1

UNIT 4 : PENGUAT

• Mengenal blok-blok penguat audio. • Melukis & melabel litar penguat audio. • Menganalisa bahagian penguat audio seperti Pra-Penguat ,Rangkaian Kawalan Nada, Pemuat Pemacu dan Penguat Kuasa. • Mengesan sesuatu kerosakan pada penguat audio. • Mengenal jenis penguat audio seperti Penguat Hujung Tunggal,Penguat Tolak-Tarik danPenguat Simetri Pelengkap.

4.0 Pengenalan

Penguat berfungsi untuk menguatkan (membesarkan) isyarat, voltan dan arus. Ia berguna dalam berbagai litar seperti penguat pra kuasa, frekuensi RF dan IF, voltan tinggi dan sebagainya. Setiap fungsi menentukan rekabentuk penguat tertentu terdiri dari kelas A, B atau C. i. Penguat Kelas A

Rajah 4.0 : Penguat Kelas A

Kelas A ialah penguat yang berfungsi menghasilkan keluaran penuh iaitu ± 360°. Contohnya penguat pra audio. Ciri-ciri Penguat Kelas A: - terdapat aliran arus operasi sebaik saja menerima voltan pincang, walaupun voltan isyarat masukan belum diberikan. - Membazirkan arus. - Sekiranya bekalan daripada sebuah bateri ia akan mempercepatkan hayat bateri menjadi pendek kerana kuasa cepat

habis. - Kecekapan adalah rendah iaitu sekitar 25% - Penguat kelas A digunakan apabila perlu menggandakan keseluruhan kitar voltan isyarat masukan dengan

penggandaan yang besar tanpa berlaku erotan jerayun. - Jika diukur; nilai voltan VB-E voltan pincang depan sekitar 0.2V ke 0.8V.

ii. Penguat Kelas B

Menghasilkan keluaran separuh fasa iaitu ± 180°.

Rajah 4.1 : Penguat Kelas B

Ciri-ciri Penguat Kelas B - Penguat Kelas B di bina dengan penguat kembar + ve dan – ve agar keluaran menjadi 360°. - Kebaikannya ia dapat menghasilkan keluaran dua kali ganda penguat Kelas A. - Contohnya penguat kuasa audio tolak-tarik dan simetri pelengkap.

- Kadar erotan penguat kelas B adalah tinggi (50%) - Tanpa bekalan voltan masukan Penguat Kelas B tidak mengalirkan arus operasinya walaupun telah diberi voltan-voltan

pincang yang betul. - Tiada pembaziran arus berlaku kerana titik beban perada pada takat alihan. - Kecekapan penguat kelas B adalah baik sedikit dari penguat kelas A iaitu sekitar 50%.

Penguat Kelas A

Masukan Keluaran

Penguat Kelas B

Masukan Keluaran

1800

2

- Penggunaan biasanya di peringkat keluaran audio pada alat-alat bunyi (radio). - Jika diukur; nilai voltan VB (voltan tapak) dan VE (voltan pengeluar) akanmemberikan nilai yang sama (VB-E =0)

iii. Penguat Kelas C

Contohnya penguat IF dan RF.

Rajah 4.2 : Penguat Kelas C

Ciri-Ciri Peguat Kelas C - Hanya mengalirkan arus pemungutnya kurang dari setengah kitar voltan isyarat masukan ( kurang dari 1800). - Penguat kelas ini diperlukan bila hanya sedikit bahagian puncak dari setengah kitar voltanmasukan sahaja hendak digandakan. - Kadar erotan jerayun penguat kelas C adalah yang paling tinggi sekitar 60% atau lebih. - Tidak mengalirkan arus operasi melainkan setelah ada isyarat masukan dengan voltan puncak yang cukup besar. - Kecekapan penguat kelas C adalah yang terbaik iaitu sekitar 75% - Penguat Kelas C digunakan pada litar-litar salun dan litartala, seperti pada sistem-sistem janakuasa isyarat (pengayun) atau pemancar. Juga peringkat pengasing Sync dalam penerima TV. - Jika diukur; nilai voltan VB-E menunjukkan nilai yang ianya dipincang songsang sedikit sebelum ada isyarat masukan. Perbandingan pengendalian kelasA, B dan C

3

Isy. Masukan

Isy. masukan

Isy Arus keluaran

Isy. Arus keluaran

Isy arus keluaran

Perbandingan ketiga-tiga kelas penguat dari aspek kebaikan, keburukan, kegunaan dan gelombang.

