Jobsheet 2_Merakit Amplifier 10 W Dengan TDA2003

Jobsheet Praktik: Merencanakan, Merakit dan Menguji Rangkaian Audio Amplifier 10 Watt Mono dengan IC TDA2003

Bidang Studi Keahlian Program Studi Keahlian Kompetensi Keahlian Satuan Pendidikan

: : : :

Teknologi dan Rekayasa Teknik Elektronika Teknik Audio Video SMK Negeri 2 Bawang

MERENCANAKAN, MERAKIT DAN MENGUJI RANGKAIAN AUDIO AMPLIFIER 10 WATT MONO DENGAN IC TDA2003

No. Jobsheet Kelas/Semester Waktu Tanggal

: 02 : X TAV / 2 : 24 jam x 45 menit :

A. TUJUAN Setelah selesai praktik diharapkan siswa dapat: 1. Memahami gambar skema rangkaian audio amplifier 10 Watt dengan IC TDA2003; 2. Mengidentifikasi komponen elektronika pasif dan aktif yang membangun rangkaian audio amplifier 10 Watt dengan IC TDA2003; 3. Menjelaskan prinsip kerja rangkaian audio amplifier 10 Watt dengan IC TDA2003; 4. Merakit rangkaian rangkaian audio amplifier 10 Watt dengan IC TDA2003; 5. Melakukan uji dengar rangkaian audio amplifier 10 Watt dengan IC TDA2003 6. Melakukan pengukuran tegangan kerja rangkaian audio amplifier 10 Watt dengan IC TDA2003; 7. Melakukan kalibrasi CH1 dan CH2 Oscilloscope dual trace; 8. Menentukan setting awal AFG untuk menghasilkan sinyal sinusioda dengan amplitudo 0,1 VP-P pada frekuensi 1 kHz dengan attenuasi 0 dB; 9. Melakukan pengaturan volume control untuk menghasilkan keluaran maksimum tidak cacat; 10. Menguji respons frekuensi rangkaian audio amplifier 10 Watt dengan IC TDA2003 untuk seluruh spektrum frekuensi audio 20 Hz – 20 kHz; 11. Membuat gambar kurva respons frekuensi rangkaian audio amplifier 10 Watt dengan IC TDA2003. B. LANDASAN TEORI

Penguat (amplifier) adalah rangkaian yang berfungsi untuk menguatkan tegangan atau arus input menjadi beberapa kali lebih besar pada outputnya. Macam-macam amplifier dilihat dari besaran yang dikuatkan ada 3 (tiga), yaitu: 1. Amplifier tegangan (voltage amplifier), yaitu: amplifier yang memperbesar amplitudo tegangan input menjadi beberapa kali lebih besar. Amplifier tegangan biasanya diterapkan sebagai penguat awal (pre amplifier). 2. Amplifier Arus (current amplifier), yaitu: amplifier yang tidak memperbesar amplitudo tegangan input tetapi memperkuat arus yang dapat diberikan pada beban. Amplifier arus ini biasanya diterapkan sebagai penguat akhir dan power supply. 3. Amplifier Daya (power amplifier), yaitu: amplifier yang selain menguatkan tegangan/amplitudo sinyal juga menguatkan arus sehingga daya (power) yang diberikan pada beban menjadi lebih besar. Amplifier sinyal lemah pada umumnya disebut sebagai penguat tegangan karena penguat ini biasanya mengonversi sebuah tegangan input kecil menjadi tegangan output yang jauh lebih besar. Pada sistem audio video rangkaian amplifier dibutuhkan untuk menjalankan sebuah loudspeaker dan pada aplikasi seperti ini diperlukan Amplifier Daya. Sesuai namanya, pekerjaan utama dari Amplifier Daya (atau Amplifier Sinyal Kuat) adalah menyalurkan daya ke beban seperti pada pernyataan sebelumya yakni hasil pengaplikasian arus dan tegangan ke beban dengan sinyal output menjadi lebih besar daripada daya sinyal input. Dengan kata lain, sebuah amplifier daya menguatkan daya input sinyal sehingga rangkaian amplifier jenis ini digunakan dalam penguat sinyal output audio untuk membunyikan loudspeaker.

