Fakultas Teknik UNP PadangNama :Rahyuni Mutiya

Jurusan: Teknik ElektronikaNim :1206212

Prodi : PendidikanTeknik ElektronikaTopic : Audio

Kode : 01/Prak-AudioRadio/2014Judul : Penguat Signal Lemah

A. TUJUANSetelah mengikuti perkuliahan ini diharapkan mampu:1. Memahami konsep signal audio flow pada peralatan audio.2. Memahami penguatan pada signal lemah yang dilakukan oleh rangkaian dengan transistor dan operasional amplifier.3. Mengetahui karakteristik penguatan yang dilakukan transistor dan IC 741.4. Mengetahui cara resistansi input, resistansi output dan factor penguatan dari konfigurasi rangkaian penguat.

B. ALAT DAN BAHAN1. Power supply2. AFG3. Osciloskop4. Multimeter5. Kabel-kabel6. Breadboard7. IC LM 7411 buah8. Elco 1uF/50V2 buah9. Pot 100K1 buah10. Resistor 100K2 buah11. Resistor 1K1 buah

C. TEORI SINGKATSignal audio adalah signal suara yang bekerja pada range frekuensi 20 HZ- 20 KHZ yang mampu direspon oleh alat pendengar manusia(telinga). Signal audio analog yang mampu didengar oleh alat pendengar manusia ini dapat direproduksi melalui peralatan elektronik yang dikenal denganaudio filter.Peralatan audio merupakan peralatan elektronik tertua didunia sejak ditemukannya komponen elektronik penguat tabung hampa dan kemudian ditemukannya transistor dengan bahan semikonduktor yang berfungsi sebagai penguat sinyal listrik analog dan mampu melakukan penguatan hingga ribuan kali penguatan, hingga sekarang ditemukannya peralatan elektronik terintegrasi (IC) yang dapat melakukan penguatan seperti tabung hampa dengan berbagai kelebihan dan kekurangannya.Dalam semua bidang teknologi audio, desibel digunakan untuk mengekspresikan tingkatan sinyal dan perbedaan tekanan suara, daya, tegangan, dan arus. Alasan decibel yang demikian ini berguna untuk mengukur perbandingan dalam cakupan angka-angka kecil untuk menyatakan suatu besaran. Desibel juga bisa di pertimbangkan dari pandangan segi psychoacoustical untuk menghubungkan secara langsung tujuan stimuli yang paling berhubungan dengan perasaan pendengaran manusia.Peralatan audio amplifier banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari seperti alat pemutar(CD) dan penguat suara, pengeras suara di masjid, teknologi sistem tata suara panggung/band yang dikenal denganSoud system,bahkan system audio broadcasting audio di studio radio dan televisi. Peralatan audio dapat dikatagorikan menjadi beberapa bagian antara lain :1. Peralatan reproduksi audio yang berfungsi untuk menghasilkan sumber signal suara seperti CD player, tape player, radio penerima, microphone, synthesizer, audio simulator dan lain-lain.2. Peralatan pre-amplifier berfungsi sebagai penguat awal yang akan memperkuatkan signal audio yang dihasilkan oleh peralatan reproduksi sehingga level signal menjadi besaran tertentu.3. Peralataan filter berfungsi sebagai pengaturan nada yang akan bekerja melewatkan atau memotong frekuensi tertentu dengan konsep low band filter atau high band filter4. Peralatan penguat daya berfungsi sebagai penguat signal besar yang akan menggerakan pengeras suara (loudspeaker) dan merubah besaran listrik menjadi besaran akustik yang dapat didengar oleh telinga. Kekuatan signal akustik yang akan didengar oleh telinga manusia tergantung dari besar diameter loudspeaker dan kekuatan daya dari sistem penguat daya. Secara umum dan sederhana blok diagram audio dapat dilihat pada gambar berikut ini:

