8B - Karakteristik Dasar OP-AMP [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM EL-8 (KARAKTERISTIK DASAR OP-AMP) MATA KULIAH ELEKTRONIKA ANALOG Dosen Pengampu : Yesiana Arimurti, S.Si, M.Sc.



disusun oleh : Stefanni Viga Gracia P. K2316058 Kelas B



PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2017



Daftar Isi A.



Judul ....................................................................................................................... 3



B.



Tujuan..................................................................................................................... 3



C.



Dasar Teori ............................................................................................................. 3



D.



Alat dan Bahan .................................................................................................... 14



E.



Prosedur ............................................................................................................... 16 1.



Persiapan ............................................................................................................ 16



2.



Langkah Kerja .................................................................................................... 16



F.



Skema Alat ........................................................................................................... 18 1.



Pengambilan data Penguat Inverting ................................................................. 18



2.



Pengambilan data Penguat Non Inverting.......................................................... 18



G.



Hasil Percobaan ................................................................................................... 19



H.



Analisis Data ........................................................................................................ 20



I.



Kesimpulan........................................................................................................... 24



J.



Daftar Pustaka ..................................................................................................... 25



K.



Lampiran .............................................................................................................. 26



A.



Judul “Karakteristik Dasar Op-Amp”



B.



Tujuan 1. Membuktikan karakteristik OP-AMP sebagai penguat. 2. Mengetagui pengaruh frekuensi terhadap penguatan.



C.



Dasar Teori Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang



terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output. Op-amp ini digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-mcam atau dapat juga digunakan untuk operasi-operasi tak linier, dan seringkali disebut sebagai rangkaian terpadu linier dasar. Penguat operasional (Op-Amp) merupakan komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai amplifier multiguna dalam bentuk IC dan memiliki simbol sebagai berikut : 



Simbol Operasional Amplifier (Op-Amp)



Prinsip kerja sebuah operasional Amplifier (Op-Amp) adalah membandingkan nilai kedua input (input inverting dan input non-inverting), apabila kedua input bernilai sama maka output Op-



amp tidak ada (nol) dan apabila terdapat perbedaan nilai input keduanya maka output Op-amp akan memberikan tegangan output. Operasional amplifier (Op-Amp) dibuat dari penguat diferensial dengan 2 input. Sebagai penguat operasional ideal , operasional amplifier (OpAmp) memiliki karakteristik sebagai berikut : 



Impedansi Input (Zi) besar = ∞







Impedansi Output (Z0) kecil= 0







Penguatan Tegangan (Av) tinggi = ∞







Band Width respon frekuensi lebar = ∞







V0 = 0 apabila V1 = V2 dan tidak tergantung pada besarnya V1.







Karakteristik operasional amplifier (Op-Amp) tidak tergantung temperatur / suhu. Op-amp di dalamnya terdiri dari beberapa bagian, yang pertama adalah penguat diferensial, lalu ada tahap penguatan (gain), selanjutnya ada rangkaian penggeser level (level shifter) dan kemudian penguat akhir yang biasanya dibuat dengan penguat pushpull kelas B. Gambar-2(a) berikut menunjukkan diagram dari op-amp yang terdiri dari beberapa bagian tersebut.



Gambar-2 (a) diagram blok Op-Amp



Gambar-2 (b) : Diagram schematic simbol Op-Amp Simbol op-amp adalah seperti pada gambar-2(b) dengan 2 input, non-inverting (+) dan input inverting (-). Umumnya op-amp bekerja dengan dual supply (+Vcc dan –



Vee) namun banyak juga op-amp dibuat dengan single supply (Vcc – ground). Simbol rangkaian di dalam op-amp pada gambar-2(b) adalah parameter umum dari sebuah opamp. Rin adalah resitansi input yang nilai idealnya infinit (tak terhingga). Rout adalah resistansi output dan besar resistansi idealnya 0 (nol). Sedangkan AOL adalah nilai penguatan open loop dan nilai idealnya tak terhingga. Saat ini banyak terdapat tipe-tipe op-amp dengan karakterisktik yang spesifik. Op-amp standard type 741 dalam kemasan IC DIP 8 pin sudah dibuat sejak tahun 1960an. Untuk tipe yang sama, tiap pabrikan mengeluarkan seri IC dengan insial atau nama yang berbeda. Misalnya dikenal MC1741 dari motorola, LM741 buatan National Semiconductor, SN741 dari Texas Instrument dan lain sebagainya. Tergantung dari teknologi pembuatan dan desain IC-nya, karakteristik satu op-amp dapat berbeda dengan op-amp lain. Tabel-1 menunjukkan beberapa parameter op-amp yang penting beserta nilai idealnya dan juga contoh real dari parameter LM714.



