SISTEM PENGUAT AUDIO JENIS SUBWOOFER DENGAN MENGGUNAKAN TEKNIK MODULASI DELTA TUGAS AKHIR Oleh : ADHITIA PRABOWO 01.50.0111 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2008
HALAMAN PENGESAHAN Tugas akhir dengan judul Sistem Penguat Audio Jenis Subwoofer Dengan Menggunakan Teknik Modulasi Delta diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Tenik Elektro pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Yang telah disahkan dan disetujui pada tanggal..november 2008. Semarang, November 2008 Mengetahui /Menyetujui Dosen Pembimbing (Leonardus Heru P, ST, MT) NPP: 058.1200.234 Dekan Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Soegijapranata (Leonardus Heru P, ST, MT) NPP: 058.1200.234 ii
ABSTRAK Subwoofer merupakan salah satu sistem audio yang banyak kita dengar ketika mendengarkan musik. Namun terkadang kualitas suara yang dihasilkan oleh produk yang ada dipasaran kurang memuaskan telinga kita, oleh karena itu dengan memanfaatkan teknik modulasi delta kita bisa memaksimalkan sistem audio subwoofer. Model yang dibuat terdiri dari rangkaian pembangkit sinyal modulasi delta dan komponen penguat audio sehingga dihasilkan suara dari subwoofer. Komponen utama pada model ini adalah rangkaian modulasi delta yang akan menghasilkan sinyal PWM (Pulse Width Modulation) dan nantinya akan dihasilkan suatu bentuk gelombang segitiga yang mengikuti gelombang sinus atau sesuai dengan inputannya Sistem modulasi delta digunakan sebagai pengendali penguat akhir pada subwoofer dengan teknik switching pada komponen daya Pada rangkaian daya sehingga daya pada sistem audio dapat maksimal. iii
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmatnya-nya sehingga penyusunan laporan Tugas Akhir dengan judul Sistem Penguat Audio Jenis Subwoofer Dengan Menggunakan Teknik Modulasi Delta dapat terselesaikan dengan baik. Laporan Tugas Akhir ini disusun dan diajukan untuk memenuhi persyaratan dalam memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknologi Industri Universitas Katholik Soegijapranata Semarang, disamping itu supaya mahasiswa lebih memahami prinsip-prinsip elektronika yang sudah diperoleh dalam bangku kuliah. Dalam pelaksanaan Tugas Akhir sampai tersusunnya laporan ini, penulis telah mendapatkan banyak bantuan dan dukungan baik moril maupun materiil dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada : 1. Allah SWT yang telah membuka jalan menyertai dalam pembuatan Tugas Akhir ini. 2. Bp. Leonardus Heru P, ST. MT. selaku Dekan dan Dosen Pembimbing mata kuliah Tugas Akhir. 3. Kedua orang tua yang telah memberikan dorongan dan semangat baik secara moril dan spiritual. 4. Kakak ku Eko dan Dedit, adik ku Dian, Thanks for your s support. iv
5. Orang yang aku cintai dan selalu menemani ku selama ini makasih banyak atas dukungannya. 6. Mas Bambang 94 yang dah banyak banget bantuin aku, dalam pembuatan TA-ku, para laboran mas Agung dan mas Amat terima kasih atas semua bantuannya. 7. Teman-teman angkatan 2001: Anggit, Evi, dan yang tdk bisa disebutkan satupersatu makasih atas dukungannya 8. My Best Freiend di Jakarta Razif, Bata, Adi, Rohib, makasih buat dukungannya. 9. Teman-teman kos yang selalu menghibur dengan Dot Aklo lagi puchink. Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Akhir kata, penulis berharap semoga Laporan Tugas Akhir ini, dapat memberikan manfaat bagi mesyarakat dan rekan-rekan mahasiswa. Semarang Oktober 2008 Penulis v
