Rangkuman Elektronika Telekomunikasi

Rangkuman Elektronika Telekomunikasi

Amplifier Linear, Amplifier Kelas C, dan Pengganda Frekuensi                    

            Ada dua tipe dasar amplifiers listrik yang digunakan dalam pemancar yaitu : Linear dan Kelas C. Penguat linear adalah elektronik sirkuit yang outputnya sebanding dengan input, namun mampu memberikan lebih kekuasaan menjadi beban. Linear amplifier menghasilkan sinyal output yang identical (serupa). Outputnya berbanding lurus dengan input, linear amplifier juga dapat membuat inputan tapi pada power yang lebih kuat. Linear RF amplifier harus digunakan untuk meningkatkan level tenaga dari variasi amplitude sinyal RF amplifier.  Oleh karena itu, mereka setia mereproduksi masukan tapi amplifier RF linear harus digunakan untuk meningkatkan tingkat daya yang berbeda-beda amplitudo Sinyal RF seperti tingkat rendah AM atau sinyal SSE. Frekuensi sinyal termodulasi tidak bervariasi dalam amplitude. Karena itu, dapat diperkuat dengan lebih efisien, non-linear kelas C ampliflers. Linear amplifier bekerja pada kelas A, B dan AB. Penggunaan kelas yang berbeda menunjukkan bagaimana sinyal tersebut akan dibiaskan.

            Penguat kelas A merupakan penguat bias, sehingga itu melakukan terus menerus, bias di set jadi input bervariasi kolektor (atau drain) saat ini lebih dari satu area linear dari transistor karekteristik. Dalam hal ini, output dari linear amplifier mereproduksi dari input dan akan bekerja setengah tegangan dari VCC. Kelas A merupakan amplifier linear tetapi berfungsi kurang efisien. Amplifier ini menghasilkan power output yang lemah.

penguat kelas B merupakan bias pada daerah cutoff sehingga tidak ada tegangan collector yang mengalir jika inputannya nol. Untuk melakukan 180° gelombang sinus input, Ini berarti bahwa hanya satu-setengah dari gelombang sinus diperkuat. Biasanya, dua kelas B amplifier yang terhubung dalam susunan dorongan dan tarikan sehingga baik pergantian dan negative posistif dari input diperkuat secara bersamaan.

Kelas AB amplifier bias dekat daerah cutoff dengan beberapa aliran arus kolektor terus menerus. Akan melakukan lebih dari 180° tapi kurang dari 360° input. Juga digunakan terutama dalam mendorong-menarik amplifier dan menyediakan linearitas yang lebih baik dari kelas B penguat tapi dengan efisiensi yang kurang.

Kelas A amplifier adalah linear tetapi tidak sangat efisien. Untuk itu, mereka disebut juga power amplifier yang miskin. Akibatnya, mereka digunakan terutama sebagai penguat tegangan sinyal kecil atau untuk amplifier daya rendah. Amplifier penyangga dijelaskan sebelumnya beroperasi kelas A.

Kelas B dan kelas C amplifier lebih efisien karena arus mengalir hanya sebagian dari sinyal input. Mereka membuat power amplifier yang baik, kelas C menjadi yang paling efisien. Karena kedua kelas B dan kelas C amplifier mendistorsi sinyal input, ada teknik-teknik khusus yang digunakan untuk menghilangkan atau mengkompensasi distorsi. Sebagai contoh, amplifier kelas B dioperasikan dalam konfigurasi push-pull, sedangkan kelas C amplifier menggunakan beban LC resonan untuk menghilangkan distorsi.

Sinyal RF diberikan pada Q1 dan Q2 melewati trafo input T1 dan menghasilkan impedansi yang sama  antara Q1 dan Q2 dan sinyal basis terhadap Q1 Q2 berbanding 180 derajat. Untuk kelas B amplifier, Q1 dan Q2 harus di biaskan tepat pada titik cutoff. Transistor emitter base tidak akan bekerja sampai dengan 0.6 hingga 0.8 volt tegangan karena daerah aktif transistor ada di rentang tersebut. Hal ini menyebabkan transistor dibiaskan diatas daerah cutoff, bukan pada daerah cutoff.

