penguat opamp pembalik 2
Post on 28-Dec-2015
129 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Penguat Operasional Pembalik ( Inverting Op-Amp )
A. PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Di era globalisasi saat ini, elektronika memiliki peranan yang amat penting. Di
kehidupan sehari-hari misalnya, alat-alat elektronika banyak dipergunakan untuk
membantu dan mempermudah kegiatan sehari-hari manusia. Contoh alat-alat
elektronika yang sering digunakan dalam kehidupan kita saat ini yaitu perekam kaset
audio dan video, radio dan pesawat penerima televisi, telepon, penguat hi-fi stereo, dan
lain-lain. Adanya alat-alat ini mencirikan kehidupan manusia yang semakin modern.
Dalam dunia elektronika, banyak model rangkaian listrik yang dipergunakan
saat ini. Yang sangat banyak digunakan adalah rangkaian seri maupun rangkaian
paralel. Namun, masih ada komponen elektronika yang sangat penting yaitu rangkaian
penguat operasional atau Op-Amp (dari kata operational amplifier). Komponen
elektronika analog dalam kemasan IC (integrated circuits) ini memang adalah
komponen serbaguna dan dipakai pada banyak aplikasi hingga sekarang. Hanya
dengan menambah beberapa resitor dan potensiometer, dalam sekejap (atau dua kejap)
sebuah Op-Amp audio kelas B sudah dapat jadi dirangkai di atas sebuah proto-board.
Rangkaian penguat inverting berfungsi untuk memperkuat sinyal masukan dan
menggeser sinyal keluaran sebesar 180 derajat, sehingga masukan positif akan
menghasilkan keluaran negatif, demikian juga masukan negatif akan menghasilkan
keluaran positif. Dalam inverting amplifier salah satu fungsi pamasangan resistor
umpan balik (feedBack) dan resistor input adalah untuk mengatur faktor penguatan
inverting amplifier (penguat membalik) tersebut. Untuk mengetahui atau menguji dari
penguat membalik (inverting amplifier) dapat menggunakan rangkaian dasar penguat
membalik menggunakan penguat operasional (Op-Amp) (Widowati, 1979:67).
Karena fungsinya untuk membalik sinyal masukan dalam rangkaian, maka
kami melakukan praktikum ”penguat operasional pembalik” ini untuk dapat
membuktikan kebenaran fungsi dari penguat pembalik tersebut. Sehingga di harapkan
kami dapat mengetahui dan mengaplikasikannya dalam kehidupan sehari-hari.
2. Tujuan
Setelah melakukan praktikum ini, mahasiswa diharapkan dapat:
a. Menyusun rangkaian Op-Amp pembalik sederhana untuk syarat DC
b. Menerapkan perhitungan untuk menunjukkan besarnya penguatan tegangan dan
penguatan arus dengan memasang resistor yang dipilih
c. Menyusun penguat operasional sederhana dengan tingkat penguatan tertentu.
B. LANDASAN TEORI
Rangkaian dasar penguat inverting adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar
2.1, dimana sinyal masukannya dibuat melalui input inverting. Seperti tersirat pada
namanya, pembaca tentu sudah menduga bahwa fase keluaran dari penguat inverting ini
akan selalu berbalikan dengan inputnya. Pada rangkaian ini, umpanbalik negatif di bangun
melalui resistor R2.
Gambar 2.1 : penguat inverter
Input non-inverting pada rangkaian ini dihubungkan ke ground, atau v+ = 0.
