makalah pengolahan sinyal op-amp

8/10/2019 Makalah Pengolahan Sinyal Op-Amp

1/40

LABORATORIUM PRAKTEK

PENGOLAHAN SINYAL

MAKALAH

PENGOLAHAN SINYAL

(OPERATIONAL AMPLIFIER)

Dibuat untuk Memenuhi Tugas Praktek Pengolahan Sinyal

di Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika

Oleh :

Nama : 1. Ari Erwanda (0613 3032 0197)

2. Echi Astri Febriyanti (0613 3032 0204)

3. K.M. Chandra Bayu Saputra (0613 3032 0208)

4. M. Ajie Prastyo (0613 3032 0210)

Kelas : 3EA

Kelompok : I

Dosen Pembimbing : Dewi Permata Sari. S.T., M.Kom.

NIP : 19761213200032001

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PALEMBANG

TAHUN AKADEMIK 2014-2015


2/40

ii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulishaturkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas

berkat dan karunia-Nyalah penulis dapat menyelesaikan Makalah Praktek

Pengolahan Sinyal mengenai Operational Amplifier di laboratorium

Elektonika ini tepat pada waktunya.

Pada kesempatan yang baik ini penulis ucapkan terimah kasih kepada Ibu

Dewi selaku dosen pembimbing yang telah membimbing penulis dalam

penyusunan makalah ini.

Penulis menyadari sepenuhnya makalah ini masih jauh dari sempurna. Oleh

karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari rekan-rekan mahasiswa yang

bersifat membangun agar dalam penyusunan laporan selanjutnya dapat lebih baik

dari sekarang ini.

Hormat kami,

Penulis


3/40

iii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i

KATA PENGANTAR ....................................................................................... ii

DAFTAR ISI ...................................................................................................... iii

DAFTAR TABEL ............................................................................................. iv

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... v

BAB I PENGUAT NON-INVERTING ........................................................... 1

1.1 Definisi Penguat Non-Inverting ............................................................ 1

1.2 Contoh Rangkaian Penguat Non-Inverting ........................................... 7

BAB II PENGUAT INVERTING .................................................................... 8

2.1 Pengertian Penguat Inverting ................................................................ 8

2.2 Pengaplikasian Penguat Inverting ......................................................... 12

BAB III SUMMING INVERTING ................................................................. 14

3.1 Pengertian Summing Inverting ............................................................. 14

3.2 Aplikasi Penguat Summing Inverting ................................................... 16

3.2.1 Penguat Summing Inverting pada Audio Mixer ....................... 16

3.2.2 Digital to Analog Converter ...................................................... 17

BAB IV DIGITAL TO ANALOG CONVERTER (DAC) ............................ 19

4.1 Pengertian DAC .................................................................................... 19

4.2 Jenis-jenis DAC .................................................................................... 20

4.2.1 Binary-weighted DAC .............................................................. 20

4.2.2 R/2R Ladder DAC .................................................................... 21

4.3 Contoh Pengaplikasian DAC ................................................................ 23

BAB V PENGUAT INTEGRATOR ................................................................ 24

5.1 Pengertian Penguat Integrator ............................................................... 24

5.2 Pengaplikasian penguat Integrator ........................................................ 27

BAB VI PENGUAT DIFFERENSIATOR ...................................................... 30

6.1 Difinisi Penguat Differensiator ............................................................. 30

6.2 Bentuk Gelombang Output Differensiator Amplifier ........................... 33

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 35

halaman


4/40

iv

DAFTAR TABEL

Tabel

1.

Konversi Digital Ke Analog Rangkaian Binary-weighted ...................... 21

2. Konversi Digital Ke Analog Rangkaian R/2R Ladder ............................ 22

halaman


5/40

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar

1.1 Rangkaian Dasar Penguat Non-Inverting ........................................... 1

2.2 Ekuivalen dari Rangkaian Dasar Non-Inverting ................................ 2

1.3 Konfigurasi Op-Amp Non-Inverting .................................................. 4

1.4 Equivalent Potential Divider Network ............................................... 4

1.5 Tegangan Pengikut (Voltage Follower) Non-Inverting ..................... 62.1 Rangkaian Penguat Op-Amp Inverting .............................................. 8

2.2 Penguatan Inverting ............................................................................ 9

2.3 Aliran Arah Arus Penguat Inverting ................................................... 11

2.4 Sinyal Output dari Sinyal Input Penguat Inverting ............................ 12

2.5 Transresistance Amplifier................................................................... 12

3.1 Rangkaian Summing Inverting ........................................................... 14

3.2 Tegangan Output rangkaian Summing Inverting ............................... 16

3.3 Penguat summing inverting pada audio mixer ................................... 16

3.4 Rangkaian Penguat Summing Inverting pada DAC ........................... 17

4.1 Rangkaian Dasar Binary-weighted DAC ........................................... 20

4.2 Rangkaian Dasar R/2R Ladder DAC.................................................. 21

4.3 Rangkaian Ekuivalen R/2R Ladder .................................................... 22

5.1 Rangkaian Integrator .......................................................................... 25

5.2 Contoh Input-Output Sinyal Integrator............................................... 26

5.3 Sinyal Output Ramp Integrator .......................................................... 28

5.4 Output Sinyal Segitiga ........................................................................ 29

6.1 Rangkaian Penguat Differensiator ...................................................... 30

6.2 Macam-macam Bentuk Gelombang Output Penguat Differensiator .. 33

6.3 Peningkatan Penguat Differensiator ................................................... 34

halaman


6/40

1

BAB I

PENGUAT NON-INVERTING

1.1 Definisi Penguat Non-Inverting

Penguat non-inverting adalah suatu rangkaian yang fungsinya sebagai

penguatan yang tetap menkondisikan masukan menjadi tetap atau dalam keadaan

semula. Penguat non-inverting ini sebenarnya merupakan konfigurasi dasar dari

penguat Op-Amp (Operational-Amplifier), yaitu dalam aplikasinya pada Op-Amp,input tegangan (Vin) langsung diterapkan pada input non inverting (+) terminal

input yang berarti bahwa gain output amplifier menjadi "positif". Hasil ini berarti

bahwa sinyal output dari penguat non-inverting ini akan "sefase" dengan sinyal

input.

Gambar 1.1Rangkaian Dasar Penguat Non-Inverting

Untuk mengetahui tegangan keluaran dari rangkaian non-inverting ini,

dapat dicari dengan langkah-langkah berikut :

Karena golden rule menyatakan :

V(+) - V(-) = 0

Maka

V(+) = Vin = V(-)


7/40

2

Gambar 1.2Ekuivalen dari Rangkaian Dasar Non-Inverting

Tegangan jepit pada R1 adalah :

VR31= Vin

Tegangan jepit pada R2 adalah :

VR2 = Vout V(-) dimana V(-) = Vin maka :

VR2 = Vout - Vin

Sesuai dengan bunyi golden rule pada Op-Amp, besaran arus adalah :

I +) = I -) = 0

Sesuai dengan hukum arus kirchoff rangkaian diatas mempunyai persamaan arus :

I1 = I2 + I(-)

I1 = I2 + 0

Maka :

I1 = I2

=

2 = 2


8/40

3

Substitusi persamaan 2 dan 3 pada persamaan , didapatkan :

1 = 2 R1 . Vout Vin = Vin . R2

= .21 = + . 21

= + . Maka dengan demikian dapat di hasilkan besarnya penguatan rangkaian non

inverting adalah :

= + =

Pada rangkaian op-amp yang ditunjukan pada gambar diatas, bahwa inputan

akan langsung dimasukkan pada pin input non-inverting IC Op-Amp. Rangkain ini

dapat digunakan untuk memperkuat isyarat AC maupun DC dengan keluaran yang

tetap sefase dengan masukan. Impedansi masukan dari rangkaian ini berharga

sangat tinggi dengan nilai sekitar 100 MW. Dengan isyarat masukan dikenakan

pada terminal masukan noninverting v(+), besarnya penguatan tegangan tergantung

pada harga R1 dan R2 yang dipasang. Masukan v(+) dapat disebut juga sebagai

Virtual Ground.

