Lapres 4 Elka Fix [PDF]

Citation preview

PERCOBAAN IV OP-AMP DAN RANGKAIAN OP-AMP



4.1 1.



Tujuan Percobaan Dapat menyusun rangkaian-rangkaian Amplifier dari Op-Amp.



4.2



Tinjauan Pustaka



4.2.1



Amplifier Amplifier adalah komponen elektronika yang dipakai untuk menguatkan



daya atau tenaga secara umum. Dalam penggunaannya, amplifier akan menguatkan sinyal suara yaitu memperkuat arus (I) dan tegangan (V) listrik dari input-nya. Sedangkan output-nya akan menjaddi arus listrik dan tegangan yang lebih besar.



Gambar 4.1 Rangkaian Power Amplifier



Besarnya sering disebut dengan istilah gain. Nilai dari gain yang dinyatakan sebagai fungsi penguat frekuensi audio, gain power amplifier antara 100 kali sampai 200 kali dari sinyal output. Jadi gain merupakan hasil bagi dari daya di bagian output dengan daya dibagian input dalam bentuk fungsi frekuensi. Ukuran gain atau satuan gain adalah decibel (dB).



4.2.2



Op-Amp Operasional Amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi



yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan noninverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada



Operasional Amplifier (Op-Amp). Pada dasarnya operasional amplifier merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output. Op-Amp ini digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-macam 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.



Gambar 4.2 Simbol 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. Rangkaian dasar operasional Amplifier (Op-Amp) dibuat dari bipolar junction transistor (BJT) seperti terlihat pada Gambar 4.3.



Gambar 4.3 Rangkaian Dasar Op-Amp Penguat Diferensial



4.2.3



Karakteristik Op-Amp Keuntungan



dari



pemakaian



penguat



operasional



ini



adalah



karakteristiknya yang mendekati ideal sehingga dalam merancang rangkaian yang menggunakan penguat ini lebih mudah dan juga kareana penguat ini bekerja pada tingkatan yang cukup dekat dengan karakteristik kerjanya secara teoritis. Karakteristik utama sebuah penguat operasional yang ideal adalah : 1.



Impedansi masukan tak terhingga. Penguat yang ideal diharapkan tidak menarik arus masukan, artinya tidak ada arus yang masuk kedalam terminal 1 maupun 2 (I1 = I2 = 0).



2.



Impedansi keluaran sama dengan nol. Terminal 3 merupakan keluaran penguat operasional, idealnya diharapkan bertindak sebagai terminal keluaran sebuah sumber tegangan ideal. Tegangan antara terminal 3 dengan ground akan selalu sama dengan A, dimana A adalah faktor penguatan sebuah penguat operasional.



3.



Penguatan loop terbuka tak terhingga. Apabila dioperasikan pada loop terbuka (tidak ada umpan balik dari keluaran ke masukan), maka sebuah penguat opersaional ideal mempunyai gain (penguatan) yang besarnya tak terhingga.



4.2.4



Amplifier membalik (Inverting Amplifier) Inverting Amplifier merupakan penerapan dari penguat operasional



sebagai penguat sinyal dengan karakteristik dasar sinyal output memiliki phase yang berkebalikan dengan phase sinyal input. Pada dasarnya penguat operasional (Op-Amp) memiliki faktor penguatan yang sangat tinggi (100.000 kali) pada kondisi tanpa rangkaian umpan balik. Dalam inverting amplifier salah satu fungsi pemasangan resistor umpan balik (feedback) dan resistor input adalah untuk mengatur faktor penguatan inverting amplifier (penguat membalik) tersebut. Dengan dipasangnya resistor feedback (RF) dan resistor input (Rin) maka faktor penguatan dari penguat membalik dapat diatur dari 1 sampai 100.000 kali. Untuk mengetahui atau menguji dari penguat membalik (inverting Amplifier) dapat menggunakan rangkaian dasar penguat membalik menggunakan penguat operasional (Op-Amp) seperti pada gambar berikut.



Gambar 4.4 Rangkaian Penguat Membalik (Inverting Amplifier)



Rangkaian penguat membalik diatas merupakan rangkaian dasar inverting Amplifier yang menggunakan sumber tegangan simetris. Secara matematis besarnya faktor penguatan (A) pada rangkaian penguat membalik adalah (-Rf/Rin) sehingga besarnya tegangan output secara matematis adalah : 𝑅



𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑉𝑖𝑛 × (− 𝑅 𝑓 ) 𝑖𝑛



4.2.5



……………………….…(4.1)



Amplifier Tak membalik (Non-Inverting Amplifier) Penguat tak membalik (non inverting amplifier) merupakan penguat sinyal



dengan karakteristik dasat sinyal output yang dikuatkan memiliki fase yang sama dengan sinyal input. Penguat tak-membalik (non-inverting Amplifier) dapat dibangun menggunakan penguat operasional, karena penguat operasional memang didesain untuk penguat sinyal baik membalik ataupun tak membalik. Rangkain penguat tak-membalik ini dapat digunakan untuk memperkuat isyarat AC maupun DC dengan keluaran yang tetap sefase dengan sinyal inputnya. Impedansi masukan dari rangkaian penguat tak-membalik (non-inverting amplifier) berharga sangat tinggi dengan nilai impedansi sekitar 100 MOhm. Contoh rangkaian dasar penguat tak-membalik menggunakan operasional Amplifier (OpAmp) dapat dilihat pada gambar berikut.



Gambar 4.5 Rangkaian Penguat Tak-Membalik (Non-Inverting Amplifier)



Rangkaian diatas merupakan salah satu contoh penguat tak-membalik menggunakan operasional amplifier (Op-Amp) tipe 741 dan memnggunakan sumber tegangan DC simetris. Dengan sinyal input yang diberikan pada terminal input non-inverting, maka besarnya penguatan tegangan rangkaian penguat tak membalik diatas tergantung pada harga Rin dan Rf yang dipasang. Besarnya penguatan tegangan output dari rangkaian penguat tak membalik diatas dapat dituliskan dalam persamaan matematis sebagai berikut. 𝐴𝑉 = (



𝑅𝑓 𝑅𝑖𝑛



) + 1............................................(4.2)



𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑉𝑖𝑛 × 𝐴𝑉 ……………………………….(4.3) 4.2.6



Pengikut Tegangan (Voltage Follower) Pengikut tegangan biasanya didefinisikan sebagai rangkaian dengan



penguatan satu. Diantara masukan dan keluaran terdapat isolasi impedansi. Keluaran dari Op-Amp terhubung pada masukan inverting dan tegangan masukan dihubungkan pada masukan non inverting. Rangkaian penyangga dibangun menggunakan penguat operasional (Op-Amp) dengan konfigurasi salah satu inputnya digunakan sebagai jalur umpan balik secara langsung tanpa menggunakan resistansi, sehingga nilai resistansi umpan balik adalah 0 Ohm. Dengan hambatan umpan balik sama dengan nol sehingga besarnya penguatan dapat dirumuskan sebagai berikut : 𝑅𝑓



𝐴=𝑅



𝑖𝑛



………………………………..(4.4)



Dengan masukan non inverting, rangkaian ini memiliki impedansi masukan yang amat tinggi serta impedansi keluaran yang amat rendah. Keuntungan ini menjadi sangat ideal untuk penyangga.



