penguat daya audio sistem ocl (output capasitor

67
PENGUAT DAYA AUDIO SISTEM OCL (OUTPUT CAPASITOR LESS) DENGAN MENERAPKAN IC OP AMP 741 SEBAGAI PENGUAT DEPAN SKRIPSI Diajukan dalam rangka penyelesaian studi Strata 1 Untuk mencapai gelar Sarjana Pendidikan Oleh : NAMA : NUR AGUS M ZAMRONI NIM : 5314000035 PROGRAM STUDI : S1- PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO JURUSAN : TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2005

Upload: dreamoutwen

Post on 15-Jun-2015

6.793 views

Category:

Documents


10 download

TRANSCRIPT

Page 1: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

PENGUAT DAYA AUDIO SISTEM OCL (OUTPUT CAPASITOR

LESS) DENGAN MENERAPKAN IC OP AMP 741 SEBAGAI

PENGUAT DEPAN

SKRIPSI

Diajukan dalam rangka penyelesaian studi Strata 1

Untuk mencapai gelar Sarjana Pendidikan

Oleh :

NAMA : NUR AGUS M ZAMRONI

NIM : 5314000035

PROGRAM STUDI : S1- PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN : TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2005

Page 2: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi dengan judul “Penguat Daya Audio Sistem OCL (Output

Capasitor Less) Dengan Menerapkan IC Op Amp 741 Sebagai Penguat Depan” telah dipertahankan dihadapan Sidang Panitia Ujian Skripsi Fakultas

Teknik, Universitas Negeri Semarang yang diselenggarakan pada :

Hari : Selasa

Tanggal : 26 Juli 2005

Panitia,

Ketua Sekretaris

Drs. Djoko Adi Widodo, M. T Drs. R. Kartono, M. Pd NIP. 130 750 064 NIP. 131 474 229

Pembimbing I Penguji I

Drs. Samiyono, M. T Drs. Samiyono, M. T NIP. 130 515 758 NIP. 130 515 758

Pembimbing II Penguji II

Drs. Herdi Saputra Drs. Herdi Saputra NIP. 131 570 074 NIP. 131 570 074

Penguji III

Ir. Ulfah Mediaty Arief, M. T NIP. 131 993 878

Dekan

Prof. Dr. Soesanto NIP. 130 875 753

Page 3: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

ABSTRAK

Nur Agus M Zamroni. 2005. Penguat Daya Audio Sistem OCL (Output Capasitor Less) Dengan Menerapkan IC Op Amp 741 Sebagai Penguat Depan. Pendidikan Teknik Elektro. Fakultas Teknik. Universitas Negeri Semarang.

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.

Permasalahan dari penelitian ini adalah bagimana unjuk kerja dari penguat daya audio sistem OCL dengan menerapkan IC OP Amp 741 sebagai penguat depan. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui karakteristik penguat audio sistem OCL dengan menerapkan IC Op Amp 741 sebagai penguat depan serta merealisasikan penguat audio sistem OCL dengan menerapkan IC Op Amp 741 sebagai penguat depan. Manfaat dari penelitian ini adalah bagi peneliti untuk mengaplikasikan teori yang telah diperoleh sedangkan bagi pembaca adalah untuk memberikan referensi dan menambah perbendaharaan rangkaian penguat daya bidang audio.

Hasil penelitian ini adalah dapat direalisasikannya sebuah penguat daya audio sistem OCL dengan menerapkan IC OP Amp 741 sebagai penguat depan. Pada pengukuran, penguat daya audio memiliki penguatan sebsar 13,33 kali atau sebesar 22,49 dB pada frekuensi 5 Hz dan 10 Hz. Penguatan naik menjadi 18,89 kali atau 25,52 dB pada frekuensi 15 Hz. Pada frekuensi 20 Hz sampai dengan 20 KHz memiliki penguatan 24,44 kali atau 27,76 dB. Pada frekuensi 25 KHz sampai dengan 35 KHz penguatan turun menjadi 23,89 kali atau 27,56 dB. Sedangkan pada penghitungan secara teoritis besarnya penguatan adalah 26,45 kali. Terdapat selisih penguatan 2,01 kali. Besarnya persen kesalahan pengukuran adalah 8,22 %. Perbedaan antara pengukuran dan perhitungan yang terjadi dikarenakan beberapa hal, antara lain: pada perhitungan tidak diketahui hambatan yang terdapat pada jalur rangkaiannya, sedangkan pada kenyataannya jalur rangkaian pada PCB juga memiliki nilai hambatan selain itu hambatan yang terdapat pada alat ukur juga akan mempengaruhi hasil dari pengukuran. Kualitas dari komponen serta kualitas dari alat ukur yang digunakan juga berpengaruh terhadap hasil pengukuran yang diperoleh. Karakteristik terpenting dari penguat audio adalah tanggapan frekuensi, yang dinyatakan dengan sebuah grafik tanggapan frekuensi. Berdasar pada data penelitian ditunjukkan sebuah penguat daya audio dengan karakteristik yang baik, yaitu pada frekuensi audio (20 Hz – 20.000 Hz) memiliki penguatan yang sama atau merata.

Saran dari penelitian ini, penguat daya audio sistem OCL dengan menerapkan IC Op Amp 741 sebagai penguat depan ini dengan penelitian lebih lanjut dapat digunakan sebagai penguat alat instrumentasi lainnya. Disarankan memasang heatsink yang cukup pada transistor TIP 3055 dan 2955 agar transistor tidak cepat rusak, karena panas yang dihasilkan cukup besar.

Page 4: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

MOTTO DAN PERSEMBAHAN MOTTO

1. Kekuatan untuk menghadapi masalah bermula dari kemauan yang kuat dan langkah

pertama untuk memulainya, maka masalah itu akan bisa terselsesaikan walaupun

sedikit demi sedikit namun pasti.

2. Berdoa akan membuat kita menjadi seorang yang berhasil tanpa kesombongan dan

keangkuhan.

3. Hai orang-orang yang beriman, mintalah pertolongan (Kepada Allah) dengan sabar

dan sholat (Q.S. Al Baqarah 153)

4. Kamu tidak akan mendapat ilmu kecuali dengan enam hal yaitu kecerdasan, minat,

kesungguhan, biaya, berteman dengan guru dan waktu yang lama.

PERSEMBAHAN

Atas ridho Allah SWT, skripsi ini

keupersembahkan kepada:

1. Bapak dan Ibu tercinta yang telah

memberikan “segalanya” demi keberhasilanku

2. Kakak dan keponakanku tersayang

3. Teman-temanku PTE ’00 (Agus M, Khafidz,

Trio, Ipin, Maksum dll)

Page 5: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

KATA PENGANTAR

Puji syukur alhamdulillahirobbil’alamiin peneliti panjatkan kehadirat

Allah SWT, atas limpahan taufik, hidayah, berkah dan rahmat-Nya sehingga

peneliti bisa menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul “Penguat Daya

Audio Sistem OCL (Output Capasitor Less) Dengan Menerapkan IC Op Amp 741

Sebagai Penguat Depan” ini dengan baik. Pada kesempatan ini disampaikan

ucapan terima kasih yang setulus-tulusnya kepada :

1. Bapak Drs. Djoko Adi. Widodo, M.T, Ketua Jurusan Pendidikan Teknik

Elektro.

2. Bapak Drs.Samiyono, M.T, selaku pembimbing I yang telah dengan sabar

membimbing, mengkoreksi dan memberikan dorongan untuk selesainya

skripsi ini.

3. Bapak Drs. Herdi Saputra, selaku pembimbing II yang telah memberikan

arahan, bimbingan dan motivasi pada peneliti dalam menyusun skripsi ini.

4. Ibu Ir. Ulfah Mediaty Arief, M. T yang telah mengkoreksi sehingga skripsi ini

menjadi lebih baik.

5. Bapak dan ibu beserta keluarga yang senantiasa mendoakan keberhasilanku

6. Keluarga besar Juventus Comp, Dodi, Umam, Dik Eva, Ori serta teman-

temanku semua.

7. Semua pihak yang telah memberikan bantuan baik moril maupun spiritual.

Page 6: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

Semoga Allah SWT membalas budi baik tersebut dengan imbalan yang

berlipat ganda. Peneliti menyadari bahwa skripsi ini tentu masih jauh dari

sempurna, oleh karena itu dengan rendah hati kritik dan saran senantiasa peneliti

harapkan. Terakhir, semoga skripsi ini bermanfaat bagi para pembaca yang

budiman.