Gambar 1. Blok Rangkaian Audio Amplifier

Di dalam jobsheet pertama ini kita akan coba mempraktekan bagaimana penguat awal bekerja. Penguat awal atau biasa disebut dengan preamplifier (Pre-Amp) merupakan bagian dari sistem audio akan memperkuatkan signal yang dihasilkan dari peralatan reproduksi audio. Signal yang dihasilkan oleh peralatan reproduksi yang masih lemah akan diperkuatan ke dalam besaran dan gangguan signal(nois). Penguat awal yang menggunakan IC operasional amplifier(OP-AMP) dikarenakan sistem ini lebih gampang didalam perakitan dan rendah terhadap gangguan signal (nois). Penguat operasional adalah suatu blok penguat yang mempunyai dua masukan dan satu keluaran. Op-amp biasa terdapat dipasaran berupa rangkaian terpadu(integrated circuit-IC).Dalam bentuk paket praktis IC seperti tipe 741 seperti pada gambar di bawah ini:

Gambar 2. Rangkaian dasar penguat operasional IC 741 memiliki masukan tak 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 fase (berlawan tanda dengan isyarat masukan). sebaliknya jika isyarat masukan dihubungkan dengan masukan tak membalik(v+), maka isyarat keluaran akan sefase . sebuah Op-Amp biasanya memerlukan catu daya 15V. Dalam menggambarkan rangkaian hubungan catu daya ini biasanya dihilangkan. Data keadaan ideal Op-Amp dan kinerja IC 741 seperti terlihat pada tabel di bawah ini:

ParameterDataHarga Ideal

Tegangan offset masukan, Vio2 mV0

Arus offset masukan, Iio20nA0

Arus panjar masukan, IB80 nA0

Nisbah penolakan modus bersama (CMRR), 90 dB

Pergeseran dari Iio1 nA/ C0

Pergeseran dari Vio25 A/ C0

Frekuensi penguatan tunggal (unity gain frequency)1MHz

Bandwidthdaya penuh10 KHz

Penguatan diferensial lingkaran terbuka ,A105 dB

Hambatan keeluaran lingkaran terbuka, Ro75 0

Hambatan keluaran lingkaran tertutup, Ri2 M

R2

ViR1Vo

Gambar 3. Penguat Op-Amp

Pada gambar diatas disajikan Op-Amp yang terangkai sebagai penguat inverting. Sinyal input diumpankan ke input inverting (-) Op-Amp melalui R1, yang disebut elemen input. Tahanan R2 adalah elemen umpan balik. Dalam penguat inverting, tegangan output diberikan bersamaan:Vo = -(R2/R1). V1

Penguatan dari rangkaian diatas adalah:

Acl = Vo/Vi atau (R2/R1)

Keluaran dalam Satuan Desibel (dB)Vo (dB) = 10 log (Vo/Vi)

D. LANGKAH KERJA1. Susun rangkaian pembalik op-amp DC seperti terlihat pada gambar 4. Gunakan sumber dc variabel sebagai catu daya untuk A741.

Gambar 4. Penguatan Sinyal Op-Amp

2. Berikan catu tegangan untuk rangkaian percobaan dengan catu tegangan 9 volt DC.(setiap memegang rangkaian, matikan sumber daya terlebih dahulu)3. Hidupkan IC dengan menghubungkannya dengan catu daya. Atur potensio 100K pada posisi tengah. Ukur tegangan keluaran (dengan multimeter) pada kaki-kaki Vo dan menunjukkan nilai sebesar .........V.(dalam keadaan Vi terbuka)4. Pasang AFG pada input dengan isyarat input 400 Hz. atur keluaran sumber AC tersebut pada harga yang terendah (mendekati 0).5. Hubungkan osiloscop ke kaki-kaki Vo (gunakan kapasitor (C2) 1F secara seri dengan Vo).6. Nyalakan pencatu daya AFG dan osciloscop. Secara hati-hati atur besarnya isyarat masukkan sinusoida sampai mencapai harga maksimum dimana isyarat keluaran tidak mengalami kecacatan (distorsi). Besarnya tegangan puncak ke puncak keluaran yang terbaca di osiloskop adalah sebesar ........ Vp-p.7. bagaimana polaritas keluaran dibandingkan dengan isyarat masukkan?8. Hitung besarnya penguatan tegangan dari penguat dengan menggunakan rumus yang ada, dan tentukan penguatan dalam satuan dB (desibel).9. Aturlah 3 keadaan sinyal input:1) Sinyal input maksimum hingga tidak terjadi distorsi pada output (tampilan oscilloscope)2) Sinyal minimum3) Sinyal tengah-tengahMasukkan ke tabel pengamatan