Gambar 4.6 Penguat Penyangga Positif



Penyangga negatif sering diperlukan dalam pemakaian khusus. Rangkaian penyangga fase terbalik ditunjukan pada gambar dibawah. Dengan konfigurasi



salah satu input dihubnungkan secara langsung ke jalur output sebagai jaringan umpan balik (feedback) sehingga nilai resistansi umpan balik Rf 0 Ohm dan tidak menggunakan resistansi input sehingga resistansi input Rin 0 Ohm. Karena Rin sama dengan Rf maka rumus penguatan sebagai berikut: 𝑅𝑓



𝐴 = (𝑅 ) + 1 = 1….…………………………(4.5) 𝑖𝑛



Berbeda dengan penguat penyangga positif, pada penguat penyangga negatif ini memiliki kelemahan dengan impedansi masukan yang menjadi rendah.



Gambar 4.7 Penguat Penyangga Negatif



Aplikasi dari rangkaian penyangga ini adalah sebagai penguat arus, karena pada penguat penyangga tidak memiliki penguatan tegangan (A) atau penguatan tegangan 1 kali (A = 1).



4.2.7



Amplifier Penjumlah Rangkaian adder atau penjumlah sinyal dengan Op-Amp adalah



konfigurasi Op-Amp sebagai penguat dengan diberikan input lebih dari satu untuk menghasikan sinyal output yang linier sesuai dengan nilai penjumlahan sinyal input dan faktor penguatan yang ada. Pada umumnya rangkaian adder/penjumlah dengan Op-Amp adalah rangkaian penjumlah dasar yang disusun dengan penguat inverting atau non inverting yang diberikan input lebih dari 1 line. Rangkaian adder/penjumlah secara sederhana dapat dilihat pada gambar 4.8.



Gambar 4.8 Rangkaian Adder/ Penjumlah Inverting



Pada operasi adder/penjumlah sinyal secara inverting, sinyal input (V1, V2, V3) diberikan ke line input penguat inverting berturut-turut melalui R1, R2, R3. Besarnya penjumlahan sinyal input tersebut bernilai negatif karena penguat operasional dioperasikan pada mode membalik (inverting). Besarnya penguatan tegangan (Av) tiap sinyal input mengikuti nilai perbandingan Rf dan Resistor input masing-masing (R1, R2, R3). Masing-masing tegangan output (Vout) dari penguatan masing-masing sinyal input tersebut secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut : 𝑅



𝑅



𝑅



𝑉𝑜𝑢𝑡1 = − (𝑉1 . 𝑅𝑓) → 𝑉𝑜𝑢𝑡2 = − (𝑉2 . 𝑅𝑓) → 𝑉𝑜𝑢𝑡3 = − (𝑉3 . 𝑅𝑓) ……(4.6) 1



2



3



Besarnya tegangan output (Vout) dari rangkaian adder/penjumlah inverting diatas dapat dirumuskan sebagai berikut. 𝑉𝑜𝑢𝑡 = − ((𝑉1 .



𝑅𝑓 𝑅1



) + (𝑉2 .



𝑅𝑓 𝑅2



) + ⋯ + (𝑉𝑛 .



𝑅𝑓 𝑅𝑛



))…………….(4.7)



Rangkaian adder/penjumlah non-inverting memiliki penguatan tegangan yang tidak melibatkan nilai resistansi input yang digunakan. Oleh karena itu dalam rangkaian penjumlah non-inverting nilai resistor input (R1, R2, R3) sebaiknya bernilai sama persis, hal ini bertujuan untuk mendapatkan kestabilan dan akurasi penjumlahan sinyal yang diberikan ke rangkaian. Pada rangkaian penjumlah noninverting diatas sinyal input (V1, V2, V3) diberikan ke jalur input melalui resistor input masing-masing (R1, R2, R3).



Gambar 4.9 Rangkaian Adder/Penjumlah Non-Inverting



Besarnya penguatan tegangan (Av) pada rangkaian penguat penjumlah non-inverting diatas diatur oleh Resistor feedback (Rf) dan resistor inverting (Ri), sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut : 𝑅



𝐴𝑉 = ( 𝑅𝑓) + 1 𝑖



...………………………..(4.8)



Sehingga dengan diketahuinya nilai penguatan tegangan pada rangkaian penjumlah non-inverting tersebut dapat dirumuskan besarnya tegangan output (Vout) rangkaian secara matematis sebagai berikut : 𝑅



𝑉1 +𝑉2 +𝑉3 ) 3



𝑉𝑜𝑢𝑡 = ( 𝑅𝑓 + 1) . ( 𝑖



……………...…(4.9)



Rangkaian adder/penjumlah non-inverting ini jarang digunakan dalam aplikasi rangkaian elektronika, karena nilai outputnya adalah hasil kali rata-rata tegangan input dengan faktor penguatan (Av) sehingga nilai penjumlahan tegangan merupakan hasil rata-rata sinyal input dan penguatan tegangan belum sesuai dengan kaidah penjumlahan.



4.3



Daftar Komponen dan Alat 1. IC Op-Amp 2. Resistor 3. Potensiometer 4. Multimeter 5. Pulpen / pensil



4.4



Cara Kerja



4.4.1



Amplifier Membalik



1.



Buatlah rangkaian seperti gambar 4.10



2.



Setting Rg=1K sehingga 1000 mark sesuai dengan 15V



Gambar 4.10 Rangkaian Percobaan Inverting Amplifier



3.



Ukur tegangan dengan osiloskop/multimeter untuk posisi nol



4.



Ukur tegangan output Vo sesuai dengan tegangan input Vi seperti pada tabel 4.1



Tabel 4.1 Pengukuran Tegangan Input Output (Positif) Untuk Amplifier Membalik 1



Vi



2



Vo



5.



0.1



0.3



0.5



0.7



1



Volt Volt



Sekarang hubungkan A1 dengan -15V dan ulangi langkah percobaan sebelumnya dan catat hasilnya pada tabel 4.2.



Tabel 4.2 Pengukuran Tegangan Input Output (Negatif) Untuk Amplifier Membalik 1



Vi



2



VO



- 0.1



- 0.3



- 0.5



- 0.7



-1



Volt



4.4.2. Amplifier Tak Membalik 1.



Volt



Buatlah rangkaian seperti gambar 4.11



Gambar 4.11 Rangkaian Percobaan NonInverting Amplifier



2.



Hubungkan Rg pada VCC +15V dan setting Rg sehingga U1 berharga 10V



3.



Naikkan teg input U1 dengan mengoperasikan Rt dan ukur Ua sebagai fungsi Vi dan isikan hasil pengamatan pada tabel 4.3



Tabel 4.3 Pengukuran Tegangan Input Output (Positif) Untuk Amplifier Tak Membalik Vi



0.1



0.3



0.5



0.7



1



VO



4.



Volt Volt



Hubungkan Rg pada VCC -15V dan lakukan setting seperti sebelumnya serta ulangi pengukuran sesuai dengan tabel 4.4



Tabel 4.4 Pengukuran Tegangan Input Output (Negatif) Untuk Amplifier Tak Membalik Vi



- 0.1



- 0.3



- 0.5



- 0.7



-1



Vo



4.4.3 1.



Volt Volt



Pengikut Tegangan (Voltage Follower) Buatlah rangkaian seperti gambar 4.12



Gambar 4.12 Rangkaian Percobaan Untuk Pengikut Tegangan



2.



