Laporan III Praktek Audio Radio - " Penguat Daya Audio"

Laporan III

Praktek Audio & Radio

“Penguat Daya Audio”

Oleh :

Nama   : Etika Harukma Putri

Nim      : 1206219

Prodi    : Pendidikan Teknik Elektronika

Teknik Elektronika

Universitas Negeri Padang

2014

A.    TUJUAN

1.      Mampu merakit rangkaian Power Amplifier (Penguat daya suara dengan IC.

2.      Mengetahui fungsi rangkaian penguat daya pada sistem audio

3.      Mengetahui karakteristik kerja rangkaian penguat daya pada sistem audio.

4.     Mampu melihat respon frekuensi dan penguatan yang dapat dilakukan oleh rangkaian penguat daya.

B.     ALAT DAN BAHAN

1.      Trainer Audio 1 Set                 8.  IC LA4440                        = 1 buah

2.      Osiloskop Dual Beam 1 set     9.  C1 47 µF/10V                   = 1 buah

3.      Multimeter 1 set                      10.C3 100 µF/10V                 = 1 buah

4.      AFG 1 set                                

C.    TEORI DASAR

            Pada rangkaian audio seringkali sinyal audio yang diproses harus diperbesar level dayanya sampai mencapai suatu besar tertentu untuk menggerakkan loudspeaker yang berukuran besar dan berdaya besar sehingga telinga mampu mendengarkan suara yang dihasilkan oleh loudspeaker dan bahkan membuat pendengaran terganggu. Untuk Melakukan hal ini diperlukan rangkaian penguat (amplifier) yang didalamnya terdapat komponen tertentu yang mampu melakukan penguatan frekuensi audio. Seperti transistor bipolar, transistor efek medan (FET), tabung katoda, bahkan menggunakan rangkaian terpadu (IC).

            Audio Amplifier adalah sebuah alat yang berfungsi memperkuat sinyal audio dari sumber-sumber sinyal yang masih kecil sehingga dapat menggetarkan membran speaker dengan level tertentu sesuai kebutuhan.

1.  Input Sinyal

Input sinyal dapat berasal dari beberapa sumber, antara lain dari CD/DVD Player, Tape, Radio AM/FM, Microphone, MP3 Player, Ipod, dll. Masing-masing sumber sinyal tersebut mempunyai karakteristik yang berbeda-beda. Bagian Input sinyal harus mempu mengadaptasi sinyal sinyal tersebut sehingga sama pada saat dimasukkan ke penguat awal/ penguat depan (pre-amp)

2.  Penguat Awal/Penguat Depan (Pre-amp)

Penguat depan berfungsi sebagai penyangga dan penyesuai level dari masing-masing sinyal input sebelum dimasukkan ke pengatur nada. Hal ini bertujuan agar saat proses pengaturan nada tidak terjadi kesalahan karena pembebanan/loading. Penguat depan harus mempunyai karakteristik penyangga/buffer dan berdesah rendah.

3.  Pengatur Nada (Tone Control)

Pengatur nada bertujuan menyamakan (equalize) suara yang dihasilkan pada speaker agar sesuai dengan aslinya (Hi-Fi). Pengatur nada minimal mempunyai pengaturan untuk nada rendah dan nada tinggi. Selain itu ada juga jenis pengatur nada yang mempunyai banyak kanal pengaturan pada frekuensi tertentu yang biasa disebut dengan Rangkaian Equalizer. Prinsip dasar pengaturan nada diperoleh dengan mengatur nilai R/C resonator pada rangkaian filter.

4.  Penguat Akhir (Power Amplifier)

Penguat Akhir adalah rangkaian penguat daya yang bertujuan memperkuat sinyal dari pengatur nada agar bisa menggetarkan membran speaker. Penguat akhir biasanya menggunakan konfigurasi penguat kelas B atau kelas AB. Syarat utama sebuah penguat akhir adalah impedansi output yang rendah  antara 4-16 ohm) dan efisiensi yang tinggi.

