JOBSHEET PRAKTIKUM 1 JOBSHEET PRAKTIKUM 1 Mata Pelajaran :
Mata Pelajaran : Perekayasaan Sistem Audio
Perekayasaan Sistem Audio Rangkaian PenguatRangkaian Penguat Depan Depan No. Jobsheet: No. Jobsheet: 01/TAV/XI.1 01/TAV/XI.1 Kelas/Semester: Kelas/Semester: XI/1 (Gasal) XI/1 (Gasal) Alokasi Waktu: Alokasi Waktu: 4 x45 menit 4 x45 menit A.
A. Tujuan PraktikumTujuan Praktikum 1.
1. Siswa dapat memahami arsitektur raSiswa dapat memahami arsitektur rangkaian penguat depanngkaian penguat depan 2.
2. Siswa dapat melakukan pengujian rangkaian penguat Siswa dapat melakukan pengujian rangkaian penguat depandepan
B.
B. Materi PendukungMateri Pendukung
Pre-Amp atau penguat depan adalah bagian penguat terdepan dari Pre-Amp atau penguat depan adalah bagian penguat terdepan dari sebuah amplifier sebelum menuju ke bagian tone control dan power sebuah amplifier sebelum menuju ke bagian tone control dan power amplifier. Pada bagian ini sinyal listrik dari mikrofon diolah agar menjadi amplifier. Pada bagian ini sinyal listrik dari mikrofon diolah agar menjadi jelas.
jelas. Sinyal Sinyal hasil hasil konversi konversi dari dari mikrofon mikrofon masih masih sangat sangat lemah lemah sehinggasehingga sinyal ini sukar untuk dipisahkan antara suara tinggi dan rendahnya, oleh sinyal ini sukar untuk dipisahkan antara suara tinggi dan rendahnya, oleh karena itu diperlukan suatu penguat awal (
karena itu diperlukan suatu penguat awal (Pre-AmpPre-Amp) agar sinyal tersebut) agar sinyal tersebut mudah diolah di bagian pengatur nada (
mudah diolah di bagian pengatur nada (Tone controlTone control).).
Dilihat berdasarkan dari asal trandusernya, ada 2 jenis Pre-Amp Dilihat berdasarkan dari asal trandusernya, ada 2 jenis Pre-Amp yaitu:
yaitu: 1.
1. Pre-Amp MicPre-Amp Mic
Pre-Amp mic adalah rangkaian penguat awal yang berfungsi Pre-Amp mic adalah rangkaian penguat awal yang berfungsi menguatkan sinyal listrik audio dari microphone. Sinyal ini diperoleh menguatkan sinyal listrik audio dari microphone. Sinyal ini diperoleh dari proses perubahan getaran suara menjadi sinyal listrik audio. Untuk dari proses perubahan getaran suara menjadi sinyal listrik audio. Untuk rangkaian sederhana dari penguat awal atau pre-amp ini bisa rangkaian sederhana dari penguat awal atau pre-amp ini bisa menggunakan
menggunakan transistor transistor ataupun juga ataupun juga IC OP IC OP Amp. Berikut Amp. Berikut contohcontoh gambar rangkaian pre-amp menggunakan 2
Gambar 1.1
Gambar 1.1 Pre-Amp Mic 2 TransistorPre-Amp Mic 2 Transistor
2.
2. Pre-Amp HeadPre-Amp Head
Preamp head adalah rangkaian penguat awal yang berfungsi Preamp head adalah rangkaian penguat awal yang berfungsi menguatkan sinyal listrik audio dari head tape. Sinyal ini diperoleh dari menguatkan sinyal listrik audio dari head tape. Sinyal ini diperoleh dari gesekan pita magnetik dengan lilitan head yang akan menghasilkan gesekan pita magnetik dengan lilitan head yang akan menghasilkan fluktuasi pada lilitan head, sehingga timbul GGL yang merupakan fluktuasi pada lilitan head, sehingga timbul GGL yang merupakan sinyal listrik suara. Sinyal yang didapatkan dari head ini masih sangat sinyal listrik suara. Sinyal yang didapatkan dari head ini masih sangat lemah, sehingga harus dikuatkan terlebih dahulu dan disesuaikan lemah, sehingga harus dikuatkan terlebih dahulu dan disesuaikan impedansinya sebelum masuk ke perangkat
impedansinya sebelum masuk ke perangkat pengatur audio selanjutnya.pengatur audio selanjutnya. Ada berbagai macam jenis dan type preamp head. Semua Ada berbagai macam jenis dan type preamp head. Semua dibutuhkan sesuai dengan fungsi dan kebutuhan yang diinginkan. Ada dibutuhkan sesuai dengan fungsi dan kebutuhan yang diinginkan. Ada yang dibangun dengan transistor, ada pula yang dengan IC OP Amp yang dibangun dengan transistor, ada pula yang dengan IC OP Amp atau penguat lainya. Type penguatan pun bermacam-macam. Tetapi atau penguat lainya. Type penguatan pun bermacam-macam. Tetapi pada intinya adalah menguatkan semua frekuensi sinyal (full range), pada intinya adalah menguatkan semua frekuensi sinyal (full range), agar didapatkan bandwidth output yang lebar sehingga memudahkan agar didapatkan bandwidth output yang lebar sehingga memudahkan untuk pemilihan penguatan pada frekuensi tertentu. Berikut contoh untuk pemilihan penguatan pada frekuensi tertentu. Berikut contoh gambar rangkaian pre-amp head :
Gambar 1.2
Gambar 1.2 Rangkaian Pre-Amp HeadRangkaian Pre-Amp Head
C.
C. Alat dan BahanAlat dan Bahan 1.
1. Trainer Audio Amplifier StereoTrainer Audio Amplifier Stereo 2.
2. AFG (Automatic Function Generator)AFG (Automatic Function Generator) 3.
3. OscilloscpoeOscilloscpoe 4.
4. ToolsetToolset 5.
5. Kabel penghubungKabel penghubung
D.