Dengan mengingat dan menimbang aturan 1 (lihat aturan 1), maka akan dipenuhi v - =
v+ = 0. Karena nilainya = 0 namun tidak terhubung langsung ke ground, input Op-
Amp v- pada rangkaian ini dinamakan virtual ground. Dengan fakta ini, dapat
dihitung tegangan jepit pada R1 adalah vin – v- = vin dan tegangan jepit pada reistor R2
adalah vout – v- = vout. Kemudian dengan menggunakan aturan 2, di ketahui bahwa:
iin + iout = i- = 0, karena menurut aturan 2, arus masukan Op-Amp adalah 0.
iin + iout = vin/R1 + vout/R2 = 0
Selanjutnya
vout/R2 = - vin/R1 .... atau
vout/vin = - R2/R1
Jika penguatan G didefenisikan sebagai perbandingan tegangan keluaran terhadap
tegangan masukan, maka dapat ditulis
………………………………………………….(2.1)
Impedansi rangkaian inverting didefenisikan sebagai impedansi input dari sinyal
masukan terhadap ground. Karena input inverting (-) pada rangkaian ini diketahui
adalah 0 (virtual ground) maka impendasi rangkaian ini tentu saja adalah Zin = R1
Kami katakan di atas bahwa ada dua aturan sangat penting untuk diingat
mengenai Penguat Membalik penguat operasional atau dalam hal ini adalah :
1. Tidak ada Arus yang ke input terminal masukan.
2. The differential input tegangan adalah nol sebagai V1 = V2 = 0 (Virtual Earth)
(Sutanto,2006).
Dalam rangkaian Amplifier Pembalikan penguat operasional terhubung
dengan umpan balik untuk menghasilkan operasi tertutup. Ada dua aturan sangat
penting untuk diingat mengenai penguat pembalik adalah bahwa, "tidak ada arus yang
mengalir ke terminal masukan" dan bahwa "V2 sama dengan V1". Penguat ini
memiliki keistimewaan khusus yaitu sinyal keluaran memiliki beda fasa sebesar 180°.
Hal ini karena persimpangan input dan sinyal umpan balik (X) adalah pada potensial
yang sama sebagai positif (+) input yang nol volt atau ditumbuk kemudian,
persimpangan adalah sebuah "Virtual Earth". Karena dunia maya ini simpul resistansi
input dari penguat ini adalah sama dengan nilai resistor input, Rin dan gain loop
tertutup dari penguat pembalik dapat ditetapkan oleh rasio dari dua resistor eksternal
(Sutrisno, 1987).
Rangkaian inverting Op-Amp dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 2.2. Skema rangkaian penguat inverting Op-Amp
Rumus penguatan inverting Op-Amp adalah :
Vout = - Vin …………………………………. (2.2)
(Widowati, 1979:67)
C. ALAT DAN BAHAN
Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah:
Tabel 2.1 Alat dan Bahan pada Percobaan Penguat Operasional pembalik ( Inverting Op-Amp)
No Alat dan Bahan Fungsi
1.Resistor: 10 kΩ, 200 kΩ, 2 kΩ, dan 20 kΩ
Sebagai hambatan terhadap arus dalam rangkaian
2. IC Op-Amp:µA741 Sebagai penguat tegangan3. Osiloskop Untuk menampilkan isyarat masukan dan isyarat keluaran4. Pencatu daya: ±9 v DC Sebagai sumber tegangan dan mengaktifkan IC5. Potensiometer 20 kΩ Sebagai resistor 4ariable yangdivariasikan nilainya6. Baterai 1,5 V Sebagai sumber tegangan DC
7. Papan rangkaianSebagai tempat untuk merangkai komponen-komponen elektronika
8. Kabel penghubungUntuk menghubungkan komponen yang satu dengan komponen yang lainnya pada rangkaian
D. PROSEDUR KERJA
Adapun prosedur kerja yang dilakukan pada percobaan ini yaitu sebagai
berikut:
1. Menyusun rangkaian Op-Amp DC seperti terlihat pada gambar 2 dengan menggunakan
sumber DC 4ariable A741 sebagai catu daya.
2. Membuat rangkaian pembagi tegangan seperti pada gambar 3 untuk mendapatkan Vin
variable, yaitu dengan mengatur hambatan potensio RB. Mengatur sumber DC
masukan untuk mengahsilkan syarat sebesar 0,1 V DC.