Karena kerja dari penguat akhir sangat berat maka biasanya akan timbul panas dan dibutuhkan sebuah plat pendingin untuk mencegah kerusakan komponen transistor penguat akhir karena terlalu panas.

5.  Speaker

Speaker berfungsi mengubah sinyal listrik menjadi sinyal suara. Semakin besar daya sebuah speaker biasanya semakin besar pula bentuk fisiknya. Secara umum speaker terbagi menjadi tiga, yaitu Woofer (bass), Squaker (middle), dan tweeter (high). Impedansi speaker antara 4 ohm, 8 ohm dan 16 ohm.

Saat ini ada juga speaker yang disebut dengan subwoofer, yaitu speaker yang mampu mereproduksi sinyal audio dengan frekuensi yang sangat rendah dibawah woofer.

 Rangkaian penguat audio yang baik yaitu rangkaian yang mampu memperkuat sinyal pada range frekuensi audio yaitu frekuensi 20Hz sampai 20 KHz dan pada saat melakukan penguatan tanpa terjadinya cacat dengan nois yang sekecil mungkin.

Pada rangkaian penguat pada suatu sistem audio, rangkaian terdiri dari beberapa bagian antara lain rangkaian penguat awal yang dikenal dengan rangkaian pre-amp, rangkaian filtter (tune control) dan rangkaian penguat akhir (power amplifier) yang akan menggerakkan speaker yang akan menghasilkan suara sehingga bisa didengarkan oleh telinga.

D.    LANGKAH KERJA

1.      Melengkapi peralatan, bahan pratikum yang akan digunakan, dan memeriksa terlebih dahulu peralatan, komponen apakah dalam keadaan baik dan dalam keadaan bekerja.

2.      Merakit rangkaian penguat audio pada trainer (education trainer kit) dengan skema rangkaian sperti pada gambar di bawah (rangkaian mono), kemudian menghidupkan rangkaian sehingg mmenghasilkan suara pada speaker dengan suara yang jelas dan tanpa cacat.

3.      Melepaskan hubungan input rangkaian amplifier (input terbuka) dari rangkaian lainnya sehigga output amplifier pada loudspeaker tidak mengeluarkan suara. 

 4.      Menghubungkan AFG praada bagian input rangkaian amplifier dan menghubungkan chanel 1 osiloskop dan output pada chanel 2 pada osiloskop(tanpa rangkaian input).

5.      Mengatur input AFG pada posisi 1 kHz dengan amplitudo sebesar 100mVp-p, hitunglah tegangan output yang dihasilkan.

6.      Mengatur amplitudo sinyal input AFG pada posisi minimum dan melihat sinyal output yang terbaca lalu mengatur amplitudo sinyal input(AFG) sehingga menghasilkan signal output yang tidak cacat, hitung besaran penguatan maksimum dari amplifier trainer kemudian hitung besar penguatan dari rangkaian.

7.      Gunakan sumber audio lain lalu pasang potensio meter 1000kΩ pada input power yang diatur pada posisi minimum dan melakukan perubahan pada pengaturan volume pada posisi minimum, tengah dan maksimum lalu menggambarkan bentuk dari tiga keadaan tersebut.

E.     HASIL PENGAMATAN

1.      Tegangan output  yang dihasilkan pada posisi 1 kHz dengan amplitudo 100mVp-p

Frekuensi  = 1kHz

·         Time/DIV=500 us

V input =  1,4 x 100 mV

                        = 0,14 Vp-p

V output          =  6 x 2 V

                        = 12 Vp-p

Vo/Vi  = 12 Vp-p / 0,14 Vp-p

            =  85,71

Penguatan (dB) = 20 log 85,71

                          = 20 x 1,933

                          = 38,66 dB    

      2.      Sinyal output ketika sinyal input(AFG) pada posisi minimum

Sinyal input     = 0,6 x 20 mV

                         = 12 mVp-p

 

