Modul 4 OPERATIONAL AMPLIFIER Nama : Muhammad Ilham NIM : 10211078 E-mail :
[email protected] Shift/Minggu : III/2 Asisten : Catra Novendia Utama (10208074) : M. Mufti Muflihun (10208039) Tanggal Praktikum : 14 November 2012 Tanggal Pengumpulan : 21 November 2012
Abstrak Op-Amp berfungsi untuk memperkuat tegangan. Jenis-jenis Op-Amp antara lain Inverting Amplifier, Non-Inverting Amplifier, Differentiator Amplifier, Integrator Amplifier, Komparator , dan Summing Amplifier.
Kata Kunci : Op-Amp, Inverting , Non-Inverting , Differentiator , Integrator , Komparator , Summing Amplifier . 1. Tujuan a. Menjelaskan cara kerja op-amp sebagai penguat inverting dan penguat non-inverting b. Menjelaskan cara kerja op-amp sebagai differensiator dan integrator c. Menjelaskan cara kerja op-amp sebagai komparator dan summing amplifier
Input yang diberikan pada kaki inverting akan menghasilkan sinyal output yang berlawanan fasa dengan sinyal masukan da input yang diberikan pada kaki non-inverting akan menghasilkan sinyal output yang sefasa. Rangkaian Op-Amp , antara lain :
2. Teori Dasar OPERATIONAL AMPLIFIER Operational Amplifier berfungsi sebagai penguat tegangan.
Gambar 2. Inverting amplifier
Komparator Pada rangkaian ini , Op-Amp dipasang pada keadaan loop terbuka sehingga penguatannya menjadi tak berhingga , ika ada perbedaan tegangan antara input inverting dan input non-inverting maka akan dikuatkan menjadi tak berhingga. Namun , besarnya sinyal keluaran dari Op-Amp dibatasi oleh tegangan supplynya , +Vcc dan –Vcc. Jika tegangan dikaki inverting lebih besar dari tegangan pada kaki non-inverting, maka beda tegangan tersebut akan dikuatkan menjadi +∞ dan karena outpit dibatasi oleh +Vcc maka keluarannya akan menjadi +Vcc . jika tegangan pada kaki non-inverting lebih besar daripada tegangan dikaki inverting, maka sinyal keluarannya menjadi –Vcc.
Gambar 3. Non-Inverting Amplifier
Differentiator Amplifier Rangkaian ini berfungsi sebagai tapis aktif lolos tinggi dimana sinyal keluaran differentiator mengalami penguatan dan hanya meloloskan frekuensi diatas frekuensi batas.
Gambar 6 Gambar 4. Differentiator Amplifier
Summing Amplifier Summing Amplifier berfungsi untuk menjumlahkan dua buah atau lebih tegangan.
Integrator Amplifier Rangkaian ini berfungsi sebagai tapis aktif lolos rendah dimana sinyal keluaran integrator mengalami penguatan dan hanya meloloskan frekuensi dibawah frekuensi batas.
Gambar 7. Summing Amplifier Gambar 5. Integrator Amplifier
3. DATA Percobaan 1. Op-Amp sebagai penguat Inverting
Rf = 99,4 kΩ
Ri = 32,82 kΩ f = 100 Hz
f = 5 kHz
Percobaan 3. Op-Amp sebagai Differentiator dan Integrator
No. Tipe
R (Ω)
C (F)
f (Hz)
1
Integrator
984
0,18µ
100
2
Integrator
984
0,18µ
10 k
3
Integrator
984
0,18µ
100 k
4
Differentiator 99,4 k 100,1µ 1 k
Vin(V) Vout Vin
f = 100 kHz Vout Vin Vout
0,5
3,5
0,5
1,5
0,5
1,6
1
3
1
3,2
1
2,6
1,5
4,7
1,5
4,8
1,5
2,8
2
6,25
2
6,4
2
3,4
5
Differentiator 99,4 k 100,1µ 10 k
2,5
7,6
2,5
8
2,5
3
6
Differentiator 99,4 k 100,1µ 100 k
Tabel 1. Penguat Inverting
Tabel 3. Differentiator dan Integrator
Percobaan 2. Op-Amp sebagai penguat Non-Inverting
Percobaan 4. Op-Amp sebagai Komparator
Rf = 99,4 kΩ
Ri = 32,82 kΩ
Percobaan sinyal DC f = 100 Hz
f = 5 kHz
Vin(V) Vout Vin
f = 100 kHz Vout Vin Vout
0,5
2
0,5
2
0,5
2
1
4,1
1
4,2
1
2,4
1,5
6
1,5
6,4
1,5
3
2
8,5
2
8
2
3,05
2,5
10
2,5
10,2
2,5
3,05
Vin (V) Lonjakan 1,62 naik Lonjakan 2,364 turun Tabel 4. sinyal DC
Vout (V) 10,5 1,8
Percobaan 5. Op-Amp sebegai Summing Amplifier
Tabel 2. Non-Inverting Rf = 99,4 kΩ R1 = 9,84 kΩ R2 = 32,82 kΩ
Vin (V)
Variansi Pin
Vout (V)
0,1
1 pin
1
2 pin
1,2
1 pin
2,8
2 pin
3,4
0,25
Tabel 5. Summing Amplifier
Gambar 9.1 Vin integrator 100 Hz
4. PENGOLAHAN DATA Percobaan 1 dan 2
Gambar 9.2 Vout integrator 100 Hz
Gambar 8.1 Penguat inverting 5 kHz
