LAPORAN PRAKTIKUM

ELEKTRONIKA FISIS DASAR II

“PENGUAT       DAYA AUDIO”

                                        OLEH

                           ADRIADIPA SAIDIN T

                                      H21110008

                                         KEL. II

                     ASISTEN: ABD. ANDRIFAIL

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2012

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG

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

            Dalam kehidupan sehari-hari, penguat audio merupakan salah satu kebutuhan yang sangat penting. Tetapi apakah penguat audio begitu sulit untuk merancangnya, sehingga jarang kita dapatkan penguat audio yang harganya tidak sesuai yang kita harapkan. Dalam percobaan ini, akan kita pelajari lebih dalam mengenai rangkaian, cara kerja, dan masih banyak lagi mengenai penguat audio tersebut.

            Berbagai macam jenis penguat dibuat dan dirancang sesuai kebutuhan pemakai. Pada kesempatan praktikum ini, diperkenalkan sebuah penguat audio untuk keperluan daya kecil, tetapi cukup memadai bila digunakan untuk beban berupa loud speaker dengan impedansi sampai 8Ω. Yang terpenting adalah mengetahui dasar atau konsep pemikiran suatu penguat daya melalui tahapan, jenis serta konfigurasi penguat transistor dari sudut pandang kestabilan, ketahanan terhadap gangguan dari luar kemudian daerah kerja yang dimunkinkan.

I.2 RUANG LINGKUP

            Percobaan penguat daya audio ini, memiliki beberapa pembahasan pokok, seperti bagaimana menguji suatu penguat audio untuk mengamati bentuk isyarat keluaran, hambatan masukan dan respon frekwensi, bagaimana mengatur arus sisa agar distorsi cross over tepat hilang, bagaimana mengukur daya keluaran maksimum dan daya masukan maksimum, bagaimana menunjukkan pengaruh hubungan darlington pada transistor keluaran pada daya keluaran maksimum, bagaimana menunjukkan pengaruh kapasitor Bootstrap terhadap pengatan dan bentuk isyarat keluaran, dan bagaimana mengenal semua komponen-komponen yang digunakan pada penguat audio ini.

I.3 TUJUAN PERCOBAAN

            Adapun tujuan dari percobaan ini adalah:

1.      Menguji suatu penguat audio untuk mengamati bentuk isyarat keluaran, hambatan masukan dan respon frekwensi,

2.      Mengaturarus 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 Bootstrap terhadap pengatan dan bentuk isyarat keluaran,

6.      Mengenal semua komponen-komponen yang digunakan pada penguat audio ini.

I.4 WAKTU DAN TEMPAT PERCOBAAN

Percobaan  ini dilaksanakan pada hari rabu tanggal 11 April 2012, pada pukul 13.30-16.30 WITA. Percobaan ini berlangsung di laboratorium Elektronika Fisis Dasar , Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin.

           

           

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 yangutama yaitu :

1. Penguat tegangan, yaitu penguat yang menguatkan tegangan dari sinyalmasukan.

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. Efisiensi dari penguat daya didefinisikan sebagai perbandingan dari daya yang diterima beban dengan daya yang diberikan oleh catu daya. Suatu rangkaian yang dapat melakukan pengiriman daya dalam jumlah besar  pada beban dengan impedansi rendah. Kelas operasi dari suatu penguat daya dilihat berdasarkan persentase siklus sinyal masukan yang menghasilkan arus keluaran. penguat daya dasar terbagi atas penguat daya kelas A, B, AB, dan kelas C.

Penguat daya audio (power amplifier) adalah suatu pesawat elektronika yang berfungsi menguatkan sinyal suara yang bisa berasal dari radio, tape recorder, cd player, preamp mic atau yang lainnya. Penguat daya audio sistem OCL beban dengan penguat daya dihubung langsung (direct copel) tanpa memakai kapasitor maupun transformator. Penerapan IC OP Amp 741 dipakai sebagai penguat depan dari penguat audio untuk menggantikan rangkaian transistor sebagai penguat depannya.

Rangkaian dari penguat audio yang digunakan pada praktikum ini, adalah seperti pada gambar di bawah ini

                      

Dari gambar tersebut di atas, terlihat bahwa J1, J2, dan J3 menyatakan tempat kabel yang dapat dipasang dan dilepas. Bila J1 dilepas maka kapasitor bootstrap C2 dilepas dari rangkaian. Bila J2 dipasang pada (a) , Q5 dilepas dan Q3 bertindak sebagai transistor keluaran. Sedangkan bila J2 dipasang pada (b), Q5  dan  Q3  membentuk hubungan darlington yang seterusnya bersama sama bekerja sebagai transistor keluaran. Hal serupa ini berlaku pula pada J3. Bila J3 ada pada (b) maka Q4 dan Q6 membentuk hubungan PNP-NPN.

Q1 bersama VR, R1 dan R4 memberikan bias kelas AB (projected cut off) pada transistor di depannya. Bila VR dibuat agar mempunyai hambatan kecil atau nol, maka transistor Q1 akan mendekati saturasi dan VCE = 0. Pada keadaan ini, transistor-transistor  keluaran akan berada pada keadaan cut off, sehingga pada keadaan-q tidak ada arus kolektor mengalir. Ini akan mengakibatkan terjadinya distorsi cross over pada isyarat keluaran. Sebelum dioperasikan, pastikan hambatan VR adalah nol.