D. Keselamatan KerjaKeselamatan Kerja 1.
1. Pastikan kondisi ruang kerja rapi dan terkontrol agar terhindar dariPastikan kondisi ruang kerja rapi dan terkontrol agar terhindar dari bahaya kecelakaan kerja yang mungkin dapat terjadi.
bahaya kecelakaan kerja yang mungkin dapat terjadi. 2.
2. Lakukan pengecekan pada alat dan bahan yang akan digunakan.Lakukan pengecekan pada alat dan bahan yang akan digunakan. 3.
3. Lakukan praktikum sesuai dengan langkah kerja yang terdapat padaLakukan praktikum sesuai dengan langkah kerja yang terdapat pada jobsheet praktikum.
jobsheet praktikum. 4.
4. Perhatikan dan hati-hati dalam menghubungkan alat ukur dengan trainerPerhatikan dan hati-hati dalam menghubungkan alat ukur dengan trainer ketika proses pengukuran.
ketika proses pengukuran. 5.
5. Tanyakan hal-hal yang kurang jelas selama pelaksanaan praktikum padaTanyakan hal-hal yang kurang jelas selama pelaksanaan praktikum pada guru/instruktur.
E.
E. Gambar Rangkaian PraktikumGambar Rangkaian Praktikum Rangkaian Pre-Amp M
Rangkaian Pre-Amp Mic (Penguat Depan Mic)ic (Penguat Depan Mic)
10 10KK 1188KK 1K 1K + 12 V + 12 V IN IN OUT OUT TP. 1 TP. 1 TP. 2TP. 2 AFG AFG
(Automatic Function Generator) (Automatic Function Generator)
Oscilloscope Oscilloscope
Gambar 1.3
Gambar 1.3 Skema Rangkaian Praktikum 1 Skema Rangkaian Praktikum 1
F.
F. Langkah KerjaLangkah Kerja 1.
1. Siapkan alat dan bahan yang akan dipergunakan dalam percobaan.Siapkan alat dan bahan yang akan dipergunakan dalam percobaan. 2.
2. Periksa/cek kondisi setiap alat dan bahan yang akan digunakan sebelumPeriksa/cek kondisi setiap alat dan bahan yang akan digunakan sebelum melakukan praktikum.
melakukan praktikum. 3.
3. Aktifkan trainer audio amplifier stereo.Aktifkan trainer audio amplifier stereo. 4.
4. Atur posisi switch (S1) posisi on, untuk mengaktifkan rangkaian PowerAtur posisi switch (S1) posisi on, untuk mengaktifkan rangkaian Power Supply
Supply 5.
5. Kemudian atur posisi switch (S2) posisi on, untuk mengaktifkanKemudian atur posisi switch (S2) posisi on, untuk mengaktifkan rangkaian Pre-Amp Mic.
rangkaian Pre-Amp Mic. 6.
6. Hubungkan AFG sebagai input sinyal Pre-Amp Mic. (Hubungkan sesuaiHubungkan AFG sebagai input sinyal Pre-Amp Mic. (Hubungkan sesuai dengan skema rangkain praktikum)
dengan skema rangkain praktikum) 7.
7. Hubungkan probe oscilloscope pada test-point (TP.1) bagian inputHubungkan probe oscilloscope pada test-point (TP.1) bagian input rangkaian Pre-Amp Mic. Untuk
rangkaian Pre-Amp Mic. Untuk pengukuran sinyal input Pre-Amp Mic.pengukuran sinyal input Pre-Amp Mic. 8.
8. Aktifkan AFG dengan memilih bentuk gelombang sinus dan atur rangeAktifkan AFG dengan memilih bentuk gelombang sinus dan atur range frekuensi dan amplitudo input
frekuensi dan amplitudo input sesuai dengan tabel praktikum.sesuai dengan tabel praktikum. 9.
9. Aktifkan oscilloscope. (Atur dan sesuaikan Time/div dan Volt/div padaAktifkan oscilloscope. (Atur dan sesuaikan Time/div dan Volt/div pada oscilloscope agar diperoleh bentuk gambar
oscilloscope agar diperoleh bentuk gambar gelombang yang jelas).gelombang yang jelas). 10.
10. Catat hasil pengukuran sinyal input (frekuensi dan amplitudo) dari Pre-Catat hasil pengukuran sinyal input (frekuensi dan amplitudo) dari Pre-Amp Mic pada tabel praktikum dan gambarkan bentuk gelombangnya Amp Mic pada tabel praktikum dan gambarkan bentuk gelombangnya sesuai dengan yang ditamplikan
11. Lepas probe oscilloscope pada TP.1 dan pindahkan pada TP.2 untuk mengukur sinyal output Pre-Amp Mic.
12. Kemudian putar knob level volume pada rangkaian Pre-Amp Mic searah jarum jam hingga maksimal.
13. Catat hasil pengukuran sinyal output (frekuensi dan amplitudo) dari Pre-Amp Mic pada tabel praktikum dan gambarkan bentuk gelombangnya sesuai dengan yang ditampilkan oscilloscope.
14. Kerjakan tugas praktikum dan buat kesimpulan berdasarkan data pada tabel praktikum dan gambar hasil pengamatan.
G. Hasil Pengamatan
Tabel 1.1 Tabel Praktikum 1 Frekuensi (Hz) Amplitudo (Vpp)
Input Input Output
1000 Hz 100 mVpp 1.3 Vpp 0.3 Vpp 4.2 Vpp 0.5 Vpp 6.8 Vpp 0.7 Vpp 8.8 Vpp 1 Vpp 12 Vpp
Gambar hasil pengamatan oscilloscope :
Gambar 1 Input
Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 100 mVpp; Volt/dive : 50 mV
Output Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 1.3 Vpp; Volt/dive : 0.5 V Gambar 2 Input Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 0.3 Vpp; Volt/dive : 0.1 V Output Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 4.2 Vpp; Volt/dive : 1 V
Gambar 3 Input Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 0.5 Vpp; Volt/dive : 0.5 V Output Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 6.8 Vpp; Volt/dive : 2 V Gambar 4 Input Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 0.7 Vpp; Volt/dive : 0.5 V
Output Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 8.8 Vpp; Volt/dive : 2 V Gambar 5 Input Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 1 Vpp; Volt/dive : 1 V Output Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 12 Vpp; Volt/dive : 5 V