Agus Saefudin, S.Pd / NIP. 19751018 200903 1 003 Teknik Elektronika – Teknik Audio Video – SMK Negeri 2 Bawang

1


Rangkaian penguat dasar dibangun dari transistor bipolar tunggal yang terdiri dari 3 (tiga) macam konfigrasi, yaitu: 1. Emitter Bersama (Common Emitter) merupakan konfigurasi penguat transistor dengan terminal emitter digunakan bersama-sama sebagai input dan output(dihubungkan ke ground), dengan basis sebagai input dan kolektor sebagai output. 2. Kolektor Bersama (Common Collector) merupakan konfigurasi penguat transistor dengan terminal collector digunakan bersama-sama sebagai input dan output (dihubungkan ke ground/terminal positif batterai secara langsung), dengan basis sebagai input dan emitter sebagai putput. 3. Basis Bersama (Common Base) merupakan konfigurasi penguat transistor dengan terminal basis digunakan bersama-sama sebagai input dan output(dihubungkan ke ground), dengan emitter sebagai input dan kolektor sebagai output. Peningkatan penguatan dapat diperoleh dengan cara menggabungkan beberapa konfigurasi rangkaian amplifier dengan menggunakan kopling antar tingkat penguat. Ada beberapa macam kopling yang biasa diterapkan dalam rangkaian amplifier, yaitu: kapasitor, langsung dan trafo. Penguat daya audio diklasifikasikan ke dalam urutan huruf alphabet berdasarkan konfigurasi rangkaian dan mode operasinya. Amplifier dibedakan ke dalam kelas operasi seperti kelas A, kelas B, kelas C, kelas AB, dll. Perbedaan kelas amplifier dikisarkan mulai dari yang bernilai output linear yang dekat dengan efisiensi rendah hingga yang bernilai output non-linear dengan efisiensi yang tinggi. Suatu kelas penguat tidaklah lebih baik atau lebih buruk dibandingkan dengan kelas yang lain setelah tipe operasi ditentukan melalui penggunaan rangkaian penguat tersebut. Berikut adalah jenis atau amplifier dengan efisiensi maksimumnya, yang secara umum paling sering digunakan : Amplifier Kelas A - memiliki efisiensi yang rendah, lebih rendah dari 40% tetapi menghasilkan reproduksi dan linearitas sinyal yang baik. Amplifier Kelas B - dua kali lebih efisien dari kelas A dengan maksimum efisiensi secara teori sekitar 70% karena perangkat hanya melakukan penguatan (dan menggunakan daya) pada setengah sinyal input. Amplifier Kelas AB - memiliki tingkat efisiensi di antara kelas A dan kelas B tetapi dengan reproduksi sinyal yang sediki lebih buruk dibandingkan dengan amplifier kelas A. Amplifier Kelas C - kelas amplifier paling efisien karena hanya sedikit bagian dari sinyal input yang dikuatkan sehingga sinyal output mengalami sangat sedikit kemiripan dengan sinyal input. Amplifier kelas C memiliki reproduksi sinyal paling buruk. 







Salah satu contoh rangkaian penguat daya audio (audio power amplifier) yang sederhana menggunakan IC TDA 2003 yang memiliki bentuk fisik seperti transistor. Perbedaannya adalah pada jumlah kakinya yaitu 5 pin (pentawatt). Rangkaian ini termasuk penguat kelas AB sehingga sering digunakan pada audio mobil.


2


C. ALAT DAN BAHAN 1. Perencanaan/design PCB a. Alat tulis (pensil, penghapus, pulpen 2 warna hitam dan merah) b. Kertas gambar F4 70 gram c. Penggaris d. Mal/Sablon Lingkaran 2. Pembuatan PCB a. Papan PCB Polos Single Side ukuran 70 mm X 100 mm b. Pensil c. Mal/Sablon Lingkaran d. Skotlet e. Cutter f. Larutan Ferry Clhoride (FeCl 3) g. Air h. Wadah plastik i. Detergen j. Penitik k. Bor tangan/Bor DC l. Amplas halus 3. Alat Tangan/Mekanik untuk Perakitan Rangkaian a. Solder b. Dudukan solder c. Attractor (desoldering pump) d. Tang potong e. Tang lancip f. Obeng + 4. Bahan dan Daftar Komponen a. Rangkaian Catu Daya 12 V DC b. PCB Audio Amplifier 10 Watt Mono dengan IC TDA 2003 c. Tinol d. Kabel 1 Ω; 2,2 Ω; 39 Ω, dan 220 Ω e. Resistor f. Kapasitor non polar 39 nF; 100 nF g. Kapasitor elco 10 UF; 100 UF; 470 UF; dan 1.000 UF h. IC TDA 2003 5. Alat Ukur: a. AVO meter standard b. AFG (audio Frequency Generator) c. CRO (Cathode Ray Oscilloscope) Dual Trace D. KESELAMATAN KERJA 1. Pastikan lay out PCB yang akan dibuat sudah benar sesuai dengan gambar skema rangkaian. 2. Pada saat melarutkan PCB (etching) menggunakan larutan ferrichloride (FeCl 3) lakukan dengan benar, jangan sampai larutan tumpah. PCB yang telah dietching dibersihkan dengan menggunakan sabun cuci hingga bersih. 3. Cek kembali hubungan jalur-jalur komponen lay out PCB dengan menggunakan ohmmeter, pastikan semua jalur sudah benar dan tidak ada yang hubung singkat (short). 4. Cek kondisi komponen yang akan dirakit untuk memastikan bahwa komponen yang dirakit adalah komponen yang dalam keadaan baik.