Umpan balik dari penguatan non-inverting dicapai dengan menerapkan

sebagian kecil dari sinyal tegangan output yang kembali ke terminal (-) masukan

feedback melalui R R2, yang memproduksi kembali umpan balik negatif.

Konfigurasi loop tertutup ini menghasilkan rangkaian penguat non-inverting

dengan stabilitas yang sangat baik, impedansi masukan yang sangat tinggi, Rin

mendekati tak terhingga, karena tidak ada arus yang mengalir ke terminal masukan

positif, (kondisi ideal) dan impedansi keluaran yang rendah, Rout seperti yang

ditunjukkan di bawah ini.


9/40

4

Gambar 1.3Konfigurasi Op-Amp Non-Inverting

Pada gambar bahwa tampak jelas percabangan atau persimpangan disini

merupakan tempat pertemuan, jadi dapat disimpulkan bahwa percabangan

merupakan titik penjumlahan. R dan R2 membentuk jaringan pembagi potensial

sederhana pada penguatan non-inverting dengan gain tegangan dari rangkaian yang

ditentukan oleh rasio R2 dan R seperti yang ditunjukkan di bawah ini :

Gambar 1.4Equivalent Potential Divider Network

Kemudian dengan menggunakan rumus untuk menghitung tegangan output

jaringan pembagi potensial, kita dapat menghitung gain tegangan loop tertutup (Av)

dari Penguat Non-Inverting sebagai berikut:

1 = 2 2+ 1= Tegangan gain, =


10/40

5

Kemudian, =

= 1 + 2Kemudian tegangan gain loop tertutup dari Op-Amp non-inverting akan diberikan

sebagai:

Kita bisa melihat dari persamaan di atas, bahwa gain loop tertutup

keseluruhan dari penguat non-inverting akan selalu lebih besar tetapi tidak pernah

kurang dari satu (unity), dan ditentukan oleh rasio nilai-nilai R dan R2.Jika nilai

dari resistor umpan balik R adalah nol, gain dari penguat akan persis sama dengan

satu (unity). Jika resistor R2 adalah nol gain akan mendekati tak terhingga, tetapi

dalam prakteknya akan terbatas pada penguat operasional loop terbuka gain

diferensial, (Ao).

Jika kita membuat resistor umpan balik, R sama dengan nol, (R = 0), dan

resistor R2 sama dengan tak terhingga, (R2 = ), maka rangkaian akan memiliki

keuntungan tetap "1" karena semua tegangan output akan hadir pada terminal

masukan inverting (umpan balik negatif). Hal ini kemudian akan menghasilkan

jenis khusus dari rangkaian penguat non-inverting yang disebut dengan Voltage

Followeratau juga disebut "gain penyangga".

Sinyal input akan terhubung langsung ke input non-inverting Op-Amp

sehingga sinyal output tidak terbalik dan membuat tegangan output sama dengan

tegangan input, Vout = Vin. Hal ini kemudian membuat rangkaian teganganpengikut idealnya sebagai rangkaian Unity Gain Buffer (Gabungan gain

penyangga) karena sifat isolasi.

Keuntungan dari pengikut tegangan gain adalah bahwa hal itu dapat

digunakan ketika pencocokan impedansi atau rangkaian isolasi lebih penting

daripada amplifikasi karena mempertahankan tegangan sinyal. Input impedansi dari

rangkaian pengikut tegangan sangat tinggi, biasanya di atas 1M karena sama


11/40

6

dengan masukan tahanan Op-Amp kali gain (Rin x Ao). Juga impedansi output

yang sangat rendah karena kondisi op-amp ideal yang diasumsikan.

Gambar 1.5 Tegangan Pengikut (Voltage Follower) Non-Inverting

Dalam rangkaian konfigurasi non-inverting ini, impedansi masukan Rin

telah meningkat hingga tak terbatas dan impedansi umpan balik R dikurangi

menjadi nol. Output terhubung langsung kembali ke input inverting negatif

sehingga umpan balik adalah 100% dan Vin adalah persis sama dengan Vout

memberikan keuntungan tetap 1 atau kesatuan. Sebagai tegangan input Vin

diterapkan pada masukan non-inverting, lalu gain dari penguat diberikan sebagai:

= = + =

Oleh karena itu Gain, = = +1Karena tidak ada arus yang mengalir ke dalam terminal input non-inverting,

masukan impedansi adalah tidak terbatas (ideal op-amp) dan juga tidak ada arus

mengalir melalui loop umpan balik sehingga setiap nilai resistansi dapat

ditempatkan dalam loop umpan balik tanpa mempengaruhi karakteristik rangkaian

karena tidak ada tegangan yang lolos di atasnya, nol arus, nol drop tegangan, dan

daya nol.


12/40

7

1.2 Contoh Rangkaian Penguat Non-Inverting

Beberapa contoh rangkaian penguat non-inverting lainnya adalah sepertigambar berikut.

Ini merupakan penguat non-inverting,

dimana

RA dibuat tak terhingga, sehingga:

Vo = (1 + 0).Vi

Vo = Vi

Keluarannya adalah:

= 1 + 0. + . hal ini karena pada input terdapat

pembagi tegangan.

sehingga:

=

+ .


13/40

8

BAB II

PENGUAT INVERTING

2.1 Pengertian Penguat Inverting

Rangkaian penguat inverting merupakan rangkaiaan elektronika yang

berfungsi untuk memperkuat dan membalik polaritas sinyal masukan. Jadi, ada

tanda minus pada rumus penguatannya. Penguatan inverting amplifier adalah bisa

lebih kecil nilai besaran dari 1. Inverting Amplifier merupakan penerapan daripenguat operasional sebagai penguat sinyal dengan karakteristik dasar sinyal output

yang 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) seperti pada gambar berikut.

Gambar 2.1Rangkaian Penguat Op-Amp Inverting


14/40

9

Dalam rangkaian Op-Amp Penguatan inverting terhubung dengan umpan

balik untuk menghasilkan operasi loop tertutup. Ketika berhadapan dengan Op-

Amp ada dua aturan yang sangat penting untuk diingat tentang penguat inverting,

ini adalah: "Tidak ada arus mengalir ke terminal masukan" dan bahwa "V1 selalu

sama dengan V2". Namun, dalam kenyataanya, kedua aturan ini tidak sepenuhnya

benar.

Hal ini karena persimpangan masukan dan umpan balik sinyal (X) adalah

pada potensi yang sama dengan positif (+) masukan yang nol volt atau GND,

persimpangan adalah "Virtual Earth". Karena cabang GND resistansi masukan dari

penguat adalah sama dengan nilai dari input resistor, Rin dan gain loop tertutup dari

penguat inverting dapat diatur oleh rasio dari dua resistor eksternal.

Kemudian dengan menggunakan dua aturan ini kita dapat memperoleh

persamaan untuk menghitung gain loop tertutup dari penguat pembalik,

menggunakan prinsip-prinsip pertama.

Saat (i) mengalir melalui jalur resistor seperti yang ditunjukkan.

Gambar 2.2Penguatan Inverting

=

+

= =

=

= 1

+1

0 =

0

=

0 0


15/40

10

Didapatkan, gain loop tertutup (Av) adalah :

= = =.

Tanda negatif pada persamaan menunjukkan pembalikan sinyal output

terhadap input seperti 1800keluar dari fase. Hal ini disebabkan umpan balik yang

negatif dalam nilai. Persamaan untuk tegangan output Vout juga menunjukkan

bahwa rangkaian linear di alam untuk keuntungan penguat tetap sebagai Vout =

Vin x Gain. Properti ini bisa sangat berguna untuk mengkonversi sinyal sensor

yang lebih kecil untuk tegangan yang jauh lebih besar.

