Tugas Pendahuluan Modul 3

OPERATIONAL AMPLIFIER

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Soal

2. Prinsip kerja

3. Video Simulasi

4. Download File  

1. Soal[Kembali]

1.     Jelaskan karakterisktik op amp dan fungsi dari op amp!

2.     Jelaskan macam macam aplikasi op amp beserta fungsinya!

3.     Jelaskan apa itu inverting dan non inverting, bandingkan sinyal input dan output! (sertakan gambarnya)

4.     Jelaskan rangkaian inverting adder dan non inverting adder! (sertakan gambarnya)

5.     Buktikan turunan rumus inveting adder! (sertakan gambarnya) Rangkaian:

•        Buatlah rangkaian inverting dan non inverting

•        Buatlah rangkaian adder inverting dan adder non inverting

Jawab :

1. Karakteristik OP-AMP dan fungsi OP-AMP

• Karakteristik :

1. Impedansi input bernilai tak berhingga: rasio tegangan input terhadap arus input dianggap tak terbatas agar mencegah arus yang mengalir dari sumber suplai ke reangkaian input amplifier (IIN=0).
2. Impedansi Output bernilai nol : 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. 
3. 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.
4. 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 dimiliki itu, nilai real dari kekuatan tegangan yang tidak terbatas berkisar antara 20.000 hingga 20.000.
5. Tegangan output offset bernilai nol : ini akan terjadi apabila perbedaan tegangan antara non-inverting dan inverting input adalah bernilai sama, nol, atau keduanya berada di ground.

• Fungsi :

        merupakan penguat elektronika yang banyak digunakan untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguat audio, video, pembangkit sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan berbagai macam rangkaian analog lainnya.

        

        Op Amp juga berfungsi sebagai pengindra dan penguat sinyal masukan, baik DC ataupun AC juga sebagai penguat Diferensiasi impedansi masukan tinggi, penguat keluaran impedansi rendah.

2. Macam -macam aplikasi OP-AMP dan fungsinya

• Komparator (Rangkaian Pembanding)

    Merupakan salah satu aplikasi yang memanfaatkan penguatan 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.

• Penguat Pembalik ( Inverting amplifier )

    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.

• Penguat tak pembalik (Non Inverting Amplifier )

    penguat Non Inverting amplifier merupakan kebalikan dari penguat inverting,dimana Input dimasukkan pada input non inverting sehingga polaritas output akan sama dengan polaritas input tapi memiliki penguatan yang tergantung dari besarnya Rfeedback dan Rinput.

• Penguat differensiator

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

• Rangkaian penguat penjumlah (Adder amplifier )

Penguat penjumlah menjumlahkan beberapa tegangan masukan.

• Penguat integrator (Integrator Amplifier )

Penguat ini mengintegrasikan tegangan masukan terhadap waktu.

3. Pengertian Inverting dan Non-Inverting

• Inverting

Inverting merupakan penguat operasional (atau Op-Amp) 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 sinyal keluaran memiliki beda fasa sebesar 180o . Pada rangkaian penguat yang ideal memiliki syarat bahwa tegangan masukan sama dengan 0 dan impedansi masukan tak terhingga. Dalam konfigurasi inverting, sinyal input akan diinversi pada sinyal output. Ini berarti jika sinyal input naik, sinyal output akan turun, dan sebaliknya. Konfigurasi ini sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan inversi fasa sinyal atau penguatan negatif. Nilai penguatan dalam konfigurasi inverting ditentukan oleh perbandingan resistansi pada input inverting dan input non-inverting. Contoh aplikasi yang umum adalah inverting amplifier dan integrator.