Hubungkan Rg pada Vcc +15V dan setting Rg sehingga U1 berharga 10V



3.



Naikkan teg input U1 dengan mengoperasikan Rt dan ukur Vo sebagai fungsi Vi dan isikan hasil pengamatan pada tabel 4.5



Tabel 4.5 Pengukuran Tegangan Input Output (Positif) Untuk Pengikut Tegangan Vi



0.1



0.3



0.5



0.7



Vo



4.



1



Volt Volt



Hubungkan Rg pada Vcc -15V dan lakukan setting seperti sebelumnya serta ulangi pengukuran sesuai dengan tabel 4.6



Tabel 4.6 Pengukuran Tegangan Input Output (Negatif) Untuk Pengikut Tegangan



Vi



- 0.1



- 0.3



- 0.5



- 0.7



-1



Vo



4.4.4 1.



Volt Volt



Amplifier Penjumlah Buatlah rangkaian seperti gambar 4.13



Gambar 4.13 Rangkaian Percobaan Amplifier Penjumlah



2.



Hubungkan potensiometer 10 putaran ke +15V dan atur resistor variable 1K sehingga posisi 1000 berhubungan dengan 10V



3.



Setting potensiometer 10 putaran ke nol. Ukur Vo



4.



Input Vi’ dibiarkan open dan ukur Vo=f(Vi) dengan Vi=1V dan 2V



5.



Hubungkan R3=10K ke ground dan ukur Vo=f(Vi) seperti langkah 4



6.



Ganti R3 1K dengan 100 hubungkan ke ground da lakukan seperti langkah 4



7.



Set FG1 sehingga Vi=2V pada R1. Set juga FG2 sehingga Vi’=3V pada R3. Ukur Vo=f (Vi + Vi’)



8.



Set FG1 dan FG2 seperti pada langkah 7. tapi Fg2 dihubungkan ke -15V. ukur Vo= f (Vi – Vi’)



4.5



Data Hasil Percobaan



1. Amplifier Membalik Tabel 4.7 Pengukuran Tegangan Input Positif Untuk Amplifier Membalik 1



Vi



0,1



0,3



0,5



0,7



1



0,1



Volt



2



Vo



-1,035



-3,098



-5,17



-7,16



-10,25



-1,35



Volt



Tabel 4.8 Pengukuran Tegangan Input Negatif Untuk Amplifier Membalik 1



Vi



-0,1



-0,3



-0,5



-0,7



-1



Volt



2



Vo



1,056



3,064



5,14



7,12



10,32



Volt



2. Amplifier Tak Membalik Tabel 4.9 Pengukuran Tegangan Input Positif Untuk Amplifier Tak Membalik 1



Vi



0,1



0,3



0,5



0,7



1



Volt



2



Vo



1,119



3,265



5,74



7,91



11,19



Volt



Tabel 4.10 Pengukuran Tegangan Input Negatif Untuk Amplifier Tak Membalik 1



Vi



-0,1



-0,3



-0,5



-0,7



-1



-0,1



2



Vo



-1,148



-3,317



-5,82



-8,0



-11,32



-1,148



3. Pengikut Tegangan (Voltage Follower) Tabel 4.11 Pengukuran Tegangan Input Positif Untuk Pengikut Tegangan 0,1 0,3 0,5 0,7 1 1 Vi 2



Vo



0,101



0,301



0,503



0,704



1,004



Volt Volt



Tabel 4.12 Pengukuran Tegangan Input Negatif Untuk Pengikut Tegangan 1



Vi



-0,1



-0,3



-0,5



-0,7



-1



Volt



2



Vo



-0,105



-0,307



-0,501



-0,714



-1,016



Volt



4.



Amplifier Penjumlah



Tabel 4.13 Amplifier Penjumlah V1(V)



V2(V)



Vout(V)



1



2



-3,037V



2



3



-5,120V



3



4



-7,010V



4



5



-9,310V



5



6



-11,120V



4.6



Analisa Data Hasil Percobaan



4.6.1



Amplifier Pembalik Amplifier pembalik adalah penggunanan op - amp sebagai penguat sinyal



dimana sinyal outputnya berbalik dari sinyal input. Pada penguat ini, masukannya melalui input membalik pada penguat operasional, dan keluarannya berlawanan fasa dengan masukan. Rangkaian penguat pembalik sinyal masukkan diberikan melalui sebuah resistor masukkan (Ri) yang dihubungkan secara seri terhadap masukkan pembalik (inverting input) yang disimbolkan dengan (-). sinyal keluaran penguat operasional pada rangkaian penguat pembalik (inverting amplifier) diumpan balikan melalui (Rf) kemasukkan yang sama.



Gambar 4.14 Rangkaian Penguat Inverting



Pada prinsip sebuah penguat operasional (operational amplifier) ideal memiliki impedansi masukan yang sangat besar hingga dinyatakan sebagai impedansi masukkan tak terhingga (infinite input impedance). Kondisi penguat operasional yang memiliki impedansi masukkan tak terhingga tersebut menyebabkan tidak adanya arus yang melewati masukkan membalik (inverting input) pada penguat opersional. Keadaan tak berarus pada masukkan membalik tersebut membuat tegangan jatuh diantara masukkan membalik dan masukkan tak membalik bernilai 0 Volt. Kondisi tersebut menunjukan bahwa tegangan pada masukkan membalik adalah bernilai 0 Volt karena kondisi masukkan tak membalik (non-inverting input) yang di hubungkan ke ground. Kondisi masukkan membalik (inverting input) yang memiliki tegangan 0 Volt tersebut dinyatakan sebagai ground semu (virtual ground).



A.



Amplifier Pembalik Input Positif Amplifier pembalik input positif artinya di bagian input, tegangan akan



diberikan tegangan yang bernilai positif dan di bagian output akan diukur hasilnya menggunakan AVO meter. Secara teori dikatakan outputnya akan mengalami penguatan dan fasanya terbalik dengan inputnya. Berikut merupakan tabel inverting input positif dari hasil praktikum : Tabel 4.14 Pengukuran Tegangan Input Positif Untuk Amplifier Membalik 1



Vi



0,1



0,3



0,5



0,7



1



Volt



2



Vo



-1,035



-3,098



-5,17



-7,16



-10,25



Volt



Pada dasarnya penguat operasional Op-Amp memiliki faktor penguatan yang dari 1 sampa 100.000 kali pada kondisi tanpa rangkaian umpan balik. Dalam inverting Amplifier salah satu fungsi pemasangan resistor umpan balik (feedback) dan resistor input adalah untuk mengatur penguatan inverting Amplifier (penguat membalik) tersebut. Dari gambar 4.14 rangkaian praktek kita bisa menghitung besar nya faktor penguatan (A) dengan persamaan 4.8. Berdasarkan persamaan 4.8 didapatkan penguatan sebesar 100𝑘



Av = − 10𝑘 = - 10 kali Dengan faktor penguatan (A) Besar tegangan output secara matematis dapat kita hitung dengan persamaan 4.9. Berdasarkan persamaan 4.9 didapatkan Perhitungan tegangan output sebagai berikut. Sehingga untuk penguat membalik input positif percobaan data yang didapatkan yaitu : 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0,1 . − 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0,3 . −



𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0,5 . −



𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0,7 . −



𝑉𝑜𝑢𝑡 = 1 . −



100𝑘 10𝑘 100𝑘 10𝑘 100𝑘 10𝑘 100𝑘 10𝑘



100𝑘 10𝑘



= - 1V = - 3V



=-5V



=-7V



= - 10 V



Dari perhitungan secara matematis diatas dapat dibuat tabel secara teori sebagai berikut : Tabel 4.15 Amplifier Pembalik Input Positif Secara Teori 1



Vi



0,1



0,3



0,5



0,7



1



Volt



2



Vo



-1



-3



-5



-7



-10



Volt



Dari data diatas dapat kita hitung persentase kesalahannya. Persentase kesalahan digunakan untuk menyatakan kelayakan alat untuk digunakan saat praktek. Berikut merupakan rumus persentase kesalahan : %kesalahan = |



𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖−𝑝𝑟𝑎𝑘𝑡𝑒𝑘 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖



| 𝑥 100%...............................(4.10)



Dari rumus diatas dapat kita hitung sebagai berikut : %kesalahan = |



1−1,035 | 1



%kesalahan = |



3−3,098 |𝑥 3



100% = 3,2%



%kesalahan = |



5−5,17 |𝑥 5



100% = 2,4%



%kesalahan = |



7−7,16 |𝑥 7



100% = 2,2%



%kesalahan = |



𝑥 100% = 3,5%



10−10,25 |𝑥 10



100% = 2,5%



Bisa dilihat keluaran tegangan output pada tabel secara teori dan secara pratikum tidak jauh berbeda ini menunjukan nilai tegangan output secara pratikum sudah sesuai dengan teori dimana tegangan output bernilai negatif karena sesuai dengan karakteristik inverting yaitu penguat sinyal dimana sinyal outputnya berbalik dari sinyal input. Dari perhitungan persentase kesalahan dapat dilihat bahwa semua persentase kesalahan pada saat pratikum rata – rata dibawah 10% dapat disimpulkan bahwa alat yang digunakan saat pratikum masih layak pakai.



B.



Amplifier Pembalik Input Negatif Amplifier pembalik dengan input negatif artinya di bagian input tegangan



akan diberikan tegangan yang bernilai negatiff dan di bagian output akan diukur hasilnya menggunakan AVO meter. Secara teori dikatakan hasilnya akan berbalik



dengan inputnya. Berikut merupakan tabel inverting input negatif dari hasil praktikum : Tabel 4.14 Pengukuran Tegangan Input Negatif Untuk Amplifier Membalik 1



Vi



-0,1



-0,3



-0,5



-0,7



-1



Volt



2



Vo



1,056



3,064



5,14



7,12



10,32



Volt



Pada dasarnya penguat operasional Op-Amp memiliki faktor penguatan yang dari 1 sampa 100.000 kali pada kondisi tanpa rangkaian umpan balik. Dalam inverting Amplifier salah satu fungsi pemasangan resistor umpan balik (feedback) dan resistor input adalah untuk mengatur penguatan inverting Amplifier (penguat membalik) tersebut. Dari gambar 4.14 rangkaian praktek kita bisa menghitung besar nya faktor penguatan (A) dengan persamaan 4.8. Berdasarkan persamaan 4.8 didapatkan penguatan sebesar 100𝑘



Av = − 10𝑘 = - 10 kali Dengan mengetahui faktor penguatan (A) Besar tegangan output secara matematis dapat kita hitung dengan persamaan 4.9. Berdasarkan persamaan 4.9 didapatkan perhitungan tegangan output sebesar Sehingga untuk penguat membalik input negatif percobaan data yang didapatkan yaitu : 𝑉𝑜𝑢𝑡 = − 0,1 . − 𝑉𝑜𝑢𝑡 = − 0,3 . − 𝑉𝑜𝑢𝑡 = − 0,5 . − 𝑉𝑜𝑢𝑡 = − 0,7 . − 𝑉𝑜𝑢𝑡 = − 1 . −



100𝑘 10𝑘 100𝑘 10𝑘 100𝑘 10𝑘 100𝑘 10𝑘



100𝑘 10𝑘



= 1V = 3V =5V =7V



= 10 V



Dari perhitungan secara matematis diatas dapat dibuat tabel secara teori sebagai berikut : Tabel 4.16 Amplifier Pembalik Input Negatif Secara Teori 1



Vi



-0,1



-0,3



-0,5



-0,7



-1



Volt



2



Vo



1



3



5



7



10



Volt



Dari data diatas dapat kita hitung persentase kesalahannya. Persentase kesalahan digunakan untuk menyatakan kelayakan alat untuk digunakan saat praktek. Mencari persentase kesalahan dengan menggunakan persamaan 4.10. berdasarkan persamaan 4.10 didapatkan persentase kesalahan sebagai berikut : %kesalahan = |



1−1,056 | 1



𝑥 100% = 5,6%



%kesalahan = |



3−3.064 | 3



𝑥 100% = 2,1%



%kesalahan = |



5−5,014 | 5



%kesalahan = | %kesalahan = |



𝑥 100% = 0,28%



7−7,12 |𝑥 7



100% = 1,7%



10−10,32 |𝑥 10



100% = 3,2%



Bisa dilihat keluaran tegangan output pada tabel secara teori dan secara pratikum tidak jauh berbeda ini menunjukan nilai tegangan output secara pratikum sudah sesuai dengan teori dimana tegangan output bernilai negatif karena sesuai dengan karakteristik inverting yaitu penguat sinyal dimana sinyal outputnya berbalik dari sinyal input. Dari perhitungan persentase kesalahan dapat dilihat bahwa semua persentase kesalahan pada saat pratikum dibawah 10% dapat disimpulkan bahwa alat yang digunakan saat pratikum masih layak pakai. Jadi, Amplifier pembalik (Inverting Amplifier) adalah penggunaan Op-Amp sebagai penguat sinyal dimana sinyal outputnya berbalik dari sinyal input. Pada penguat ini dimana, masukannya melalui input membalik pada penguat operasional, dan keluarannya berlawanan fasa dengan masukan. 4.6.2



Amplifier Tak Membalik Amplifier Tak Membalik (Non-Inverting Amplifier) merupakan penguat



sinyal dengan karakteristik dasar sinyal output yang dikuatkan memiliki fasa yang sama dengan sinyal input. Amplifier Tak Membalik (Non-Inverting Amplifier) dapat dibangun menggunakan penguat operasional, karena penguat operasional memang didesain untuk penguat sinyal baik membalik ataupun tak membalik.



Gambar 4.15 Rangkaian Sederhana Non-Inverting



Seperti dalam teori penguat operasi secara ideal, arus masuk terminal membalik dan tidak membalik adalah nol, dan tidak ada beda tegangan diantara terminal ini. Sehingga dengan demikian Vin adalah sama tegangannya dengan V1 terhadap virtual ground. Dengan demikian tegangan keluaran Vout akan ditentukan sepenuhnya oleh besarnya resistansi R2 dan Rf. Pada akhirnya rangkaian seri Rf dan R2 membentuk voltage devider (pembagi tegangan).



A.