Pada prinsip sebuah penguat operasional (operational amplifier) ideal

memiliki impedansi masukan yang sangat besar hingga dinyatakan sebagai

impedansi masukkan tak terhingga (infinite input impedance). Kondisi penguat

operasional yang memiliki impedansi masukkan tak terhingga tersebut

menyebabkan tidak adanya arus yang melewati masukkan membalik (inverting

input) pada penguat opersional. keadaan tak berarus pada masukkan membaliktersebut membuat tegangan jatuh diantara masukkan membalik dan masukkan tak

membalik bernilai 0Volt. kondisi tersebut menunjukan bahwa tegangan pada

masukkan membalik adalah bernilai 0Volt karena kondisi masukkan tak membalik

(non-inverting input) yang di hubungkan ke ground. kondisi masukkan membalik

(inverting input) yang memiliki tegangan 0Volt tersebut dinyatakan sebagai ground

semu (Virtual Ground).


16/40

11

Gambar 2.3Aliran Arah Arus Penguat Inverting

Rumus untuk mendapatkan nilai |Acl| (penguat loop tertuup) :

|| = .Rumus untuk mencari Rout (AL= penguat loop) (Aol= penguat loop terbuka) :

= ; =

Apabila nilai resistansi feedback (Rf) adalah 10KOhm dan resisntansi input

1 KOhm maka secara matematik besarnya faktor penguatan rangkaian penguat

membalik (inverting amplifier) diatas adalah :

= = 101 = 10 Untuk melakukan pengujian rangkaian penguat membalik (inverting

amplifier) maka tegangan sumber (simetris) +10Vdc diberikan ke jalur +Vcc

sedangkan -10Vdc dihubungkan ke jalur -Vcc. Sebagai sinyal input sebaiknya

menggunakan sinyal input sinusoidal dengan range frekuensi audio (20 Hz 20

KHz) agar terlihat jelas perbedaan sinyal input dan output rangkaian penguat

membalik ini yang berbeda phase antar input dan outpunya. Dengan nilai resistansi

dan sumber tegangan seperti disebutkan sebelumnya apabila pada rangkaian

penguat membalik diatas diberikan sinyal input sebesar 0,5 Vpp maka idealnya

tegangan output rangkaian penguat membalik (inverting amplifier) ini adalah.

= 0,5 . 101 =5Dalam bentuk grafik bentuk sinyal output dan sinyal input rangkaian

penguat membalik (inverting amplifier) ini dapat digambarkan sebgai berikut:


17/40

12

2.2 Pengaplikasian Penguat Inverting

Aplikasi lain yang berguna dari sebuah penguat inverting adalah bahwa dari

rangkaian Transresistance Amplifier. Sebuah Transresistance Amplifier juga

dikenal sebagai "Transimpedance Amplifier", pada dasarnya adalah arus ke

tegangan converter (arus "dalam" dan tegangan "keluar"). Itu dapat digunakan

dalam aplikasi-daya rendah untuk mengubah arus yang sangat kecil yang dihasilkan

oleh foto-dioda atau perangkat foto-sensor, dll, menjadi tegangan output yang dapat

digunakan yang sebanding dengan arus masukan seperti yang ditunjukkan pada

gambar 2.3

Gambar 2.5 Transresistance Amplifier

Gambar 2.4 Sinyal Output dan Sinyal Input Penguat Inverting


18/40

13

Rangkaian pengaktifan cahaya sederhana dI atas, mengubah arus yang

dihasilkan oleh foto-dioda menjadi tegangan. Resistor umpan balik R menetapkan

titik tegangan operasi pada masukan pembalik dan mengendalikan jumlah output.

Tegangan keluaran diberikan sebagai Vout = I s x R. Oleh karena itu, tegangan

output sebanding dengan jumlah arus masukan yang dihasilkan oleh foto-dioda.


19/40

14

BAB III

SUMMING INVERTING

3.1 Pengertian Penguat Summing Inverting

Penguat summing inverting adalah suatu rangkaian yang sangat fleksibel

berdasarkan standar konfigurasi inverting Operational Amplifier.Seperti namanya,

"penjumlahan penguat inverting, dapat digunakan untuk menggabungkan tegangan

masukan pada beberapa input ke tegangan output.Pada penguatan inverting yang telah dijelaskan sebelumnya, bahwa penguat

inverting memiliki tegangan input tunggal, (Vin) yang diterapkan langsung pada

terminal masukan inverter IC Op-Amp. Jika kita menambahkan resistor masukan

ke input, masing-masing sama nilainya dengan input resistor asli, semua Rin

berakhir dengan rangkaian penguat operasional lain yang disebut, "Summing

Inverting" atau bahkan rangkaian "summing voltage", seperti yang ditunjukkan

pada gambar rangkaian di bawah ini:

Gambar 3.1Rangkaian Summing Inverting

Tegangan output, (Vout) sekarang menjadi sebanding dengan jumlah

tegangan input, V1, V2, V3, dll. Kemudian kita dapat memodifikasi persamaan asli

untuk penguat inverting untuk memperhitungkan masukan baru sehingga:

= + + 3 = [

+

+ 3

]


20/40

15

=

= [ + +

3]Namun, jika semua impedansi masukan, (Rin) adalah sama nilainya, maka

persamaan diatas dapat disederhanakan lagi untuk memberikan tegangan output

summing inverting, yaitu:

= + + 3 .Sekarang kita memiliki sebuah rangkaian Op-Amp yang akan memperkuat

setiap tegangan input individul dan menghasilkan sinyal tegangan output yang

sebanding dengan aljabar "SUM" dari tiga masukan individu tegangan V 1,V 2dan

V 3.Kita juga dapat menambahkan lebih banyak masukan jika diperlukan sebagai

resistance setiap masing-masing masukan individu, Rin sebagai satu-satunya

impedansi masukan. Hal ini karena sinyal masukan secara efektif terisolasi satu

sama lain oleh cabang "titik pertemuan" pada masukan inverter dari op-amp.

Sebuah tegangan langsung yang ditambahkan juga dapat diperoleh ketika semua

hambatan yang timbul dari nilai yang sama dan R sama dengan Rin. Scaling

summing Amplifierdapat dilakukan jika tiap resistor masukan "TIDAK" sama.

Maka persamaan harus dimodifikasi untuk:

= + + 3

3Untuk membuat operasi matematik yang sedikit lebih mudah, kita dapat

mengatur ulang rumus di atas untuk membuat resistor umpan balik (RF) dengan

memberikan persamaan tegangan output sebagai berikut :

= + +

33.Hal ini memungkinkan tegangan output yang akan dengan mudah dihitung

jika banyak resistor masukan yang terhubung ke input inverter IC Op-Amp.

Impedansi input dari masing-masing saluran individu adalah nilai resistor masing-

masing input, yaitu, R 1,R 2,R 3... dll


21/40

16

Terkadang penguat summing inverting hanya menambahkan resistor

bersama dua atau lebih untuk inoput sinyal tegangan tanpa adanya penguat

tambahan apapun. Dengan meletakkan semua resistensi dari rangkaian di atas untuk

nilai R yang sama, op-amp akan memiliki gain tegangan persatuan dan tegangan

output sama dengan jumlah langsung semua tegangan masukan seperti yang

ditunjukkan:

Gambar 3.2 TeganganOutput rangkaian Summing Inverting

Jika resistor input, R 1,R 2, R 3 dll, semuanya sama dengan unity gain

inverting adder atau gabungan gain summing inverting, maka semua itu akan

terjadi. Namun, jika resistor input memiliki nilai yang berbeda dengan scaling

summing amplifier yang diproduksi akan menampilkan jumlah pelebaran dari

sinyal input.

