Distorsi Amplifier : Rangkaian, Jenis, Cara Mengurangi dan Vs Distorsi Pedal

Amplifier adalah perangkat elektronik yang memperkuat input sinyal yang lebih kecil ke sinyal output daya yang lebih besar. Jadi sinyal keluaran berubah terus menerus dengan beberapa nilai penguatan. Ini digunakan dalam komunikasi & penyiaran nirkabel di semua jenis peralatan audio. Dalam kondisi ideal, sinyal output daya yang diperkuat dari penguat harus memiliki bentuk gelombang yang sama persis dengan sinyal input. Namun, kondisi ideal ini sama sekali tidak tercapai dalam praktik amplifier . Dengan demikian, beberapa perubahan dalam bentuk gelombang dapat terjadi selain peningkatan amplitudo yang dikenal sebagai distorsi. Hal ini tidak diinginkan karena dapat mengubah kecerdasan yang dibawa melalui sinyal. Artikel ini memberikan informasi singkat tentang distorsi penguat , cara kerja, dan aplikasinya.

Apa itu Distorsi Amplifier?

Distorsi penguat dapat didefinisikan sebagai; setiap perbedaan dari sinyal masukan suatu penguat yang terjadi selama proses amplifikasi dan memberikan sinyal keluaran yang berubah dalam hal besaran, bentuk, kandungan frekuensi, dll. Hal ini terjadi karena banyak faktor seperti; non-linearitas dalam komponen penguat, biasing yang tidak tepat, atau kelebihan beban penguat. Distorsi penguat tidak diinginkan karena menurunkan nilai sinyal yang diperkuat.

Rangkaian Distorsi Penguat

Distorsi penguat dapat dipahami dengan contoh a rangkaian penguat common emitor (CE). . Distorsi sinyal keluaran dapat terjadi karena alasan berikut.

• Amplifikasi mungkin tidak terjadi pada seluruh siklus sinyal karena tingkat bias yang salah.
• Jika sinyal masukan sangat besar maka menyebabkan transistor penguat menjadi terbatas melalui suplai tegangan.
• Amplifikasi tidak boleh berupa sinyal linier di atas seluruh rentang frekuensi input yang berarti selama prosedur amplifikasi bentuk gelombang sinyal, Distorsi Amplifier akan terjadi.

Amplifier dirancang untuk memperkuat sinyal tegangan masukan kecil menjadi sinyal keluaran yang lebih besar yang berarti sinyal keluaran akan diubah secara konstan dengan nilai penguatan yang dikalikan dengan sinyal masukan terutama untuk semua frekuensi masukan.

Rangkaian common emitter (CE) berikut ini beroperasi untuk sinyal input AC kecil namun menyebabkan beberapa masalah dalam cara kerjanya. Jadi, posisi titik bias 'Q' penguat BJT yang diinginkan bergantung pada nilai Beta terkait untuk semua jenis transistor.

Rangkaian transistor tipe emitor umum bekerja dengan baik terutama untuk sinyal masukan AC kecil meskipun memiliki satu kelemahan utama, posisi perhitungan titik Q bias penguat bipolar terutama bergantung pada nilai Beta terkait dari semua jenis transistor. Namun nilai beta ini berfluktuasi dari jenis transistor yang serupa, artinya titik Q suatu transistor tidak berhubungan dengan transistor lain dengan kategori serupa karena penerimaan produksi karakteristik. Setelah itu terjadi distorsi penguat karena penguat tidak linier. Pemilihan komponen transistor & biasing yang cermat dapat membantu meminimalkan efek distorsi penguat.

Jenis Distorsi Penguat

Ada berbagai jenis distorsi penguat yang dibahas di bawah ini. Jenis distorsi terutama bergantung pada area karakteristik yang digunakan oleh transistor, reaktansi perangkat, dan rangkaian terkait.

Distorsi Non-linier

Distorsi non-linier terutama terjadi pada amplifier setiap kali sinyal input yang diterapkan besar & perangkat aktif didorong ke area karakteristik non-linier. Distorsi ini digunakan untuk menggambarkan hubungan non-linier antara sinyal masukan & keluaran penguat. Jadi distorsi ini diakibatkan oleh sistem dimana sinyal keluaran tidak sebanding dengan sinyal masukan & produk intermodulasi atau harmonik dihasilkan.

