Fig. 12.15, Fig. 12.16, Fig. 12.17

 

[Menuju ke Bagian Akhir]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Prinsip Kerja

6. Ringkasan

7. Problem

8. Soal Latihan

9. Percobaan

10. Download file  

1. Pendahuluan [Kembali]

Penguat kelas B merupakan salah satu jenis penguat daya yang banyak digunakan dalam aplikasi audio dan komunikasi karena efisiensinya yang relatif tinggi dibandingkan kelas A. Dalam penguat kelas B, masing-masing perangkat aktif (biasanya transistor) hanya bekerja selama setengah siklus dari bentuk gelombang input. Hal ini membuat penguat ini lebih hemat daya karena tidak ada arus statis yang besar mengalir saat tidak ada sinyal.

Namun, untuk menghasilkan sinyal keluaran yang utuh dari sinyal input AC, diperlukan dua perangkat aktif yang bekerja secara bergantian. Oleh karena itu, digunakan konfigurasi push–pull, di mana dua transistor menguatkan masing-masing setengah siklus dari sinyal input (positif dan negatif), lalu digabung kembali pada beban untuk menghasilkan sinyal penuh. Agar ini dapat dilakukan dengan benar, sinyal input harus dibagi menjadi dua sinyal yang berlawanan fasa (fase terbalik), yang dapat dicapai menggunakan transformator atau rangkaian pemisah fasa (phase splitter).

2. Tujuan [Kembali]

1. Memahami prinsip kerja penguat daya kelas B.
2. Menjelaskan konsep dasar konfigurasi push–pull dalam rangkaian penguat.
3. Mengidentifikasi fungsi transformator center-tap dalam membagi dan menggabungkan sinyal fasa.
4. Menganalisis aliran arus dan sinyal dalam rangkaian push–pull amplifier.

 

3. Alat dan Bahan [Kembali]

A. ALAT

1.Proteus

 

Proteus adalah software simulasi dan desain rangkaian elektronik yang digunakan untuk membuat, menguji, dan memvisualisasikan rangkaian.

B. BAHAN

1. Voltmeter

Alat ukur untuk mengukur besar Tegangan dalam satuan Volt

 

Spesifikasi 

2. DC Voltage

Komponen yang menyediakan tegangan tetap antara dua terminal: terminal positif (+) dan terminal negatif (–). Sumber ini digunakan untuk memberikan energi listrik ke rangkaian, dan nilainya bisa berupa tegangan tetap (seperti baterai 5V atau 12V) atau variabel, tergantung konfigurasi rangkaian.

 

 

3. Ground

    Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal  bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.

 

 

4. Resistor

Resistor adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm.Spesifikasi dari Resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi. Resistor dapat diintegrasikan ke dalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu.

Spesifikasi

  

 5. Kapasitor

    Kapasitor adalah komponen elektronik yang berfungsi untuk menyimpan energi dalam bentuk muatan listrik. Kapasitor terdiri dari dua konduktor (biasanya berupa pelat logam) yang dipisahkan oleh bahan isolator yang disebut dielektrik. Ketika tegangan diterapkan pada kapasitor, muatan listrik akan terakumulasi pada pelat-pelat konduktor, sehingga menciptakan medan listrik di antara keduanya.

 

 

Spesifikasi :

 

 

6.Transformator

 

 

komponen trafo yang digunakan untuk mensimulasikan proses perubahan tegangan listrik dalam sebuah rangkaian elektronik.

 

 

7.Transistors.

transistor adalah komponen elektronik yang berfungsi sebagai penguat sinyal, saklar, atau pengatur arus dalam rangkaian listrik. Transistor terbuat dari bahan semikonduktor, biasanya silikon, dan memiliki tiga terminal: emitter (E), base (B), dan collector (C). Ada dua jenis utama transistor, yaitu transistor bipolar (BJT) dan transistor efek medan (FET).

 

 

Spesifikasi :

Transistor 1 (2N2222):

Transistor 2(2N2907):

Pin :

1. Collector (C) → Tempat arus masuk (NPN) atau keluar (PNP) dari beban.
2. Base (B) → Terminal kontrol, digunakan untuk mengatur hidup/matinya arus.
3. Emitter (E) → Tempat arus keluar (NPN) atau masuk (PNP), menuju ground atau suplai.