3


5. Bersihkan kaki komponen dan pad PCB dengan menggunakan amplas halus agar hasil solderan baik (kokoh, mengkilat, dan runcing). 6. Gunakan alat tangan/mekanik dengan benar sesuai dengan fungsinya. 7. Pastikan semua komponen terpasang pada PCB dengan benar sesuai gambar skema rangkaian. 8. Gunakan alat ukur AVO meter dengan benar, yaitu pemilihan range sesuai dengan tegangan yang diukur. 9. Pada saat mengukur respon frekuensi dengan menggunakan CRO dan AFG, lakukan kali brasi CRO terlebih dahulu dan setting awal AFG pada frekuensi tengah (1 kHz) dengan wave form sinus dan attenuasi 0 dB. E. GAMBAR KERJA 1. Gambar Skema Rangkaian Audio Amplifier 10 Watt Mono dengan IC TDA 2003

2. Gambar Pengujian Fungsi/Uji Dengar Rangkaian Audio Amplifier 10 Watt Mono dengan IC TDA 2003

Audio Out L/R

Radio/Tape/VCD/DVD

Power Amplifier

Load Speaker

3. Gambar Pengukuran Tegangan Kerja

Rangkaian Uji (Audio Amplifier 10 Watt Mono dengan IC TDA 2003)

RL (Dummy Load)

Range AVO meter mulai dari 50 DCV Agus Saefudin, S.Pd / NIP. 19751018 200903 1 003 Teknik Elektronika – Teknik Audio Video – SMK Negeri 2 Bawang

4


4. Gambar Pengujian Respons Frekuensi

Frekuensi Generator Power Amplifier 1Vpp /1KHz Dummy Load

Osciloscope CH1

CH2

F. LANGKAH KERJA 1. Siapkan alat dan bahan. 2. Cek semua komponen yang akan dirakit dengan menggunakan AVO meter pada fungsi ohm meter untuk mengidentifikasi komponen pasif dan aktif. Pastikan bahwa semua komponen dalam kondisi baik. Masukkan hasil pengecakan pada Tabel 1. 3. Cek lay out (solder side) PCB. Pastikan jalur hubungan antar titik/kaki komponen sudah benar sesuai dengan gambar skema rangkaian. 4. Pasang komponen sesuai dengan tata letak komponen. Pastikan bahwa komponen terpasang dengan benar sesuai tata letak komponen dan gambar skema rangkaian. 5. Solder kaki komponen pada pad PCB. Penyolderan dimulai dari komponen pasif terlebih dulu baru dilanjutkan dengan komponen aktif, yaitu: resistor  kapasitor (elco)  IC. Gunakan teknik menyolder yang benar agar hasil solderan baik, yang ditunjukkan dengan hasil solderan matang (mengkilat) dan kokoh. 6. Lakukan pengkabelan dengan benar dan rapi. 7. Pengujian Fungsi Rangkaian Audio Amplifier 10 Watt Mono dengan IC TDA 2003 a. Hubungkan input rangkaian uji ke pengaur volume (volume control) yang telah tersambung dengan out audio R/L DVD player dan output rangkaian uji ke loudspeaker serta beri catu daya polaritas tunggal 12 V DC. Pastikan semua sambungan telah benar. b. Hidupkan DVD player dan catu daya. Putar pengaur volume (volume control) mulai dari posisi minimum berangsung-angsur naik sampai ke posisi maksimum. Dengarkan reproduksi suara yang dihasilkan oleh loudspeaker. c. Masukkan data hasil pengujian fungsi (uji dengar) pada Tabel 1. 8. Pengukuran Tegangan Kerja Rangkaian Audio Amplifier 10 Watt Mono dengan IC TDA 2003 : a. Hubungkan rangkaian Audio Amplifier 10 Watt Mono dengan IC TDA 2003 pada catu daya 12 V DC polaritas tunggal. Pastikan bahwa polaritas tersambung dengan benar. b. Lakukan pengukuran tegangan kerja rangkaian Audio Amplifier 10 Watt Mono dengan IC TDA 2003 dengan menggunakan AVOmeter pada range DVC. Masukkan data hasil pengukuran pada Tabel 2. 9. Pengujian Respons Frekuensi Rangkaian Audio Amplifier 10 Watt Mono dengan IC TDA 2003 : a. Lakukan kalibrasi CRO CH1 dan CH2. b. Lakukan setting awal AFG, meliputi: 1) Frekuensi = frekuensi tengah 1 kHz 2) Bentuk gelombang (waveform) = sinusioda 3) Attenuasi = 0 dB 4) Amplitudo output AFG = Vinput sebesar = 100 mV P-P = 0,1 VP-P Agus Saefudin, S.Pd / NIP. 19751018 200903 1 003 Teknik Elektronika – Teknik Audio Video – SMK Negeri 2 Bawang

