LAPORAN PENGUAT DAYA AUDIO

BAB I

PENDAHULUAN

                                                                                  

I.1        Latar Belakang

Penguat daya adalah penguat isyarat tegangan kecil diperkuat dan dibuat agar mampu memberikan arus isyarat yang besar, untuk menggetarkan penguat suara, menggerakkan motor listrik atau beban lain yang memerlukannya. Jadi penguat daya, tegangan isyarat besar dan arus isyarat besar dan arus isyarat juga.

Penguat daya bertujuan untuk meningkatkan daya sinyal output. Pada mata kuliah elektronika analog ini, diterapkan sebagai penguat daya pada speaker. Pada penguat daya ini, tegangan output diatur sama dengan tegangan input dc. Sedangkan nilai arusnya yang diubah-ubah.

Ada dua cara yang lazim digunakan untuk membuat penguat tegangan, yaitu dengan menggunakan transformator keluaran dan menggunakan penyangga dengan impedansi keluaran yang kecil dilihat dari keluaran. Transistor yang digunakan pada keluaran haruslah mampu menerima lesapan daya sesuai dengan daya keluaran.

1.2       Ruang Lingkup

Ruang lingkup pada percobaan penguat daya audio yaitu meliputi pengukuran nilai Vi dan Vo untuk tiap rangkaian Ji serta mengamati bentuk isyarat keluaran dari rangkaian tersebut.

1.3       Tujuan Percobaan

            Setelah melakukan praktikum ini, diharapkan memiliki kemampuan sebagai berikut:

1.      Menguji suatu penguat daya audio yaitu mengamati bentuk isyarat keluaran, mengukur hambatan masukan dan respon frekuensi

2.      Mengatur arus sisa agar distorsi cross over tepat hilang

3.      Mengukur daya keluaran maksimum dan daya masukan maksimum

4.      Menunjukkan pengaruh hubungan Darlington pada transistor keluaran pada daya keluaran maksimum

5.      Menunjukkan pengaruh kapasitor Bootsrap terhadap pengatan tegangan dan bentuk isyarat keluaran

6.      Mengenal komponen-komponen yang digunakan pada suatu penguat daya audio.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Istilah penguatan pada dasarnya berarti membuat menjadi lebih kuat. Dalam bidang elektronika maka yang diperkuat adalah amplitudo dari sinyal. Untuk mengerti bagaimana penguat bekerja perlu dimengerti dua tipe penguatan yang utama yaitu:

1.      Penguat tegangan yaitu penguat yang menguatkan tegangan dari sinyal masukan

2.      Penguat arus yaitu penguat yang menguatkan arus dari sinyal masukan. Sedangkan penguat daya yaitu kombinasi dari dua tipe penguat di atas. Meskipun pada kenyataannya semua penguat adalah penguat daya karena tegangan tidak akan ada tanpa adanya daya kecuali jika impedansinya tak terhingga.

Macam – macam penguat Daya

Penguat daya diklasifikasikan menurut titik kerjanya. Titik kerja (titik Q) yaitu titik pada garis beban yang menggambarkan keadaan transistor saat tidak ada sinyal masukan. Menurut titik kerjanya penguat diklasifikasikan menjadi penguat klas A, B, AB, C ,D dan masih banyak lagi.

Penguat klas A
	1.Penguat dengan letak titik Q di tengah-tengah garis beban.
	2.Mempunyai sinyal keluaran yang paling bagus diantara penguat jenis yang lain. 3.Mempunyai sinyal keluaran yang paling bagus diantara penguat jenis yang lain. 4.Efisiensinya paling rendah, karena banyaknya daya yang terbuang di transistor. Disipasi daya tertinggi terjadi saat tidak ada sinyal masukan. Daya keluaran maksimum dapat dicari dari persamaan : sehingga
Penguat klas B
	Penguat dengan letak titik Q di titik cut off garis beban. Kelemahannya yaitu adanya cacat penyeberangan (crossover distortion) yang terjadi karena adanya tegangan bias pada dioda basis emitor. Sehingga saat sinyal masukan belum bernilai sebesar tegangan on dari dioda basis emitor maka tidak akan ada sinyal keluaran. Karena letak titik Q penguat kelas B di titik cut-off maka untuk satu transistor hanya bisa menguatkan setengah siklus dari sinyal masukan. Sehingga untuk penguat kelas B digunakan konfigurasi Push-pull dimana dua transistor akan bergantian bekerja menguatkan masing-masing setengah siklus sinyal masukan.
Penguat klas AB
	Merupakan perbaikan dari penguat klas B. Cacat penyeberangan bisa dihilangkan dengan menambahkan prategangan pada dioda basis emitor. Dengan demikian transistor output sudah aktif saat belum ada sinyal masukan. Tentu saja titik kerja penguat menjadi berubah karena transistor tidak lagi berada pada keadaan cut off. Karena itulah disebut penguat klas AB. Penguat audio yang banyak ada di pasaran pada umumnya adalah penguat klas AB. Untuk memberi prategangan pada basis emitor tidak harus dengan dioda bisa juga dengan resistor atau transistor asalkan bisa memberi tegangan untuk mengaktifkan dioda di basis emitor.