Gambar 2.3 Rangkaian Op-Amp DC
Gambar 2.4 Rangkaian sumber tegangan masukan VIN
3. Menghubungkan rangkaian dengan catu daya menggunakan kabel penghubung.
4. Menghidupkan osiloskop dan menghubungkannya dengan rangkaian, lalu mengukur
Vout dan Vin pada rangkaian.
E. HASIL PENGAMATAN
1. Gelombang masukan dan keluaran yang terukur pada osiloskop
Vin = 40 mV = 4 x 10-2 V
Vout = 0,72 mV = 0,72 x 10-3 V
2. Gambar gelombang masukan dan keluran
Gambar 2.5 gelombang masukan dan keluaran yang tampak pada osiloskop
Keterangan:
Kuning : masukan ( V in )
Biru : keluaran ( V out )
F. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
1. Analisis Data
a. Mencari besar penguatan secara teori:
Gambar 2.6 rangkaian penguat pembalik Op-Amp ( inverting Op-Amp)
Berdasarkan gambar diatas, tegangan jepit R1 adalah Vin – V_ = Vin dan
tegangan jepit R2 adalah Vout – V_ = Vout . Diketahui bahwa:
iin + iout = i = 0, karena arus masukan op-amp adalah 0.
iin + iout = + = 0.
Selanjutnya,
= ……atau =
Jika penguatan Av didefinisikan sebagai perbandingan tegangan
keluaran terhadap tegangan masukan, maka dapat ditulis:
Av = =
Diketahui: R2 = Rf = 200 kΩ dan R1 = Rin = 10 kΩ, maka besar
penguatannya adalah:
Av = = = - 20 kali.
b. Mencari besar penguatan secara praktek
Av =
=
= 0,018 kali
2. Pembahasan
Inverting Amplifier merupakan penerapan dari penguat operasional
sebagai penguat sinyal dengan karakteristik dasar sinyal output memiliki phase
yang berkebalikan dengan phase sinyal input. Pada dasarnya penguat operasional
(Op-Amp) memiliki faktor penguatan yang sangat tinggi (100.000 kali) pada
kondisi tanpa rangkaian umpan balik. Dalam inverting amplifier salah satu fungsi
pamasangan resistor umpan balik (feedback) dan resistor input adalah untuk
mengatur faktor penguatan inverting amplifier (penguat membalik) tersebut.
Dengan dipasangnya resistor feedback (Rf) dan resistor input (Rin) maka faktor
penguatan dari penguat membalik dapat diatur dari 1 sampai 100.000 kali. Untuk
mengetahui atau menguji dari penguat membalik (inverting amplifier) dapat
menggunakan rangkaian dasar penguat membalik menggunakan penguat
operasional (Op-Amp ).
Pada rangkaian inverting ini, besar penguatan tegangan ( Av ) ditentukan dari
besar Rf dan Rin nya. Pada penurunan rumus mencari besar penguatan tegangan
ini, nilai arus ( I) = 0 dikarenakan pada rangakain penguat operasional pembalik
ini, tidak ada arus yang mengalir ke terminal masukan sehingga Iin + Iout = I = 0.
Pada percobaaan penguat operasional pembalik ini, kami menyusun
rangkaian Op-Amp dengan memasang resistor feedback (Rf) dan resistor Rin
sesuai gambar yang tertera, dengan menggunakan Ic Op-Amp . Setelah rangkaian
inverting ini disusun, kami mengukur besar penguatan tegangan (Av) pada
rangkaian secara teori yang diperoleh dari negatif resistansi dari resistor
feedbacknya dibagi dengan resistor Rin, dimana Rf = 200 kΩ dan Rin = 10 kΩ ,
sehingga secara teori diperoleh penguatan untuk rangkaian pembalik ini sebesar
-20 kali. Pada percobaan ini, kami tidak menggunakan multimeter untuk
mengukur besarnya Vin dan Vout melainkan kami mengukur tegangan masukan
dan keluarannya menggunakan osiloskop.
