Penguat Amplifier Kelas A

Contoh dari penguat kelas A adalah rangkaian dasar penguat transistor common emitor (C_E). Tipe penguat dibuat dengan mengatur arus bias basis yang sesuai pada titik tertentu untuk mendapatkan titik kerja pada garis beban rangkaian tersebut. Untuk penguat tipe kelas A arus bias basis dibuat sedemikian rupa, sehingga titik kerja transistor (Q) berada tepat ditengah kurva garis beban V_CE – I_C dari rangkaian penguat tersebut. Contoh rangkaian dasar penguat transistor tipe kelas A dapat dilihat pada gambar berikut.

Resistor R_a dan R_b pada rangkaian diatas berfungsi untuk menentukan arus bias basis. Garis beban rangkaian dasar penguat tipe kelas A diatas ditentukan oleh konfigurasi resistor R_c dan R_e yang dirumuskan sebagai berikut :

$V_{cc}=V_{ce}+I_{c}R_{c}+I_{e}R_{e}$

Apabila Ic = Ie, maka rumus diatas dapat di sederhanakan seperti berikut :

$V_{cc}=V_{ce}+I_{c}(R_{c}+R_{e})$

Untuk menentukan arus basis sebaiknya melihat dahulu datasheet transistor yang digunakan kemudian menentukan nilai resistor R_a dan R_b untuk menentukan besarnya arus basis (I_b) yang memotong titik Q. Berikut adalah garis beban dan titik Q penguat kelas A.

Besar penguatan sinyal AC dapat dihitung dengan teori analisa rangkaian sinyal AC. Analisa rangkaian AC adalah dengan menghubung singkat setiap komponen kapasitor C dan secara imajiner menyambungkan VCC ke ground. Resistor R_a dan R_c dihubungkan ke ground dan semua kapasitor dihubung singkat.Dengan cara ini rangkaian gambar analisa AC dapat dirangkai menjadi seperti gambar berikut.

Dengan adanya kapasitor C_e nilai R_e pada analisa sinyal AC menjadi tidak berarti. Untuk lebih lanjut dapat mencari literatur yang membahas penguatan transistor untuk mengetahui bagaimana perhitungan nilai penguatan transistor secara detail. Penguatan didefenisikan dengan :

$V_{out}/V_{in}=rc/re'$

dimana rc adalah resistansi R_c paralel dengan beban RL (pada penguat akhir, RL adalah speaker yang biasanya bernilai 4-16 Ohm) dan re` adalah resistansi penguatan transitor. Nilai re` dapat dihitung dari rumus

$re'=hfe/hie$

Dimana data nilai hfe dan hie dapat diketahui di datasheet transistor. Gambar berikut menunjukkan ilustrasi penguatan sinyal input serta proyeksinya menjadi sinyal output terhadap garis kurva x-y rumus penguatan

$V_{Out}=(rc/re)V_{in}$

Ciri khas dari penguat kelas A adalah, seluruh sinyal output bekerja pada daerah aktif. Penguat tipe class A disebut sebagai penguat yang memiliki tingkat fidelitas yang tinggi (hifi). Selama sinyal masih bekerja di daerah aktif, bentuk sinyal keluarannya akan sama persis dengan sinyal input. Namun penguat kelas A ini memiliki efisiensi yang rendah kira-kira hanya 25% – 50%. Kondisi ini karena titik Q yang ada pada titik A, sehingga dalam kondisi tidak ada sinyal input (atau ketika sinyal input = 0 Vac) transistor tetap bekerja pada daerah aktif dengan arus bias konstan. Transistor selalu aktif (ON) sehingga sebagian besar dari sumber catu daya terbuang menjadi panas. Karena ini juga transistor penguat kelas A perlu ditambah dengan pendingin ekstra seperti heatsink yang lebih besar.