Penguat tolak- tarik

Suatu bentuk penguat daya dengan transformator yang banyak digunakan dapat dilihat dari gambar berikut.

Pada penguat tolak-tarik transistor  Q₁ dan Q₂  bekerja dengan fasa berlawanan. Transformator T₁ juga dikatakan pembalik fasa. Transformator T₂ digunakan untuk pemadanan impedansi, agar beban berhambatan rendah R_L tampak mempunyai nilai yang tinggi yaitu sebesar n²R_L dengan

n=  > 1

penguat tolak-tarik sering digunakan pada radio transistor kecil, dimana transistor pembalik fasa dan transformator keluaran mempunyai ukuran yang amat kecil. Salah satu contoh rangkaian penguat audio yang ada pada praktek dilukiskan pada gambar

Penguat tolak-tarik dapat menggunakan tegangan panjar kelas A dimana pada keadaan tanpa isyarat V_CE(q) = ½ V_CC . dengan tegangan panjar semacam ini penguat tolak-tarik dapat mengurangi cacat, akan tetapi daya guna penguat pada daya maksimum tak akan lebih dari 50%.

Tegangan panjar lain yang bisa digunakan orang adalah tegangan panjar kelas B dimana pada keadaan tanpa isyarat V_{CC (q)} = V_CC dan arus I_{C (q)} = 0. Jadi jika tak ada arus masukan, tak ada arus mengalir melalui transistor. Transistor Q₁ dan Q₂ bekerja bergantian.

Pada nilai I_B yang kecil penguatan arus h_FE bergantung pada I_B, oleh karena arus kolektor I_C berubah dengan I_B sebagai i_{C =} h_{FE (iB)}  i_B ,jadi hubungan I_C dan i_B pada nilai i_B yang kecil tidaklah linear. Adanya hubungan tak linear antara arus kolektor dan arus basis pada nilai arus kolektor dan arus basis yang kecil mengakibatkan adanya cacat pada arus isyarat i_C waktu menyeberang nilai nol. Cacat ini juga terjadi pada bentuk isyarat keluaran. Untuk menghilangkan cacat tersebut, penguat diberi arus panjar basis kecil atau tegangan panjar dekat terputus. Pemberian tegangan panjar dekat terputus ini mengakibatkan terjadinya garis beban efektif yang berupa garis lurus.

Tegangan panjar seperti disebut tegangan panjar terproyeksi terputus, atau sering juga disebut tegangan panjar kelas AB. Arus I_{C1 (q) =} I_{C2 (q)} = I_{C (q)}  biasanya mempunyai nilai sekitar 10 mA, dan disebut arus isyarat.

Penguat depan

Penguat depan adalah salah satu bagian dari pesawat amplifier yang berfungsi menguatkan amplitudo sinyal suara yang rendah menjadi lebih keras. Jadi yang dimaksud penguat daya audio sistem OCL (Output Capasitor Less) dengan menerapkan IC Op Amp 741 sebagai penguat depan adalah alat yang dipakai untuk memperkuat sinyal yang berada dalam spektrum frekuensi antara 20 Hz sampai dengan 20.000 Hz yang secara teratur saling berkaitan sehingga membentuk suatu totalitas dengan memakai dua sumber tenaga dan tanpa memakai kondensator elektrolit serta output transformator sebagai penyesuai impedansi serta

menggunakan sebuah komponen elektronika penampilan tinggi yang menggunakan proses epitaksial fairchaild panar, berfungsi menguatkan sinyal suara yang rendah menjadi lebih keras.