5


c. Hubungkan input rangkaian uji pada out AFG dan probe CH1 CRO, output rangkaian uji pada CH2 CRO, dan terminal VCC dihubungkan ke catu daya 12 V DC (batterai). d. Pada saat frekuensi 1 kHz, perhatikan tampilan CRO CH1 dan CH2. Pastikan layar CRO menampilkan bentuk gelombang input dan output yang b ersih (smooth) . e. Lakukan pengukuran untuk seluruh spektrum frekuensi audio 20 Hz – 20 kHz, dengan mengubah-ubah frekuensi AFG. Perhatikan Vin adalah konstan jadi jangan melakukan perubahan amplitudo AFG. Perhatikan tampilan bentuk gelombang output CH2. f. Hitung besar penguatan (gain), yaitu : besar Vout dibagi dengan Vin yang menunjukkan seberapa X (kali) besar penguatan. Selanjutnya hitung penguatan dalam decibel (dB), yaitu sebesar 20 log vout/Vin. Masukkan hasil pengukuran pada Tabel 3. 10. Gambarkan grafik respons frekuensi rangkaian common emitter, common collector, dan common base pada kertas semilogaritma dan bandingkan hasilnya. 11. Praktik selesai. Kembalikan semua alat dengan rapi dan buatlah laporan praktik. G. TABEL DATA HASIL PRAKTIK

Tabel 1. Hasil Uji Dengar Posisi VR No. (Volume Control) 1. Maksimum 2. Tengah 3. Minimum

Hasil Reproduksi Suara

Tabel 2. Hasil Pengkuran Tegangan Kerja IC TDA2003 No. Titik Ukur Hasil Pengukuran (V DC) 1. Pin 1 2. Pin 2 3. Pin 3 4. Pin 4 5. Pin 5 Hasil Kalibrasi CH1 dan CH2 CRO: Gambar bentuk gelombang hasil kalibrasi CH1 Skala Volt/div Skala Time/div Div vertikal (amplitudo) Div horizontal (perioda)

= .... V/div = ... s/div = ... div = ... div

Amplituo sinyal (VP-P)

= div vertikal X skala V/div = ..... VP-P

Perioda sinyal

T

Frekuensi

F

= div horizontal X skala Time/div = .... s = 1/T = .... Hz


6


Gambar bentuk gelombang hasil kalibrasi CH2 Skala Volt/div Skala Time/div Div vertikal (amplitudo) Div horizontal (perioda)

= .... V/div = ... s/div = ... div = ... div



Perioda sinyal

T

Frekuensi

F


Hasil setting awal AFG: Frekuensi = .... x .... = 1 kHz Waveform = sinusioda Attenuasi = 0 dB Output AFG = Vin rangkaian uji = ... div X ... V/div = ... V P-P Gambar bentuk gelombang out AFG = Vin rangkaian uji Skala Volt/div Skala Time/div Div vertikal (amplitudo) Div horizontal (perioda)

= .... V/div = ... s/div = ... div = ... div



Perioda sinyal

T

Frekuensi

F


Hasil Pengaturan VR (volume control) untuk memperoleh output maksimum tidak cacat: Vinput Skala Volt/div Skala Time/div Div vertikal (amplitudo) Div horizontal (perioda)

= .... V/div = ... s/div = ... div = ... div



Perioda sinyal

T

Frekuensi

F


Voutput (maksimum tidak cacat)


Skala Volt/div Skala Time/div Div vertikal (amplitudo) Div horizontal (perioda)

= .... V/div = ... s/div = ... div = ... div



Perioda sinyal

T

Frekuensi

F


7


No.

Tabel. Pengujian Respons Frekuensi Rangkaian Amplifier 10 W IC TDA2003 Vout Frekuensi Vin AV(X) = AV(dB) = Bentuk (Hz) (VPP) Vout/Vin 20 . log Vout/Vin VPP Sinyal

1.

20

2.

50

3.

80

4.

100

5.

200

6.

500

7.

1K

8.

2K

9.

5K

10.

10 K

11.

12 K

12.

15 K

13.

20 K


8


Gambar Grafik Respons Frekuensi Rangkaian Audio Amplifier 10 Watt Mono dengan IC TDA2003


9

Jobsheet 2_Merakit Amplifier 10 W Dengan TDA2003

Recommend Documents