Tugas Pendahuluan Modul 3
1. Jelaskan karakteristik dan fungsi dari op amp!
Jawab:
Operational Amplifier (Op-Amp) merupakan salah satu komponen elektronik yang sangat umum digunakan dalam sirkuit elektronik untuk memperkuat atau mengolah sinyal listrik.
Karakteristik Op-Amp
a. Penguatan Tinggi (High Gain)
Salah satu karakteristik paling penting dari Op-Amp adalah penguatan tegangan yang sangat tinggi. Op-Amp dirancang untuk memiliki penguatan yang sangat besar, seringkali lebih dari 100.000 kali (atau 100 dB). Ini berarti perbedaan kecil dalam tegangan input dapat menghasilkan perbedaan besar dalam tegangan output.
b. Impedansi Input Tinggi
Op-Amp memiliki impedansi input yang sangat tinggi, sehingga hampir tidak mengambil arus dari sirkuit inputnya. Hal ini memungkinkan Op-Amp untuk digunakan dalam berbagai aplikasi tanpa mempengaruhi sinyal yang masuk. Input atau masukan impedansi adalah Zin = ∞ (tak terhingga). Namun untuk Op-Amp dengan input tipe FET, impedensi inputnya adalah sekitar 10-12 ohm. Sedangkan untuk tipe bipolar, nilainya adalah pada rentang 250 K Ohm sampai dengan 2 M Ohm.
c. Impedansi Output Rendah
Op-Amp memiliki impedansi output yang rendah, sehingga dapat dengan mudah mengemudikan beban eksternal seperti resistor atau sirkuit lainnya tanpa terlalu banyak penurunan tegangan.
d. Differential Inputs
Op-Amp memiliki dua input, yakni inverting (-) dan non-inverting (+). Perbedaan tegangan antara kedua input ini, disebut tegangan diferensial, akan memengaruhi keluaran Op-Amp sesuai dengan penguatan yang ditentukan.
e. Tegangan Offset
Meskipun idealnya Op-Amp memiliki nol offset tegangan (tegangan output adalah nol saat kedua input sama), dalam kenyataannya, terdapat offset tegangan yang kecil. Hal ini perlu diperhatikan dalam beberapa aplikasi yang memerlukan akurasi tinggi.
f. Tegangan Penguatan Tak Terbatas
Av atau penguatan tegangan open-loop memiliki nilai tak terbatas atau tak terhingga. Namun pada Op-Amp yang sering diperjualbelikan secara komersial. Nilai penguatan tegangan dari benda tersebut hanya berkisar antara 10-20 ribu saja.
g. Bandwidth Tak Terhingga
Bandwidth atau lebar pita juga memiliki nilai yang tak terhingga atau bila lambangkan BW=∞ .
h. Suhu
Suhu tidak membuat terjadi perubahan pada karakteristiknya kemudian waktu respon Op-Amp adalah nol detik.
Fungsi op amp:
a. Penguatan Sinyal: Fungsi paling umum dari op-amp adalah penguatan sinyal. Op-amp digunakan untuk menguatkan perbedaan tegangan antara kedua inputnya. Ini berarti output op-amp akan memberikan sinyal yang diperkuat dari perbedaan tegangan input. Ini sangat berguna dalam aplikasi penguatan sinyal seperti penguatan audio, penguatan sensor, dan banyak lagi.
b. Penjumlahan Sinyal: Op-amp dapat digunakan untuk melakukan operasi penjumlahan pada beberapa sinyal. Dalam konfigurasi penjumlahan, sinyal dari berbagai input dapat dijumlahkan dan dihasilkan pada output op-amp.
c. Pengurangan Sinyal: Op-amp juga dapat digunakan untuk melakukan operasi pengurangan sinyal. Ini dapat berguna dalam aplikasi seperti pengurangan noise dari sinyal atau pengukuran perbedaan antara dua sinyal.
d. Integrasi: Op-amp dapat digunakan sebagai integrator, yang menghasilkan output yang merupakan integral dari sinyal inputnya. Ini berguna dalam aplikasi seperti pemrosesan sinyal audio dan dalam sirkuit pengukuran.
e. Diferensiasi: Op-amp juga dapat digunakan sebagai diferensiator, yang menghasilkan output yang merupakan turunan dari sinyal inputnya. Ini digunakan dalam aplikasi pemrosesan sinyal dan pengukuran yang melibatkan perubahan cepat dalam sinyal.
f. Filter: Op-amp digunakan dalam berbagai jenis filter, seperti filter pasif dan filter aktif, untuk memproses sinyal dan menghilangkan komponen frekuensi yang tidak diinginkan.
g. Pemenggalan (Comparator): Op-amp dapat digunakan sebagai pemenggalan untuk membandingkan dua sinyal dan menghasilkan output logika berdasarkan perbandingan tersebut.
h. Generator Gelombang: Op-amp dapat digunakan untuk menghasilkan berbagai jenis gelombang, seperti gelombang sinusoidal, gelombang segitiga, atau gelombang persegi, yang berguna dalam berbagai aplikasi, termasuk pembangkit sinyal uji.
i. Penyearah (Rectifier): Op-amp dapat digunakan sebagai penyearah untuk mengubah sinyal AC (Arus Bolak-Balik) menjadi sinyal DC (Arus Searah).
j. Penguatan Diferensial: Op-amp dapat digunakan untuk mengukur perbedaan antara dua sinyal input. Ini digunakan dalam aplikasi seperti sensor differensial.