H. Tugas
1. Jelaskan yang dimaksud pre amp mic dan pre amp head?
2. Buatlah analisis dan kesimpulan berdasarkan data hasil praktikum!
Kunci Jawaban
1. Pre-Amp mic adalah rangkaian penguat awal yang berfungsi menguatkan sinyal listrik audio dari microphone. Sinyal ini diperoleh dari proses perubahan getaran suara menjadi sinyal listrik audio. Untuk rangkaian sederhana dari penguat awal atau pre-amp ini bisa menggunakan transistor ataupun juga IC OP Amp
Preamp head adalah rangkaian penguat awal yang berfungsi menguatkan sinyal listrik audio dari head tape. Sinyal ini diperoleh dari gesekan pita magnetik dengan lilitan head yang akan menghasilkan fluktuasi pada lilitan head, sehingga timbul GGL yang merupakan sinyal
listrik suara. Sinyal yang didapatkan dari head ini masih sangat lemah, sehingga harus dikuatkan terlebih dahulu dan disesuaikan impedansinya sebelum masuk ke perangkat pengatur audio selanjutnya.
2. Berdasarkan hasil praktikum dengan keadaan volume pre-amp mic maksimal bahwa pada percobaan (1) sinyal sinus mengalami penguatan 13 kali, percobaan (2) sinyla sinus mengalamu penguatan 14 kali, percobaan (3) sinyal sinus mengalami penguatan 13,6 kali, percobaan
(4) sinyal sinus mengalami penguatan 12,57 kali dan percobaan (5) sinyal sinus mengalami penguatan 12 kali. Jadi rata-rata dari penguatan pre-amp mic tersebut adalah 13,034 kali
No Nama Anggota Kelompok (absen) Nilai Praktikum Paraf Guru 1
2 3 4 5
JOBSHEET PRAKTIKUM 2 Mata Pelajaran :
Perekayasaan Sistem Audio Rangkaian Pengatur Nada No. Jobsheet: 02/TAV/XI.1 Kelas/Semester: XI/1 (Gasal) Alokasi Waktu: 4 x45 menit A. Tujuan Praktikum
1. Siswa dapat memahami prinsip dasar jaringan filter pengatur nada. 2. Siswa dapat melakukan pengujian rangkaian pengatur nada
B. Materi Pendukung
Tone control atau pengatur nada merupakan rangkaian yang berfungsi untuk nada rendah dan nada tinggi atau biasanya disebut bass dan treble. Dengan adanya pengatur nada kita dapat memainkan sinyal yang masuk dengan memutar atau menggeser pengatur nada yang ada. Tone control yang baik mengacu pada system Hi-Fi ( High Fidelity), artinya suara yang dihasilkan benar-benar mirip dengan aslinya dan jernih tanpa dengung atau desah sama sekali. Tone control atau pengatur nada ini terdapat dua jenis yaitu :
1. Pengatur nada (Tone control) pasif
Tone control yang paling sederhana adalah tone control pasif yang hanya terdiri dari potentiometer, resistor dan kondensator. Pengaturan nada hanya sebatas cut terhadap nada-nada tinggi. Pada tone control yang seperti ini tidak terjadi boost dan tidak terjadi penguatan sinyal. Berikut contoh gambar rangkaian tone control pasif:
2. Pengatur nada (Tone control) aktif
Tone control yang lengkap adalah tone control aktif yang menerapkan fungsi komponen aktif seperti transistor atau IC. Di dalam tone control aktif terjadi boost dan cut dan terjadi pula penguatan level sinyal.
Umumnya sebuah tone control aktif mempunyai dua penyetelan nada, yaitu penyetelan boost dan cut untuk nada-nada rendah (bass) serta penyetelan boost dan cut untuk nada-nada tinggi (treble). Nada-nada rendah adalah range frekwensi audio pada kisaran 250Hz ke bawah, dengan frekwensi senter antara 60 atau 80Hz. Dan nada-nada tinggi berada pada kisaran 3kHz ke atas dengan frekwensi senter antara 5 atau 10 kHz. Kadang-kadang tone control dilengkapi pula dengan pengaturan untuk nada-nada tengah (midrange) dengan fre kwensi senter 1khz. Dengan adanya pengaturan-pengaturan nada ini sinyal audio dari pre-amp diperbaiki. Jika ada kekurangan pada range frekwensi tertentu yang mungkin kurang menonjol maka dilakukan boost, dan jika ada yang malah terlampau menonjol maka dilakukan cut. Hal ini dilakukan karena adanya kemungkinan pick-up sumber yang berbeda-beda tanggapan frekwensinya. Selain itu juga karena adanya “selera” pendengaran bagi setiap orang yang mungkin berbeda-beda pula.
Selain berfungsi utama sebagai pengatur nada, sebuah unit tone control secara keseluruhan juga berfungsi sebagai penguat tegangan sinyal audio agar mencapai level yang cukup untuk diberikan kepada power-amplifier (penguat daya). Apabila level tegangan sinyal maksimal yang dipersyaratkan oleh power-amplifier tidak tercapai, maka power-amplifier pun tidak akan maksimal mengeluarkan daya-nya kepada speaker.
Sebagai contoh, pada sebuah unit rangkaian power-amplifier tertera di dalam data spesifikasinya : Power-output maks. 45W dengan kepekaan input 1V. Ini berarti level sinyal audio yang dikeluarkan oleh rangkaian tone control harus mencapai maks. 1V agar power-amplifier mengeluarkan daya maksimal 45W. Rangkaian tone control yang
hanya mengeluarkan tegangan sinyal 500mV tidak akan cocok dengan unit rangkaian power-amplifier yang seperti ini. Karena itu tidak sembarang rangkaian tone control yang dibuat orang selalu cocok dengan suatu rangkaian power-amplifier. Level keluaran/output tone control harus sesuai dengan kepekaan input power-amplifier. Berikut contoh gambar rangkaian tone control aktif :
Gambar 2.2 Rangkaian Tone Control Aktif
C. Alat dan Bahan
1. Trainer Audio Amplifier Stereo 2. Loudspeaker
3. Microphone Dinamik 4. Toolset
5. Kabel penghubung
D. Keselamatan Kerja
1. Pastikan kondisi ruang kerja rapi dan terkontrol agar terhindar dari bahaya kecelakaan kerja yang mungkin dapat terjadi.