Distorsi Amplitudo

Distorsi amplitudo adalah jenis distorsi nonlinier yang terjadi karena redaman dalam nilai puncak sinyal. Pergeseran dalam titik Q & amplifikasi di bawah 360⁰ sinyal terutama menyebabkan distorsi amplitudo. Distorsi ini terutama terjadi karena clipping dan biasing yang salah. Kita tahu bahwa jika titik bias transistor benar, keluarannya serupa dengan masukan dalam bentuk yang diperkuat. Hal ini dapat dipahami melalui kasus-kasus berikut.

Misalkan biasing yang tidak memadai diberikan pada penguat, maka titik Q akan terletak dekat dengan setengah minor garis beban. Jadi dalam kondisi ini, separuh negatif sinyal masukan terpotong & kita memperoleh sinyal keluaran penguat yang terdistorsi.

Jika kita memberikan potensi bias tambahan, maka titik Q akan berada di sisi yang lebih tinggi dari garis beban. Jadi kondisi ini memberikan keluaran yang akan terpotong pada separuh positif bentuk gelombang.
Biasing yang tepat terkadang juga dapat menyebabkan distorsi pada output jika sinyal inputnya besar karena sinyal input ini diperkuat melalui penguatan amplifier. Jadi separuh bentuk gelombang positif & negatif akan terpotong di beberapa bagian yang disebut distorsi kliping.

Distorsi Linier

Distorsi linier terutama terjadi setiap kali sinyal input yang diterapkan untuk menggerakkan perangkat kecil & berfungsi pada bagian linier dari karakteristiknya. Jadi distorsi ini terutama terjadi karena karakteristik perangkat aktif yang bergantung pada frekuensi.

Distorsi Frekuensi

Dalam jenis distorsi ini, tingkat amplifikasi berubah frekuensinya. Sinyal masukan pada saat amplifikasi pada penguat realistik mencakup frekuensi dasar dengan komponen frekuensi berbeda yang disebut harmonik.

Amplitudo harmonik (HA) setelah amplifikasi merupakan sebagian kecil dari amplitudo dasar. Itu tidak menyebabkan penyebab parah pada bentuk gelombang keluaran. Jika HA setelah amplifikasi mencapai nilai yang tinggi, efeknya tidak dapat dihindari karena terlihat pada keluaran.

Di sini masukannya memiliki frekuensi dasar termasuk harmonisa. Jadi kombinasi keduanya pada amplifikasi memberikan sinyal terdistorsi pada output. Hal ini terjadi baik karena terjadinya unsur reaktif (atau) melalui kapasitansi elektroda rangkaian penguat.

Distorsi Fase

Distorsi Fasa disebut juga distorsi tunda pada penguat karena setiap kali ada jeda waktu antara sinyal input & output maka dikatakan sinyal terdistorsi fasa. Distorsi ini terutama terjadi karena reaktansi listrik. Sebelumnya kita telah membahas bahwa suatu sinyal mencakup komponen frekuensi yang berbeda, sehingga setiap kali frekuensi yang berbeda mengalami pergeseran fasa yang berbeda maka terjadi distorsi fasa. Jenis distorsi ini tidak memiliki kepentingan praktis dalam amplifier audio karena telinga manusia tidak peka terhadap pergeseran fasa. Jenis & jumlah distorsi yang dapat ditahan atau tidak tertahankan terutama bergantung pada aplikasi amplifier. Biasanya, kerja sistem akan terpengaruh setiap kali amplifier menyebabkan distorsi yang ekstrim.

Alasan Distorsi

Distorsi pada amplifier terutama terjadi karena alasan utama yang dibahas di bawah ini.

• Distorsi terutama terjadi karena bias yang salah setiap kali sinyal masukan tidak diperkuat selama satu siklus penuh dari sinyal masukan.
• Ini terjadi ketika sinyal masukan yang diberikan sangat besar.
• Kadang-kadang, distorsi penguat terjadi ketika amplifikasi tidak linier di atas keseluruhan rentang frekuensi.
• Distorsi amplifier dapat disebabkan oleh berbagai faktor; non-linearitas dalam komponen penguat seperti transistor atau tabung.
• Selain itu, ketidaksesuaian impedansi, keterbatasan catu daya, dan kliping sinyal juga dapat menyebabkan distorsi penguat. Jadi faktor-faktor ini mengakibatkan penguatan sinyal yang berubah dari sinyal input dan menyebabkan distorsi sinyal asli.
• Umumnya, distorsi harmonik dalam amplifier dapat terjadi
• Distorsi harmonik merupakan salah satu jenis distorsi pada penguat yang biasanya terjadi oleh penguat yang membutuhkan tegangan lebih besar dari pada catu daya yang dapat disediakannya.
• Hal ini juga dapat terjadi jika beberapa bagian sirkuit internal melebihi kemampuan keluarannya.
• Distorsi harmonik terjadi karena ketidaklinieran transistor.
• Hal ini terjadi terutama karena karakteristik perangkat aktif yang bergantung pada frekuensi.
• Distorsi amplitudo pada amplifier terutama terjadi setiap kali nilai puncak bentuk gelombang frekuensi dilemahkan karena pergeseran titik Q.