Semarang,

Peneliti

Page 7: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL................................................................................ i

HALAMAN PENGESAHAN .................................................................. ii

ABSTRAK............................................................................................... iii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN............................................................ iv

KATA PENGANTAR.............................................................................. v

DAFTAR ISI ........................................................................................... vii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................... ix

DAFTAR TABEL.................................................................................... x

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................ xi

BAB I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang......................................................................... 1

B. Permasalahan........................................................................... 4

C. Pembatasan Masalah................................................................ 4

D. Penegasan Istilah ..................................................................... 5

E. Tujuan Penelitian..................................................................... 7

F. Manfaat Penelitian ................................................................... 7

G. Sistematika Penelitian Skripsi .................................................. 7

BAB II. LANDASAN TEORI

A. Penguat Dengan Transistor ...................................................... 9

B. IC Op Amp.............................................................................. 22

Page 8: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

Halaman

C. Respon Frekuensi Pada Penguat Audio..................................... 28

D. Kerangka Berfikir .................................................................... 29

BAB III. METODE PENELITIAN

A. Metode Penelitian .................................................................... 31

B. Metode Pengumpulan Data ...................................................... 32

C. Langkah-Langkah Penelitian.................................................... 32

D. Teknik analisis data ................................................................. 45

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Penelitian........................................................................ 46

B. Pembahasan............................................................................. 50

BAB V. PENUTUP

A. Kesimpulan.............................................................................. 54

B. Saran ....................................................................................... 54

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................. 55

LAMPIRAN ............................................................................................ 57

Page 9: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Bentuk gelombang output penguat daya .................................. 11

Gambar 2. Rangkaian penguat saat dorong/tarik....................................... 12

Gambar 3. Rangkaian penguat dorong-tarik.............................................. 13

Gambar 4. Garis beban dc dan ac pada pengikut emitor dorong-tarik ....... 15

Gambar 5. Pembagi tgangan pada penguat dorong kelas B ....................... 16

Gambar 6. Penguat dorong-tarik kelas B yang digandeng RC................... 18

Gambar 7. Penguat bertingkat .................................................................. 19

Gambar 8. Rangkaian pengerak pengikut emitor dorong tarik kelas B ...... 20

Gambar 9. IC (Integrated Circuit) ............................................................ 22

Gambar 10. Penguat non inverting ........................................................... 24

Gambar 11. Penguat membalik (inverting) ............................................... 26

Gambar 12. Penguat diferensial di dalam kemasan IC Op Amp 741 ......... 27

Gambar 13. Kurva tanggapan frekuensi penguat daya .............................. 28

Gambar 14. Diagram blok rangkaian penguat audio sistem OCL dengan menerapkan IC Op Amp 741 sebagai peguat depan ............. 30

Gambar 15. Penerapan IC Op Amp 741 sebagi penguat depan ................. 33

Gambar 16. Rangkaian penguat akhir (final) ............................................ 34

Gambar 17. Rangkaian lengkap dari penguat daya audio.......................... 34

Gambar 18. Catu daya seimbang .............................................................. 36

Gambar 19. Diagram blok pengukuran penguatan tegangan ..................... 40

Page 10: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Hasil pengukuran catu daya ac.................................................... 39

Tabel 2. Hasil pengukuran catu daya dc ................................................... 40

Tabel 3. Pengamatan penguatan tegangan penguat daya audio ................. 41

Tabel 4. Hasil pengukuran catu daya ac.................................................... 46

Tabel 5. Hasil pengukuran catu daya dc ................................................... 46

Tabel 6. Pengamatan penguatan tegangan penguat daya audio ................. 48

Page 11: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Grafik penguatan tegangan penguat daya audio .................... 58

Lampiran 2. Grafik tanggapan frekuensi penguat daya audio.................... 59

Lampiran 3. Bentuk gelombang output dari penguat audio ....................... 60

Lampiran 4. Bentuk sebuah gelombang output yang cacat........................ 65

Lampiran 5. Data sheet IC LM 741.......................................................... 66

Lampiran 6. Data sheet transistor TIP 3055 dan TIP 2955........................ 73

Lampiran 7. Data sheet transistor BD 140................................................ 76

Lampiran 8. Data sheet transistor BD 139................................................ 79

Lampiran 9. Data sheet IC µA 7815......................................................... 82

Lampiran 10. Data sheet IC µA 7915....................................................... 90

Lampiran 11. Lay out PCB penguat daya audio sistem OCL (output capasitor less) dengan menerapkan IC Op Amp 741 sebagai penguat depan......................................................... 99

Lampiran 12. Lay out PCB power supply penguat daya audio sistem OCL (output capasitor less) dengan menerapkan IC Op Amp 741 sebagai penguat depan......................................................... 100

Page 12: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK) sangat

berpengaruh terhadap kehidupan manusia. Teknologi elektronika berkembang

dengan pesat di berbagai bidang, sehingga dengan perkembangan teknologi

tersebut dewasa ini membuat orang melakukan berbagai inovasi teknologi

yang lebih luas, baik dalam bidang audio, video, maupun perangkat

komunikasi.

Berkaitan dengan hal itu pemanfaatan dan penggunaan berbagai

komponen elektronika semakin berkembang pula, sesuai dengan kebutuhan

peralatan yang dipakai. Seperti halnya dalam bidang audio sound system, di

era tahun 1950-an suatu penguat daya (power amplifier) masih menggunakan

tabung sebagai komponen aktif dan transformator output dengan konfigurasi

push pull ultralinier pada keluarannya. Penggunaan tabung sebagai komponen

utama banyak kekurangannya, misalnya usia pemakaian yang tidak lama,

karena untuk hasil yang maksimal diperlukan penggantian tabung tiap-tiap

enam bulan. Selain itu tabung memerlukan tegangan yang cukup tinggi sekitar

800 V untuk menghasilkan daya 250-300 watt. Karena bentuk tabung yang

cukup besar, maka penguat daya audio menjadi kurang praktis dan banyak

memakan tempat pada pengemasannya.

Page 13: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

Sejak transistor ditemukan, penggunaan tabung pada penguat audio

mulai berkurang. Namun belum sepenuhnya meninggalkan tabung sebagai

komponen aktifnya. Jenis rangkaian penguat audio yang dikembangkan adalah

bastar tube-transistor amplifier. Jenis penguat daya audio ini tidak bertahan

lama. Hal tesebut dipicu oleh perkembangan transistor yang maju pesat.

Rangkaian penguat audio mulai menggunakan transistor secara keseluruhan,

mulai dari penguat depan, buffer, maupun finalnya. Tegangan yang diperlukan

agar transistor bekerja tidak setinggi pada tabung, sebab pada transistor tidak

memerlukan pemanasan filamen seperti pada tabung. Bentuk fisisk transistor

jauh lebih kecil dibandingkan dengan tabung sehingga dengan bentuk fisik

yang kecil tersebut kemasan penguat audio menjadi lebih kecil ukurannya

dibandingkan dengan pemakaian tabung.

Penyederhanaan komponen mulai berkembang seiring dengan

perkembangan zaman dan teknologi semikonduktorpun maju pesat. Sehingga

lahirlah sebuah komponen elektronika yang dikenal dengan IC (Integrated

Circuit) yang di dalamnya merupakan penyederhanaan dari komponen-

komponen diskrit. Demikian halnya pada teknologi penguat daya audio,

teknologi IC dapat diterapkan sebagai penguat depan maupun finalnya.

Penguat daya audio (power amplifier) adalah suatu pesawat

elektronika yang berfungsi menguatkan sinyal suara yang berasal dari radio,

tape recorder, cd player, preamp mic atau yang lainnya. Jika dilihat dari

rangkaian akhir penguat daya, maka dapat dibedakan menjadi beberapa

Page 14: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

macam yaitu: penguat daya sistem OT, OTL, dan OCL. Penguat daya sistem

OT merupakan sebuah penguat daya yang menggunakan transformator output

sebagai pelepas bebannya. Jenis OTL sebagai pelepas bebannya tanpa

menggunakan transformator output, tetapi memakai kapasitor. Sedangkan

jenis OCL beban dengan penguat daya dihubung langsung (direct copel)

tanpa memakai kapasitor maupun transformator. Dari beberapa macam

rangkaian dasar tersebut rangkaian yang paling efektif untuk mendapatkan

daya keluaran yang besar adalah rangkaian sistem OCL, karena sistem OCL

tidak menggunakan transformator maupun kapasitor dalam melewatkan sinyal

outputnya, tetapi langsung digandengkan dengan beban.

Pada dasarnya sistem OCL memakai prategangan kembar yaitu positif

(+), ground (0) dan negatif (–) dengan menggunakan penguat kelas B untuk

penguat kemudi dan penguat akhirnya. Penguat akhir dalam OCL ini

menggunakan 2 transistor yang dirangkai secara seri dan bekerja secara

bergantian atau sebagai penguat imbang yang menggunakan catu tegangan

kembar. Penguat depan OCL pada umumnya menggunakan transistor yang

berfungsi sebagai penguat beda (diferensial). Sebenarnya selain menggunakan

transistor sebagai penguat depan, jenis IC tertentu dapat digunakan sebagai

penguat diferensial untuk menggantikan rangkaian transistor. Jenis yang

banyak digunakan adalah jenis IC Op Amp, karena jenis ini dapat difungsikan

sebagai penguat (amplifier) dengan dua buah masukan diferensial dan sebuah

keluaran. Salah satu alasan kepopuleran penguat operasional adalah

Page 15: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

keserbagunaannya. Alasan kedua adalah bahwa penguat Op Amp mendekati

karakteristik yang ideal. Ini berarti bahwa merancang rangkaian menggunakan

penguat operasional menjadi cukup mudah juga bekerja pada tingkat yang

mendekati unjuk kerja yang diramalkan secara teoritis.

Dengan berdasarkan pada alasan tersebut maka dari itu penelitian ini

mengambil judul “PENGUAT DAYA AUDIO SISTEM OCL (OUTPUT

CAPASITOR LESS) DENGAN MENERAPKAN IC OP AMP 741 SEBAGAI

PENGUAT DEPAN”

B. Permasalahan

Sesuai dengan alasan dan latar belakang yang telah dijelaskan di atas

maka permasalahannya adalah: bagaimana unjuk kerja penguat daya audio

sistem OCL dengan menerapkan IC Op Amp 741 sebagai penguat depan.

C. Pembatasan Masalah

Agar permasalahan yang akan diteliti tidak meluas dan menghindari

dari salah pengertian maka penelitian ini permasalahannya dibatasi pada

perancangan dan pembuatan penguat daya audio sistem OCL (Output

Capasitor Less) dengan menerapkan IC Op Amp 741 sebagai penguat depan.

D. Penegasan Istilah

Penegasan istilah dimaksudkan untuk menjelaskan maksud dari judul

skripsi yaitu sebagai berikut:

Page 16: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

1. Penguat daya

Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia penguat daya dapat

diartikan (yang) dipakai untuk memperkuat kemampuan melakukan

sesuatu (Balai Pustaka, 2002: 241, 605)

2. Audio

Sinyal yang berada dalam spektrum frekuensi antara 20 Hz sampai

dengan 20.000 Hz (Andry, 1997: 37)

3. Sistem

Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia sistem dapat diartikan

sebagai perangkat yang secara teratur saling berkaitan sehingga

membentuk suatu totalitas (Balai Pustaka, 2002: 1706)

4. OCL (Output Capasitor Less)

Penguat daya yang memakai dua sumber tenaga dan tanpa

memakai kondensator elektrolit serta output transformator sebagai

penyesuai impedansi (Wasito, 1984: 118)

5. IC Op Amp 741

IC Op Amp 741 adalah sebuah komponen elektronika monolitik

penampilan tinggi yang menggunakan proses epitaksial fairchaild panar

(Herman, 1992: 346)

Page 17: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

6. Penguat depan

Penguat depan adalah salah satu bagian dari pesawat amplifier

yang berfungsi menguatkan amplitudo sinyal suara yang rendah menjadi

lebih keras (Wasito, 1984: 130)

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.