Bentuk Sinyal

Harga TerendahHarga TengahHarga Maksimum

10. Atur potensio R4 pada posisi min, tengah, max

Posisi PotensioBentuk Sinyal

Harga TerendahHarga TengahHarga Maksimum

Min

Tengah

Max

E. TABEL PENGAMATAN

Bentuk Sinyal

Harga TerendahHarga TengahHarga Maksimum

CH1 = 0,4 mVCH2 = 1,2 V

CH 1 = 1,2 mVCH2 = 5,2 V

Posisi PotensioBentuk Sinyal

Harga TerendahHarga TengahHarga Maksimum

Min

CH1 = 0,4 mVCH2 = 3,4 V

CH1 = 0,4 mVCH2 = 5,2 V

Tengah

CH1 = 0,4 mVCH2 = 3,4 V

CH1 = 0,4 mVCH2 = 5,2 V

Max

CH1 = 0,6 mVCH2 = 0,2 V

CH1 = 0,8 mV

Keterangan:Biru CH1Hitam CH2

F. ANALISA

Pada saat potensio 100K diposisi tengah, nilai Vo yang terukur dengan multimeter dalam keadaan Vi terbuka adalah sebesar 4,3 Volt.

hasil percobaan:

CH1 = 1,4 x 100 mVp-p= 140 mVp-p= 0,14 V

CH2= 5,2 x 1 Vp-p= 5,2 Vp-p= 5,2 Vp-p

Vo (dB)= 10 log (V0/Vi)= 10 log (5,2/0,14)= 10 log 37,14= 10 x 1,5698= 15,69 dB

Perbandingan antara sinyal input dan sinyal output pada pengamatan 9 dan hitung penguatannya dalam satuan besaran dBCH1(Vi)= 0,4 x 100mV= 40 mV= 0,04 V

CH2(Vo)= 1,2 x 1 Vp-p= 1,2 Vp-p

Vo (dB)= 10 log (Vo/Vi)= 10 log (1,2/0,04)= 10 log (30)= 10 x 1,477= 14,77 dB

Perhitungan secara teori :

Vo= 5,2 VVi= 0,14 V

Acl= Vo/Vi= 5,2/0,14= 37,14

Av= 20 log Acl= 20 log 37,14= 20 x 1,5698= 31,396 dBSimulator :

Potensio Pada Posisi Minimum

Potensio Pada Posisi Tengah

G. KESIMPULAN

Dalam praktikum dapat di amati perbedaan sinyal antara 3 keadaan sinyal input pada keadaan minimum, tengah, dan maksimum.Keadaan tersebut sangat berpengaruh terhadap posisi potensio.Pre-amplifier akan memperkuat sinyal yang dihasilkan dari peralatan reproduksi audio yang masih lemah kedalam besaran tertentu sehingga perjalanan signal berikutnya tidak terjadi banyak penurunan dan gangguan signal (nois). rangkaian yang digunakan adalah Opamp non-inverting amplifier, yang mana sinyal input dan outputnya adalah satu fasa. Rangkaian ini juga menggunakan feedback yang digunakan untuk menstabilkan tegangan outputnya. Adanya kapasitor pada feedback menyebabkan bandwidth respon semakin lebar.