Dalam metode penerapannya, untuk menandai mode operasi penguat daya ber efisiensi tinggi, sering digunakan istilah Kelas-kelas D, E, F, G, H, dan S. Yang paling tampak dari penguat daya efisiensi tinggi adalah untuk menaikkan daya keluaran. Penguarangan daya masuk searah yang diperlukan untuk menghasilkan daya keluaran yang sama memungkinkan pengurangan ukuran sumber daya.

Konstruksi penguat daya efisiensi tinggi umumnya sangat serupa dengan konstruksi penguat daya RF konvensional untuk daerah daya dan frekuensi yang sama. Di sini digunakan jenis dasar yang sama dari choke, kapasitor pintas, transformator pita lebar, dan filter pita lebar.

Penguat Kelas D

Penguat kelas D pertama kali dibahas oleh Baxandall dengan menggunakan sepasang alat aktif dan rangkaian keluaran tertala. Rangkaian keluaran ditala ke frekuensi penyambungan dan menghilangkan harmoniknya, yang menghasilkan keluaran yang sinusoidal. Efisiensi dari penguat Kelas D ideal sama dengan 100 persen. Ada tiga tipe penguat kelas D, yaitu penguat Kelas D tegangan penyambungan komplementer, penguat Kelas D penyambungan tegangan gandeng transformator, dan penguat Kelas D penyambungan arus gandeng transformator.

Gambar di atas adalah contoh penguat Kelas D beban tertala paralel. Deoda kolektor – emitor tidak pasti ada dan berfungsi untuk mengantisipasi adanya tegangan balik induktif yang berasal dari transformator akibat prinsip kerja switching pada kedua transistor. Teknik penguat seperti di atas banyak sekali diterapkan pada penguat daya audio maupun pada penguat daya RF. Untuk penerapan sebagai linear amplifier, baik pada penguat audio dan penguat linear lainnya seperti pada pita-sisi-tunggal atau SSB (Single Side Band).maka pada bagian basis masing-masing transistor harus diberikan tegangan bias sebesar sekitar 0,6 Volt melalui Center Tap pada Transformator Input (IT). Daya keluaran dari penguat Kelas D diberikan seperti pada rumus di atas. Nilai R adalah R = (m²/n²)R0 yang merupakan impedansi frekuensi fundamental yang terlihat pada kumparan primer dari T2 (dengan kumparan primer yang lain terbuka).

Rencanakan sebuah penguat daya RF Kelas D untuk menyalurkan daya sebesar 50 Watt ke beban 50 Ohm. Ketentuannya adalah Vcc tidak boleh melebihi 28 Vdc.  Pada soal tersebut, yang harus ditentukan adalah : Vcc, perbandingan lilitan, batas arus alat, dan arus masuk searah.

Pertama kali yang harus dihitung adalah nilai R :

Nilai yang baik untuk diambil dari sebuah perhitungan ideal adalah n/m = 2, sehingga kita dapat mengambil nilai yang mendekati nilai kritis R yaitu 12,5. Untuk nilai R = 12,5 apabila kita masukkan pada rumus di atas akan menghasilkan nilai Vcc sebesar 27,8 Vdc. Dengan demikian nilai arus maksimal yang diijinkan adalah :

Sedangkan nilai arus masukan Idc sebesar :

Dari perhitungan rancangan penguat daya kelas D untuk RF di atas, maka nilai Vcc tidak boleh melebihi 27,8 Vdc.

bersambung….

Berikut saya share skema rangkaian osilator pemancar FM dengan komponen utama FET (Field Effect Transistor). Skema osilator ini sudah saya terapkan pada pemancar FM dengan PLL yang pernah saya tulis pada artikel Membuat PLL Pemancar FM Stereo 25 Watt :

Komponen utama dari rangkaian osilator pemancar FM di atas adalah sebuah FET SK192 dengan rangkaian modulator FM dari Deoda Varaktor MV2109. Untuk membuat rangkaian di atas sebaiknya Anda gunakan frekuensi counter untuk  mempermudah pengujiannya. Dilengkapi dengan penguat TTL yang dapat Anda hubungkan langsung dengan rangkaian PLL pada bagian prescaler serta masukan dari pembanding fasa (Phase Detector).

Skema rangkaian di atas sudah saya terapkan pada PLL FM masukan stereo dari multiplexer dengan hasil cukup memuaskan.  Sebaiknya PCB dibuat menggunakan bahan fiber PCB double layer untuk menjamin hasil oscillator FM yang baik. Jalur PCB dapat Anda buat dengan bantuan software PCB Designer. Anda dapat download melalui link di bawah ini :

Download PCB Designer 1.45

Rangkaian osilator pemancar FM di atas memiliki daya sinyal keluaran yang masih sangat kecil sekitar 200 mW. Untuk menguatkannya Anda dapat menggunakan Booster pemancar FM 25 Watt yang skema nya mudah-mudahan dapat segera saya Upload.