tabel-1 : parameter op-amp yang penting Op-amp idealnya memiliki penguatan open-loop (AOL) yang tak terhingga. Namun pada prakteknya op-amp semisal LM741 memiliki penguatan yang terhingga kira-kira 100.000 kali. Sebenarnya dengan penguatan yang sebesar ini, sistem penguatan op-amp menjadi tidak stabil. Input diferensial yang amat kecil saja sudah dapat membuat outputnya menjadi



saturasi. Pada bab berikutnya akan dibahas



bagaimana umpan balik bisa membuat sistem penguatan op-amp menjadi stabil. Op-amp ideal mestinya bisa bekerja pada frekuensi berapa saja mulai dari sinyal dc sampai frekuensi giga Herzt. Parameter unity-gain frequency menjadi penting jika op-amp digunakan untuk aplikasi dengan frekuensi tertentu. Parameter AOL biasanya adalah penguatan op-amp pada sinyal DC. Response penguatan op-amp menurun



seiring dengan menaiknya frekuenci sinyal input. Op-amp LM741 misalnya memiliki unity-gain frequency sebesar 1 MHz. Ini berarti penguatan op-amp akan menjadi 1 kali pada frekuensi 1 MHz. Jika perlu merancang aplikasi pada frekeunsi tinggi, maka pilihlah op-amp yang memiliki unity-gain frequency lebih tinggi. Di dalam op-amp kadang ditambahkan beberapa kapasitor untuk kompensasi dan mereduksi noise. Namun kapasitor ini menimbulkan kerugian yang menyebabkan response op-amp terhadap sinyal input menjadi lambat. Op-amp ideal memiliki parameter slew-rate yang tak terhingga. Sehingga jika input berupa sinyal kotak, maka outputnya juga kotak. Tetapi karena ketidak idealan op-amp, maka sinyal output dapat berbentuk ekponensial. Sebagai contoh praktis, op-amp LM741 memiliki slew-rate sebesar 0.5V/us. Ini berarti perubahan output op-amp LM741 tidak bisa lebih cepat dari 0.5 volt dalam waktu 1 us. Ada satu parameter yang dinamakan CMRR (Commom Mode Rejection Ratio). Parameter ini cukup penting untuk menunjukkan kinerja op-amp tersebut. Op-amp dasarnya adalah penguat diferensial dan mestinya tegangan input yang dikuatkan hanyalah selisih tegangan antara input v1 (non-inverting) dengan input v2 (inverting). Karena ketidak-idealan op-amp, maka tegangan persamaan dari kedua input ini ikut juga dikuatkan. Parameter CMRR diartikan sebagai kemampuan op-amp untuk menekan



penguatan tegangan ini (common mode) sekecil-kecilnya. CMRR



didefenisikan dengan rumus CMRR = ADM/ACM yang dinyatakan dengan satuan dB. Contohnya op-amp dengan CMRR = 90 dB, ini artinya penguatan ADM (differential mode) adalah kira-kira 30.000 kali dibandingkan penguatan ACM (commom mode). Kalau CMRR-nya 30 dB, maka artinya perbandingannya kira-kira hanya 30 kali. Kalau diaplikasikan secara real, misalkan tegangan input v1 = 5.05 volt dan tegangan v2 = 5 volt, maka dalam hal ini tegangan diferensialnya (differential mode) = 0.05 volt dan tegangan persamaan-nya (common mode) adalah 5 volt. Pembaca dapat mengerti dengan CMRR yang makin besar maka op-amp diharapkan akan dapat menekan penguatan sinyal yang tidak diinginkan (common mode) sekecil-kecilnya. Jika kedua pin input dihubung singkat dan diberi tegangan, maka output op-amp mestinya nol. Dengan kata lain, op-amp dengan CMRR yang semakin besar akan semakin baik. 1. Penguatan tegangan lingkar terbuka 𝑨𝒗𝒐𝒍



