Laporan Praktikum Audio dan Radio (Penguat Sinyal Lemah)

Fakultas Teknik UNP Padang	Nama : HERMAWAN FIRDAUS
Jurusan     : Teknik Elektronika	Nim   : 1201934
Prodi         : Pendidikan Teknik Elektronika	Group :2E2
Praktikum ke : 1	Mata kuliah : Praktikum Audio Radio
Topic : Audio	Judul : Penguat Signal Lemah

A.    TUJUAN

1.   Memahami konsep signal audio flow pada peralatan audio.

2.  Mengatahui dan mempelajari penguat sinyal lemah yang dilakukan rangkaian  operasional amplifier.

3.  Mengetahui karakteristik penguatan yang dilakukan IC 741

4. Mengetahui dan mempelajari cara resistansi input, output dan factor penguat dari konfigurasi rangkaian penguat percobaan ini.

B.     ALAT – ALAT

1.      Power Supply

2.      AFG

3.      Osiloskop

4.      Multimeter

5.      Kabel – kabel

6.      Breadboard

7.      IC LM741 x 1

8.      Elco luF/50V x 1

9.      Pot 100K x 1

10.    R100K x 2

11.    R 1K x 1

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 audio analog yang mampu didengar manusia ini dapat diolah melalui peralatan elektronik yang dikenal dengan audio amplifier.

Peralatan audio merupakan peralatan elektronik analog yang sampai saat ini masih digunakan. Sejak ditemukannya komponen elektronik penguat tabung hampa dan kemudian ditemukannya transistor dengan bahan semi konduktor 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.

Peralatan amplifier banyak digunakan dalam kehidupan sehari – hari seperti alat pemutar compact disk (CD) dan penguat suat suara, pengeras suara dimesjid, system tata suara panggung/band yang dikenal dengan sound system, bahkan system audio broadcasting audio di studio radio dan televisi. Peralatan audio dapat dikategorikan 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 Preamplifier berfungsi sebagai penguat awal yang akan memperkuatkan signal audio yang dihasilkan oleh peralatan reproduksi sehingga level signal menjadi besaran tertentu.

3. Peralatan Filter berfungsi sebagai pengatur nada yang akan bekerja melewatkan satu pemotong 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 merubah besaran listrik menjadi besaran akustik yang dapat didengar oleh telinga. Kekuatan signal akustik yang akan di dengar oleh telinga manusia tergantung dari besar diameter loudspeaker dan kekuatan daya dari penguat daya.

Secara umum dan sederhana blok diagram audio dapat di lihat pada gambar berikut ini:

                                      Gambar 1. Blok Rangkaian Audio Amplifier

Di dalam jobsheet pertama ini akan mencoba mempraktekkan bagaimana penguat awal bekerja. Penguat awal atau biasa disebut dengan Pre – Amplifier ( Pre – Amp ) merupakan bagian dari system audio 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 didalam perjalanan signal ke bagian 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 didalam perakitan dan rendah terhadap gangguan signal ( nois ).

Penguat operasional ( Op – Amp ) adalah suatu blok penguat yang mempunyai dua masukan dan satu keluaran. Op – Amp biasa terdapat di pasaran berupa rangkaian terpadu ( integrated circuit – IC ). Dalam bentuk paket praktis IC seperti tipe 741 seperti pada gambar 2.

Gambar2.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” (berlawanan 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 15 V. Dalam menggambarkan rangkaian hubungan catu daya ini biasanya dihilangkan. Data keadaan ideal Op – Amp dan kinerja IC 741 seperti terlihat pada table berikut ini:

Parameter	Data	Harga Ideal
Tegangan ofset masukan , Vio	2mV	0
Arus ofset masukan, Iio	20 nA	0
Arus panjar masukan , IB	80 nA	0
Nisbah penolakan modus bersama ( CMRR), ρ	90 dB	ω
Pergeseran dari  Iio	1 nA/ºC	0
Pergeseran dari Vio	25 µV/ºC	0
Frekuensi penguatan – tunggal (unity – gain grequency )	1 MHz	∞
Bandwidth daya – penuh	10 kHz	∞
Penguatan deferensial lingkar terbuka, A	105 dB	∞
Hambatan keluaran lingkar terbuka, Ro	75 𝝮	0
Hambatan keluaran lingkar tertutup, Ri	2 M	∞

Gambar 3. Penguatan Op-Amp

Pada gambar 3 disajikan OP – Amp yang terangkai sebagai penguat inverting. Sinyal input di umpankan ke input inverting (-) Op – Amp melalui R1, yang disebut elemen input. Tahanan R2 adalah elemen umpan balik. Dalam penguat inverting, tegangan output diberkan bersamaan:

Vo = - (R2/R1).V1

Penguatan dari rangkaian diatas adalah:

Acl = Vo/Vi atau – (R2/R1)

D. LANGKAH KERJA

 

Gambar 4. Gambar percobaan penguatan sinyal dengan Op-Amp

1.   Menyusun rangkaian pembalik op – amp DC seperti terlihat pada gambar 4Menggunakan sumber DC variabel sebagai catu daya untuk A741.