Kelas

Penguat

Kebaikan Keburukan Kegunaan Gelombang

A Herotan bentuk gelombang terendah

Kecekapan terendah; digunakan hanya untuk kegunaan isyarat kecil.

Tahap-tahap kuasa rendah pra penguat

B Kecekapan yang agak baik kerana tiada kuasa digunakan kecuali apabila ada isyarat

Hanya separuh bentuk gelombang yang hadir, digunakan dengan transistor pasangan untuk menghasilkan semula kedua-dua separuh.

Penguatkuasa keluaran audio

C

Kecekapan tertinggi kerana arus mengalir secara meletus dalam sebahagian gelombang.

Herotan paling teruk; hanya 30-45% dari bentuk gelombang dikuatkan

Digunakan dalam penerima dan pengayun.

4.1 Kerosakan pada blok-blok penguat audio

Alat audio mempunyai peringkat-peringkat tertentu bagi menghasilkan kawalan dan kualiti audio yang baik.

Contohnya :

Rajah 4.3 : Blok-Blok Penguat Audio (JULAI 2008)

Isy masukan

Pra Amp

Pra Amp

Pra Amp

Amp Kuasa

Pemacu/ Pra Amp 2

Kawalan nada

Pemilihan masukan

Mic

Aux

Phone

4

4.1.1 Pra - Penguat Audio Pra penguat audio di reka bentuk bagi fungsi : i. Menguatkan isyarat kecil dari unit masukan ii. Menjodohkan galangan masukan iii. Menghadkan nisbah hingar isyarat Penguat yang di pilih Kelas A hujung tunggal.

Rajah 4.4: Pra-Penguat Audio

4.1.2 Penguat Kawalan Nada

Di bahagian kawalan nada, binaan pra penguat isyarat diperlukan untuk menstabilkan atau gantian isyarat pra yang akan susut di litar nada. Binaan ini terdiri dari kawalan-kawalan: i. Treble ii. Bass iii. Bahana (volume ) iv. Balance Contoh : Pra Penguat Kawalan Nada

Rajah 4.5: Kawalan Nada

5

Treble – adalah kawalan audio frekuensi tinggi atau lain perkataannya ‘kenyaringan’ bunyi.Litarnya di buat berasaskan litar penapis lulus frekuensi tinggi. Bass – ialah kawalan audio frekuensi rendah yang di rekabentuk dari litar penapis lulus frekuensi rendah bagi menambahkan bunyi ‘garau’. Bahana – kawalan audio keseluruhan iaitu meninggi atau merendahkan amplitud isyarat.Ia di bina bagi voltan atau ‘attenuator’ (pengecil ). 4.1.3 Pemacu / Pra-Penguat 2 Litar binaannya sama seperti pra penguat awal untuk memastikan isyarat keluaran dari litar’ tone’ tidak susut banyak.Ia juga di gunakan sebagai pemacu penguat kuasa keluaran.Sebagai pemacu ia berlagak sebagai pemincang masukan penguat kuasa. 4.1.4 Penguat Kuasa Dalam litar penguat kuasa audio asas terdiri dari beberapa jenis iaitu : i. Penguat Hujung Tunggal (Single Ended) ii. Tolak- Tarik ( Push – Pull ) iii. Simetri Pelengkap/Complementary iv. Litar Sepadu 4.2 Kerosakan –kerosakan pada Penguat –penguat 4.2.1 Penguat Hujung Tunggal Litar ini adalah penguat kelas A dan dijodohkan dengan pengubah keluaran agar sesuai dengan speaker.Isyarat pincang (voltan a.t) di masukkan oleh pemacu samada dari litar transistor atau litar sepadu untuk membolahkan transistor keluaran bekerja dalam kelas A.

Rajah 4.6 : Penguat Hujung Tunggal

Isyarat sin kecil yang masuk ke tapak Q301 akan bergerak di sekitar voltan pincang ini,seterusnya Q301 beroperasi mengikut voltan isyarat T351 berlagak sebagai beban a.u (isyarat).Isyarat yang susut di sini di turunkan bagi penyesuaian galangan speaker.C352 pula di tukar nilainya untuk pelaras tonr tetap.Jika besar nilainya,suara lebih nyaring (lebih treble) begitu juga sebaliknya. Kerosakan yang mungkin berlaku C707- terbuka – suara menjadi dengung dan serak,isyarat keluaran bererutan C353-terbuka/pintas-tiada suara/bekalan terputus Q301-pintas/terbuka-tiada suara/bekalan terputus T351-terbuka/pintas-tiada suara Perintang –mana- mana perintang terbuka- tiada suara

