laporan praktikum eldas ii

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR II

RANGKAIAN PENJUMLAH DAN PENGURANG

oleh:

1. Hendrik Surya Setiawan (130210102033)

2. Yeri Suhartin (130210102051)

3. Ervina Ria Agustin (130210102074)

PROGRAM STUDI PENDIDKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS JEMBER

2015

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Elektronika merupakan ilmu yang sangat penting bagi manusia sebab

menyangkut tentang kelistrikan yang menjadi salah satu energi terpenting dalam

kehidupan manusia. Sebagai bagian dari Fisika, pada elektronika juga tidak cukup

jika hanya dipelajari secara teori sehingga membutuhakan praktek/praktikum

untuk membantu kita dalam memahami dan mengaplikasikannya.

Komponen elektronika yang paling penting dalam setiap rangkaian

elektronika pada praktikum ini adalah sebuah penguat operasional. Penguat

operasional (operational amplifier) atau yang biasa disebut op-amp merupakan

suatu jenis penguat elektronika dengan hambatan (coupling) arus searah yang

memiliki faktor penguatan sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran.

Penguat operasional (op-amp) juga sering digunakan dalam operasi matematika

baik penjumlahan maupun pengurang.penguat operasional atau disingkat op-amp

adalah merupakan sutu penguat differensial berperolehan sangat tinggi yang

terterkopel dc langsung yang dilengkapi dengan umpan. Oleh karena itu, penguat

operasional lebih banyak digunakan dengan loop tertutup daripada dalam lingkar

terbuka (Chattopadhay, 1989:65).

Penguat operasional pada umumnya tersedia dalam bentuk sirkuit terpadu

dan yang paling banyak digunakan adalah rangkaian seri. Penguat operasional

dalam bentuk rangkaian terpadu memiliki karakteristik yang mendekati

karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang

terdapat di dalamnya. Op-Amp ini bisa digunakan untuk membuat rangkaian

elektronika analog apa saja. Untuk mempelajari op-amp harus memahami betul

dasar rangkaian elektronika yang lainnya, misalnya rangkaian penguat sinyal

kecil, rangkaian penguat sinyal besar dan lain-lainnya. Dapat dikatakan op-amp

adalah IC serba guna bisa dirangkai dengan banyak kebutuhan. . IC op-amp

adalah piranti solid-state yang mampu mengindera dan memperkuat sinyal, baik

sinyal DC maupun sinyal AC.

Penguat operasional adalah perangkat yang sangat efisien. Contoh

penggunaan penguat operasional adalah untuk operasi matematika sederhana

seperti penjumlahan dan pengurangan terhadap tegangan listrik hingga

dikembangkan kepada penggunaan aplikatif seperti komparator dan osilator

dengan distorsi rendah serta pengembangan alat komunikasi (Turner, 1995:119).

Fungsi dari op-amp adalah sebagai pengindra dan penguat sinyal masukan

baik DC maupun AC juga sebagai penguat diferensiasi impedansi masukan tinggi,

penguat keluaran impedansi rendah. Op-Amp banyak dimanfaatkan dalam

peralatan-peralatan elektronik sebagai penguat, sensor, mengeraskan suara, buffer

sinyal, menguatkan sinyal, mengitegrasikan sinyal. Selain itu digunakan pula

dalam pengaturan tegangan, filter aktif, intrumentasi, pengubah analog ke digital

dan sebaliknya (Pramudya, 2012:7).

Pemakaian Op-Amp amatlah luas meliputi bidang elektronika audio,

pengatur tegangan DC, tapis aktif, penyearah presisi, konverter analog ke digital

dan sebaliknya, pengintegral, penguat pengunci, kendali otomatik, komputer

analog, dan lain-lain (Sutrisno, 1987:117-118).

Selanjutnya, rangkaian penjumlah atau rangkaian adder adalah rangkaian

penjumlah yang dasar rangkaiannya adalah rangkaian inverting amplifier dan hasil

outputnya adalah dikalikan dengan penguatan seperti pada rangkaian inverting.