E. Tujuan Penelitian

1. Tujuan yang hendak dicapai adalah: mengetahui karakteristik penguat

daya audio sistem OCL dengan menerapkan IC Op Amp 741 sebagai

penguat depan.

2. Merealisasikan penguat audio sistem OCL dengan menerapkan IC Op

Amp 741 sebagai penguat depan.

F. Manfaat Penelitian

Manfaat yang diperoleh dalam penelitian ini adalah:

Page 18: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

1. Bagi peneliti adalah untuk mengaplikasikan teori yang telah diperoleh

2. Bagi pembaca adalah untuk memberikan referensi dan menambah

perbendaharaan rangkaian penguat daya bidang audio

G. Sistematika Penulisan Skripsi

Untuk memudahkan dalam memahami isi skripsi, maka sistematika

skripsi adalah sebagai berikut:

A. Bagian pendahuluan skripsi berisi halaman judul, abstrak, halaman

pengesahan, halaman motto dan persembahan, kata pengantar, daftar isi,

daftar tabel, dan daftar gambar.

B. Bagian isi: terdiri dari lima bab dengan beberapa sub bab pada tiap

babnya.

Bab I pendahuluan, merupakan bab yang berisi tentang alasan

pemilihan judul, permasalahan, pembatasan masalah, penegasan istilah,

tujuan penelitian, manfaat penelitian, serta sistematika penulisan skripsi.

Bab II landasan teori, bab ini membahas mengenai teori-teori atau

acuan-acuan yang mendasari penelitian yaitu mengenai penguat dengan

transistor, teori mengenai IC Op Amp 741, tentang respon frekuensi pada

penguat audio, serta kerangka berfikir.

Bab III metode penelitian, bab ini berisi tentang metode penelitian

yang digunakan, pembuatan alat, langkah-langkah pembuatan rangkaian,

pengukuran dan pengujian penguat daya audio sistem OCL yang meliputi

Page 19: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

pengukuran rangkaian catu daya, pengukuran penguatan tegangan pada

rangkaian penguat daya sistem OCL serta kalibrasi alat yang digunakan.

Bab IV pengukuran dan analisis, bab ini bersisi hasil pengukuran

dan analisis rangkaian.

Bab V penutup, dalam bab ini berisi simpulan dan saran.

C. Bagian akhir skripsi terdiri atas daftar pustaka serta lampiran-lampiran.

Page 20: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

BAB II

LANDASAN TEORI

Bab ini diuraikan landasan teori yang mendukung perencanaan penguat

daya audio sistem OCL (Output Capasitor Less) dengan menerapkan IC Op Amp

741 sebagai penguat depan, yaitu: (a) Penguat dengan transistor, (b) IC Op Amp

741, (c) Respon frekuensi pada penguat audio, (d) Kerangka berfikir.

A. Penguat Dengan Transistor

Suatu penguat dapat dipandang dari beberapa segi, yaitu menurut

jangkauan frekuensinya, cara operasinya, kegunaan dalam tujuan akhirnya,

tipe bebannya, cara menggandeng antar tahanan dan lain–lain. Klasisfikasi

frekuensi mencakup penguat–penguat dc (dari frekuensi nol), frekuensi audio

(20 Hz sampai dengan 20 KHz), video atau pulsa (setinggi beberapa Mega

Hertz), frekuensi radio (beberapa Kilo Hertz sampai dengan ratusan Kilo

Hertz), dan frekuensi–ultra tinggi (ratusan atau ribuan Mega Hertz).

Kedudukan operasi tenang (quiescent point) serta luas daerah

karakteristik yang digunakan bersama-sama menetukan cara operasinya.

Apakah transistor itu dioperasikan sebagai penguat kelas A, kelas AB, kelas B

atau kelas C ditentukan menurut definisi berikut ini.

Penguat kelas A adalah penguat yang bekerja dengan titik operasi dan

sinyal masuk yang sedemikian rupa hingga arus dalam rangkaian keluaran

(dalam kolektor atau elektroda kuras) mengalir terus menerus. Penguat kelas

A pada pokoknya beroperasi dalam daerah linier dari kurva karakteristiknya.

Page 21: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

Penguat kelas B adalah penguat yang bekerja dengan titik operasinya

terletak pada ujung kurva karakteristik, sehingga daya operasi tenang

(quescent power)-nya sangat kecil. Jadi, dalam keadaan tersebut, arus atau

tegangan operasi tenang hampir sama dengan nol. Apabila tegangan sinyal

merupakan bentuk sinus, maka penguatan yang terjadi hanya berlangsung

selama setengah siklus.

Penguat kelas AB adalah penguat yang beroperasi dalam daerah antara

kedua keadaan operasi pada daerah A dan B. Jadi sinyal keluarannya sama

dengan nol selama waktu yang tidak sampai setengah siklus dari sinyal masuk

sinusida.

Penguat kelas C adalah penguat dengan titik operasinya dipilih

sedemikian rupa sehingga (tegangan) keluarannya sama dengan nol selama

waktu yang lebih panjang dari setengah siklus sinyal sinusida yang masuk.

Pada penguat kelas B, transistor bekerja hanya dalam daerah aktif

selama setengah periode. Selama setengah periode lainnya transistor tersebut

tersumbat (cut off). Arus kolektor mengalir untuk 1800 dalam tiap transistor

dari rangkaian kelas B. Dengan operasi ini, titik Q terletak di titik putus pada

garis beban ac. Keuntungan dari operasi B adalah lebih kecilnya kehilangan

daya transistor, daya beban dan efisiensi tahapan yang lebih besar.

Page 22: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

Apabila sebuah transistor beroperasi dalam kelas B, selama setengah

siklus isyarat akan terpotong olehnya. Bentuk gelombang output dari penguat

jenis ini seperti pada gambar 1. Untuk menghindari cacat yang timbul harus

digunakan dua transistor yang dihubungkan dorong–tarik (push–pull

connection). Dengan demikian, suatu transistor akan menghantar selama

siklus yang positif dan yang lain selama siklus yang negatif. Dengan

menerapkan rangkaian dorong tarik tersebut dapat dibuat penguat–penguat

kelas B yang mempunyai daya–beban yang tinggi dan kehilangan daya

transistor yang rendah. Untuk lebih jelas cara kerja dari penguat tarik-dorong

dapat digambarkan seperti pada gambar 2 di bawah ini.

Gambar 1. Bentuk gelombang output penguat daya. (a) Kelas A (b) Kelas B. (c) Kelas AB. (d) Kelas C (Malvino, 1986: 280).

Page 23: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

Gambar 2 Rangkaian penguat saat dorong/tarik (Paul B, 1986; 205)

Dalam setengah siklus positif dari tegangan masukan, transistor yang

di atas (Q1) bekerja sebagai pengikut emitor, sehingga tegangan keluaran

lintas RL sama dengan bagian yang positif dari tegangan masukan. Pada

bagian negatif dari siklus tegangan masukan, transistor yang di bawah (Q2)

yang bekerja sebagai pengikut emitor dan menghasilkan bagian negatif dari

keluaran. Maka transistor yang atas (Q1) menangani ½ siklus yang positif dan

transistor yang bawah menangani ½ siklus yang negatif.

Gambar 3 berikut ini memperlihatkan suatu cara untuk membuat

pengikut emitor menjadi hubungan dorong–tarik kelas B. Pada saat setengah

siklus positif dari tegangan masukan, transistor yang di atas akan menghantar

sedangkan yang di bawah berada dalam keadaan putus atau tidak menghantar.

Tegangan negatif dari siklus tegangan masukan transistor yang dibawah

bekerja dan menghasilkan bagian negatif dari keluaran. Maka dapat dilihat

bahwa Q1 menangani setengah siklus yang positif dan Q2 menangani setengah

siklus yang negatif.

NPN

PNP

1

2

1 2

1 2

Page 24: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

Gambar 3. Rangkaian penguat dorong–tarik (a) Penguat emitor dorong–tarik kelas B (b) Ekivalen dc–nya (c)

Grafik isyarat pada penguat dorong tarik kelas B (Malvino, 1986: 281)

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 seperti dalam gambar 3 (a) dan ciri dari sistem

2 VBE

a b

c

Page 25: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

tersebut mempunyai distorsi yang rendah. Pada gambar 3 (b) (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

2CC

CEQ

VV = ................................................................................ (1)

Seperti terlihat pada gambar 3 (c), dapat dilihat grafik isyarat pada

penguat dorong tarik kelas B. Dalam keadaan tanpa isyarat besarnya VCE =

VCC 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.

Dalam gambar 4 di bawah ini dapat dilihat garis beban dari pengikut emitor

dorong-tarik pada penguat kelas B, yang terdiri dari garis beban dc dan garis

beban ac.

a. Garis beban dc

Apabila transistor terbuka seperti gambar 3 (b), maka lintas

masing–masing transistor terdapat tegangan setengah catu daya. Oleh

karena itu, dalam gambar 4 ujung bawah dari garis beban terletak di 2CCV

.

Di pihak lain jika transistor-transistor tersebut dihubung pendekkan, arus

dc-nya akan menjadi tak hingga, karena tidak ada tahanan dc dan garis

beban dc digambarkan vertikal.