Penguatan lingkar terbuka adalah penguatan diferensial op amp pada kondisi dimana tidak terdapat umpan balik yang diterapkan pada op amp tersebut. 𝑣0 = −∞ 𝑣𝑖𝑑 𝑣0 = = −∞ (𝑣1 − 𝑣2 )



𝐴𝑣𝑜𝑙 = 𝐴𝑣𝑜𝑙



Tanda negatif menandakan bahwa tegangan keluaran 𝑣𝑜 berbeda fase dengan tegangan masukan 𝑣𝑖𝑑 . Yang perlu difahami adalah bahwa tegangan keluaran 𝑣𝑜 jauh lebih besar dibandingan dengan tegangan masukan 𝑣𝑖𝑑 . Dalam kondisi praktis, harga 𝐴𝑣𝑜𝑙 adalah antara 5000 (sekitar 74 dB) sampai 100.000 (100 dB). Op amp baik untuk menguatkan sinyal yang nilai amplitudonya rendah. 2. Tegangan offset keluaran 𝒗𝟎𝟎 Tegangan offset keluaran adalah harga tegangan keluaran dari op amp terhadap tanah (ground) pada kondisi tegangan masukan 𝑣𝑖𝑑 = 0. Secara ideal 𝑣00 = 0, tetapi dalam kondisi praktis (secara praktek) harga 𝑣00 biasanya sedikit lebih besar dari 0 (nol) bahkan jauh lebih besar. 3. Hambatan masukan 𝑹𝒊 Hambatan masukan adalah besar hambatan di antara kedua masukan op amp. Secara ideal hambatan masukan op amp adalah tak berhingga, tetapi dalam kondisi praktis (secara praktek) harga hambatan masukan op amp adalah antara 5𝑘Ω sampai 20𝑀Ω tergantung pada tipe dari op amp. Dalam suatu penguat, hambatan masukan yang besar adalah suatu hal yang sangat diharapkan. Semakin besar nilai hambatan masukan suatu penguat, maka semakin baik penguat 12 tersebut dalam menguatkan sinyal amplitudo yang sangat kecil. Dengan hambatan masukan yang besar, maka sumber sinyal masukan tidak terbebani terlalu besar. 4. Hambatan keluaran 𝑹𝟎 Hambatan keluaran adalah besarnya hambatan dalam yang timbul pada saat op amp bekerja sebagai pembagkit sinyal. Secara ideal harga hambatan keluaran 𝑅0 sama dengan 0. Semakin kecil nilai hambatan keluaran, maka op amp mendekati kondisi yang ideal. 5. Lebar pita (BW)



Lebar pita adalah lebar frekuensi tertentu dimana tegangan keluaran tidak lebih besar dari 0,707 harga tegangan maksimum pada saat amplitudo tegangan masukan konstan. Secara ideal, op amp memiliki lebar pita (BW) tak berhingga, tetapi dalam penerapannya tidak sama dengan kondisi ideal. Biasanya op amp mempunyai frekuensi kerja 1 MHz dan diterapkan pada sinyal dengan frekuensi kilohertz. Contoh : IC op amp LM741, sesuai data sheet mempunyai penguatan tegangan mendekati 100, sehingga supaya IC LM741 bekerja dengan baik, penguatan tegangan rangkaian pada penguat tidak membalik tidak boleh lebih besar dari 5 (= 100/20). IC LM741 mempunyai karakteristik slew rate, yaitu ukuran seberapa cepat suatu sinyal dapat berubah dalam format 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 , dimana untuk IC LM741 sebesar 0,5 𝑣𝑜𝑙𝑡/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘. Jika sinyal masukan berupa gelombang sinusoidal dengan 𝑣𝑝𝑝 = 1 𝑣𝑜𝑙𝑡, maka dibutuhkan waktu 13 1𝑣𝑜𝑙𝑡/(0,5 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 ) = 2 𝜇𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 untuk mengubah 1 volt. Karena ada dua 1 volt yang bergantian tiap siklus, maka 4 𝜇𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 merupakan periode tertinggi yang dapat ditolerir IC LM741 untuk sinyal 𝑣𝑝𝑝 = 1 𝑣𝑜𝑙𝑡. Dengan demikian, frekuensi tertinggi yang dapat ditolerir IC LM741 dengan sinyal 𝑣𝑝𝑝 = 1 𝑣𝑜𝑙𝑡 adalah : 𝑓𝑚𝑎𝑘𝑠 =



