Implementasi teknologi mikroelektronik hibrid pada sistem filtering spektrum audio

DARMAWANSYAH, Agung, Promotor Prof. Adhi Susanto, M.Sc., Ph.D

2008 | Disertasi |

Pemrosesan sinyal audio banyak dihasilkan dari penggunaan rangkaian filter aktif. Fungsi umum yang dibutuhkan pada suatu sistem audio berkualitas adalah adanya rangkaian sistem filtering. Rangkaian sistem filtering dioperasikan untuk mendapatkan perbedaan suara dalam kawasan spektrum audio sehingga pendengar dapat mengatur sesuai dengan yang diinginkan untuk mengurangi ketidakidealan respons loudspeaker, menyamakan dengan keaadaan akustik ruang, dan didasarkan atas selera untuk mendapatkan suara yang enak didengarkan. Frekuensi audio pada sistem filtering berkisar antara 20 Hz sampai 20 kHz.Beberapa jenis sistem filtering yang diproduksi secara komersial sebagian besar dirakit dengan teknik penggabungan filter highpass dan filter low-pass. Hal ini tidak effisien karena perhitungan harus dilakukan dua kali untuk menentukan nilai komponen pasif yang digunakan pada frekuensi putus masing-masing filter. Selain itu penguat operasional yang digunakan minimal dua chips. Teknik penggabungan tersebut menghasilkan frekuensi respons, laju penurunan, frekuensi putus dan lebar bidang kurang bagus. Dalam penelitian ini menggunakan filter band-pass untuk menggantikan teknik penggabungan di atas. Salah satu alternatif miniaturisasi rangkaian elektronik menggunakan teknologi mikroelektronik hibrid. Tujuan dari penelitian ini adalah mengimplementasikan teknologi mikroelektronik hibrid pada sistem filtering. Tataletak komponen dibentuk dengan memberikan lapisan pasta konduktor di atas substrat atau PCB melalui proses fotolitografi, pencetakan, pengendapan, pengeringan dan pembakaran. Dapat ditambahkan juga proses pembersihan, penyolderan, pengujian elektrik, dan pengepakan. Langkah dasar pemrosesan dengan teknologi hibrid adalah pembuatan screen. Proses ini hampir sama dengan pencetakan pada umumnya. Tinta atau pasta dilewatkan melalui screen dengan alat yang disebut rakel yang dibuat dari bahan yang tahan terhadap pengaruh kimia. Dengan melewati lubang screen, maka pasta akan lewat dan menempel. Pola yang terdapat pada screen akan menentukan pola yang tercetak pada substrat atau PCB. Perancangan setiap frekuensi putus pada sistem filtering dibangun dari komponen penguat operasional dan komponen pasif Surface Mounting Device. Sistem filtering terdiri atas rangkaian band-pass, atenuator, dan penjumlah. Uji rancangan rangkaian sistem filtering dalam menentukan spesifikasi bentuk respons frekuensi, frekuensi putus, lebar bidang dan laju penurunan menggunakan program PSPICE. Hasil pengukuran dan analisis menghasilkan nilai rata-rata penyimpangan untuk penguatan tegangan = 2,15%, frekuensi putus = 2,67%, laju penurunan = 1,33%, faktor kualitas = 8,11 %. Lebar bidang sistem frekuensi yang dihasilkan antara 20,5 Hz sampai 20,6 kHz. Dalam pengukuran ini juga menunjukkan kestabilan respons frekuensi rangkaian saat dioperasikan pada temperatur-5°C dan 50°C. Dimensi sistem filtering dapat diperkecil sampai lebih dari 50% apabila dibandingkan dengan sistem filtering menggunakan komponen diskret.

Audio signal processing provides a multitude of uses for active filter circuits. Common function required in high quality audio system is filtering system circuit. These circuit can be operated to compensate for the varying levels at which different parts of the audio spectrum and refer to response adjustment that the listener can effect to compensate for non ideal loudspeaker response, to match apparent room acoustic, or simply to suit one taste. The magnitude and frequency range of filtering system circuit in the audio spectrum is typically from 20Hz to 20 kHz.The kinds of filtering system can produce for commercially but almost all of them to built from low pass and high pass filter combaining. It,s not efficient cause we must account every pasive component second times. The first the value pasive component for cut off frequency low pass and the second time the cut off frequency high pass filter. In addition operational amplifier integrated circuit using two chips minimally. The combining the both this filter to produce respons frequency, rool off, cut off frequency and bandwith not good enough. These research uses band pass filter to build filtering system circuit. Hybrid system is one of the alternatives of miniaturizing an electronic circuit. The objective of this research is implementing hybrid microelectronic technology for filtering system circuit. These technology uses screen printing as a method to build filtering system circuits. The method consists of several simple repeatable basic steps, they are photolithography, screen making, printing and burning. As well as those three basic steps there are also cleaning process, soldering, characteristic testing and packaging. Screen printing is similar to printing process in general, it needs a screen, substrat, paste and squeege. Using a squeege which is coated with chemical resist, paste is squeezeed through a screen which is close-fitted on a substrate. With a circuits layout pattern laid on the screen, this process will produce the layout of the circuit on the substrat. The frequency selecting filter section is basically constracted from a set of Op-Amp as the active component and Surface Mounting Devices as pasive component. Sistem filtering consist of sub circuit are band pass filter (main circuit), attenuator and summing. Testing result of the design specification is measured from the response frequency, cut off, gain voltage, rool off, bandwith and quality factor (Q), attenuator and summing output voltage by PSPICE program. The result of measurement and analisist show the mean error percentage of 2,15 % for gain voltage, 2,67% for cut off frequency, 8,11% for quality factor (Q), 1,33% for roll off, and have narrow bandwith. Summing circuit have a good output voltage result. The result also shows the stability of the frequency respons for different voltage and frequency and stability of low temperature (-5°C) and high temperature (50°C). Listening testing result shows the filtering system can be adjustment the variation level sliders at 20,5 Hz – 20,6 kHz frequency range. The dimension filtering system hybrid reduced more 50% when compared with the diskret components.

Kata Kunci : Teknologi mikroelektronik hibrid,Filtering spektrum audio,Hibrid Microelectronic Technology,Filtering System,The Audio Spectrum Band