Page 26: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

Dalam pengikut emitor dorong–tarik kelas B dari gambar 3 (a), ICQ

= 0 dan rL = RL. Oleh karena itu, arus jenuh ac dan tegangan putus

disederhanakan menjadi

L

CEQsatc R

Vi =)( .............................................................................. (2)

dan tegangan putus ac adalah :

VCE(cut off) = VCEQ + ICQ.RL .......................................................... (3)

Gambar 4. Garis beban dc dan ac pada pengikut emitor dorong–tarik

(Malvino, 1986; 281)

b. Garis beban ac

Apabila sebuah transistor menghantar, titik operasi meloncat ke

atas sepanjang garis beban ac; titik operasi dari transistor yang lain tetap

berada dalam keadaan putus. Tegangan dari transistor yang menghantar

dapat langsung meloncat dari keadaan putus kekeadaan jenuh. Dalam

setengah siklus yang bergantian, transistor yang lain melakukan hal yang

sama. Oleh karena ayunan tegangan dalam masing–masing arah sama

dengan VCC /2, maka kepatuhan ac–nya adalah

222 CC

CEQ

VVPP == .................................................................. (4)

VCC

2

VCE

Garis beban ac

Garis beban dc

0

L

CC

RV2

IC

Page 27: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

PP = VCC.......................................................................................... (5)

(Malvino, 1986: 283)

Gambar 5. Pembagi tegangan pada penguat dorong kelas B. (a). Prategangan pembagi tegangan (b). Prategangan dioda

(Malvino, 1986: 289)

Dari gambar 5 (a) tersebut ditunjukkan prategangan oleh pembagi

tegangan untuk penguat dorong–tarik kelas B. Kedua transistor harus

komplementer, dan batas daya maksimum dan sebagainya harus serupa.

Dalam sebuah penguat kelas A prategangan dengan pembagi tegangan

menghasilkan suatu titik Q yang stabil, yaitu titik yang tetap dalam garis

beban dc. Akan tetapi dalam penguat kelas B, prategangan dari pembagi

tegangan tidak mempunyai tahanan emitor dalam sebuah rangkaian ekivalen

dc. Oleh karena itu prategangan dari pembagi tegangan tidak lagi

menghasilkan titik Q yang stabil.

Rangkaian dari gambar tersebut mempunyai titik Q yang tidak stabil

oleh karena dua hal. Pertama, VBE yang diperlukan untuk menempatkan titik Q

sedikit di atas titik putus adalah khasnya berada diantara 0,6 dan 0,7 V. Harga

2 VBE 2 VBE

a b

Page 28: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

tepatnya berada dari satu transistor ke transistor yang lain. Oleh karena itu

rangkaian memerlukan suatu resistor yang dapat diubah-ubah untuk

menempatkan titik Q dengan tepat. Kedua, apabila temperatur lingkungan

naik, VBE: turun kira-kira 2 mV untuk kenaikan temperatur per derajat, yang

berarti ICQ akan naik bila temperatur naik. Ini berarti efisiensi dari penguat

turun pada temperatur yang lebih tinggi.

Gambar 5 (b) memperlihatkan prategangan dioda. Dalam rangkaian

ini, dioda-dioda tersebut dinamakan dioda kompensasi, karena dioda-dioda

tersebut dapat mengimbangi peruhahan-perubahan temperatur. Alasannya

adalah menggunakan tegangan lintas dioda pengimbang untuk menghasilkan

prategangan untuk dioda-dioda emitor. Supaya rancangan ini bekerja, maka

dioda kompensasi harus mempunyai kurva-kurva yang cocok dengan kurva

VBE dari transistor–transistor tersebut. Lagi pula dioda-dioda kompensasi

harus mempunyai koefisien temperatur yang sama dengan koefisien

temperatur dari dioda-dioda emitor. Dengan perkataan lain, apabila tegangan

pada sebuah dioda emitor turun 2 mV per kenaikan derajat, maka tegangan

pada dioda kompensasi juga turun 2 mV per derajat kenaikan. Dengan

demikian bila temperatur naik dioda kompensasi menghasilkan tegangan yang

lebih kecil seperti yang diperlukan oleh dioda-dioda emitor.

Page 29: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

Gambar 6. Penguat dorong–tarik kelas B yang digandeng RC (Malvino, 1986: 291)

Gambar 6 memperlihatkan penguat dorong-tarik kelas B dengan

prategangan dioda. Setengah siklus yang positif dari tegangan masukan

melalui kapasitor dan dioda ke basis. Oleh karena dioda diberikan pra

tegangan maju, tahanan ac-nya kecil, yang memungkinkan sebagian besar dari

tegangan masukan ac mencapai basis-basis. Setengah sikus yang positif akan

menjalankan transistor atas dan mematikan transistor yang bawah. Tegangan

emitor dari transistor yang atas sekarang mengikuti tegangan basis, dan

kapasitor keluaran mengandung setengah siklus positif dengan beban RL.

Kerjanya pada setengah siklus yang negatif komplementer. Sinyal akhir pada

beban adalah sinusida.

Pasangan Darlington pada gambar 7 (a) dapat menaikkan impedansi

masukan dari pengikut emitor dorong tarik kelas B. Oleh karena beta

Darlington jauh lebih besar, maka impedansi masukan dilihat ke masing-

masing bias adalah lebih besar. Karena masing-masing pasangan Darlington

RL

Page 30: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

mempunyai dua penurunan VBE, maka diperlukan empat dioda kompensasi

dengan dioda emitor.

Gambar 7. Penguat bertingkat (a). Pasangan Darlington (b) Pasangan Sziklai

(Malvino, 1986: 291)

Gambar 7 (b) memperlihatkan pasangan Sziklai, yang kadang-kadang

disebut Darlington-Darlington komplementer. Pasangan Sziklai yang atas

(Q1) bekerja sebagai sebuah transistor NPN, sedangkan pasangan transistor

yang bawah (Q2) bekerja sebagai transistor PNP. Masing-masing pasangan

Sziklai mempunyai β efektif sama dengan perbanyakan β dari masing-masing

transistor, akan tetapi hanya menghasilkan satu penurunan VBE. Dengan

demikian kita hanya memerlukan dua dioda kompensasi.

a b

Page 31: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

Gambar 8. Rangkaian penggerak pengikut emitor dorong-tarik kelas B (Malvino, 1986:294).

Gambar 8 menunjukkan bagaimana membuat gandengan. antara

tahapan penggerak dengan pengikut emitor dorong-tarik kelas B. Transistor

Q1 merupakan sumber arus yang menghasilkan arus yang melalui dioda-dioda

kompensasi. Dengan mengatur R2 dapat dikendalikan arus emitor dc dari Q1.

Ini berarti bahwa Q1 merupakan sumber arus yang melalui dioda-dioda

kompensasi apabila dioda-dioda kompensasi cocok dengan dioda emitor

sehingga arus yang mengalir Q1 sama dengan arus yang melalui Rc dan RE.

Apabila ada sinyal ac masukan, Q1 akan bekerja sebagai penguat

penggerak. Sinyal ac yang diperkuat pada Q1 menjalankan pengikut emitor

dorong-tarik kelas B, seperti digambarkan diatas. Tegangan emitor ac

digandengkan ke tahanan beban oleh kapasitor gandeng pengeluaran.

Penguatan tegangan pada transistor penggerak (Q2) adalah:

Page 32: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

E

C

RR

A =..................................................................................... (6)

Secara ideal, penguat dorong-tarik kelas B seperti gambar 8 tersebut

mempunyai kepatuhan ac sebesar VCC. Akan tetapi tahapan penggerak

mengurangi kepatuhan ac sedikit. Alasannya adalah di dalam setengah siklus

positif, tegangan basis dari Q1 tidak dapat mengayun lebih besar dari VCC.

Adanya penurunan VBE dalam Q2 maka tegangan beban tidak lebih dari VCC –

VBE. Ini berarti, kepatuhan ac-nya berkurang kira-kira sebesar 0.7 V. Setengah

siklus yang positif, tegangan kolektor Q1 tak dapat mengayun kurang dari

tegangan pada RE. Dengan nilai RE kecil, sehingga tegangan mendakati nol.

Di samping tegangan pada RE, pada Q3 terdapat penurunan VBE yang

mengurangi kepatuhan ac lebih lanjut.

Untuk mendapatkan keluaran gelombang penuh, maka diperlukan lagi

penguatan transistor yang kedua dan transistor yang kedua tersebut mengisi

setengah siklus yang hilang. Dengan kata lain dua transistor yang bekerja

dengan kelas B tersebut membentuk sebuah penguat dorong tarik, satu

transistor memperkuat setengah siklus yang positif dan yang lainnya

memperkuat siklus yang negatif (Malvino, 1986:294)

Page 33: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

B. IC Op Amp

IC Op Amp adalah suatu penguat gandeng langsung (direct coupled)

dengan perolehan tinggi yang mempunyai impedansi masukan tinggi dan

impedansi keluaran rendah. Istilah operasional menunjukkan bahwa

penambahan komponen luar yang sesuai dapat dikonfigurasikan untuk

melakukan berbagai operasi, seperti penambahan, pengurangan, perkalian,

integarsi dan diferensial.

IC Op Amp dikemas dalam sebuah chip silikon kecil, disimbolkan

dalam bentuk segitiga yang mempunyai dua terminal, yaitu input membalik (–

) atau inverting dan input tak membalik atau non inverting (+), satu terminal

output dan dua pencatu daya, satu dihubungkan dengan polaritas positif dan

satunya terhubung dengan polaritas negatif. Seperti terlihat pada gambar 9

masing–masing dicatu terhadap ground. Tegangan positif V+ merupakan

tegangan positif terhadap ground dan tegangan negatif V– adalah tegangan

lebih negatif terhadap ground. Karena isyarat keluaran bisa berharga positif

dan negatif maka Op Amp memerlukan catu daya dengan dua polaritas yang

sama besar dan simetrik terhadap ground.