Penguat Dorong Tarik

Penguat dorong-tarik untuk kelas B dapat dirangkai, tetapi penguat tersebut akan mempunyai distorsi yang terlalu besar apabila tidak menerapkan sistem pengikut emitor. Sehingga penguat kelas B hampir selalu merupakan kombinasi dari pengikut emitor, dan ciri dari sistem tersebut mempunyai distorsi yang rendah. Pada rangkaian ekivalen dc-nya transistor–transistor tersebut ditempatkan dalam hubungan seri, maka tegangan lintas masing–masing dioda emitor sama. Akibatnya pada masing–masing transistor terdapat penurunan setengah tegangan catu daya, yang berarti bahwa tegangan–tenang kolektor–emitor dari masing–masing transistor adalah V_CEQ = .

Dalam keadaan tanpa isyarat besarnya V_CE = V_CC dan  IC = 0. Jadi jika tidak ada arus masukan, tidak ada arus yang mengalir melalui transistor. Transistor Q1 dan Q2 bekerja secara bergantian. Transistor Q1 bekerja jika isyarat positif, sedangkan Q2 bekerja jika isyarat negatif.

Penguat Daya dengan Trafo Keluaran

Transformator dapat digunakan untuk transformasi impendansi. Impendasi masukan tidaklah sama dengan impendansi keluaran jika jumlah lilitan primer berbeda dengan jumlah lilitan sekunder. Hubungan antara V1 dan V2 dapat diperoleh dengan menggunakan Hukum Imbas Faraday, yaitu bahwa perubahan fluks magnetik terhadap waktu akan menimbulkan tegangan gerak listrik. Secara matematik diperoleh

V = N

jika ada N lilitan yang ditembus fluks magnetik. Pada transformator dengan fluks dalam primer  sama dengan fluks dalam lilitan sekunder, sebagaimana yang terlihat pada gambar di bawah ini

Gambar Transformasi impedansi dengan transformator

     V₁ = n₁

V₂ = n₂                                                                                      (1)

           

Dari persamaan (1) diperoleh yaitu:

 =  atau V₂ =  V₁                                                                                                                     (2)

Misalkan n₁ > n₂ dan n =  > 1 maka V₂ =                                                          (3)

Tegangan pada sekunder lebih kecil daripada tegangan pada primer. Transformator adalah komponen pasif yang dapat bekerja tanpa memerlukan daya listrik dari luar, berarti daya keluaran tak akan lebih besar dari pada daya masukan. Jika daya yang hilang pada transformator diabaikan, maka daya pada keluaran akan sama dengan daya masukan. Oleh karena daya listrik P = I V maka:

I₁ V₁ = I₂ V₂ atau I₂ = I₁  = n I₁                                                         (4)

Persamaan (4) menunjukkan bahwa jika tegangan sekunder n kali lebih rendah daripada tegangan primer, arus yang mengalir pada sekunder akan n kali lebih besar daripada arus yang mengalir di dalam lilitan primer. Impendansi dilihat dari masukan yaitu Z₁ =  dan impedansi dilihat dari keluaran yaitu Z₂ = . Apabila impedansi lilitan diabaikan, maka diperoleh dari persamaan (3) dan (4) adalah sebagai berikut.

Z₂ =  =   =   =                                                                    (5)

atau Z₁ = n² Z₂                                                                                                 (6)

Persamaan (5) berarti dilihat dari keluaran, impedansi Z₁ yang ada pada primer tampak mempunyai nilai  , sedangkan persamaan (6) berarti impedansi Z₂ yang ada pada sekunder jika dilihat dari primer mempunyai nilai n² Z₂.

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

III.1 ALAT DAN BAHAN

Adapun alat dan bahan yang digunakan pada percobaan osilator, sebagai berikut:

1.    PCB, digunakan sebagai wadah untuk membuat rangkaian

2.    Resistor, digunakan sebagai penghambat

3.    Catu daya berfungsi sebagai sumber tegangan

4.    Transistor berfungsi sebagai penguat tegangan dan arus.

5.    Multimeter berfungsi seebagai alat ukur resistansi, kuat arus, dan tegangan.

6.    Kabel jumper berfungsi sebagai penghubung antar rangkaian.

7.    Osiloskop berfungsi sebagai alat untuk mengukur dan menampilkan tegangan         sinusoida, dan berbagai bentuk gelombang yang ditemukan dalam rangkaian yang dibuat.