3.2 Aplikasi Penguat Summing Inverting

3.2.1 Penguat Summing Inverting pada Audio Mixer

Gambar 3.3Penguat summing inverting pada audio mixer


22/40

17

Jadi apa yang bisa kita gunakan untuk penguat summing inverting

ini?. Jika resistensi masukan dari penjumlahan penguat terhubung ke

potensiometer masing-masing sinyal masukan, maka dapat dicampur secara

bersama-sama dengan jumlah yang bervariasi. Misalnya, mengukur suhu,

kita bisa menambahkan tegangan offset negatif untuk membuat tegangan

output atau menampilkan membaca "0" pada titik beku atau menghasilkan

audio mixer untuk menambahkan atau menggabungkan bersama-sama

masing-masing bentuk gelombang (suara) dari saluran sumber yang berbeda

(vokal, instrumen, dll) sebelum mengirim semuanya yang kemudian

dikombinasikan untuk penguat audio.

3.2.2 Digital to Analog Converter

Aplikasi lain yang berguna dari penguat summing invertingadalah

sebagai penjumlah digital-to-analog converter. Jika resistor input, Rin pada

penguat summing inverting ganda untuk masing-masing nilai masukan,

misalnya, 1k, 2k, 4k, 8k, 16k, dll, maka tegangan logis digital, baik

tingkat logika "0" atau tingkat logika " 1 "pada input ini akan menghasilkan

output yang merupakan jumlah dari input digital. Perhatikan rangkaian di

bawah ini.

Gambar 3.4Rangkaian Penguat Summing Inverting pada DAC


23/40

18

Tentu saja hal ini adalah contoh sederhana. Dalam DAC,

penjumlahan rangkaian penguat ini, jumlah tiap bit yang membentuk input

data, dan dalam contoh ini 4-bit, pada akhirnya akan menentukan hasil

output tegangan sebagai persentase dari tegangan output analog skala

penuh. Juga, akurasi output analog skala penuh ini tergantung pada tingkat

tegangan input bit yang konsisten 0V untuk "0" dan konsisten 5V untuk "1"

serta keakuratan nilai resistansi yang digunakan untuk resistor input, Rin.


24/40

19

BAB IV

DIGITAL TO ANALOG

CONVERTER (DAC)

4.1 Pengertian DAC

DAC (Digital to Analog Convertion) adalah perangkat atau rangkaian

elektronika yang berfungsi untuk mengubah suatu isyarat digital (kode-kode biner)

menjadi isyarat analog (tegangan analog) sesuai harga dari isyarat digital tersebut.

DAC (digital to Analog Convertion) dapat dibangun menggunakan penguat

penjumlah inverting dari sebuah operasional amplifier (Op-Amp) yang diberikan

sinyal input berupa data logika digital (0 dan 1).

Angka biner sebagai angka pecahan. Aplikasi DAC banyak digunakan

sebagai rangkaian pengendali (driver) yang membutuhkan input analog seperti

motor AC maupun DC, tingkat kecerahan pada lampu, Pemanas (Heater) dan

sebagainya. Umumnya DAC digunakan untuk mengendalikan peralatan computer.

Kelebihan yang dimiliki oleh data-data digital dibandingkan dengan sinyal

analog adalah adanya sifat kepastian data atau logika. Data digital hanya dibedakan

menjadi dua macam yaitu logika tinggi 1 dan logika rendah 0. Logika 1

mewakili tegangan 5 volt dan logika rendah mewakili tegangan 0 volt. Contoh

kelebihan sinyal digital dibanding sinyal analog adalah pada penerima televisi atau

radio digital. Dengan menerapkan system digital sinyal yang dipancarkan oleh

stasiun televisi atau radio akan berbentuk data-data 1 dan 0, dengan begitu padasaat proses transmisi atau pengiriman data sinyal yang berubah atau rusak akibat

gangguan transmisi hampir tidak akan mengubah logika dari sinyal tersebut. Tetapi

jika sinyal yang dipancarkan adalah sinyal asli yang berupa sinyal analog maka jika

terjadi kerusakan sedikit saja akibat gangguan transmisi maka sinyal yang akan

diterima adalah sinyal yang telah rusak tersebut


25/40

20

4.2 Jenis-jenis DAC

Rangkaian dasar DAC (Digital to Analog Convertion) terdapat 2 tipe yaituBinary-weighted DAC dan R/2R Ladder DAC. Kedua tipe DAC tersebut dapat

dijelaskan sebagai berikut.

4.2.1 Binary-weighted DAC

Sebuah rangkaian Binary-weighted DAC dapat disusun dari

beberapa Resistor dan Operational Amplifier yang diset sebagai penguat

penjumlah non-inverting seperti gambar berikut.

Gambar 4.1Rangkaian Dasar Binary-weighted DAC

Resistor 20KOhm menjumlahkan arus yang dihasilkan dari

penutupan switch-switch D0 sampai D3. Resistor-resistor ini diberi skala

nilai sedemikian rupa sehingga memenuhi bobot biner (binary-weighted)

dari arus yang selanjutnya akan dijumlahkan oleh penguat penjumlah

inverting IC 741. Apabila sumber tegangan pada penguat penumlah IC 741

tersebut adalah simetris 15Vdc. Maka dengan menutup D0 menyebabkan

tegangan +5Vdc akan diberikan ke penguat penjumlah dengan penguatan

0,2 kali (20K/100K) sehingga diperoleh tegangan output penguat penjumlah

-1Vdc. Penutupan masing-masing switch menyebabkan penggandaan nilai

arus yang dihasilkan dari switch sebelumnya. Nilai konversi dari kombinasi

penutupan switch ditunjukkan pada tabel berikut.


26/40

21

Tabel 1: Konversi Digital ke Analog Rangkaian Binary-weighted

D3 D2 D1 D0 Vout(-V)0 0 0 0 0

0 0 0 1 1

0 0 1 0 2

0 0 1 1 3

0 1 0 0 4

0 1 0 1 5

0 1 1 0 6

0 1 1 1 7

1 0 0 0 8

1 0 0 1 91 0 1 0 10

1 0 1 1 11

1 1 0 0 12

1 1 0 1 13

1 1 1 0 14

1 1 1 1 15

4.2.2 R/2R Ladder DAC

Metode lain dari konversi Digital to Analog adalah R/2R Ladder.

Metode ini banyak digunakan dalam IC-IC DAC. Pada rangkaian R/2R

Ladder, hanya dua nilai resistor yang diperlukan, yang dapat diaplikasikan

untuk IC DAC dengan resolusi 8, 10 atau 12 bit. Rangkaian R/2R Ladder

dapat dilihat pada gambar dibawah:

Gambar 4.2Rangkaian Dasar R/2R Ladder DAC

Prinsip kerja dari rangkaian R/2R Ladder adalah sebagai berikut :

informasi digital 4 bit masuk ke switch D0 sampai D3. Switch ini

mempunyai kondisi 1 (sekitar 5 V) atau 0 (sekitar 0 V). Dengan

pengaturan switch akan menyebabkan perubahan tegangan yag diberikan ke


27/40

22

penguat penjumlah inverting sesuai dengan nilai ekivalen biner-nya.

Sebagai contoh, jika D0 = 0, D1 = 0, D2 = 0 dan D3 = 1, maka R1 akan

paralel dengan R5 menghasilkan 10 k . Selanjutnya 10 k ini seri dengan R6

= 10 k menghasilkan 20 k . 20 k ini paralel dengan R2 menghasilkan 10 k ,

dan seterusnya sampai R7, R3 dan R8. Sehingga diperoleh rangkaian

ekivalennya seperti gambar berikut

Gambar 4.3Rangkaian Ekuivalen R/2R Ladder

Sehingga tegangan output (Vout) analog dari rangkaian R/2R

Ladder DAC diatas dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

= 9 . 16 + 8 + 4 + 32 Vout yang dihasilkan dari kombinasi switch ini adalah -5V. Nilai

kombinasi dan hasil konversi rangkaian R/2R Ladder DAC ditunjukkan

pada tabel berikut.