4. Dasar Teori[Kembali]

1. Resistor

 

     Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V=I R).

 

Simbol :

 

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:

1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama
2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua
3. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ketiga
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10(10^n)

 

 

Rumus :

B. Kapasitor

 

      Adapun rangkaian HPF +40dB/dec adalah seperti pada rangkaian dibawah. Dari rangkaian terlihat bahwa sinyal input diserikan dengan kapasitor C, sehingga sinyal input yang berfrekuensi diatas frekuensi cut-off akan dilewatkan dan sebaliknya dibawah frekuensi cut-off akan diredam atau dilemahkan. Pelemahan terjadi karena reaktansi XC akan semakin besar apabila frekuensi semakin kecil seperti hubungan berikut.

 

Simbol :

 

Cara menghitung nilai kapasitor :

1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.
2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.
3. Satuan kapasitor dalam piko farad.
4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.

    Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF

Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.

 

Daftar nilai toleransi kapasitor :

1. B = 0.10pF
2. C = 0.25pF
3. D = 0.5pF
4. E = 0.5%
5. F = 1%
6. G = 2%
7. H = 3%
8. J = 5%
9. K = 10%
10. M = 20%
11. Z = + 80% dan -20%

Rumus kapasitor 

C. Transistor 

      Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.

1. Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
2. Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
3. Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.

Transistor Bipolar terdiri dari dua jenis yaitu Transistor NPN dan Transistor PNP. 

1. Transistor NPN adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan positif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Kolektor ke Emitor.
2. Transistor PNP adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan negatif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Emitor ke Kolektor.

 

Rumus :

 

Konfigurasi transistor bipolar :

 

Cara mengukur transistor bipolar

 

Karakteristik input

    Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.

Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.

 

Karakteristik output

    Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerah saturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistor menjadi hancur terlalu besar.

 

Gelombang I/O Transistor

 

5. Prinsip Kerja[Kembali]

Push-pull circuit adalah konfigurasi rangkaian elektronika yang menggunakan dua elemen aktif (seperti transistor) untuk bekerja secara bergantian, masing-masing menangani satu setengah siklus dari sinyal input AC:

• “Push”: satu transistor mengalirkan arus ke beban saat setengah siklus pertama (biasanya positif).
• “Pull”: transistor lainnya menarik arus dari beban ke ground saat setengah siklus berikutnya (biasanya negatif).

1. Rangkaian Dasar:

• Terdiri dari dua transistor komplementer (misalnya NPN dan PNP untuk BJT).
• Sinyal input AC diberikan ke basis kedua transistor melalui pembagi sinyal (biasanya transformer center-tap atau driver tahap awal).

• Output diambil dari titik gabungan kolektor-emitor transistor ke beban.

     2.Siklus Positif (Half-Cycle):

• Transistor atas (misalnya NPN) aktif.

• Mengalirkan arus dari suplai (+Vcc) ke beban.

• Transistor bawah (PNP) nonaktif.

     3.Siklus Negatif (Half-Cycle):

• Transistor bawah (PNP) aktif.

• Menarik arus dari beban ke ground.

• Transistor atas (NPN) nonaktif.

     4.Hasil Akhir:

• Beban menerima sinyal penuh (positif dan negatif) dari dua transistor yang bekerja bergantian.

• Daya disuplai hanya saat ada sinyal input

6. Ringkasan [Kembali]

Class B amplifier merupakan jenis penguat daya yang menggunakan dua transistor yang bekerja secara bergantian (push-pull). Masing-masing transistor hanya menguatkan setengah siklus dari sinyal input (positif atau negatif). Keunggulan Class B adalah efisiensi daya yang lebih tinggi dibandingkan Class A (~78.5%), tetapi memiliki kekurangan berupa distorsi crossover akibat perpindahan antara transistor. Biasanya digunakan dalam aplikasi audio dan pemancar RF.Push-pull circuit adalah konfigurasi utama pada amplifier kelas B, di mana dua transistor (biasanya tipe NPN dan PNP) bekerja secara bergantian: satu transistor menguatkan sinyal setengah siklus positif, dan yang lainnya setengah siklus negatif. Konfigurasi ini mengurangi pemborosan daya (lebih efisien dari Class A) dan mampu menghasilkan daya output yang lebih besar. Namun, kekurangan utamanya adalah distorsi crossover yang muncul di sekitar titik nol sinyal karena kedua transistor tidak aktif bersamaan. Push-pull banyak digunakan dalam penguat audio, daya tinggi, dan aplikasi speaker.

