laporan praktikum teknik audio

  

                               Laporan praktikum

                                                 PENGUAT SIGNAL LEMAH

 Dimas adi surya  (1307256 )

 

                              Prodi PENDIDIKAN TKNIK ELEKTRONIKA

                              Jurusan TEKNIK ELEKTRONIKA

Fakultas TEKNIK

Universitas negeri padang

2014

A.        TUJUAN

•         Memahami konsep signal audio flow pada peralatan audio.

•         Mengetahui dan mempelajari penguat sinyal lemah yang dilakukan rangkaian operasional    amplifier.

•         Mengetahui karakteristik penguatan yang dilakukan IC741.

•         Mengetahui dan mempelajari cara resistansi input, resistansi output dan faktor penguatan dari konfigurasi rangkaian penguat percobaan ini.

B.         ALAT DAN BAHAN

1.          Power supply.

2.          AFG.

3.          Osiloskop.

4.          Multimeter.

5.          Kabel-kabel.

6.          Breadboard.

7.          IC LM741 X1.

8.          Elco 1µf / 50V X1.

9.          Pot 100K X1.

10.       Resistor 100K X2.

11.       Resistor 1K X1.

                           

C.         TEORI SINGKAT

Signal 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 dengan audio amplifier.

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 compact disk (CD) dan penguat suara, pengeras suara di masjid, teknologi sistem tata suara panggung/band yang dikenal dengan sound 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 filter.

4   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:

                 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:

Parameter	Data	Harga
		ideal
Tegangan ofset masukan, V io	2mV	0
Arus ofset masukan, I io	2ØnA	0
Arus panjar masukan, IB	80nA	0
Nisbah penolakan modus bersama(CMRR).ρ	90dB	Ψ
Pergeseran dari I io	1nA/°C	0
Pergeseran dari V io	25µV/°C	0
Frekuensi penguatan-tunggal (unity gain frequency)	1MHz	~
Bandwidth daya penuh	10kHz	~
Penguatan diferensial lingkar terbuka, A	105dB	~
Hambatan keluaran lingkar terbuka, Ro	75Ω	0
Hambatan keluaran lingkar tertutup, Ri	2M	~

                                   

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)

D        LANGKAH KERJA DAN DATA PRATIKUM

1.Susunlah rangkaian pembalik Op-Amp DC seperti terlihat pada gambar 4. Gunakan sumber DC variable sebagai catu daya untuk A741

                                 

                      Gambar 4. Gambar percobaan penguatan sinyal dengan Op-Amp

2.          Berikan catu tegangan untuk rangkaian sebesar 9 Volt DC.

3.      Hidupkan IC dengan menghubungkannya dengan catu daya. Atur Potensio 100K pada posisi tengah . Ukur tegangan kleuaran (dengan multimeter) pada kaki- kaki Vo dan menunjukan nilai sebesar 5,7 V

  Secara teori : 

Vo = -(R2/R1). V1

•         Hubungkan kapasitor (C2) 1µF secara seri dengan Vo dan isyarat AC 400 Hz. Atur keluaran sumber AC tersebut pada harga yang terendah kemudian hubungkan osiloskop ke kaki-kaki Vo (setelah kapasitor C2).

   Gambar 4.2 BENTUK SINYAL

Gambar 4.1 Rangkaian pembalik OP-AMP               

5.      Nyalakan pencatu daya dn sumber isyarat masukan. Aturlah besar isyarat masukan sinusoida sampai mencapai harga maksimum dimana isyarat keluaran tidak mengalami kecacatan (distorsi). Besarnya tegangan puncak ke puncak keluaran yang terbaca di osiloskop adalah sebesar 5,7 Vp-p

6.      Hitunglah besar penguatan tegangan dalam satuan dB (desibel).

7.      Aturlah 3 keadaan sinyal input pada keadaan maksimum, minimum, dan tengah-tengah.

8.      Kemudian aturlah potensi R4 pada posisi maksimum, minimum, dan tengah-tengah.

E        DATA PRATIKUM YANG DI PEROLEH

 

- Tegangan keluaran pada kaki Vo diperoleh : 5,7 V

- Besar tegangan dari puncak ke puncak terbaca di osiloskop sebesar 5,9 Vp-p

- Hitung besaran penguatan tegangan  dan tentukan dalam satuan dB ( desibel)

                                                  10 mv  x 1,8 = 18 mv

Penguatn dalam satuan dB ( decibel ) adalah :

                                                            10 log

                                                            10 log

                                                            10 log

                                                            10 log 316,666

                                                            10 x 2.50

                                                            25 dB

                                                           

E        ANALISA

•         Perbandingan sinyal input dan sinyal output, hitung juga penguatan dalam satuan dB

Penguatan dalam dB adalah 25 dB

2. Lakukan Perhitungan secara teori dan bandingkan dengan hasil pengamatan

Secara Teori :

Dari hasil pengamatan di dapatkan setengah tegangan Vout adalah 5,7

3. Lakukan analisa rangkaian praktek dengan software electronic simulator dan bandingkan dengan pengamatan diatas.

  - Potensio pada posisi minimum

- Potensio pada posisi tengah

                                    

- Potensio pada posisi Maximum

Kapasitor yang di hubungkan seri dengan Vo

simulasi :

 

 

3. Kesimpulan Pratikum

Dari hasil praktikum ini dapat didimpulkan bahwa:

1.Prinsip kerja dari rangkaian preamp head ini adalah sbb : 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.

2.Penguatan yang dihasilkan dari preamp head ini bervariasi. Mulai dari 3,9 kali sampai 36,2 kali. Penguatan terbesar terjadi pada frekuensi 300 Hz. Pada frekuensi tinggi, penguatan cenderung menurun.

3.respon frekuensi dari rangkaian preamp ini dapat dilihat pada gambar grafik di bawah ini. Dari grafik dapat dilihat bahwa respon frekuensi dari preamp ini rata-rata menguatkan pada frekuensi kurang dari 2kHz. Rata-rata penguatan adalah 17 kali.