Propagasi frekuensi gelombang radio siaran AM yang unik membuat sistem radio AM masih tetap eksis sampai saat ini. Salah satu kelebihan siaran gelombang AM adalah pada propagasi frekuensi yang digunakan yang memungkinkan jangkauan siaran sangat jauh akibat pantulan lapisan ionosfer pada atmosfer. Gelombang datang dari ruang bebas ditangkap oleh antena yang selanjutnya diproses pada penerima radio AM untuk mengembalikan pesan asli yang awalnya memodulasi sinyal pembawa. Berikut ini blok diagram radio AM secara lazimnya :

1. Antena.

Bertugas menerima pancaran radiasi gelombang elektromagnetik radio ruang bebas yang berasal dari pemancar radio. Pada antena selanjutnya energi RF diubah menjadi sinyal listrik dan disalurkan menuju penerima melalui kabel transmisi.

2. Penguat Tala RF.

Sinyal listrik frekuensi tinggi yang dihasilkan oleh antena masih sangat kecil dalam taraf mikrovolt, sehingga harus diperkuat terlebih dahulu agar mencapai level hingga dapat diperkuat oleh tahap selanjutnya yaitu pencampur. Selain itu sinyal dari antena masih mengandung berbagai macam frekuensi dengan spektrum luas sehingga untuk mengoptimalkan penangkapan dan pemilihan frekuensi gelombang yang akan diteruskan ke tahap penguat RF digunakan sebuah sistem penguat tala RF.

3. Pencampur (Mixer).

Tahap Pencampur berfungsi untuk menghasilkan frekuensi antara atau selisih antara frekuensi dari pemancar/pembawa dengan frekuensi osilator lokal. Pencampur akan selalu mengubah setiap frekuensi gelombang dari pemancar (yang di tala) menjadi frekuensi selisih IF (Intermediate Frequency) f_IF yang nilainya tetap. Cara tersebut akan meningkatkan selektivitas penerima radio dan merupakan ciri khas dari sistem radio superheterodyne. Besar nilai  f_IF pada radio AM  komersial adalah 455 kHz mengikuti persamaan :

f_IF = f_OL – f_C

dimana :

• f_IF = frekuensi antara (Intermediate Frequency)
• f_OL = frekuensi osilator lokal
• f_C   = frekuensi gelombang pembawa dari pemancar radio

4. Osilator Lokal.

Osilator lokal berfungsi untuk mengkonversi frekuensi gelombang pembawa menjadi frekuensi antara IF setelah melalui tahap pencampuran pada Mixer. Variabel Kapasitor untuk osilator lokal berupa dua celah – satu poros dengan penguat tala RF sehingga selisih frekuensi penalaan dengan osilator lokal selalu tetap sebesar frekuensi IF. Pada kebanyakan penerima radio komersial, frekuensi osilator lokal selalu lebih tinggi sebesar frekuensi IF dibanding frekuensi pembawa seperti persamaan di atas.

5. Penguat IF I dan Penguat IF II.

Bagian ini menguatkan sinyal selisih f_IF dari tahap pencampur. Menggunakan sistem penguat tertala IF pada frekuensi 455 kHz sekaligus mampu meredam frekuensi bayangan yang masih lolos dari tahap pencampur. Lebar bidang dari penguat IF AM berkisar 9 kHz untuk menjamin selektivitas penerimaan. Pada beberapa sistem radio penerima AM, ada yang dilengkapi dengan filter keramik pada tahap awal atau akhir penguat IF selain pemakaian transformator tala IF.

7. Detektor.

Berbeda dengan radio penerima FM, pada AM digunakan detektor selubung gelombang (Envelope Detector) dengan rangkaian lebih sederhana dibanding detektor FM. Biasa digunakan deoda germanium untuk menjamin linearitas dan sensitifitas keluaran karena germanium memiliki tegangan bias 0,3 V, lebih kecil bila dibandingkan dengan bahan silikon yang berkisar 0,7 V.

8. AGC (Automatic Gain Control).

Sebuah kendali penguatan otomatis dipasang dengan cara mencuplik sebagian sinyal audio keluaran dari detektor. Sinyal ini selanjutnya mengendalikan bias pada penguat IF secara terbalik, dengan demikian diharapkan dapat diperoleh penguatan yang benar-benar terkendali saat sinyal yang ditangkap antena mengalami perubahan level amplitudo yang ekstrim khususnya pada saat puncak sinyal modulasi.

9. Penguat Audio.

Penguat audio menguatkan sinyal audio level rendah dari detektor. Lebar bidang dari penguat audio tidak se ideal pada sistem radio FM karena terbatasnya spektrum sinyal informasi audio yang dapat direproduksi pada sistem radio AM. Blok diagram radio AM. Hal tersebut juga akibat bandwidth yang sangat terbatas pada penguat IF yang menyebabkan komponen frekuensi tinggi pada sinyal informasi audio mengalami peredaman dalam reproduksinya. Dengan demikian jangan berharap kualitas hi-fi dari reproduksi sinyal pesan pada sistem penerima radio AM.