Sinyal output    = 5,8 x 1 Vp-p

                          = 5,8 Vp-p

Penguatan (dB) = 20 log Vo/Vin

                          = 20 log 5,8/0,012

                          = 20 log 483,33

                          = 20 x 2,68

                          = 53,68 dB

3. Bentuk Sinyal Potensio posisi tengah

4. Bentuk sinyal Potensio posisi maksimum

F.     EVALUASI DAN PENUGASAN

1.      Apa yang terjadi pada saat posisi volume rangkaian amplifier pada posisi maksimum?

Jawab :Pada saat posisi volume rangkaian amplifier  maksimum nilai Vo akan semakin besar.

2.      Apa fungsi rangkaian tone kontrol pada langkah no 7 ?

Jawab :Untuk mengatur nada rendah (Bass) dan nada tinggi (Treble) secara terpisah. Pada pengatur bagian nada Bass, berfungsi menguatkan sinyal frekuensi rendah, sedangkan pada bagian nada treble  berfungsi menguatkan sinyal frekuensi tinggi.

3.       Apa fungsi pre-amp,tone kontrol,equalizer,power amplifier serta loudspeaker pada system audio?

* Fungsi pre-amp sebagai penguat awal,sinyal yang keluar dari microphon(transducer) masuk ke dalam pre-amp,rangkaian pre-amp mengolah sinyal yang masuk ke level-level tertentu yang kemudian diteruskan kedalam rangkaian power amplifier(penguat akhir).

* Fungsi equalizer adalah untuk menyamakan suara speaker mendekati sumber aslinya atau mengembalikan suara speaker seperti suara aslinya.

* Fungsi tone kontrol merupakan perangkat yang digunakan untuk mengatur nada suara asli, dapat mengubah tingkat dan warna nada.

* Fungsi power amplifier sebagai penguat akhir dari preamplifier menuju ke driver speaker, menguatkan signal suara yang telah dinyatakan dalam bentuk arus listrik pada bagian inputnya menjadi arus listrik yang lebih kuat di bagian outputnya(loudspeaker).

* Fungsi Loudspeaker  mengubah gelombang listrik menjadi getaran suara. Proses pengubahan gelombang listrik / elektromagnet menjadi gelombang suara terjadi karena adanya aliran listrik arus AC audio dari penguat audio kedalam kumparan yang menghasilkan gaya magnet sehingga akan menggerakkan membran, Kuat lemahnya arus listrik yang diterima, akan mempengaruhi getaran pada membran, bergetarnya membran ini menghasilkan gelombang bunyi yang dapat kita dengar.

G.    KESIMPULAN

1.      Rangkaian penguat pada suatu sistem audio, rangkaian terdiri dari beberapa bagian antara lain rangkaian penguat awal yang dikenal dengan rangkaian pre-amp, rangkaian filtter (tune control) dan rangkaian penguat akhir (power amplifier) yang akan menggerakkan speaker yang akan menghasilkan suara sehingga bisa didengarkan oleh telinga.

2.      Tone kontrol pada sistem audio berfungsi untuk mengatur penguatan level nada bass dan level nada treble. Nada bass adalah sinyal audio pada frekuensi rendah sedangkan nada treble merupakan sinyal audio pada frekuensi tinggi.

3.      Rangkaian penguat daya berfungsi untuk memproses sinyal audio dimana sinyal audio yang diproses harus diperbesar level dayanya sampai mencapai suatu besar tertentu untuk menggerakkan loudspeaker yang berukuran besar dan berdaya besar sehingga telinga mampu mendengarkan suara yang dihasilkan oleh loudspeaker dan bahkan membuat pendengaran terganggu.