         Sinyal RF diberikan pada Q1 dan Q2 melewati trafo input T1 dan menghasilkan impedansi yang sama  antara Q1 dan Q2 dan sinyal basis terhadap Q1 Q2 berbanding 180 derajat. Untuk kelas B amplifier, Q1 dan Q2 harus di biaskan tepat pada titik cutoff. Transistor emitter base tidak akan bekerja sampai dengan 0.6 hingga 0.8 volt tegangan karena daerah aktif transistor ada di rentang tersebut. Hal ini menyebabkan transistor dibiaskan diatas daerah cutoff, bukan pada daerah cutoff. Sirkuit kunci pada sebagian besar transmitter AM dan FM adalah amplifier kelas C, amplifier ini digunakan untuk penguatan pada driver, pengganda frekuensi dan penguat akhir. Penguat kelas C ini dibiaskan sehingga menghasilkan sinyal yang kurang dari 180 derajat terhadap inputannya, biasanya berkisar antar 90 sampai 150 derajat. Hal ini berarti bahwa arus mengalir melalui pulsa-pulsa pendek. Seperti pada gambar 6-10

Suatu bentuk khusus dari kelas C penguat adalah pengali frekuensi. Setiap kelas C amplifier mampu melakukan perkalian frekuensi jika rangkaian disetel kolektor diatur di beberapa bilangan bulat kelipatan dari frekuensi input. Semua amplifier kelas C memiliki beberapa bentuk disetel. Rangkaian terhubung di kolektor seperti ditunjukkan pada Gambar. 6-12. Tujuan utama dari sirkuit tuned ini adalah untuk membentuk ac output gelombang sinus lengkap.

RANGKAIAN RECEIVER

                 Bagian paling penting dari receiver komunikasi adalah penguat RF, mixer, dan sirkuit disetel terkait adalah bagian dari receiver yang memproses input sinyal yang sangat lemah signal .Sangat penting bahwa komponen suara rendah digunakan  untuk memastikan rasio SN yang cukup tinggi. Selanjutnya, selektivitas harus sedemikian rupa sehingga secara efektif menghilangkan gambar. Banyak receiver komunikasi, penguat RF tidak digunakan. Hal ini terutama berlaku di receiver dirancang untuk frekuensi rendah dari sekitar 30 MHz.antena terhubung langsung ke input mixer melalui satu atau lebih disetel sirkuit. Sirkuit disetel harus memberikan masukan selektivitas yang diperlukan untuk image rejection.Saat ini, kebanyakan mixer adalah MOSFET, yang menyediakan kontribusi kebisingan terendah.

                 Receiver menggunakan frekuensi diatas 100 MHz, biasanya menggunakan amplifier RF. Dan amplifier RF ditemukan di sistem beberapa komunikasi frekuensi rendah sistematis . Tujuan utama dari amplifier ini adalah untuk meningkatkan amplitudo sinyal lemah sebelum melakukan pencampuran. RF amplifier juga menyediakan beberapa selektivitas untuk penolakan gambar Dalam kebanyakan receiver ini, tahap single RF digunakan, biasanya memberikan sumber tegangan dalam 10 sampai 30 rentang dB. Hal ini mudah didapat dengan transistor tunggal. Transistor bipolar digunakan pada frekuensi yang lebih rendah, sedangkan FET lebih disukai di frekwensi VHF, UHF, dan microwave. Biasanya, FET memiliki angka kebisingan lebih rendah dari transistor bipolar dan, karena itu memberikan kinerja yang lebih baik

IF AMPLIER

                 Salah satu yang IF Amplifier yang paling umum adalah 455 kHz. Frekwensi ini cukup rendah untuk memberikan selektifita yang baik dan untuk membuat keuntungan yang tinggi dengan ketidakstabilan minimum. Dengan frekuensi masukan sampai sekitar 10 MHz. Tapi di luar frekuensi itu, input disetel sirkuit tidak memberikan selektivitas yang cukup untuk mengurangi gambar ke tingkat yang dapat diterima. Ketika beroperasi di atas sekitar 10 MHz, frekuensi IF yang lebih tinggi dipilih. Nilai antara1500 sampai 2000-kHz dianggap baik untik frekuensi 30 MHz.

                  Ketika frekuensi input dalam rentang VHF dan seterusnya, nilai yang sangat tinggi dari IF Amplifier dipilih. IF amplifier disetel kelas A amplifier mampu memberikan keuntungan dalam 10 sampai 30dB. Biasanya dua atau lebih IF amplifier digunakan untuk memberikan receiver keuntungan yang memadai secara keseluruhan.Kebanyakan IF amplifier menggunakan transistor bipolar, meskipun FET digunakan dalam beberapa desain. Dalam kebanyakan desain baru, IC yang berbeda digunakan untuk mengimplementasikan IF amplifier.