2. Lakukan pengecekan pada alat dan bahan yang akan digunakan.
3. Lakukan praktikum sesuai dengan langkah kerja yang terdapat pada jobsheet praktikum.
4. Perhatikan dan hati-hati dalam menghubungkan alat ukur dengan trainer ketika pengukuran.
5. Tanyakan hal-hal yang kurang jelas selama pelaksanaan praktikum pada guru/instruktur.
E. Gambar Rangkaian Praktikum
STEREO TONE CONTROL
+ 12 V
STEREO POWER AMPLIFIER + 18 V + 18 V - 18 V - 18 V 1K 18K 10K 50 K PRE AMP MIC + 12 V
STEREO LINE SELECTOR
Gambar 2.3 Skema Rangkaian Praktikum 2
F. Langkah Kerja
1. Siapkan alat dan bahan yang akan dipergunakan dalam percobaan.
2. Periksa/cek kondisi setiap alat dan bahan yang akan digunakan sebelum melakukan praktikum.
3. Aktifkan trainer audio amplifier stereo.
4. Atur posisi switch (S1) posisi on, untuk mengaktifkan rangkaian Power Supply
5. Kemudian atur posisi switch (S2,S3 dan S4) pada posisi on, untuk mengaktifkan rangkaian Pre-Amp, Stereo Tone Control dan Stereo Power Ampifier.
6. Hubungkan Pre-Amp Mic, Stereo Line Selector dan Stereo Power Amplifier dengan Stereo Tone Control. (Hubungkan sesuai dengan skema rangkaian praktikum)
7. Hubungkan Loudspeaker ke output Stereo Power Amplifier dan Microphone ke Mic In. (Hubungkan sesuai dengan skema rangkaian praktikum)
8. Atur knob potensio Pre-Amp Mic searah jarum jam hingga maksimal. 9. Beri input suara pada microphone dan atur satu persatu knob potensio
searah jarum jam pada Streo Tone Control mulai dari volume, balance, bass dan treble juga termasuk aktifan switch dari loudness dan filter.(Atur sesuai pada tabel)
10. Catat hasil dari perubahan tiap knob potensio dan switch dari Stereo Tone Control pada tabel praktikum.
11. Kerjakan tugas praktikum dan buat kesimpulan berdasarkan data pada tabel praktikum dan gambar hasil pengamatan.
G. Hasil Pengamatan
Tabel 2.1 Tabel Praktikum 2 Knob Stereo
Tone Control
Posisi Knob
Minimum Tengah Maksimum
Volume Tidak ada suara Suara mulai semakin keras Suara sangat keras Balance Suara yang keluar dari loudspeaker hanya dari kiri saja
Suara keluar dari kedua loudspeaker
Suara yang keluar dari loudspeaker hanya dari kanan saja Bass tidak ada peningkatan nada rendah (bass) Nada rendah (bass) mulai semakin keras Nada rendah (bass) sangat keras Treble tidak ada peningkatan nada tinggi (treble) Nada tinggi (treble) mulai semakin kers Nada tinggi (treble) sangat keras Switch Stereo Tone Control Posisi Switch
Mati (Off) Hidup (On)
Loudness Tidak ada perubahan Sedikit menguatkan nada rendah dan nada tinggi Filter Suara noise besar Suara noise kecil
H. Tugas
1. Jelaskan yang dimaksud tone control pasif dan tone control aktif!
2. Gambarkan rangkaian pengatur bass dan treble yang ada pada trainer secara singkat!
3. Buatlah analisis dan kesimpulan berdasarkan data hasil praktikum!
Kunci Jawaban
1. Tone control pasif hanya terdiri dari potentiometer, resistor dan kondensator. Pengaturan nada hanya sebatas cut terhadap nada-nada tinggi. Pada tone control yang seperti ini tidak terjadi boost dan tidak terjadi penguatan sinyal.
Tone control aktif adalah tone control yang menggunakan komponen aktif seperti transitor atau IC. Di dalam tone control aktif terjadi boost dan cut pada nada-nada rendah (bass) dan tinggi (treble) serta terjadi pula penguatan level sinyal.
2.
Bass Treble
3. Berdasarkan hasil praktikum, (1) jika knob volume bila dimaksimalkan maka akan menambah keras suara yang keluar, (2) jika knob balance di posisi minimum maka suara keluar dari loudspeaker kiri dan jika knob di posisi tengah maka suara keluar dari di kedua loudspeaker dan jika knob di posisi maksimal maka suara keluar dari loudspeaker kanan, (3) jika knob bass di maksimalkan maka suara nada rendah sangat keras, (4) jika knob treble di masksimalkan maka suara nada tinggi sangat keras,
(5) jika switch loudness pada posisi hidup (On) maka ada sedikit penguatan pada suara bass dan treble, (6) jika switch filter pada posisi
No Nama Anggota Kelompok (absen) Nilai Praktikum Paraf Guru 1 2 3 4 5
JOBSHEET PRAKTIKUM 3 Mata Pelajaran :
Perekayasaan Sistem Audio Rangkaian Penguat Daya No. Jobsheet: 03/TAV/XI.1 Kelas/Semester: XI/1 (Gasal) Alokasi Waktu: 4 x45 menit A. Tujuan Praktikum