Transistor Q2 membentuk penguat tegangan. Bila kapasitor bootstrap C2 dipasang, maka R2 akan tampak mempunyai harga hambatan efektif yang tinggi untuk tegangan isyarat. Akibatnya gain tegangan penguat Q2 haruslah mempunyai harga lebih tinggi bila bootstrap dipasang. Disamping itu, dengan adanya bootstrap diharapkan dihsilkan isyarat keluaran dengan distorsi yang lebih kecil.

Pada resistor R6, terjadi pembentukan feedback tegangan shunt bersama R7. Sedangkan kapasitor C4 dan C5, adalah kapasitor decoupling untuk menghilangkan osilasi pada frekwensi rendah (C4) dan osilasi pada frekwensi tinggi oleh kaena feedback positif lewat VCC.

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.

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.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 HASIL

            Hasil rangakaian penguat daya audio ini adalah seperti pada gambar di bawah

                                       

Dari rangkaian di atas didapatkan data sebagai berikut:

VCC = 9 volt                                                    VCE Q₁ = 0,2 volt

Vin = 0,5 volt                                                  V_CE Q₂ = 7,3 volt

Vout = 5 volt untuk frekwensi 20 Hz              V_CE Q₃ = 0,5 volt

Vout = 7 volt untuk frekwensi 50 Hz              V_CE Q₄ = 8,2 volt

Vout = 9 volt untuk frekwensi 100 Hz

Sinyal masukan dan keluaran pada osiloskop seperti pada gambar di bawah:

        

         Sinyal masukan                                    sinyal keluaran

IV.2 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.

Pada saat disambungkan dengan osioskop, tegangan pada catu daya adalah 12 volt. Ini berarti penguatan tidak akan melebihi 12 volt. Jika terjadi demikian, gelombangnya akan terpotong.

Pada rangkaian penguat audio di atas, jika C₂ dihubungkan dengan C₃ maka gelombang yang terlihat pada osiloskop akan membesar, hal ini terjadi karena di kapasitor terjadi jalan pintas ke ground.

BAB V

PENUTUP

V. 1 Kesimpulan

            Setelah melakukan percobaan di atas, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan, diantaranya:

·         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.

·         Jika menggunakan tegangan pada catu daya sebesar 12 volt, maka seharusnya menggunakan penguatan yang tidak lebih dari 12 volt, agar gelombang yang dihasilkan terlihat jelas atau tidak ada yang terpotong.

·         Dari gambar sinyal masukan di atas terlihat dengan jelas bahwa sinyal keluaran lebih besar daripada sinya masukan, dikarenakan adanya penguat daya.

V. 2 Saran

V.2. 1 Saran untuk laboraturium

·         Sebaiknya alat dan bahan di laboraturium diganti karena sudah banyak alat dan bahan yang tidak layak digunakan, agar hasil praktikum lebih akurat .

·         Sirkulasi udaranya perlu diperhatikan.

V.2. 2 saran untuk asisten

·         Cara menjelaskan sudah bagus, penguasaan materi juga sudah bagus

·        Kalau adakan respon, sebaiknya waktunya disesuaikan dengan soal yang diberikan.

DAFTAR PUSTAKA

Reka, S. Rio, 1999, Fisika dan teknologi semikonduktor, PT. Pradnya Paramita; Jakarta.

Dwihono, 1996, Rangkaian Elektronika Analog, PT.Elax Media; Jakarta.

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

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

Suarga H, Bidayatul A, 2012, Penuntun Praktikum Elektronika Dasar 2. Universitas          Hasanuddin : Makassar 

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

III.1 ALAT DAN BAHAN BESERTA FUNGSINYA

            Adapun alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini, adalah:

Adapun alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini yaitu:

1.                  Catu daya berfungsi sebagai sumber tegangan arus searah.

2.                  Multimeter, digunakan untuk mengukur hambatan, arus dan tegangan

3.                  Papan PCB,digunakan sebagai wadah atau tempat memasang suatu rangkaian.

4.                  Kabel jumper, sebagai penghubung rangkaian jika letaknya jauh.

 

5.                  Transistor pnp atau npn, berfungsi sebagai saklar.

6.                  Sinyal generator, fungsinya untuk membangkitkan sinyal sebagai input pada osiloskop.

7.                  Osiloskop, fungsinya untuk menampilkan sinyal keluar dari rangkaian.

          

8.                  Resistor (sebagai hambatan) dan kapasitor (sebagai penyimpan muatan)

                      

III.2  PROSEDUR PERCOBAAN

            Adapun prosedur percobaan yang pada praktikum ini yaitu:

1.                  Menyiapkan alat dan bahan, serta komponen-komponen yang diperlukan.

2.                  Mengkalibrasi multimeter terlebih dahulu untuk mengetahui apakah multimeter tersebut bekerja dengan baik.

3.                  Menghitung resistansi setiap resistor dengan melihat dari cincinnya, serta  menetukan kaki basis, emitor, dan kolektor pada transistor agar kaki transistor tidak salah tempat. Sehingga rangkaian tidak terjadi kesalahan.

4.                  Merangkai kompoene-komponen sesuai dengan rangkaian Penguat Daya Audio Seperti pada gambar di atas.

5.                  Menentukan nilai dari V_CC, V_in, V_out, dan V_CE untuk masing-masing Q₁, Q₂ , Q₃.

6.                  Menghubugkan rangkaian dengan osiloskop, SG dan catu daya untuk mengetahui daya keluarannya dan melihat sinyal pada osiloskop serta respon frekwensi.