𝑠𝑙𝑒𝑤 𝑟𝑎𝑡𝑒 0,5 𝑣𝑜𝑙𝑡 /𝑚𝑖𝑘𝑟𝑜𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 = = 250𝑘𝐻𝑧 2 𝑥 𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘𝑎𝑛 2 𝑥 1 𝑣𝑜𝑙𝑡



6. Waktu Tanggapan Waktu tanggapan adalah waktu yang diperlukan oleh keluaran berubah setelah masukan berubah. Secara ideal waktu tanggapan op amp sebesar 0 detik, yaitu keluaran harus berubah secara langsung pada saat masukan berubah. Tetapi secara praktis (secara penerapannya), waktu tanggapan dari op amp memang cepat, tetapi tidak langsung berubah sesuai masukan, biasanya sebesar beberapa mikrodetik, ini disebut dengan slew rate. 7. Karakteristik terhadap Suhu Suatu bahan semikonduktor biasanya akan berubah karakteristiknya apabila terjadi perubahan suhu. Pada op amp yang ideal, perubahan suhu tidak berubah karakteristiknya. Tetapi dalam prakteknya, suhu berubah, maka karakteristik op amp tersebut juga berubah sedikit. (Anonim, 2015)



Op-Amp LM-741 mempunyai 8 kaki yang mana masing-masing kaki mempunyai fungsi masingmasing.



Penjelasan kaki Op-Amp LM-741, yaitu: a. Kaki 1 : Offset Null. Kaki ini berfungsi untuk mengontrol offset tegangan untuk meminimalkan kebocoran, karena OpAmp berjenis differensial. b. Kaki 2 : Inverting Input. Kaki ini berfungsi sebagai masukan pada OpAmp. Sifat keluaran dari masukan melalui kaki ini, yaitu fasa sinyal keluaran akan berlawanan dengan sinyal masukan. c. Kaki 3 : Non-Inverting Input. Kaki ini berfungsi sebagai masukan pada OpAmp. Sifat keluaran dari masukan melalui kaki ini, yaitu fasa sinyal keluaran akan berfasa sama dengan sinyal masukan. d. Kaki 4 : V negatif. Kaki ini berfungsi sebagai sumber daya tegangan negatif pada Op-Amp agar dapat bekerja. e. Kaki 5 : Offset Null. Fungsi kaki ini sama dengan kaki 1. f. Kaki 6 : Output. Kaki ini berfungsi sebagai keluaran dari Op-Amp. g. Kaki 7 : V positif. Kaki ini berfungsi sebagaisumber daya tegangan positif. h. Kaki 8 : Not Connected. Kaki ini befungsi pelengkap kemasan standar komponen 8-pin. Kaki ini tidak terhubung ke manapun pada rangakaian. Dalam penggunaannya Op-Amp dibagi menjadi dua jenis yaitu penguat linier dan penguat tidak linier. Penguat linier merupakan penguat yang tetap mempertahankan bentuk sinyal masukan, yang termasuk dalam penguat ini antara lain penguat non inverting, penguat inverting, penjumlah diferensial dan penguat instrumentasi. Sedangkan penguat tidak linier merupakan penguat yang bentuk sinyal keluarannya tidak sama dengan bentuk sinyal masukannya, diantaranya komparator, integrator, diferensiator, pengubah bentuk gelombang dan pembangkit gelombang. (Lilik Eko Nuryanto, 2017) 1.



Penguat Inverting



Rangkaian dasar penguat inverting adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut:



Dimana sinyal masukannya dibuat melalui input inverting. Fase keluaran dari penguat inverting ini akan selalu berbalikan dengan inputnya. Bentuk sinyal gelombang yang dihasilkan oleh penguat membalik (inverting) gelombang sinus.



Pada rangkaian ini, umpan balik negatif di bangun melalui resistor R2.



