PENGUAT DAYA AUDIO


TEORI DASAR
Pada rangkaian audio seringkali sinyal audio yang diproses harus diperbesar level dayanya sampai mencapai suatu besar tertentu untuk menggerakkan loudspeaker yang berukuran besar dan berdaya besar sehingga telinga mampu mendengarkan suara yang dihasilkan oleh loudspeaker dan bahkan membuat pendengaran terganggu. Untuk Melakukan hal ini diperlukan rangkaian penguat (amplifier) yang didalamnya terdapat komponen tertentu yang mampu melakukan penguatan frekuensi audio. Seperti transistor bipolar, transistor efek medan (FET), tabung katoda, bahkan menggunakan rangkaian terpadu (IC).
Audio Amplifier adalah sebuah alat yang berfungsi memperkuat sinyal audio dari sumber-sumber sinyal yang masih kecil sehingga dapat menggetarkan membran speaker dengan level tertentu sesuai kebutuhan.


1.  Input Sinyal
Input sinyal dapat berasal dari beberapa sumber, antara lain dari CD/DVD Player, Tape, Radio AM/FM, Microphone, MP3 Player, Ipod, dll. Masing-masing sumber sinyal tersebut mempunyai karakteristik yang berbeda-beda. Bagian Input sinyal harus mempu mengadaptasi sinyal sinyal tersebut sehingga sama pada saat dimasukkan ke penguat awal/ penguat depan (pre-amp)
2.  Penguat Awal/Penguat Depan (Pre-amp)
Penguat depan berfungsi sebagai penyangga dan penyesuai level dari masing-masing sinyal input sebelum dimasukkan ke pengatur nada. Hal ini bertujuan agar saat proses pengaturan nada tidak terjadi kesalahan karena pembebanan/loading. Penguat depan harus mempunyai karakteristik penyangga/buffer dan berdesah rendah.
3.  Pengatur Nada (Tone Control)
Pengatur nada bertujuan menyamakan (equalize) suara yang dihasilkan pada speaker agar sesuai dengan aslinya (Hi-Fi). Pengatur nada minimal mempunyai pengaturan untuk nada rendah dan nada tinggi. Selain itu ada juga jenis pengatur nada yang mempunyai banyak kanal pengaturan pada frekuensi tertentu yang biasa disebut dengan Rangkaian Equalizer. Prinsip dasar pengaturan nada diperoleh dengan mengatur nilai R/C resonator pada rangkaian filter.
4.  Penguat Akhir (Power Amplifier)
Penguat Akhir adalah rangkaian penguat daya yang bertujuan memperkuat sinyal dari pengatur nada agar bisa menggetarkan membran speaker. Penguat akhir biasanya menggunakan konfigurasi penguat kelas B atau kelas AB. Syarat utama sebuah penguat akhir adalah impedansi output yang rendah  antara 4-16 ohm) dan efisiensi yang tinggi.
Karena kerja dari penguat akhir sangat berat maka biasanya akan timbul panas dan dibutuhkan sebuah plat pendingin untuk mencegah kerusakan komponen transistor penguat akhir karena terlalu panas.
5.  Speaker
Speaker berfungsi mengubah sinyal listrik menjadi sinyal suara. Semakin besar daya sebuah speaker biasanya semakin besar pula bentuk fisiknya. Secara umum speaker terbagi menjadi tiga, yaitu Woofer (bass), Squaker (middle), dan tweeter (high). Impedansi speaker antara 4 ohm, 8 ohm dan 16 ohm.
Saat ini ada juga speaker yang disebut dengan subwoofer, yaitu speaker yang mampu mereproduksi sinyal audio dengan frekuensi yang sangat rendah dibawah woofer.
Rangkaian penguat audio yang baik yaitu rangkaian yang mampu memperkuat sinyal pada range frekuensi audio yaitu frekuensi 20Hz sampai 20 KHz dan pada saat melakukan penguatan tanpa terjadinya cacat dengan nois yang sekecil mungkin.
Pada rangkaian penguat pada suatu sistem audio, rangkaian terdiri dari beberapa bagian antara lain rangkaian penguat awal yang dikenal dengan rangkaian pre-amp, rangkaian filtter (tune control) dan rangkaian penguat akhir (power amplifier) yang akan menggerakkan speaker yang akan menghasilkan suara sehingga bisa didengarkan oleh telinga.
4.      

5.       LANGKAH KERJA
1.       1. Melengkapi peralatan, bahan pratikum yang akan digunakan, dan memeriksa terlebih dahulu peralatan, komponen apakah dalam keadaan baik dan dalam keadaan bekerja.
2.      

3.       2. Merakit rangkaian penguat audio pada trainer (education trainer kit) dengan skema rangkaian sperti pada gambar di bawah (rangkaian mono), kemudian menghidupkan rangkaian sehingg mmenghasilkan suara pada speaker dengan suara yang jelas dan tanpa cacat.