                 Selektivitas dalam penguat IF disediakan oleh sirkuit disetel. Sebagaimana ditunjukkan sebelumnya, cascading disetel sirkuit menyebabkan bandwidth sirkuit keseluruhan akan jauh menyempit. Tinggi Q disetel sirkuit yang digunakan, tetapi dengan beberapa sirkuit tuned, bandwidth bahkan lebih sempit  Dalam banyak receiver komunikasi di mana selektivitas unggul diperlukan, filter kristal yang sangat tajam digunakan untuk mendapatkan selektivitas yang diinginkan. Filter kristal ini biasanya dari berbagai kisi serta filter  keramik dan mekanik juga digunakan. Filter tersebut biasanya dikemas sebagai sebuah unit dan terhubung langsung pada output dari mixer tetapi sebelum tahap pertama dari IF. Selektivitas yang diinginkan diperoleh dengan filter ini.Tahapan yang tersisa dari IF amplifier adalah menggunaan sirkuit tuned dimana bandwidth yang umumnya lebih luas dari yang disediakan oleh filter.

AGC

                 Cara yang lebih efektif untuk menangani sinyal besar dengan memasukkan sirkuit AGC. AGC adalah sistem umpan balik yang otomatis menyesuaikan sumber dari receiver berdasarkan amplitudo sinyal yang diterima.Level sinyal  yang sangat rendah menyebabkan sumber tegangan dari receiver menjadi tinggi. Sinyal masukan yang besar menyebabkan tegangan direceiver dikurangi. Penggunaan AGC direceiver akan menghasilkan Dynamic range yang sangat luas. Dynamic range mengacu pada ukuran dari kemampuan receiver menerima sinyal yang sangat kuat dan sangat lemah tanpa menghasilkan distorsi dan rasio sinyal yang besar yang dapat dibuat menjadi rendah. Dynamic range  yang khas pada komunikasi receiver  dengan AGC biasanya dalam 60-100 dB. Sebuah AGC circuit mengambil  sinyal yang diterima pada output dari penguat IF atau output dari demodulator dan meluruskan menjadi arus searah . Amplitudo dari tegangan dc sebanding  dengan tingkatan sinyal yang diterima.Tegangan DC diahasilkan satu atau dua tahapan IF amplifier yang berguna mengatur sumber tegangan.Sumber dari transistor penguat bipolar  sebanding dengan jumlah arus kolektor. Meningkatkan arus kolektor dari tingkat yang sangat rendah akan menyebabkan sumber tegangan naik secara proporsional

                 Jumlah arus kolektor di transistor menetukan fungsi dari bias basis. Sejumlah arus basis akan menghasilkan sejumlah arus di kolektor dan sebaliknya. Biasanya tingkat bias diatur oleh pembagi tegangan, tetapi bila di IF amplifier tingkat bias biasanya dikontrol oleh sirkuit AGC . Dalam beberapa sirkuit, kombinasi dari pembagi tegangan bias tetap ditambah masukan dc dari rangkaian AGC mengontrol sumber keseluruhan.Sumber bisa disesuaikan dalam dua cara. Sumber dapat diturunkan dengan mengurangi arus kolektor. Rangkaian AGC menurunkan besaran arus yang mengalir saat di penguat untuk mengurangi sumber disebut reverse AGC. Sumber di IF amplifier juga dapat dikurangi dengan meningkatkan arus di kolektor. Semakin sinyal kuat, tegangan AGC  meningkat, yang meningkatkan arus basis. Kenaikan arus basis juga meningkat arus kolektor yang berarti menrunkan sumber tegangan. Metode kontrol sumber dikenal sebagai forward AGC. Namun, ke depan AGC secara luas digunakan dalam TV set dan biasanya membutuhkan transistors khusus untuk operasi optimum.

