Laporan 1

Fakultas Teknik UNP Padang	Nama : Taufiq Muhammad Nur
Jurusan : Teknik Elektronika	NIM   : 1201912
Prodi : Pendidikan Teknik elektronika	Grup  : 2E2

A.    Tujuan
Setelah mengikuti perkuliahan ini diharapkan mahasiswa mampu:
1. memahami konsep signalaudio flow pada peralatan audio.
2. Mengetahui dan mempelajari penguatan pada sinyal lemah yang dilakukan  oleh
    rangkaian dengan transistor dan operasional amplifier.
3. Mengetahui karakteristik penguatan yang dilakukan transistor dan IC 741.
4. Mengetahui dan mempelajari cara resistansi input, resistansi output, dan faktor
    penguatan dari konfigurasi rangkaian penguat pada percobaan ini.

B.     Alat dan Bahan
1.  Power Supply
2.  AFG
3.  Osciloskop
4.  Multimeter
5.  Kabel-kabel
6.  Breadboard
7.  IC LM741
8.  Elco 1µF/50V
9.  Potensio 100K
10.Resistor 100K
11.Resistor 1K

C.    Teori Singkat
            Signal audio adalah signal suara yang bekerja pada range frekuensi 20 Hz sampai dengan 20 KHz yang mampu direspon oleh alat pendengaran manusia (telinga). Signal audio analog yang mampu didengar oleh alat pendengaran manusia ini dapat diolah melalui peralatan elektronik yang dikenal dengan audio amplifier.
            Peralatan audio merupakan peralatan elektronik analog yang sampai saat ini masih digunakan. Sejak ditemukannya komponen elektronka 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 ditemukan peralatan elektronik terintegrasi (IC) yang dapat melakukan penguatan seperti tabung hampa dengan berbagai kelebihan dan kekurangan.
            Peralatan audio amplifier banyak digunakan  dalam kehidupan sehari-hari seperti alat pemutar compact disk (CD) dang penguat suara, pengeras suara di Masjid, sistem tata suara panggung/band yang dikenal dengan sound system, bahkan sistem audio broadcasting audio di studio radio dan televisi. Peralatan audio dapat dikategorikan menjadi beberapa bagian antara lain:
a. Peralatan reproduksi audio yang berfungsi untuk menghasilkan sumber signal
    suara seperti CD Player, Tape Player, Radio penerima, microphone,synthesizer,
    audio simulator dan lain-lain.
b. Peralatan pre-amplifier berfungsi sebagai penguat awal yang akan memperkuatkan
    signal audio yang dihasilkan oleh peralatan reproduksi sehingga level signal
    menjadi besaran tertentu.
c. Peralatan Filter berfungsi sebagai pengatur nada yang akan bekerja melewatkan
    atau memotong frekuensi tertentu dengan konsep Low Band Filter atau High
     Band Filter.
d. Peralatan penguat daya berfungsi sebagai penguat signal besar yang akan
    menggerakkan 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 besaran
    diameter loudspeaker dan kekuatan daya dari sistem penguat daya.

Secara umum dan sederhana blok diagram audio dapat dilihat pada gambar berikut ini

             

            Didalam jobsheet pertama ini kita akan coba mempraktekan bagaimana penguat awal bekerja. Penguat awal atau biasa disebut dengan pre-amplifier (pre-Amp) merupakan bagian dari sistem audio akan memperkuat signal yang dihasilkan 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). Penguatan awal yang biasa dan banyak digunakan adalah penguat awal yang menggunakan IC operasional amplifier (OpAmp) dikarenakan sistem ini lebih gampang didalam prakitan dan rendah terhadap gangguan signal (nois).