4 V–

1 5

6 output

2 – in

3 + in

7 V+

Offset null

1 8 2 7 3 6 4 5

Null – in

+ in

V –

NC V +

Output

Null

a b

Gambar 9. IC (Integrated Circuit). (a) Simbol Penguat Operasional (b) Konstruksi pin sebuah penguat operasional

(Thomas S, 2002: 100)

Page 34: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

Masukan Op Amp yang berlabel inverting (–) dan non inverting (+)

merupakan masukan beadaan (difference input). Umumnya sinyal masukan

diberikan ke salah satu masukan. Adapun masukan yang lain digunakan untuk

mengendalikan karakteristik komponen. Penguatan antara keluaran dan

masukan inverting adalah negatif (membalik polaritas) sedangkan pengutan

antara keluaran dan masukan non inverting adalah positif (tak membalik

polaritas).

Pin offset null digunakan untuk menghilangkan tegangan ingsutan

(offset) ke keluaran akibat ketidak sepadanan transistor pada penguat keadaan

masukan. Dengan menghubungkan kedua pin null ke ujung potensiometer,

sementara lengan potensiometer yang lain dihubungkan ke catu V– diatur

untuk menghilangkan tegangan ingsutan tersebut (Thomas S, 2002: 101).

a. Penguat tak membalik (non inverting)

Susunan seperti gambar 10 adalah sebuah Op Amp yang

diterapkan dalam modus penguat tak membalik atau non inverting, yaitu

tegangan keluarannya, Vo mempunyai polaritas yang sama seperti

tegangan masukan. Dari cara penyusunannyapun dapat dilihat bahwa

sinyal masukan dihubungkan ke masukan non inverting, sehingga sinyal

keluaran mempunyai fase yang sama dengan sinyal masukan.

Page 35: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

Gambar 10. Penguat non inverting

(Thomas S, 2002: 105)

Diasumsikan bahwa untai masukan diferensial adalah ideal, maka

tegangan pada masukan inverting sama dengan tegangan masukan non

inverting. Karena tegangan pada masukan inverting adalah sama dengan

tegangan sinyal masukan Vi. Resistan masukan Op Amp sangat tinggi

sehingga arus masukan Op Amp mendekati nol. Jadi arus pada R1 sama

dengan arus pada R2 yaitu: I1 = I2 atau

F

i

in

i

RVVo

RV −= .......................................................................... (7)

Seperti terlihat dalam gambar 10 di atas rangkaian non inverting

tegangan keluaran akan sefase dengan tegangan masukan pada rangkaian.

Besarnya penguatan pada penguat tak membalik (non inverting)

ditentukan dari perbandingan besarnya harga R1 dan R2. Resistor-resisitor

R1 dan R2 membentuk jaringan pembagi resistif untuk memberikan

tegangan umpan balik (VA) yang diperlukan pada masukan membalik.

Tegangan umpan balik (VA) dibentuk pada R1. Karena tegangan pada

masukan membalik cenderung menyamai masukan tak membalik maka:

VO

VO

RF

Rin

Page 36: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

VIN = VA .............................................................................. (8)

Karena VIN = VA; penguatan tahapan dapat dinyatakan sebagai

A

outV V

VA = ............................................................................. (9)

Besarnya VA ditentukan oleh perbandingan resistansi R1 dan R2

maka

outA VRR

RV

21

1

+= ................................................................. (10)

Jika persamaan di atas disusun kembali sehingga tegangan ada

pada satu sisi hasilnya adalah

Fin

in

out

A

RRR

VV

+= ................................................................... (11)

inF

in

A

out

RRR

VV

+= ................................................................... (12)

1+=in

F

A

out

RR

VV

....................................................................... (13)

Rumus penguatan tahapan adalah

A

outV V

VA = ............................................................................. (14)

maka,

1+=in

FV R

RA ......................................................................... (15)

Tegangan keluaran dapat dihitung dari

inin

Fout V

RR

V

+= 1 ................................................................. (16)

Page 37: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

b. Penguat membalik (inverting)

Berbeda dengan penguat sebelumnya yaitu penguat tak membalik

(non inverting), penguat membalik (inverting) ini tegangan keluarannya,

Vo mempunyai polaritas yang berlawanan seperti tegangan masukan.

Penguat membalik dapat dilihat seperti pada gambar 11 di bawah ini.

Gambar 11. Penguat membalik (inverting)

(Thomas S, 2002: 110)

Pada penguat membalik (inverting) penguatan tegangan rangkaian

ditentukan menurut

in

outV V

VA = ............................................................................ (17)

Sedangkan faktor penguatan, untuk penguat membalik dinyatakan

dengan persamaan

in

FV R

RA −= .......................................................................... (18)

Tegangan keluaran didapat dengan jalan mengalikan tegangan

masukan yang diketahui dengan faktor penguatan, yaitu sebesar

Vo Vi

Page 38: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

inin

FinVout V

RR

VAV −−= atau )( ................................................ (19)

Tanda minus diabaikan dalam perhitungan dan hanya

menunjukkan bahwa keluaran berlawanan fasa terhadap masukannya.

c. IC Op Amp 741

Op Amp 741 adalah sebuah komponen elektronika monolitik penampilan

tinggi yang menggunakan proses epitaksial fairchild (Herman, 1992: 346).

IC Op Amp 741 merupakan sebuah IC yang di dalamnya terkemas sebuah

rangkaian diferensial. Data sheet dari IC Op Amp 741 dapat dilihat di

halaman lampiran.

Gambar (12) Penguat diferensial di dalam kemasan IC Op Amp 741 (Malvino, 1986: 414)

Dari gambar tersebut terlihat bahwa konfigurasi dari transistor–

transistor PNP (Q1 dan Q2) adalah sebagai masukan yang merupakan

rangkaian diferensial. Keluaran dari penguat diferensial (kolektor Q2)

Page 39: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

menjalankan pengikut emitor (Q5). Sinyal keluar dari Q5 masuk ke Q6 yang

merupakan pengerak kelas B. Tanda plus (+) menunjukkan bahwa terhubung

dengan VCC. Demikian halnya dengan tanda minus (–) terhubung dengan VEE.

Tahapan yang terakhir adalah pengikut emitor dorong tarik (Q9 dan Q10) kelas

B. Karena menggunakan catu tegangan seimbang, maka keluaran tenangnya

adalah 0 V apabila tegangan masukannya nol (Malvino, 1986: 413–414).

C. Respon Frekuensi Pada Penguat Audio

Frekuensi yang dapat didengar oleh manusia (audible), dan biasa

disebut sebagai frekuensi audio adalah antara 20 Hz sampai 20 KHz.

Frekuensi (Hz)

5 1K 50 100 500 5K 10K 50K 100K 10

- 30

- 20

- 10

10

20

0

AV

(dB)

Gambar 13. Kurva tanggapan frekuensi penguat daya (Paul B, 1986: 210)

Page 40: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

Walaupun demikian rata–rata manusia hanya mampu mendengarkan

lebih jelas pada frekuensi antara 30 Hz sampai dengan 15 KHz. Sebuah

penguat audio yang baik mampu menghasilkan penguatan yang baik

sepanjang spektrum frekuensi antara 30 Hz samapai sampai dengan 15 KHz.

Sebuah penguat audio yang baik mampu menghasilkan penguatan yang baik

sepanjang spektrum frekuensi audio dengan penguatan yang sama. Suatu

karakter yang baik dari penguat audio adalah tanggapan frekuensi (frequency

respon) yang sesuai dengan spektrum frekuensi audio. Cara menguji

tanggapan frekuensi suatu penguat audio dengan melakukan sweeping

sepanjang spektrum frekuensi audio. Dalam pengujian ini penguat audio

diberi masukan (input) isyarat dari audio generator dengan nilai frekuensi

yang diubah–ubah sepanjang spektrum penguat audio. Keluaran seharusnya

yang dihasilkan adalah penguat yang merata sepanjang lebar pita (band width)

penguat audio antara 20 Hz sampai dengan 20 KHz. (Paul B, 1986: 209)

D. Kerangka Berfikir

Berdasarkan teori–teori di atas maka dapat disusun suatu perencanaan

penguat daya sistem OCL dengan menerapkan IC Op Amp 741 sebagai

penguat depan. Pertama dibutuhkan penguat diferensial sebagai penguat depan

yang akan menguatkan isyarat masukan, dimana rangkaian diferensial ini

sudah terpaket dalam IC Op Amp 741. Output dari penguat depan ini langsung

diumpankan ke kemudi dan selanjutnya dari kemudi akan diumpankan ke

penguat akhir (final amplifier).

Page 41: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

Untuk mencatu penguat daya audio tersebut dibutuhkan pencatu daya

imbang (balance), dimana catu daya ini terdiri dari positif (+), negatif (–) dan

ground (0). Sistem ini merupakan sistem pencatu daya untuk sistem OCL.

Input Penguat OP AMP

741

Penguat Kemudi

1

Penguat Akhir 1

Penguat Kemudi

2

Penguat Akhir 2

Output

Feedback

Gambar 14. Diagram blok rangkaian penguat audio sistem OCL dengan menggunakan IC OP AMP 741 sebagai penguat depan.

Page 42: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Metode Penelitian

Sebelum kegiatan penelitian dilakukan, dibuat rancangan penelitian

terlebih dahulu, dengan menggunakan sebuah metode penelitian.

Metode yang dipilih adalah eksperimen, dimana metode penelitian

dengan eksperimen adalah penelitian dengan memanipulasi suatu variabel

yang sengaja dilakukan untuk melihat efek yang terjadi dari tindakan tersebut

(Sudjana, 1989:29)

Pada penelitian dengan metode eksperimen ini digunakan pola

penelitian the one shoot case study dimana perlakuan atau treatment hanya

satu kali kemudian dilakukan pengukuran terhadap alat. Eksperimen one shoot

case study merupakan penelitian yang tidak memerlukan pembanding, yang

artinya bahwa eksperimen ini diberi perlakuan kemudian dilakukan

pengukuran terhadap alat. Metode tersebut memiliki pola X-O, dimana X

adalah kelompok perlakuan dan O adalah kelompok pengujian (test akhir).