Pada dasarnya nilai outputnya adalah jumlah dari penguatan masing masing dari

inverting. Selain rangkaian penjumlah ada pula rangkaian pengurang atau disebut

penguat differensial. Penguat diferensial merupakan suatu penguat yang bekerja

dengan memperkuat sinyal yang merupakan selisih dari kedua masukannya.

Rangkaian pengurang ini berasal dari rangkaian inverting dengan memanfaatkan

masukan non-inverting, sehingga persamaannya menjadi sedikit ada perubahan.

Oleh karena itu, untuk lebih memahami penggunaan penguat operasional

dalam sebuah rangkaian maka pada praktikum kali ini, akan dilakukan salah satu

penggunaan op-amp yakni sebagai penjumlah tegangan (adder) dan pengurang

(penguat diferensiator).

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana cara menyusun rangkaian Op-Amp sebagai rangkaian

penjumlah?

2 Bagaimana cara menyusun rangkaian Op-Amp sebagai rangkaian

pengurang?

1.3 Tujuan

1. Menyusun rangkaian op-amp sebagai rangkaian penjumlah.

2. Menyusun rangkaian op-amp sebagai rangkaian pengurang.

BAB 2. METODELOGI PENELITIAN

2.1 Alat dan Bahan

Resisistor : 2.2kΩ, 22 kΩ, 20 kΩ

Potensiometer : 10kΩ

iC Op-amp : 741

Osiloskop

Multimeter

Pembangkit isyarat AC (Function generator FG )

Pencatu daya ±15 V DC

Aplikasi NI-Multism

2.2 Prosedur dan Pengamatan

1. Susun rangkaian op-amp integrator seperti terlihat pada gambar 4.1.

Pencatu daya 741 dibuat dengan memasang sumber DC variabel.

2. Buatlah rangkaian isyarat masukan sinusosida vi1 dan vi2 dengan

menggunakan rangkaian pembagi tegangan dengan sumber isyarat AC

dari function generator (FG) pada frekuensi 1 kHz seperti terlihat pada

gambar 4.2. Ra dan Rb diambil dari sebuah potensiometer. Periksalah

dengan osiloskop dan amati bagaimana vi1 (Ch.1) dan vi2 (Ch.2) berubah

dengan adanya perubahan pada Ra dan Rb. Atur amplitudo sumber (FG)

dan Ra dan Rb agar dapat menghasilkan vi1 = vi2= 40 mVp-p.

3. Hubungkan sumber x dan y pada rangkaian gambar 4.1 ke sumber vi1 dan vi2

pada rangkaian gambar 4.2. Buatlah sketsa bentuk gelombang vi1 (Ch.1), vi2

(Ch.1) dan keluaran vo (Ch.2), masing-masing beri label yang jelas.

4. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk berbagai variasi vi1 dan vi 2 dan lengkapi tabel

berikut (buat sebagian masukan vi1 < vi 2 dan sebagain vi1 > vi 2 ).

Ch. 1 (isyarat masukan)

Time/div = …………….

Volt/div=………………

vi1= …………………….

Ch.1 (isyarat masukan)

Time/div= …………….

Volt/div= ……………..

vi2= ……………………

Ch.2 (isyarat keluaran)

Time/div= ………………………….. v0= .......................................

Volt/div= …………………………….

No. Masukan vi1 (mVp-p) Masukan vi2 (mVp-p) Keluaran vo (mVp-p)

1

2

3

4

5

6

7

8

5. Susun rangkaian op-amp pengurang seperti terlihat pada gambar 4.3. Pencatu

daya 741 dibuat dengan memasang sumber DC variabel.

6. Buatlah rangkaian isyarat masukan menggunakan rangkaian pembagi

tegangan dengan sumber isyarat AC dari function generator (FG) pada

frekuensi 1 kHz.

