Mengenal Perbedaan Kelas atau Class dalam Driver Power Amplifier

Karakterisitik kerja dari sistem penguatan yang ideal adalah adanya perolehan signal, linearitas, efifiensi dan daya output. Dalam prakteknya yang tersedia dipasaran, amplifier dibedakan berdasarkan karakterisitik yang berbeda ini. Salah satu metode yang digunakan untuk membedakan karakteristik signal listrik dari berbagai macam amplifier yang ada adalah dengan “Class”, yaitu klasifikasi dari power amplifier berdasarkan konfigurasi rangkaian dan metode kerjanya. Kesimpulannya, Class dalam Amplifier adalah istilah yang digunakan untuk membedakan antara tipe driver power amplifier yang satu dan yang lainnya.

Berikut Class dalam Driver Power Amplifier, sekilas kelebihan dan kelemahan masing-masing

Power Amplifier Class A

Driver Class A adalah jenis penguatan yang paling umum karena dibuat dengan yang paling sederhana. Class A adalah kelas penguatan yang paling baik  terutama karena tingkat distorsi sinyalnya yang rendah dan menghasilkan gelombang sinus murni, hal ini mungkin juga merupakan class amplifier yang memiliki kualitas audio paling bagus dari semua Class Driver power amplifier yang ada. Penguat Class A memiliki linieritas paling tinggi jika dibandingkan kelas penguat lainnya.

Amplifier kelas A secara umum menggunakan transistor, bisa jenis transistor Bipolar, FET, IGBT, dan lain-lain. Pada driver Class A, transistor dikonfigurasi common emitor, atau tegangan masuk melalui emittor dan keluaran dayanya ke speaker keluar dari colector. Agar Class A bisa mengeluarkan linearitas dan gain yang tinggi maka bias harus di-on terus-menerus.

Karena transistornya harus on terus menerus, maka efeknya akan menghasilkan panas yang tinggi sehingga efisiensinya bisa menjadi sangat rendah yaitu 30%.  Dengan demikian driver Class A ini jarang digunakan untuk amplifier daya tinggi meskipun model terbaru semakin meningkat efisiensinya.

Kesimpulan: Class A adalah driver yang paling dapat memberikan kualitas suara yang linier, mudah diatur untuk berbagai keperluan audio high, mid dan low namun tidak efisien di daya dan panas.

Power Amplifier Class B

Class B dibuat sebagai bentuk pengembangan untuk mengatasi masalah efisiensi dan panas yang terjadi pada power class A sebelumnya. Dasar penguatan Class B menggunakan dua buah transistor baik jenis bipolar ataupun FET masing-masing TR hanya menguatkan setengah gelombang yang outputnya dikonfigurasi secara “push-pull” – artinya setiap transistor hanya menguatkan output setengah gelombang.

Pada penguat amplifier class B tidak ada arus DC ke basis saat arus diamnya nol, sehingga daya dc-nya kecil. Oleh karena itu class B memiliki efisiensi yang jauh lebih tinggi daripada driver class A. Namun pengingkatan efisiensi harus dibayar dengan menurunnya linearitas oleh sistem switching.

Kesimpulan: Driver class B lebih dingin dari class A dan lebih efisien daya, namun memiliki cacat crossover atau liniernya lebih rendah daripada driver class A.

Power Amplifier Class A/B

Sesuai dengan istilahnya: Class A/B merupakan kombinasi dari driver power model class A dan kelas B. Class AB merupakan salah satu jenis driver power amplifier yang paling banyak digunakan sampai saat ini; sebagai contoh sirkit Driver PA dari Class A/B yang paling banyak dijumpai dipasaran adalah power OCL 150 watt. Kerja class A/B merupakan variasi dari kerja driver class B seperti yang sudah dijelaskan di atas.

Pada class A/B, kedua transistor penguat diberikan tegangan bias yang sangat kecil, yaitu umumnya cuma 5% sampai 10% sebagai arus diam untuk bias transistor yang berada tepat di atas titik potongnya. Kemudian pada konduktor yaitu baik TR jenis bipolar ataupun jenis FET akan “ON” selama lebih dari satu setengah siklus – namun kurang dari satu siklus penuh dari sinyal input. Oleh karena itu, dalam driver class AB masing-masing transistor melakukan siklus push-pull sedikit lebih banyak daripada setengah siklus konduksi pada driver class B; tapi jauh lebih sedikit daripada siklus konduksi pada class A.

Hal ini juga bisa diartikan bahwa sudut konduksi power class AB berada di antara sudut 180 dan 360 derajat tergantung dari titik bias yang dipilih. Kelebihan dari tegangan bias yang kecil ini yaitu yang disediakan oleh dioda atau resistor yang diseri, sehingga cacat crossover yang terjadi ada pada class B bisa diatasi pada class A/B.

Kesimpulannya:  driver amplifier Class AB adalah solusi di antara class A dan class  B yang menciptakan efisiensi dan linieritas terbaik – yaitu hingga bisa mencapai linieritas sekitar 50 – 60 persen. Class AB juga cocok untuk men-drive sub, high atau midlow karena suaranya yang masih bisa dikendalikan.

Kelemahan dari driver class A/B adalah daya outputnya sangat tergantung dari berapa besarnya power supply dan jenis transistor dan jumlahnya, serta gelombang mungkin ada sedikit kecacatan. Jadi dengan kata lain, jika Anda membuat driver class A/B maka Anda harus bisa menyesuaikan power supply – final – speaker untuk dapat mencapai efisiensi dan linieritas yang lebih baik.