Laporan II Praktek Audio Radio- Filter Audio

Laporan II

Praktek Audio Radio

“Filter Audio”

 

Disusun Oleh :

Nama    : Etika Harukma Putri

Nim       : 1206219

Prodi    :Pendidikan Teknik Elektronika

Teknik Elektronika

Universitas Negeri Padang

A. Tujuan

1.    Menyusun rangkaian op – amp sebagai rangkaian filter.

2.    Mempelajari hubungan amplitudo dan fase antara isyarat masukan dan isyarat keluaran sebagai fungsi frekuensi.

3.    Melihat respon frekuensi rangkaian terhadap frekuensi tinggi dan rendah.

B. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang dibutuhkan pada pratikum kali ini adalah:

o  Power supplay

o  AFG

o  Osiloscope

o  Multimeter

o  Kabel Probe x 2

o  Breadboard

o  IC LM741 x 1

o  C 10 nf x 3

o  R12K x 1

o  R20K x 2

o  R6K8 x 1

    C.      Teori Pendukung

Sebuah tapis/ filter merupakan sebuah jaringan yang didesain agar dapat melewatkan isyarat pada daerah frekuensi tertentu. Daerah frekuensi dimana isyarat dapat diloloskan disebut pita lolos ( pass band filter ) dan daerah frekuensi dimana isyarat ditolak disebut pita henti ( stop band filter ). Filter dengan pita lolos pada frekuensi rendah disebut pita lolos rendah ( low pass band  filter = LPF ) sedangkan untuk pita lolos pada frekuensi tinggi disebut filter lolos tinggi ( high pass band filter = HPF ).dapat juga mendesain filter denganpita henti pada frekuensi rendah dan pada frekuensi tinggi. Pada bagian ini akan mempelajari filter lolos rendah dan tinggi dengan menggunakan op – amp dan akan melihat respon frekuensi audio terhadap filter.

 Low Pass Filter

Low Pass Filter memiliki tegangan output konstan dari DC (0Hz), sampai frekuensi Cut-off ditentukan, (ƒc) titik. Titik frekuensi cut-off adalah 0,707 atau-3dB (dB =-20Log Vout / Vin)

dari gain tegangan diizinkan untuk lulus. Rentang frekuensi "di bawah" ini ƒc cut-off point umumnya dikenal sebagai Band Pass sebagai sinyal input diperbolehkan untuk melewati filter.

Rentang frekuensi "di atas" titik cut-off umumnya dikenal sebagai Band Stop sebagai sinyal input diblokir atau dihentikan dari melewati. Sebuah rangkaian sederhana untuk low pass  filter dapat dibuat dengan menggunakan sebuah resistor tunggal di seri dengan kapasitornon-terpolarisasi tunggal (atau komponen reaktif tunggal) di sebuah sinyal input Vin,sementara output sinyal Vout diambil dari seluruh kapasitor.Frekuensi cut-off atau-3dB, dapat ditemukan dengan menggunakan rumus, ƒc = 1 / (2πRC).

Sudut fase dari sinyal output pada ƒc dan -45o untuk Low Pass Filter. Keuntungan dari filter atau penyaring dalam hal ini, umumnya dinyatakan dalam Decibel dan merupakan fungsi dari nilai output dibagi dengan nilai input yang sesuai dan diberikan sebagai :

Gain in dB = 20 log Vout/Vin

Pita Lewat                   : Jangkauan frekuensi yang dipancarkan

Pita Stop                      : Jangkauan frekuensi yang diperlemah.