Sirkuit Squelch

Sirkuit lain yang ditemukan pada suatu receiver adalah sirkuit squelch berfungsi untuk menjaga audio receiver dimatikan sampai sinyal RF muncul di input receiver. Kebanyakan komunikasi dua arah adalah percakapan singkat yang tidak terus-menerus. Dengan tidak ada sinyal RF amplifier di input ke receiver, keluaran audio akan kembali ke ground noise. Dalam sistem AM dan FM tingkat kebisingan yang relatif tinggi dan sangat mengganggu. Kebanyakan orang tidak ingin mendengarkan suara bising latar belakang dan secara spontan akan menurunkan volume suara. Dengan menggunaka sirkuit squelch ketika sinyal yang diterima, hal seperti tadi mungkin tidak diperlukan lagi. Sirkuit sqelch menyediakan sarana menjaga penguat audio dimatikan selama waktu yang kebisingan yang diterima di backgorund tersebut. Ketika sinyal RF amplifier muncul pada masukan, penguat audio diaktifkan.

Amplifier Common-Emitter

Amplifier CE dengan rangkaian output dan input tertala ditunjukkan dengan gambar dibawah ini :

C3 dan C4 adalah kapasitor pemblokir DC dengan reaktans yang dapat diabaikan pada frekuensi tinggi. Resistor Pbias memasuk arus bias ke base, dan ini dapat juga dianggap mempunyai pengaruh yang dapat diabaikan terhadap kinerja pada frekuensi tinggi. Sumber sinyalnya ditunjukkan sebagai pembangkit arus ekivalen is dan Rs. Rangkaian ekivalennya, yang menggunakan rangkaian ekivalen hybrid-pi untuk transistor, ditunjukkan dalam gambar dibawah ini, dimana rb’b telah dianggap dapat diabaikan.

Amplifier Common-Base (BS)

Merupakan Efek kapasitor umpan balik Ccb’ dapat dinul-kan sama sekali dengan menghubungkan transi dalam konfigurasi, rangkaian ekivalen sinyal kecil ditunjukkan dalam Gambar.5. Dengan ragam pengoperasian ini, Ccb’ tampak paralel dengan kapasitans output Cc dan karena tidak menyumbang kepada kapasitans input. Input resistans-nya α0/gm di mana α0 = β0 / ( β0 + 1). Oleh karena itu maka resistans input untuk rangkaian CB jauh lebih kecil daripada yang rangkaian CE yang diberikan oleh β0/gm. Kapasitans inputnya adalah Ceb’ = Cb’e. Resistans output untuk rangkaian CE timbul antara kollektor dan emitter. Ini lebih tinggi daripada resistans output CE dan dapat ditunjukkan diberikan oleh rcCB ≡ βrcCE. Karena nilainya yang sangat tinggi resistans output dapat diabaikan bagi kebanyakan maksud praktis.

Amplifier common-emitter dan common-base dapat dikombinasikan untuk membentuk sebuah amplifier yang mempunyai penguatan daya tinggi dan stabil. Unit kombinasi ini dikenal sebagai Amplifier Cascode (kata ini merupakan pustaka dari teknologi tabung vakum, dirnana rangkaian aslinya menggunakan tahap cascade common-cathode dan cornrnon-grid). Secara keseluruhan amplifier cascode itu merniliki ciri kinerja yang serupa dengan yang dimiiiki oleh amplifier CE tetapi dengan kestabilan (dan diartikan, tidak ada perubahan fase l80˚), dan karena itu penguatan tegangan tersedia tinggi.

            Dengan menerapkan hubungan pendek pada terminal output gambar diatas dan ditentukannya arus seperti yang ditunjukkan, arus output hubungan pendeknya ic = -gmVeb dan arus inputnya = (1/reb + jwCeb)Veb. Karena itu gain arus hubung pendek untuk amplifier CB adalah

Dimana frekuensi -3dB untuk gain rangkaian hubung pendek tahap CB adalah Wa = 1/rebCeb. Kini karena Ceb= Cb’e dan Cb’e > Ccb’ dan reb = 1/gm, maka mudah menunjukkan bahwa

ωa = ωr

Jadi, frekuensi -3dB itu hampir (sangat mendekati) sama dengan fr, yaitu gain unity frekuensi transisi. Ini lebih tinggi dari frekuensi -3dB untuk hubungan CB oleh factor β0.

Amplifier Cascode

Amplifier common-emitter dan common-base dapat dikombinasikan untuk membentuk sebuah unit amplifier yang mempunyai penguatan daya tinggi dan stabil. Unit kombinasi inin dikenal sebagai amplifier cascade. Secara keseluruhan amplifier ini memiliki ciri-ciri kinerja yang serupa dengan yang dimiliki oleh amplifier CE tetapi memiliki kestabilan yang lebih tinggi dan tidak ada perubahan fase 180 sehingga penguatan yang tersedia tinggi.