Amplifier Tak Membalik Input Positif Amplifier tak membalik input positif artinya di bagian input, tegangan akan



diberikan tegangan yang bernilai positif dan di bagian output akan diukur hasilnya menggunakan AVO meter. Secara teori dikatakan outputnya akan mengalami penguatan dan fasanya sama dengan inputnya. Berikut merupakan tabel hasil pratikum : Tabel 4.17 Pengukuran Tegangan Input Positif Untuk Amplifier Tak Membalik 1



Vi



0,1



0,3



0,5



0,7



1



Volt



2



Vo



1,119



3,265



5,74



7,91



11,19



Volt



Dari gambar 4.15 rangkaian praktek kita bisa menghitung besar penguatan dengan persamaan 4.8 didapatkan penguatannya sebesar : Av =



100𝑘 10𝑘



+ 1 = 11 kali



Dengan mengetahui faktor penguatan (A). Besar tegangan output secara matematis dapat kita hitung dengan persamaan 4.9. Sehingga untuk penguat tak membalik input positif percobaan data yang didapatkan yaitu : 100𝑘



𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0.1 . ( 10𝑘 + 1) = 1.1V



100𝑘 10𝑘



𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0.3 . (



+ 1)= 3.3 V



100𝑘



𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0.5 . ( 10𝑘 + 1)= 5.5 V 100𝑘



𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0.7 . ( 10𝑘 + 1)= 7.7 V 100𝑘



𝑉𝑜𝑢𝑡 = 1. ( 10𝑘 + 1)= 11 V Dari perhitungan secara matematis diatas dapat dibuat tabel secara teori sebagai berikut : Tabel 4.18 Amplifier Tak Membalik Input Positif Secara Teori 1



Vi



0.1



0.3



0.5



0.7



1



Volt



2



Vo



1.1



3.3



5.5



7.7



11



Volt



Dari data diatas dapat kita hitung persentase kesalahannya. Persentase kesalahan digunakan untuk menyatakan kelayakan alat untuk digunakan saat praktek. Berikut mencari persentasi kesalahan dengan memasukan persamaan 4.7. Dari persamaan tersebut didapatkan persentase kesalahan sebagai berikut : %kesalahan = |



1,1−1,119 |𝑥 1,1



100% = 1,7%



%kesalahan = |



3,3−3,265 |𝑥 3,3



%kesalahan = |



5,5−5,74 |𝑥 5,5



100% = 4,3%



%kesalahan = |



7,7−7,91 |𝑥 7,7



100% = 2,7%



%kesalahan = |



11−11,19 |𝑥 11



100% = 1,7%



100% = 1%



Bisa dilihat keluaran tegangan output pada tabel secara teori dan secara pratikum tidak jauh berbeda ini menunjukan nilai tegangan output secara pratikum sudah sesuai dengan teori dimana tegangan output bernilai positif karena sesuai dengan karakteristik Non - inverting itu sendiri yaitu penguat sinyal dengan karakteristik dasar sinyal output yang dikuatkan memiliki fasa yang sama dengan sinyal input. Faktor penguatan (A) berpegaruh dengan tegangan output sehingga dapat disimpulkan faktor penguatan berbanding lurus dengan tegangan output. Dari perhitungan presentase kesalahan dapat dilihat bahwa dari lima perhitungan



hanya satu yang menghasilkan hasil presentase kesalahan lebih dari 10 %. Jadi, alat layak untuk digunakan B.



Non – Inverting Input Negatif Amplifier tak membalik input negative artinya di bagian input, tegangan



akan diberikan tegangan yang bernilai negatif dan di bagian output akan diukur hasilnya menggunakan AVO meter. Secara teori dikatakan outputnya akan mengalami penguatan dan fasanya sama dengan inputnya. Berikut merupakan tabel hasil pratikum : Tabel 4.19 Pengukuran Tegangan Input Negatif Untuk Amplifier Tak Membalik 1



Vi



-0,1



-0,3



-0,5



-0,7



-1



Volt



2



Vo



-1,148



-3,317



-5,82



-8,0



-11,32



Volt



Pada dasarnya penguat operasional Op-Amp memiliki faktor penguatan 1 sampa 100.000 kali pada kondisi tanpa rangkaian umpan balik. Dalam inverting Amplifier salah satu fungsi pemasangan resistor umpan balik (feedback) dan resistor input adalah untuk mengatur penguatan inverting Amplifier (penguat membalik) tersebut. Dari gambar 4.15 rangkaian praktek kita bisa menghitung besar penguatan dengan persamaan 4.8. Besar penguatan secara perhitungan didapatkan hasil adalah sebagai berikut : Av =



100𝑘 10𝑘



+ 1 = 11 kali



Dengan mengetahui faktor penguatan (A) Besar tegangan output secara matematis dapat kita hitung dengan persamaan 4.9. Besat tegangan output yang dihasilkan adalah sebagai berikut. Sehingga untuk penguat tak membalik input negatif percobaan data yang didapatkan yaitu : 100𝑘 10𝑘



𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0.1 . (



+ 1) = 1.1V



100𝑘



𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0.3 . ( 10𝑘 + 1)= 3.3 V 100𝑘



𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0.5 . ( 10𝑘 + 1)= 5.5 V 100𝑘



𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0.7 . ( 10𝑘 + 1)= 7.7 V 100𝑘



𝑉𝑜𝑢𝑡 = 1. ( 10𝑘 + 1)= 11 V



Dari perhitungan secara matematis diatas dapat dibuat tabel secara teori sebagai berikut : Tabel 4.20 Amplifier Tak Membalik Input Negatif Secara Teori 1



Vi



- 0.1



- 0.3



- 0.5



- 0.7



-1



volt



2



Vo



- 1.1



- 3.3



- 5.5



- 7.7



- 11



volt



Dari data diatas dapat kita hitung persentase kesalahannya. Persentase kesalahan digunakan untuk menyatakan kelayakan alat untuk digunakan saat praktek. Berikut mencari persentasi kesalahan dengan memasukan persamaan 4.10. Dari persamaan 4.10 didapatkan hasil persentase kesalahan dengan perhitungan teori presentase kesalahan sebagai berikut : %kesalahan = |



1,1 −1,148 | 1,1



%kesalahan = |



3,3−3,317 |𝑥 3,3



100% = 0,5 %



5,5−5,82 |𝑥 5,5



100% = 5,8 %



%kesalahan = |



%kesalahan = | %kesalahan = |



7,7−8 |𝑥 7,7



𝑥 100% = 4.3 %



100% = 3,8%



11−11,32 |𝑥 11



100% = 2,9 %



Bisa dilihat keluaran tegangan output pada tabel secara teori dan secara pratikum tidak jauh berbeda ini menunjukan nilai tegangan output secara pratikum sudah sesuai dengan teori dimana tegangan output bernilai negatif karena sesuai dengan karakteristik non-inverting itu sendiri yaitu penguat sinyal dengan karakteristik dasar sinyal output yang dikuatkan memiliki fasa yang sama dengan sinyal input. Faktor penguatan (A) berpegaruh dengan tegangan output sehingga dapat disimpulkan faktor penguatan berbanding lurus dengan tegangan output. Dari perhitungan presentase kesalahan dapat dilihat bahwa dari lima perhitungan hanya satu yang menghasilkan hasil presentase kesalahan lebih dari 10 %. Jadi, alat masih layak untuk digunakan. Jadi Amplifier tak membalik adalah penguat sinyal dengan karakteristik dasar sinyal output yang dikuatkan memiliki fasa yang sama dengan sinyal input. Penguat tak-membalik (non-inverting Amplifier) dapat dibangun menggunakan penguat operasional, karena penguat operasional memang didesain untuk penguat sinyal baik membalik ataupun tak membalik.