Tabel 2: Konversi Digital ke Analaog Rangkaian R/2R Ladder

D3 D2 D1 D0 Vout(-V)0 0 0 0 0.000

0 0 0 1 0.625

0 0 1 0 1.250

0 0 1 1 1.875

0 1 0 0 2.500

0 1 0 1 3.125

0 1 1 0 3.750

0 1 1 1 4.375

1 0 0 0 5.000

1 0 0 1 5.625

1 0 1 0 6.250


28/40

23

1 0 1 1 6.875

1 1 0 0 7.500

1 1 0 1 8.125

1 1 1 0 8.750

1 1 1 1 9.375

4.3 Contoh Pengaplikasian DAC

Ada beberapa aspek DAC, yaitu kesesuaian DAC untuk aplikasi tertentu

ditentukan oleh enam parameter utama: ukuran fisik, konsumsi daya, resolusi ,

kecepatan, ketepatan, dan biaya. Karena kompleksitas dan untuk kebutuhan yang

tepat dan cocok untuk semua komponen, tapi DAC paling spesialis

diimplementasikan sebagaisirkuit terpadu (IC). Digital-to-analog converter dapat

menurunkan sinyal, sehingga DAC memiliki sedikit kesalahan yang signifikan

dalam pengaplikasiannya.

DAC biasanya digunakan dalampemutar musik untuk mengkonversi data

digital stream menjadi sinyal audio analog. Mereka juga digunakan dalamtelevisi

danponsel untuk mengkonversi data video digital menjadi sinyal video analog yang

terhubung ke driver layar untuk menampilkan monokrom atau warna gambar.

Kedua aplikasi menggunakan DAC di ujung-ujung kecepatan / resolusi trade-off.

Audio DAC berkecepatan rendah yang beresolusi tinggi sementara video DAC

memiliki kecepatan tinggi-rendah dengan jenis resolusi menengah. DAC diskrit

biasanya kecepatannya akan sangat tinggi dan kekuatan beresolusi rendah, seperti

yang digunakan dalam sistem radar militer. Alat uji kecepatan yang sangat tinggi,

terutama sampelosiloskop , juga dapat menggunakan DAC diskrit.
https://translate.googleusercontent.com/translate_c?act=url&depth=1&hl=id&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.co.id&sl=en&tl=id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Resolution_%28audio%29&usg=ALkJrhiUIAnBajqbbTK_FQWz0YvoO2d7pQhttps://translate.googleusercontent.com/translate_c?act=url&depth=1&hl=id&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.co.id&sl=en&tl=id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_components&usg=ALkJrhjtEFzOYlISpueUcfMtDJkyd82UrAhttps://translate.googleusercontent.com/translate_c?act=url&depth=1&hl=id&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.co.id&sl=en&tl=id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_circuits&usg=ALkJrhgmyUxDkB6yQvFrKbonsHIC-i7I2ghttps://translate.googleusercontent.com/translate_c?act=url&depth=1&hl=id&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.co.id&sl=en&tl=id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_audio_player&usg=ALkJrhiPvRCBA8Yw_POyg1Fuu86HGKfwTQhttps://translate.googleusercontent.com/translate_c?act=url&depth=1&hl=id&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.co.id&sl=en&tl=id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Television&usg=ALkJrhhcSE8Xm1fFFWeh446PNBOcYr3qOghttps://translate.googleusercontent.com/translate_c?act=url&depth=1&hl=id&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.co.id&sl=en&tl=id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Mobile_phone&usg=ALkJrhir0Gy1dFjbsbpMwBoUMrNypowbjghttps://translate.googleusercontent.com/translate_c?act=url&depth=1&hl=id&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.co.id&sl=en&tl=id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Oscilloscope&usg=ALkJrhicgBbOACvZQAfecnoZoE_WeQ4RTghttps://translate.googleusercontent.com/translate_c?act=url&depth=1&hl=id&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.co.id&sl=en&tl=id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Oscilloscope&usg=ALkJrhicgBbOACvZQAfecnoZoE_WeQ4RTghttps://translate.googleusercontent.com/translate_c?act=url&depth=1&hl=id&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.co.id&sl=en&tl=id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Mobile_phone&usg=ALkJrhir0Gy1dFjbsbpMwBoUMrNypowbjghttps://translate.googleusercontent.com/translate_c?act=url&depth=1&hl=id&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.co.id&sl=en&tl=id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Television&usg=ALkJrhhcSE8Xm1fFFWeh446PNBOcYr3qOghttps://translate.googleusercontent.com/translate_c?act=url&depth=1&hl=id&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.co.id&sl=en&tl=id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_audio_player&usg=ALkJrhiPvRCBA8Yw_POyg1Fuu86HGKfwTQhttps://translate.googleusercontent.com/translate_c?act=url&depth=1&hl=id&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.co.id&sl=en&tl=id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_circuits&usg=ALkJrhgmyUxDkB6yQvFrKbonsHIC-i7I2ghttps://translate.googleusercontent.com/translate_c?act=url&depth=1&hl=id&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.co.id&sl=en&tl=id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_components&usg=ALkJrhjtEFzOYlISpueUcfMtDJkyd82UrAhttps://translate.googleusercontent.com/translate_c?act=url&depth=1&hl=id&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.co.id&sl=en&tl=id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Resolution_%28audio%29&usg=ALkJrhiUIAnBajqbbTK_FQWz0YvoO2d7pQ


29/40

24

BAB V

PENGUAT INTEGRATOR

5.1 Pengertian Penguat Integrator

Penguat Integrator merupakan suatu rangkaian penguat yang dapat

melakukan oprasi integrasi matematis pada sinyal masukan. Jika tegangan masukan

adalah DC dan arus masukan dari op-amptidak dapat diabaikan maka tegangan dan

arus ini akan diintegrasikan pada kapasitor C, dan pada keluaran akan tampak

tegangan tambahan yang bertambah linier dengan waktu sampai penguat mencapai

titik maksimum ( Widodo,2002: 117 -118 ).

Op - amp Integrator adalah rangkaian penguat operasional yang melakukan

operasi matematika Integrasi , yaitu kita dapat menyebabkan output untuk

menanggapi perubahan tegangan input dari waktu ke waktu sebagai integrator op -

amp menghasilkan tegangan output yang sebanding dengan integral dari tegangan

input . Dengan kata lain besarnya sinyal output ditentukan oleh lamanya waktu

tegangan masuk pada input sebagai arus melalui besarnya nilai umpan balik atau

pembuangan kapasitor sebagai umpan balik negatif diperlukan terjadi melalui

kapasitor . Ketika langkah tegangan , Vin pertama-tama diterapkan pada masukan

dari sebuah penguat mengintegrasikan muatan kapasitor C yang memiliki

perlawanan sangat sedikit dan bertindak sedikit seperti sebuah sirkuit pendek yang

memungkinkan arus maksimum mengalir melalui resistor input, Rin sebagai

perbedaan potensial antara dua piring . Tidak ada arus yang mengalir pada amplifierinput dan titik X adalah virtual earth yang menghasilkan output nol . Sebagai

impedansi kapasitor pada saat ini sangat rendah , rasio keuntungan Xc / Rin juga

sangat kecil sehingga memberikan gain tegangan keseluruhan kurang dari satu , (

tegangan rangkaian pengikut). Sebagai umpan balik kapasitor C mulai mengisi

karena pengaruh dari tegangan input , Xc impedansi perlahan meningkat seiring

dengan besarnya laju. Besarnya nilai kapasitor sampai pada tingkat yang ditentukan

oleh konstanta waktu RC , ( ) dari jaringan RC seri . Umpan balik negatif memaksa


30/40

25

op - amp untuk menghasilkan tegangan output yang memelihara virtual earth

terminal input inverter op - amp .