Seperti halnya pada langkah 2, Ra dan Rb diambil dari sebuah potensiometer.

Periksalah dengan osiloskop dan amati bagaimana vi (Ch.1) dan vi (Ch.2)

berubah dengan adanya perubahan pada Ra dan Rb. Atur amplitudo sumber

(FG) dan Ra dan Rb agar dapat menghasilkan vi > vi dan vi < vi .

7. Hubungkan x dan y pada rangkaian gambar 4.3 ke sumber vi dan vi seperti

pada rangkaian gambar 4.4. Buatlah sketsa bentuk gelombang vi (Ch.1), vi

(Ch.1) dan keluaran v (Ch.2) untuk kasus v i > v i .

8. Ulangi langkah 7 untuk kasus v i < v i .


Time/div= ………………………….. v0= ............................

Volt/div= …………………………….


Time/div = …………

Volt/div=…………..

v i = …………………




v i


Time/div= ………………………….. v0= ............................

Volt/div= …………………………….


Time/div = …………….

Volt/div=………………

v i = …………………….




v i = ……………………

BAB 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Rangkaian Penjumlah

Dengan frekuensi FG 1 kHz, amplitudo 988 mVp dan vi1 = vi2 = 40 mV. RA =

RB = 23%.

No. Masukan vi1 (mVp-p) Masukan vi2 (mVp-p) Keluaran vo (Vp-p)

1 35.409 40.72 1.224

2 32.253 41.212 1.226

3 29.02 41.716 1.228

4 25.707 42.232 1.23

5 40.72 35.409 1.224

6 41.212 32.253 1.226

7 41.716 29.02 1.228

8 42.232 25.707 1.23

Keterangan:

1. vi1 < vi2 , ditunjukan oleh nomor 1 sampai 4, dengan RB tetap yaitu sebesar

23% dan RA1= 20%, RA2 = 18%, RA3 = 16%, dan RA4 = 14%.


Time/div = 500 µs/Div

Volt/div= 500mV/Div

vi1= 40.004 mV ≈ 40 mV


Time/div= 500 µs/Div

Volt/div= 500 mV/Div

vi2= 40.004 mV ≈ 40 mV


Time/div= 1 ms/Div v0= 1.221 V

Volt/div= 1 V/Div

2. vi1 > vi2 , ditunjukan oleh nomor 5 sampai 8, dengan RA tetap yaitu sebesar

23% dan RB1= 20%, RB2 = 18%, RB3 = 16%, dan RB4 = 14%.

3.2 Rangkaian Pengurang

Dengan frekuensi FG sebesar 1 kHz dan amplitude 30 Vp.

