Tugas Pendahuluan M3

Tugas Pendahuluan Modul 3

[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!

 Jawab : 

1. Karakteristik:

1.     Gain sangat besar (AOL >>).

Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau RF = tak terhingga.

2.     Impedansi input sangat besar (Zi >>).

Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.

3.     Impedansi output sangat kecil (Zo <<).

Impedansi output adalah sangat kecil sehingga tegangan output stabil karena tahanan beban lebih besar yang diparalelkan dengan

Zo <<.

            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. Jelaskan macam macam aplikasi op amp beserta fungsinya!

   Jawab :

Aplikasi Op-Amp

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. penguat differensiator

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

5. rangkaian penguat penjumlah (Adder amplifier )

Penguat penjumlah menjumlahkan beberapa tegangan masukan.

6. penguat integrator (Integrator Amplifier )

Penguat ini mengintegrasikan tegangan masukan terhadap waktu.

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

 Jawab :

1. Inverting amplifier

Adapun rangkaian inverting amplifier adalah seperti gambar 113 dimana sesuai dengan namanya yaitu dengan input dimasukkan ke kaki inverting (pembalik) sehingga output akan dibalik atau beda fasa sebesar 180 derajat.

Untuk mencari turunan penguatan tegangan A_CL maka rangkaian dimisalkan dahulu dengan input dc positif, seperti gambar 114. Dalam analisa rangkaian amplifier disyaratkan op-amp bekerja ideal sehingga tegangan differensial (selisih tegangan di kaki non inverting terhadap tegangan di kaki inverting) E_d = 0, artinya V_A (tegangan di titik A) = 0 sehingga arus yang melewati R_i sama dengan arus yang melewati R_f karena arus yang masuk ke kaki inverting sangat kecil karena sifat op-amp dimana impendasi (Zi) inputnya sangat besar. Adapun rangkaian pengganti untuk menghitung arus I adalah seperti gambar 115.

Gambar 113 Rangkaian inverting amplifier

Gambar 114 Rangkaian inverting amplifier dengan input dc positif

Dari rangkaian gambar 114 dengan E_d = 0 maka V_A = 0 sehingga rangkaian dapat disederhanakan menjadi seperti gambar 51 untuk mencari arus I.

 

Gambar 116 Bentung gelombang tegangan output V_O

Gambar 117 Kurva karakteristik I-O

2. Non-inverting amplifier

Rangkaian non inverting amplifier (tidak membalik) adalah seperti gambar 122, input dimasukkan ke kaki non inverting sehingga tegangan output yang dihasilkan sefasa dengan tegangan input. Untuk mencari turunan penguatan tegangan A_CL maka rangkaian dimisalkan dahulu dengan input dc positif, seperti gambar 123.

Gambar 122 Rangkaian non inverting amplifier

 

Gambar 123 Rangkaian non inverting amplifier dengan input dc positif

Dari rangkaian gambar 123 dengan syarat op-amp ideal E_d = 0 maka V_A

= V_i sehingga rangkaian dapat disederhanakan untuk mencari arus I seperti gambar 124.

 

Adapun hasil simulasi bentuk gelombang I-O seperti gambar 125 dan karakteristik I-O seperti gambar 126.

 

 

Gambar 125 Bentuk gelombang tegangan output V_O dengan input V_ac

                Gambar 126 Kurva karakteristik I-O

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

Jawab :

A. Penguat Penjumlah Pembalik (inverting adder)

Gambar Rangkaian

Gambar 2.2. Rangkaian penguat penjumlah pembalik ( inverting )

   Prinsip kerja rangkaian

Pada operasi adder/penjumlahan sinyal secara inverting, input yang berada pada V1,V2,V3 di hubungkan dengan hambatan yaitu R1,R2, dan R3 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. Besarnya penguatan tegangan (Av) tiap sinyal input mengikuti nilai perbandingan Rf dan resistor input masing-masing (R1,R2,R3).

 Penurunan Rumus

      

 Simulasi

Gambar 2.3 simulasi penguat penjumlah membalik

  

Gambar 2.4 sinyal output penguat penjumlah pembalik

Gambar 2.5 simulasi penguat penjumlah membalik

Dari simulasi diatas dapat di lihat output penguat pembalik penjumlah menghasilkan tegangan sebesar 8.6 Volt, untuk pembuktian perhitungannya dapat di lihat di bawah ini :

B . Penguat Penjumlah Tak pembalik (Non – Inverting)

 Gambar Rangkaian

Gambar 2.7. rangkaian penguat non – inverting ( tak pembalik )

                                                      

Prinsip kerja rangkaian

        Rangkaian 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 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).

 Penurunan Rumus

     Simulasi

Gambar 2.8 simulasi penguat penjumlah tak membalik

Gambar 2.9 sinyal output penguat penjumlah tak membalik

                             Gambar 2.10 simulasi penguat penjumlah tak membalik

Dari simulasi diatas dapat di lihat output penguat pembalik penjumlah menghasilkan tegangan sebesar 9.75 Volt, untuk pembuktian perhitungannya dapat di lihat di bawah ini :

5. Buktikan 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

*Rangkaian Inverting

*Rangkaian Non inverting

*Rangkaian Inverting Adder

*Rangkaian Non inverting Adder

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]

RANGKAIAN INVERTING OP AMP

RANGKAIAN NON INVERTING OP AMP

RANGKAIAN INVERTING ADDER OP AMP

RANGKAIAN NON INVERTING ADDER OP AMP

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]