4.6.3



Voltage Follower Pengikut tegangan biasanya didefinisikan sebagai rangkaian dengan



penguatan satu. Diantara masukan dan keluaran terdapat isolasi impedansi. Keluaran dari Op-Amp terhubung pada masukan inverting dan tegangan masukan dihubungkan pada masukan non inverting. Rangkaian penyangga dibangun menggunakan penguat operasional (Op-Amp) dengan konfigurasi salah satu inputnya digunakan sebagai jalur umpan balik secara langsung tanpa menggunakan resistansi, sehingga nilai resistansi umpan balik adalah 0 Ohm.



Gambar 4.16 Rangkaian Sederhana Voltage Follower



Dengan menghubungkan jalur input inverting ke jalur output operasional Amplifier (Op-Amp) maka rangkaian buffer pada gambar diatas akan memberikan kemampuan mengalirkan arus secara maksimal sesuai kemampuan maksimal operasional Amplifier (Op-Amp) mengalirkan arus output.



A.



Pengikut Tegangan Input positif Amplifier pengikut tegangan input positif artinya di bagian input, tegangan



akan diberikan tegangan yang bernilai positif dan di bagian output akan diukur hasilnya menggunakan AVO meter. Secara teori dikatakan outputnya akan sama dengan inputnya. Berikut merupakan tabel secara pratikum : Tabel 4.21 Pengukuran tegangan Input Positif Untuk Pengikut Tegangan 1



Vi



0,1



0,3



0,5



0,7



1



Volt



2



Vo



0,101



0,301



0,503



0,704



1,004



Volt



Dari persamaan 4.8 diperoleh nilai penguatan tegangan (Av) sebagai berikut : 𝐴𝑣 =



𝑉𝑜𝑢𝑡 = 1kali 𝑉𝑖𝑛



Dengan mengetahui faktor penguatan (A) Besar tegangan output secara matematis dapat kita hitung dengan persamaan 4.9. Didapatkan besar tegangan outputnya sebagai berikut. Sehingga untuk penguat pengikut input positif percobaan data yang didapatkan yaitu : 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0.1 . 1 = 0.1 V 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0.3 . 1 = 0.3 V 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0.5 . 1= 0.5 V 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0.7 . 1= 0.7 V 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 1 . 1= 1 V



Dari perhitungan secara matematis diatas dapat dibuat tabel secara teori sebagai berikut : Tabel 4.22 Pengikut Tegangan Input Positif 1



Vi



0.1



0.3



0.5



0.7



1



Volt



2



Vo



0.1



0.3



0.5



0.7



1



Volt



Dari data diatas dapat kita hitung persentase kesalahannya. Persentase kesalahan digunakan untuk menyatakan kelayakan alat untuk digunakan saat praktek. Berikut mencari persentasi kesalahan dengan memasukan persamaan 4.10. Didapatkan besar persentase kesalahan sebagai berikut : %kesalahan = |



0.1 −0.101 | 0.1



𝑥 100% = 1 %



%kesalahan = |



0.3−0.301 |𝑥 0.3



100% =0,33 %



%kesalahan = |



0.5−0.503 |𝑥 0.5



100% = 0,6 %



%kesalahan = |



0.7 − 0.704 |𝑥 0.7



%kesalahan = |



1−1.004 | 1



100% =0,5 %



𝑥 100% = 0,4 %



Bisa dilihat keluaran tegangan output pada tabel secara teori dan secara pratikum tidak jauh berbeda ini menunjukan nilai tegangan output secara pratikum sudah sesuai dengan teori. Dimana rangkaian penyangga ini adalah sebagai penguat arus, karena pada penguat penyangga tidak memiliki penguatan tegangan (A) atau penguatan tegangan 1 kali. Maka dapat disimpulkan pada Voltage Follower Vin = Vout. Dari perhitungan persentase kesalahan dapat dilihat



bahwa semua persentase kesalahan pada saat pratikum dibawah 10% dapat disimpulkan bahwa alat yang digunakan saat pratikum masih layak pakai. B.



Voltage Follower Input Negatif Amplifier pengikut tegangan input positif artinya di bagian input, tegangan



akan diberikan tegangan yang bernilai positif dan di bagian output akan diukur hasilnya menggunakan AVO meter. Secara teori dikatakan outputnya akan sama dengan inputnya. Berikut merupakan tabel secara pratikum : Tabel 4.23 Pengukuran Tegangan Input Negatif Untuk Pengikut Tegangan 1



Vi



-0,1



-0,3



-0,5



-0,7



-1



Volt



2



Vo



-0,105



-0,307



-0,501



-0,714



-1,016



Volt



Dari persamaan 4.8 diperoleh nilai penguatan tegangan (Av) sebagai berikut: 𝐴𝑣 =



𝑉𝑜𝑢𝑡 = 1kali 𝑉𝑖𝑛



Dengan mengetahui faktor penguatan (A) Besar tegangan output secara matematis dapat kita hitung dengan persamaan 4.9. Didapatkan besar tegangan outputnya sebagai berikut. Sehingga untuk penguat pengikur input negative percobaan data yang didapatkan yaitu : 𝑉𝑜𝑢𝑡 = −0.1 . 1 = -0.1 V 𝑉𝑜𝑢𝑡 = −0.3 . 1 = -0.3 V 𝑉𝑜𝑢𝑡 = − 0.5 . 1= -0.5 V 𝑉𝑜𝑢𝑡 = −0.7. 1= -0.7 V 𝑉𝑜𝑢𝑡 = − 1 . 1= - 1 V



Dari perhitungan secara matematis diatas dapat dibuat tabel secara teori sebagai berikut : Tabel 4.24 Pengikut Tegangan Input Negatif Secara Teori 1



Vi



- 0.1



- 0.3



- 0.5



- 0.7



-1



Volt



2



Vo



- 0.1



- 0.3



- 0.5



- 0.7



-1



Volt



Dari data diatas dapat kita hitung persentase kesalahannya. Persentase kesalahan digunakan untuk menyatakan kelayakan alat untuk digunakan saat praktek. Berikut mencari persentasi kesalahan dengan memasukan persamaan 4.10. Didapatkan besar persentase kesalahan sebagai berikut: %kesalahan = |



0.1−0.105 |𝑥 0.1



100% = 5%



%kesalahan = |



0.3−0,307 |𝑥 0.3



100% = 2,3%



%kesalahan = |



0.5−0.501 |𝑥 0.5



100% = 0,2%



%kesalahan = |



0.7− 0.714 | 0.7



%kesalahan = |



1−1.016 | 1



𝑥 100% = 2%



𝑥 100% = 1,6%



Bisa dilihat keluaran tegangan output pada tabel secara teori dan secara pratikum tidak jauh berbeda ini menunjukan nilai tegangan output secara pratikum sudah sesuai dengan teori. Dimana rangkaian penyangga ini adalah sebagai penguat arus, karena pada penguat penyangga tidak memiliki penguatan tegangan (A) atau penguatan tegangan 1 kali. Maka dapat disimpulkan pada Voltage Follower Vin = Vout. Berbeda dengan penguat penyangga positif, pada penguat penyangga negatif ini memiliki kelemahan dengan impedansi masukan yang menjadi rendah. Dari perhitungan persentase kesalahan dapat dilihat bahwa dari lima kali percobaan hanya satu percobaan yang menghasilkan kesalahan lebih dari sepuluh persen. Jadi alat masih tergolong layak untuk digunakan. Jadi pengikut tegangan biasanya didefinisikan sebagai rangkaian dengan penguatan satu. Diantara masukan dan keluaran terdapat isolasi impedansi. Keluaran dari Op-Amp terhubung pada masukan inverting dan tegangan masukan dihubungkan pada masukan non inverting. Rangkaian penyangga dibangun menggunakan penguat operasional (Op-Amp) dengan konfigurasi salah satu inputnya digunakan sebagai jalur umpan balik secara langsung tanpa menggunakan resistansi, sehingga nilai resistansi umpan balik adalah 0 Ohm. 4.6.4