Input inverting pada rangkaian ini dihubungkan ke ground, atau v+ = 0. Dengan mengingat dan menimbang aturan 1 (lihat aturan 1), maka akan dipenuhi v - = v+ = 0. Karena nilainya = 0 namun tidak terhubung langsung ke ground, input op-amp v- pada



rangkaian ini dinamakan virtual ground. Dengan fakta ini, dapat dihitung tegangan jepit pada R1 adalah vin – v- = vin dan tegangan jepit pada reistor R2 adalah vout – v- = vout. Kemudian dengan menggunakan aturan 2, di ketahui bahwa : iin + iout = i- = 0, karena menurut aturan 2, arus masukan op-amp adalah 0. iin + iout = vin/R1 + vout/R2 = 0 Selanjutnya vout/R2 = - vin/R1 .... atau vout/vin = - R2/R1 Jika penguatan G didefenisikan sebagai perbandingan tegangan keluaran terhadap tegangan masukan, maka dapat ditulis 𝐺=



𝑣𝑜𝑢𝑡 𝑣𝑖𝑛



𝑅



= − 𝑅2 1



.....(1)



Impedansi rangkaian inverting didefenisikan sebagai impedansi input dari sinyal masukan terhadap ground. Karena input inverting (-) pada rangkaian ini diketahui adalah 0 (virtual ground) maka impendasi rangkaian ini tentu saja adalah Zin = R1. 2.



Penguat Non-Inverting Prinsip utama rangkaian penguat non-inverting adalah seperti yang diperlihatkan pada gambar 2 berikut ini. Seperti namanya, penguat ini memiliki masukan yang dibuat melalui input non-inverting. Sinyal gelombang keluaran penguat non-inverting akan selalu sefase dengan sinyal gelombang inputnya. Bentuk sinyal gelombang yang dihasilkan oleh penguat tidak membalik (non-inverting) merupakan gelombang sinus.



Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan tegangan inputnya. Untuk menganalisa rangkaian penguat op-amp non inverting, caranya sama seperti menganalisa rangkaian inverting.



gambar penguat non-inverter (Elektronika, Elektronika Dasar, 2015) Distorsi amplitudo sinyal output pada sebuah amplifier dapat berupa terpotongnya sinyal output pada sisi puncak positif maupun puncak negatif atau keduanya. Pada dasarnya suatu amplifier dikatakan memiliki gelombang output yang distorsi apabila sinyal output memiliki bentuk tidak sesuai dengan sinyal inputnya. Distorsi amplitudo adalah cacatnya sinyal output yang dilihat dari sisi amplitudo sinyal output tersebut. Distorsi amplitudo pada suatu amplifier pada umumnya disebabkan oleh : 1. Pemberian tegangan bias yang salah pada amplifier 2. Seting faktor penguatan yang melebihi kapasitas tegangan sumber amplifier 3. Sinyal input yang terlalu besar, sehingga melebihi kapasitas tegangan sumber amplifier 



Distorsi Amplitudo pada Amplifier yang Disebabkan Tegangan bias salah



Kesalahan pemberian tegangan bias akan menyebabkan distorsi atau cacatnya sinyal output pada salah satu puncak negatif atau posistif sinyal output tesebut. kesalahan pemberian bias tegangan ini akan menggeser titik kerja komponen utama penguat tegangan (transistor, FET). Untuk mendapatkan penguat tegangan 1 tingkat dengan transistor atau FET maka titik kerja transistor/FET diset pada kelas A agar penguatan sinyal antara puncak posisitf dan negatif seimbang. Gambaran distorsi amplitudo pada amplifier dapat dilihat pada gambar berikut. 



Bentuk Distorsi Amplitudo Karena Keslahan Bias Tegangan



Dari gambar diatas terlihat 2 bentuk distorsi gelombang output. Pada distorsi amplitudo dengan puncak positif terpotong disebabkan oleh tegangan bias pada basis/gate transistor/FET yang terlalu tinggi. Kemudian bentuk gelombang output dengan puncak negatif gelombang output yang terpotong disebabkan oleh pemberian tegangan bias yang terlalu rendah. 



Distorsi Amplitudo pada Amplifier karena Penguatan yang Melebihi Kapasitas (Over Drive)



Distorsi amplitudo pada amplifier karena penguatan yang berlebih (over drive) ini akan menyebabkan sinyal ouput yang tepotong pada kedua sisi puncak gelombang positif dan negatif. Distorsi amplitudo dengan terpotongnya kedua sisi puncak gelombang negatif dan positif secara bersamaan ini disebut dengan istilah “clipping distortion”. Clipping distortion pada suatu amplifier pada umumnya disebabkan oleh : 



Seting faktor penguatan yang melebihi kapasitas tegangan sumber amplifier







Sinyal input yang terlalu besar, sehingga melebihi kapasitas tegangan sumber amplifier







Bentuk Output Amplifier dengan Clipping Distortion



Bentuk gelombang output amplifier dengan clippin distrotion pada gambar diatas dapat dihindari dengan menurunkan level tegangan sinyal input atau menurunkan faktor penguatan tegangan rangkaian amplifier.