2.   Memberikan catu tegangan untuk rangkaian percobaan dengan catu tegangan 9 Volt DC.

3.   Menghidupkan IC dengan menghubungkannya dengan catu daya.Atur potensio 100 K pada posisi tengah. Tegangan keluaran yang terukur (dengan multimeter) pada kaki – kaki Vo dan menunjukkan nilai sebesar 5,2 V.(dalam keadaan Vi terbuka)

4.   Polaritas keluaran dibandingkan dengan isyarat masukan belum ada sinyal

5.   Memasang AFG pada input dengan isyarat input 400 Hz, dan mengatur keluaran sumber AC tersebut pada harga yang terendah (mendekati 0).

6.   Menghubungkan osiloskop ke kaki-kaki Vo (menggunakan kapasitor (C2) 1uF secara seri dengan VO).

7.   Menyalakan pencatu daya dan AFG dan Osciloscope. Secara hati – hati atur besarnya 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 5,6 Vp – p.

8.   Menghitung besarnya penguatan tegangan dari penguat dengan menggunakan rumus yang ada, dan tentu penguatan dalam satuan dB adalah 10 mV x 1,8=18mV

9.   Mengatur 3 keadaan sinyal input 1) sinyal input maksimum hingga tidak terjadi distorsi pada output (tampilan osiloskop); 2) sinyal minimum dan 3) sinyal tengah – tengah. Masukan ketabel pengamatan.

 Kemuadian aturlah potensio R4 pada posisi seperti pada table pengamatan berikut:

D.    Analisa

1.  Buatlah perbandingan antara sinyal input dan sinyal output.

Perbandingan sinyal input dengan sinyal output dari hasil praktukum didapatkan sebagai berikut:

v  Pada saat potensio minimum:

Harga terendah	Harga tengah	Harga maksimum
CH1 : 1 VP-P	CH1 :1,4 VP-P	CH1 :2,2 VP-P
CH2 : 2,2VP-P	CH2 :3,4 VP-P	CH2 : 5,8 VP-P

v  Pada saat potensio bernilai setengah:

Harga terendah	Harga tengah	Harga maksimum
CH1 : 3,6 VP-P	CH1 : 4,4 VP-P	CH1 :5,6 VP-P
CH2 : 1 VP-P	CH2 :1,2 VP-P	CH2 : 1,4 VP-P

v  Pada saat potensio bernilai penuh:

Harga terendah	Harga tengah	Harga maksimum
CH1 : 2 VP-P	CH1 :4 VP-P	CH1 :4,4 VP-P
CH2 : 0,4 VP-P	CH2 :0,8 VP-P	CH2 : 0,9 VP-P

2.    Lakukan perhitungan secara teori.

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

a.    Simulasi potensio pada posisi minimum.

b.    Simulasi potensio pada posisi tengah.

c.    Simulasi potensio pada posisi maksimum.

Hasil pengamatan menggunakan Kapasitor  yang di hubungkan seri dengan Vo.

a)    Potensio bernilai minimum.

b)   Potensio bernilai setengah.

c)    Potensio bernilai maksimum.

4.    kesimpulan dari praktikum.

v  Berdasarkan hasil pengamatan pada saat praktikum dapat di simpulkan bahwa Pre-Amp akan menguatkan signal kedalam besaran tertentu sehingga didalam perjalana signal ke bagian berikutnya tidak terjadi banyak penurunan dan gangguan signal atau yang biasa disebut dengan nois.

v Rangkaian yang digunakan pada saat praktukum adalah rangkaian non inverting. penabahan kapasitor pada feedback menyebabkan bandwidth respon semakin lebar.

v  Pada saat praktikum didapatkan sedikit perbedaan antara hasil pengamatan di labor dengan teori di sebabkan karena banyaknya factor yang mempengaruhi, yaitu mungkin disebabkan dalam  ketepatan dalam membaca signal, kalbrasi peralatan yang kurang pas dan adanya nilai resistasi komponen yang digunakan.