Penguat Penjumlah (Adder) Rangkaian adder atau penjumlah sinyal dengan Op-Amp adalah



konfigurasi Op-Amp sebagai penguat dengan diberikan input lebih dari satu untuk menghasikan sinyal output yang linier sesuai dengan nilai penjumlahan sinyal



input dan faktor penguatan yang ada. Pada umumnya rangkaian adder/penjumlah dengan Op-Amp adalah rangkaian penjumlah dasar yang disusun dengan penguat inverting atau non inverting yang diberikan input lebih dari 1 line.



Gambar 4.17 Rangkaian sederhana adder/penjumlah



Pada operasi adder/penjumlah sinyal secara inverting, sinyal input (V1, V2, V3) diberikan ke line input penguat inverting berturut-turut melalui R1, R2, R3. Besarnya penjumlahan sinyal input tersebut bernilai negatif karena penguat operasional dioperasikan pada mode membalik (inverting). Besarnya penguatan tegangan (Av) tiap sinyal input mengikuti nilai perbandingan Rf dan Resistor input masing-masing (R1, R2, R3). Berikut merupakan tabel hasil pratikum Tabel 4.25 Amplifier Penjumlah V1(V)



V2(V)



Vout(V)



1



2



-3,037V



2



3



-5,120V



3



4



-7,010V



4



5



-9,310V



5



6



-11,120V



Melalui persamaan 4.9 Masing-masing tegangan output (Vout) dari penguatan masing-masing sinyal input tersebut secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut : 𝑉𝑜𝑢𝑡 = − ((1 .



10𝑘 )+ 10𝑘



(2 .



10𝑘 )) 10𝑘



=-3V



𝑉𝑜𝑢𝑡 = − ((2 .



10𝑘 )+ 10𝑘



(3 .



10𝑘 )) 10𝑘



=-5V



𝑉𝑜𝑢𝑡 = − ((3 .



10𝑘 )+ 10𝑘



(4 .



10𝑘 )) 10𝑘



=-7V



𝑉𝑜𝑢𝑡 = − ((4 .



10𝑘 )+ 10𝑘



(5 .



10𝑘 )) 10𝑘



=-9V



𝑉𝑜𝑢𝑡 = − ((5 .



10𝑘 )+ 10𝑘



(6 .



10𝑘 )) 10𝑘



= - 11 V



Dari perhitungan secara matematis diatas dapat dibuat tabel secara teori sebagai berikut : Tabel 4.26 Amplifier Penjumlah Secara Teori V1



V2



Vout



1V



2𝑉



-3V



2V



3V



-5V



3V



4V



-7V



4V



5V



-9V



5V



6V



- 11 V



Dari data diatas dapat kita hitung persentase kesalahannya. Persentase kesalahan digunakan untuk menyatakan kelayakan alat untuk digunakan saat praktek. Berikut mencari persentasi kesalahan dengan memasukan persamaan 4.10. Didapatkan besar persentase kesalahan sebagai berikut: %kesalahan = |



3 −3,.037 |𝑥 3



%kesalahan = | %kesalahan = |



7−7.010 | 7



%kesalahan = | %kesalahan = |



5−5.120 | 5



100% = 12,2%



𝑥 100% =2.4 %



𝑥 100% = 0,14 %



9−9,310 |𝑥 9



11−11.21 |𝑥 11



100% = 3,4 % 100% = 1,9 %



Bisa dilihat keluaran tegangan output pada tabel secara teori dan secara pratikum tidak jauh berbeda ini menunjukan nilai tegangan output secara pratikum sudah sesuai dengan teori. Besarnya penjumlahan sinyal input tersebut bernilai negatif karena penguat operasional dioperasikan pada mode membalik (inverting). Dari perhitungan presentase kesalahan dapat dilihat bahwa semua persentase kesalahan pada saat pratikum dibawah 10% dapat disimpulkan bahwa alat yang digunakan saat pratikum masih layak pakai. Jadi rangkaian adder atau penjumlah sinyal dengan Op-Amp adalah konfigurasi Op-Amp sebagai penguat dengan diberikan input lebih dari satu untuk menghasikan sinyal output yang linier sesuai dengan nilai penjumlahan sinyal input dan faktor penguatan yang ada.



4.7



Pertanyaan dan Jawaban



4.7.1



Pertanyaan



1.



Jelaskan apa yang dimaksud dengan OP-AMP?



2.



Sebutkan fungsi dan karakteristik dari sebuah OP-AMP!



3.



Buatlah symbol skematis dari sebuah OP-AMP dan sebutkan masing – masing bagiannya!



4.



Jelaskan fungsi dari masing – masing kaki OP-AMP (pada OP – AMP 741) menurut datasheet yang anda peroleh!



5.



Tentukan besarnya gain bagi Amplifier membalik dan tak membalik!



6.



Bagaimana prinsif kerja dari pengikut tegangan (Voltage Follower)!



7.



Bagaimana sifat-sifat op-am ideal dan hubungannya dengan Op-Amp nyata!



8.



Bagaimana hubungan tegangan input dan output dari Amplifier penjumlah/adder!



9.



Apa yang dimaksud dengan frekuensi cut-off atau putus dan berapa besarnya gain pada kondisi ini?



10.



Berapa frekuensi cut-off dari filter-filter pada percobaan yang anda lakukan dan bandingkan hasil ini dengan perhitungan/teorinya!



4.7.2 1.



Jawaban Operasional Amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi



yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan noninverting 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.



2.



Fungsi dari Op-Amp adalah sebagai pengindra dan penguat sinyal



masukan baik DC maupun AC juga sebagai penguat diferensiasi impedansi masukan



tinggi,



penguat



keluaran



impedansi



rendah.



OpAmp



banyak



dimanfaatkan dalam peralatan-peralatan elektronik sebagai penguat, sensor, mengeraskan suara, buffer sinyal, menguatkan sinyal, mengitegrasikan sinyal. Adapun karakteristik dari Op-Amp ideal antara lain:



a. Impedansi masukan tak terhingga. Penguat yang ideal diharapkan tidak menarik arus masukan, artinya tidak ada arus yang masuk kedalam terminal 1 maupun 2 (I1 = I2 = 0). b. Impedansi keluaran sama dengan nol. Terminal 3 merupakan keluaran penguat operasional, idealnya diharapkan bertindak sebagai terminal keluaran sebuah sumber sumber tegangan ideal. Tegangan antara terminal 3 dengan ground akan selalu sama dengan A, dimana A adalah faktor penguatan sebuah penguat operasional. c. Penguatan loop terbuka tak terhingga. Apabila dioperasikan pada loop terbuka (tidak ada umpan balik dari keluaran ke masukan), maka sebuah penguat opersaional ideal mempunyai gain (penguatan) yang besarnya tak terhingga. 3.