10. Pengeras Suara.

Merupakan tahap akhir dari sistem blok diagram radio penerima AM. Pengeras suara mengubah sinyal listrik audio menjadi getaran mekanik suara yang menggetarkan media udara hingga sampai pada taraf dapat didengar oleh telinga manusia.

1. Menghilangkan Gangguan pada Sumbernya

Cara ini paling sulit dilakukan, karena gangguan pada umumnya tidak dapat dilokalisir dengan tepat, dan pada perambatan melalui jala-jala, sumber gangguan tidak dapat dijangkau. Cara yang paling baik adalah menyelubungi sumber gangguan dengan selubung logam. Agar efektif, maka harus tertutup semua sisinya dengan menerapkan konsep “Sangkar Faraday”. Saluran arus searah harus dilengkapi dengan kondensator. Cara menghilangkan sinyal gangguan pada rangkaian elektronik dan digital.

Pada motor-motor listrik dianjurkan untuk memasang filter sedekat mungkin dengan sambungan ke kolektor, seperti pada gambar di bawah ini :

Nilai kondensator harus ditentukan dengan percobaan. Rangkaian ayunan terbentuk oleh induktansi kumparan dan induktansi saluran, dengan frekuensi resonansi yang harus terletak di luar rentang frekuensi daerah kerja rangkaian elektronik. Pada pengendalian komponen yang mengandung induktansi (magnet, motor, dsb), dipergunakan dioda penyalur untuk membatasi puncak-puncak tegangan da pada relai dirangkaikan kombinasi RC secara paralel dengan kontak-kontaknya.

2. Mempengaruhi Gangguan pada Saluran Transmisi

Pada saluran transmisi, yang merupakan jalan sinyal gangguan dari pemancar (sumber) menuju penerima, terdapat 4 alternatif yang berlainan. Sesuai dengan itu tersedia beberapa cara untuk menghilangkannya.

Kopling kapasitif adalah yang paling sering menjadi penyebab perambatan sinyal gangguan. Cara umum untuk mencegah medan listrik seperti itu adalah dengan menggunakan tabir yang hanya boleh ditanahkan pada satu sisi untuk mencegah perbedaan potensial ground. Untuk saluran transmisi HF, kedua ujung saluran boleh dihubungkan dengan ground. Lintasan melalui sasis atau sistem kabel ground tidak menjadi masalah, karena impedansi tinggi bagi HF tidak berpengaruh. Pada beberapa sumber sinyal, setiap saluran harus diberi tabir terpisah dan ditanahkan secara terpisah pada sumber sinyal yang bersangkutan.

Pada PCB, sebaiknya antara dua jalur yang menyalurkan sinyal ditempatkan jalur ground. Hal ini akan mengurangi kapasitas parasitik hingga seperlimanya. Selain itu, pada bagian yang tidak dipergunakan sedapat mungkin dibiarkan adanya bagian tembaga seluas mungkin yang dihubungkan dengan ground.

Pada transformator, antara sisi primer dan sekunder transformator terdapat kapasitas parasitik, yang mengkopling gangguan (terutama gangguan searah –> dari jala-jala ke bagian catu). Hal itu berarti juga menyalurkan gangguan tersebut ke bagian rangkaian selebihnya. Hal tersebut dapat dicegah dengan memakai transformator dengan lapisan tabir antara primer dan sekunder, dan mentanahkannya. Cara menghilangkan sinyal gangguan pada rangkaian digital.

Pada tabir untuk gangguan medan magnet ada beberapa anjuran :

• Penerima diusahakan sejauh mungkin dari sumber garis gaya magnet.
• Lintasan saluran sebaiknya tidak paralel, tetapi tegak lurus pada medan magnet.
• Hindari aliran arus melalui ground, karena dapat mengalirkan arus yang besar, hal tersebut karena sistem ground mempunyai resistansi yang kecil.
• Permukaan induksi diusahakan sekecil mungkin. Pada induksi tegangan, luas permukaan saluran mempunyai peranan yang menentukan. Saluran sinyal dan saluran ground yang bersangkutan harus berjajar sedekat mungkin.

Pada frekuensi hingga 1 MHz, pemakaian saluran yang dipilin merupakan ideal, karena garis-garis medan pada kumparan akan saling meniadakan dari samping hingga ke luar. Pada beberapa jenis kawat, sebaiknya kawat dipilin bersama dengan kawat ground-nya. Pemilinan ini dapat meredam gangguan hingga 40 dB.

Pada frekuensi yang lebih tinggi (hingga 1 GHz), pemakaian kabel koaksial adalah ideal. Dalam hal ini, aturan bahwa tabir hanya boleh ditanahkan pada satu sisi dan tidak boleh mengalirkan arus tidak berlaku karena selubung luar tidak berfungsi sebagai tabir melainkan berfungsi untuk menetralisir medan yang dibentuk oleh kawat yang ada di dalam, sehingga kombinasi ini tidak menimbulkan gangguan.

