TEKNIK AUDIO PENGUAT FREKUENSI SUARA
Analisa Rangkaian AC, Perhitungan Penguatan Pengukuran pada Penguat Depan 53-12.01
Tujuan Instruksional Umum Setelah pelajaran pelajaran selesai, peserta harus dapat:
Memahami cara kerja penguat penguat secara arus bolak-balik Tujuan Instruksional Khusus Khusus
Peserta harus dapat:
Menggambarkan gambar rangkaian blok dari lingkaran sinyal.
Menerangkan fungsi lingkaran sinyal.
Melaksanakan perhitungan penguatan dalam lingkaran sinyal.
Melakukan pengukuran dalam lingkaran sinyal.
Membandingkan pengukuran dengan perhitungan.
Menginterpretasi hasil perbandingan.
INFORMASI
Aliran Sinyal pada AC Dalam sebuah rangkaian penguat audio jalannya aliran sinyal untuk AC
dan DC tidak sama.
Sumber
tegangan DC untuk sinyal AC membentuk sebuah hubung singkat. Tahanan dalam sumber tegangan idealnya sama dengan 0
! Dengan demikian elemen -elemen yang terletak antara potensial positif dan
negatif untuk sinyal AC terletak paralel. +UDC
Untuk IDC, R1 dan R2 terhubung seri. Sehingga Sehingga Rt= Rt= R1 + R2. R2.
R1
Untuk i AC AC, R1 dan R2 terhubung paralel.
C2 UDC
Sehingga Rt = R1 // R2.
C1 U AC
R2 0V
Program Keterampilan:
Dikeluarkan oleh:
Tanggal:
Listrik dan Elektronika
hendro h
17-Apr-18
Nama :
5 3 2 0 0 2 0 5
Halaman:
1-1
Gambar 5.14. Rangkaian 2 tahanan dalam arus searah dan bolak balik
+UDC
+UDC R1
R1 C2 UDC
U DC
C1
C1
U AC
U AC
R2
R2
0V
0V
Gambar 5.15. Rangkaian tahanan pada tegangan DC
+UDC R1 C2 UDC C1
C1
U AC
U AC
R2
R1
R2
0V
Gambar 5.16. Rangkaian tahanan pada tegangan AC.
Masukan R1
RC
Untuk
C2
U AC
pembagi
tegangan
R1,R2
terletak paralel sehingga : R tB=R1//R2.
C1
C3 TR
UDC
Keluaran
UDC R2
RE
RL
Untuk sinyal AC R L terletak paralel ke RC. dengan
demikian
RtC
dikolektor
untuk
sinyal AC : RtC=RC//RL. Gambar 5.17. Arus AC dan DC pada rangkaian penguat transistor
Pemilahan jaringan penguat, jaringan umpan balik negatif. Rangkaian dalam gambar 5.7 dapat dipilah dalam :
Program Keterampilan:
Dikeluarkan oleh:
Tanggal:
Listrik dan Elektronika
hendro h
17-Apr-18
Nama :
5 3 2 0 0 2 0 5
Halaman:
1-2
A : Jaringan penguat. B : Jaringan umpan balik negatif
R3
+Us
R6
A C3
C2
C5
R7 TR2
C1 a
n
TR1 R2 R1
C4 R4 R5
R10
C10 R11
C7
C8 R12
B
A
C9
m
JARINGAN UMPAN BALIK C6 NEGATIF
R9
0V Gambar
5.18
Pemilahan antara jaringan umpan balik negatif dan penguat Umpan balik negatif adalah mengembalikan sebagaian dari sinyal keluaran ke masukan, akan mempengaruhi penampilan keseluruhan rangkaian. PENGUAT
Yang dipengaruhi :
Vuo
Ui
a) Penguatan VU (penguatan tegangan),
Uo UMPAN BALIK NEGATIF
Gambar 5.19. Rangkaian blok penguat
Vi (penguatan arus). b) Lebar band. c) Tahanan masukan r e. d) Tahanan keluaran r A. e) Faktor cacat.
Jaringan penguat dengan umpan balik "dalam". Dalam bahasan berikut rangkaian penguat dalam gambar 5.7 dianalisa dan penampilannya dihitung secara kualitatif. Dalam bahasan sebelumnya telah dihitung dan diterangkan berakibat apa tahanan-tahanan emitor R9, R4, R5. Semua it U mengakibatkan penstabilan arus kolektor supaya titik kerja tidak bergeser. Dimana yang disebut umpan balik negatif arus, yang mana tegangan umpan balik U9 (U E2),U4,5 (UE1) sebanding dengan arus IE1, IE2. Umpan balik negatif ini bekerja atas setiap perubahan sinyal. Bila kita letakkan tegangan sinyal pada masukan a, menyimpanglah arus basis dalam irama sinyal masukan. Umpan balik negatif akan menstabilkan "penyimpangan" ini , dengan demikian sinyal dari masukan tidak dikuatkan. Padahal penguatan sinyal diperlukan. Maka umpan balik negatif untuk tegangan sinyal harus diperkecil .