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN...ii ABSTRAKS...iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL...xii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 1 1.3 Tujuan Penelitian... 2 1.4 Metode Penelitian... 2 1.5 Batasan Masalah...3 1.6 Sistematika Penulisan... 3 BAB II LANDASAN TEORI... 6 2.1 Sinyal audio... 6 2.2 Op-Amp... 6 2.2.1 Karakteristik Op-Amp... 6 2.2.2 Karakteristik Op-Amp... 8 2.2.3 Aplikasi Op-Amp... 9 2.2.4 Rangkaian Op-Amp dalam instrumentasi... 9 vi
2.2.4.1 Voltage Follower... 9 2.2.4.2 Inverting Amplifier... 10 2.2.4.3 Non Inverting Amplifier... 11 2.3 MOSFET... 12 2.4 Modulasi delta... 14 2.4.1 Kendali Hysterisis... 15 2.4.2 Integrator... 18 2.5 Subwoofer... 21 2.6 Inverter... 23 BAB III PERANCANGAN ALAT... 26 3.1 Sistem kerja rangkaian... 26 3.2 Sinyal audio... 27 3.3 Rangkaian Subwoofer... 27 3.4 Modulasi delta... 33 3.5 Inverter... 36 3.6 Rangkaian Driver... 38 3.7 Rangkaian Summing error... 39 BAB IV HASIL PENGUJIAN dan ANALISA... 40 4.1 Pengujian Rangkaian Subwoofer... 40 4.2 Pengujian Rangkaian Modulasi delta... 41 4.2.1 Pengujian Rangkaian Hysterisis... 42 4.2.2 Pengujian Rangkaian Integrator... 42 vii
4.3 Pengujian Rangkaian Inverter... 44 BAB V PENUTUP... 48 5.1 Kesimpulan... 48 5.2 Saran... 48 Daftar Pustaka LAMPIRAN viii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Ideal Op-Amp... 6 Gambar 2.2 Ideal Inverting Amplifier... 7 Gambar 2.3 Voltage Follower... 9 Gambar 2.4 Inverting Amplifier... 10 Gambar 2.5 Summing Amplifier... 11 Gambar 2.6 Non Inverting Amplifier... 12 Gambar 2.7 Enhancement Mode MOSFET... 13 Gambar 2.8. Grafik E-MOSFET... 14 Gambar 2.9 Blok diagram Modulasi Delta... 15 Gambar 2.10 Keluaran Modulasi Delta... 15 Gambar 2.11 IC S-R... 16 Gambar 2.12 Implementasi rangkaian Hysterisis pada Modulasi Delta... 16 Gambar 2.13 Grafik Hysterisis... 18 Gambar 2.14 (a)integrator pasif sederhana, (b)integrator... 19 Gambar 2.15 Kurva tanggapan LPF... 21 Gambar 2.16 Low Pass Filter... 22 Gambar 2.17 Inverter satu fasa... 24 Gambar 3.1 Diagram blok sistem... 26 Gambar 3.2 Rangkaian subwoofer... 27 Gambar 3.3 Rangkaian Summing subwoofer... 28 Gambar 3.4 Rangkaian filter pada subwoofer... 29 ix
Gambar 3.5 Ekivalen Rangkaian... 29 Gambar 3.6 Filter yang digunakan pada subwoofer... 32 Gambar 3.7 Rangkaian penguat akhir pada subwoofer... 33 Gambar 3.8 Rangkaian Hysterisis... 34 Gambar 3.9 Rangkaian Integrator... 35 Gambar 3.10 Rangkaian ekivalen Integrator... 35 Gambar 3.11 Inverter satu Fasa... 36 Gambar 3.12 Rangkaian Driver... 38 Gambar 3.13 Rangkaian Summing Error... 39 Gambar 4.1 Sinyal audio yang telah dilewatkan pada subwoofer (atas)... 40 Gambar 4.2. Grafik respon frekuensi subwoofer... 41 Gambar 4.3. Sinyal kotak... 42 Gambar 4.4. Sinyal keluaran Integrator... 43 Gambar 4.5. Keluaran Integrator setelah diperlebar (atas)... 43 Gambar 4.6. Sinyal PWM... 44 Gambar 4.7. Sinyal keluaran inverter sebelum dilewatkan beban... 44 Gambar 4.8. Gelombang keluaran dari Inverter yang tracking terhadap inputan setelah dilewatkan beban... 45 Gambar 4.9. Sinyal keluaran inverter setelah dilewatkan Low pass Filter... 45 Gambar 4.10. Sinyal inputan yang berupa sinyal subwoofer... 46 Gambar 4.11. Sinyal keluaran inverter setelah dilewatkan beban... 46 Gambar 4.12. Sinyal keluaran setelah dilewatkan filter... 46 x
Gambar 4.13. Sinyal keluaran PWM... 47 xi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Tabel kebenaran S-R... 16 Tabel 4.1. Respon frekuensi subwoofer... 41 xii