Pada gangguan yang diteruskan akibat kopling galvanis, terdapat tiga persolanan. Pertama adalah cara menghindarkan puncak-puncak tegangan pada saluran jala-jala. Kedua adalah menghilangkan sinyal gangguan yang timbul akibat catu daya yang berbentuk pulsa. Persoalan ketiga adalah pentanahan.

Untuk mengatasi puncak-puncak tegangan pada saluran jala-jala paling baik dicegah dengan tapis/filter. Filter yang paling efektif adalah  filter jenis phi ganda dan paling baik dipasang langsung pada lubang masuk ke kotak peralatan.

Pada sinyal gangguan yang timbul akibat beban catu daya yang berbentuk pulsa yang timbul pada saluran tegangan catu akibat penutupan/pemutusan, terutama yang disebabkan oleh tingkat daya digital, dapat dihilangkan dengan kondensator keramik atau tantalum. Keistimewaan kondensator jenis gulungan adalah bahwa gulungan tersebut merupakan rangkaian seri dari induktansi dan kapasitansi, yang pada beban berpulsa (pada frekuensi tinggi) besarnya melebihi induktansi. Kondensator yang dapat dipergunakan adalah 20 nF hingga 1 µF, yang dihubungkan secara paralel dengan kondensator elektrolit catu daya. Selain itu, pada PCB, setiap IC sebaiknya dipasang kondensator sekitar 0,1 µF langsung pada saluran catu daya IC sebagai kompensasi atas pengaruh induktansi jalur PCB. Hal tersebut untuk mengantisipasi timbulnya gangguan karena pulsa arus.

Sistem Pentanahan yang ideal adalah berbentuk bintang dibandingkan pentanahan seri yang sering tidak berhasil mengatasi munculnya gangguan sinyal pada rangkaian elektronik dan digital, karena masing-masing arus dan gangguan terbaur pada setiap modul. Dalam praktek sering dijumpai teknik pentanahan kombinasi, yaitu pentanahan seri seri pada PCB dan pentanahan bintang untuk saluran dari masing-masing kelompok komponen ke titik ground. Pada saluran transmisi sinyal, karena perbedaan potensial ground dan adanya pancaran gangguan, kadang-kadang persoalan galvanis tidak timbul. Dalam hal ini, pemisahan potensial dapat dilakukan dengan pertolongan optokopler (opto coupler). Dengan demikian dapat diperoleh pemisahan total terhadap potensial tegangan searah, dan menghindarkan arus yang timbul karena perbedaan potensial serta edaran arus derau.

3. Menghilangkan Gangguan pada Penerima

Prinsipnya, pada penerima tidak banyak yang dapat dilakukan untuk mencegah gangguan. Kotak logam yang tertutup dapat dipakai sebagai selubung. Saat ini sudah banyak logam yang mudah menghantarkan listrik dan dapat melawan medan listrik maupun magnet. Khusus untuk mencegah medan magnet, diperlukan bahan dengan permeabilitas tinggi yang dapat “menghisap” medan magnet (besi atau logam feromagnetik lainnya). Menghilangkan sinyal gangguan pada rangkaian elektronik dan digital. Pada saluran masukan, sinyal gangguan frekuensi tinggi yang terbaur dengan sinyal yang sebenarnya, dapat disaring oleh tapis frekuensi rendah. Pada rangkaian digital, hal ini menyebabkan kecuraman lereng pulsa berkurang sehingga harus diperbaiki dengan pemicu schmitt atau schmitt trigger.

Sebelumnya mungkin Anda pernah melihat antena yang seperti ini :

Antena seperti di atas harganya bisa ratusan ribu rupiah, namun dengan sedikit trik kita dapat membuat antena dengan kemampuan kerja tidak kalah seperti di atas dengan biaya yang sangat murah bahkan dapat dibilang gratis. Berikut saya share rancangan pembuatan antena modem portable sederhana namun hasilnya luar biasa. Antena Yagi Induksi.

Sebenarnya ada banyak sekali sistem antena omnidirectional yang dapat kita buat. Kali ini saya merancang antena 2 x 5/8 lamda dengan sistem base-loading dan pembalik-fasa. Karena modem yang saya gunakan tidak tersedia konektor antena eksternal, maka pada desain kali ini saya menggunakan sistem induksi. Berikut skema antena portable modem smartfren yang saya buat :

Alat dan Bahan :

1. Kawat email diameter 2 mm dengan panjang total  sekitar 120 cm
2. Pipa PVC untuk instalasi listrik
3. Tang potong, dsb

Cara Pembuatan :

Cara pembuatan antena portable modem gsm/cdma 800 MHz sistem induksi sangatlah mudah karena kita tidak membutuhkan solder menyolder melainkan hanya perlu melakukan pembentukan kawat email sesuai skema gambar di atas. Kita hanya memerlukan 2 buah potongan pipa instalasi listrik pvc sepanjang 5 cm dan 20 cm masing-masing untuk pembalik fase dan untuk penyangga. Penguat sinyal wifi modem.  Untuk lebih jelasnya seperti ini penampakannya :