Pada osiloskop didapat bentuk gelombang untuk rangkaian Op-Amp
pembalik ini baik gelombang untuk masukan maupun keluaran. Bentuk
gelombang yang tampil yaitu tidak beraturan, karena pada percobaan ini kami
tidak menggunakan fungsi generator sebagai pengatur gelombang. Pada
gelombang yang terbentuk tersebut untuk masukannya berupa gelombang sin
sedangakan keluarannya berupa negative sinus. Dan amplitudonya pada isyarat
keluaran lebih besar dari pada isyarat masukan. Hal ini menunjukan bahwa
penguat membalik masukannya berbeda fasa dengan keluarannya. Namun hal
tersebut tidak terlalu terlihat pada percobaan kami. Hal tersebut bisa terjadi
karena pada percobaan ini kami tidak menggunakan function generator dan
resistor-resistor yang kami gunakan juga resistor-risitor yang sudah lama atau
juga bisa disebabkan karena kesalahan dalam merangkai dimana kawat atau
resistor yang digunakan tidak rapat ketika dirangkai di papan rangkaian.
Kemudian kami mengukur nilai besar penguatan tegangan secara praktek ,
dimana nilai Vout dan Vin sudah terukur pada osiloskop. Besar Vout yang kami
peroleh sebesar 0,72 mV dan Vin sebesar 40 mV, sehingga besar penguatan
tegangan(Av) yang kami peroleh yaitu sebesar 0,018 kali. Nilai V in yang kami
peroleh lebih besar dari nilai Vout, dimana hal ini tidak sesuai dengan teori yang
menyebutkan bahwa Vin < Vout . . Perbedaan ini dapat disebakan karena kesalahan-
kesalahan tertentu, antara lain kesalahan dalam merangkai atau kesalahan dalam
mengguanakan osiloskop.
G. KESIMPULAN
Berdasarkan data pengamatan dan pembahasan dapat ditarik beberapa
kesimpulan yaitu sebagai berikut :
1. Dalam menyusun rangkaian Op-Amp komponen-komponen yang digunakan
adalah resistor Rin di pasang pada Ic kaki 2 dan resistor feedback ( Rf) dipasang
pada Ic Op –Amp : A741 pada kaki 2 dan kaki 6.
2. Penguatan tegangan berdasarkan resistor yang dipilih adalah sebesar- 20 kali.
3. Dalam menyusun penguat operasional op- amp untuk mendapatkan penguatan
tertentu hanyalah memilih resistor yang diinginkan pada Rin sebesar 10 kΩ dan Rf
nya sebesar 200 kΩ.
H. SARAN
Adapun saran yang dapat kami ajukan pada praktikum ini adalah sebagai
berikut :
1. Untuk laboratorium : alat-alat laboratorium yang akan dipergunakan harap
jumlahnya diperbanyak demi kelancaran proses praktikum.
2. untuk asisten pendamping: diharapkan lebih disiplin terhadap waktu praktikum
sehingga proses praktikum dapat berjalan sesuai dengan jadwal yang telah
disepakati.
3. untuk praktikan : agar serius dan tenang selama proses praktikum berlangsung
sehingga dapat memahami apa yang sedang dipraktekkan.
DAFTAR PUSTAKA
Sutanto. 2006. Rangkaian Elektronika. UI – Press : Jakarta.
Sutrisno. 1987. Elektronika Teori dan Penerapannya Jilid 2. ITB : Bandung.
Widowati. 1979. Pesawat Elektronika 2. Departemen Pendidikan Dan Kebudayaan: Jakarta.
LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR IIPERCOBAAN II
“Penguat Operasional Pembalik ( Inverting Op-Amp)”
OLEH
NAMA : HERDIANTISTAMBUK : A1 C3 12 012KELAS : AKELOMPOK : II ( DUA)PROGRAM STUDI : PENDIDIKAN FISIKAJURUSAN : PENDIDIKAN MIPAASISTEN : WA ODE ISWARA WATI
LABORATORIUM PENGEMBANGAN UNIT FISIKAFAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS HALU OLEOKENDARI
2014
top related