MEKATRONIKA

“AMPLIFIER”

Disusun Oleh :

1. LUTHFI FIKRI BASKORO (115060200111032)

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN MESIN

MALANG

2014

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pengembangan rangkaian terpadu IC luar telah ada sejak tahun 1960, pertama telah

dikembangkan pada “ chip “ silikon tunggal. Rangkaian terpadu itu merupakan susunan antara

transidtor, dioda sebagai penguat beda dan pasangna Darlington. Kemudian tahun1963 industri

semikonduktor Fairchild memperkenalkan IC OP-AMP pertama kali µA 702, yang mana

merupakan pengembanganIC OP-AMP yang lain sebelumnya, dimana tegangan sumber ( Catu

Daya ) dibuat tidak samayaitu + UCC = + 12 V dan - UEE = - 6 V, dan resistor inputnya rendah

sekali yaitu ( 40 KW )dan gain tegangan ( 3600 V/V ).IC tipe µA702 ini tidak direspon oleh

industri- industri lain karena tidak universal.Tahun 1965 Fairchild memperkenalkan IC MA709

merupakan kelanjutan sebagai tandingandari µA702. Dengan banyak kekhususan tipe µA709

mempunyai tegangan sumber yangsimetris yaitu + UCC = 15 V dan – UEE = -15 V,resistan

input yang lebih tinggi ( 400 KW ) dan gain tegangan yang lebih tinggi pula (45.000 V/v). IC

µA709 merupakan IC linear pertama yang cukup baik saat itu dan tidak dilupakan dalam sejarah

dan merupakan generasi OP-AMP yang pertama kali. Generasi yang pertama OP-AMP

dariMotorola yaitu MC1537.Beberapa hal kekurangan OP-AMP generasi pertama yaitu :1. Tidak

adanya proteksi hubung singkat. Karena OP-AMP sangat rawan terhadap hubungsingkat ke

ground, maka seharusnya proteksi ini penting.2. Suatu kemungkinan problem “ latch up “.

Tegangan output dapat di “ latch up “ sampai pada beberapa harga yang karena kesalahan dari

perubahan inputnya.3. Memerlukan Jaringan frekuensi eksternal sebagai kompensasi ( dua

kapasitor dan resistor )untuk operasi yang stabil.Selanjutnya tahun 1968 teknologi OP-AMP

dikembangkan oleh Fairchild dengan IC µA741yang telah dilengkapi proteksi hubung singkat ,

stabil, resistor input yang lebih tinggi ( 2 MW), gain tegangan yang ekstrim ( 200.000 V/V ) dan

kemampuan offset null ( zerro offset ).OP-AMP 741 termasuk generasi kedua dan IC yang lain

juga termasuk OP-AMP generasikedua yaitu LM101, LM307, µA748 dani MC1558 merupakan

OP-AMP yang berfungsisecara umum sebagaimana LM307. Untuk tipe – tipe OP-AMP yang

khusus sepertimengalami peningkatan dari segii kegunaan atau fungsinya seperti : LM318

(dengankecepatan tinggi sekitar 15 MHZ). Lebar band kecil dengan “ slew rate “ 50 V/µS. IC

µA 771merupakan OP-AMP dengan input bias arus yang rendah yaitu 200 pA dan “ slew rate “

yangtinggi 13 V/µS. Lalu µA714 yaitu IC OP AMP yang presisi dengan noise rendah

(1,3µA/10C), offset tegangan yang rendah ( 75 µV ), offset arus yang rendah ( 2,8 nA ). Tipe

ICOP-AMP lain yaitu µA791 merupakan OP-AMP sebagai penguat daya (Power Amplifier)

dengan kemampuan arus output 1A. Dan IC OP-AMPµA776 adalah OP-AMP yang multi guna

bisa diprogram. Generasi – generasi yang akhir inilah yang banyak dijumpai dalam pameran –

pameran untuk pemakaian – pemakaiankhusus. IC linear dalam pengembangannya tidak cukup

hanya disitu saja bahkan sudah dibuat blok – blok sesuai keperluan seperti untuk

keperluankonsumen (audio, radio dan TV), termasuk keperluan industri seperti (timer, regulator

danlain-lainnya). Bahkan belakangan ini dikembangkan OP-AMP dengan teknologi BI - FETdan