1. Siswa dapat memahami arsitektur penguat daya audio dan macam-macam klasifikasi penguat daya audio.
2. Siswa dapat melakukan instalasi dan pengujian rangkaian penguat daya audio.
B. Materi Pendukung
1. Penguat Audio (Audio Amplifier)
Intensitas gelombang suara bergantung pada besarnya amplitudo gelombang suara. Semakin besar amplitudo gelombang suara maka semakin keras suara (volume suara) yang dinyatakan dalam decibel (dB). Pada gelombang suara / gelombang audio dipengaruhi oleh besar nilai frekuensi dan amplitudo,
Gambar 3.1 Frekuensi dan Amplitudo Sebuah Gelombang
Frekuensi adalah jumlah getaran yang terjadi dalam waktu satu detik, diukur dalam hertz (Hz). Getaran gelombang suara semakin cepat,
Amplitudo
frekuensi semakin tinggi dan sebaliknya getaran gelombang suara semakin lambat maka frekuensi semakin rendah. Pada sistem rangkaian audio, frekuensi tinggi dapat diinterpretasikan dan diolah untuk menghasilkan sebuah nada tinggi (treble), sedangkan untuk frekuensi rendah akan dihasilkan sebuah nada rendah (bass). Amplitudo adalah simpangan terbesar dari gelombang. Untuk amplitudo gelombang yang lebih tinggi diinterpretasikan sebagai volume yang lebih tinggi, dan sebaliknya untuk amplitudo gelombang yang rendah maka volume suara semakin rendah.
Sebuah penguat pada dasarnya berfungsi sebagai alat untuk memperbesar daya output dibandingkan dengan input/masukannya. Pada dasarnya penguat yang digunakan pada sistem audio mempunyai sifat sebagai berikut:
1. Menguatkan amplitudo gelombang suara
2. Tidak merubah bentuk dan frekuensi gelombang suara 3. Memiliki fidelitas tinggi
Proses dari Power Amplifier yaitu, sinyal input direplika dan kemudian di reka kembali (re-produced) menjadi sinyal yang lebih besar dan lebih kuat. Dan dalam proses kerjanya sebuah penguat audio hanya menguatkan/menaikkan level tegangan atau amplitudo saja, tanpa merubah bentuk gelombang maupun nilai frekuensi gelombang inputannya. Pada umumnya rangkaian penguat audio dibagi atas rangkaian penguat menggunakan transistor dan rangkaian penguat yang menggunakan IC yang disebut juga dengan OP Amp (Operasional Amplifier).
a) Rangkaian Penguat Menggunakan Transistor
Transistor merupakan komponen yang dapat menguatkan arus. Dengan kemampuan ini, transistor dapat dimanfaatkan dalam dua model, yaitu model nonlinier dan model linier. Model nonlinier contohnya adalah pemanfaatan transistor sebagai saklar elektronik, sedangkan model linier adalah transistor sebagai penguat (amplifier).
Dalam penerapannya sebagai amplifier, terdapat beberapa jenis konfigurasi amplifier. Berikut, akan dibahas tiga buah konfigurasi amplifier, yaitu kelas A, kelas B dan kelas AB. Kelas dari amplifier ini dibedakan berdasarkan garis beban dan letak titik kerja (Q) dari transistor.
Gambar 3.2 Garis Beban Transistor
Penguat Amplifier Kelas A
Contoh dari penguat kelas A adalah rangkaian dasar common emiter (CE) transistor. Penguat tipe kelas A dibuat dengan mengatur arus bias yang sesuai di titik Q ini berada tepat di tengah garis beban kurva VCE-IC. Gambar berikut adala contoh rangkaian common emiter dengan transistor NPN Q1.
Ciri khas dari penguat kelas A, seluruh sinya keluarannya bekerja pada daerah aktif. Penguat tipe kelas A disebut sebgai penguat yang memiliki tingkat fidelitas yang tinggi. tapi penguat kelas A ini memiliki efisiensi sebesar 25%. Kelemahan pada penguat ini, adalah transistor yang selalu aktif (ON) sehingga sebgaian besar dari sumber catu daya terbuang menjadi panas. Untuk itu transistor pada penguat kelas A ini perlu ditambah dengan pendingin seperti heatsink yang lebih besar.
Penguat Kelas B
Penguat kelas B dimana titik Q dengan garis yang berpotonga dengan garis arus Ib = 0. Karena letak titik yang demikian, maka transistor hanya bekerja aktif pada satu bagian phase gelombang saja. Oleh sebab itu penguat kelas B selalu dibuat dengan 2 buah transistor Q1 (NPN) dan Q2 (PNP). Karena kedua transistor ini bekerja bergantian, maka penguat kelas B sering dinamakan sebagai penguat Push-Pull. Rangkaian dasar penguat kelas B adalah seperti pada gambar berikut ini.
Efeisiensi penguat kelas B ± 85%. Namun penguat ini masih memiliki kelemahan, yaitu terjadi cross-over pada saat transisi dari transistor Q1 ke transistor Q2 yang bekerja aktif secara bergantian.
Penguat Kelas AB
Power Amplifier AB ini dibuat bertujuan untuk membentuk penguat sinyal yang tidak cacat (distorsi) dari penguat kelas A dan untuk mendapatkan efisiensi daya yang lebih baik seperti pada amplifier kelas B. Karena amplifier kelas A memiliki efisiensi daya yang rendah (±25%) yang disebabkan titik kerja berada di ½ VCC tetapi memiliki kualitas sinyal yang terbaik. Sedangkan amplifier kelas B memiliki efisiensi daya yang baik (±85%) karena titik kerja mendekati VCC tetapi kualitas suara yang kurang baik. Sehingga dibuat amplifier kelas AB yang memiliki efisiensi daya penguatan sinyal (±60%) dengan kualitas sinyal audio yang baik. Dengan menempatkan titik kerja rangkaian power amplifier kelas AB berada diantara titik kerja kelas A dan kelas B seperti terlihat pada grafik titik kerja rangkaian diatas, penguat kelas AB dimaksudkan mendapatkan karakteristik dasar gabungan dari amplifier kelas A dan kelas B.