Setelah itu dilakukan pengukuran dan analisis.

X O

Pembuatan penguat daya audio Pengujian hasil pembuatan

penguat audio

Page 43: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

B. Metode Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data yang digunakan dalam penelitian ini adalah

metode observasi, yaitu mengadakan pengamatan secara langsung terhadap

unit eksperimen. Data-data yang dibutuhkan sebagai sumber analisis

dikumpulkan dengan cara melakukan pengukuran terhadap unit eksperimen.

Pada penelitian ini dilakukan pengukuran tegangan pada catu daya dan

penguatan tegangan pada penguat daya audio

C. Langkah-langkah Penelitian

Langkah–langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Pembuatan penguat audio

Dalam pembuatan penguat audio ini meliputi pembuatan

rangkaian, merancang lay out, dan memasang komponen yang diperlukan

sehingga menjadi rangkaian penguat daya audio yang jadi dan siap

dioperasikan.

2. Pengukuran penguat audio

Pengukuran dilakukan untuk mengetahui besarnya tegangan pada

input maupun output dari rangkaian, bentuk gelombang serta besarnya

tegangan dari catu daya.

1. Pembuatan Penguat Daya Audio

a. Penguat depan dengan menerapkan IC Op Amp 741

IC Op Amp 741 difungsikan sebagai penguat depan dari

rangkaian penguat daya. Rangakaian penguat depan dirangkai sebagai

Page 44: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

penguat tak membalik (not inverting) yang dapat dilihat pada gambar

berikut ini.

Gambar 15. Penerapan IC OP Amp 741 sebagai penguat depan

b. Rangkaian Akhir (final)

Rangkaian akhir (final) ini merupakan penguat kelas B. Jika

isyarat masukan diumpankan ke basis akan menggerakkan transistor

dalam fasa yang berlawanan, bagian positif dari isyarat masukan akan

segera mematikan salah satu transistor Q2 (lihat gambar 2 ), dan hanya

transistor yang satunya akan mencatukan arus ke dalam pengeras suara

(RL). Pada setengah siklus negatif dari siklus masukan, Q1 (lihat

gambar 2) akan terpadamkan, dan akan menarik arus dari pengeras

suara dalam arah yang terbalik.

Dalam perencanaan rangkaian akhir (final) dirangkai seperti

dalam gambar 16 berikut.

Page 45: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

Gambar 16. Rangkaian penguat akhir (final)

Secara keseluruhan rangkaian penguat daya audio sistem OCL

dengan menerapkan IC Op Amp 741 sebagai penguat depan adalah

sebagai berikut:

Gambar 17. Rangkaian lengkap dari penguat daya audio

Speaker

Page 46: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

Besar nilai penguatannya adalah 1+=IN

F

RR

A . Dari rangkaian

di atas nilai RF adalah 56 KΩ, dan nilai RIN adalah 2.2 KΩ maka:

1200.2000.56 +=A

145.25 +=A

45.26=A kali

Dari perhitungan di atas besar penguatan yang terjadi pada

rangkaian adalah 26.45 kali.

c. Catu Daya

Catu daya yang digunakan untuk mencatu rangkaian penguat

ini adalah catu daya seimbang yaitu dengan tiga tegangan: positif,

negatif dan nol. Tegangan yang diperlukan untuk menyuplai penguat

akhir adalah + 25 V DC, – 25 V DC dan 0. Sedangkan untuk penguat

depan diperoleh dari dua IC regulator 7812 dan 7912 yang akan

mengeluarkan tegangan + 12 V DC, 0, dan -12 V DC.

Catu daya ini dirancang untuk memberikan tegangan pada

rangkaian penguat daya audio sistem OCL sesuai dengan kebutuhan

penguat tersebut. Arus dari catu daya ditentukan oleh besarnya arus

transformator yang digunakan. Dalam perencanaan ini digunakan

transformator yang memiliki arus sekunder sebesar 5 amper. Untuk

mendapatkan catu daya imbang digunakan transformator yang

memiliki CT (center tap), dengan menggunakan empat buah dioda

yang mampu dialiri arus 5 amper terpasang secara jembatan (bridge)

Page 47: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

IC 7812

IC 7912

18 V

18 V

C T

22 0 V

0

68 00 uF

68 00 uF

10 00 uF

10 00 uF

+ 2 5 V D C

- 25 V D C

-12 V D C

+1 2 V D C

1

2

3

2

1

3

dan empat buah buah kapasitor elektrolit, serta IC regulator 7812 dan

7912. Tegangan yang dibutuhkan adalah 25 V DC, maka tegangan

sekunder trafo adalah 17,8 V AC. Pada trafo memakai tegangan 18 V

AC. Rangkaian catu daya dapat dilihat dalam gambar 18 berikut.

Gambar 18. Catu daya seimbang

d. Perakitan komponen

Langkah–langkah pembuatan untuk mewujudkan sebuah

penguat audio sistem OCL adalah:

1). Pembuatan PCB (Printed Circuit Board) dan perakitan

Langkah-langkah untuk pembuatan PCB adalah sebagai

berikut:

a). Pembuatan lay out PCB, jalur PCB dan pengeboran PCB

b). Pelarutan CCB (Coper Clad Board)

c). Pemasangan komponen

Page 48: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

a). Pembuatan lay out PCB, jalur PCB dan pengeboran PCB

Bahan baku PCB adalah pertinaks yang dilapisi dengan

tembaga tipis. Lapisan tembaga ini berfungsi untuk menghantar

antar komponen. Tahapan pembuatan jalur PCB adalah sebagai

berikut:

Proses pertama pembuatan PCB adalah mempersiapkan

lay out, yaitu merupakan susunan tata letak komponen yang

akan dicetak di atas lembaran CCB. Pembuatan lay out

rangkaian adalah dengan menggunakan program PCB desainer,

dimana tinggal dihubungkan tiap-tiap komponen yang ada,

setelah semua terhubung sesuai dengan rangkaian maka secara

otomatis program akan membuat sendiri jalur-jalurnya

rangkaian yang dibuat. Langkah selanjutnya adalah dengan

menggambar lay out tersebut pada CCB dengan cara disablon

b). Pelarutan CCB

Setelah selesai disablon langkah selanjutnya adalah

pelarutan CCB pada larutan (Ferri Chlorida) FeCl3 yang

berfungsi sebagai penghilang lapisan tembaga yang tidak

digunakan. Setelah lapisan tembaga yang tidak digunakan

hilang CCB dicuci bersih dan dibor.

c). Pemasangan Komponen

Langkah selanjutnya adalah pemasangan komponen

sesuai dengan tata letak komponen masing-masing. Perlu

diperhatiakan adalah memasang komponen IC jangan sampai

Page 49: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

terbalik kaki-kakinya karena akan berakibat fatal. Setelah dicek

dengan benar maka komponen dapat disolder.

2). Pemasangan pada bok

Bok ini menggunakan bok kosong yang banyak tersedia di

pasaran. Untuk komponen yang langsung dipasang pada bok, ditata

sedemikian rupa sehingga rapi sehingga PCB yang sudah jadi juga

dipasangkan di dalam bok tersebut.

2. Pengukuran dan Pengujian Penguat Daya Audio Sistem OCL

Rangkaian penguat daya audio sistem OCL diuji dengan mengukur

besaran listriknya. Pengujian dilakukan dengan memberikan masukan

makasimal sehingga menghasilkan keluaran yang tidak cacat. Bentuk

gelombang cacat dapat diamati pada osciloscope, dan dapat dilihat pada

halaman lampiran.

Tujuan dilakukan pengukuran adalah untuk mengetahui proses

yang terjadi di dalam rangkaian yang ditunjukkan dengan besaran

tegangan dan bentuk gelombang output dari penguat audio. Hasil

pengukuran diharapkan dapat menjelaskan prinsip kerja rangkaian dan

membuktikan kebenaran rangkaian sesuai dengan perencanaan.

Pengukuran dilakukan pada frekuensi audio yaitu 20 Hz sampai dengan 20

KHz. Instrumen alat ukur yang digunakan dalam pengukuran adalah:

a. Multimeter digital

Merk : HIOKI tipe 3200DMM

Page 50: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

Batas ukur tegangan : 0 mV- 1000V

Batas ukur arus : 0,25mA – 500 mA

Impedansi masukan : 1 MΩ

b. Osciloscope

Merk : GW INSTEK GRS 6052

Impedansi input : 1MΩ // 25 pF

Volt/div : 20 V – 1mV Volt/Div

Time/div : 100 s – 0.2 µs Time/Div

c. Audio Frekuensi Generator (AFG)

Merk : LODESTAR AG 260 1A

Output : 0 Hz- 1 MHz

Tipe gelombang output : sinus dan kotak

1). Pengukuran Rangkaian Catu Daya

Pada perencanaan telah disebutkan bahwa tegangan yang

diperlukan untuk mencatu rangkaian adalah + 25 V DC, 0, dan –

25 V DC. Pengukuran tegangan pada catu daya dilakukan pada

titik primer transformator, sekunder transformator, kondensator

keluaran serta output dari kedua IC regulator 7812 dan 7912. Hasil

pengukuran dimasukkan dalam tabel pengukuran catu daya di

bawah ini.

Tabel 1. Hasil pengukuran catu daya AC

Pengukuran Masukan (Volt)

Keluaran (Volt)

Tegangan pada transformator

Page 51: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

Tabel 2. Hasil pengukuran catu daya DC

No Pengukuran Masukan (Volt)

Keluaran (Volt)

1 2 3

Tegangan pada keluaran (kondensator) Tegangan pada output IC 7812 Tegangan pada output IC 7812

2). Pengukuran penguatan tegangan rangkaian penguat daya audio

Dalam perencanaan rangkaian penguat daya audio sistem

OCL ini dibuat dengan menerapkan IC Op Amp 741 sebagai

penguat depannya bertujuan untuk mendapatkan penguatan

tegangan yang stabil pada frekuensi audio 20 Hz sampai dengan 20

KHz. Pengukuran dilakukan sesuai dengan diagram blok seperti

pada gambar 19 berikut.