D. No.



Alat dan Bahan Alat dan Bahan



Jumlah



1.



Multimeter digital



1 buah



2.



Osiloskop



1 buah



3.



Protoboard



1 buah



4.



Kabel jumper



2 buah



Gambar



5.



IC 741



1 buah



6.



Resistor



2 buah



7.



Kabel buaya



4 buah



8.



Batu Baterai



1 buah



9.



Sinyal Generator



1 buah



E.



Prosedur 1. Persiapan 



Alat dan bahan disiapkan.







Baterai dihitung tegagannya.







8 buah kaki IC 741 diidentifikasi fungsinya.







Resistor dihitung besarnya. Yaitu 100 kΩ dan 56 Ω.



2. Langkah Kerja 



Alat dan bahan disiapkan untuk dirangkai menjadi rangkaian seperti berikut:



dan Inverting



Non Inverting



a. Rangkaian Inverting dirangkai pada protoboard, yaitu seperti berikut: 



Kaki 2 IC 741 dihubungkan dengan resistor sebesar 56 Ω dan langsung dihubungkan dengan sinyal generator positif dengan bantuan jumpper dan kabel buaya.







Kaki 3 IC 741 dijepit dengan probe positif osiloskop.







Kaki 4 IC 741 dihubungkan dengan kutb baterai negatif.







Kaki 2 IC 741 tadi yang telah dihubungkan dengan resistor 56 Ω diseri kan dengan resistor sebesar 100 kΩ yang kaki resistornya telah terhubung dengan kaki 6 IC 741.







Kaki 6 IC 741 dijepit dengan probe negatif osiloskop.







Kaki 7 IC 741 dihubungkan dengan kutub positif baterai.







Rangkaian asli yang terah dipasang pada protoboard ditunjukan seperti gambar berikut:







Rangkaian diatas yang telah dialiri arus listrik dan terhubung dengan osiloskop akan menghasilkan sinyal input dan sinyal output pada layar osiloskop. Bentuk sinyal yang muncul pada osiloskop diamati dan dicatat bagaimana bentuknya.



b. Rangkaian Non inverting dirangkai pada protoboard, yaitu sebagai berikut: 



Salah satu kaki resistor sebesar 56 Ω ditancapkan segaris vertikal dengan kaki 2 IC 741, kemudian kaki resistor satunya ditancapkan segaris vertikal juga dengan kaki 4 IC 741.







Kaki 3 IC 741 dihubungkan dengan sinyal denerator positif dan disambungkan dengan probe positif osiloskop.







Kaki 4 IC 741 dihungungkan dengan baterai kutub negatif.







Kaki 2 IC 741 tadi yang telah dihubungkan dengan resistor 56 Ω diseri kan dengan resistor sebesar 100 kΩ yang kaki resistornya telah terhubung dengan kaki 6 IC 741.







Kaki 7 IC 741 dihubungkan dengan kutub positif baterai.







Rangkaian asli yang terah dipasang pada protoboard ditunjukan seperti gambar berikut:







F.



Rangkaian diatas yang telah dialiri arus listrik dan terhubung dengan osiloskop akan menghasilkan sinyal input dan sinyal output pada layar osiloskop. Bentuk sinyal yang muncul pada osiloskop diamati dan dicatat bagaimana bentuknya.



Skema Alat 1. Pengambilan data Penguat Inverting



2. Pengambilan data Penguat Non Inverting



G.



Hasil Percobaan 1. Perhitungan batu baterai menggunakan multimeter digital mendapatkan hasil sebesar 9,4 volt. 2. Data hasil sinyal input dan output Penguat Inverting pada osiloskop:



3. Data hasil sinyal input dan output Penguat Non Inverting pada osiloskop:



4. Data hasil sinyal input dan output Penguat Inverting pada osiloskop digital di proteus:



5. Data hasil sinyal input dan output Penguat Non Inverting pada osiloskop digital di proteus:



H.