Gambar dari kiri : Base-Loading dan Kumparan Induksi, Tahap Pembalik Fasa, Penampakan Keseluruhan

Memang kelihatan sangat sederhana dan amburadul. Memang saat membuatnya hanya berdasarkan bahan yang ada yang saya ambil dari junk box sehingga praktis tanpa keluar biaya sama sekali. Dari hasil uji coba ternyata sangat memuaskan. Biasanya kondisi sinyal hilang timbul pada level 1 s/d 3 bar, setelah menggunakan antena portable modem tersebut sinyal smartfren dapat mencapai 4 bar stabil gak pernah turun pada jaringan CDMA 1x dan EVDO.

Konstruksi antena portable modem di atas memang masih jauh dari kata layak jual, karena memang asal bikin yang penting dapat berfungsi berdasar teori pembuatan antena. Mungkin para pembaca yang ingin membuat sesuai skema di atas dapat membuat dengan konstruksi yang lebih bagus lagi.

Untuk lebih jelasnya kita perhatikan blok diagram sebuah pemancar FM sederhana :

Blok Diagram Pemancar FM Stereo

1. Encoder

Bagian ini merupakan tahap awal masukan yang berasal dari audio-prosessor dan hanya ada pada sistem pemancar FM stereo. Pada sistem pemancar mono bagian ini tidak ada. Encoder mengubah sinyal perbedaan L dan R menjadi sinyal komposit 38 kHz termodulasi DSBSC. Lebih jelasnya silahkan baca artikel saya mengenai Sistem Pemancar FM Stereo.

2. Modulator FM/PM

Modulator FM (Frequency Modulation) atau dapat juga berupa modulator PM (Phase Modulation). Prinsip dasarnya adalah sebuah modulator reaktansi. Pada FM, sinyal audio level daya rendah mengguncang reaktansi kapasitif dari varaktor deoda untuk menghasilkan deviasi frekuensi osilator. Amplitudo tertinggi sinyal audio berakibat pada turunnya nilai kapasitansi (naiknya reaktansi kapasitif) varaktor sehingga frekuensi osilator berada pada nilai tertinggi. Sebaliknya, pada level terendah sinyal pemodulasi, berakibat pada naiknya kapasitansi (turunnya reaktansi kapasitif) varaktor sehingga frekuensi osilator berada pada nilai terendah. Lebar deviasi tidak lebih dari 75 kHz untuk setiap sisi atau 150 kHz secara keseluruhan.

3. Osilator

Membangkitkan getaran frekuensi tinggi sesuai dengan frekuensi lingkar tala dari generator tala yang pada umumnya menggunakan resonator paralel berupa LC jajar. Nilai C dibangun sebagian atau keseluruhan menggunakan varaktor deoda yang ada pada bagian modulator (untuk tipe modulator dengan varaktor). Pada FM komersial, frekuensi kerja osilator mulai 87,50 MHz s/d 108,50 MHz untuk FM II dan 75,50 MHz s/d 96,50 MHz untuk FM I.

4. Buffer (Penyangga)

Penyangga (buffer) berfungsi menguatkan arus sinyal keluaran dari osilator. Sebuah penyangga identik dengan rangkaian dengan impedansi masukan tinggi dan impedansi keluaran rendah sehingga sering digunakan emitor follower pada tahap ini.

5. Driver (Kemudi)

Rangkaian driver berfungsi mengatur penguatan daya (tegangan dan arus) sinyal FM dari penyangga sebelum menuju ke bagian penguat akhir. Pada sistem pemancar FM sering digunakan penguat kelas A untuk menjamin linieritas sinyal keluaran. Mengingat efisiensi penguat kelas A yang rendah (hanya sekitar 30%), maka perlu beberapa tingkatan driver sebelum penguat akhir (final amplifier). Pada tahap driver, penggunaan tapis -lolos-bawah sangat dianjurkan untuk menekan frekuensi harmonisa.

6. Penguat Akhir (Final Amplifier)

Bagian penguat akhir merupakan unit rangkaian penguat daya RF efisiensi tinggi, untuk itu sering dan hampir selalu digunakan penguat daya RF tertala kelas C karena menawarkan efisiensi daya hingga “100%”. Bagian akhir dari penguat akhir mutlak dipasang filter untuk menekan harmonisa frekuensi.

7. Antena

Mengubah getaran listrik frekuensi tinggi menjadi gelombang elektromagnetik dan meradiasikannya ke ruang bebas. Jenis antena sangat berpengaruh pada pola radiasi pancaran gelombang elektromagnetik.

8. Catu Daya (Power Supply)

Catu daya harus mempu mensuplay kebutuhan daya listrik mulai dari tingkat modulator – osilator sampai tingkat penguat akhir daya RF. Pemasangan shelding pada blok pen-catu daya merupakan hal penting untuk sistem pemancar FM, selain itu pemakaian filter galvanis sangat dianjurkan untuk menekan sinyal gangguan pada rangkaian jala-jala dan sebaliknya.