6

4.2.2 Penguat Tolak-Tarik

Rajah 4.7 : Penguat Tolak-Tarik Litar penguat tolak tarik bekerja dalam penguat kelas B untuk tiap transistor keluaran. Bermula dari litar pemacu, isyarat masuk melalui T7, kemudian di turunkan ke lilitan pendua yang di’tap’kan guna untuk mengasingkan isyarat +ve dan –ve. Pincang bagi tapak kedua –dua transistor Q4 dan Q5 adalah ‘common’ iaitu R7,D3 dan Rth.

Rajah 4.8 :Penguat Tolak Tarik

Dari rajah diatas ,isyarat +ve mengalir melalui lilitan pendua T7-A. Lilitan B tidak boleh mengalirkan arus kerana berlawanan dengan laluan isyarat A dan pincang ke bumi melalui diod D3. Bagi isyarat –ve pula,lilitan B yang mengalirkannya masuk ke tapak transistor Q5 dan lilitan A di potong ke bumi.

7

Rajah 4.9 : Penguat Tolak -Tarik

Begitu juga dengan T8 yang mana ,tiap isyarat +ve dan –ve bekerja pada lilitan utama C dan D sahaja. Kerosakan yang mungkin berlaku

Transistor Q4 atau Q5 - pintas-keluaran bererutan amplitud rintangan R8 & R6 terbakar. - terbuka- bererutan amplitud

T7 dan T8 - pintas/terbuka – tiada suara Perintang pincang - bererutan silang ( cross-over )

4.2.3 Simetri Pelengkap Berfungsi dalam kelas B, untuk melengkapkan isyarat dari 180 ke 360, transistor keluaran disirikan samada menggunakan dua transistor yang berciri sama atau jenis berlawanan (compliment). Contoh 1: Litar masukan penjodoh pengubah

8

Rajah 4.10: Litar masukan penjodoh pengubah

Rajah 4.11 : Pincang Terus

9

Contoh 3 : Pincang Diod

Rajah4.12 :Pincang Diod Dalam contoh 1 , T605 di gunakan sebagai penjodoh masukan.Lilitan pendua di kenakan dengan rintangan-rintangan pincang R616,R617,R618,R619 dan R622.Ketika tiada isyarat,voltan pincang berada di aras tengah i.e di sekitar 6V. Apabila isyarat +ve lilitan A akan terjana dan menghasilkan voltan susut. Voltan ini membuat voltan EB TR25 menjadi besar , seterusnya mengalirkan arus hasilnya vltan EC menjadi rendah. Begitu juga ketika isyarat –ve lilitan B akan menyusutkan arus a.u sahaja dan menghadkan at. Dalam contoh 2 , Voltan pincang bagi transistor keluaran Q205 dan Q206 adalah bergantung kepada voltan pemungut transistor Q204. Manakala voltan pincang Q204 pula di ambil dari bekalan melalui R231, Vbe dan R227. Apabila tiada isyarat voltan pincang , Q204 bekerja pada voltan a.t tertentu dan voltan ini di suap ke tapak Q205 dan Q206.Aras voltan pincang ini berubah apabila ada isyarat masukan. Dengan ini isyarat +ve dan –ve boleh di asingkanoleh transistor pemacu Q204. Dalam contoh 3 , Transistor keluaran di bina dengan pasangan ‘Darlington’ jenis komplimentari (complimentary).Cara kerja pincang hampir sama seperti dalam contoh 2,di mana ia bergantung kepada transistor pemacu TR1 dan isyarat +ve dan –ve di asingkan menggunakan diod D1 dan D2.

Kerosakan yang mungkin berlaku Transistor keluaran: Transistor-transistor keluaran di sambung terus dari bekalan melalui rintangan-rintangan rendah dan ke bumi. Jika di beri pincang, transistor berfungsi penuh iaitu mengalirkan arus maksimum dan membebankan transistor keluaran. Oleh itu kerosakan yang paling kerap berlaku ialah pada transistor keluaran. Keadaan kerosakan, boleh terbuka atau terpintas. Setengah-setengah rekabentuk litar ini di lindungi oleh fius pada sambungan bekalan ke transistor keluaran. Jika salah satu transistor keluaran terpintas atau terbuka, keluaran menjadi bererutan atau tidak berfungsi langsung.