Frekuensi cutoff (fc) : disebut frekuensi 0.707, frekuensi 3-dB, frekuensi pojok, atau    frekuensiputus

High Pass Filter

            High Pass Filter (HPF) adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi serta meredamatau menahan frekuensi rendah. Bentuk respon HPF seperti memperlemah tegangan keluaranuntuk semua frekuensi di bawah frekuensi cutoff fc. Di atas fc, besarnya tegangan keluarantetap.Filter High Pass adalah lawan yang tepat untuk low pass filter. Filter ini memiliki teganganoutput dari DC (0Hz), sampai ke titik cut-off tertentu (ƒc) frekuensi. Titik cut-off frekuensirendah adalah 70,7% atau-3dB (dB =-20Log Vout / Vin) dari gain tegangan diizinkan untuk lulus. Rentang frekuensi "di bawah" ini pointƒc cut -off umumnya dikenal sebagai BandBerhenti sementara rentang frekuensi "di atas" titik cut-off umumnya dikenal sebagai BandPass. Frekuensi cut-off atau -3dB titik, dapat ditemukan dengan menggunakan rumus, ƒc= 1 / (2πRC). Sudut fase dari sinyal output pada ƒc adalah +45 o. Umumnya, penyaring bernilai tinggi kurang distorsi dari pass filter setara rendah

  Garis penuh adalah kurva idealnya, sedangkan kurva putus-putus menunjukkan bagaimana filter-filter high pass yang praktis menyimpang dari ideal. High Pass Filter yaitu ditunjukkan gambar di bawah ini :

 D. Langkah Kerja

Gambar Rangkaian Low Pass  Filter

1.    Menyusun rangkaian op – amp filter lolos rendah seperti terlihat pada gambar 1. Dan filter lolos tinggi seperti terlihat pada gambar 2. Pencatu daya LM741 dibuat dengan memasang dua baterai atau sumber DC variabel ( tegangan CT 9 Volt ).

2.    Rangkaian filter lolos rendah pada gambar 1 akan menghasilkan frekuensi 3 dB mengikuti F_3dB  = 1/2 phiRC. Dengan menggunakan harga C = 0,01 uF dan harga R = 22 k��, dapat memprediksi frekuensi 3 dB rangkaian tersebut sebesar F_3dB  = …………………………Hz.

3.    Besarnya penguatan filter ini ditentukan oleh pemasangan resistor R1  dan R2 dimana AV = Vo / Vi = 1 + R2 / R1. Dengan memasang R1 = 12 k�� dan R2 = 6,8 k��, kita dapat penguatan sebesar AV = …………………………………..

4.    Dimana menggunakan AFG, atur frekuensi isyarat sinusoida masukan Vi = 1 kHz dengan amplitude 200 mVp – p. hubungkan isyarat masukan ke Ch.1 osiloskop dan isyarat keluaran ke Ch.2. pembacaan pada osiloskop adalah  Vi = ………….Vp – p,  Vo = …………………Vp – p. V A =………………………………

Beda fase antara isyarat masukan dan keluaran ϕ =…………………o. tampilkan isyarat masukan dan keluaran yang ada pad osiloskop adalah ( buat satu gelombang saja ) :

1                           Low Pass Filter

 

Ch. 1 (isyarat masukan)

Time/div = 2,50 ms

Volt/div = 100 mv

V_i =  2 Vp-p

Ch.2 (isyarat masukan)

Time/div = 1.5 ms

Volt/div = 100 mv

V₀ = 1.2 Vp-p

beda fase = 80^o

5.    Beberapa frekuensi lain dan melengkapi tabel

No	Frekuensi Masukan (Hz)	Vi (vp-p)	Vo (vp-p)	Vo/vi	phasa	Gambar
1	100	200 mV	280 mV	1,4	10o
2	300	200 mV	280 mV	1,4	20◦
3	500	180 mV	240 mV	1,3	30◦
4	700	180 mV	240 mV	1,3	80◦
5	800	180 mV	150 mV	0,8	85o
6	900	200 mV	150 mV	0,75	90◦
7	1000	200 mV	150 mV	0,75	95◦
8	1100	200 mV	150 mV	0,75	100o
9	1200	200 mV	140 mV	0,7	105◦
10	2000	200 mV	60 mV	0,3	150◦
11	3000	200 mV	30 mV	0,15	160◦
12	10000	200 mV	5 mV	0,025	180◦