“ laser trimming “. Karena dengan teknologi BI - FET lebar band bisa ditekan dan “ slewrate “

cepat, bersama ini pula biasarus rendah dan offset input arus rendah. Contoh tipe OP-AMP BI –

FET LF351, dan LF353dengan input bias ( 200 pA ) dan offset arus ( 100 pA ), bandwidth gain

unity yang besar ( 4MHZ ), dan “ slew rate “ yang cepat (13V/MS ) dan ditambah lagi pin kaki –

kakinya samadengan IC µA741 (yang ganda) dan IC MC1458 ).Industri Motorola melanjutkan

pengembangan OP-AMP dengan teknologi “ trimming danBI-FET “ ( disingkat TRIMFET )

untuk memperoleh kepresisian karakteristik input denganharga yang rendah, ontoh MC34001 /

MC34002 / MC34004 masing – masing adalah OP-AMP tunggal, ganda dan berjumlah empat

( guard)

1.2 AmplifierAmplifier adalah komponen elektronika yang di pakai untuk menguatkan daya atau tenaga secara

umum. Dalam penggunaannya, amplifier akan menguatkan signal suara yaitu memperkuat signal

arus I dan tegangan V listrik dari inputnya. Sedangkan outpunya akan menjadi arus listrik dan

tegangan yang lebih besar.

Besarnya pengertian amplifier sering di sebut dengan istilah Gain. Nilai dari gain yang

dinyatakan sebagai fungsi penguat frekunsi audio, Gain power amplifier antara 200 kali sampai

100 kali dari signal output. Jadi gain merupakan hasil bagi dari daya di bagian output dengan

daya di bagian input dalam bentuk fungsi frekuensi. Ukuran gain biasannya memakai decible

(dB).

Dalam bagian pengertian amplifier pada proses penguatannya audio ini terbagi menjadi dua

kelompok bagian penting, yaitu bagian penguat signal tegangan (V) yang kebanyakan

menggunakan susunan transistor darlington, dan bagian penguat arus susunannya transistor

paralel. Masing masing transistor derdaya besar dan menggunakan sirip pendingin untuk

membuang panas ke udara, sehingga pada saat ini banyak yang menggunakan transistor simetris

komplementer.

Power amplifier rakitan berfungsi sebagai penguat akhir dan preamplifier menuju ke drive

speaker. Pengertian amplifier pada umumnya terbagi menjadi 2, yaitu power amplifier dan

integrated amplifier. Power Amplifier adalah penguat akhir yang tidak sertai dengan tone control

(volume, bass, treble), sebaliknya integrated amplifier adalah penguat akhir yang telah disertai

dengan tone control.

Jenis-Jenis Amplifier telah bervariasi seperti OTL, BTL dan OCL yang sudah sering di gunakan

di pasaran. Dan setiap jenis komponen dan pengertian amplifier tersebut memiliki kelebihan dan

kekurangan masing-masing. Berikut kami jelaskan satu persatu :

OTL (Output Transformer Less = keluaran tanpa trafo), yaitu rangkaian amplifier yang

menggunakan elco sebagai ganti transformer, misalkan nilai 2200uf untuk amplifier yang

memiliki watt besar. Umumnya tegangan rangkaianamplifier ini hanya + (positif) dan –

(negatif / ground).

BTL (Bridge Transformator Less) , yaitu rangkaian Amplifier OCL yang digabung

dengan metode Bridge (jembatan). Sehingga power outputnya menjadi 2 kali lipat dari

power Rangkaian Amplifier OCL.

OCL (Output Capacitor Less = keluaran tanpa kapasitor), yaitu rangkaian amplifier yang

memiliki skema rangkaian dari transistor/IC penguat final langsung ke speaker output

(tanpa pelantara apapun). Umumnya tegangan amplifier ini simetris yaitu + (positif), 0

(nol), – (negatif)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Amplifier Oprasional