Dalam sebuah blok diagram pemancar FM stereo seperti gambar di atas, untuk dapat bekerja dengan baik, diperlukan penalaan rangkaian. Dalam sistem pemancar FM modern, tingkat encoder sampai dengan driver telah tersedia dalam bentuk modul yang dikenal dengan istilah Excitter FM Stereo. Pada modul semacam itu tidak diperlukan penalaan rangkaian secara manual karena rangkaian tala sudah dirancang sedemikian rupa untuk dapat bekerja pada bidang yang lebar, sehingga penalaan hanya dilakukan pada bagian input dan output penguat akhir daya RF.

Pada teknik rekaman yang paling tua, piringan tergores secara sederhana dengan cara berbicara ke dalam sebuah diafragma yang terpasang pada sebuah jarum yang menggores jalur dalam tabung lilin berputar. Sejak saat itu menjadi sejarah perekaman dan sampai sekarang cara dan prinsipnya tetap sama, yaitu menggunakan gelombang suara untuk menyebabkan jalur tergores dalam bentuk gelombang suara pada bahan yang termasuk lunak, dan dapat diproduksi dalam bentuk piringan dalam jumlah besar dengan cetakan.

Pada masa sekarang, cara perekaman piringan hitam merupakan suatu gabungan yang sangat rumit dari teknik-teknik listrik dan mekanik. Suara dari sejumlah mikropon digabungkan, dipadukan dan direkam pada pita magnetis. Selanjutnya pita magnetis dimainkan kembali, dan setelah penguatan, gelombang listrik terakhir digunakan untuk menjalankan perangkat penggores dari sebuah alat bubut perekam. Ini terdiri dari sebuah pesawat putar piringan hitam yang sangat rumit dengan konstruksi yang baik, dan penggores yang terdiri dari sebuah pena (stylus) yang dijalankan oleh getaran elektromagnetis yang serupa dengan mekanisme pengeras suara yang dijalankan oleh gelombang listrik dari penguat.

Sesuai dengan namanya, perangkat perekaman (penggores) digerakkan secara teratur melintasi piringan oleh sebuah mekanisme pesawat jalur-ulir yang hampir serupa dengan pesawat penggores ulir yang digunakan dalam sebuah rancangan alat bubut. Apabila tidak ada isyarat listrik, gerakan ulir menjamin penggoresan jalur spiral, dimulai dari pinggiran piringan dan berakhir dekat pusat dan memakan waktu kira-kira 20 – 30 menit untuk satu goresan yang sempurna dalam “Long-play” yang paling modern. Bila perangkat penggores digerakkan oleh isyarat listrik, pena akan bergetar dari sisi ke sisi, dalam gerakan yang rumit, sehingga jalur tergores dalam bentuk gelombang. Hal tersebut ditunjukkan sebagai jalur yang dimodulasi seperti gambar di bawah ini :

Perekaman kanal L (a) dan R (b) pada perekaman stereo Piringan Hitam

Dimensi Jalur Perekaman

Kecepatan berputar dari piringan hitam adalah 33 1/3 RPM. Sehingga pada Long Play kira-kira 12,7 cm (5 inchi) dari pusat piringan, kecepatan rata-rata pada bagian ini adalah kira-kira 4,5 cm/detik. Untuk merekam sebuah gelombang 20 Hz (pada perioda 1/20 detik), dalam waktu tersebut, piringan bergerak 2,25 mm, sehingga diperlukan 2,25 mm panjang jalur untuk merekam satu gelombang sempurna 20 Hz.

Pandangan Mikroskopik Hasil Perekaman pada Piringan

Di satu sisi, untuk merekam gelombang dengan frekuensi 20 kHz pada piringan hitam, memerlukan sebuah jarak jalur yang hanya sepanjang 0,0025 mm, suatu jarak yang luar biasa pendek untuk menghasilkan sebuah goresan sempurna. Itulah sebabnya mengapa kondisi rekaman Long-play demikian pentingnya, termasuk pencetakan dan pengemasan Long-play sedemikian kritisnya terhadap mutu rekaman. Tetapi teknik rekayasa modern telah cukup baik untuk melakukan hal ini, bahkan sudah mampu menggores piringan hitam dengan sempurna pada frekuensi gelombang 60 kHz atau lebih dan sudah mampu memproduksinya.

Setelah piringan induk digores pada pesawat bubut penggores, dan telah diperiksa dengan teliti sekali, lalu dilapisi secara elektronik. Dengan cara ini didapatkan copy/salinan logam yang sama dengan aslinya, tetapi salinan yang negatif, dengan punggung bukit yang sesuai dengan jalur-jalur. Semua proses harus dikerjakan dengan sangat teliti bila diinginkan hasil yang bermutu tinggi.