Pada integrator RC, jika tetapan waktu = RC > T , maka sebelum

kapasitor terisi penuh, tegangan sumber Vs sudah berbalik menjadi negative. Belum

lagi terisi penuh, Vs ( tegangan masukan /tegangan sumber ) sudah berubah tanda,

akibatnya isyarat keluaran akan berupa suatu tegangan yang berbentuk segitiga

(Sutrisno, 1986 : 13). Fungsi dari rangkaian integrator adalah sebagai pengubah

tegangan kotak menjadi tegangan segitiga, atau dapat juga digunakan sebagai

rangkaian filter lulus bawah LPF -low pass filter .Bila digunakan sebagai

pengubah gelombang kotak menjadi segitiga, dimensi konstanta waktu = 10 x T

(periode), dan apabila rangkaian integrator dioperasikan sebagai filter lulus bawah,

maka pemilihan konstanta waktu = 0,01 x T.

Gambar 5.1Rangkaian Integrator

Dari rangkaian diatas, didapatkan proses perhitungannya:
http://3.bp.blogspot.com/-KDi5llGjxgk/Uu7UBJ_goII/AAAAAAAAAgk/kRcYN5wOs5A/s1600/Screenshot_2014-02-01-19-10-19.png


31/40

26

Sehingga persamaan menjadi :

= 1 + = 1 .1= . 2

= . = 1

= 12FRangkaian integrator menghasilkan tegangan keluaran yang merupakan

fungsi integral waktu dari tegangan masukannya. Integrator atau penguat tidak

linier yang berfungsi sebagai operator integrasi secara matematik, keluaran dari

rangkaian ini menghasilkan tegangan keluaran yang sebanding dengan integrasi

masukannya.

Gambar 5.2Contoh Input-Output Sinyal Integrator

Karena kapasitor dihubungkan antara terminal masukan pembalik op - amp

(yang berada pada potensial ground) dan keluaran op - amp ( yang negatif) ,

tegangan potensial, Vc dikembangkan di kapasitor yang secara perlahan meningkat

menyebabkan arus pengisian menurun sebagai impedansi kapasitor yang meningkat
http://1.bp.blogspot.com/-gAh3-0_t9P8/UmncO4R7ZJI/AAAAAAAABRE/ueYJfS2tA0M/s1600/opamp28.gifhttp://4.bp.blogspot.com/-HYiXUlz65ws/UmncCMajcoI/AAAAAAAABQ8/JTOZy8d-3_o/s1600/opamp27.gif


32/40

27

tersebut. Hal ini menyebabkan rasio Xc / Rin menghasilkan peningkatan linier

tegangan output ramp yang terus meningkat hingga kapasitor terisi penuh . Pada

titik ini kapasitor bertindak sebagai rangkaian terbuka , memblokir lagi aliran arus

DC . Rasio umpan balik kapasitor untuk memasukkan resistor ( Xc / Rin ) kini

menghasilkan keuntungan tak terbatas . Hasil gain tinggi ini ( mirip dengan op -

amp gain loop terbuka ), yaitu bahwa output dari penguat masuk ke titk jenuhnya.

(Saturasi terjadi ketika tegangan output dari penguat ayunan lebih berat ke salah

satu tegangan suplai rel atau yang lain dengan kontrol yang sedikit atau tidak ada

sama sekali). Op-amp Integrator output Sinyal bertingkat di mana tegangan output

(laju perubahan) ditentukan oleh nilai resistor dan kapasitor, konstanta waktu RC.

Dengan mengubah waktu RC nilai konstan , baik dengan mengubah nilai kapasitor

, C atau Resistor , R , waktu di mana dibutuhkan tegangan output untuk mencapai

saturasi juga dapat diubah misalnya.

5.2 Pengaplikasian Rangkaian Integrator

Pengaplikasian rangkaian integrator yaitu dengan op amp LM741 bisa juga

digunakan untuk membuat rangkaian-rangkaian dengan respons frekuensi,

misalnya rangkaian penapis (filter). Salah satu contohnya adalah rangkaian

integrator. Rangkaian dasar sebuah integrator adalah rangkaian op-amp inverting,

hanya saja rangkaian umpan baliknya (feedback) bukan resistor melainkan

menggunakan capasitor C. Rangkain integrator ini merupakan dasar dari low pass

filter. Terlihat dari rumus tersebut secara matematis, penguatan akan semakin kecil

(meredam) jika frekuensi sinyal input semakin besar.

Pada prakteknya, rangkaian feedback integrator mesti diparalel dengan

sebuah resistor dengan nilai misalnya 10 kali nilai R atau satu besaran tertentu yang

diinginkan. Ketika inputnya berupa sinyal dc (frekuensi = 0), kapasitor akan berupa

saklar terbuka. Jika tanpa resistor feedback seketika itu juga outputnya akan saturasi

sebab rangkaian umpan balik op-amp menjadi open loop (penguatan open loop

opamp ideal tidak berhingga atau sangat besar). Nilai resistor feedback sebesar 10R

akan selalu menjamin output offset voltage(offset tegangan keluaran) sebesar 10x

sampai pada suatu frekuensi cutoff tertentu.


33/40

28

- Ramp Generator

Jika kita menerapkan sinyal input yang terus berubah-ubah seperti

gelombang persegi ke input dari sebuah Amplifier Integrator maka kapasitor akan

mengisi dan debit dalam akan menanggapi perubahan sinyal input. Sinyal output

yang dihasilkan ini adalah suatu dari gelombang gigi gergaji yang frekuensinya

tergantung pada konstanta waktu RC dari kombinasi resistor/kapasitor. Jenis

rangkaian ini juga dikenal sebagai Generator Ramp dan fungsi transfer yang

ditunjukan pada gambar dibawah ini:

Gambar 5.3 Sinyal Outout Ramp Integrator

- AC atau Continue Op-amp Integrator

Saat kita mengubah sinyal input gelombang persegi menjadi gelombang

sinus, frekuensi memvariasikan Op-amp Integrator melakukan kurang lebih

layaknya seperti operasi matematik integrator dan mulai berperilaku lebih seperti

aktif "Low Pass Filter", lewat sinyal frekuensi rendah, sementara pelemahan

frekuensi tinggi. Pada 0Hz atau DC, kapasitor bertindak seperti sebuah rangkaian

terbuka menutup tegangan umpan balik sehingga sangat sedikit umpan balik negatif

dari output kembali ke input penguat. Kemudian dengan hanya kapasitor umpan

balik, C, penguat efektif dihubungkan sebagai loop terbuka penguat biasa yang

memiliki gain loop terbuka sangat tinggi sehingga tegangan output jenuh.Rangkaian ini menghubungkan resistensi bernilai tinggi secara paralel

dengan terus menerus pada pengisian dan pemakaian kapasitor. Penambahan

umpan balik resistor R 2 pada kapasitor, C memberikan rangkaian karakteristik

penguat inverting dengan gain loop tertutup terbatas R 2/ R 1.Hasilnya adalah pada

frekuensi yang sangat rendah bertindak sebagai rangkaian integrator standar,

sedangkan pada frekuensi tinggi kapasitor mengalami short out pada resistor

umpan balik, R 2karena efek reaktansi kapasitif mengurangi gain amplifier.
http://2.bp.blogspot.com/-mA4EB8T6e5I/Umncip41CuI/AAAAAAAABRM/TQnbFyO4EE0/s1600/opamp47.gif


34/40

29

- AC Op-amp Integrator dengan DC Gain Control

Gambar 5.4 Output sinyal segitiga

Tidak seperti dc integrator di atas, penguat tegangan output yang pada setiap

saat akan menjadi tak terpisahkan dari bentuk gelombang sehingga ketika persegi

masukan adalah sebuah gelombang sinus, maka output gelombang akan menjadi

segitiga .Untuk sebuah ac integrator , sebuah masukan sinusoida gelombang akan

menghasilkan gelombang sinus yang lain sebagai output yang akan 900out-of-

phasedengan input yang menghasilkan gelombang cosinus .