Penguat operasional adalah suatu rangkaian elektronika yang dikemas dalambentuk

rangkaian terpadu (IC). Perangkat ini sering digunakan sebagai penguat sinyal-sinyal, baik yang

linier maupun yang non linier terutama dalam sistem-sistem pengaturan dan pengendalian,

instrumentasi, dan komputasi analog. Keuntungan dari pemakaian penguat operasional ini adalah

karakteristiknya yang mendekati ideal sehingga dalam merancang rangkaian yang menggunakan

penguat ini lebih mudah dan juga kareana penguat ini bekerja pada tingkatan yang cukup dekat

dengan karakteristik kerjanya secara teoritis. Dari sudut sinyal sebuah penguat operasional

mempunyai tiga terminal, yaitu dua terminal masukan dan satu terminal keluaran. Gambar 2.5

menunjukkan simbol dari sebuah penguat operasional. Teminal 1 dan 2 adalah terminal masukan

dan terminal 3 adalah terminal keluaran. Kebanyakan penguat operasional membutuhkan catu

daya DC dengan dua polaritas untuk dapat beroperasi. Terminal 4 disambungkan ke tegangan

positif ( + V) dan terminal 5 disambungkan ke tegangan negatif (-V).

Karakteristik utama sebuah penguat operasional yang ideal adalah :

1. Impedansi masukan tak terhingga. Penguat yang ideal diharapkan tidak menarik arus

masukan, artinya tidak ada arus yang masuk kedalam terminal 1 maupun 2 ( I1 =I2 = 0)

2. Impedansi keluaran sama dengan nol Terminal 3 merupakan keluaran penguat operasional,

idealnya diharapkan bertindak sebagai terminal keluaran sebuah sumber sumber tegangan

ideal. Tegangan antara terminal3 dengan ground akan selalu sama dengan A (V2 . V1 ),

dimana A adalah faktor penguatan sebuah penguat operasional.

3. Penguatan loop terbuka tak terhingga. Apabila dioperasikan pada loop terbuka ( tidak ada

umpan balik dari keluaran ke masukan ), maka sebuah penguat opersaional ideal mempnyai

gain (penguatan) yang besarnya tak terhingga.

2,2 Power Amplifier

Power amplifier adalah penguat akhir bagian sistem tata suara yang berfungsi sebagai

penguat sinyal audio yang pada dasarnya merupakan penguat tegangan dan arus dari sinyal audio

yang bertujuan untuk menggerakan pengeras suara (loud speaker). Istilah power amplifier

merupakan penguat akhir sehingga tidak dilengkapi dengan pengatur nada, berbeda dengan

istilah amplifier yang didalmanya terdiri dari pengatur nada dan power amplifier. Power

amplifier dapat dibedakan dalam beberapa jenis sebagai berikut :

Power Amplifier OT (Output Transformer)

Power Amplifier OTL (Output Transformer Less)

Power Amplifier OCL (Output Capasitor Less)

Power Amplifier BTL (Bridge Transformer Less)

Power Amplifier OT (Output Transformer)

Power amplifier OT (Output Transformer) merupakan jenis power amplifier yang

menggunakan kopling sebuah transformer OT untuk menghubungkan rangkaian penguat akhir

dengan beban pengeras suara (loud speaker).

Respon frekuensi power amplifier OT (output Transformer) cenderung berada di range frekuesni

audio menengah sehingga untuk reproduksi suara nada bass tidak bagus. Power amplifier jenis

OT ini memiliki keunggulan terhadap terjadinya short circuit penguat akhir, sehingga tidak

merusak penguat suara (loud speaker).

Power Amplifier OTL (Output Transformer Less)

Power amplifier OTL (Output Transformer Less) merupakan power amplifier yang tidak

menggunakan transformer sebagai kopling rangkaian power amplifier dengan pengeras suara

(loud speaker). Pada jenis power amplifier ini ada 2 jenis kopling yang digunakan yaitu :

Menggunakan kopling kapasitor yang berfungsi untuk mem-blok tegangan DC penguat

dan hanya melewatkan sinyal audio (AC) ke penguat suara (loud speaker)

Tanpa menggunakan kopling kapasitor (direct coupling) power amplifier jenis ini yang

kemudian berkembang menjadi power amplifier OCL (Output Capasitor Less).

Power Amplifier OCL (Output Capasitor Less)

Power amplifier OCL (output capasitor less) merupakan jenis power amplifier tanpa kopling

tambahan antara rangkaian penguat dengan pengeras suara (loud speaker). Power amplifier ini

langsung menghubungkan output rangkaian power amplifier ke loud speaker. Power amplifier

OCL memiliki respon frekuensi yang lebar, sehingga semua range frekuensi audio dapat

direproduksi dengan baik. Power amplifier OCL memiliki kelemahan, apabila terjadi short

circuit pada bagian akhir power amplifier maka pengeras suara (loud speaker) akan rusak.