vi+ > vi-

Keterangan : RA = 10% dan RB = 5%

vi+ < vi-



Volt/div= 50 V/Div

v i = 54.324 µV



Volt/div= 20 V/Div

v i µV


Time/div=500 µs/Div v0=2.746 mV

Volt/div= 5 mv/Div



Volt/div= 50 V/Div

v i = 45.941 µV



Volt/div= 20 V/Div

v i µV

Keterangan : RA = 10% dan RB = 15%

3.2 Pembahasan

Pada praktikum kali ini kami melakukan 2 percobaan yaitu penguat op-

amp sebagai penjumlah tegangan (penguat adder) dan pengurang tegangan

(penguat differensial). Dimana rangkaian penjumlah adalah rangkaian yang dasar

rangkaiannya adalah rangkaian inverting amplifier dan hasil outputnya adalah

dikalikan dengan penguatan seperti pada rangkaian inverting. Pada dasarnya nilai

outputnya adalah jumlah dari penguatan masing-masing dari inverting. Untuk

operasi penjumlahan, masukan tak membalik dari op-amp dihubungkan dengan

tanah sedangkan masukan yang akan dijumlah diumpankan pada masukan

membalik. Pada operasi pengurangan atau penguat diferensial, dengan

mengumpankan isyarat pada masukan tak membalik dan membalik akan didapat

selisih keduanya. Dalam rangkaian ini penguatan tegangan ditentukan oleh

resistor (tahanan) pada masing-masing input dan tahanan umpan baliknya,

sedangkan rangkaian pengurang yang menggunakan op-amp pada dasarnya adalah

saling mengurangkan dari dua buah inputnya. Penguat diferensial biasanya

digunakan untuk mencari selisih dari dua tegangan yang telah dikalikan dengan

konstanta tertentu yang ditentukan oleh nilai resistansi, sedangkan rangkaian

penjumlah, menjumlahkan beberapa tegangan masukan.

Pada percobaan pertama yaitu tentang rangkaian penjumlah atau rangkaian

adder dimana yang pertama kami lakukan adalah membuat rangkaian isyarat

masukan sinusosida vi1 dan vi2 dengan menggunakan rangkaian pembagi tegangan

dengan sumber isyarat AC dari function generator (FG) pada frekuensi 1 kHz dan

mengatur amplitudo sumber (FG) agar Ra dan Rb dapat menghasilkan vi1 = vi2=

40 mVp-p. Setelah didapat vi1 = vi2= 40 mVp-p, kami menghubungkan sumber x

dan y ke sumber vi1 dan vi2 .


Time/div=500 µs/Div v0=2.413 mV

Volt/div= 5 mv/Div

Dalam percobaan ini kami menggunakan osiloskop yang tersedia di dalam

aplikasi NI Multism agar dapat memudahkan kami untuk melihat nilai Vpp serta

bentuk sinyal gelombang vi1 , vi2 (isyarat masukan), dan vo (isyarat keluaran).

Sehingga dapat diperoleh pada rangkaian penjumlahan tegangan, untuk bentuk

gelombang yang dihasilkan melalui tampilan layar pada osiloskop tampak bahwa

gelombang keluaran vout (pada layar osiloskop menunjukan layar berwarna

merah) memiliki amplitudo yang besar sedangkan pada gelombang masukan vin

(pada layar osiloskop menunjukan layar berwarna biru (vi1) , dan merah (vi2) )

memiliki amplitudo yang kecil. Pada rangkaian ini resistor yang dihubungkan ke

tanah (diground-kan) tidak diperhitungkan atau diabaikan sehingga tidak

berpengaruh terhadap vout.

Pada percobaan yang kedua yaitu rangkaian pengurang atau penguat

diferensial. Sama seperti halnya rangkaian penjumlah, pada percobaan ini kami

membuat rangkaian isyarat masukan sinusosida vi1 dan vi2 dengan menggunakan

rangkaian pembagi tegangan dengan sumber isyarat AC dari function generator

(FG) pada frekuensi 1 kHz dan mengatur amplitudo sumber (FG) agar terdapat

perubahan Ra dan Rb yang diambil dari sebuah potensiometer. Setelah itu kami

memeriksa dan mengamati dengan osiloskop bagaimana nilai vi dan vi sehingga

perubahan Ra dan Rb dapat menghasilkan vi > vi dan vi < vi .

Setelah menghasilkan vi > vi dan vi < vi , kami menghubungkan x dan

y ke sumber vi dan vi sehingga kami memperoleh bentuk sinyal gelombang

dengan bantuan osiloskop yang terdapat dalam aplikasi NI Multism.

Seperti yang telah diketahui, pada rangkaian pengurang tegangan atau

penguat diferensial terdapat 2 kasus. Pada kasus pertama menggunakan Vi+ > Vi-

yaitu masing-masing sebesar 54.324 µV dan 27.156 µV serta menggunakan

timebase sebesar 500 µs/Div , maka bentuk gelombang yang dihasilkan melalui

tampilan layar pada osiloskop tampak bahwa gelombang keluaran vout (pada layar

osiloskop menunjukan layar berwarna merah) memiliki amplitudo yang kecil dan

nilai vout yang diperoleh sebesar 2.746 mV, sedangkan pada gelombang masukan

vin (pada layar osiloskop menunjukan layar berwarna merah (vi1) dan biru (vi2) )

memiliki amplitudo yang besar.

