LABORATORIUMELEKTRONIKA

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK - UNIVERSITAS UDAYANA

LAPORAN PRAKTIKUM

DASAR ELEKTRONIKA

KELOMPOK 6 :

I Gede Nova Priana (0904405032)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS UDAYANA2010

PERCOBAAN III

OP-AMP

3.1 Tujuan Percobaan

1. Dapat menyusun rangkaian-rangkaian amplifier dari op-amp

2. Dapat menyusun rangkaian-rangkaian filter dari op-amp

3.2 Tinjauan Pustaka

Penguat operasional atau yang biasa disebut op-amp merupakan suatu

jenis penguat elektronika dengan sambatan arus searah yang memiliki bati

(faktor penguatan )sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran.

Penguat operasional pada umumnya tersedia dalam bentuk sirkuit terpadu dan

yang paling banyak digunakan adalah seri 741.

Penguat operasional adalah perangkat yang sangat efisien dan serba

guna. 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.

Penguat operasional dalam bentuk rangkaian terpadu memiliki

karakteristik yang mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu

memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. Karakteristik penguat

operasional ideal adalah:

1. Bati tegangan tidak terbatas.

2. Impedansi masukan tidak terbatas.

3. Impedansi keluaran nol.

4. Lebar pita tidak terbatas.

5. Tegangan ofset nol (keluaran akan nol jika masukan nol)

Sejarah

Gambar K2-W, penguat operasional komersial pertama yang dibuat dari tabung

vakum.

Awal dari penggunaan penguat operasional adalah tahun 1940-an, ketika

sirkuit elektronika dasar dibuat dengan menggunakan tabung vakum untuk

melakukan operasi matematika seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian,

pembagian, integral, dan turunan. Istilah penguat operasional itu sendiri baru

digunakan pertama kali oleh John Ragazzini dan kawan-kawan dalam sebuah

karya tulis yang dipublikasikan pada tahun 1947. Kutipan bersejarah dalam karya

tulis tersebut adalah:

"As an amplifier so connected can perform the mathematical operations of

arithmetic and calculus on the voltages applied to its inputs, it is hereafter

termed an operational amplifier." (Ragazzini, et.al, 1947) (dalam bahasa

Indonesia: "Oleh karena penguat dapat dihubungkan untuk melakukan

operasi matematika dan kalkulus terhadap tegangan yang dikenakan

terhadap masukannya, maka digunakan istilah penguat operasional.")

Penguat operasional yang tersedia secara komersial untuk pertama

kalinya adalah K2-W yang diproduksi oleh Philbrick Researches, Inc. dari Boston

antara tahun 1952 hingga awal 1970-an. Penguat operasional tersebut harus

dijalankan pada tegangan +/- 300 V dan memiliki berat 85 g dan berukuran 3,8

cm x 5,4 cm x 10,4 cm dan dijual seharga US$22.

Saat ini penguat operasional tersedia dalam bentuk sirkuit terpadu dan

tidak lagi menggunakan tabung vakum, melainkan menggunakan transistor.

Dalam suatu sirkuit terpadu penguat operasional umumnya terdapat lebih dari 25

transistor beserta resistor dan kapasitor yang diperlukan hanya dalam satu cip

silikon. Hasilnya, penguat operasional modern hanya membutuhkan tegangan

listrik +/- 18 V, bahkan beberapa jenis seperti LM324 dapat berjalan pada

tegangan hanya +/- 1,5 V. Penguat operasional KA741 dari Fairchild

Semiconductor yang banyak digunakan bahkan hanya berukuran 5,7 mm x 4,9

mm x 1,8 mm dan tersedia di pasaran dengan harga hanya Rp3.500 (US$0,37).

Bagian dalam penguat operasional seri 741 seperti dijelaskan di dalam teks.

Pada diagram skema di samping digambarkan susunan bagian dalam

sirkuit terintegrasi penguat operasional seri 741. Nomor-nomor yang terdapat di

dekat terminal pada gambar menunjukkan nomor kaki terminal pada sirkuit

terintegrasi 741 jenis 8-pin. Pin nomor 8 tidak terhubung dengan sirkuit.

Ada beberapa hal menarik tentang sirkuit internal 741. Yang pertama

adalah transistor masukan terhubung dengan konfigurasi pengikut emiter NPN

yang keluarannya terhubung secara langsung kepada sepasang transistor PNP

yang terkonfigurasi sebagai penguat basis bersama. Konfigurasi ini memisahkan

masukan dan mencegah sinyal umpan balik yang mungkin memiliki efek

berbahaya yang bergantung pada frekuensi.