Cara Mengurangi Distorsi Harmonik pada Amplifier

Distorsi harmonik (HD) adalah salah satu masalah besar yang menyebabkan berbagai masalah seperti; crosstalk, masalah integritas sinyal, dan EMI (interferensi elektromagnetik). Hal ini dapat disebabkan karena berbagai alasan dan ada berbagai cara untuk mengurangi atau menghilangkan distorsi harmonik yang dibahas di bawah ini.

• Pensinyalan diferensial merupakan salah satu metode yang digunakan untuk mengurangi distorsi harmonik yang dapat menghilangkan berbagai harmonik.
• Metode lain adalah dengan menggunakan catu daya dengan impedansi keluaran rendah yang juga dapat membantu mengurangi harmonisa.
• Konfigurasi ulang jaringan adalah prosedur yang membantu mengurangi harmonisa di mana pengguna menghasilkan harmonik yang besar. Harmonik ini diidentifikasi & diklasifikasikan tergantung pada jenis harmonik yang dihasilkannya.
• Menambahkan konverter multi-pulsa untuk pembatalan harmonik selama penggunaan konverter setengah dan gelombang penuh membantu menghilangkan harmonik.
• Penyeimbangan fase adalah satu lagi teknik yang cocok untuk mengurangi harmonisa.
• Reaktor seri mengurangi harmonisa di pabrik & peleburan baja.
• Pensinyalan diferensial adalah metode yang sering digunakan dalam sistem digital berkecepatan tinggi untuk mengurangi kebisingan & efek crosstalk. Dua sinyal dalam pensinyalan diferensial ditransmisikan pada kabel terpisah dengan sinyal tunggal yang berkebalikan dengan sinyal lainnya. Setelah itu, perangkat penerima menggabungkan dua sinyal & kebisingan mode umum apa pun dapat dihilangkan.
• Catu daya melalui impedansi keluaran rendah juga dapat membantu mengurangi harmonisa.
• Catu daya impedansi rendah memiliki penurunan tegangan yang lebih kecil setiap kali arus diambil sehingga dapat membantu mengurangi atau menghilangkan banyak masalah yang terjadi pada distorsi harmonik.

Bagaimana Mengukur Distorsi Amplifier?

Distorsi amplifier dapat diukur menggunakan penganalisis spektrum analog. Kebanyakan penganalisis spektrum memiliki input 50ohm, sehingga diperlukan resistor isolasi di antara DUT & penganalisis untuk mensimulasikan beban DUT >50ohm.

Setelah penganalisis spektrum disesuaikan dengan laju sapuan, sensitivitas & bandwidth, verifikasi dengan hati-hati untuk mengetahui overdrive input. Teknik paling sederhana adalah dengan memanfaatkan attenuator variabel untuk mengatur redaman 10dB dalam jalur input penganalisis. Baik sinyal maupun harmonik apa pun harus dilemahkan melalui jumlah yang ditentukan seperti yang dipantau pada tampilan penganalisis spektrum. Jika harmonik dilemahkan sebesar >10dB, maka penguat input penganalisis menimbulkan distorsi & sensitivitas harus dikurangi. Beberapa alat analisa memiliki tombol di atas pelat depan untuk memasukkan jumlah atenuasi yang diketahui sambil memverifikasi overdrive.

Perbedaan b/w Amplifier Distorsi Vs Distorsi Pedal

Perbedaan utama antara distorsi amplifier dan pedal distorsi dibahas di bawah ini.

Jadi, ini adalah gambaran umum tentang penguat distorsi, berfungsi , dan aplikasinya. Ini mengacu pada setiap variasi dari sinyal masukan yang terjadi dalam proses amplifikasi untuk menghasilkan sinyal keluaran. Sinyal ini diubah dalam hal frekuensi, bentuk, besaran, dll. Hal ini terjadi karena berbagai faktor seperti; non-linearitas dalam komponen penguat, biasing yang tidak tepat, atau kelebihan beban penguat. Ada berbagai jenis distorsi yang memiliki karakteristik & penyebab tertentu. Umumnya distorsi penguat tidak diinginkan karena dapat menurunkan nilai sinyal yang diperkuat. Ini pertanyaan buat anda, apa itu amplifier?