Pada kasus kedua menggunakan vi+ < vi- yaitu masing-masing sebesar

45.941 µV dan 68.893 µV serta menggunakan timebase sebesar 500 µs/Div, maka

bentuk gelombang yang dihasilkan melalui tampilan layar pada osiloskop tampak

bahwa gelombang keluaran vout (pada layar tampilan osiloskop menunjukan layar

berwarna merah) memiliki amplitudo yang kecil dan nilai vout yang diperoleh

sebesar 2.413 mV, sedangkan pada gelombang masukan vin (pada layar osiloskop

menunjukan layar berwarna merah (vi1) dan biru (vi2) ) memiliki amplitudo yang

besar. Keadaan ini secara teori merupakan ciri khas dari rangkaian pengurang

tegangan.

Penyusunan rangkaian penjumlah dan pengurang pada dasarnya tidak jauh

berbeda. Perbedaan kedua rangkaian tersebut terletak pada masukannya. Untuk

rangkaian penjumlah, masukannya dapat berupa masukan positif atau masukan

negatif saja. Sedangkan rangkaian pengurang, merupakan pemanfaatan masukan

negatif dan positif.

Soal Analisa

1. Pada rangkaian gambar 4.1 terdapat komponen-komponen berupa hambatan

(RF, R1, R2, Rg), IC op-amp, catu daya. Berdasarkan gambar tersebut dapat

diperoleh persamaan yang menggambarkan hubungan antara masukan dan

keluaran sebagai berikut:

NB: Rg diabaikan

vout = v in x ACL

= v in (−RF

R )= -RF ( v¿

R )= - RF ( v¿ 1

R1

+v¿2

R2)

2. Berdasarkan hasil perhitungan tidak terdapat kesesuaian antara besar keluaran

perhitungan dengan besar keluaran pengukuran. Namun, dari perhitungan dan

pengukuran sama-sama menunjukkan bahwa besar keluaran merupakan

penjumlahan dari masukan yang diberikan.

Contoh.

RF= 22 kΩ

vin1= vin2= 40.004 mV ≈ 40 mV

R1 = 2.2 kΩ

R2 = 22 kΩ

vout = - RF ( v¿ 1

R1

+v¿2

R2)

= - 22 ( 402.2

+ 4022 )

= - 22 (18.18 + 1.82)

= - 22 (19.38)

= - 426.36 mV

Dengan menggunakan osiloskop 4 channel dapat membuktikan bahwa pada

rangkaian penambahan, hasil keluaran merupakan hasil penjumlahan dari

masukan yang diberikan. Seperti gambar berikut:

Isyarat berwarna biru dan merah merupakan isyarat masukan, sedangkan

isyarat berwarna hijau merupakan isyarat keluaran. Dapat dilihat bahwa

amplitudo pada isyarat hijau lebih besar, yang membuktikan bahwa isyarat

tersebut merupakan hasil penjumlahan dari isyarat masukan yang di berikan.

Dan dari osiloskop tersebut dapat dilihat bahwa pada isyarat masukan dan

keluaran terdapat perbedaan fase sebesar 1800.