Gambar 19. Diagram blok pengukuran penguatan tegangan

Pengukuran penguatan tegangan dilakukan sesuai dengan

langkah berikut:

a). Output AFG pada posisi gelombang sinus diatur pada posisi

minimum. Kemudian frekuensi diatur pada kedudukan 1 KHz

dan dihubungkan pada input penguat audio pada posisi

pengatur volume terbuka penuh atau maksimum. Tegangan

AFG Penguat Daya Osciloscope

Page 52: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

input pada AFG dinaikkan secara perlahan–lahan hingga

dihasilkan isyarat penguat daya audio maksimum tepat pada

titik isyarat mendekati cacat. Bentuk isyarat cacat dapat diamati

pada osciloscop dan dapat dilihat pada lampiran. Ini merupakan

isyarat maksimum yang mampu dihasilkan oleh sebuah

penguat daya audio pada kondisi volume maksimum. Setelah

didapatkan nilai Vi yang konstan, hasil pengukuran dicatat

dalam tabel yang terdiri dari data isyarat input dan output dari

penguat daya audio.

Tabel 3. Pengamatan penguatan tegangan penguat daya audio

Step Frekuensi (Hz)

Sinyal output (Vo)

(Volt)

Gain (Vo/Vi)

Gain (dB)

Keterangan

(1) (2) (3) (4) (5) (6) 1 5 2 10 3 15 4 20 5 60 6 120 7 180 8 300 9 500 10 700 11 800 12 1000 13 2000 14 3000 15 4000 16 5000 17 6000 18 7000 19 8000 20 9000 21 10000 22 12000 23 14000

Nilai Vi pada masing-masing frekuensi adalah tetap

Page 53: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

(1) (2) (3) (4) (5) (6) 24 16000 25 18000 26 20000 27 25000 28 30000 29 35000 30 50000 31 60000 32 80000 33 100000 34 200000 35 220000 36 240000 37 300000 38 400000 39 800000

Nilai Vi pada masing-masing frekuensi adalah tetap

b). Nilai gain dihitung untuk mendapatkan karaktersitik penguatan

dari penguat daya audio yang dihitung berdasarkan

perbandingan antara isyarat output dengan isyarat input. Nilai

gain diubah dalam bentuk satuan dB (decibel), berdasarkan

rumus gain sebagai berikut.

)(log20 dBVV

Ain

outV = ....................................................... (20)

Av = penguatan tegangan (dB)

Vout = tegangan uotput penguat daya audio

Vin = tegangan input penguat daya audio

3. Kalibrasi Alat Ukur

Kalibrasi merupakan penunjukan suatu instrumen atau keluaran

dibandingkan dengan standar yang tekenal.

1). Kalibrasi Osciloscope Internal

a. Menghubungkan vertikal input osciloscope dengan sumber isyarat

pada osciloscope dengan nilai 0.5 Vpp 1KHz

Page 54: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

b. Voll/div, pada posisi selanjutnya selanjutnya gain vertikal input

diatur hingga didapatkan tampilan isyarat setinggi 1 kotak pada

monitor osciloscope.

2). Kalibrasi Eksternal osciloscope

Langkah–langkah kalibrasi eksternal osciloscope adalah

sebagai berikut:

a. Mempersiapkan AFG, osciloscope dan kabel penghubung

b. Mengatur AFG pada frekuensi 1 KHz dengan nilai tegangan 0,5

volt AC dengan bentuk gelombang sinus.

c. Mengatur output AFG ke input vertikal osciloscope, sehingga pada

layar terlihat gambar isyarat sinus sebesar 1,414 kotak (dengan

mengatur variabel volt/div).

d. Setelah didaptkan gambar sinus sebesar 1,414 kotak, variabel

volt/div tidak boleh diubah lagi, karena osciloscope telah

terkalibrasi.

e. Berdasarkan kalibrasi dan pengecekan alat ukur yang telah

dilakukan, alat tersebut layak dan memenuhi syarat untuk

digunakan sebagai alat uji.

Page 55: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

3). Kalibrasi AFG

Kalibrasi AFG dilakukan dengan bepedoman pada

perbandingan frekuensi AFG sebagai Fx (frekuensi tak diketahui) dan

dibandingkan dengan frekuensi internal osciloscope 50 Hz.

c. Output AFG dihubungkan vertikal osciloscope

d. Switch osciloscope phase display pada posisi on, kemudian

display mode pada posisi X

e. Kemudian frekuensi tak diketahui dari AFG dibandingkan dengan

internal osciloscope 50 Hz

f. Gambar tampilan lissajous pada osciloscope kemudian dihitung

dengan berdasarkan perbandinganrumus sebagai berikut:

HzTT

FV

HX = ....................................................................... (22)

Fx = frekuensi AFG (Hz)

F = frekuensi internal osciloscope(Hz)

TH = garis horizontal lissajous

TV = garis vertikal lissajous

Kemudian perbandingan frekuensi dicatat berdasarkan frekuensi

perhitungan dan frekuensi yang tertera pada AFG, selanjutnya

frekuensi sesungguhnya dari frekuensi yang tertera pada AFG

dijadikan dalam menentukan sampel frekuensi yang digunakan.

Page 56: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

D. Teknik Analisis Data

Data yang diperoleh dianalisis secara teoritis dengan menggunakan

pendekatan teoritis yang melandasinya. Teknik analisis yang digunakan adalah

deskriptif kualitatif yaitu mengamati langsung hasil penelitian dan selanjutnya

menyimpulkan (Suharsimi Arikunto, 1996: 243). Analisis kualitatif bersifat

deskriptif memberi gambaran keadaan atau fenomena secara jelas terhadap

hasil pengamatan dalam penelitian.

Dalam penelitian ini data yang dihasilkan berupa grafik tanggapan

frekuensi penguat daya audio. Gambar grafik tersebut kemudian dibandingkan

dengan grafik ideal (seperti dalam landasan teori), untuk mengetahui apakah

penguat daya audio sistem OCL dengan menerapkan IC Op Amp 741 sebagai

penguat depan sudah memiliki karakteristik yang ideal.

Page 57: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Penelitian

1. Pengukuran bagian catu daya (power supply)

Pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui tegangan masukan

dari jala-jala AC yang masuk ke transformator serta tegangan keluaran

dari transformator penurun tegangan (step down) yang dipergunakan untuk

menyuplai rangkaian penguat daya audio.

Pada perencanaan dijelaskan bahwa tegangan DC yang diperlukan

untuk mencatu rangkaian penguat daya audio ini adalah 25 V; 0; 25 V

serta 12 V; 0; 12 V untuk mencatu IC OP Amp 741.

Tabel 4. Hasil pengukuran catu daya AC

Pengukuran Masukan

(Volt)

Keluaran

(Volt)

Tegangan pada transformator

218 18; 0; 18

Tabel 5. Hasil pengukuran catu daya DC

No Pengukuran Masukan AC

(Volt)

Keluaran

(Volt)

(1) (2) (3) (4) 1

Tegangan pada keluaran (kondensator)

18; 0; 18

+ 25.8; 0; - 25.8

Page 58: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

(1)

(2)

(3)

(4)

2

3

Tegangan pada output IC 7812 Tegangan pada output IC 7912

+ 25.8

- 25.8

+ 11.9

- 12.2

Hasil pengukuran di atas diperoleh tegangan 218 volt pada bagian

primer transformator yang merupakan tegangan dari jala-jala AC.

Penurunan tegangan ini disebabkan oleh jaringan dan juga kualitas dari

alat ukur. Tegangan AC pada transformator yang terukur 18 V; 0; 18 V

diukur dari terminal sekunder transformator 18 V; CT; 18 V. Pada

pengukuran catu daya DC diperoleh tegangan + 25.8 V; 0; - 25.8 V.

Tegangan ini digunakan untuk menyuplai penguat akhir. Penggunaan IC

regulator 7812 dan 7912 digunakan untuk menyuplai penguat depan (IC

OP Amp 741). Penggunaan IC regulator ini dimaksudkan agar tegangan

yang masuk ke penguat depan (IC OP Amp 741) benar-benar stabil. Dari

tabel pengukuran catu daya DC output dari IC 7812 sebesar + 11.9 V,

sedangkan pada output IC 7912 sebesar 12.2 V. Perbedaan tegangan antara

nominal yang tertera pada IC regulator dengan pengukuran disebabkan

karena kualitas dari komponen dan kualitas dari alat ukur.

Page 59: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

2. Pengukuran penguatan tegangan rangkaian penguat daya audio

Tabel 6. Pengamatan penguatan tegangan penguat daya audio

No Frekuensi (Hz)

Sinyal output (Vo)

(Volt)

Gain (Vo/Vi)

Gain(dB) Keterangan

1 5 12 13.33 22.49 2 10 12 13.33 22.49 3 15 17 18.89 25.52 4 20 22 24.44 27.76 5 60 22 24.44 27.76 6 120 22 24.44 27.76 7 180 22 24.44 27.76 8 300 22 24.44 27.76 9 500 22 24.44 27.76 10 700 22 24.44 27.76 11 800 22 24.44 27.76 12 1000 22 24.44 27.76 13 2000 22 24.44 27.76 14 3000 22 24.44 27.76 15 4000 22 24.44 27.76 16 5000 22 24.44 27.76 17 6000 22 24.44 27.76 18 7000 22 24.44 27.76 19 8000 22 24.44 27.76 20 9000 22 24.44 27.76 21 10000 22 24.44 27.76 22 12000 22 24.44 27.76 23 14000 22 24.44 27.76 24 16000 22 24.44 27.76 25 18000 22 24.44 27.76 26 20000 22 24.44 27.76 27 25000 21.5 23.89 27.56 28 30000 21.5 23.89 27.56 29 35000 21.5 23.89 27.56 30 50000 21 23.33 27.36 31 60000 21 23.33 27.36 32 80000 21 23.33 27.36 33 100000 21 23.33 27.36 34 200000 20 22.22 26.93 35 220000 18 20 26.02 36 240000 17 18.89 25.52

Nilai Vi pada masing-masing frekuensi sebesar 0.9 Volt

Page 60: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

No Frekuensi (Hz)

Sinyal output (Vo)

(Volt)

Gain (Vo/Vi)

Gain(dB) Keterangan

37 300000 13 14.44 23.19 38 400000 8 8.89 18.97 39 800000 1 1.1 0.90

Nilai Vi pada masing-masing frekuensi sebesar 0.9 Volt

Dari data pada tabel, besarnya gain atau penguatan tegangan

(Vo/Vi) pada pada frekuensi 20 Hz sampai dengan 20 KHz sama, yaitu

24.44 kali. Pada frekuensi 15 Hz besarnya penguatan adalah 18.89 kali.

