A.
TUJUAN
Setelah
mengikuti perkuliahan ini diharapkan mahasiswa mampu:
1. Memahami
konsep signal audio flow pada peralatan audio
2. Mengetahui
dan mempelajari penguatan pada signal lemah yang dilakukan oleh rangkaian
dengan transistor dan operasional amplifier.
3. Mengetahui
karakteristik penguatan yang dilakukan transistor dan IC741.
4. Mengetahui
dan mempelajari cara resistansi input, resistansi ooutput dan faktor penguatan
dari konfigurasi rangkaian penguat pada percobaan ini.
B.
ALAT DAN BAHAN
1. Power
supply
2. AFG
3. Osiloskop
4. Multimeter
5. Kabel-kabel
6. Breadboard
7. IC
LM 741
8. Elco
1 uF/50v @2
9. Pot
100K
10. R1
100K @2
11. R
1K
C.
TEORI SINGKAT
Signal
audio adalah signal suara yang bekerja pada range frekuensi 20 Hz sampai dengan
20 Khz yang mampu direspon oleh alat pendengar manusia(telinga). Signal analog
yang mampu didengar oleh alat pendengar manusia ini dapat di olah melalui
peralatan elektronik yanng dikenal dengan peralatan audio amplifier.
Peralatan audio merupakan peralatan
elektronik analog yang sampai saat ini masih digunakan. Sejak ditemukannnya
komponen eletronik penguat tabung hampa dan kemudiann ditemukannya transistor
dengan bahan semikonduktor yang berfungsi sebagai pengauat signal listrik
analog dan mampu melakukan penguatan hingga ribuan kali penguatan, hingga
sekarang ditemukannya peralatan elektronik terintegrasi (IC) yang dapat
melakukan pengutan seperti tabung hampa dengan berbagai kelebihan dan
kekurangannya.
Peralatan audio amplifier banyak
digunakan dalam kehidupan sehari hari seperti alat pemutar compack disk (CD),
dan penguat suara, pengeras suara di mesjid, sistem tata suara panggung/band
yang dikenal dengan sound system, bahkan sistem audio broadcasting audio di
studio radio dan televisi. Peraltan audio dapat dikategorikan menjadi beberapa
bagian antara lain:
1. Peralata
reproduksi audio yang berfungsi untuk menghasilkan sumber signal suara seperti
CD player, tape player, radio penerima, mikrophone, synthesizer, audio
simulator , dan lain-lain.
2. Peralatan
preamplifier berfungsi sebagai penguat awal yang akan memperkuatkan signal
audio yang dihasilkann oleh peralatan reproduksi sehingga level signal menjadi
besaran tertentu.
3. Peralatan
filter berfungsi sebagai pengaturan nada yang akan bekerja melewatkan atau
memotong frekuensi tertentu dengan konsep low band filter atau high band
filter.
4. Peralatan
penguat daya berfungsi sebagai penguat signal besar yang akan menggerakkan
pengeras suara/loudspeaker dan mengubah besaran listrik menjadi besaran akustik
yang dapat didengar oleh telinga. Kekuatan signal akustik yang akan didengar
oleh telinga manusia tergantung dari besar diameter loudspeaker dankekuatan
daya dari sistem penguat daya.
Secara umum dansederhana blok diagram audio dapat dilihat pada gambar sebagai berikut :
Gambar
1. Blok Rangkaian Audio Amplifier
Didalam jobsheet pertama ini kita akan mencoba untuk mempraktekkan
bagaimana penguat awal bekerja. Penguat awal atau biasa disebut dengan
pre-amplifier merupakan bagian dari system audio yang akan memperkuat signal
yang dihasilkan dari peralatan reproduksi audio. Signal yang dihasilkan oleh
peralatan reproduksi yang masih lemah
akan diperkuatkan ke dalam besaran tertentu sehingga dalam perjalanan signal kebagian
berikutnya tidak terjadi banyak penurunan dan gangguan signal nois. Penguat
awal yang biasa dan banyak digunakan adalah penguat awal yang menggunakan IC
operasional amplifier (op-amp) dikarenakan system ini lebih gampang di dalam
perakitan dan rendah terhadap gangguan signal (nois).
Penguat
operasional (op-amp) adalah suatu blok yang mempunyai dua masukan dan satu
keluaran. Op-amp biasa terdapat di pasaran berupa rangkaian terpadu (IC). Dalam
bentuk paket praktis IC seperti tipe 741 seperti gambar 2.
