1. Decibel
Misalkan sebuah penguat Audio mengeluarkan daya bunyi 100 mW, kemudian daya itu kita naikkan menjadi 1 Watt. Berarti ada penambahan daya 900 mW. Kenaikan daya itu 10 kali. Telinga kita bisa merasakan kenaikan kuat bunyi itu.
Misalkan lagi bahwa penguat Audio mengeluarkan daya bunyi 1 Watt. Kemudian daya itu kita naikkan menjadi 10 Watt. Berarti ada
Modul ELKA-MR.UM.001.A 80
penambahan daya 9 Watt. Kenaikan daya itu 10 kali. Telinga kita juga bisa merasakan kenaikan kuat bunyi itu.
Modul ELKA-MR.UM.001.A 81
Ternyata bahwa telinga orang mengindera kenaikkan yang sama dari dua peristiwa diatas, sebab yang diindera bukanlah penambahan daya, melainkan yang diindera adalah perbandingan antara daya-daya bunyi. Dalam kedua peristiwa tersebut perbandingan kuat bunyi adalah sama yaitu 10. Tetapi telinga kita merasakan seakan-akan kuat bunyi dinaikkan bukan 10 kali, melainkan log10 10 = 1 kali.
Berdasarkan pengalaman dari peristiwa diatas, maka jikalau dalam teknik komunikasi (juga dalam teknik Audio ), kita hendak menyatakan perbandingan daya, perbandingan tegangan dan perbandingan arus sebaiknya secara logaritma.
Satuan yang dipakai untuk menyatakan perbandingan secara logaritma adalah Bel.
Modul ELKA-MR.UM.001.A 82
Contoh: Daya D2 = 100 W dan daya D1 = 0,1 W berapa Bel-kah D2 lebih besar dari D1?
Penyelesaian: log10 D2/D1 = log10 100/0,1 = log10 1000 = 3 Bel
Untuk keperluan praktek satuan Bel ternyata terlampau besar, maka dipakailah satuan yang 1/10 nya, yaitu decibel. 1 Bel = 10 decibel, disingkat = 10 dB.
Modul ELKA-MR.UM.001.A 83
Jika daya input pada suatu rangkaian ataupun pada suatu sistem adalah Di dan daya outputnya adalah Do, maka bandingan daya itu ada:
Contoh: Daya input Di = 1 mW daya output Do = 40 W. Hitunglah berapa dB perbandingan daya tersebut.
Penyelesaian:
Bandingan daya = 10 log10 Do/Di (dB) = 10 log10 40/0,001 = 10 log10 40000 = 46 dB
Jika daya input Di sama dengan daya output Do, maka dalam hal ini tidak terjadi penguatan. Jadi penguatan dayanya Do/Di = 1 atau kalau dijadikan dB = 10 log10 Di/Do = 10 log10 1 = 0 dB.
Modul ELKA-MR.UM.001.A 84
dB = 10 log10 Do/Di
0 dB adalah sesuai dengan bandingan daya 1:1
Jika terjadi pelemahan, dalam hal ini Do<Di, maka akan memperoleh bandingan yang berbalikan dari bandingan untuk penguatan.
Contoh:
Daya input Di = 2 W daya output Do = 1 W. Hitunglah berapa dB perbandingan daya tersebut.
Modul ELKA-MR.UM.001.A 85
Penyelesaian:
Bandingan daya = 10 log10 Di/Do (dB) = 10 log10 2/1
= 10 log10 2 = 3 dB
Tetapi karena disini terjadi suatu pelemahan, maka dipakailah tanda– (negatif). Jadi penguatannya ada–3 dB.
Dalam teknik elektronika banyak dilakukan pengukuran tegangan input maupun tegangan output, bandingan daya dalam harga-harga tegangan adalah:
Vi Ri Vo Ro
Di = Vi2/Ri Do = Vo2/Ro Vo2/Ro
dB = 10 log10 Di/Do = 10 log10 --- Vi2/Ri dB = 10 log10 (Vo2/Ro x Ri/Vi2)
Karena Ro = Ri, maka persamaan menjadi dB = 10 log10 (Vo2/ Vi2)
Modul ELKA-MR.UM.001.A 86
dB = 10 log10 (Vo/ Vi)2
dB = 20 log10 (Vo/ Vi) Contoh:
Tegangan sinyal input Vi = 5 mV, tegangan sinyal output Vo = 5 V. Hitunglah penguatan tegangannya dalam satuan dB.
