PENGUAT OPERASIONAL
A. TUJUAN
Untuk mendemonstrasikan bagaimana suatu Op-Amp Inverting (membalik) digunakan selaku penguat dalam sebuah rangkaian DC dan AC sederhana
B. DASAR TEORI
Penguat Operasional atau Op-Amp adalah penguat diferensial dengan dua masukan dan satu keluaran yang memiliki penguatan yang amat tinggi, adalah dalam orde 105.
Sifat-Sifat Ideal Op-Amp
Gambar 13.1 lambang Op-Amp
Tampak adanya dua masukan, adalah masukan membalik (INV) dan masukan tak membalik (NON-INV). Masukan mebalik diberi tanda minus (-) dan masukan tak membalik diberi tanda positif (+). Jika kode masukan dihubungkan dengan masukan membalik maka tempat frekuansi tengah aba-aba keluaran berlawana fasa atau berlawanan tanda dengan aba-aba masukan.
Sebaliknya kalau aba-aba masukan dihubungkan dengan masukan tak membalik, maka kode keluaran akan sefasa atau
Pada umumnya op-amp menghasilkan tegangan keluaran yang seimbang dengan beda tegangan arahan antara kedua masukannya. Op-amp semacam ini diketahui sebagai op-amp umumada pula op-amp yang menghasilkan tegangan instruksi keluaran sebanding dengan beda arus masukan. Op-amp semacam ii diketahui dengan sebutan op-amp biasa.
 |
| Gbr. Rangkaian Penguat Operasional Op-Amp |
Disamping Op-Amp lazimada pula op-amp yang menghasilkan tegangan isyarat keluaran sepadan dengan beda arus masukan. Op-amp seperti ini diketahui selaku op-amp Norton. Satu contoh op-amp Norton yakni IC LM 3900 bikinan national semiconductor. Satu macam lagi yakni op-amp yang menghasilkan arus keluaran yang sepadan dengan beda tegangan aba-aba antara kedua masukannya. Op-amp seperti ini disebut penguat transkonduktansi operasional (Operational Transconductanse Amplifier – OTA). Satu pola OTA yaitu IC CA3080 bikinan RCA.
Penguatan menggunakan op-amp
– Penguat membalik
Gambar 13.3 Penguat membalik
– Penguat tak membalik
Gambar 13.6 Penguat tak membalik
– Penguat jumlah
Gambar 13.9 Rangkaian penguat jumlah
(Sutrisno, 1987: 117-123)
Gregorian R dan Temes G (1986) pada bukunya yang berjudul “Analog MOS Integrated Circuits For Signal Processing” menyatakan bahwa penguat operasional ideal mempunyai karakteristik selaku penguatan tegangan diferensial tak berhingga, resistans masukan yang besar, resistans keluaran nol, tidak tergantung pada frekuensi (bandwidth tak berhingga), tidak terpengaruh oleh temperatur dan tidak mempunyai distorsi atau derau.
Elmunsyah (1994) pada skripsinya yang berjudul “Perancangan Penguat Kerja CMOS Untuk Beban Resistansi Rendah“ menyatakan bahwa dalam teknologi CMOS, perancang rangkaian memiliki keluwesan yang lebih besar dibandingkan dengan teknologi bipolar untuk menyesuaikan sifat-sifat tiap devais kepada peranannya pada suatu rangkaian (Beauty, 2009: 17).
Penguat operasinal atau disebut dengan op-amp (operational amplifier) yaitu suatu beda (penguat diferensial) yang memiliki penguatan tegangan sangan tinggi dengan impedansi masukan tinggi dan imoedansi keluaran rendah. Op-amp merupakan rangakian terintegrasi yang dibungkus dalam bentuk chip, sehingga sungguh praktis penggunaanya. Penggunaan op-amp sangat luas termasuk diantaranya sebagai osilator, filter dan rangkaian instrumentasi.
– Penguat beda
Penguat beda atau differensial amplifier merupakan rangkaian yang banyak dipakai dalam rangkaian terintergrasi termasuk op-amp. Pada prinsipnya rangkaian penguat beda terdiri atas dua buah emitor yang dihubungkan jadi satu. Umumnya masukan penguat beda ada dua buah (berasal dari masing-masing transistor) dan keluarannya ada satu atau dua buah (berasal dari salah satu atau kedua transistor).