Kesalahan yang paling kecil saat merekam pada piringan hitam akan mengakibatkan kerusakan pada jalur-jalur yang halus dan akan menyebabkan reproduksi suara berisik yang penuh bunyi garukan, desah dan dehem yang tidak pernah ada pada rekaman aslinya.

Berikut ini saya share skema rangkaian speaker aktif sederhana. Ini merupakan hasil pengalaman yang saya dokumentasikan. Rangkaian speaker aktif ini berdaya kecil dan dibangun dengan komponen utama IC TA7283AP dari Toshiba.

IC is able to strengthen the power of up to about 5 watts. Using resource +12 Vdc – 2 Amperes. For the power supply should be used full-wave to obtain optimal results. The following schematics and PCB lane 5 Watt active speakers. IC ini mampu menguatkan daya hingga sekitar 5 Watt. Menggunakan sumber daya +12Vdc – 2 Ampere. Untuk catu daya sebaiknya digunakan gelombang penuh untuk mendapatkan hasil yang optimal. Berikut ini skema rangkaian  speaker aktif 5 Watt :

Skema Rangkaian Speaker Aktif 5 Watt TA7283AP Toshiba

Gambar Jalur PCB Speaker Aktif 5 Watt

Active speaker series serves to reinforce the audio signal from the level of a few tens of milliwatts to several watts or several tens of watts. The circuit above is sufficient to meet the needs of the audio amplifier output space of a PC computer. The above circuit is able to meet the needs of personal audio with reference to the standard optimal 2 Watt/m2 needs. Rangkaian speaker aktif berfungsi untuk menguatkan sinyal audio dari taraf beberapa puluh miliwatt  menjadi beberapa watt atau beberapa puluh watt. Rangkaian di atas sudah cukup untuk memenuhi kebutuhan penguat audio ruangan dari keluaran komputer PC.

Berikut ini gambar Blok diagram radio penerima FM :

1. Antena Penerima. Antena dapat bersifat omnidirectional (ke segala arah) untuk pemakaian umum atau sangat terarah untuk komunikasi titik ke titik. Gelombang yang merambat dari pemancar menginduksi tegangan lemah dalam antena penerima. Besarnya amplitudo tegangan antena yang terinduksi antara beberapa puluh milivolt sampai kurang dari 1 mikrovolt, tergantung pada berbagai kondisi. Pada penerima FM komersial banyak digunakan antena omnidirectional 1/4 lamda (panjang gelombang) untuk pemakaian umum dengan menggunakan chasis pesawat sebagai pentanahan.

2. Penguat Tala RF. Tingkat ini menaikkan daya sinyal ke tingkat yang cocok untuk masukan ke pencampur (mixer) dan membantu mengisolasi osilator lokal dari antena. Tingkat ini tidak memiliki tingkat pemilahan frekuensi yang tinggi, tetapi berperan untuk menolak sinyal-sinyal yang sangat jauh dari saluran yang diinginkan. Tingkat daya sinyal ini perlu dinaikkan sebelum dicampurkan, karena adanya derau yang tidak diinginkan masuk ke tingkat pencampur.

3. Osilator Lokal. Osilator lokal dalam penerima ditala untuk menghasilkan frekuensi f_LO yang berbeda dengan frekuensi sinyal datang f_RF sebesar frekuensi intermediate (antara) f_IF. Dengan demikian f_LO adalah sama dengan f_RF + f_IF atau f_RF – f_IF. Pada banyak penerapan, seringkali digunakan frekuensi osilator lokal f_LO lebih tinggi dibandingkan dengan frekuensi sinyal datang f_RF, sehingga berlaku persamaan f_LO = f_RF + f_IF atau f_IF = f_LO – f_RF.

4. Mixer. Merupakan pencampur, alat tidak linear yang menggeserkan sinyal yang diterima pada f_RF ke frekuensi intermediate f_IF. Modulasi pada pembawa yang diterima juga diubah ke frekuensi intermediate.

5. Penguat Tala IF. Berfungsi menaikkan sinyal ke tingkat yang cocok untuk dideteksi dan menyediakan sebagian besar pemilahan frekuensi yang diperlukan untuk “melewatkan” sinyal yang diperlukan dan menyaring keluar (filter) sinyal-sinyal yang tidak diinginkan yang terdapat dalam keluaran pencampur. Karena rangkaian penguat tala IF selalu bekerja pada frekuensi tetap (f_IF), maka sering digunakan filter-filter keramik atau kristal untuk dapat melakukan pemilahan yang baik.

6. Pembatas Penguat Tala IF. Berfungsi membatasi sinyal keluaran dari penguat tala IF. Pada blok diagram radio  penerima FM di atas, pembatasan ini berfungsi untuk mendapatkan nilai linear dari sinyal IF sebelum masuk ke Detektor yang sering berupa rangkaian Diskriminator fasa. Penguat tala IF dan Pembatas Penguat Tala IF membentuk  sebuah rangkaian BPF dengan Band Width 150 kHz pada nilai tengah 10,7 MHz.

