Tugas Pendahuluan Modul 3 ~ Novriii

DAFTAR ISI

1. Jelaskan karakteristik op amp dan fungsi dari op amp!
Jawab:
Operational Amplifiers (op-amps) adalah komponen elektronik yang memiliki karakteristik khusus yang membuatnya sangat berguna dalam aplikasi sirkuit elektronik. Berikut adalah beberapa karakteristik dan fungsi op-amp:
Karakteristik op amp
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 op amp
Op-Amp memiliki beragam aplikasi dalam peralatan elektronik, seperti penguat sinyal, sensor, peningkat audio, penyeimbang sinyal, dan pengintegrasian sinyal. Op amp juga digunakan untuk mengatur tegangan, berfungsi sebagai filter aktif, perangkat instrumen, serta konversi antara sinyal analog dan digital.
2. Jelaskan macam macam aplikasi op amp beserta fungsinya!
Jawab:
1. Penguat Pembalik (Inverting amplifier)
Penguat Inverting adalah suatu konfigurasi penguat yang berperan dalam meningkatkan amplitudo sinyal input, namun dengan ciri khas bahwa sinyal outputnya memiliki fase yang terbalik (berlawanan) 180 derajat dengan sinyal masukannya. Ini berarti bahwa jika sinyal input mengalami fluktuasi positif, sinyal output akan mengalami fluktuasi negatif sebanding, dan sebaliknya.
Fungsi dari Rangkaian penguat inverting yaitu memungkinkan untuk menguatkan sinyal masukan dengan amplitudo yang relatif kecil, seringkali hanya berada dalam rentang mikrovolt atau milivolt, menjadi sinyal yang lebih kuat.
2. Penguat tak pembalik (Non Inverting Amplifier)
Penguat non-inverting adalah sebuah jenis rangkaian penguat yang berperan sebagai peningkat sinyal. Saat mengoperasikan penguat non-inverting, sinyal yang diterima akan diperkuat tanpa mengubah fase relatif antara sinyal masukan dan sinyal keluaran. Ini berarti bahwa sinyal yang dikuatkan akan memiliki fase yang sama dengan sinyal masukan.
Fungsi dari penguat non inverting kurang lebih sama dengan penguat inverting hanya saja polaritas output yang dihasilkan sama dengan sinyal inputnya. Rangkaian penguat non inverting akan menerima arus atau tegangan yang sangat kecil dan akan membangkitkan arus atau tegangan yang lebih besar
3. Komparator
Rangkaian komparator merupakan aplikasi Op-Amp yang mana rangkaian tersebut berada dalam keadaan loop terbuka dan tidak linear. Keluaran dari rangkaian ini tidak berbanding lurus dengan masukan. Keluaran berupa +Vcc/-Vcc atau High/Low. Prinsip dasar rangkaian ini, yaitu membandingkan nilai masukan pada inverting dan non-inverting. Jika kaki non inverting dianggap sebagai referensi,maka nilai keluaran bergantung pada masukan kaki inverting.
Fungsi utama Op-Amp sebagai komparator adalah mendeteksi perbedaan antara dua tegangan input dan menghasilkan sinyal keluaran sesuai dengan kondisi perbandingan tersebut.
4. Differensiator
Differensiator pada dasarnya adalah konfigurasi dari Op-Amp yang berfungsi untuk menguatkan hasil differensiasi dari sinyal masukan yang diberikan. Jika sinyal masukan awalnya berbentuk gelombang sinus, differensiator akan menghasilkan sinyal keluaran berbentuk gelombang cosinus. Fungsi ini memungkinkan differensiator untuk mengubah bentuk sinyal masukan, menghasilkan hasil differensiasi yang digunakan dalam berbagai aplikasi. Contohnya, differensiator dapat mengubah gelombang sinus menjadi gelombang cosinus, gelombang persegi menjadi gelombang spike, atau gelombang segitiga menjadi gelombang persegi.
Rangkaian differensiator pada dasarnya adalah penguat inverting yang memiliki resistor input yang diganti dengan komponen kapasitor. Dengan komponen kapasitor ini, differensiator mampu melakukan operasi differensiasi pada sinyal masukan, menghasilkan sinyal keluaran yang berubah bentuk sesuai dengan hasil differensiasi.
Fungsi differensiator pada Op-Amp memungkinkan kita untuk melakukan operasi diferensiasi matematis pada sinyal input, yang berarti kita dapat mengukur tingkat perubahan sinyal input terhadap waktu. Hasilnya adalah sinyal keluaran yang terkait dengan perubahan cepat dalam sinyal input tersebut.
5. Integrator
Op-Amp Integrator adalah rangkaian penguat operasional yang melakukan operasi matematika Integrasi, yaitu kita dapat membuat keluaran merespons perubahan tegangan masukan dari waktu ke waktu karena penguat operasional integrator menghasilkan tegangan keluaran yang sebanding dengan integral dari tegangan masukan.
Fungsi utama dari Op-Amp Integrator adalah untuk merespons tingkat perubahan sinyal masukan terhadap waktu. Dengan kata lain, Op-Amp Integrator membantu menganalisis atau mengukur perubahan seiring waktu dalam sinyal masukan dengan cara menghasilkan sinyal keluaran yang berhubungan dengan integral dari sinyal masukan tersebut.
6. Penguat penjumlah
Rangkaian adder atau penjumlah menggunakan op-amp merupakan konfigurasi op-amp sebagai penguat dengan diberikan input lebih dari satu untuk menghasilkan sinyal output yang linier sesuai dengan nilai penjumlahan sinyal input dan faktor penguatan yang ada. Pada umumnya rangkaian adder merupakan rangkaian penjumlah dasar yang disusun dengan penguat inverting atau non-inverting yang diberikan input lebih dari 1 line.
Fungsi utama dari rangkaian ini adalah melakukan penjumlahan atau penggabungan sinyal-sinyal masukan dengan bobot tertentu dan menghasilkan sinyal keluaran yang merupakan hasil dari penjumlahan tersebut.
7. Buffer atau Follower
Rangkaian buffer adalah rangkaian yang menghasilkan tegangan output sama dengan tegangan inputnya.
Fungsi dari rangkaian buffer pada peralatan elektronika adalah sebagai penyangga, dimana prinsip dasarnya adalah penguat arus tanpa terjadi penguatan tegangan.
3. Jelaskan apa itu inverting dan non inverting, bandingkan sinyal input dan output! (sertakan gambarnya)
Jawab:
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.

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.

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

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 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). 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 :

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

2. Prinsip Kerja [Kembali]

INVERTING OP AMP

1.1 Rangkaian inverting op amp pada aplikasi proteus

1.2 Output rangkaian inverting op amp

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 220 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 -2,2. 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 OP AMP

1.3 Rangkaian non inverting op amp

1.4 Output rangkaian non inverting op amp

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.

INVERTING ADDER

1.5 Rangkaian inverting adder

1.6 Output rangkaian inverting adder

Prinsip kerja :

Pada operasi adder/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. Hasil ini sebanding dengan rumus matematis yang telah diturunkan pada soal TP.

NON INVERTING ADDER

1.7 Rangkaian non inverting adder

1.8 Output rangkaian non invering adder

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]