Simbol skematik Op-Amp



Gambar 4.18 Simbol Op-Amp



4.



Konfigurasi Pin IC Op-Amp 741



Gambar 4.19 Konfigurasi Pin IC Op-Amp 741



Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC (No Connection), dan dua pin offset null. Pin offset null memungkinkan kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalam IC untuk memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai nol.



5.



Gain Amplifier membalik 𝐴=−



𝑅𝑓 𝑅𝑖𝑛



Gain Amplifier tak membalik 𝐴=



6.



𝑅𝑓 +1 𝑅𝑖𝑛



Dengan menghubungkan jalur input inverting ke jalur output Operasional



Amplifier (Op-Amp) maka rangkaian buffer pada gambar diatas akan memberikan kemampuan mengalirkan arus secara maksimal sesuai kemampuan maksimal Operasional Amplifier (Op-Amp) mengalirkan arus output. 7.



Sifat –sifat Op-Amp ideal :



a. Faktor penguat open loop gain tak terhingga. b. Bila inputnya sama dengan 0 maka outputnya juga 0. c. Impedansi input tak terhingga dan impedansi outputnya sangat rendah (0). d. Lebar bandwidth tidak terhingga artinya penguatan dari DC sampai frekuensi tak terhingga tetap sama. e. Rise time = 0. f.



Tidak peka terhadap perubahan tegangan sumber atau perubahan temperatur Hubungannya dengan kenyataan adalah :



a. Faktor penguatan open loop gain walaupun cukup besar, tetapi terbatas sekitar 100.000 kali. b. Bila harga pada inputnya nol, outputnya belum tentu tepat nol. c. Impedansi inputnya cukup tinggi namun terbatas hanya beberapa ratus k, sedangkan impedansi outputnya berkisar hanya beberapa ratus sampai puluh  d. Rise timenya ≠ 0 e. Kalau perubahan tegangan sumber atau temperatur cukup besar, kerjanya akan terpengaruh



8.



Sinyal output bisa berupa hasil penjumlahan matematis langsung dari



sinyal-sinyal input, atau bisa juga mengandung penguatan (gain) tertentu.



9.



Frekuensi cut-off adalah frekuensi keluaran yang amplitudo-nya turun



70,7% (-3dB) terhadap amplitudo frekuensi masukan-nya. Penguatan atau gain dikatakan sebagai perbandingan output dan input dimana output lebih besar dari input. Besar gain dapat dirumuskan sebagai berikut : 𝐺𝑎𝑖𝑛 =



10.



𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑉𝑖𝑛



Besar frekuensi cut-off masing-masing filter :



a. Low-Pass Filter Filter yang hanya melewatkan sinyal listrik pada frekuensi dibawah frekuensi cut-offnya. b. High-Pass Filter Filter yang hanya melewatkan sinyal listrik pada frekuensi diatas frekuensi cut-offnya. c. Band-Pass Filter Filter yang merupakan gabungan low-pass filter dan high-pass filter yang dihubungkan secara seri, sehingga filter ini hanya akan melewatkan sinyal listrik yang berada diantara kedua frekuensi cut-offnya (diantara frekuensi batas atas dan frekuensi batas bawah). d. Band-Rejection Filter Filter yang merupakan gabungan low-pass filter dan high-pass filter yang dihubungkan secara paralel, sehingga filter ini tidak akan melewatkan sinyal listrik yang berada diantara kedua frekuensi cut-offnya (diantara frekuensi batas atas dan frekuensi batas bawah).



4.8



Kesimpulan Kesimpulan pada modul 4 dengan materi Op-Amp (Operational Amplifier)



adalah sebagai berikut 1.



Penguat operasional (Op-Amp) adalah suatu blok penguat yang mempunyai dua masukan dan satu keluaran. Op-Amp biasanya berbentuk rangkaian terpadu (integrated circuit) dalam bentuk IC.



2.



Amplifier tak pembalik adalah Merupakan penguat sinyal dengan karakteristik dasar sinyal output yang dikuatkan memiliki fase yang sama dengan sinyal input. Rangkaian penguat tak-membalik ini bisa digunakan untuk menguatkan isyarat AC maupun DC dengan keluaran yang tetap sefase dengan sinyal inputnya.



3.



Penguat pembalik merupakan penerapan dari penguat operasional sebagai penguat sinyal dengan karakteristik dasar sinyal output memiliki fase yang berkebalikan dengan fase sinyal input.



4.



Pengikut tegangan biasanya didefinisikan sebagai rangkaian dengan penguatan satu. Diantara masukan dan keluaran terdapat isolasi impedansi. Keluaran dari Op-Amp terhubung pada masukan inverting dan tegangan masukan dihubungkan pada masukan non inverting. Rangkaian penyangga dibangun menggunakan penguat operasional (Op-Amp) dengan konfigurasi salah satu inputnya digunakan sebagai jalur umpan balik secara langsung tanpa menggunakan resistansi, sehingga nilai resistansi umpan balik adalah 0 Ohm.



5.



Rangkaian adder atau penjumlah sinyal dengan Op-Amp adalah konfigurasi Op-Amp sebagai penguat dengan diberikan input lebih dari satu untuk menghasikan sinyal output yang linier sesuai dengan nilai penjumlahan sinyal input dan faktor penguatan yang ada.



Daftar Referensi



http://elektronika-dasar.web.id/operasional-Amplifier-Op-Amp/ (Diakses pada tanggal 27 Mei 2018 Pukul 20.03) http://palleko.blogspot.co.id/2012/06/pengertian-Amplifier.html (Diakses pada tanggal 27 Mei 2018 Pukul 20.06) http://elektronika-dasar.web.id/karakteristik-penguat-membalik-invertingAmplifier/ (Diakses pada tanggal 27 Mei 2018 Pukul 20.07) http://elektronika-dasar.web.id/penguat-tak-membalik-non-inverting-Amplifier/ (Diakses pada tanggal 27 Mei 2018 Pukul 20.09) http://elektronika-dasar.web.id/penguat-penyangga-pengikut-tegangan/ (Diakses pada tanggal 27 Mei 2018 Pukul 20.15) http://elektronika-dasar.web.id/adder-penjumlah-dengan-Op-Amp/ (Diakses pada tanggal 27 Mei 2018 Pukul 20.20) http://ilham-kn.blogspot.co.id/2013/12/penguat-Op-Amp-inverting-Op-Amp-dannon.html (Diakses pada tanggal 27 Mei 2018 Pukul 20.26) http://bsiswoyo.lecture.ub.ac.id/2012/06/teori-elektronika-penguat-operasi-takmembalik/ (Diakses pada tanggal 27 Mei 2018 Pukul 20.30) http://elektronika-dasar.web.id/operasional-Amplifier-Op-Amp-sebagai-buffer/ (Diakses pada tanggal 27 Mei 2018 Pukul 20.37) https://sendiyafernanda.wordpress.com/2014/09/07/operational-Amplifier-OpAmp/ (Diakses pada tanggal 27 Mei 2018 Pukul 20.40) http://taofiq042.blogdetik.com/2011/01/19/rangkaian-filter (Diakses pada tanggal 27 Mei 2018 Pukul 20.48) http://gede-pasca14.web.unair.ac.id/ (Diakses pada tanggal 27 Mei 2018 Pukul 21.07)