Pembelajaran Online Guru Elektronik

SMKN2 TgBalai | Rangkaian Elektronik | Bahan Ajar | Soal Online | Online Earning

Menghitung desiBel (dB) pada Penguat Audio Amplifier

Kegiatan Belajar 3 : Menghitung desiBel (dB) pada Penguat Audio / Amplifier

cara mengukur-db-suara

Tujuan Kegiatan Pembelajaran
Setelah mempelajari kegiatan belajar 3, diharapkan Anda dapat :
Menuliskan rumus desibel untuk menghitung penguatan daya sebuah  Amplifier  secara logaritmis.
Menuliskan rumus untuk menghitung contoh soal desibel pada penguatan tegangan sebuah Amplifier secara logaritmis.
Menghitung besarnya penguatan daya sebuah Amplifier dalam satuan desibel jika daya input dan daya output diketahui.
Menghitung besarnya penguatan tegangan sebuah Amplifier dalam satuan desibel jika tegangan input dan tegangan output diketahui.

Uraian materi deciBel (dB)

Pengertian desibel dapat di jelaskan dengan permisalan sebuah penguat Audio  mengeluarkan daya bunyi 100 mW, kemudian daya itu kita naikkan menjadi 1 Watt. Berarti ada penambahan daya 900 mW. Kenaikan daya itu 10 kali. Telinga kita bisa merasakan kenaikan kuat bunyi itu. Dapat pula dipahamkan bahwa desibel yang disingkat dengan db adalah satuan dari kenaikan kuat suara manusia. Apakah desibel suara manusia dengan suara musik sama ? tentunya tidak.
Misalkan lagi bahwa penguat Audio  mengeluarkan daya bunyi 1 Watt. Kemudian daya itu kita naikkan menjadi 10 Watt. Berarti ada penambahan daya 9 Watt. Kenaikan daya itu 10 kali. Telinga kita juga bisa merasakan kenaikan kuat bunyi itu. perhitungan desibel, cara menghitung desibel suara,

cro3

Ternyata bahwa telinga orang mengindera kenaikkan  yang sama dari dua peristiwa diatas, sebab yang diindera bukanlah penambahan daya, melainkan yang  diindera adalah perbandingan antara daya-daya bunyi. Dalam kedua peristiwa tersebut perbandingan kuat bunyi adalah sama yaitu 10. Tetapi telinga kita merasakan seakan-akan kuat bunyi dinaikkan bukan 10 kali, melainkan log10 10 = 1 kali. Berdasarkan pengalaman dari peristiwa diatas, maka jikalau dalam teknik komunikasi (juga dalam teknik Audio ), kita hendak menyatakan perbandingan daya, perbandingan tegangan dan perbandingan arus sebaiknya secara logaritma.Satuan yang dipakai untuk menyatakan perbandingan secara logaritma adalah Bel.

Contoh soal desibel

Daya D2 = 100 W dan daya D1 = 0,1 W berapa Bel-kah D2 lebih besar dari D1?
Penyelesaian soal perhitungan desibel : log10 D2/D1 =  log10 100/0,1 =  log10 1000 = 3 Bel
Untuk keperluan praktek satuan Bel ternyata terlampau besar, maka dipakailah satuan yang 1/10 nya, yaitu deciBel. 1 Bel = 10 decibel, disingkat = 10 dB.
cro2

Rumus skala decibel suara

Jika daya input pada suatu rangkaian ataupun pada suatu sistem adalah Di dan daya outputnya adalah Do, maka  bandingan daya itu ada :

dB = 10 log10 Do/Di

Contoh: Daya input Di = 1 mW daya output Do = 40 W. Hitunglah berapa dB perbandingan daya tersebut.
Penyelesaian:
Bandingan daya = 10 log10 Do/Di  (dB)
= 10 log10 40/0,001
= 10 log10 40000
= 46 dB
Jika daya input Di sama dengan daya output Do, maka dalam hal ini tidak terjadi penguatan. Jadi penguatan dayanya Do/Di = 1 atau kalau dijadikan dB = 10 log10 Di/Do  = 10 log10 1 = 0 dB.
0 dB adalah sesuai dengan bandingan daya 1:1, Jika terjadi pelemahan, dalam hal ini Do<Di, maka akan memperoleh bandingan yang berbalikan dari bandingan untuk penguatan.