Push-pull circuit adalah konfigurasi utama dalam amplifier kelas B yang menggunakan dua transistor (biasanya NPN dan PNP) untuk menguatkan sinyal secara bergantian. Satu transistor aktif untuk setengah siklus positif sinyal, sedangkan yang lain aktif untuk setengah siklus negatif. Konfigurasi ini meningkatkan efisiensi (hingga 78.5%) dan cocok untuk aplikasi audio dan penguat daya. Namun, karena tidak ada arus basis di sekitar titik nol, dapat terjadi distorsi crossover yang menyebabkan sinyal output tidak mulus. Distorsi ini dapat dikurangi dengan memberi sedikit bias ke transistor (konversi ke kelas AB).

7. Problem [Kembali]

1.Jika sebuah amplifier push-pull kelas B yang dirancang untuk beban 8 Ω tiba-tiba dihubungkan ke speaker 4 Ω, apa yang akan terjadi terhadap arus output, daya yang dihantarkan, dan kinerja termal transistor? Jelaskan dampaknya terhadap kestabilan sistem. Jawaban:

-Arus output akan meningkat karena I , dan R menurun. -Daya output ke beban meningkat karena , namun bisa melebihi batas rancangan. -Transistor akan bekerja lebih keras dan mengalami peningkatan dissipasi daya → berisiko overheating. -Sistem bisa menjadi tidak stabil atau transistor mengalami kerusakan permanen jika tidak dilengkapi sistem pendinginan atau proteksi.

 

 

2.Jika dalam suatu rangkaian push-pull kelas B, transistor Q1 bertugas untuk siklus positif dan Q2 untuk siklus negatif, namun sinyal output menunjukkan adanya kliping hanya pada bagian positif sinyal, apa yang mungkin terjadi? Analisis kemungkinan kerusakan, efek terhadap sinyal output, dan bagaimana solusi perbaikannya.

Jawaban:

-Kemungkinan kerusakan: Q1 (transistor siklus positif) mengalami kegagalan (rusak atau tidak bias dengan benar).

-Efek sinyal output: Hanya setengah siklus negatif yang muncul → output mengalami kliping pada setengah siklus positif → menghasilkan distorsi berat.

-Solusi: Cek biasing Q1, pastikan tegangan Vbe-nya tepat (~0.6–0.7 V untuk BJT), atau ganti transistor jika rusak.

 

3.Jika amplifier push-pull kelas B yang didesain untuk beban 8 Ω dihubungkan ke speaker 2 Ω, bagaimana pengaruhnya terhadap: (a) arus output, (b) efisiensi termal, dan (c) risiko terhadap transistor? Jelaskan secara kuantitatif dan kualitatif. Jawaban:

(a) Arus output meningkat drastis → , dengan R turun → arus naik 4 kali jika tegangan tetap.

(b) Efisiensi menurun, karena lebih banyak daya hilang dalam bentuk panas pada transistor, terutama jika tidak didesain untuk arus tinggi.

(c) Risiko kerusakan meningkat: arus kolektor bisa melampaui batas transistor → overheat → thermal runaway → kerusakan permanen.

8. Soal Latihan [Kembali]

A. Example

1.Diketahui: Rangkaian push-pull dengan pasang Darlington NPN dan PNP digunakan untuk menguatkan sinyal audio sinusoidal.

Parameter:

• V_CC1 = +20 V, V_CC2 = –20 V
• R_E (masing-masing) = 1 Ω

• Beban speaker = 8 Ω
• Output sinusoidal dengan puncak ±12 V

Pertanyaan: a) Hitung arus puncak yang mengalir ke beban. b) Hitung daya rata-rata yang diterima oleh speaker. c) Hitung disipasi daya pada masing-masing transistor Darlington saat sinyal output mencapai puncaknya. Jawab;

a) Hitung arus puncak yang mengalir ke beban.