Power amplifier kelas AB pada umumnya menggunakan sumber tegangan simetris. Fungsi dioda pada rangkaian penguat kelas AB diatas adalah untuk memecah sinyal sisi puncak positif dan sisi sinyal puncak negatif Q1 dan Q2 masing-masing berfungsi sebagai peguat sinyal sisi puncak positif dan puncak negatif.
b) Rangkaian Penguat Menggunakan IC / Operasional Amplifier (OP-Amp)
Penguat operasianal (OP Amp) adalah suatu rangkaian terintegrasi yang berisi beberapa tingkat dan konfigurasi penguat diferensial. Penguat operasional memiliki dua masukan dan satu keluaran serta memiliki penguatan tegangan DC yang tinggi. untuk dapat bekerja dengan baik, penguat operasional memerlukan tegangan catu yang simetris yaitu tegangan yang berharga (+V) dan tegangan yang berharga negatif (-V) terhadap tanah (ground). Berikut ini adalah simbol dari penguat opersional:
Gambar 3.6 Simbol Penguat Operasional
OP-Amp merupakan penguat yang menggunakan IC dalam proses penguatan sinyal audio. Pada jenis peguat ini, IC yang sering digunakan sebgai penguat IC LM 741. Berdasarkan input (masukan) OP-Amp dibedaka menjadi dua yaitu, inverting amplifier dan non-inverting amplifier.
Inverting Amplifier
Sinyal input (masukan) dari penguat inverting berbeda fasa sebesar 180º dengan sinyal keluarannya. Jadi jika ada masukan positif, maka keluarannya adalah negatif. Berikut ini adalah skema dari penguat inverting:
Gambar 3. 7 Penguat Inverting
Non-Inverting Amplifier
Dinamakan penguat non-inverting karena masukan dari penguat tersebut adalah masukan non-inverting dari Op Amp. Sinyal keluaran penguat jenis ini sefasa dengan sinyal keluarannya.
2. High-Fidelity Sebuah Penguat
Penguat audio (amplifier) secara harfiah diartikan dengan memperbesar dan menguatkan sinyal input. Tetapi yang sebenarnya terjadi adalah, sinyal input di-replika (copied) dan kemudian di reka kembali (re-produced) menjadi sinyal yang lebih besar dan lebih kuat. Dari sinila muncul istilah fiedlitas (fidelity) yang berarti seberapa mirip bentuk sinyal keluaran hasil replika terhadap sinyal masukan. Ada kalanya sinyal input dalam prosesnya kemudian tersdistorsi karena berbagai sebab, sehingga bentuk sinyal keluarannya menjadi cacat. Sistem penguat dikatakan memliki fidelitas yang tinggi (high fidelity), jika sistem tersebut mampu menghasilkan sinyal keluaran yang
bentuknya persis sama dengan sinyal input.
C. Alat dan Bahan
1. Trainer Audio Amplifier Stereo
2. AFG (Automatic Function Generator) 3. Oscilloscpoe
4. Toolset
5. Kabel penghubung
D. Keselamatan Kerja
1. Pastikan kondisi ruang kerja rapi dan terkontrol agar terhindar dari bahaya kecelakaan kerja yang mungkin dapat terjadi.
2. Lakukan pengecekan pada alat dan bahan yang akan digunakan.
3. Lakukan praktikum sesuai dengan langkah kerja yang terdapat pada jobsheet praktikum.
4. Perhatikan dan hati-hati dalam menghubungkan alat ukur dengan trainer ketika pengukuran.
5. Tanyakan hal-hal yang kurang jelas selama pelaksanaan praktikum pada guru/instruktur.
E. Gambar Rangkaian Praktikum
Rangkaian Stereo Power Amplifier
+ 18 V + 18 V - 18 V - 18 V IN OUT TP.5 TP.6 AFG
(Automatic Function Generator)
Oscilloscope
Gambar 3.1 Skema Rangkaian Praktikum 3
F. Langkah Kerja
1. Siapkan alat dan bahan yang akan dipergunakan dalam percobaan.
2. Periksa/cek kondisi setiap alat dan bahan yang akan digunakan sebelum melakukan praktikum.
3. Aktifkan trainer audio amplifier stereo.
4. Atur posisi switch (S1) posisi on, untuk mengaktifkan rangkaian Power Supply
5. Kemudian atur posisi switch (S4) posisi on, untuk mengaktifkan rangkaian Stereo Power Amplifier.
6. Hubungkan AFG sebagai input sinyal Stereo Power Amplifier. (Hubungkan sesuai dengan skema rangkaian praktikum)
7. Hubungkan probe oscilloscope pada test-point (TP.5) bagian input rangkaian Stereo Power Amplifier. Untuk pengukuran sinyal input Stereo Power Amplifier.
8. Aktifkan AFG dengan memilih bentuk gelombang sinus dan atur range frekuensi dan amplitudo input sesuai dengan tabel praktikum.
9. Aktifkan oscilloscope. (Atur dan sesuaikan Time/div dan Volt/div pada oscilloscope agar diperoleh bentuk gambar gelombang yang jelas).
10. Catat hasil pengukuran sinyal input (frekuensi dan amplitudo) dari Stereo Power Amplifier pada tabel praktikum dan gambarkan bentuk gelombangnya sesuai dengan yang ditamplikan osciloscope.
11. Lepas probe oscilloscope pada TP.5 dan pindahkan pada TP.6 untuk mengukur sinyal output Stereo Power Amplifier.
12. Catat hasil pengukuran sinyal output (frekuensi dan amplitudo) dari Stereo Power Amplifier pada tabel praktikum dan gambarkan bentuk gelombangnya sesuai dengan yang ditampilkan oscilloscope.
