M. Aulia Rahman Siregar

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Soal

2. Prinsip kerja

3. Video Simulasi

4. Download File

1. Soal [Kembali]

1. Jelaskan Karekteristik op amp dan fungsinya!

Jawab:

Salah satu karakteristik Op-Amp atau Operation Amplifier yang ideal adalah tidak terpengaruh oleh suhu. Selain itu, karakter lainnya yaitu;

Memiliki Bandwidth (BW) dengan nilai tak terhingga (∞); ini karena ideal atau tidaknya Op-Amp dilihat dari adanya respons frekuensi yang tidak terbatas sehingga mampu memperkuat frekuensi sinyal dari DC ke AC.
Impedansi input bernilai tak terhingga (∞); rasio tegangan input terhadap arus input dianggap tak terbatas agar mencegah arus yang mengalir dari sumber suplai ke rangkaian input amplifier (IIN = 0).
Impedansi output bernilai nol (0); idealnya, impedansi output Op-Amp adalah nol karena bertindak sebagai sumber tegangan internal yang sempurna tanpa resistansi internal. Sehingga mampu memasok arus yang dibutuhkan oleh beban.
Kekuatan tegangan Open Loop (Av) bernilai tak terhingga (∞); open loop gain merupakan kekuatan dari Op-Amp yang tidak memiliki umpan balik bernilai negatif atau positif. Dengan gain yang demikian itu, nilai real dari kekuatan tegangan yang tidak terbatas berkisar antara 20.000 hingga 200.000.
Tegangan output offset bernilai nol (0); ini akan terjadi apabila perbedaan tegangan antara non-inverting dan inverting input adalah bernilai sama, nol, atau keduanya berada di ground.

Fungsi utama Op-Amp Operational Amplifier adalah untuk menjadikan sinyal lebih kuat. Tapi tentu tidak hanya itu saja, Op-Amp juga berfungsi sebagai:Pendeteksi arus DC dan AC.

1. Sensor dan buffer sinyal.

2. Mengubah sinyal analog ke sinyal digital

3. Mengatur tegangan.

4. Mengencangkan volume suara

5. Filter

2. Jelaskan macam-macam Aplikasi Op Amp dan beserta Fungsinya!

Berikut ini macam aplikasi Operational Amplifier :

1. Komparator (Pembanding)

Merupakan salah satu aplikasi yang memanfaatkan batas simpal terbuka (open-loop gain) penguat operasional yang sangat besar. Ada jenis penguat operasional khusus yang memang difungsikan semata-mata untuk penggunaan ini dan agak berbeda dari penguat operasional lainnya dan umum disebut juga dengan komparator.

Komparator membandingkan dua tegangan listrik dan mengubah keluarannya untuk menunjukkan tegangan mana yang lebih tinggi.

$V_{\text{out}}=\left\{{\begin{matrix}V_{\text{S+}}&V_{1}>V_{2}\\V_{\text{S-}}&V_{1}<V_{2}\end{matrix}}\right.$

di mana $V_{\text{s}}$ adalah tegangan catu daya dan penguat operasional beroperasi di antara $+V_{\text{s}}$ dan $-V_{\text{s}}$ .)

Perhatikan gambar :

karena tegangan yang masuk ke inverting (2V) lebih kecil dari tegangan masuk ke non-inverting (3V), maka tegangan keluarandari rangkaian di atas yaitu 0V (Rendah).

2. Penguat Pembalik

Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk membalik dan menguatkan sebuah tegangan. Resistor Rf melewatkan sebagian sinyal keluaran kembali ke masukan. Karena keluaran taksefase sebesar 180°, maka nilai keluaran tersebut secara efektif mengurangi besar masukan. Ini mengurangi bati keseluruhan dari penguat dan disebut dengan umpan balik negatif.

{\displaystyle V_{\text{out}}=-{\frac {R_{\text{f}}}{R_{\text{in}}}}V_{\text{in}}\!\ }

Di mana,

Bati dari penguat ditentukan dari rasio antara Rf dan Rin, yaitu:

{\displaystyle A=-{\frac {R_{f}}{R_{in}}}}

Tanda negatif menunjukkan bahwa keluaran adalah pembalikan dari masukan. Contohnya jika Rf adalah 10.000 Ω dan Rin adalah 1.000 Ω, maka nilai bati adalah -10.000Ω / 1.000Ω, yaitu -10.

3. Penguat non-Pembalik

Rumus penguatan penguat non-pembalik adalah sebagai berikut:

{\displaystyle V_{\text{out}}=V_{\text{in}}\left({\frac {R_{1}+R_{2}}{R_{1}}}\right)\,}

atau dengan kata lain:

{\displaystyle V_{\text{out}}=V_{\text{in}}\left(1+{\frac {R_{2}}{R_{1}}}\right)\,}

{\displaystyle Z_{\text{in}}\approx \infty }

Dengan demikian, penguat non-pembalik memiliki bati minimum bernilai 1. Karena tegangan sinyal masukan terhubung langsung dengan masukan pada penguat operasional maka impedansi masukan bernilai

4. Penguat Diferensial

{\displaystyle {\frac {R_{\text{f}}}{R_{1}}}\ }

{\displaystyle R_{\text{f}}=R_{\text{g}}\ }

Penguat diferensial digunakan untuk mencari selisih dari dua tegangan yang telah dikalikan dengan konstanta tertentu.

Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut:

{\displaystyle V_{\text{out}}={\frac {\left(R_{\text{f}}+R_{1}\right)R_{\text{g}}}{\left(R_{\text{g}}+R_{2}\right)R_{1}}}V_{2}-{\frac {R_{\text{f}}}{R_{1}}}V_{1}}

{\displaystyle V_{\text{out}}={\frac {R_{\text{f}}}{R_{1}}}(V_{\text{2}}-V_{\text{1}})\,}

5. Penguat penjumlah

Penguat penjumlah menjumlahkan beberapa tegangan masukan, dengan persamaan sebagai berikut:

{\displaystyle V_{\text{out}}=-R_{\text{f}}\left({\frac {V_{1}}{R_{1}}}+{\frac {V_{2}}{R_{2}}}+\cdots +{\frac {V_{n}}{R_{n}}}\right)}

{\displaystyle V_{\text{out}}=-{\frac {R_{\text{f}}}{R_{1}}}(V_{1}+V_{2}+\cdots +V_{n})\!\ }

{\displaystyle V_{\text{out}}=-(V_{1}+V_{2}+\cdots +V_{n})\!\ }

6. Integrator

Penguat ini mengintegrasikan tegangan masukan terhadap waktu, dengan persamaan:

{\displaystyle V_{\text{out}}=-{\frac {1}{RC}}\int _{0}^{t}V_{\text{in}}\,\operatorname {d} t+V_{\text{mula}}\,}

Sebuah integrator dapat juga dipandang sebagai tapis pelewat-tinggi dan dapat digunakan untuk rangkaian tapis aktif.

7. Diferensiator

Mendiferensiasikan sinyal hasil pembalikan terhadap waktu dengan persamaan:

{\displaystyle V_{\text{out}}=-RC\,{\frac {\operatorname {d} V_{\text{in}}}{\operatorname {d} t}}\,\qquad }

Pada dasarnya diferensiator dapat juga dibangun dari integrator dengan cara mengganti kapasitor dengan induktor, namun tidak dilakukan karena harga induktor yang mahal dan bentuknya yang besar. Diferensiator dapat juga dilihat sebagai tapis pelewat-rendah dan dapat digunakan sebagai tapis aktif.

8. Buffer atau Follower

Rangkaian Buffer Dari Operasional Amplifier (Op-Amp) 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.

3. Jelaskan apa itu Inverting dan non Inverting, bandingkan sinyal input dan outputnya (beserta gambarnya) !

Jawab;

1. Inverting

Penguat operasional (atau Op-Amp) yang dirancang untuk menghasilkan sinyal keluaran yang berbeda fasa 180° dengan sinyal masukan yang diterapkan disebut penguat pembalik .

Oleh karena itu, pada penguat inverting, jika sinyal masukan mempunyai fasa positif maka sinyal keluaran yang diperkuat akan mempunyai fasa negatif dan sebaliknya. Penguat operasional pembalik adalah konfigurasi penguat operasional yang paling sederhana dan paling banyak digunakan.

Gambar-1 menunjukkan rangkaian khas penguat pembalik . Dari rangkaian ini terlihat jelas bahwa sinyal umpan balik diberikan pada penguat operasional sehingga rangkaian dapat melakukan operasi loop tertutup. Perlu juga dicatat bahwa umpan balik yang diberikan adalah umpan balik negatif, yang meningkatkan keakuratan pengoperasian rangkaian.

2. Non Inverting

Suatu jenis penguat operasional yang sinyal masukannya dan sinyal keluarannya yang diperkuat mempunyai fasa yang sama, maka penguat tersebut disebut dengan penguat non-inverting . Jadi, dalam kasus penguat non-pembalik, jika sinyal masukan mempunyai fasa positif, maka sinyal keluaran yang diperkuat juga akan mempunyai fasa positif dan hal yang sama berlaku untuk fasa negatif.

Konfigurasi rangkaian khas penguat non-pembalik ditunjukkan pada Gambar-2. Pada penguat ini, sinyal input diterapkan pada terminal non-pembalik, sedangkan umpan balik diberikan pada terminal pembalik. Dengan demikian, penguat non-pembalik mempunyai umpan balik negatif.