Sedangkan pada frekuensi 10 Hz dan 5 penguatan turun menjadi 13.33

kali. Demikian halnya penurunan penguatan terjadi pada frekuensi di atas

20 KHz yaitu pada frekuensi 25 KHz, 30 KHz, dan 35 KHz penguatan

sebesar 23.89 kali. Semakin tinggi frekuensi yang diberikan terjadi

penurunan penguatan sampai pada frekuensi 800KHz, besarnya penguatan

adalah 1.1 kali. Besarnya penguatan tegangan (Vo/Vi) dapat digambarkan

dengan sebuah grafik penguatan tegangan yang dapat dilihat pada

lampiran 1. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa pada spektrum

frekuensi audio (20 Hz – 20 KHz) memiliki penguatan yang sama sebesar

24.44 kali dan mulai menurun pada frekuensi di bawah 20 Hz dan diatas

20 KHz.

Dengan menggunakan persamaan (20), besarnya penguatan

tegangan dapat dinyatakan dengan satuan deci Bell (dB). Sebagai contoh

Page 61: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

pada frekuensi 20 Hz. Besarnya gain (penguatan tegangan) dapat dihitung

sebagai berikut:

i

O)( V

Vlog 20=dBVA

Av(dB) = 20 log 24.44

= 27.76 dB

Dengan cara yang sama dapat diperoleh nilai gain dalam satuan dB

pada tiap frekuensi, seperti terlihat pada tabel di atas. Karena nilai

i

O

VV

pada frekuensi 20 Hz – 20 KHz sama maka besarnya gain pada tiap

frekuensi juga sama yaitu 27.76 dB. Terjadi penurunan gain pada

frekuensi di bawah 20 Hz yaitu pada frekuensi 15 Hz besarnya gain adalah

25.52 dB, dan pada frekuensi 10 Hz dan 5 Hz besarnya gain adalah 22.49

dB. Pada frekuensi 25 KHz , 30 KHz dan 35 KHz gain menjadi 27.56 dB.

Pada frekuensi 800 KHz gain turun menjadi 0.9 dB. Dengan nilai-nilai

tersebut dapat digambarkan grafik tanggapan frekuensi seperti terlihat

pada lampiran 2. Bentuk-bentuk gelombang output dari penguat audio

dapat dilihat pada lampiran 3

B. Pembahasan Dari hasil pengamatan pada frekuensi audio (20 Hz – 20.000 Hz),

besarnya penguatan adalah 24.44 kali. Sedangkan pada perhitungan penguat

audio mampu menguatkan sebesar 26.45 kali. Terdapat selisih penguatan

Page 62: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

sebesar 26.45 - 24.44 = 2.01 kali. Dari perbedaan tersebut, antara perhitungan

dan pengukuran dapat dicari persen kesalahannya sebagai berikut:

100% xN

Nn −=

dengan:

% = Persen kesalahan pengukuran

n = Nilai yang diperoleh dari hasil pengukuran

N = Nilai yang diperoleh dari hasil perhitungan

Dengan persamaan tersebut besarnya persen kesalahan pengukuran

adalah

10044.24

44.2445.26% x

−=

= 8.22 %

Perbedaan antara pengukuran dan perhitungan yang terjadi

dikarenakan beberapa hal, antara lain: pada perhitungan tidak diketahui

hambatan yang terdapat pada jalur rangkaiannya, sedangkan pada

kenyataannya jalur rangkaian pada PCB juga memiliki nilai hambatan selain

itu hambatan yang terdapat pada alat ukur juga akan mempengaruhi hasil dari

pengukuran. Kualitas dari komponen serta kualitas dari alat ukur yang

digunakan juga berpengaruh terhadap hasil pengukuran yang diperoleh. Hal

inilah yang menyebabkan nilai pengukuran lebih kecil dari nilai perhitungan,

dengan ditunjukkan persen kesalahan sebesar 8.22 %.

Besarnya daya beban maksimum yang dihasilkan dari penguat daya

audio dapat dihitung dengan persamaan

Page 63: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

LmaksL R

PPP

8

2

)( =

Besarnya nilai PP adalah 2 VCC . Dalam hal ini nilai VCC adalah sama dengan

nilai yang terukur pada catu daya ke penguat akhir yaitu sebesar 25.8 V. Jadi

besarnya PP adalah 51.6 V. Besarnya RL sama dengan impedansi dari speaker

yang digunakan yaitu 8 Ω. Dengan persamaan di atas dan harga PP maupun

RL yang sudah didapat maka nilai PL adalah

8.86,51 2

)( =maksLP

6456.2662

)( =maksLP

= 41.60 watt

Karakteristik terpenting dari penguat audio adalah tanggapan

frekuensi, yang dinyatakan dengan sebuah grafik tanggapan frekuensi.

Berdasar pada data penelitian ditunjukkan sebuah penguat daya audio dengan

karakteristik yang baik, yaitu pada frekuensi audio (20 Hz – 20.000 Hz)

memiliki penguatan yang sama atau merata. Pada frekuensi di bawah 20 Hz

mulai terjadi penurunan penguatan. Demikian halnya dengan frekuensi di atas

20 KHz juga terjadi penurunan penguatan. Hal ini dapat dilihat berdasarkan

pada bentuk grafik tanggapan frekuensi merupakan garis lurus sejajar dengan

sumbu X (frekuensi) pada frekuensi audio (20 Hz – 20KHz) dan pada

frekuensi di bawah 20 Hz maupun di atas 20 KHz terjadi penurunan. Dari

Page 64: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

gambar tersebut dapat dilihat bahwa grafik tanggapan frekuensi penguat daya

audio sistem OCL dengan menerapkan IC Op Amp 741 sebagai penguat

depan sesuai dengan grafik tanggapan frekuensi pada landasan teori (gambar

12).

Hasil tesebut sesuai dengan pendapat Paul B (1986: 210) bahwa

penguat audio yang baik adalah sebuah penguat yang menghasilkan

penguatan tegangan yang sama pada spektrum audio. Spektrum audio tersebut

merupakan frekuensi suara yang dapat didengar oleh telinga manusia yaitu

antara frekuensi 20 Hz sampai dengan 20.000 Hz.

Page 65: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan Dari hasil penelitian dan pembahasan maka dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut:

1. Penguat daya audio sistem OCL dengan menerapkan IC OP Amp 741

sebagai penguat depan memiliki karakteristik yang baik, karena memiliki

tanggapan frekuensi yang merata pada spektrum frekuensi audio serta

memilki penguatan sebesar 24.44 kali atau 27.76 dB.

2. Penguat daya audio sistem OCL dengan menerapkan IC OP Amp 741

sebagai penguat depan masih mempunyai penguatan yang tinggi di ata

frekuensi audio yaitu sampai pada frekuensi 200 KHz, sehingga memiliki

bandwidth yang cukup lebar sebesar 25,9986 Hz (dengan frekuensi batas

bawah 14 Hz dan frekuensi batas atas 260 KHz).

B. Saran 1. Penguat daya audio sistem OCL dengan menerapkan IC Op Amp 741

sebagai penguat depan ini dengan penelitian lebih lanjut dapat digunakan

sebagai penguat alat instrumentasi lainnya.

2. Disarankan memasang heatsink yang cukup pada transistor TIP 3055 dan

2955 agar transistor tidak cepat rusak, karena panas yang dihasilkan cukup

besar.

Page 66: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

DAFTAR PUSTAKA

Arikunto Suharsimi. 1993. Prosedur Penelitian. Jakarta: Penerbit Rineka Cipta.

Coughlin dan Driscoll. 1992. Penguat Operasional Dan Rangkaian Terpadu

Linier. (Alih Bahasa Herman Widodo S ). Jakarta: Gelora Aksara Pratama.

Malvino. 1999. Prinsip-Prinsip Elektronik. (Alih Bahasa: M Barmawi - M.O Tjia)Jakarta: Erlangga

. 1985. Aproksimasi Rangkaian Semikonduktor. (Alih Bahasa: M Barmawi - M.O Tjia). Jakarta: Balai Pustaka

Sutrisno. 1987. Elektronika Teori Dasar dan Penerapannya Jilid 2. Bandung: ITB

Poerwadarminto. 1984. Kamus Umum Bahasa Indonesia. Jakarta: Balai Pustaka

Wasito, S 1994. Vademekum Elektronika. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama.

Widodo. Elektronika Dasar. 2002. Jakarta: Salemba Teknika

www.data sheetcatalog.com. down load tanggal 07 Maret 2005

www.ti.com/ sc/package. down load tanggal 07 Maret 2005

www.national.com. down load tanggal 07 Maret 2005

Zbar, Paul B. 1965. Electronic Instruments and Measurements. New York: Mc Graw Hill Book Company

Page 67: Penguat Daya Audio Sistem Ocl (Output Capasitor

.1986. Electricity-Electronics Fundamentals. New York: Mc Graw Hill

Book Company.

.1983. Basic Electronics A Text-Lab Manual. New York: Mc Graw Hill Book Company.