Baca juga Cara untuk menghitung Frequensi dengan Osiloskop

Contoh:
Daya input Di = 2 W daya output Do = 1 W. Hitunglah berapa dB perbandingan daya tersebut.
Penyelesaian:
Bandingan daya = 10 log10 Di/Do  (dB)
= 10 log10 2/1
= 10 log10 2
= 3 dB
Tetapi karena disini terjadi suatu pelemahan, maka dipakailah tanda– (negatif). Jadi penguatannya ada–3 dB.
Dalam teknik elektronika banyak dilakukan pengukuran tegangan input maupun tegangan output, bandingan daya dalam harga-harga tegangan adalah:

Di = Vi2/Ri              Do = Vo2/Ro
Vo2/Ro
dB = 10 log10 Di/Do  = 10 log10 ————- Vi2/Ri

dB = 10 log10 (Vo2/Ro x Ri/Vi2)
Karena Ro = Ri, maka persamaan menjadi dB =  10 log10 (Vo2/ Vi2)
dB =  10 log10 (Vo/ Vi)2
dB = 20 log10 Vo/ Vi

 dB = 20 log10 (Vo/ Vi)

Contoh:
Tegangan sinyal input Vi = 5 mV, tegangan sinyal output Vo = 5 V. Hitunglah penguatan tegangannya dalam satuan dB.
Penyelesaian:
Penguatan tegangan (Av)  = 20 log10 (Vo/ Vi)
= 20 log10 (5/ 0,005 )
= 20 log10 1000
= 20 x 3 = 60 dB
Rangkuman
Rumus untuk menghitung penguatan daya sebuah  Amplifier secara  logaritmis adalah dB = 10 log10 Do/Di.
Rumus untuk menghitung penguatan tegangan sebuah  Amplifier  secara  logaritmis adalah dB = 20 log10 Vo/Vi.

Tugas
Ukurlah besarnya penguatan tegangan sinyal Audio  dalam satuan dB sebuah pre-amp penguat Audio  yang diberi sinyal input 100 mVpp frekuensi 1000 Hz dari AFG.

Tes Formatif
Tuliskan rumus penguatan daya sinyal Audio  sebuah Amplifier dalam satuan dB
Tuliskan rumus penguatan tegangan sinyal Audio  sebuah Amplifier dalam satuan dB
Sebuah pre-Amplifier audio diberi sinyal input dari AFG 100 mVpp dengan frekuensi 1000 Hz. Pada outputnya terukur tegangan sinyal sebesar 4 Vpp. Hitunglah penguatan tegangannya dalam satuan dB.
Sebuah Power Amplifier Audio  menghasilkan daya output pada loud speaker 100 W. Penguatan dayanya 10 dB. Hitunglah besarnya daya inputnya.

Baca juga cara menghitung Amplitudo gelombang dengan Osiloskop

Kunci Jawaban
..
..
..

Lembar Kerja
Judul: Mengukur Penguatan Tegangan
Alat dan Bahan:
Catu daya DC 0 – 12 volt = 1 buah
Audio  Frekuensi Generator (AFG) = 1 buah
Osiloskop (CRO) = 1 buah
Multimeter = 1 buah
Kabel jumper = secukupnya
Rangkaian pre-amp = 1 buah

Keselamatan Kerja:
Bacalah dan pahami petunjuk praktikum pada setiap lembar kegiatan belajar
Dalam menggunakan meter kumparan putar (volt meter, amper meter dan ohm meter), mulailah dari batas ukur yang besar
Hati-hati dalam menggunakan catu daya DC, tepatkan tegangannya sesuai dengan tegangan kerja rangkaian pre-amp
Jangan meletakkan alat-alat ukur Multimeter (Ohm meter), Osiloskop, AFG dan catu daya ditepi meja agar tidak jatuh.

Langkah kerja:
Siapkan alat dan bahan yang diperlukan.
Nyalakan catu daya DC, tepatkan tegangannya sesuai dengan tegangan rangkaian pre-amp (misalnya 12 volt). Hubungkan kutub positip (+) dan kutub negatip (-) catu daya pada kutub positip (+) dan kutub negatip (-) rangkaian pre-amp.
Nyalakan osiloskop, kalibrasilah untuk vertikal dan horisontalnya.  Hubungkan probe osiloskop pada output rangkaian pre-amp.
Nyalakan AFG, tepatkan frekuensinya pada 1000 Hz gelombang sinus dengan tegangan output 100 mVpp. Hubungkan output AFG pada input rangkaian pre-amp seperti gambar blok dibawah ini:
cro
Amati bentuk gelombang yang ada pada osiloskop, aturlah tombol-tombol yang ada di osiloskop untuk menampilkan bentuk gelombang yang diam.
Aturlah potensio volume pre-amp agar didapat bentuk gelombang output pre-amp yang maksimum tanpa cacat.
Catatlah: Vomaks = ….. Vpp
Ukurlah tegangan sinyal input pre-amp dengan menggunakan osiloskop. Catatlah: Vi = …. mVpp.
Dari hasil pengukuran pada langkah 6 dan 7, hitunglah penguatan tegangan rangkaian pre-amp dalam satuan dB.
Buat kesimpulan dari hasil praktik Saudara.
Kembalikan semua alat dan bahan.

Mudah2an materi cara menghitung desiBel (dB) pada Penguat Audio / Amplifier bermanfaat bagi para guru dan siswa.

BJGP-Rizal, Pembelajaran Online Guru Elektronik © 2016 Guru Ngeblog Theme