Program Keterampilan:
Dikeluarkan oleh:
Tanggal:
Listrik dan Elektronika
hendro h
17-Apr-18
Nama :
5 3 2 0 0 2 0 5
Halaman:
1-3
R3
A
+Us
R6
C5
R7
A
C3
C2 C1 a
TR2
TR1
C9 R2 R1
C4 R4 R5
B R9
C6 0V
Gambar 5.20 Penguat hanya dengan umpan balik negatif “dalam” Dalam rangkaian yang dibahas, umpan balik negatif melalui R9 untuk tegangan sinyal akan diperkecil dengan cara R9 dihubung singkat dengan C6, dengan demikian arus bolak-balik sinyal tidak membangkitkan tegangan AC umpan balik melalui R9. Kapasitor C6 mem buat suatu hubung singkat untuk sinyal AC. Dengan kata lain C6 berfungsi sebagai peniada umpan balik untuk sinyal AC. Sedang R4 (trimpot) untuk sinyal AC akan dihubung singkat tergantung posisinya. Umpan balik negatif maksimum bila penggeser trimpot berada paling atas, sehingga tahanan yang berada di emitor sebesar 5,220 k. Tahanan atur R4 digunakan untuk mengatur besarnya umpan balik negatif, tetapi hal ini hanya berlaku untuk sinyal AC . Untuk DC semua kapasitor membentuk rangkaian terputus atau X C=, sehingga pada tahanan atur R4 besarnya tidak akan berubah walau penggeser tahanan atur diubah-ubah. Dengan demikian R4 bertugas untuk pengatur penguatan sinyal. Rangkaian R6, C2 bertugas untuk menyaring (mem- filter ) tegangan catu TR1, karena tingkat penguat keseluruhan mempunyai penguatan yang besar. Jika tidak disaring (difilter ), tegangan dengung akan sangat terdengar di keluarkan A. Kapasitor C1, C5 adalah kapasitor penggandeng dan bertugas untuk memisahkan tegangan DC. Tahanan R1 mempunyai pengaruh paling besar dalam menentukan besarnya tahanan masukan rangkaian. Kapasitor C3 adalah umpan balik negatif yang lain dan bekerja pada frekuensi tinggi.Sinyal frekuensi tinggi akan dikembalikan ke basis TR2,maka penguatanpun menurun. Kapasitor C3 bekerja pada frekuensi di atas 20 kHz. Kapasitansi seluruhnya C3’ = x C3, jadi dengan penguatan arus yang lebih besar nilai C3’ akan sangat besar. Perhitungan penguatan VUO dengan tahanan emitor R9,R4, R5. Rangkaian yang dimaksud seperti gambar 5.20, rangkaian tanpa jaringan umpan balik C7, C8,R10,R11 dan R12. Besar perbandingan tegangan keluaran dengan tegangan masukan, V U karena ini tanpa umpan balik tersebut, maka perbandingan ini disebut pula penguatan terbuka atau “open loop” atau penguatan tanpa umpan balik, dengan notasi V UO. Besarnya :
Program Keterampilan:
Dikeluarkan oleh:
Tanggal:
Listrik dan Elektronika
hendro h
17-Apr-18
Nama :
5 3 2 0 0 2 0 5
Halaman:
1-4
U A
VUO
dengan U A= I A x R A
Ui
VUO
I A xR A Ii xRi
dan Ui = Ii x Ri maka
xIi xR t
Ii x r BE xR E '
Dari rumus umum tersebut, untuk penguat emitor bersama diperoleh hitungan penguatan sebagai berikut : x Rt
VUO
r be ( 1) RE,
= Penguatan arus untuk AC B
Rt
= Tahanan di kolektor untuk AC.
r be
= Tahanan basis-emitor
RE’
= Tahanan umpan balik negatif di emitor.
Jika r be << x RE’ dan >> 1.