Gambar
2. Rangkaian dasar penguat op- amp
IC
741 memiliki masukan tak mbarkan membalik v+ (non inverting), masukan membalik
v- (inverting) dan keluaran vo. Jika isyarat masukan dihubungkan dengan masukan
membalik (v-), maka pada daerah frekuensi tengah isyarat keluaran akan “berlawanan
ase” 9berlawanan tanda dengan isyarat masukan). Sebaliknya jika isyarat masukan
dihubungkan dengan masukan tanda tak membalik (v+), maka isyarat keluaran akan
sefase. Sebuah op amp biasanya memerlukan sebuah catu daya 15 V. dalam
menggbarkan rangkaian hubungan catu daya ini biasanya dihilangkan. Data
keadaaan ideal op amp dan kinerja IC 741 seperti terlihat pada table berikut:
Pada
gambar 3 disajikan op amp yang terangkai sebagai pengaut inverting. Sinyal
input diumpamakan ke input inverting op amp melalui R1, yang di sebut elemen
input. Tahanan R2 adalah elemen umpan balik. Dalam penguat inverting, tegangan
ouput diberikan bersamaan:
Penguatan dari rangkaian di atas adalah:
Acl= Vo/Vi atau –R2/R1
D.
LANGKAH KERJA
1. Susun
rangkaian pembalik op amp DC pada gambar 4. Gunakan sumber DC variable sebagai
catu daya untuk A741.
Gambar 4. Gambar percobaan penguat
sinyal op-amp
2. Berikan
catu tegangan untuk rangkaian percobaan dengan catu tegangan 9 V DC.
3. Hidupkan
IC dengan menghidupkannya dengan catu daya. Atur potensio 100K pada posisi
tengah. Ukur tegangan keluaran pada kaki Vo dan menujukkan nilai sebesar….V
(VI dalam keadaan terbuka)
4. Bagaimana
polaritas keluaran dibandingkan dengan isyarat masukan?
5. Pasang
AFG pada input 400Hz. Atur keluaran sumber AC tersebut pada harga terendah
(mendekati 0).
6. Hubungjan
osiloskop ke kaki-kaki Vo (gunakan kapasitor C2) 1µF secara seri dengan Vo.
7. Nyalakan
pencatu daya AFG dan osiloskop. Ssecara hati-hati atur besarnya isyarat masukan
sinusoida sampai mencapai harga maximum dimana isyarat keluaran tidak mengalami
kecacatan (distori). Besarnya tegangan puncak ke puncak keluaran yang terbaca
di osiloskop adalah sebesar….Vp_p.
8. Hitung
besarnya penguatan tegangan dari pengaut dengan menggunakan rumus yang ada, dan
tentu penguatan dalam satuan dB(decibel).
9. Aturlah
3 keadaaan sinyal input 1) siyal input maximum hingga tidak terjadi distori
pada output,2) sinyal minimum dan 3) sinyal tengah-tengah. Masukan kedalam
table penguatan!
10. Kemudian
aturlah potensio R4 pada posisi seperti pada table berikut
E. ANALISA
1. Perbandingan
sinyal input dan sinyal output data dari pratikum:
2. Perhitungan
secara teori:
Berdasarkan data percobaan didapatkan
tegangan V-out sebesar 3,8 Vp-p dan besarnya tegangan inputnya V-in adalah 120
mVp-p atau 0,12 Vp-p. maka besarnya penguatan yang di dapatkan adalah:
Av = 10 log V-out/V-in
Av = 10 log 3,8/0,12 Vp-p
Av = 10 log 31,6 Vp-p
Av = 1,49 dB
Av = 5 dB
3. Berdasarkan
teori dan hasil pengamatan dapat disimpulkan bahwa besarnya hasil penguatan
yang didapatkan tidak jauh berbeda yaitu secara teori sebesar 1,49 dB dansecara pengamatan sebesar 5 dB.
4. Simulasi
di EWB:
a. Langkah
3
b. Langkah
5
c. Langkah
7
E. ANALISA
1. Signal
audio adalah signal suara yang bekerja pada range frekuensi 20 Hz -20 KHz yang
mampu didengar oleh tekinga manusia.
2. Peralatan
reproduksi audio berfungsi untuk menghasilkan sumber signal suara.
3. Peralatan
preamplifier berfungsi sebagai penguat awal yang akan memperkuatkan signal
audio yang dihasilkann oleh peralatan reproduksi sehingga level signal menjadi
besaran tertentu.
4.Peralatan
filter berfungsi sebagai pengaturan nada yang akan bekerja melewatkan atau
memotong frekuensi tertentu dengan konsep low band filter atau high band
filter.
5. Peralatan
penguat daya berfungsi sebagai penguat signal besar yang akan menggerakkan
pengeras suara/loudspeaker dan mengubah besaran listrik menjadi besaran akustik
yang dapat didengar oleh telinga. Kekuatan signal akustik yang akan didengar
oleh telinga manusia tergantung dari besar diameter loudspeaker dankekuatan
daya dari sistem penguat daya.
6. Besarnya
penguatan tegangan dapat dihitung secara teori dengan menggunakan rumus:
Av = 10 log V-out/V-in
7. Penguat
inverting adalah jenis penguat yang membalikkan fase inputnya sedangkan penguat
non inverting adalah penguat yang tidak membalikkan fase inputnya.