Power Amplifier BTL (Bridge Transformer Less)

Power amplifier BTL (bridge transformer less) merupakan pengabungan 2 unit rangkaian power

amplifier OTL atau OCL yang bertujuan untuk menguatkan sinyal audio dengan fasa yang

berbeda secara terpisah dan memberikannya ke loud speaker secara bersama sehingga diperoleh

suatu penguatan tegangan yang lebih besar atau minimal 2x lebih besar dari penggunaan penguat

OTL atau OCL biasa. Pada power amplifier BTL (bridge transformer less) penguat suara (loud

speaker) sebagai beban dihubungkan dengan rangkaian power amplifier secara bridge (jembatan)

yaitu setiap kutup pada pengeras suara (loud speaker) masing-masing dihubungkan dengan

rangkaian power ampifier yang terpisah.

2.3 Bagian-bagian Power Amplifier dan Fungsinya

1. Power Supply/ Catu DayaPower supply berfungsi untuk menyuplai tegangan untuk tone control, power/

penguat,serta accesoris lainnya seperti kipas,dll.

Power supply yang digunakan untuk amplifier biasanya menggunakan power supply yang

memilki 3 keluaran, yaitu :

• Keluaran tegangan positif (+)

• Keluaran tegangan negatif (-)

• Keluaran ground.

Didalam power supply terdapat beberapa komponen, yaitu :

• Dioda

Dioda berfungsi sebagai rectifier/ penyearah, yaitu mengubah tegangan bolak balik AC

(Alternating Curent), menjadi tegangan DC (Direct Curent). Dioda yang digunakan untuk

power supply pada AMPLIFIER sebaiknya menggunakan dioda bridge, atau yang lebih

dikenal dioda dengan system jembatan agar tegangan yang dihasilkan lebih bagus.

• Elco/ Electrolit Condensator

Elco berfungsi sebagai filter atau penyaring, setelah tegangan bolak balik AC di ubah

menjadi tegangan DC oleh dioda, maka selanjutnya elco yang akan bekerja sebagai penyaring.

• IC

Ic disini berfungsi sebagai pelengkap, setelah tegangan DC difilter oleh elco maka akan

lebih distabilkan oleh IC agar sinyal keluaran murni tegangan DC.

2. Tone Control

Tone control berfungsi untuk mengatur tinggi atau rendahnya nada yang

diinginkan,dalam tone control terdapat beberapa pengaturan, seperti :

• Pengaturan Volume : untuk mengatur keras suara.

• Pengaturan Bass : untuk mengatur nada rendah dari 20Hz- 1000Hz..

• Pengaturan Treble : untuk mengatur nada tinggi dari 1000Hz- 1500Hz.

• Pengaturan Loudness : untuk mengatur keras suara dan nada.

• Pengaturan Balance : untuk mengatur keseimbangan kuat suara bagian kanal kiri dan kanan.

3. Penguat atau Power

Penguat berfungsi untuk menguatkan sinyal suara yang lemah dari input dan diproses

oleh tone maka selanjutnya akan dikuatkan oleh power sebelum sinyal suara tersebut

dikeluarkan melalui speaker yang dapat didengar oleh manusia. Pada dasarnya besarnya daya

dari sebuah amplifier tergantung dari penguat itu sendiri.

Suatu penguat operasi ideal mempunyai beberapa karakteristik (tanpa umpan balik):

impedansi masukan Zi = tak terhingga

impedansi keluaran Zo = 0

penguatan tegangan Av = – tak terhingga

lebar pita BW = tak terhingga

keseimbangan sempurna Vo = 0 bila V1 = V2

karakteristik tak berubah karena suhu

Rangkaian Dasar Penguat Op Amp

Suatu penguat op amp dapat digunakan untuk berbagai keperluan, misalnya penguat

membalik, penguat tak membalik, penjumlah, penggeser fasa, pengubah tegangan ke

arus, pengubah arus ke tegangan, pengikut tegangan DC dan sebagainya. Berikut ini akan

dibahas dua penguat dasar, yaitu penguat membalik (inverting amplifier) dan penguat

tak membalik (non inverting amplifier).

