Laporan Praktikum Audio Dan Radio (Penguat Daya Audio)

Fakultas Teknik UNP Padang	Nama : HERMAWAN FIRDAUS
Jurusan     : Teknik Elektronika	Nim   : 1201934
Prodi         : Pendidikan Teknik Elektronika	Group :2E2
Praktikum ke : 4	Mata kuliah : Praktikum Audio Radio
Topic : Audio	Judul : Penguat Daya Audio

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

F  = 1kHz

·         Input = 20 Mv

·         Output = 1,4 x 5

            = 7 Vp-p

·         AV            = VO/VI

       = 7/0,02

       = 350 Vp-p

·         Beda fasa = 45 ͦ

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

F                = 1kHz

·         Output       = 0 Vp-p

·         Input         = 16 Mv

·         Vo            = 1,2 x 5

                              = 6 Vp-p

·         AV            = VO/VI

                              = 6/0,016

                              = 375Vp-p

                              = 20 log VO/VI

                              = 20 log 375

                              = 20 x 2,5

                              = 50 dB

3.      Gambar bentuk dari ketiga keadaan

INPUT	Posisi Volume (Gambar Bentuk Sinyal)
	Minimum	Tengah	Maksimum
Dari MP3/ Hand Phone

F.     EVALUASI DAN PENUGASAN

1.      yang terjadi pada saat posisi volume rangkaian amplifier pada posisi maksimum adalah Sinyal output yang dihasilkan akan semakain besar atau Vo akan semakin besar ini terlihat pada hasil pratikum langkah 7.

2.      Fungsi rangkaian tone control pada sistem audio adalah untuk mengatur nada rendah (Bass) dan nada tinggi (Treble) secara terpisah. Pada bagian pengatur nada Bass, menguatkan sinyal frekuensi rendah, sedangkan pada bagian nada treble menguatkan sinyal frekuensi tinggi.

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

4.      Fungsi pre-amp adalah meng-ampli atau menguatkan sinyal dari low level ke line level. Jadi sinyal yang keluar dari transducer masuk ke rangkaian preamp, dalam rangkaian tersebut memproses sinyal elektronik yang masuk, diolah ke level-level tertentu yang kemudian di teruskan kedalam rangkaian ampli induk.

5.      Power amplifier berfungsi untuk sebagai penguat sinyal audio yang pada dasarnya merupakan penguat tegangan dan arus dari sinyal audio yang bertujuan untuk menggerakan pengeras suara (loud speaker).

6.      Fungsi speaker  adalah 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.      Fungsi rangkaian penguat daya adalah 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.

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 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. 

Laporan Praktikum Audio dan Radio (High Pass Filter)

Fakultas Teknik UNP Padang	Nama : HERMAWAN FIRDAUS
Jurusan     : Teknik Elektronika	Nim   : 1201934
Prodi         : Pendidikan Teknik Elektronika	Group :2E2
Praktikum ke : 3	Mata kuliah : Praktikum Audio Radio
Topic : Audio	Judul : High Pass Filter

FILTER AUDIO

(High Pass Filter)

A.      TUJUAN

1.    Menyusun rangkaian op – amp sebagai rangkaian filter.

2.  Mempelajari hubungan amplitude 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

1. Power Supply
2.  AFG
3.  Osiloskop
4.  Multimeter
5.  Kabel Probe x 2
6.  Breadboard
7. IC LM741 x 1
8. C 10nF x 3
9.  R12K x 1
10. R22K x 2
11. 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.

High Pass Filter

Prinsip kerja dari filter high pass atau filter lolos atas adalah dengan memanfaatkan karakteristik dasar komponen C dan R, dimana C akan mudah melewatkan sinyal AC sesuai dengan nilai reaktansi kapasitifnya dan komponen R yang lebih mudah melewatkan sinyal dengan frekuensi yang rendah.

Prinsip kerja rangkaian filter lolos atas atau high pass filter (HPF) dengan RC dapat diuraikan sebagai berikut: apabila rangkaian filter high pass ini diberikan sinyal input dengan frekuensi diatas frekuensi cut-off (ωc) maka sinyal tersebut akan di lewatkan ke output rangkaian melalui komponen C. Kemudian pada saat sinyal input yang diberikan ke rangkaian filter lolos atas atau high pass filter memiliki frekuensi di bawah frekuensi cut-off (ωc) maka sinyal input tersebut akan dilemahkan dengan cara dibuang ke ground melalui komponen R.

Frekuensi resonansi dari filter high-pass mengikuti nilai time constant (τ) dari rangkaian RC tersebut.