3.       3. Melepaskan hubungan input rangkaian amplifier (input terbuka) dari rangkaian lainnya sehigga output amplifier pada loudspeaker tidak mengeluarkan suara.
4.          4. Menghubungkan AFG praada bagian input rangkaian amplifier dan menghubungkan chanel 1 osiloskop dan output pada chanel 2 pada osiloskop(tanpa rangkaian input).
5.       Mengatur input AFG pada posisi 1 kHz dengan amplitudo sebesar 100mVp-p, hitunglah tegangan output yang dihasilkan.
6.            5. Mengatur amplitudo sinyal input AFG pada posisi minimum dan melihat sinyal output yang terbaca lalu mengatur amplitudo sinyal input(AFG) sehingga menghasilkan signal output yang tidak cacat, hitung besaran penguatan maksimum dari amplifier trainer kemudian hitung besar penguatan dari rangkaian.
7.           6. Gunakan sumber audio lain lalu pasang potensio meter 1000kΩ pada input power yang diatur pada posisi minimum dan melakukan perubahan pada pengaturan volume pada posisi minimum, tengah dan maksimum lalu menggambarkan bentuk dari tiga keadaan tersebut.
5.      

6.       HASIL PENGAMATAN
1.       1. Tegangan output  yang dihasilkan pada posisi 1 kHz dengan amplitudo sebesar 100Vp-p pada langkah kerja 5 adalah:
Output         : 11,2 Vp-p
Beda Fasa : Tidak ada
2.       2. Gambar hasil pengamatan 1
3.      

3.       3. Langkah Kerja 6, menentukan besar input dan output dg mengatur AFG
Input        : 25 mVp-p
Output         : 10 Vp-p




4. Gambar hasil Pengamatan 2

5.       5. Tabel Pengamatan hasil input dari sumber audio lainnya ( mp3 ) dengan menggunakan potensio meter 100 Kohm, dengan posisi minimum, menengah, dan maksimum (  langkah kerja 7 )


A. MINIMUM


B. MEDIUM



C. MAXIMUM



6.       ANALISIS
Untuk menentukan besar penguatan yang dihasilkan adalah :
F = 1 kHz
Output : 10 Vp-p
Input    : 25 mVp-p
Av         = 20 log Vo/ Vi
        = 20 log 10 Vp-p / 0,025 Vp-p
        = 20 log 400
        = 20 x 2,60
        = 52,04 Db
7.       KESIMPULAN
  1. Fungsi rangkaian penguat daya adalah untuk memproses sinyal audio dimana sinyal audio yang diproses harus diperbesar level dayanya sampai mencapai suatu besar tertentu untuk menggerakkan loudspeaker yang berukuran besar dan berdaya besar sehingga telinga mampu mendengarkan suara yang dihasilkan oleh loudspeaker dan bahkan membuat pendengaran terganggu.
  2.  
8.       EVALUASI / PENUGASAN
  1. Hal yang terjadi pada saat posisi volume rangkaian amplifier pada posisi maksimum adalah Sinyal output ( Vo ) yang dihasilkan semakain besar ,( sesuai dengan hasil praktikum langkah  kerja 7.)
  2. Fungsi rangkaian tone control pada sistem audio adalah untuk mengatur nada rendah (Bass) dan nada tinggi (Treble) secara terpisah. Pada bagian pengatur nada Bass, menguatkan sinyal frekuensi rendah, sedangkan pada bagian nada treble menguatkan sinyal frekuensi tinggi.
  3. Fungsi pre-amp, tone control, equalizer, power amplifier, loudspeaker :
·Fungsi pre-amp adalah menguatkan sinyal dari low level ke line level. Sinyal yang masuk ke dalam rangkaian pre-amp tersebut memproses sinyal elektronik yang masuk, diolah ke level-level tertentu yang kemudian di teruskan kedalam rangkaian ampli induk.
·Tone kontrol berfungsi untuk mengatur penguatan level nada bass dan level nada treble. Nada bass adalah sinyal audio pada frekuensi rendah sedangkan nada treble merupakan sinyal audio pada frekuensi tinggi.
·Fungsi equalizer adalah untuk menyamakan suara speaker mendekati sumber aslinya atau mengembalikan suara speaker seperti suara aslinya.
·Power amplifier berfungsi sebagai penguat sinyal audio yang merupakan penguat tegangan dan arus dari sinyal audio dengan tujuan untuk menggerakan pengeras suara (loud speaker).
·Fungsi loudspeaker  adalah mengubah gelombang listrik menjadi getaran suara. Proses ini terjadi karena adanya aliran listrik arus AC audio dari penguat audio ke dalam kumparan yang menghasilkan gaya magnet sehingga akan menggerakkan membran, Kuat lemahnya arus listrik yang diterima, akan mempengaruhi getaran pada membran, bergetarnya membran ini menghasilkan gelombang bunyi yang dapat kita dengar.