Power Amplifier Class D

Power Amplifier Class D pada dasarnya adalah jenis penguat non-linier atau penguat menggunakan sistem PWM(Pulse With Modulator). Amplifier Class D secara teoritis dapat mencapai efisiensi tinggi 100% – tapi dalam prakteknya maksimal mentok di 90%; hal ini karena tidak adanya siklus bentuk gelombang tegangan dan arus yang tumpang tindih karena arus ditarik hanya melalui transistor yang on.

Karena memiliki efisiensi yang tinggi, maka Class D bisa menciptakan tendangan yang besar walaupun sebenarnya berdaya(watt) kecil. Keuntungan lain dari efisiensi yang tinggi pada class D adalah ia tidak membutuhkan power supply yang besar sehingga transistor tetap dingin dan tidak cepat rusak.

Kesimpulan: Class D meskipun mampu mengeluarkan daya yang besar, tapi hemat listrik. Namun class D lebih cocok digunakan sebagai Low sub karena hi-pass filter tak mungkin dilakukan, hal ini dengan alasan bahwa dalam class D signal bentuk digital akan diubah menjadi analog yang hasilnya adalah gelombang sinus persegi. Inilah kelemahan utama class D, dari sisi kualitas audio(suara) tidak bisa jernih jika untuk mendriver suara mid /high.

Dengan demikian class D  tidak cocok jika untuk audio ruangan secara umum – namun sangat cocok untuk mendriver low-sub pada sound sistem lapangan karena output dayanya yang besar, kuat,  dan irit daya. Power class D juga cocok jika digabungkan dengan SMPS power supply.

Baca juga : Driver Power ampli Class D Vs. Class A/B

Power Amplifier Class C

Karena distorsi audio yang cukup berat, maka penguatan class C biasanya terbatas digunakan pada osilator gelombang sinus frekuensi tinggi,  dan beberapa jenis penguatan frekuensi radio yang di mana pulsa arus yang dihasilkan pada output bisa dikonversi untuk menyelesaikan gelombang sinus dengan frekuensi tertentu karena penggunaan rangkaian resonansi di kolektornya.

Power Amplifier Class G dan H

Claas H adalah sedikit pengembangan dari class G. Kedua desain class ini dibuat untuk meningkatan efisiensi dari class AB, yang sebenarnya secara teknis class ini tidak resmi diakui. Keduan Class G, H, dan AB pada dasarnya sama, namun khusus class H dan G  menggunakan jalur tegangan sendiri-sendiri. Pada intinya class H akan menggunakan jalur voltase yang lebih rendah(low) daripada class A / B yang setara jika input rendah, sehingga akhirnya secara signifikan mengurangi konsumsi dayanya; Namun pada saat kondisi dimana daya tinggi diperlukan, maka sistem secara dinamis dan otomatis akan berpindah ke jalur tegangan tegangan tinggi(high) agar bisa menangani transien amplitudo yang tinggi. Pada itinya Class H dan G lebih efisien listrik daripada class AB biasa yang setara.

Kesimpulan: Class H secara topologi adalah sama dengan class A/B. Perbedaan hanya terletak pada jalur tegangan yang bisa otomatis berpindah ke tegangan tinggi dan rendah, sehingga sangat cocok sebagai power berdaya tinggi misalnya untuk keperluan outdoor.

Baca juga : Power Supply Khusus untuk Power Class H

Power Amplifier Class F

Amplifier class F meningkatkan efisiensi dan output dengan cara menggunakan resonator harmonik di jalur keluaran untuk membentuk gelombang persegi. Class F mampu menghasilkan efisiensi yang tinggi , bahkan lebih dari 90% jika setelan harmonik tak terbatas digunakan.

Power Amplifier Class I

Penguat kelas I memiliki 2 perangkat output kompresor pelengkap yang diatur dalam sebuah konfigurasi push-pull paralel dengan  dua set perangkat switching yang menggunakan input gelombang yang sama. Satu perangkat switch setengah positif gelombang, sementara yang lain beralih setengah negatif gelombang mirip dengan penguatan class B. Dengan tidak diberikannya sinyal input, atau pada saat sinyal mencapai titik persimpangan nol, maka kedua perangkat switching bisa ON dan OFF bersamaan dengan siklus PWM 50% yang membatalkan signal frekuensi tinggi.

Power Amplifier Class S

Penguatan class A adalah penguatan non linear yang serupa dengan  penguatan class D. Penguat class S mengubah sinyal input analog menjadi pulsa gelombang persegi digital dengan modulator delta sigma, dan kemudian memperkuatnya untuk meningkatkan daya output sebelum akhirnya didemodulasi oleh pass band filter pass. Karena sinyal digital dari penguat switching ini  sepenuhnya  ON  atau  OFF  maka secara teoritis disipasi daya akan nol artinya efisiensi mungkin bisa mencapai 100%.

Power Amplifier Class T

Class T adalah jenis penguatan digital yang mulai populer akhir-akhir ini, adalah model penguat audio digital yang menggunakan chip DSP atau Digital Signal Processing dan surround multi channel karena mengubah sinyal analog menjadi sinyal modulasi PWM untuk meningkatkan efisiensi amplifier.
Model class T menggabungkan tingkat distorsi sinyal yang rendah pada penguat A/B dan meng-adopsi efisiensi daya yang tinggi seperti pada penguat class D. Dengan kata lain, class T dibuat untuk mengatasi kelemahan distorsi signal pada class D yang tinggi sehingga bisa menghasilkan detail suara yang lebih baik.
Ini adalah class amplifier masa depan, karena saat ini kayaknya masih terlalu rumit dan masih butuh banyak perbaikan untuk menghasilkan model yang sempurna.

Baca juga : Cara Menggunakan Power Ampli BTL dengan baik agar Aman dan Maksimal

Demikian secara singkat mengenai berbagai Class desain Driver Power Amplifier, yang mungkin perlu kamu ketahui ketika menggeluti dunia hobi audio dan sound system.