– Analisis DC
Analisis DC dijalankan pada satu segi transistor , dengan perkiraan bahwa kedua transisitir ialah identik. Rangkaian ekuivalen DC untuk satu segi transistor yaitu trelihat pada gambar.
Gambar 42. Rangkaian Ekivalen DC
– Analisis AC
Analisi AC dikerjakan untuk menentukan faktor penguatan common-mode (AC). Untuk itu kedua masukan mesti dibentuk sama yaitu V1=V2. Rangakian satu sisi transisitor untuk common-mode yaitu pada gambar berikut:
Gambar 43. Rangkaian pada common mode
(Herman Dwi Surjono, 2011: 53-56)
First in operational (here atter op-amp) is a differential input, single ended, output amplifier, as shown symbolically in figure 1.1. this device is an amplifier intended for use with eksternal feedback element. Whwre these element determine the resultan function, or operation.
Figure 1-1. The ideal op-amp and its attributes
This give rise to the name, “operational amplifier” denoting an amplifier that, by viutue of different feedback kroups, can perform a variety of operation. At this point not that for concern with any virtual technologic to implement the amplifier. Attention is toused more on the behavioral natire of this building blook device (James Bryant, et all, 2004: 5)
C. ALAT DAN KOMPONEN
1. Power Supply
2. Voltmeter
3. Osiloskop
4. Signal generator
5. IC 741
6. Potensiometer
7. Bread board dan kael jumper
8. Resistor
9. Kapsitor
D. PROSEDUR KERJA
1. merangkai alat mirip pada gambar (gunakan baterai 1,5V sebagai sumber tegangan)
2. mengatur potensio sedemikian rupa, sehingga keluarannya ialah masukan Vin=0,1 volt
3. mengontrol keluaran Vout dan mencatatnya
4. mengulangi prosedur 1-3 dengan Vin 0,15 volt
5. merangkai alat seperti pada gambar
6. mengatur sumber tegnagan audio generator sehingga keluarannya o,1 Vpp dengan frekuensi 1 KHz. Keluaran audio generator tersebut ialah masukan Vin dari rangkaian penguat AC (gunakan osiloskop untuk pengukuran).
E. LEMBAR DATA
1. Grafik Yang Dihasilkan
a) Rangkaian DC
Pada Percobaan ini praktikan gagal melakukan pengukuran terhadap Vout pada osiloskop.
b) Rangkaian AC
– Vin = 0,1 Vpp
– Vin = 0,15 Vpp
2. Data Hasil Tabel
a) Rangkaian (2a)
|
No
|
Vin
|
Vout
|
|
1
|
0,1 V
|
– (gagal)
|
|
2
|
0,15 V
|
– (gagal)
|
b) Rangkaian (2b)
|
No
|
Vin
|
Vout
|
Ain
|
|
1
|
0,1 Vpp
|
0,7 Vpp
|
7
|
|
2
|
0,15 Vpp
|
0,7 Vpp
|
4,67
|
F. PEMBAHASAN
Kita pahami Op-amp ialah sebuah penguat gandengan langsung yang memperkuat sinyal arus searah (DC) atau tegangan yang berganti-rubah kepada satuan waktu.
Isi dari sebuah OP-Amp terdiri dari puluhan transistor, resistor dan kapasitor yang dibungkus dalam sebuah rangkaian terpadu, sehingga Op-Amp mampu disebut juga rangkaian terpadu (IC= Integrated Circuit).
Lambang Op-Amp, ialah:
Pada praktikum ini, kami memakai komponen utama ialah IC741. IC741 ini memiliki 8 kaki, yakni:
Pada praktikum ini dilaksanakan 2 percobaan untuk penguat operasional yakni penguat operasional sinyal masukan DC dan penguat operasional sinyal masukan AC.
Untuk rangkaian yang kami gunakan, yaitu:
a. Rangkaian penguat operasional (DC)
b. Rangkaian penguat operasional (AC)
Dari gambar jelas bahwa tidak terlalu banyak perbedaan antara rangkaian DC dan rangkaian AC. Perbedaan yang mencolok adalah pada rangkaian DC dipakai potensiometer 10 Kohm pada sinya masukan sedangkan rangkaian AC tidak memakai. Selain itu juga pada rangkaian AC dipakai 2 kapasitor yang ditaruh 1 pada tempat masukan dan satu lagi pada tempat keluaran, sedangkan pada rangkaian DC tidak ada kapasitor. Jadi terperinci bahwa perbedaannya hanya terletak pada potensiometer dan kapasitor.