Perbandingan Sinyal Input dan Output

~ inverting

~non-inverting

4. Jelaskan rangakain Inverting adder dan non Inverting adder! (sertankan gambarnya)

Jawab:

Rangkaian Adder/Penjumlahan 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 :

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

Rangkaian Adder/Penjumlahan Non-Inverting

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 bertujutna untuk mendapatkan kestabilan dan akurasi penjumlahan sinyal yang diberikan ke rangkaian. Pada rangkaian penjumlah non-inverting diatas sinyal input (V1, V2, V3) diberikan ke jalur input melalui resitor input masing-masing (R1, R2, R3). 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 :

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

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

5. Buktikan Rumus Turunan Adder Inverting!

2. Prinsip Kerja [Kembali]

Inverting Amplifier

Pada rangkaian, kaki inverting OP AMP jenis 741 dihubungkan dengan resistor (R1) sebesar 100 ohm menuju ke kaki + signal generator. Dalam rangkaian ini, antara output dan kaki inverting dihubungkan dengan Rf sebesar 220 ohm. Kaki non inverting pada op amp dihubungkan dengan ground.

Pada rangkaian tersebut, besar penguatan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan gain = -Rf/R1, yaitu sebesar -2,2. Penguatan bernilai negatif karena hasil output sinyal berupa pembalikkan atau memiliki beda fasa sebesar 180 derajat. Besarnya nilai output yang dihasilkan pada osiloskop yaitu sebesar -3,50 V dengan input sebesar 1,60 V. Secara matematis, output dapat dihitung dengan rumus Vout = -(Rf/Rin) x Vin, yaitu sebesar -3,52 V.

Non Inverting Amplifier

Pada rangkaian, kaki non inverting op amp dihubungkan menuju signal generator. Kaki inverting pada op amp dihubungkan dengan Rf sebesar 10k ohm, dengan resistor input (Rin) sebesar 10k ohm dan dihubungkan ke Vout. Osiloskop channel A akan menampilkan grafik besaran Vin dan channel B menampilkan besaran Vout.

Besarnya penguatan pada rangkaian dapat dihitung dengan rumus Acl = (Rf/Rin) + 1 yaitu sebesar 2 . Nilai penguatan bernilai positif karena nantinya hasil sinyal output yang didapatkan akan sefasa dengan input. Dari rangkaian proteus, didapatkan nilai keluaran sebesar 10 v, dengan besar input 5 v. Berdasarkan perhitungan matematis, nilai keluaran sesuai dengan rumus Vout = Vin x Acl, yaitu 10 V.

Adder Inverting

Pada operasi penjumlahan sinyal secara inverting, input yang berada pada V1,V2,V3 di hubungkan dengan hambatan yaitu R1,R2, dan R3 yang masing-masingnya bernilai 100 ohm. Setelah di hubungkan dengan hambatan, lalu di hubungkan dengan masukan negatif pada op-amp.

Besarnya penjumlahan sinyal masukan tersebut bernilai negatif karena penguat operasional dioperasikan pada mode membalik (inverting). Besarnya penguatan tegangan (Av) tiap sinyal input mengikuti nilai perbandingan Rf (sebesar 100 ohm pada rangkaian) dan resistor input masing-masing (R1,R2,R3). Hasil keluaran pada rangkaian didapatkan 3,60 V dengan input V1 = V2 = V3 = 1,2V.

Adder Non Inverting

Pada operasi penjumlahan sinyal secara non inverting, input yang berada pada V1 dan V2, di hubungkan dengan hambatan yaitu R1,R2 dengan besar masing-masing resistor 10K ohm. Setelah di hubungkan dengan hambatan, lalu di hubungkan dengan masukan positif pada op-amp.

Besarnya penjumlahan sinyal masukan tersebut bernilai positif karena penguat operasional dioperasikan pada mode non membalik (non inverting). Besarnya penguatan tegangan (Av) tiap sinyal input mengikuti nilai perbandingan 1 + RF1/RF2 dan tegangan input masing-masing (V1,V2). Hasil keluaran pada rangkaian didapatkan 8 V dengan input V1 = V2 = 4 V. Hasil ini sebanding dengan rumus matematis yang telah diturunkan, yaitu Vout = (1+RF1/RF2) x (V1+V2/2) yaitu 8 V.

3. Video Simulasi [Kembali]

1. Inverting

2. Non-Inverting

4. Download File [Kembali]

Rangkaian Inverting Amplifier [klik disini]
Rangkaian Non-Inverting Amplifier [klik disini]
Rangkaian Adder Inverting [klik disini]
Rangkaian Adder Non Inverting [klik disini]
Datasheet Osiloskop [klik disini]
Datasheet Op-amp [klik disini]
Datasheet Signal generator [klik disini]
Datasheet Resistor [klik disini]

Cari Blog Ini

M. Aulia Rahman Siregar

Tugas Pendahuluan Modul 3

1. Komparator (Pembanding)

2. Penguat Pembalik

3. Penguat non-Pembalik

4. Penguat Diferensial

5. Penguat penjumlah

6. Integrator

7. Diferensiator

8. Buffer atau Follower

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Modul M3