Modul 6 Penguat Sinyal Kecil 6.1 Pendahuluan Kebanyakan amplifier atau penguat yang digunakan dalam rangkaian untuk telekomunkasi dapat dianggap sebagai small signal amplifier (penguat sinyal kecil). Amplifier ini yang ada pada sinyal input dan output yang kecil dimana performance amplifier digambarkan dengan persamaan linier. Tentu saja oleh karena disebut sebagai penguat, Penguat Sinyal Kecil mempunyai gain, yang menguatkan sinyal masukannya mencapai level tertentu pada sinyal keluarannya. Penguat ini dikenal sebagai penguat tegangan daripada disebut sebagai penguat daya, walaupun sebetulnya terjadi juga penguatan daya. Ditempatkan pada awal satu sistem penguat, yang biasa disebut sebagai pre-amplifier, misalnya, penguat RF pada sistem penerima pada umumnya, LNA (low noise amplifier) pada sistem penerima satelit. Karena dia menjadi sumber dari sinyal akhir, maka perhatian khusus harus diberikan pada penguat sinyal kecil ini, yaitu, sangat diharapkan dia tidak menjadi sumber noise tambahan, sehingga harus dirancang dengan menggunakan komponen aktif yang ‘low noise’. Dalam hal ini, untuk preamp satu receiver biasa digunakan komponen FET (field effect transistor) daripada bipolar transistor. Penguat awal ini bekerja pada kelas-A, dan juga harus mempunyai
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Modul 6
Penguat Sinyal Kecil
6.1 Pendahuluan
Kebanyakan amplifier atau penguat yang digunakan dalam rangkaian untuk
telekomunkasi dapat dianggap sebagai small signal amplifier (penguat sinyal
kecil). Amplifier ini yang ada pada sinyal input dan output yang kecil dimana
performance amplifier digambarkan dengan persamaan linier.
Tentu saja oleh karena disebut sebagai penguat, Penguat Sinyal Kecil
mempunyai gain, yang menguatkan sinyal masukannya mencapai level
tertentu pada sinyal keluarannya. Penguat ini dikenal sebagai penguat
tegangan daripada disebut sebagai penguat daya, walaupun sebetulnya terjadi
juga penguatan daya. Ditempatkan pada awal satu sistem penguat, yang biasa
disebut sebagai pre-amplifier, misalnya, penguat RF pada sistem penerima
pada umumnya, LNA (low noise amplifier) pada sistem penerima satelit.
Karena dia menjadi sumber dari sinyal akhir, maka perhatian khusus harus
diberikan pada penguat sinyal kecil ini, yaitu, sangat diharapkan dia tidak
menjadi sumber noise tambahan, sehingga harus dirancang dengan
menggunakan komponen aktif yang ‘low noise’. Dalam hal ini, untuk preamp
satu receiver biasa digunakan komponen FET (field effect transistor) daripada
bipolar transistor. Penguat awal ini bekerja pada kelas-A, dan juga harus
mempunyai frequency response yang cukup untuk tidak menghilangkan
sebagian spektrum sinyal yang dikuatkannya.
6.1. Pengukuran Gain
Gain atau penguatan adalah fungsi dasar sebuah penguat, yang didefinisikan
sebagai perbandingan antara sinyal input dan output penguat tersebut. Gain
atau penguatan adalah fungsi dasar sebuah penguat, yang didefinisikan
sebagai perbandingan antara sinyal input dan output penguat. Pada penguat
sinyal kecil, parameter tersebut adalah level tegangan. Gambar 6.1
menunjukkan pe-ngukuran yang dilakukan untuk mengetahui gain tersebut,
yaitu perbandingan antara level tegangan sinyal output dengan sinyal input.
Besaran ini kemudian dapat dinyata-kan dengan satuan desibel (dB) melalui
rumus,
Gain = 20 log (V outV in )
dB ...........................(6-1)
Nilai penguatan dapat ditentukan dengan mengukur tegangan sinyal masukan
dan keluaran penguat tersebut, baik dengan menggunakan VTVM (vaccum
tube voltmeter), voltmeter digital, ataupun osiloskop, yang umumnya satu
voltmeter dengan resistansi masukannya yang relatif tinggi untuk menghindari
efek pembebanan. Penggunaan osiloskop ditunjukkan pada gambar 6.1. Disitu
digunakan dapat digunakan dua osiloskop seperti gambar 6.1, atau satu
osiloskop jenis dual-trace (dua input, A dan B). Nilai tegangan input maupun
output penguat dapat terbaca melalui ukuran volt/division pada layar osiloskop.
Gambar 6.1 Pengukuran dgn osiloskop
Dalam proses penguatan, semua sinyal input termasuk noise yang terbawa
sinyal ter-sebut mengalami penguatan, sehingga diharapkan seperti telah
diuraikan di depan, bahwa sinyal tersebut harus sesedikit mungkin mengandung
sinyal noise. Tentang noise telah diuraikan dalam mata kuliah yang lain.
Adakalanya tahapan penguat sinyal kecil terdiri dari dua atau lebih, yang
masing-ma-sing tahap mempunyai nilai penguatan yang berbeda seperti
ditunjukkan pada Gbr 6.2 . Berkaitan dengan sinyal noise, ternyata bahwa nilai
noise memang sangat ditentukan oleh penguat tahap pertama.
Gambar 6.2 Beberapa tahap penguat
Untuk menentukan overall-gain beberapa tahap penguat itu, cukup dengan
menambah-kan nilai gain tiap tahap yang ada. Dalam Gambar 6.2 diatas,
maka overall-gain yang diberi-kan beberapa tahap tersebut adalah, (10 + 30 +
0) = 40 dB. Seandainya satu tahap dian-taranya mempunyai nilai gain dalam
satuan dBm, maka nilai tersebut dapat juga lang-sung dijumlahkan dengan
nilai gain dalam satuan dB.
Contoh Soal
1. Seorang tehnisi menggunakan osiloskop untuk mengukur satu sinyal.
Ternyata osiloskop sendiri mempunyai spesifikasi redaman sebesar –3 dB.
Bila level te-gangan yang diukur itu sebesar 10 volt, berapakah level yang
ditunjukkan pada tampilan layarnya ?
Jawaban
Dari contoh gambar 6.2 diatas, maka dalam soal ini, osiloskop merupakan
satu blok yang mempunyai gain bertanda minus, yaitu, - 3 dB, sehingga
output yang berupa tampilan pada layar osiloskop sebesar,
10 x 0,707 = 7,07 volt
dimana; 0,707 adalah antilog –3 dB.
2. Diperlukan satu level sinyal video sebesar 50 volt untuk menghasilkan satu
gam-bar televisi yang kontras, sementara sinyal pada tuner hanya 100 µvolt.
Berapa-kah overall-gain receiver tersebut yang diperlukan, dalam satuan
dB ?
Jawaban
Dari kedua level sinyal tersebut, 50 volt dan 100 µvolt, maka penguatan
yang di-perlukan sebesar,
50
100 x10−6 = 500.000
= 20 log 500.000 = 113,9 dB
5.2 Penguat transistor
Penguat transistor seperti telah diketahui pada mata kuliah dasar elektronika,
adalah mempunyai fenomena yang disebut dengan ‘thermal runaway’ yang
dapat menyebab-kan titik kerja bergeser (tidak stabil) kearah saturasi. Hal ini
disebabkan karena arus bocor yang terjadi pada junction collector akan naik 2
x lipat untuk setiap kenaikan su-hu junction 10O C. Sementara arus tersebut
merupakan bagian dari arus kolektor, IC, seperti ditunjukkan dengan hubungan,