            Penguatan Operasional (OpAmp) adalah suatu blok penguat yang mempunyai dua masukan dan satu keluaran. OpAmp biasa terdapat di pasaran berupa rangkaian terpadu (integrated circuit). Dalam bentuk paket praktis IC seperti 741 seperti 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 membalik (V-), maka pada daerah frekuensi tengah isyarat keluaran akan “berlawanan fase” (berlawanan tanda dengan isyarat masukan). Sebaliknya jika isyarat masukan dihubungkan dengan masukan tak membalik V+, maka isyarat keluaran akan “sefase”. Sebuah OpAmp biasanya memerlukan catu daya  15V. Dalam menggambarkan rangkaina hubungan catu daya ini biasanya dihilangkan. Data keadaan ideal OpAmp dan kinerja IC 741 seperti terlihat pada tabel berikut:

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 OpAmp

            Pada gambar 3 disajikan OpAmp yang terangkai sebagai inverting. Sinyal input diumpamakan  ke input inverting (-) OpAmp melalui R1, yang disebut elemen input. Tahanan R2 adalah elemen umpan balik.Dalam penguat inverting, tegangan output diberikan persamaan:
 Vo = -(R2/R1) . V1

Penguatan dari rangkaian diatas adalah:

Acl = Vo/Vi

D.    Langkah Kerja
1. susun rangkaian pembalik OpAmp DC seperti terlihat pada gambar 4. Gunakan
    sumber DC variabel sebagai catu daya untu IC A741.
                               
               Gambar 4. Gambar percobaan penguatan sinyal dengan OpAmp

2. berikan catu tegangan untuk rangkaian percobaan dengan catu tegangan 9 volt
    DC.
3. hidupkan IC dengan menghubungkannya dengan catu daya. Atur Potensio 100K
    pada posisi tengah. Ukur Tegangan  keluaran (dengan multimeter) pada kaki Vo
    dan menunjukan nilai sebesar 4,5 V (dalam keadaan Vi terbuka).
4. bagaimana polaritas keluaran dibandingkan dengan isyarat masukan?
5. pasang AFG pada input dengan isyarat input 400 Hz. Atur keluaran sumber AC
    tersebut pada harga yang terendah (mendekati 0).
6. hubungkan osciloskop ke kaki-kaki Vo (gunakan C2 1µF secara seridengan Vo).
7. nyalakan pencatu daya AFG dan osciloskop. Secara hati-hati atur besarannya
    isyarat masukan sinusoida sampai mencapai harga maksimum dimana isyarat
    keluaran tidak mengalami kecacatan (distorsi). Catat  besarnya tegangan puncak
    ke puncak keluaran yang terbaca di osciloskop adalah sebesar 4,3 V.
8. Hitung besarnya penguatan dari penguat dengan menggunakan rumus yang ada,
    dan tentukan penguatan dalam satuan desible (dB).
9. Aturlah 3 keadaan sinyal input:
    a.sinyal input maksimum hingga tidak tejadi distorsi pada output (tampilan
       osciloscop),
    b.sinyal minimum,dan
    c.sinyal tengah-tengah
    masukan ke tabel pengamatan.

 

   

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

E.    Analisa

1. perbandingan input dengan  sinyal output
    dengan, Vi = 100 mV
   

2. perhitungan secara teori
    Penguatan tegangan :
    10 mV x 1,8 = 18 mV

    Penguatan dalam satuan dB (desibel):

    Av = 10 log Vo/Vi
    Av = 10 log 4.3 V/18 mV
    Av = 10 log 4300 mV/18 mV 

    Av = 10 log 239
    Av = 10 x 2,4
    Av =  24 dB

3. analisa dengan menggunakan software (EWB).

    Nilai Vo pada langkah kerja ke-3

    Menentukan bentuk gelombang input dan output pada spesifikasi yang telah
    ditentukan.

F.    Kesimpulan
            Berdasarkan hasil praktikum dan analisa yang telah dilakukan mengenai OpAmp tentang Penguat Signal Lemah, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan bahwa:
1. Penguat awal atau pre-Amplifier dari sebuah sistem audio akan digunakan untuk
    memperkuat signal yang dihasilkan dari peralatan reproduksi audio.
2. Jika isyarat masukan dihubungkan dengan masukan inverting, maka pada daerah
    frekuensi tengah isyarat keluaran yang dihasilkan akan ”berlawanan fase” atau
    “tak sefase”.
3. Dan jika isyarat masukan dihubungkan dengan masukan non-inverting, maka pada
    daerah frekuensi tengah isyarat keluaran yang dihasilkan akan ”sefase”.