laporan 1 praktek audio radio (penguat sinyal lemah)

Fakultas Teknik UNP Padang	Nama : Doni Hermanto
Jurusan: Teknik Elektronika	NIM :1201911
Prodi : Pendidikan Teknik Elektronika	Grup : 2E1

A.        TUJUAN

1. Memahami konsep signal audio flow pada peralatan audio.
2. Mengetahui dan mempelajari penguat sinyal lemah yang dilakukan rangkaian operasional    amplifier.
3. Mengetahui karakteristik penguatan yang dilakukan IC741.
4. 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 offset masukan, Vio	2 mV	0
Arus offset masukan, Iio	20nA	0
Arus panjar masukan, IB	80 nA	0
Nisbah penolakan modus bersama (CMRR), ρ	90 dB	ω
Pergeseran dari Iio	1 nA/ ̊ C	0
Pergeseran dari Vio	25 µA/ ̊ C	0
Frekuensi penguatan tunggal (unity gain frequency)	1MHz	∞
Bandwidth  daya penuh	10 KHz	∞
Penguatan diferensial lingkaran terbuka , A	105 dB	∞
Hambatan keeluaran lingkaran terbuka, Ro	75 Ω	0
Hambatan keluaran lingkaran tertutup, Ri	2 M	∞

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)

 Penguatan dalam Satuan Desibel (dB)

            Sering kita mendengar istilah desibel. Desibel (disingkat dB) adalah sebuah satuan yang didapatkan dari perbandingan dua besaran sejenis (biasanya daya). Ini berarti tidak ada satuannya. Memang perbandingan dari dua besaran tersebut akan menghilangkan satuan. Tapi, agar tidak          membingungkan, kita biasa menambahkan satuan dB di belakang angkanya. Terlebih lagi, perbandingan di sini tidak hanya sekedar hasil bagi dari dua besaran, melainkan logaritma dari hasil pembagian tersebut, jadi kita harus membedakan dengan besaran-besaran tanpa satuan lainnya. Kemudian, jangan lupa kalikan 10 setelah mendapatkan hasilnya, jika tidak satuannya akan berubah menjadi Bel (1 Bel = 10 dB).

         Dalam teknik komunikasi (juga dalam teknik Audio ), kita hendak menyatakan daya, perbandingan tegangan dan perbandingan arus sebaiknya secara logaritma. Satuan yang dipakai untuk menyatakan perbandingan secara logaritma adalah Bel.

D. LANGKAH KERJA

                   Gambar 4. Gambar percobaan penguatan sinyal dengan Op-Amp

                                      

1.      Menyusun rangkaian pembalik op – amp DC seperti terlihat pada gambar 4. Menggunakan 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 4,5 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 CH1= 5 vp-p yaitu pada sinyal warna kuning

Dan CH2= V= 3.8 X 50 mvp-p = 190 mvp-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

Penguatan = 10 log VCH1/VCH2

                    = 10 log 5 vp-p/0,19 vp-p

                       =  10 log 26,3

                       = 10 (1.4)

                      = 14 db

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.

BENTUK SINYAL

             1. Harga terendah                                     2. Harga tengah          

                3. Harga maksimum
 

10. Kemudian mengatur potensio R4 pada posisi – posisi seperti table pengamatan      berikut :

Posisi potensio:

a.  minimum (harga terendah)                                          b.minimum(harga tengah)

                                                                    

                   
 

c.  minimum (harga maksimum)                       d. Tengah(harga terendah)

            

               

e. tengah ( harga tengah)                                        f. tengah ( harga maksimum)

                                 

g. maximum(harga terendah                  

          h. maximum ( harga tengah)

i. maximum ( harga maksimum)

            E. DATA PRATIKUM YANG DI PEROLEH

       Tegangan keluaran pada kaki Vo diperoleh : 4,5 V

- Besar tegangan dari puncak ke puncak terbaca di osiloskop sebesar VCH1= 5 VP-P

   Dan VCH2= 0,19 VP-P

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

Lakukan analisa rangkaian praktek dengan software electronic simulator: yaitu menggunakan livewire

 Potensio  pada posisi minimum

Potensio pada posisi tengah

           

             pada posisi maksimal

Kapasitor yang dihubungkan seri dengan Vo :

1  Potensio pada posisi minimum

2  Potensio pada posisi tengah

3.  Potensio pada posisi maksimum

F. KESIMPULAN

Dari pratikum yang telah saya laksanakan, mengenai penguat sinyal lemah ini maka dapat saya tarik kesimpulannya adalah:

  IC LM741 berisi satu buah Op-Amp, terdapat banyak tipe IC lain yang memiliki dua atau     lebih Op-Amp dalam suatu kemasan DIP. IC Op-Amp memiliki karakteristik yang sangat mirip    dengan konsep Op-Amp ideal pada analisis rangkaian. Pada kenyataannya IC Op-Amp terdapat batasan-batasan penting yang perlu diperhatikan.

  Pertama, tegangan maksimum power supply tidak boleh melebihi rating maksimum, karena akan merusak IC. Kedua, tegangan output dari IC op amp biasanya satu atau dua volt lebih kecil dari tegangan power supply. Sebagai contoh, tegangan swing output dari suatu op amp dengan tegangan supply 15 V adalah ±13V. Ketiga, arus output dari sebagian besar op amp memiliki batas pada 30mA, yang berarti bahwa resistansi beban yang ditambahkan pada output op amp harus cukup besar sehingga pada tegangan output maksimum, arus output yang mengalir tidak melebihi batas arus maksimum.

Penguat operasional (Op-Amp) adalah suatu blok penguat yang mempunyai dua masukan dan satu keluaran. Penguat operasional (Op-Amp) dikemas dalam suatu rangkaian terpadu (integrated circuit-IC). Salah satu tipe operasional amplifier (Op-Amp) yang populer adalah LM741. IC LM741 merupakan operasional amplifier yang dikemas dalam bentuk dual in-line package (DIP).

 Kemasan IC jenis DIP memiliki tanda bulatan atau strip pada salah satu sudutnya untuk menandai arah pin atau kaki nomor 1 dari IC tersebut. Penomoran IC dalam kemasan DIP adalah berlawanan arah jarum jam dimulai dari pin yang terletak paling dekat dengan tanda bulat atau strip pada kemasan DIP tersebut. IC LM741 memiliki kemasan DIP 8 pin 

          Begitu juga dalam penguat awal atau pre-Amplifier dari sebuah sistem audio berfungsi sebagai:
memperkuat signal yang dihasilkan dari  sebuah peralatan reproduksi audio dan akan lebih di kuatkan lagi pada penguatan daya(power amp) jika sinyal yang masuk masih lemah.