7. Detektor AGC. Automatic Gain Control. Merupakan umpan balik negatif dengan mencuplik amplitudo sinyal dari penguat IF untuk menggerakkan rangkaian AGC yang selanjutnya mengendalikan gain dari Penguat Tala RF dan Penguat Tala IF. Bagin ini hampir sama dengan yang ada pada blok diagram radio penerima AM.

8. Diskriminator. Pada dasarnya merupakan detektor FM yang berfungsi memulihkan sinyal pesan asli dari masukan IF termodulasi. Detektor jenis ini mendeteksi simpangan frekuensi (deviasi frekuensi) pada sinyal pembawa termodulasi FM dan mengubahnya menjadi beda tegangan pada keluarannya.

9. AFC. Automatic Frequency Control bekerja berdasarkan feedback negatif yaitu dengan diturunkan sebuah sinyal yang besarnya sebanding dengan deviasi rata-rata dari frekuensi tengah yang diterima pada titik tengah Band Pass IF penerima. Sinyal ini digunakan untuk mengubah reaktansi sebuah varaktor pada rangkaian osilator untuk menggeser frekuensinya, sehingga cukup untuk mengimbangi deviasi dan membawa sinyal tersebut kembali ke tengah Band Pass IF.

10. De-Emphasis. Pada Blok Diagram radio FM, rangkaian ini berfungsi menekan kebisingan penerimaan akibat penerapan pre-emphasis pada pemancar dengan 6 dB/Oktaf, dengan demikian jaringan kebisingan dapat diratakan pada sisi keluarannya.

11. Volume dan Penguat Audio. Bertugas menaikkan tingkat daya sinyal audio keluaran detektor setelah melalui de-emphasis ke harga yang cocok untuk menggerakkan pengeras suara.

12. Pengeras Suara (Loudspeaker). Mengubah informasi sinyal listrik audio kembali ke bentuk aslinya yaitu gelombang suara.

Dalam praktek, banyak sekali variasi dari sistem penerima radio FM yang dapat dijumpai, sehingga tidak satupun diagram blok radio fm yang dapat dianggap khas.

Selain digunakan untuk membuat Induktor toroida, dasarnya ferit bead banyak dipakai sebagai peredam parasitik pada VHF dan UHF pada terminal masukan dan keluaaran penguat RF. Aplikasi praktis lainnya adalah dalam jaringan dekopling yang dipakai untuk mencegah mengalirnya energi RF yang tidak diinginkan dari satu bagian rangkaian ke bagian lain rangkaian lainnya. Ferit bead juga dipakai untuk meredam interferensi RF dan interferensi TV dalam perangkat Hifi dan TV.

Dalam beberapa rangkaian RF VHF dan UHF, hanya diperlukan pemakaian satu cincin ferit atau lebih pada seutas kawat untuk menghasilkan RFC (Radio Frequency Cooke). Beberapa lilitan kawat tembaga dapat dibuat pada cincin ferit yang lebih besar untuk meningkatkan induktansi efektif lilitan tersebut. Sebuah induktor tanpa inti (inti udara) akan meningkat dengan sangat signifikan nilai induktansi nya apabila diselipkan sebuah ferit di dalamnya.

Untuk membuat induktor toroida atau inti ferit bead, perlu diketahui jumlah lilitan yang dipakai pada induktor toroida yang dapat dihitung dengan mengetahui nilai A_L, yaitu indeks induktansi untuk ukuran inti dan permeabilitas yang dipakai. Tabel-tabel di bawah ini memberikan informasi-informasi penting untuk inti toroida.

Nomor tipe toroida untuk suatu inti tersusun dari penunjuk ukuran inti pada kolom kiri atas, ditambah nomor campurannya. Sebagai contoh, inti berdiameter setengah inchi dengan campuran nomor 2 diberi nomor tipe T-50-2. Nilai A_L adalah 49 dan frekuensi operasi yang dianjurkan adalah 1 sampai 30 MHz. Permeabilitas inti tersebut adalah 10.

Banyaknya lilitan untuk induktansi tertentu pada satu jenis inti dapat ditentukan dengan rumus :

Contoh : Dikehendaki induktor toroida dengan nilai induktansi 10 µH pada inti T-50-2, sesuai rumus di atas. Maka diketahui nilai induktansi adalah 10 µH dan indeks induktansi (A_L) adalah 49. Maka jumlah lilitan kawat adalah :

Dengan demikian, untuk membuat induktor toroida atau inti ferit bead dengan induktansi 10 µH pada inti Toroida tipe T-50-2, dibutuhkan 45 lilitan. Kita dapat gunakan kawat ukuran 24 ke atas sesuai tabel jumlah lilitan. Di tabel tersebut ditunjukkan banyaknya lilitan maksimum yang dapat dibuat pada suatu tipe inti. Sebagai contoh, inti T-68 akan berisi 49 lilit kawat nomor 24, dan 101 lilit untuk kawat nomor 30, dan seterusnya.