PENGUAT SINYAL LEMAH

     A.    TUJUAN

Setelah mengikuti perkuliahan ini di harapkan mahasiswa mampu

      1.      Memahami konsep signal audio flow  pada peralatan audio.

      2.      Mengetahui dan mempelajari penguatan pada sinyal lemah yang di lakukan oleh rangkaian dengan                 transistor da operasional amplifier.

      3.      Mengetahu karakteristik npenguatan yang di lakukan transistor dan IC 741

      4.      Mengetahui dan mempelajari cara resistansi output dan factor penguatan dari kofigurasi rangkaian                  penguat pada percobaan ini.

      B.     ALAT ALAT

Power amplifier	Multimeter	IC  LM741 x1	R 100k x 2
AFG	Kabel – kabel	Elco 1 uF/50V x2	R 1K x1
Osiloscope	breadboard	Pot 100K x 1

      C.     TEORI SINGKAT

Signal audio adalah signal yang bekerja pada range frekuensi 20 Hz sampai dengan 20KHz yang mampu di respon oleh alat pendengar manusia (telinga).signal audio analog yang mampu di dengar alat pendengar manusia ini dapat di olah melalui peralatan elektronik yang di kenal dengan peralatan audio amplifier .

Peralatan audio merupakan elektronik analog yang sampai saat ini masih di gunakan. sejak di temukan komponen elektronik penguat tabung hampa dan kemudia di temukan transistor dengan bahan semi konduktor yang berfungsi sebagai penguat sinyal listrik analog dan mampu melakukan penguat hingga ribuan kali penguat, hingga sekarang di temukan nya peralatan elektronik terintregasi (IC) yang dapat melakukan penguatan seperti tabunghampa dengan berbagai kelebihan dan kekurangannya.

Peralatan audio amplifier banyak di gunakan dalam kehidupan sehari hari seperti alat pemutar COMPCT DISK (CD) dan penguat suara, pengeras suara di masjid ,system tata suara panggung / band yang di kenal dengan sound system. Bahkan system audio broadcasting audio di studio radio dan televise. Peralatan audio dapat dikatagorikan menjadi beberapa bagian antra lain :

1.      Peralatan reprodusi audio yang berfungsi untuk menghasilkan sumber signal suara seperti CD player, tape player ,radiopenerima ,micropone ,synthesizer , audiosimulator dan lain lain.

2. Peralatan preamplifier berfungsi sebagaipenguat awal yang akan memerkuatkan signal audio yang dihasil kan oleh peralatan reproduksisehingga level signal menjadi besaran tertentu.

3.  Peralatan filter berfungsi sebagi pengaturan nada yang akan bekerja melewatkana ataumemotong frekuensi tertentu dengan konsep LOW FILTER atau HIGH BAND FILTER

Peralatan penguat daya berfungsi sebagai penguat signal besar yang akan mengerakan pengeras suara ( loadspeaker ) dan merubah  besaran listrik menjadi besaran akustik yang dapat di dengar 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:

Gambar 1. Blok Rangkaian Audio Amplifier

Didalam jobsheet pertama ini kita akan coba mempraktekkan bagaimana penguat awal bekerja. Penguat awal atau biasa disebut dengan Pre-Amplifier (Pre-Amp) merupakan bagian dari sistem audio akan memperkuatkan signal yang dihasikan 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 sistem 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.

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 tak membalik (v+), maka isyarat keluaran akan “sefase”. Sebuah opamp biasanya memerlukan catu daya 15 V. Dalam menggambarkan rangkaian hubungan catu daya ini biasanya dihilangkan. Data keadaan ideal opamp dan kinerja IC 741 seperti terlihat pada tabel berikut:

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

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

Vo= - (R2/R1).V1

Penguat dari rangkaian diatas adalah:

Acl= Vo/Vi atau – (R2/R1)

     D.     Langkah Kerja :

       1.      Susun rangkaian op-amp DC seperti terlihat pada gambar 4. Gunakan sumber DC variabel sebagai catu        daya untuk A741.

Gambar 4. Gambar percobaan penguatan sinyal dengan OP-Amp

                                

  R1 = 1K

                                                                                            R2,3 = 100K

                                                                                            R4 = Pot 100K

                        C1,2 = 1uF

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

      3.   Hidupkan IC dengan menghubungkan dengan catu daya. Atur Potensio 100K pada posisi tengah. Ukur       Tegangan keluaran (dengan multimeter) pada kaki-kaki Vo dan menunjukkan nilai sebesar 5 V

     (dalam keadaan Vi terbuka)

4. Bagaimana polaritas keluaran dibandingkan dengan isyarat masukan ?
    Vi lebih kecil Vo ( Vi & lt;Vo)

5. Pasang AFG pada input dengan isyarat input 400 Hz. Atur keluaran sumber AC tersebut pada harga yang     terendah (mendekati 0).

6.  Hubungkan osiloskop ke kaki-kaki Vo (Gunakan kapasitor (C2) 1 uF secara seri dengan Vo).

7. Nyalakan pencatu daya AFG dan Osiloscope. 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 uang terbaca di osiloskop adalah sebesar  5,3  Vp-p

8.  Hitung besarnya penguatan tegangan dari penguat dengan menggunakan rumus yang ada, dan tentu               penguatan dalam satuan dB (Desibel).

9.  Aturlah 3 keadaan sinyal input 1) sinyal input maksimum hingga tidak terjadi distorsi pada output                    (tampilan osciloscop); 2) sinyal minimum dan 3) sinyal tengah-tengah. Masukan ke table pengamatan.

10. Kemudian aturlah Potensio R4 pada posisi seperti pada tabel pengamatan berikut:

    E. Analisa

       

        1. Buatlah perbandingan antara sinyal input dan sinyal output pada pengamatan 9. Hitung juga penguatan           dalam satuan besaran dB

      - Pada saat potensio bernilai minimum

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

      - Pada saat potensio bernilai tengah

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

   

      - Pada saat potensio bernilai maksimum

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 dari dan bandingkan dengan hasil pengamatan pada langkah 9.

                10mV x 1,8= 18mV   

                10 log Vout / Vin

                10 log 5,8V / 18mV=

               10 log 5800 mV / 18mV=

               10 log 322,22 x

               10 log 322,22 x . 10=

               25 dB

               Vi = 9V

              Vo=-(R2/R1).Vi

              Vo=-(100/100).9

              Vo=-9

 

             Penguatan rangkain diperoleh:

             ACL=Vo/Vi

                     = -9V/9

                     =-1V

             Penguatan dalam satuan dB:

         10 log Vout/Vin=

         10 log -9/9=-1

         10 log.-1=10dB

        3. Lakukan analisa rangkaian praktek anda dengan sotware electronic simulator dan bandingkan dengan           pengamatan di atas.

             Simulasi potensio pada posisi minimum

               Simulasi potensio pada posisi tengah

               Simulasi potensio pada posisi maksimum

     

         F. Kesimpulan

1.               Frequensi yang bekerja pada range frequensi 20 Hz - 20 KHz yang mampu di dengar oleh telinga manusia
2.       Penguat inverting adalah jenis penguat yang membalikkan fase inputnya sedangkan pada penguat non inverting yaitu jenis penguat yang tidak membalikkan fase inputnya.
3.       besarnya penguatan tegangan dapat dihitung secara teori engan menggunakan rumus :

                Av = 10 log V-out / V-in