• Non-Inverting

Penguat tersebut dinamakan penguat non-inverting karena masukan dari penguat tersebut adalah masukan non-inverting (+) dari Op Amp. Tidak seperti penguat inverting, sinyal keluaran penguat jenis ini sefasa dengan sinyal masukannya. Seperti pada rangkaian penguat inverting syarat ideal sebuah penguat adalah tegangan masukan sama dengan 0 dan impedansi masukan tak terhingga. konfigurasi non-inverting tidak menghasilkan inversi fasa sinyal. Sinyal input akan diperbesar pada sinyal output tanpa perubahan fase. Ini berarti jika sinyal input naik, sinyal output juga akan naik. Konfigurasi non-inverting sering digunakan ketika diperlukan penguatan positif pada sinyal input. Penguatan dalam konfigurasi ini ditentukan oleh perbandingan resistansi pada input non-inverting dan input inverting. Contoh aplikasi yang umum adalah non-inverting amplifier dan penggunaan sebagai buffer (voltage follower).

• Perbandingan Sinyal Input dan Output

           ~ inverting

            ~ non-inverting

4. Jelaskan rangkaian Inverting adder dan non Inverting adder

A. Inverting Adder

    Rangkaian inverting adder amplifier dengan memakai hukum Kirchoff di mana arus masuk sama dengan arus keluar ( I = I1 +I2 +I3 )sehingga arus di Rf  sama dengan jumlah arus di R1, R2 dan R3.

    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).

B. Non inverting Adder

            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).

                            

5. Buktikan turunan rumus Inverting adder

• VOUT1 = – (Rf / R1) V1
• VOUT2 = – (Rf / R2) V2
• VOUTn = – (Rf / Rn) Vn

VOUT = VOUT1 + VOUT2 + . . . + VOUTn 

 VOUT = – [(Rf / R1) V1 + (Rf / R2) V2 + . . . + (Rf / Rn) Vn] 

 VOUT = V1 AV1 + V2 AV2 + . . . + Vn AVn

2. Prinsip Kerja[Kembali]

Gambar Rangkaian Inverting Amplifier

Prinsip Kerja : Pada rangkaian, kaki  inverting OP AMP jenis 741 dihubungkan dengan resistor (R1) sebesar 10 kohm menuju ke kaki signal generator. Dalam rangkaian ini, antara output dan kaki inverting dihubungkan dengan Rf sebesar 20k 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. 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 -4 V dengan input sebesar 2 V. Secara matematis, output dapat dihitung dengan rumus Vout = -(Rf/Rin) x Vin.

Gambar Rangkaian 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 D 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 4 v, dengan besar input 2 v. Berdasarkan perhitungan matematis, nilai keluaran sesuai dengan rumus Vout = Vin x Acl, yaitu 4 V.

Gambar Rangkaian Adder Inverting Amplifier

Prinsip kerja : Pada operasi adder/penjumlahan sinyal secara inverting, input yang berada pada V1,V2 di hubungkan dengan hambatan yaitu R1,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 10 kohm pada rangkaian) dan resistor input masing-masing (R1,R2).

Gambar Rangkaian 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 8 V dengan input V1 = V2 = 4 V. Hasil ini sebanding dengan rumus matematis yang telah diturunkan, yaitu Vout = (1+RA/RB) x (V1+V2/2) yaitu 8 V.

3. Video Simulasi[Kembali]

INVERTING AMPLIFIER

NON-INVERTING AMPLIFIER

ADDER INVERTING AMPLIFIER

ADDER NON-INVERTING AMPLIFIER

4. Download File[Kembali]

Datasheet Op Amp [unduh]

Datasheet Osciloscope [unduh]

Datasheet Resistor [unduh]

Datasheet Signal Generator [unduh] 

Download file rangkaian inverting op amp [unduh]

Download file rangkaian non-inverting op amp[unduh] 

Download file rangkaian inverting adder [unduh]

Download file rangkaian non-inverting adder [unduh]

Download video rangkaian inverting op amp[unduh] 

Download video rangkaian non-inverting op amp [unduh]

Download video rangkaian inverting adder [unduh]

Download video rangkaian non-inverting adder[unduh]