Analisis Data Pada praktikum yang berjudul “Karakteristik Dasar OP-AMP” ini memliki 2 tujuan



yaitu yang pertama untuk membuktikan karakteristik op-amp sebagai penguat dan yang kedua yaitu mengetahui pengaruh frekuensi terhadap penguatan.



Pada dasarnya Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output. Prinsip kerja sebuah operasional Amplifier (Op-Amp) adalah membandingkan nilai kedua input (input inverting dan input non-inverting), apabila kedua input bernilai sama maka output Op-amp tidak ada (nol) dan apabila terdapat perbedaan nilai input keduanya maka output Op-amp akan memberikan tegangan output. Operasional amplifier (Op-Amp) dibuat dari penguat diferensial dengan 2 input. Sebagai penguat operasional ideal , operasional amplifier (Op-Amp) memiliki karakteristik sebagai berikut : 



Impedansi Input (Zi) besar = ∞







Impedansi Output (Z0) kecil= 0







Penguatan Tegangan (Av) tinggi = ∞







Band Width respon frekuensi lebar = ∞







V0 = 0 apabila V1 = V2 dan tidak tergantung pada besarnya V1.







Karakteristik operasional amplifier (Op-Amp) tidak tergantung temperatur / suhu. Untuk membuktikan teori diatas, maka kami melakukan praktikum yang berjudul



“karakteristik dasar OP-AMP”. Pada praktikum ini kami menganalisis sinyal input dan sinyal output yang muncul pada layar osiloskop dari rangkaian penguat inverting dan non inverting yang merupakan karakteristik dasar op-amp sebagai penguat. Kemudian menganalisis pengaruh frekuensi terhadap penguatan. Pertama-tama kami merangkai rangkaian penguat inverting pada protoboard dan menghubungkannya pada osiloskop untuk mengetahui bagaimana sinyal yang terbentuk. Dan kami mendapatkan hasil sebagai berikut:



Bentuk sinyal input dan output yang muncul pada osiloskop berupa gelombang sinus yang memiliki fase sama. Hal ini berbeda dengan teori yang telah kami pelajari. Kejadian dimana muncul fase yang sama seperti pada hasil percobaan ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu: karena rangkaian yang kami rangkai kurang tertancap kuat pada protoboard atau mungkin kami masih salah dalam merangkai alat dan bahan, dan juga karena osiloskop yang kami gunakan sedang dalam keadaan yang kurang baik, kabel dan programnya belum terseting dengan pas, sehingga sinyal yang muncul pada layar osiloskop berbeda dengan tori. Terlepas dari kesalahan praktikum menggunakan alat dan bahan yang nyata, saat kami merangkai rangkaian penguat inverting pada proteus, muncul osiloskop digital yang menunjukan bentuk sinyal penguat inverting yaitu sebagai berikut:



Bentuk sinyal yang muncul pada osiloskop digital proteus berbentuk gelombang sinus yang fase input dan fase outputnya berbeda. Dapat dilihat bahwa sinyal input yang berwarna kuning bergerak dari gunung menuju lembah, sedangkan sinyal output yang berwarna biru bergerak dari lembah menuju gunung. Perbedaan fase sinyal output dan input ini membuktikan bahwa karakteristik OP-AMP sebagai Penguat tegangan lingkar terbuka 𝐴𝑣𝑜𝑙 . Penguatan lingkar



terbuka adalah penguatan diferensial op amp pada kondisi dimana tidak terdapat umpan balik yang diterapkan pada op amp tersebut. 𝐴𝑣𝑜𝑙 =



𝐴𝑣𝑜𝑙 =



𝑣0 = −∞ 𝑣𝑖𝑑



𝑣0 = −∞ (𝑣1 − 𝑣2 )



Tanda negatif menandakan bahwa tegangan keluaran 𝑣𝑜 berbeda fase dengan tegangan masukan 𝑣𝑖𝑑 . Yang perlu difahami adalah bahwa tegangan keluaran 𝑣𝑜 jauh lebih besar dibandingan dengan tegangan masukan 𝑣𝑖𝑑 . Setelah menganalisis hasil sinyal rangkaian penguat inverting, kemudian kami menganalisis rangkaian penguat non inverting yaitu dengan merangkai rangkaian penguat non inverting pada protoboard dan menghubungkannya pada osiloskop untuk mengetahui bagaimana sinyal yang terbentuk. Dan kami mendapatkan hasil sebagai berikut:



Bentuk sinyal input dan output yang muncul pada osiloskop berupa gelombang sinus yang memiliki fase sama. Akan tetapi terdapat gangguan yang berupa hilangnya bagian lembah pada sinyal output. Kejadian ini bisa disebut dengan istilah distorsi amplitudo. Distorsi amplitudo adalah cacatnya sinyal output yang dilihat dari sisi amplitudo sinyal output tersebut. Distorsi amplitudo pada suatu amplifier pada umumnya disebabkan oleh : Pemberian tegangan bias yang salah pada amplifier, Seting faktor penguatan yang melebihi kapasitas tegangan sumber amplifier dan karena sinyal input yang terlalu besar, sehingga melebihi kapasitas tegangan sumber amplifier. Disisi lain dari kesalahan praktikum yang kami lakukan menggunakan alat dan bahan yang nyata, namun saat kami merangkai rangkaian penguat non inverting pada



proteus, muncul osiloskop digital yang menunjukan bentuk sinyal penguat non inverting yaitu sebagai berikut:



Bentuk sinyal yang muncul pada osiloskop digital proteus berbentuk gelombang sinus yang fase input dan fase outputnya sama. Dapat dilihat bahwa sinyal input yang berwarna kuning bergerak dari gunung menuju lembah, dan sinyal output yang berwarna biru juga bergerak dari gunung menuju lembah. Bentuk fase yang sama pada sinyal output dan input ini membuktikan bahwa karakteristik OP-AMP memiliki tegangan offset keluaran (output) dari op amp terhadap tanah (ground) pada kondisi tegangan masukan 𝑣𝑖𝑑 = 0. sehingga muncul fase yang sama pada sinyal input dan output pada layar osiloskop. Pada praktikum ini, saat kami melakukan percobaan untuk mengetahui sinyal input dan output pada penguat inverting dan non inverting, kami telah melakukan pengubahan frekuensi, yaitu ketika frekuensi pada penguat inverting maupun penguatan non-inverting ini diperbesar, maka periode gelombangnya semakin kecil. Sehingga, gelombang input dan output yang dihasilkan semakin rapat, dan panjang gelombangnya pun semakin kecil.



I.



Kesimpulan Dari percobaan untuk menganalisis karakteristik dasar OP-AMP sebagai penguat, dan pengaruh frekuensi terhadap penguatan, kami mendapat kesimpulan behwa: 1. Karakteristik dasar Op-Amp adalah sebagai berikut: 



Impedansi Input (Zi) besar = ∞







Impedansi Output (Z0) kecil= 0







Penguatan Tegangan (Av) tinggi = ∞







Band Width respon frekuensi lebar = ∞







V0 = 0 apabila V1 = V2 dan tidak tergantung pada besarnya V1.







Karakteristik



operasional



amplifier



(Op-Amp)



tidak



tergantung



temperatur/suhu. Dari ke enam karakteristik dasar Op-Amp tersebut 2 diantaranya telah terbukti pada percobaan yang kami lakukan yaitu: 



OP-AMP sebagai Penguat tegangan lingkar terbuka 𝐴𝑣𝑜𝑙 sehingga muncul fase yang berbeda pada sinyal input dan output pada layar osiloskop







OP-AMP memiliki tegangan offset keluaran (output) dari op amp terhadap tanah (ground) pada kondisi tegangan masukan 𝑣𝑖𝑑 = 0. sehingga muncul fase yang sama pada sinyal input dan output pada layar osiloskop.



2. Pengaruh frekuensi terhadap penguatan yaitu jika frekuensinya semakin besar,



maka sinyal gelombang hasil penguatan inverting maupun non-inverting tampak semakin lebih rapat. Karena memiliki periode dan panjang gelombang yang semakin kecil.



J.



Daftar Pustaka



Elektronika, T. (2012, April 19). Elektronika Dasar Web. Diambil kembali dari Elektronika Dasar: http://elektronika-dasar.web.id/operasional-amplifier-op-amp/ Elektronika, T. (2015, Februari 18). Elektronika Dasar. Diambil kembali dari Elektronika Dasar: http://elektronika-dasar.web.id/distorsi-amplitudo-pada-amplifier/



K.



Lampiran