Lebih jauh lagi , sketika masukan adalah gelombang segitiga , maka output

akan menjadi gelombang sinusoida juga .Hal ini merupakan dasar dari sebuah

Active Low Pass Filter seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini:

. . , = . . , =

11+2

, = 12


35/40

30

BAB VI

PENGUAT DIFFERENSIATOR

6.1 Definisi Penguat Differensiator

Fungsi rangkaian Differensiator adalah untuk menghasilkan tegangan yang

merupakan fungsi dari tegangan input diferensial waktu. Rangkaian differensiator

pada dasarnya sebuah pass filter untuk kondensor yang terdiri dari baris dan resistor

baris. Karena reaktansi kondensor meningkat jika frekuensi jatuh, rangkaian inimenghilangkan komponen frekuensi rendah dari input. Jika ada masukan tingkat

diterapkan untuk diferensiator, tegangan pada kondensor berubah dalam sekejap

sehingga ada tegangan pada resistor berkurang secara eksponensial sesuai dengan

rumus.

Penguat diferensial adalah penguat yang digunakan untuk mencari selisih

dari dua tegangan yang telah dikalikan dengan konstanta tertentu yang ditentukan

oleh nilai resistansi yaitu sebesar Rf/R1untuk R1= R2dan Rf = Rg. Rumus yang

digunakan adalah sebagai berikut:

= ( + )( + )

Sedangkan untuk R1= R2dan Rf= Rgmaka diferensial adalah:

=

Gambar 6.1Rangkaian Penguat Differensiator


36/40

31

Penguat diferensial tersebut menggunakan komponen BJT (Bipolar

Junction Transistor) yang identik/sama persis sebagai penguat. Pada penguat

diferensial terdapat dua sinyal masukan (input) yaitu V1 dan V2. Dalam kondisi

ideal, apabila kedua masukan identik (Vid = 0), maka keluaran Vod = 0. Hal ini

disebabkan karena IB1= IB2sehingga IC1= IC2dan IE1= IE2. Karena itu tegangan

keluaran (VC1dan VC2) harganya sama sehingga Vod = 0.

Apabila terdapat perbedaan antara sinyal V1dan V2, maka Vid = V1V2.

Hal ini akan menyebabkan terjadinya perbedaan antara IB1dan IB2. Dengan begitu

harga IC1berbeda dengan IC2, sehingga harga Vod meningkat sesuai sesuai dengan

besar penguatan Transistor.

Untuk memperbesar penguatan dapat digunakan dua tingkat penguat

diferensial (cascade). Keluaran penguat diferensial dihubungkan dengan masukan

penguat diferensial tingkatan berikutnya. Dengan penguatan total (Ad) yang begitu

besar maka menghasukan hasil kali antara penguatan penguat diferensial pertama

(Vd1) dan penguatan penguat diferensial kedua (Vd2).

Dalam penerapannya, penguat diferensial lebih disukai apabila hanya

memiliki satu keluaran. Jadi yang diguankan adalah tegangan antara satu keluaran

dan bumi (ground). Untuk dapat menghasilkan satu keluaran yang tegangannya

terhadap bumi (ground) sama dengan tegangan antara dua keluaran (Vod), maka

salah satu keluaran dari penguat diferensial tingkat kedua di hubungkan dengan

suatu pengikut emitor (emitter follower).

Untuk memperoleh kinerja yang lebih baik, maka keluaran dari pengikut emiter

dihubungkan dengan suatu konfigurasi yang disebut dengan totem-pole. Dengan

menggunakan konfigurasi ini, maka tegangan keluaran X dapat berayun secara

positif hingga mendekati harga Vcc dan dapat berayun secara negatif hingga

mendekati harga Vee. Karena tegangan node terminal Op-Amp dengan yang di

masukan adalah nol, maka saat ini arus yang mengalir melalui kapasitor adalah

seperti berikut :

= =


37/40

32

Muatan listrik pada kapasitor sama dengan kapasitansi tegangan x yang melalalui

kapasitor, yaitu :

= . Tingkat perubahan pada saat pengisian

=

Tapi dQ/dt adalah kapasitor i saat :

= =

= = .

Oleh karena itu output tegangan vout adalah konstan -Rf .C kali turunan dari

input tegangan vin terhadap waktu. Tanda minus menunjukkan pergeseran fasa

sebesar 1800karena masukan sinyal yang terhubung ke terminal dengan masukan

dari Op-Amp.

Penguat differensiator dalam bentuk dasarnya memiliki dua kelemahan

utama dibanding sebelumnya penguat integrator. Salah satunya adalah bahwa hal

itu terdapat ketidakstabilan pada frekuensi tinggi seperti yang disebutkan di atas,

dan yang lainnya adalah bahwa input kapasitif membuatnya sangat rentan terhadap

sinyal noise yang berubah-ubah (tidak beraturan) dan kebisingan dalam rangkaian

sumber yang nantinya akan lebih diperkuat lagi dari sinyal input itu sendiri. Hal ini

karena output sebanding dengan kemiringan tegangan input sehingga beberapa cara

membatasi bandwidth untuk mencapai stabilitas loop tertutup diperlukan.

6.2 Bentuk Gelombang Output Differensiator Amplifier

Jika kita menerapkan sebuah sinyal yang selalu berubah-ubah seperti

gelombang kotak , segitiga atau gelombang sinus untuk sinyal input dari penguatan

differentiator, output yang dihasilkan akan diubah dan yang terakhir adalah bentuk

bergantung pada waktu rc yang konstan dari kombinasi resistor kapasitor.


38/40

33

Gambar 6.2Macam-macam Bentuk Gelombang Output Penguat Differensiator

Pada dasarnya satu resistor dan satu kapasitor pada penguat differentsiator keliling

tidak banyak digunakan untuk melakukan fungsi matematika diferensiasi karena

masih terdapatnya dua kesalahan yang telah disebutkan di atas, yaitu

ketidakstabilan dan masih adanya noise. Jadi, untuk mengurangi keseluruhan

loop tertutup keseluruhan rangkaian dari arus berfrekuensi tinggi, maka sebuah

resistor tambahan , rin ditambahkan ke terminal pin masukan seperti yangditunjukkan di bawah ini:


39/40

34

Gambar 6.3Peningkatan Penguat Differensiator

Penambahan resistor masukan Rin, membatasi differentiators sehingga

mendapatkan peningkatan keuntungan dengan perbandingan R/Rin. Rangkaian

sekarang bertindak seperti penguat differensiator pada frekuensi rendah dan

penguat dengan umpan balik resistif pada frekuensi tinggi memberikan noise

rejectionjauh lebih baik. Redaman tambahan frekuensi yang lebih tinggi dicapai

dengan menghubungkan kapasitor C secara paralel dengan resistor umpan balik,

R. Hal ini kemudian menjadi dasar dari Active High Pass Filter.
https://translate.googleusercontent.com/translate_c?act=url&depth=1&hl=id&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.co.id&sl=en&tl=id&u=http://www.electronics-tutorials.ws/filter/filter_6.html&usg=ALkJrhjlk5m3nUQ0jf8UssVBASx53ZeYkwhttps://translate.googleusercontent.com/translate_c?act=url&depth=1&hl=id&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.co.id&sl=en&tl=id&u=http://www.electronics-tutorials.ws/filter/filter_6.html&usg=ALkJrhjlk5m3nUQ0jf8UssVBASx53ZeYkw