2. Jelaskan macam-macam aplikasi op amp dan fungsinya!
Jawab:
a. Inverting Amplifier:
- Fungsi: Op-Amp sebagai inverting amplifier digunakan untuk memperbesar sinyal input dengan penguatan yang dapat diatur dengan mudah.
- Aplikasi: Sinyal input yang diberikan ke input inverting (-) akan diinversi (dibalikkan) dan diperbesar. Aplikasi umumnya meliputi penguatan sinyal, pembalik fasa, atau perubahan tingkat tegangan.
b. Non-Inverting Amplifier:
- Fungsi: Op-Amp sebagai non-inverting amplifier juga digunakan untuk memperbesar sinyal input, tetapi outputnya tidak diinversi dan memiliki penguatan yang dapat diatur.
- Aplikasi: Sinyal input yang diberikan ke input non-inverting (+) akan diperbesar dengan penguatan tertentu. Aplikasi umum meliputi penguatan sinyal dengan tingkat yang lebih tinggi dari satu.
c. Komparator (Comparator):
- Fungsi: Op-Amp sebagai komparator digunakan untuk membandingkan dua sinyal tegangan dan menghasilkan sinyal keluaran yang mengindikasikan hasil perbandingan tersebut.
- Aplikasi: Pada aplikasi ini, Op-Amp berperan sebagai sakelar elektronik. Ketika tegangan input non-inverting (+) lebih besar dari tegangan input inverting (-), output Op-Amp akan berada pada tingkat tinggi. Sebaliknya, jika tegangan input inverting lebih besar, maka output akan berada pada tingkat rendah. Aplikasi ini sering digunakan dalam sakelar otomatis, sensor, dan sistem kontrol.
d. Integrator:
- Fungsi: Op-Amp sebagai integrator digunakan untuk melakukan operasi integrasi matematis terhadap sinyal input. Ini menghasilkan output yang berhubungan dengan area di bawah kurva sinyal input terhadap waktu.
- Aplikasi: Aplikasi umumnya meliputi pembuatan sinyal bentuk gelombang segitiga dari sinyal persegi atau pembuatan osilator rampa.
e. Diferensiator:
- Fungsi: Op-Amp sebagai diferensiator digunakan untuk melakukan operasi diferensiasi matematis terhadap sinyal input. Ini menghasilkan output yang berhubungan dengan tingkat perubahan sinyal input terhadap waktu.
- Aplikasi: Aplikasi umumnya meliputi pembuatan sinyal bentuk gelombang persegi dari sinyal sinusoidal atau pembuatan osilator gelombang segitiga.
f. Buffer (Voltage Follower):
- Fungsi: Op-Amp sebagai buffer, juga dikenal sebagai voltage follower, digunakan untuk memperbaiki impedansi output dari sumber tegangan dan menyediakan output yang identik dengan inputnya (tanpa penguatan).
- Aplikasi: Aplikasi utama adalah menjembatani sirkuit dengan impedansi input yang tinggi dengan beban impedansi output yang rendah, sehingga menghindari penurunan tegangan.
g. Oscillator:
- Fungsi: Op-Amp dapat digunakan dalam berbagai jenis osilator, seperti osilator gelombang sinus, gelombang persegi, dan gelombang segitiga, untuk menghasilkan sinyal osilasi periodik.
- Aplikasi: Osilator digunakan dalam banyak aplikasi, termasuk pembangkit gelombang, pemodulasi, dan pengukuran frekuensi.
h. Sirkuit Penguatan Realimentasi Positif (Positive Feedback Amplifier):
- Fungsi: Op-Amp dalam sirkuit penguatan realimentasi positif menghasilkan osilasi atau respons positif terhadap sinyal input.
- Aplikasi: Aplikasi meliputi pembangkit gelombang osilasi, pengukuran frekuensi, dan aplikasi sensorik.
i. Filter Aktif:
- Fungsi: Op-Amp digunakan dalam berbagai jenis filter aktif, seperti filter low-pass, high-pass, band-pass, dan band-stop, untuk mengatur frekuensi sinyal.
