang tidak tepat berada pada titik nol crossover.

Masing masing transistor output mempunyai titk area 0,7 Volt setiap setengah siklus gelombang bbaik negatif maupun positif. Kondisi ini menyebabkan terdapat keadaan dimana kedua transistor berada dalam posisi Off secara bersamaan.

Cara yang bisa dilakukan untuk mengatasi kondisi ini adalah dengan menambahkan dua sumber tegangan untuk memberikan bias kepada transistor sedikit diatas titik 0.7 Volt. Alih alih menggunakan dua sumber tegangan kecil tambahan, digunakan dua buah dioda sebagai gantinya. Penambahan dua buah dioda pada rangkaian penguat ini menghasilkan satu kelas penguat baru yang dikenal dengan nama penguat kelas AB.

Seperti kita ketahui sebelumnya bahwa untuk mengaktifkan transistor perlu diberikan tegangan bias basis sebesar 0,7 Volt. Sehingga diperlukan pemasangan dioda untuk menggantikan resistor untuk memberikan bias tegangan pada basis. Tegangan bias yang ada pada terminal basis transistor akan sama dengan penurunan besar tegangan maju yang ada pada dioda. Kedua dioda ini sering disebut sebagai dioda bias.

Berikut ini contoh rangkaian penguat kelas AB :

Jenis penguat kelas AB merupakan model penguat perpaduan dari penguat kelas A dan B. Penambahan kedua dioda bias diatas mencegah transistor beroperasi saat tidak ada sinyal input dimasukan. Selain itu dengan bentuk rangkaian seperti ini transistor akan beroperasi normal ketika terdapat sinyal input sehingga menghilangkan distorsi yangakan mengganggu kinerja transistor.

Arus kolektor akan mengalir saat ada sinyal input yang diamsukkan, namun tidak terlalu besar bila dibandingkan dengan konfigurasi rangkaian penguat kelas A. Hal ini berarti transistor akan aktif selama lebih dari setengah siklus gelombang dan jauh lebih lebih kecil dari satu siklus penuh gelombang. Sudut konduksi yangdibentuk pada rangakain openguat ini berada pada sekitar 180° hingga 360° dari sinyal input tergantung dari besar bias tambahan yang digunakan. Besar tegangan pada dioda bias bisa ditambahkan hingga beberapa kali dengan cara memasang beberapa buah dioda secara seri.

Jenis amplifier / penguat kelas B lebih banyak disukai dibandingkan dengan kelas A untuk penggunaan daya besar seperti pada perangkat audio lapangan. Sehingga tidak jarang kita temui rangkaian penguat dengan konfigurasi kelas ini dengan beragam bentuk dan modifikasinya.