40/40

DAFTAR PUSTAKA

-

https://adylambe.wordpress.com/2013/05/01/dac-adc/

- http://basukidwiputranto.blogspot.com/2014/02/aplikasi-penguat-

operasional.html

- http://elektronika-dasar.web.id/percobaan/karakteristik-penguat-membalik-

inverting-amplifier/

-

http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/dac-digital-to-analog-

convertion/

- http://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_2.html

-

http://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_3.html



-

http://en.wikipedia.org/wiki/Digital-to-analog_converter

- http://ilham-kn.blogspot.com/2013/12/penguat-op-amp-inverting-op-amp-

dan-non.html

-

http://ilham-kn.blogspot.com/2013/12/rangkaian-diferensial-dan-

integrator.html

- http://komputasirobotic.blogspot.com/2013/04/rangkaiaan-op-amp.html

-

http://komputasirobotic.blogspot.com/2013/04/rangkaiaan-op-amp.html

- http://mazgiyo.blogspot.com/2014/05/penguatnon-inverting-dan-

inverting.html

-

http://okheolivhiathiyarara.blogspot.com/2010/10/prinsip-kerja-op-amp.html.- http://rangkaianelektronika2.blogspot.com/2013/10/op-amp-integrator.html

- http://www.rangkaianelektronika.org/rangkaian-summing-inverting.htm

-

http://rizqidiaz.blogspot.com/2012/05/digital-to-analog-converter-dac.html

- http://winna10.blogspot.com/2012/05/laporan-praktikum-diferensiator-

dan.html

- http://zonaelektro.net/dac-digital-to-analog-converter/
https://adylambe.wordpress.com/2013/05/01/dac-adc/http://basukidwiputranto.blogspot.com/2014/02/aplikasi-penguat-operasional.htmlhttp://basukidwiputranto.blogspot.com/2014/02/aplikasi-penguat-operasional.htmlhttp://basukidwiputranto.blogspot.com/2014/02/aplikasi-penguat-operasional.htmlhttp://basukidwiputranto.blogspot.com/2014/02/aplikasi-penguat-operasional.htmlhttp://elektronika-dasar.web.id/percobaan/karakteristik-penguat-membalik-inverting-amplifier/http://elektronika-dasar.web.id/percobaan/karakteristik-penguat-membalik-inverting-amplifier/http://elektronika-dasar.web.id/percobaan/karakteristik-penguat-membalik-inverting-amplifier/http://elektronika-dasar.web.id/percobaan/karakteristik-penguat-membalik-inverting-amplifier/http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/dac-digital-to-analog-convertion/http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/dac-digital-to-analog-convertion/http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/dac-digital-to-analog-convertion/http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/dac-digital-to-analog-convertion/http://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_2.htmlhttp://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_3.htmlhttp://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_4.htmlhttp://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_7.htmlhttp://en.wikipedia.org/wiki/Digital-to-analog_converterhttp://ilham-kn.blogspot.com/2013/12/penguat-op-amp-inverting-op-amp-dan-non.htmlhttp://ilham-kn.blogspot.com/2013/12/penguat-op-amp-inverting-op-amp-dan-non.htmlhttp://ilham-kn.blogspot.com/2013/12/penguat-op-amp-inverting-op-amp-dan-non.htmlhttp://ilham-kn.blogspot.com/2013/12/penguat-op-amp-inverting-op-amp-dan-non.htmlhttp://ilham-kn.blogspot.com/2013/12/rangkaian-diferensial-dan-integrator.htmlhttp://ilham-kn.blogspot.com/2013/12/rangkaian-diferensial-dan-integrator.htmlhttp://ilham-kn.blogspot.com/2013/12/rangkaian-diferensial-dan-integrator.htmlhttp://ilham-kn.blogspot.com/2013/12/rangkaian-diferensial-dan-integrator.htmlhttp://komputasirobotic.blogspot.com/2013/04/rangkaiaan-op-amp.htmlhttp://komputasirobotic.blogspot.com/2013/04/rangkaiaan-op-amp.htmlhttp://mazgiyo.blogspot.com/2014/05/penguatnon-inverting-dan-inverting.htmlhttp://mazgiyo.blogspot.com/2014/05/penguatnon-inverting-dan-inverting.htmlhttp://mazgiyo.blogspot.com/2014/05/penguatnon-inverting-dan-inverting.htmlhttp://mazgiyo.blogspot.com/2014/05/penguatnon-inverting-dan-inverting.htmlhttp://okheolivhiathiyarara.blogspot.com/2010/10/prinsip-kerja-op-amp.htmlhttp://rangkaianelektronika2.blogspot.com/2013/10/op-amp-integrator.htmlhttp://www.rangkaianelektronika.org/rangkaian-summing-inverting.htmhttp://rizqidiaz.blogspot.com/2012/05/digital-to-analog-converter-dac.htmlhttp://winna10.blogspot.com/2012/05/laporan-praktikum-diferensiator-dan.htmlhttp://winna10.blogspot.com/2012/05/laporan-praktikum-diferensiator-dan.htmlhttp://winna10.blogspot.com/2012/05/laporan-praktikum-diferensiator-dan.htmlhttp://winna10.blogspot.com/2012/05/laporan-praktikum-diferensiator-dan.htmlhttp://zonaelektro.net/dac-digital-to-analog-converter/http://zonaelektro.net/dac-digital-to-analog-converter/http://winna10.blogspot.com/2012/05/laporan-praktikum-diferensiator-dan.htmlhttp://winna10.blogspot.com/2012/05/laporan-praktikum-diferensiator-dan.htmlhttp://rizqidiaz.blogspot.com/2012/05/digital-to-analog-converter-dac.htmlhttp://www.rangkaianelektronika.org/rangkaian-summing-inverting.htmhttp://rangkaianelektronika2.blogspot.com/2013/10/op-amp-integrator.htmlhttp://okheolivhiathiyarara.blogspot.com/2010/10/prinsip-kerja-op-amp.htmlhttp://mazgiyo.blogspot.com/2014/05/penguatnon-inverting-dan-inverting.htmlhttp://mazgiyo.blogspot.com/2014/05/penguatnon-inverting-dan-inverting.htmlhttp://komputasirobotic.blogspot.com/2013/04/rangkaiaan-op-amp.htmlhttp://komputasirobotic.blogspot.com/2013/04/rangkaiaan-op-amp.htmlhttp://ilham-kn.blogspot.com/2013/12/rangkaian-diferensial-dan-integrator.htmlhttp://ilham-kn.blogspot.com/2013/12/rangkaian-diferensial-dan-integrator.htmlhttp://ilham-kn.blogspot.com/2013/12/penguat-op-amp-inverting-op-amp-dan-non.htmlhttp://ilham-kn.blogspot.com/2013/12/penguat-op-amp-inverting-op-amp-dan-non.htmlhttp://en.wikipedia.org/wiki/Digital-to-analog_converterhttp://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_7.htmlhttp://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_4.htmlhttp://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_3.htmlhttp://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_2.htmlhttp://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/dac-digital-to-analog-convertion/http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/dac-digital-to-analog-convertion/http://elektronika-dasar.web.id/percobaan/karakteristik-penguat-membalik-inverting-amplifier/http://elektronika-dasar.web.id/percobaan/karakteristik-penguat-membalik-inverting-amplifier/http://basukidwiputranto.blogspot.com/2014/02/aplikasi-penguat-operasional.htmlhttp://basukidwiputranto.blogspot.com/2014/02/aplikasi-penguat-operasional.htmlhttps://adylambe.wordpress.com/2013/05/01/dac-adc/

makalah pengolahan sinyal op-amp

Documents