High Pass Filter

Ch.1 (isyarat masukan)                   

Time/div=2ms                               

Volt/div=2Vp-p                                                                

 Vi=7 Vp-p                      

Ch.2(isyarat keluaran)

Time/div=2ms

Volt/div=0,2 Vp-p

Vo=0,14 Vp-p

Beda fasanya adalah θ = 270^o

  Beberapa frekuensi lainnya

NO	Frekuensi masukan	Vi	Vo	Vo/Vi	θ(o)	Gambar
1	100	18 Vp-p	0,4 Vp-p	0,22	10o
2	300	18 Vp-p	2 Vp-p	0,11	180o
3	500	18 Vp-p	10 Vp-p	0,56	36o
4	700	18 Vp-p	16 Vp-p	0,89	800
5	900	18 Vp-p	16 Vp-p	0,89	900
6	1.100	18 Vp-p	16 Vp-p	0,89	950
7	1.200	18 Vp-p	15 Vp-p	0,83	1050
8	2.000	18 Vp-p	15 Vp-p	0,83	1500
9	3.000	18 Vp-p	16 Vp-p	0,89	1600
10	10.000	18 Vp-p	16 Vp-p	0,89	180o

 E.  Analisa Rangkaian

 

Low Pass  Filter

                           F_3db =1/2.(22/7)RC

       = ½.(3,14).22000 ohm.0,1.10^-3 Farat

       =34,54 Hz

Dari hasil perhitungan didapatkan nilai F_3db sebesar 34,54 Hz

AV = V_O/ V_{1 =} 1 + R2/R1

       = 1 + 6,8 k ohm/12 k ohm

       = 1,567

Dari hasil perhitungan didapatkan nilai AV sebesar 1,567
  
High Pass Filter

Frekuensi kerja rangkaian High Pass filter(HPF)menurut teori:

        HPF=1/2πRC

      =1/2.3,14.500Ω.1µF

      =1/6,28.5.10².10^-6

      =1/31,4.10^-4

      =10⁴/31,4

      =318,47 Hz

Frekuensi kerja rangkaian High Pass Filter(HPF) menurut pengukuran:

         HPF=300 Hz

 

Langkah 3: Besarnya penguatan filter ini ditentukan oleh pemasangan resistor R1 danR2 dimana AV = Vo / Vi = 1 + R2 / R1. Dengan memasang R1 = 12 kΩ dan R2 = 6,8 KΩ,kita dapat penguatan sebesar AV = .........................

AV =  = 1 +                   R1 = 12 KΩ                R2 = 6,8 KΩ

AV  = 1 +

AV  = 1 +

AV = 1,56 dB

Langkah 4: Dengan menggunakan AFG,atur frekuensi isyarat sinusoida masukan Vi = 1kHz dengan am plitudo 2 Vp – p.gabungkan isyarat masukan ke Ch.1 osiloskop dan isyarat keluaran ke Ch.2. pembacaan pada osiloskop adalah VI = 7 Vp – p,Vo = 0,14 Vp – p.AV =

AV = 20 log 10 ( )

AV = 20 log 10  ( )

AV = 20 log 10.0,02

AV = 0,4 dB

 

G. KESIMPULAN

     

Dari hasil praktikum dapat disimpulkan bahwa pada rangkaian Low Pass Filter (LPF) atau Filter Lolos Bawah adalah filter yang hanya melewatkan sinyal dengan frekuensi yang lebih rendah dari frekuensi cut-off (fc) dan akan melemahkan sinyal dengan frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi cut-off (fc).yang artinya semakin besar frekuensi input maka sinyal output akan  semakin kecil/menjauhi sinyal input. Semakin besar nilai input semakin kecil pula penguatannya.
High Pass Filter adalah suatu rangkaian yang melewatkan frekuensi tinggi dan menghentikan frekuensi rendah.