Gambar 9.3 Vin differentiator 1 k Ω
Gambar 8.2 Penguat non-inverting 5 kHz Gambar 9.4 Vout differentiator 1 k Ω
Percobaan 3. Gambar Op-Amp sebagai differentiator dan integrator
Percobaan 3. Gambar Op-Amp sebagai Komparator
Percobaan sinyal AC
Gambar 10.1 input komparator AC
Gambar 10.2 output komparator AC
5. ANALISIS Pada saat frekuensi sinyal masukan pada penguat inverting dinaikkan, dengan nilai tegangan masukan yang sama maka pada tegangan keluaran nilainya semakin kecil. Sama halnya pada penguat Non-Inverting, dengan nilai tegangan masukan yang sama , nilai tegangan keluarannya akan semakin kecil bila frekuensinya dinaikkan. Pada gambar, penguatan inverting memiliki sinyal dengan gelombang penuh dan berlawanan fasa antara input dan outputnya , sedangkan pada penguat non-inverting memiliki setengah gelombang dan sama fasa antara input dan outpunya. Nilai penguatan pada teori tidak berbeda jauh dengan penguatan pada hasil percobaan pada penguatan inverting dan penguatan non-inverting. Komparator Op-Amp digunakan sebagai pembanding antara tegangan yang masuk pada input (+) dan input (-). Jika input (+) lebih tinggi dari input (-) maka op-amp
akan mengeluarkan tegangan positif dan jika input (-) lebih tinggi dari input (+) maka opamp akan mengeluarkan tegangan negatif. Summing amplifier berfungsi untuk menjumlahkan beberapa input yang kemudian dikuatkan oleh op-amp sehingga menghasilkan satu keluaran. Rangakaian differentiator dan integrator memiliki kapasitor didalammnya. differentiator amplifier sebagai tapis aktif lolos tinggi dimana sinyal keluaran differentiator mengalami penguatan dan hanya meloloskan frekuensi diatas frekuensi batas, sedangkan integrator amplifier sebagai tapis aktif lolos rendah dimana sinyal keluaran integrator mengalami penguatan dan hanya meloloskan frekuensi dibawah frekuensi batas. Ketika menggunakan LM741, salah satu masukan akan memiliki bias (biasanya non-inverting), yang berarti output tidak akan bisa 0 V. Jika output 0 V diperlukan , dibutuhkan offset untuk mengimbangi bias. Untuk melakukan ini, dapat dihubungkan kedua input ke dua resistor 1K secara paralel, atau kedua input ke kedua sisi potensiometer 10K. Hal ini akan memungkinkan output dari 0 V dari op-amp. Pada grafik histerisis untuk rangkaian komparator , dalam teori nilai Voutnya dimulai dari nol lalu menuju Vout maksimum lalu kembali nol dengan Vin yang dinaikkan. namun pada percobaan, nilai Vout-nya dimulai pada nilai maksimum lalu menjadi nol lalu naik lagi seiring bertambahnya Vin. Hal ini karena pada teori rangkaian Vin dimasukkan pada bagian (+) Op-amp , sedangkan pada percobaan, Vin dihubungkan pada bagian (-) Op-Amp. Pada saat dimasukkan nilai tegangan yang kecil, maka hasil Vout nya menunjukkan perbedaan yang sangat kecil pada saat menggunakan pin 1 dan pin 2, dikarenakan adanya perbedaan yang cukup jauh antara Vin dengan Vcc yang ada pada Op-Amp.
6. KESIMPULAN
Op-Amp pada kaki inverting akan menghasilkan sinyal output yang berlawanan fasa dengan sinyal masukan. Pada Non-Inverting akan menghasilkan sinyal output yang sefasa dengan sinyal masukan. Differentiator Amplifier memiliki sinyal keluaran yang mengalami penguatan dan hanya meloloskan frekuensi diatas frekuensi batas. Integrator Amplifier memilik sinyal keluaran integrator yang mengalami penguatan dan hanya meloloskan frekuensi dibawah frekuensi batas.. Komparator Op-Amp digunakan sebagai pembanding antara tegangan yang masuk pada input (+) dan input (-).Summing amplifier berfungsi untuk menjumlahkan beberapa input yang kemudian dikuatkan oleh opamp sehingga menghasilkan satu keluaran.
7. REFERENSI [1] Malvino, Albert and David J. Bates. Electronic Principles.McGraw-Hill. [2] Sutrisno. Elektronika Teori Dan Penerapannya . Bandung : Penerbit ITB.