Sehingga frekuensi cut-off dari filter tersebut adalah :

Sinyal output rangkaian filter high-pass mendahului inputnya yaitu sebesar :

Grafik karakteristik dari high pass filter (HPF) atau filter lolos atas dengan komponen RC dapat digambarkan dengan perbandingan antara tegangan output filter terhadap frekuensi yang diberikan kepada rangkaian filter high pass (HPF) tersebut. Untuk lebih jelasnya grafik karakteristik filter high pass (HPF) ditunjukan pada gambar berikut:

D.      LANGKAH KERJA PRATIKUM

Gambar Rangkaian High 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 RC. Dengan menggunakan harga C = 0,01 uF dan harga R = 22 k𝝮, 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 k𝝮 dan R2 = 6,8 k𝝮, kita dapat penguatan sebesar AV = …

4.    Dimana menggunakan AFG, atur frekuensi isyarat sinusoida masukan Vi = 1 kHz dengan amplitude 2 Vp – 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 )

Ch.1(isyarat masukan)                    Ch.2(isyarat keluaran)

Time/div=5 ms                                Time/div=1,34 ms

Volt/div=100mVp-p                          Volt/div=100 mVp-p

Vi= 2 Vp-p                                         Vo= - Vp-p

                      Beda fasanya adalah θ = 180^o

5.    Ulangi langkah 4 ( tanpa menggambar sketsa ) untuk beberapa frekuensi lain dan lengkapi table berikut.

NO	Frekuensi masukan	Vi	Vo	Vo/Vi	θ(o)
1	20	1,8 Vp-p	-	-	-
2	50	1,8 Vp-p	-	-	-
3	100	1,8 Vp-p	-	-	-
4	300	1,8 Vp-p	0,4 Vp-p	0,022	202,50
5	500	1,8 Vp-p	1 Vp-p	0,055	2340
6	700	1,8 Vp-p	1,4 Vp-p	0,77	272,50
7	800	1,8 Vp-p	1,8 Vp-p	1	272,50
8	1000	Vp-p	Vp-p	-	-
9	1200	Vp-p	Vp-p	-	-
10	2000	Vp-p	Vp-p	-	-
11	3000	Vp-p	Vp-p	-	-

pada saat praktikum terjadi problem. yaitu listrik mati, maka hanya didapat hasil seperti diatas. tetapi berdasarkan praktikum kali ini sudah dapat di ambil kesimpulan mengenai HPF.

E.       Analisa Rangkaian

 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

1.Langkah 2: Rangkaian filter lolos rendah pada gambar 1 akan menghasilkan frekuensi 3Db mengikuti F3db=1/2  RC.dengan menggunakan harga C = 1uF dan harga R = 500Ω kita dapat memprediksi  frekuensi 3 dB rangkaian tersebut sebesar F3db = ..... Hz.

Diketahui : C= 0,01 uf                      R= 20 kΩ

F3db = 1/2 . .R.C

                      = 1/2.3,14.500Ω.1.10^-6

                      = 1/6,28.5.10^-4

                      = 10⁴/31,4

                      =318 Hz

    

2.   Langkah 3: Besarnya penguatan filter ini ditentukan oleh pemasangan resistor R1 dan R2 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

3.Langkah 4: Dengan menggunakan AFG,atur frekuensi isyarat sinusoida masukan Vi = 1 kHz 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

F. KESIMPULAN
       Berdasarkan hasil praktikum yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa sinyal output mulai muncul pada frekuensi diatas 300 Hz.
       Sebuah tapis filter merupakan sebuah jaringan rangkaian yang didesain agar  dapat melewatkan isyarat pada frekuensi tertentu.Daerah frekuensi dimana isyarat yang 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 filter lolos rendah (low pass band filter =LPF),sedangkan untuk pita lolos pada frekuensi tinggi disebut filter lolos tinggi.

1. Filter berfungsi sebagai sebuah jaringan rangkaian yang digunakan untuk mengubah sekaligus digunakan untuk mengatur frekuensi.
2. Filter terbagi atas tiga macam di antaranya LPF atau ( low pass filter) yang berfungsi sebagai perangkat untuk melewatkan frekuensi rendah dan menghentikan frekuensi tinggi,selanjutnya HPF atau (high pass filter) yang berfungsi sebagai perangkat untuk melewatkan frekuensi tinggi dan menghentikan frekuensi rendah kemudian BPF atau ( band pass filter)yang berfunsi secara variabel yakni bisa melewatkan frekuensi tinggi maupun rendah sesuai dengan kebutuhan,