Pada tabel data percobaan yang praktikan berikan ialah untuk rangkaian DC dinyatakan gagal, karena kami gagal dalam mengukur Vout yang dihasilkan dimana pada osiloskop tidak menghasilkan apa-apa. Pada percobaan tersebut kami sudah mendesain percobaan sesuai dengan rangkaian yang diberikan, yakni dengan cara merangkai kaki-kaki IC 741 sesuai dengan gambar rangkaian DC, mirip menghubungkan kaki-2 ke sinyal masukan, kaki-3 ke ground dan lain sebagainya.
Praktikan sangat yakin bahwasannya rangkaian yang praktikan gunakan itu benar, hal itu terbukti dengan adanya Vin yang bisa praktikan hitung memakai voltmeter, dengan memutar-mutarkan potensiometer praktikan mampu mendapatkan Vin yang diharapkan mirip 0,1 V atau 0,2 V dan lain sebagainya. Untuk skala 0,15 V itu sulit dipakai sebab skala pada voltmeter terbatas pada keteitian 0,1 V.
Dengan demikian praktikan berkesimpulan bahwasannya percobaan praktikan gagal itu dikarenakan banyak aspek dan yang paling praktikan curigai ialah osiloskop yang praktikan gunakan dimana osiloskop tersebut tidak mampu membaca sinyal output yang praktikan kehendaki.
Kemudian pada rangkaian AC didapatkan data Vout lebih besar daripada Vin yang digunakan, dengan demikian praktikan berkesimpulan bahwasannya percobaan tersebut sukses dijalankan. Hanya saja praktikan kesusahan membaca Vout yang diberikan karena Vin yang diberikan perbedaannya sungguh kecil adalah cuma 0,05 Vpp. Untuk frekuensi yang digunakan adalah 1000-1500 Hz sementara yang dihasilkan oleh osiloskop 1428,57 Hz. Itu didapatkan dari time/div yang diperoleh pada osiloskop adalah sebesar 0,5 msekon / div. bila dihitung:
t = 0,5 ms/div x 1,4 cm = 0,7 ms
f = 1/t = 1/ 0,7 ms = 1428,57 Hz
Dengan demikian praktikan berkesimpulan percobaan ini sudah benar, diperkuat juga dengan penguatan yang dihasilkan adalah 7 x dan 6,47 x. Hanya saja mustahil kalau Vin berlawanan menciptakan Vout yang serupa dengan rangkaian yang serupa pula. Dari itu diharapkan ke depannya untuk lebih teliti lagi dalam melaksanakan praktikum.
G. KESIMPULAN
Penguat Op-Amp inverting (membalik) dapat digunakan selaku penguat dalam sebuah rangkaian DC maupun AC sederhana. Dimana nantinya akan dihasilkan Vout yang lebih besar dari pada Vin yang diberikan
H. DAFTAR PUSTAKA
Beauty, dkk. 2009. Jurnal EECC15 Vol III. No. 2. Perancangan rangkaian terpadu penguat Operasional untuk pengatur Nada. Malang: UB
Bryant, James, dkk. 2004. Op-Amp Application. Oxford: Elsevier
Surjono, HD. 2009. Elektronika Lanjut. Jember: Cerdas Ulet Kreatif
Sutrisno. 1987. Elektronik Terori dan Penerapannya. Bandung : ITB
LAMPIRAN
– Lampiran Hitung
Rangkaian AC
– Vin = 0,1 Vpp
Vout = Volt / div x cm
Vout = 0,5/div x 1,4 cm
Vout = 0,7 V
– Vin = 0,15 Vpp
Vout = Volt / div x cm
Vout = 0,5/div x 1,4 cm
Vout = 0,7 V
Penguatan
– Vin = 0,1 Vpp
Ain = Vo/Vi
Ain = 0,7 / 0,1
Ain = 7 X
– Vin = 0,15 Vpp
Ain = Vo/Vi
Ain = 0,7 / 0,15
Ain = 4,67 X
–
– Lampiran Foto