10

Rajah 4.13 : Keadaan Transistor Samada Terbuka Atau Terpintas

Pincang: Penguat pelengkap di pincang oleh transistor pemacu.Tanpa transistor ini, transistor keluaran tidak boleh berfungsi dengan betul.Keluaran akan mati kerana tiada aliran isyarat di hantar kemasukan penguat keluaran atau keluaran menjadi bererutan fasa.

Rintangan RE : Tiap transistor di rekabentuk dengan rintangan siri di pengeluar ,fungsinya selain dari menghadkan pengeluar,ia juga berlagak sebagai fius.Jika kita dapati perintangan ini perlu di tukar(ganti),perhatian perludi ambil terhadap kuasa (watt) perintangannya.Jika tidak sesuai ,ini boleh merosakkan transistor keluaran.Kerosakan perintang ini membuat keluaran bererutan amplitud.

Diod pincang : Bagi setengah reka bentuk,diod pincang di kenakan untuk menentukan keluaran tepat pada fasa 180°.Jadi diod yang rosak harus di gantikan dengan nilai pincang bagi transistor pemacu

4.3 Herutan Beberapa jenis herutan boleh di dapati dari penguat yang tidak berkendalian dengan baik. Ini adalah hasil dari pacuan lampau, penapisan, modulasi dan hingar.

11

1

Jenis herotan Ciri herotan Bentuk gelombang mengalami erotan

Herutan Amplitud

- Isyarat keluaran menjadi rata di bahagian sebelah atas atau sebelah bawah atau kedua-dua sekali. - Ini di sebabkan masukan yang terlalu besar.Atau keadaan pincang yang telah berubah.Atau keadaan ciri-ciri transistor yang tidak linear.

Herutan

Frekuensi

- Herutan ini berlaku pada litar penguat yang mempunyai rekabentuk bidang ruang yang kecil atau tidak lineariti ciri-ciri penguat. - Atau ciri-ciri penapisan dan suap balik yang tidak sesuai misalnya pemuat penjodoh atau pemuat suap balik yang bertukar nilai. - Dalam ujian bidang ruang sebuah penguat, sepatutnya kita dapati seperti dalam rajah A di atas.Tetapi dalam rajah B, terdapat gandaan rendah semasa frekuensi rendah dan terdapat gandaan yang lebih besar bila frekuensi tinggi di masukkan. - Bentuk gelombang boleh di perhatikan dalam ujian gelombang segiempat.

Herutan fasa - Keluaran berherutan fasa di rujukkan dengan fasa isyarat masukan. - Setiap penguat mempunyai bezafasa yang tertentu antara keluaran dan masukan.Misalnya 0 atau 180. - Jika di dapati bezafasa ini terkeluar dari sepatutnya ,ini di sebutkan sebagai herutan fasa. - Untuk menganalisa herutan ini adalah sukar kerana isyarat ,seperti isyarat audio mempunyai hangar ( harmonik ) yang membuat fasa berubah. - Bagaimana pun gambaran herutan fasa boleh di tentukan dalamujian gelombang segiempat.

Herutan silang

( cross-over )

- Herutan ini berlaku dalam litar penguat audio tolak-tarik atau simetri pelengkap. - Isyarat masukan yang keluar mempunyai fasa yang lebih kecil dari 180. - Ini di sebabkan oleh pincang yang tidak betul atau ciri-ciri komponen aktif bagi penguat yang hanyut (drift).

Herutan antara

modulatan

- Apabila sebuah penguat audio mempunyai ciri-ciri ketidak’linear’an frekuensi masukan yang berbagai ,akan bercampur dan menghasilkan satu frekuensi keluaran.

- Contohnya ,jika masukan terdiri dari dua frekuensi 1khz dan 400hz keluaran menjadi 600hz atau 1.4 khz. Ini boleh di uji dengan menyambungkan litar seperti di bawah, hasilnya terdapat herutan harmonik ganjil dan genap.

- Ujian ini juga boleh di gunakan untuk memerhatikan herutan-herutan yang lain.

+ max

- min

0

herutan

Rajah 4.14 : Herutan Amplitud

0

herutan

Rajah 4.14 : Herutan Amplitud

Gelombang keluaran

2

Rajah 4.16 : Herutan Antara Modulatan

3

Rajah 4.17a : Ujian Gelombang Segiempat

4

Rajah 4.17b : Ujian Gelombang Segiempat