13. Kerjakan tugas praktikum dan buat kesimpulan berdasarkan data pada tabel praktikum dan gambar hasil pengamatan.
G. Hasil Pengamatan
Tabel 3.1 Tabel Praktikum 3 Frekuensi (Hz) Amplitudo (Vpp)
Input Input Output
1000 Hz 12 mVpp 800 mVpp 0.04 Vpp 2.4 Vpp 0.16 Vpp 10 Vpp 0.2 Vpp 11 Vpp 0.6 Vpp 40 Vpp
Gambar hasil pengamatan oscilloscope :
Gambar 1 Input
Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 12 mVpp; Volt/dive : 20 mV
Output Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 800 mVpp; Volt/dive : 2 V Gambar 2 Input Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 40 mVpp ; Volt/dive : 50 mV Output Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 2.4 Vpp; Volt/dive : 2 V
Gambar 3 Input Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 0.16 Vpp; Volt/dive : 0.1 V Output Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 10 Vpp; Volt/dive : 5 V Gambar 4 Input Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 0.2 Vpp; Volt/dive : 0.2 V
Output Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 11 Vpp; Volt/dive : 5 V Gambar 5 Input Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 0.7 Vpp; Volt/dive : 0.5 V Output Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 40 Vpp; Volt/dive : 5 V
H. Tugas
1. Berdasarkan gambar rangakain skema praktikum pada trainer. Power Amplifier yang digunakan termasuk pada konfigurasi penguat kelas apa? Jelaskan!
2. Apakah rangakain power amplifier yang digunakan untuk praktikum bersifat Hi-Fidelity? Jelaskan!
3. Gambarkan mana rangkaian transitor driver dan rangkaian transistor final!
4. Buatlah analisis dan kesimpulan berdasarkan data hasil praktikum!
Kunci Jawaban
1. Rangkaian power amplifier yang digunakan termasuk pada konfigurasi penguat transistor kelas AB. Hal ini dikarenakan pada 2 transistor final NPN 2N3055 dan PNP MJ2955 dirangkai menyerupai karakteristik kelas AB dengan diode sebagai pemecah sinyal sisi puncak positif dan negatif. 2. Iya, karena menghasilkan sinyal keluaran yang bentuknya persis sama
dengan sinyal input dan tidak cacat (distorsi) pada bentuk sinyal outputnya, dan yang berubah hanya nilai amplitudonya saja sedangkan frekuensinya tetap.
3. Transistor driver: Transistor final :
4. Berdasarkan hasil praktikum, dapat disimpulkan
yaitu pada rangkaian power amplifier berapapun input nilai frekuensi maka tidak aka nada perubahan nilai frekuensi pada outputnya. Sedangakan nilai amplitudo input akan sebanding dengan amplitude output (makin tinggi nilai amplitude/tegangan input, maka makin tinggi nilai amplitude/tegangan pada output)
No Nama Anggota Kelompok (absen) Nilai Praktikum Paraf Guru 1
2 3 4 5
JOBSHEET PRAKTIKUM 4 Mata Pelajaran :
Perekayasaan Sistem Audio Gelombang Suara Dalam Satuan Decibel
No. Jobsheet: 04/TAV/XI.1 Kelas/Semester: XI/1 (Gasal) Alokasi Waktu: 4 x45 menit A. Tujuan Praktikum
1. Siswa dapat melakukan konversi sumber bunyi dalam satuan decibel (dB).
2. Siswa memahami dan mampu menentukan besarnya penguatan tegangan (Av) dalam desibel (dB)
B. Materi Pendukung 1. Desibel (dB)
Dalam semua fasa teknologi audio, desibel digunakan untuk mengespresikan tingkatan sinyal dan perbedaan tekanan suara, daya, tegangan dan arus. Sinyal input dan output dapat berupa satuan daya (W), arus (A), atau tegangan (V). Desibel juga sangat berguna untuk membandingkan level input dan output. Jika level output lebih besar daripada level input maka rangkaian menunjukkan penguatan, sebaliknya jika level output lebih kecil maka menunjukkan peredaman. Untuk menyatakan perbandingan daya, perbandingan tegangan dan perbandingan arus sebaiknya secara logaritma. Satuan yang dipakai untuk menyatakan perbandingan secara logaritma adalah Bel. Penguatan positif diberi tanda (+) seperti +3 dB, +11 dB, +37 dB dan peredaman diberi tanda negatif (-) seperti -3 dB, -11 dB, -43 dB. Dan untuk selanjutnya satuan yang akan digunakan baik untuk masukan dan keluaran adalah daya (watt).
Pada dasarnya bel didefinisikan sebagai perbandingan daya secara logaritmis,
Bell = log (Pi/Po)
Untuk perhitungan digunakan desibel yang merupakan sepersepuluh dari bell. Jadi level penguatan daya dalam desibel,
dB = 10 log10 Po/Pi
Contoh :
Sebuah penguat audio memiliki daya input Pi = 2 mW daya output Po = 80 W. Hitunglah berapa dB perbandingan daya tersebut.
Penyelesaian :
Level daya = 10 log10 Po/Pi (dB)
= 10 log1080/0,002
= 10 log1040000
= 46 dB
Jika daya input Pi sama dengan daya output Po, maka dalam hal ini tidak terjadi penguatan. Jadi penguatan dayanya Po/Pi = 1 atau kalau dijadikan dB = 10 log10 Po/Pi = 10 log101 = 0 dB.
0 dB adalah sesuai dengan bandingan daya 1:1
Jika terjadi pelemahan, dalam hal ini Po<Pi, maka akan memperoleh bandingan yang berbalikan dari bandingan untuk penguatan.
Contoh :
Daya input Pi = 5 W daya output Po = 2,5 W. Hitungalah berapa dB perbandingan daya tersebut.
Penyelesaian :
Level daya = 10 log10 Pi/Po (dB)
= 10 log105/2,5
= 10 log102
= 3 dB
Tetapi karena disini terjadi suatu pelemahan, maka dipakailah tanda (-) negatif. Jadi penguatannya adalah – 3 dB.