Tegangan output puncak = 12 V Beban = 8 Ω

b)

 

c)

Tegangan kolektor-emitor:

Maka daya yang hilang di transistor atas:

transistor bawah akan mengalami kondisi serupa saat output = –12 V

 

2.Hitung daya input maksimum, daya output maksimum, tegangan output untuk operasi daya maksimum, dan daya yang didisipasi transistor output.

Jawab:

-Daya input maksimum (DC):

- Daya output maksimum (AC):

Po(ac)=VCC22RL=(25)22⋅4=78.125 W

-Efisiensi maksimum:

- Untuk mencapai daya output maksimum, tegangan output puncak harus sebesar:

-Maka, daya yang didisipasi oleh transistor output (dua transistor):

 

 

3.Tentukan daya maksimum yang didisipasi oleh transistor output dan tegangan input saat kondisi ini terjadi.

                                    

Jawab:

-Daya maksimum yang didisipasi oleh kedua transistor output:

-Daya maksimum ini terjadi saat:

 

B. Soal Pilihan Ganda

1.Dalam konfigurasi push-pull amplifier kelas B, manakah pernyataan yang paling tepat?

A. Kedua transistor bekerja dalam mode saturasi penuh sepanjang siklus B. Transistor aktif hanya saat sinyal melebihi tegangan ambang tertentu C. Distorsi crossover hanya terjadi saat sinyal berfrekuensi tinggi D. Arus output mengalir bolak-balik antara dua transistor bergantian

Jawaban: B, D

2.Jika amplifier push-pull kelas B menghasilkan distorsi crossover, solusi yang paling praktis adalah:

A. Menambahkan kapasitor di kolektor
B. Mengatur suhu kerja transistor
C. Memberikan tegangan bias kecil ke basis
D. Mengganti transistor dengan jenis MOSFET

Jawaban: C

3.Keunggulan konfigurasi push-pull dibanding konfigurasi single-ended dalam amplifier daya adalah:

A. Dapat menghilangkan komponen harmonik genap
B. Memungkinkan efisiensi di atas 90% tanpa distorsi
C. Menghasilkan output simetris dengan penggunaan daya lebih efisien
D. Menghilangkan kebutuhan catu daya ganda

Jawaban: A, C

9. Percobaan [Kembali]

A. Prosedur

    1)    Rangkaian 12.15

1. Buka aplikasi proteus.
2. Pilih komponen yang diperlukan dalam rangkaian, seperti  kapasitor, resistor, transistor dan lain-lain.
3. Susunlah komponen seperti pada gambar rangkaian 12.15 lalu hubungkan tiap komponen menggunakan wire (kabel).
4. Jalankan simulasi dan amati nilai tegangan input dan output yang terukur.

    2)    Rangkaian 12.16

1. Buka aplikasi proteus.
2. Pilih komponen yang diperlukan dalam rangkaian, seperti  kapasitor, resistor, transistor, dan lain-lain.
3. Susunlah komponen seperti pada gambar rangkaian 12.16 lalu hubungkan tiap komponen menggunakan wire (kabel).
4. Jalankan simulasi dan amati nilai tegangan input dan output yang terukur

     2)    Rangkaian 12.17

1. Buka aplikasi proteus.
2. Pilih komponen yang diperlukan dalam rangkaian, seperti kapasitor, resistor, transistor, dan lain-lain.
3. Susunlah komponen seperti pada gambar rangkaian 12.17 lalu hubungkan tiap komponen menggunakan wire (kabel).
4. Jalankan simulasi dan amati nilai tegangan input dan output yang terukur

B. Simulasi

        1. Rangkaian Fig 12.15

        

            Video simulasi:

        2. Rangkaian 12.16

        Video Simulasi:

    3. Rangkaian 12.17

        

        Video simulasi:

10. Download File [Kembali]

A. Download Rangkaian

Download rangkaian Fig 12.15 (klik disini)

Download rangkaian Fig 12.16 (klik disini)

Download rangkaian Fig 12.17 (klik disini)

 

B. Download Datasheet

Download datasheet resistor (klik disini)

Download datasheet transistor 2N2222 (klik disini)

Download datasheet transistor 2N2907 (klik disini)