Rt R ,
VU
E
Untuk TR1 terdapat keadaan sebagai berikut : Paralel dengan R3 terletak tahanan r be2 dari transistor TR2. r be2 berharga sekitar 7,5 k untuk Ic2 = 1 mA dan f =1kHz (dari lembar data). 2
10 90
hie (k )
UCE = 5 V Tj = 25o C
1
F req = 1 k Hz
BC 547C BC 548C
BC 546B 2 BC 547B BC 548B
1 UCE = 1 0 V 2
BC 546A 3 BC 547A BC 548A
3
10 7,5 UCE = 5 V
1 10-2
-1
1
10 6 0
IC
(mA)
10
1m
Gambar 5.21. Impedansi masukan (hie) fungsi arus kolektor (I C) (Philips Data handbook, Semiconductor Part 3 Nov 1982)
Program Keterampilan:
Dikeluarkan oleh:
Tanggal:
Listrik dan Elektronika
hendro h
17-Apr-18
Nama :
5 3 2 0 0 2 0 5
Halaman:
1-5
Sehingga : - Rt = R3 // rbe2 = 120 k// 7,5 k 7 k // = paralel - 220 untuk IC1 = 50 A dan f = 1 kHz (dari lembar data) - RE’ = R5 sampai (R4 + R5) sesuai posisi trimpot R4. - r be1 = 90 k untuk IC1 = 50 A dan f = 1 kHz (dari lembar data). Untuk VU maks untuk TR1 rumus sederhana tidak boleh digunakan,karena r be1 >> x RE’ sehingga :
VU maks(TR1)
220x7,5k 90k (220 1)x220
11.9kali
Untuk VU min r be1 << x RE’ sehingga rumus yang disederhanakan dapat digunakan.
VU min(TR1)
7,5k 5,22k
1,4kali
TR2 tanpa umpan balik negatif, karena R9 dihubung singkat oleh C6 untuk AC. Di kaki kolektor ditemui hanya R7, karena tidak terdapat tahanan beban yang dihubungkan. - Rt = R7 = 4,7k - 275 untuk IC2 = 1 mA dan f = 1 kHz (data Gambar 5.13). - r be2 = 7k untuk IC2 = 1mA dan f = 1 kHz (data). maka : V U
275 x 4,7k 7k
184 kali
Untuk penguatan keseluruhan terdapat penguatan : VUO maks = VU maks (TR1) x VU (TR2) = 11.9 x 184 = 2189.6 kali. VUO min
= VU min (TR1) x VU (TR2) = 1.4 x 184 = 257.6 kali.
Hasil dari perhitungan sangat tergantung dari data transistor! dapat menyimpang hingga 50% dari harga (menyebar).
Program Keterampilan:
Dikeluarkan oleh:
Tanggal:
Listrik dan Elektronika
hendro h
17-Apr-18
Nama :
5 3 2 0 0 2 0 5
Halaman:
1-6
Selain itu dan r be tergantung dari arus kolektor.
PENGUAT
Harga yang telah dihitung hanya dapat digunakan
Vuo
sebagai pengarah. Penguat yang dibahas sekarang
Ui
Vuo
maks 2189.6 kali. Uo min 257.6 kali
dapat dipandang seperti Gambar 5.22. Penguat mempunyai
sifat
menguatkan
sinyal
dengan
penguatan open loop atau terbuka atau open loop Gambar 5.22. Penguat dengan penguatan VUO.
VUO
257,6 kali sampai 2189,6 kali (tergantung
pengaturan posisi R4) Penguatan dengan umpan balik negatif "luar" Model dari gambar 5.22 diubah. Basis dipisah menjadi
TR1
(+) (-)
n
C4
R10
R11
C7
C8
C10
emitor
menjadi
(-).Tegangan
kendali
TR1 dan dinyatakan sebagai U1’ lihat gambar 5.24. Untuk perhitungan penguatan model dari gambar 5.24
Uo
R12 R4
dan
keseluruhan terletak antara basis (+) dan emitor (-) dari
VUO
Ui ’ Ui
(+)
C5
m
disederhanakan lagi. Seperti Gambar 5.25. Impedansi Z2 adalah umpan balik negatif antara keluaran dan emitor TR1. Impedansi Z1 adalah umpan balik antara emitor TR1 dan massa (0V). Elemen R4 dan R5 telah
R5
dijelaskan pada Gambar 5.24. Umpan Balik “luar” umpan balik negatif arus dalam "jaringan penguat". Dalam umpan balik negatif pada gambar 5.24 elemen ini bekerja kembali.
Gambar 5.25. Penguat dengan umpan balik Z1 dan Z2
Dari sini terlihat bahwa penguatan V U tidak lagi tergantung dari penguatan open loop VUO! Tetapi ditentukan oleh Z1 dan Z2. Jadi jaringan umpan balik negatif Z1 dan Z2 menentukan sifat penguat! Program Keterampilan:
Dikeluarkan oleh:
Tanggal:
Listrik dan Elektronika
hendro h
17-Apr-18
Nama :
5 3 2 0 0 2 0 5
Halaman:
1-7