3. Pada rangkaian gambar 4.1 terdapat komponen-komponen berupa hambatan

(RF, R1, R2, Rg), IC op-amp, catu daya. Berdasarkan gambar tersebut dapat

diperoleh persamaan yang menggambarkan hubungan antara masukan dan

keluaran sebagai berikut:

vout = ( RF

R1

+1) vx + *ACL vy *ACL = inverting

= {( RF

R1

+R1

R1) Rg

R2+Rg } vx + (−RF

R1)vy

= {( RF+R1

R1) Rg

R2+Rg } vx - ( RF

R1

v y)= {(RF+R1 )Rg

(R2+Rg ) R1} vx – ( RF

R1

v y)= {(RF+R1 )RF

(R1+RF )R1} vx – ( RF

R1

v y) RF=Rg dan R1=R2

= {( RF+R1

R1)( RF

RF+R1)} vx – ( RF

R1

v y) =

RF

R1 vx –

RF

R1 v y

= RF

R1(vx−v y )

4. Dengan menggunakan perhitungan terjadi sedikit perbedaan asli besar

keluaran, namun baik dari perhitungan dan pengurungan sama sama

menunjukkan bahwa isyarat keluaran merupakan hasil pengurangan dari

masukan yang di berikan.

Contoh:

RF= 22 kΩ

R1= 2.2 kΩ

vx= 54.324 µV

vy= 27.156 µV

vout= RF

R1(vx−v y )

= 222.2

(54.324 - 27.156 )

= 10 (27.168)

= 271.68 µV

= 271.68 x 10-6 V

= 2.7168 x 10-1 mV

Dengan menggunakan osiloskop 4 channel dapat membuktikan bahwa pada

rangkaian pengurangan, hasil keluaran merupakan hasil selisih dari masukan

yang diberikan.

Gambar di atas menunjukkan isyarat berwarna biru dan merah merupakan

isyarat masukan, sedangkan isyarat berwarna hijau merupakan isyarat

keluaran. Dengan scale pada isyarat hijau sebesar 20 v/div dan scale pada

isyarat biru sebesar 20v/div dapat dilihat bahwa amplitudo pada isyarat hijau

lebih kecil, yang membuktikan bahwa isyarat tersebut merupakan hasil selisih

dari isyarat masukan yang di berikan. Dan dari osiloskop tersebut dapat

dilihat bahwa pada isyarat masukan dan keluaran terdapat perbedaan fase

sebesar 1800.

BAB 4. PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Penguat diferensial biasanya digunakan untuk mencari selisih dari dua

tegangan yang telah dikalikan dengan konstanta tertentu yang ditentukan oleh

nilai resistansi, sedangkan rangkaian penjumlah, untuk menjumlahkan beberapa

tegangan masukan.

1. Penyusunan rangkaian op-amp sebagai rangkaian penjumlah dengan

menghubungkan masukan ke masukan negatif dan masukan positif di

groundkan atau sebaliknya.

2. Penyusunan rangkaian op-amp sebagai rangkaian pengurang dengan

mengumpankan (menghubungkan) isyarat pada masukan positif dan negatif

yang akan didapat selisih antara keduanya.

4.2 Saran

1. Diharapkan praktikan mempelajari terlebih dahulu aplikasi NI Multism agar

lebih efisien dalam mensimulasikan rangkaian.

2. Praktikan diharapkan lebih teliti dalam merangkai suatu rangkaian yang akan

disimulasikan.

Daftar Pustaka

Chattopadhay, D. 1989. Dasar Elektronika. Universitas Indonesia Press: Jakarta.

Pramudya. 2012. Op-Amp (Operasional Amplifier). http.//www.Op-Amp-

operasional- amplifier.pdf

Sutrisno. 1987. Elektronika Teori dan Penerapannya Jilid 2. ITB: Bandung.

Turner, R., dkk. 1995. Rangkaian Elektronika. Gramedia. Jakarta.

LAMPIRAN

Rangkaian Penjumlah

vi1 = vi2 = 40.004 mV ≈ 40 mV

Isyarat Masukan

Isyarat Keluaran

vi1 < vi2

1.

2.

3.

4.

vi1 > vi2

5.

6.

7.

8.

Rangkaian Pengurang

vi+ > vi-

Isyarat Masukan

Isyarat Keluaran

vi+ < vi-

Isyarat Masukan

Isyarat keluaran

laporan praktikum eldas ii

Documents