- Aplikasi: Penggunaan filter aktif meliputi pemrosesan sinyal audio, pemfilteran sinyal komunikasi, dan banyak lagi.
3. Jelaskan apa itu inverting dan non inverting, bandingkan sinyal input dan output! (sertakan gambarnya)
Jawab:
Rangkaian Inverting amplifier merupakan penguat operasional yang dirancang untuk menghasilkan sinyal keluaran yang berbeda fasa 180° dengan sinyal masukan yang diterapkan. Penguat ini memiliki ciri khusus yaitu sinyal input dihubungkan ke kaki inverting (-) amplifier dan kaki non inverting dihubungkan ke ground. Dalam konfigurasi inverting amplifier, sinyal output akan memiliki polaritas yang berlawanan dengan sinyal input, sehingga jika sinyal input positif, sinyal output akan negatif, dan sebaliknya.
Rangkaian Non-inverting amplifier adalah jenis konfigurasi penguat operasional yang digunakan untuk menghasilkan penguatan sinyal dengan polaritas yang sama seperti sinyal input. Pada konfigurasi ini sinyal masukan dihubungkan ke kaki non inverting op amp (+). Dalam konfigurasi non-inverting amplifier, tegangan output akan memiliki polaritas yang sama dengan tegangan input. Ini berarti jika tegangan input positif, tegangan output juga positif, dan jika tegangan input negatif, tegangan output juga negatif.
- Inverting amplifier
- Non inverting amplifier
4. Jelaskan rangkaian inverting adder dan non inverting adder! (sertakan gambarnya)
Jawab:
Rangkaian Inverting Adder Amplifier adalah salah satu jenis konfigurasi penguat operasional yang digunakan untuk melakukan operasi penjumlahan dari beberapa sinyal input. Konfigurasi ini memungkinkan untuk menambahkan beberapa sinyal input dan menghasilkan penguatan sinyal yang sesuai. Sinyal output dari inverting adder amplifier adalah hasil penjumlahan dari semua sinyal input dengan berbagai penguatan dan memiliki polaritas yang bertolak belakang dengan sinyal input.
rangkaian Non-Inverting Adder Amplifier adalah salah satu jenis konfigurasi penguat operasional yang digunakan untuk melakukan operasi penjumlahan dari beberapa sinyal input tanpa membalik polaritas sinyal output. Dalam konfigurasi ini, polaritas tegangan output akan tetap sama seperti sinyal input, sehingga jika sinyal input positif, tegangan output juga positif, dan jika sinyal input negatif, tegangan output juga negatif.
5. Buktikan turunan rumus inverting adder! (sertakan gambarnya)
Jawab:
Jika pada rangkaian memiliki 3 input, maka;
- Buatlah rangkaian inverting dan non inverting!
- Buatlah rangkaian adder inverting dan adder non inverting!
(Masing-masing rangkaian dilengkapi dengan signal generator dan osiloskop)
- Inverting Amplifier
Prinsip Kerja :
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 200 ohm. Kaki non inverting pada op amp dihubungkn dengan ground. Pada rangkaian tersebut, besar penguatan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan gain = -Rf/R1, yaitu sebesar -2,0. 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 -3,3 V dengan input sebesar 1,60 V. Secara matematis, output dapat dihitung dengan rumus Vout = -(Rf/Rin) x Vin, yaitu sebesar -3,2 V.
- Non Inverting Amplifier
Prinsip kerja :
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 Amplifier
Prinsip kerja :
Pada operasi adder/penjumlahan sinyal secara inverting, input yang berada pada V1,V2,V3 di hubungkan dengan hambatan yaitu R1dan R2 yang masing-masingnya bernilai 10k 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 20k ohm pada rangkaian) dan resistor input masing-masing (R1,R2). Hasil keluaran pada rangkaian didapatkan 4,0 V dengan input V1 = V2 = V3 = 1,0V.
- Adder Non Inverting Amplifier
Prinsip kerja :
Pada operasi adder/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. 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 + RA/RB dan tegangan input masing-masing (V1,V2). Hasil keluaran pada rangkaian didapatkan 10 V dengan input V1 = V2 = 5,0 V. Hasil ini sebanding dengan rumus matematis yang telah diturunkan, yaitu Vout = (1+RA/RB) x ((V1+V2)/2) yaitu 10 V.
Rangkaian Inverting Amplifier klik disini
Rangkaian Non Inverting Amplifier klik disini
Rangkaian Adder Inverting Amplifier klik disini
Rangkaian Adder Non Inverting Amplifier klik disini
Video Simulasi Rangkaian Inverting Amplifier klik disini
Video Simulasi Rangkaian Non Inverting Amplifier klik disini
Video Simulasi Rangkaian Adder Inverting Amplifier klik disini
Video Simulasi Rangkaian Adder Non Inverting Amplifier klik disini
Komentar
Posting Komentar