Penguat operasi yang dipakai disini adalah tipe 741 yang telahbanyak dikenal. IC ini mempunyai

delapan kaki, dengan keterangan sebagai berikut:

Tatak Letak IC Op Amp LM 741

Penguat membalik mempunyai ciri yaitu yang dipakai sebagai masukan adalah masukan

membalik, sementara masukan tak membalik dihubungkan ke tanah (ground). Keluaran

dari penguat ini mempunyai fasa yang berlawanan dengan masukannya.

Pengertian Penguat Op Amp (Operating Amplifier)

Penguat Inverting Op Amp / Membalik

Beberapa rumus praktis pada penguat membalik (dengan umpan balik):

Penguatan tegangan : AVf = – Rf / Ri

Impedansi masukan : Zif = Ri

Impedansi keluaran : Zof =Zo / (1 + A (Ri/(Ri+Rf))

dimana Zo = impedansi keluaran tanpa umpan balik

A = penguatan tanpa umpan balik

Nilai A dan Zo terdapat pada lembaran data IC.

Penguat tak membalik mempunyai ciri yaitu masukan yang dipakai adalah masukan tak

membalik (non inverting input) dan keluarannya sefasa dengan masukannya.

Penguat Non Inverting Tak Membalik

Beberapa rumus praktis pada penguat tak membalik (dengan umpan balik):

Penguatan tegangan : AVf = (R2 / R1) + 1

Impedansi masukan : Zif = Zi

Impedansi keluaran : Zof =Zo / (1 + A (R1/(R1+R2))

dimana

Zi = impedansi masukan tanpa umpan balik

Zo = impedansi keluaran tanpa umpan balik

A = penguatan tanpa umpan balik

Nilai A, Zi dan Zo terdapat pada lembaran data IC.

Salah satu terapan khusus dari penguat tak membalik adalah penguat dengan penguatan satu.

Rangkaian untuk terapan ini adalah sebagai berikut:

Penguat Tak Membalik dengan Penguatan Satu

Untuk penguat ini, tegangan keluaran sama dan sefasa dengan tegangan masukan, atau Vo =

Vi. Impedansi masukannya sangat tinggi, sementara impedansi keluarannya mendekati nol.’

2.4 Kelebihan dan Kekurangan OCL, OTL, dan BTL

A. Amplifier OCL yaitu Output Capacitor Less ( keluaran tanpa trafo) adalah Amplifier

yang tidak memakai kapasitor / kondensator sebagai ouputnya.

B.

Amplifier ini memakai trafo dan IC atau Transistor sebagai penguat akhir dan langsung ke

speaker ouput (tanpa  perantara apapun . )

Tegangan amplifier ini ialah + , 0 (sebagai ground), -

1. .Kelebihan :

Nada Bass , kencang / mantap.

2. Kekurangan :

Jika salah satu komponen ada yang jebol / rusak , maka merambat ke seluruh

komponen bahkan bisa merusak speaker output .

C. Amplifier OTL yaitu Output Transformer Less ( keluaran tanpa trafo ) adalah amplifier

yang tidak memakai tranformer.Artinya di Ampli ini , yang menggantikan Trafo adalag

Elco.

Tegangan pada amplifier disini ialah + dan - (sebagai Ground nya)

1, Kelebihan pada OTL ini

Jika pada rangkaian ada komponen yang rusak/jebol , maka tidak merambat ke

komponen lainnya ataupun speaker

.

2. Kekurangan nya

Nada Bass nya kurang mantap / kurang keluar bass nya.

D. Amplifier BTL ( Bridge Transformator Less ) yaitu Amplifier OCL di gabung dengan

metode yang dinamakan bridge (jembatan). Sehingga Outputnya di dua kali lipatkan .

BAB III

KESIMPULAN

3.1. Kesimpulan

Power amplifier adalah barang elektronik yang bekerja menggunakan tegangan AC

(Alternating Curent), terutama pada rangkaian catu daya pada saat kita mengukur dan

memperbaikinya maka kita harus berhati-hati. Utamakan keselamatan kerja dan alat, dan setelah

memperbaikinya kita mesti memeriksa kembali apakah ada kabel yang lepas atau isolasinya

terbuka agar tidak terjadi konsleting.

DAFTAR PUSTAKA

http://pabrisianturi.blogspot.com/2013/01/amplifier.html

http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/power-amplifier/

http://id.wikipedia.org/wiki/Penguat