2. Penguatan Tegangan (Av) dalam desibel (dB)
Dalam teknik elektronika banyak dilakukan pengukuran tegangan input maupun tegangan output, untuk menentukan penguatan tegangannya dalam satuan dB.
dB = 20 log10 Vo/Vi
Contoh :
Tentukan penguatan tegangannya dalam satuan dB Penyelesaian:
Penguatan tegangan (Av) = 20 log10 (Vo/Vi) = 20 log10(5/0,005) = 20 log101000 = 20 x
C. Alat dan Bahan
1. Trainer Audio Amplifier Stereo
2. AFG (Automatic Function Generator) 3. Oscilloscpoe
4. Toolset
5. Kabel penghubung
D. Keselamatan Kerja
1. Pastikan kondisi ruang kerja rapi dan terkontrol agar terhindar dari bahaya kecelakaan kerja yang mungkin dapat terjadi.
2. Lakukan pengecekan pada alat dan bahan yang akan digunakan.
3. Lakukan praktikum sesuai dengan langkah kerja yang terdapat pada jobsheet praktikum.
4. Perhatikan dan hati-hati dalam menghubungkan alat ukur dengan trainer ketika pengukuran.
5. Tanyakan hal-hal yang kurang jelas selama pelaksanaan praktikum pada guru/instruktur.
E. Gambar Rangkaian Praktikum
Rangkaian Pre Amp Mic dan Stereo Power Amplifier
10 K 18K 1K + 12 V IN OUT TP. 1 TP. 2 AFG
(Automatic Function Generator)
Oscilloscope + 18 V + 18 V - 18 V - 18 V IN OUT TP.5 TP.6 AFG
(Automatic Function Generator)
Oscilloscope
Gambar 4.1 Skema Rangkaian Praktikum 4
F. Langkah kerja
1. Siapkan alat dan bahan yang akan dipergunakan dalam percobaan.
2. Periksa/cek kondisi setiap alat dan bahan yang akan digunakan sebelum melakukan praktikum.
3. Aktifakan trainer audio amplifer stereo.
4. Atur posisi switch (S1) posisi on, untuk mengaktifkan rangkaian Power Supply
5. Kemudian atur posisi switch (S3) dan (S4) pada posisi on, untuk mengaktifkan rangkaian Pre Amp Mic dan Stereo Power Amplifier.
6. Hubungkan AFG sebagai input Pre Amp Mic. (Hubungkan sesuai dengan skema rangkaian praktikum)
7. Hubungkan probe oscilloscope pada test-point (TP.3) bagian input rangkaian Pre Amp Mic. (Untuk pengukuran sinyal input pada Pre Amp Mic)
8. Aktifkan AFG dengan memilih bentuk gelombang sinus, dan mengatur range frekuensi dan amplitudo input sesuai tabel praktikum.
9. Aktifkan oscilloscope. (Atur dan sesuaikan Time/div dan V/div pada oscilloscope agar diperoleh bentuk gambar gelombang yang jelas).
10. Setelah pengukuran dan mendapatkan gambar sinyal input, pindahkan probe oscilloscope pada TP.4 untuk mengukur penguatan sinyal pada output Pre Amp Mic.
11. Atur knob potensio pada Pre Amp Mic searah jarum jam hingga maksimal.
12. Catat hasil pengukuran tegangan output (Vomaks) dari Pre Amp Mic pada tabel praktikum dan gambarkan bentuk sinyalnya sesuai dengan yang ditampilkan oscilloscope.
13. Ulangi kegiatan 6 – 12 untuk mengukur input dan output dari Power Amplifier.( kecuali kegiatan 11)
14. Berdasarkan hasil data praktikum, perhatikan nilai Vomaks dan bentuk gelombang outputnya. (Gunakan nilai Vi dan Vomaks dengan nilai yang paling tinggi/maksimum dan bentuk gelombang output tanpa cacat untuk menghitung penguatan tegangan Tone Control dan Power Amplifier dalam satuan dB)
15. Kerjakan tugas praktikum berdasarkan data pada tabel praktikum dan gamber hasil pengamatan.
G. Hasil Pengamatan
Tabel 4.1 Tabel Praktikum 4 Frekuensi (Hz)
Rangkaian Amplitudo (Vpp)
Input Input Output
1000 Hz Pre-Amp 100 mVpp 1.3 Vpp 1 Vpp 12 Vpp Stereo Power Amplifier 0.2 Vpp 11 Vpp 0.7 Vpp 40 Vpp
Gambar hasil pengamatan oscilloscope :
Gambar 1 Pre Amp
Input Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 100 mVpp; Volt/dive : 50 mV Output Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 1.3 Vpp Volt/dive : 0.5 V
Gambar 2 Pre Amp Input Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 1 Vpp; Volt/dive : 1 V Output Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 12 Vpp; Volt/dive : 5 V
Gambar 3 Stereo Power Amplifier
Input
Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms
Output
Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms
Amplitudo : 11 Vpp; Volt/dive : 5 V
Gambar 4 Stereo Power Amplifier
Input Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 0.7 Vpp; Volt/dive : 0.5 V Output Frekuensi : 1000 Hz; Time/dive : 0.5 ms Amplitudo : 40 Vpp; Volt/dive : 5 V
H. Tugas
1. Hitunglah penguatan tegangan (Av) rangkaian Stereo Tone Control dalam satuan dB (decibel)! (Gunakan nilai Vi dan Vomaks dengan nilai yang paling tinggi/maksimum dan bentuk gelombang output tanpa cacat
untuk menghitung penguatan tegangan Tone Control dalam satuan dB) 2. Hitunglah penguatan tegangan (Av) rangkaian Stereo Power Amplifier
dalam satuan dB (decibel)! (Gunakan nilai Vi dan Vomaks dengan nilai yang paling tinggi/maksimum dan bentuk gelombang output tanpa cacat untuk menghitung penguatan tegangan Power Amplifier dalam satuan dB)
Kunci Jawaban
1. Vi =1 Vpp Vomaks= 12 Vpp
Penguatan tegangan (Av) dalam dB = 20 log10(Vomaks /Vi) = 20 log10(12/1) = 20 log10 12 = 20. 1.079 Av = 21.58 dB 2. Vi = 0.7 Vpp Vomaks= 40 Vpp
Penguatan tegangan (Av) dalam dB = 20 log10(Vomaks /Vi) = 20 log10(40/0.7)