8.    Signal generator berfungsi sebagai alat pembangkit isyarat. Isyarat yang dihasilkan dapat berupa gelombang berbentuk sinusoida, square, ataupun segitiga yang dapat diatur frekuensinya.

9.    Kapasitor berfungsi sebagai alat untuk menyimpan muatan listrik dalam bentuk medan listrik.

III.2 PROSEDUR KERJA

Adapun prosedur percobaan yang dilakukan pada praktikum ini yaitu:

1.      Menyiapkan alat beserta komponennya

2.      Mengkalibrasi alat yang akan digunakan

3.      Merangkai komponen penguat daya audio sepeti gambar

4.      Melepaskan kapasitor bootstrap C₂ dari rangkaian. Sehingga penguat audio kita menjadi penguat tanpa boostrap

5.      Menghubungkan dengan catu daya melalui suatu meter arus DC yang dipasang seri dengan catu daya, nyalakan catu daya danperhatikan arus yang mengalir.

6.      Membuat dan membaca hasil keluaran melalui osiloskop.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 HASIL

Gambar Hasil Rangkaian

·         Penguat 1

·         Dua Penguat yang sudah dihubungkan

            Tabel Hasil Percobaan

a.      Pada saat  J₁ bootstrap  terbuka

No.	Vi (volt)	Vo (volt)
1	6	o

b.      Pada saat  J₁ terpasang

No.	Vi (volt)	Vo (volt)
1	6	2

c.       Pada saat semua rangkaian dihubungkan

No.	Vi (volt)	Vo (volt)
1	6	1.6

Vcc = 12 volt.

          Gambar Bentuk isyarat keluaran Vo

a.      Pada saat J₁ bootstrap  terbuka

b.      Pada saat J₁ terpasang

c.       Pada saat semua rangkaian terhubung

Pembahasan

Pada percobaan kali ini diamati perbedaan pada rangkaian penguat audio yang tersambung dan penguat audio yang terputus dilihat dari tegangan keluaran dan masukannya, dimana pada saat C₂  (kapasitor bootstrap) tidak dihubungkan dengan rangkaian maka pada saat tegangan masukannya akan menghasilkan tegangan keluaran. Sedangkan pada saat C₂ dipasang tegangan masukannya akan menghasilkan tegangan dan saat penguat 1 dihubungkan dengan rangkaian penguat 2 maka tegangan masukannya akan menghasilkan tegangan.

Isyarat keluaran yang terbaca pada osiloskop berupa gelombang sinusoida. Ketika dua penguat disambungkan  seharusnya isyarat keluarannya semakin besar, namun pada percobaan ini isyarat keluaran yang terjadi semakin kecil, hal ini terjadi karena alat yang digunakan ada yang tidak berfungsi dengan baik sehingga hasil yang diperoleh dalam percobaan tidak sesuai dengan teori.

BAB V

PENUTUP

V.1 KESIMPULAN

Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa:

·         Penguat daya digunakan untuk menggetarkan pengeras suara, menggerakkan motor listrik pembangkit sinyal audio, dimana penguat daya dapat berperan sebagai penguat arus dan tegangan.dimana daya keluaran pada penguat audio berbeda dengan daya masukannya.

·         Penguat daya audio berfungsi untuk memperkuat isyarat keluaran.

 

V.2 SARAN

Sebaiknya alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan harus diganti karena terkadang ada alat dan bahan yang sudah tidak berfungsi dengan baik dapat menghambat jalannya praktikum. Sirkulasi udara pada ruangan praktikum juga harus diperhatikan.

DAFTAR PUSTAKA

Sutrisno, 1987, Elektronika Teori dan Penerapannya, Penerbit ITB, Bandung.

Malvino, Albert Paul. 1996. Prinsip-prinsip Elektronika. Jakarta : Erlangga.

Turner, Rufus. Rutherford, Brinton. 1995. 133 Rangkaian Elektronika. Jakarta : Gramedia.

LAPORAN PRAKTIKUM

ELEKTRONIKA FISIS DASAR II

“PENGUAT DAYA AUDIO”

                                        NAMA                  :       

                                        NIM                       :       

                                        KELOMPOK        :       

                                        ASISTEN              :       

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HASANUDDIN

2010