Modul ELKA-MR.UM.001.A 87
dB = 20 log10 Vo/ Vi
Penyelesaian:
Penguatan tegangan (Av) = 20 log10 (Vo/ Vi) = 20 log10 (5/ 0,005 ) = 20 log10 1000 = 20 x 3 = 60 dB
c. Rangkuman
1. Rumus untuk menghitung penguatan daya sebuah Amplifier secara logaritmis adalah dB = 10 log10 Do/Di.
2. Rumus untuk menghitung penguatan tegangan sebuah Amplifier secara logaritmis adalah dB = 20 log10 Vo/Vi.
d. Tugas
Ukurlah besarnya penguatan tegangan sinyal Audio dalam satuan dB sebuah pre-amp penguat Audio yang diberi sinyal input 100 mVpp frekuensi 1000 Hz dari AFG.
e. Tes Formatif
6. Tuliskan rumus penguatan daya sinyal Audio sebuah Amplifier dalam satuan dB
7. Tuliskan rumus penguatan tegangan sinyal Audio sebuah Amplifier dalam satuan dB
Modul ELKA-MR.UM.001.A 88
8. Sebuah pre-Amplifier auido diberi sinyal input dari AFG 100 mVpp dengan frekuensi 1000 Hz. Pada outputnya terukur tegangan sinyal sebesar 4 Vpp. Hitunglah penguatan tegangannya dalam satuan dB. 9. Sebuah Power Amplifier Audio menghasilkan daya output
pada loud speaker 100 W. Penguatan dayanya 10 dB. Hitunglah besarnya daya inputnya.
Modul ELKA-MR.UM.001.A 89
f. Kunci Jawaban
6. Av= 20 log10 Vo/Vi (dB) 7. AD = 10 log10 Do/Di (dB)
8. Diketahui : Vi = 100 mVpp, Vo = 4 Vpp
Av= 20 log10 Vo/Vi Av = 20 log10 (4 Vpp/0,1 Vpp) Av= 20 log10 40 Av = 20. 1,6 Av = 32 dB
9. Diketahui: Do = 100 W AD = 10 dB
AD = 10 log10 Do/Di 10 = 10 log10 100 /Di 10/10 = log10 100/Di 1 = log10 100/Di
100/Di = anti log10 1 100/Di = 10 Di = 100/10 Di = 10 W
g. Lembar Kerja
Judul: Mengukur Penguatan Tegangan Alat dan Bahan:
6. Catu daya DC 0 – 12 volt = 1 buah 7. Audio Frekuensi Generator (AFG) = 1 buah
8. Osiloskop (CRO) = 1 buah
9. Multimeter = 1 buah
10.Kabel jumper = secukupnya
11.Rangkaian pre-amp = 1 buah
Modul ELKA-MR.UM.001.A 90
Keselamatan Kerja:
6. Bacalah dan pahami petunjuk praktikum pada setiap lembar kegiatan belajar
7. Dalam menggunakan meter kumparan putar (volt meter, amper meter dan ohm meter), mulailah dari batas ukur yang besar
8. Hati-hati dalam menggunakan catu daya DC, tepatkan tegangannya sesuai dengan tegangan kerja rangkaian pre-amp
9. Jangan meletakkan alat-alat ukur Multimeter (Ohm meter), Osiloskop, AFG dan catu daya ditepi meja agar tidak jatuh.
Langkah kerja:
1. Siapkan alat dan bahan yang diperlukan.
2. Nyalakan catu daya DC, tepatkan tegangannya sesuai dengan tegangan rangkaian pre-amp (misalnya 12 volt). Hubungkan kutub positip (+) dan kutub negatip (-) catu daya pada kutub positip (+) dan kutub negatip (-) rangkaian pre-amp.
3. Nyalakan osiloskop, kalibrasilah untuk vertikal dan horisontalnya. Hubungkan probe osiloskop pada output rangkaian pre-amp.
Modul ELKA-MR.UM.001.A 91
4. Nyalakan AFG, tepatkan frekuensinya pada 1000 Hz gelombang sinus dengan tegangan output 100 mVpp. Hubungkan output AFG pada input rangkaian pre-amp seperti gambar blok dibawah ini:
5. Amati bentuk gelombang yang ada pada osiloskop, aturlah tombol-tombol yang ada di osiloskop untuk menampilkan bentuk gelombang yang diam.
6. Aturlah potensio volume pre-amp agar didapat bentuk gelombang output pre-amp yang maksimum tanpa cacat.
Catatlah: Vomaks = ... Vpp
7. Ukurlah tegangan sinyal input pre-amp dengan menggunakan osiloskop. Catatlah: Vi = .... mVpp.
8. Dari hasil pengukuran pada langkah 6 dan 7, hitunglah penguatan tegangan rangkaian pre-amp dalam satuan dB.
9. Buat kesimpulan dari hasil praktik Saudara. 10. Kembalikan semua alat dan bahan.
Modul ELKA-MR.UM.001.A 92