Pasangan transistor pada bagian yang diwarnai dengan warna merah

pada diagram disebut cermin arus, di mana basis terhubung langsung dengan

kolektor pada salah satu transistor dari tiap pasangan dan kedua transistor saling

terhubung pada emiter. Penggunaan cermin arus pada sirkuit masukan, yaitu

pasangan transistor Q8 dan Q9 serta pasangan Q12 dan Q13, memungkinkan

masukan menerima ayunan tegangan ragam bersama tanpa melewati rentang

daerah aktif tiap transistor dalam sirkuit. Sedangkan cermin arus ketiga, yaitu

pasangan transistor Q10 dan Q11 membentuk cermin arus yang agak berbeda

dengan resistor bernilai 5 KΩ terhubung secara seri dengan emiter membatasi

arus kolektor menjadi hampir nol sehingga dapat menjadi hubungan impedansi

tinggi kepada catu daya negatif dan tidak membebani sirkuit masukan.

Keunikan lain dalam sirkuit internal ditunjukkan dengan warna hijau, di

mana kedua resistor bias transistor terhubung sedemikian hingga tidak terlihat

adanya sinyal masukan kepada basis transistor. Bila diasumsikan tidak ada arus

basis yang mengalir pada transistor, dan nilai VBE sebesar 0,625 Volt maka

menurut hukum Ohm akan diperlukan arus sebesar 0,625 V ÷ 7,5 KΩ = 0,0833

mA melalui resistor antara basis dan kolektor. Arus tersebut juga harus mengalir

melalui resistor antara basis dan emiter sehingga menimbulkan tegangan jepit

sebesar 0,0833 mA × 4,5 KΩ = 0,375 V sehingga menghasilkan total tegangan

jepit melalui dua resistor sebesar 0,625 V + 0,375 V = 1,0 V. Hal ini digunakan

untuk memberikan beda tegangan internal sebesar 1 Volt berapa pun tegangan

keluaran keseluruhan sirkuit.

Notasi Sirkuit

Simbol penguat operasional pada gambar sirkuit listrik.

Simbol penguat operasional pada rangkaian seperti pada gambar di samping, di

mana:

: masukan non-pembalik

: masukan pembalik

: keluaran

: catu daya positif

: catu daya negatif

Catu daya pada notasi penguat operasional seringkali tidak dicantumkan untuk

memudahkan penggambaran rangkaian.

Aplikasi sirkuit

Terdapat banyak sekali penggunaan dari penguat operasional dalam berbagai

jenis sirkuit listrik. Di bawah ini dipaparkan beberapa penggunaan umum dari

penguat operasional dalam contoh sirkuit:

Komparator (Pembanding)

Merupakan salah satu aplikasi yang memanfaatkan bati simpal terbuka

(bahasa Inggris: open-loop gain) penguat operasional yang sangat besar. Ada

jenis penguat operasional khusus yang memang difungsikan semata-mata untuk

penggunaan ini dan agak berbeda dari penguat operasional lainnya dan umum

disebut juga dengan komparator.

Komparator membandingkan dua tegangan listrik dan mengubah

keluarannya untuk menunjukkan tegangan mana yang lebih tinggi.

di mana Vs adalah tegangan catu daya dan penguat operasional beroperasi di

antara + Vs dan − Vs.)

Penguat pembalik

Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk

membalik dan menguatkan sebuah tegangan. Resistor Rf melewatkan sebagian

sinyal keluaran kembali ke masukan. Karena keluaran taksefase sebesar 180°,

maka nilai keluaran tersebut secara efektif mengurangi besar masukan. Ini

mengurangi bati keseluruhan dari penguat dan disebut dengan umpan balik

negatif.

Dimana:

(karena adalah bumi maya

Sebuah resistor dengan nilai ,

ditempatkan di antara masukan non-pembalik dan bumi. Walaupun tidak

dibutuhkan, hal ini mengurangi galat karena arus bias masukan.

Bati dari penguat ditentukan dari rasio antara Rf dan Rin, yaitu:

Tanda negatif menunjukkan bahwa keluaran adalah pembalikan dari

masukan. Contohnya jika Rf adalah 10.000 Ω dan Rin adalah 1.000 Ω, maka nilai

bati adalah -10.000Ω / 1.000Ω, yaitu -10.

Penguat non-pembalik

Penguat non-pembalik.

Rumus penguatan penguat non-pembalik adalah sebagai berikut:

atau dengan kata lain:

Dengan demikian, penguat non-pembalik memiliki bati minimum bernilai

1. Karena tegangan sinyal masukan terhubung langsung dengan masukan pada

penguat operasional maka impedansi masukan bernilai .

Aplikasi sirkuit

Terdapat banyak sekali penggunaan dari penguat operasional dalam

berbagai jenis sirkuit listrik. Di bawah ini dipaparkan beberapa penggunaan

umum dari penguat operasional dalam contoh sirkuit:

Komparator

Rangkaian pembanding ini ada 3 macam yaitu :

a. Rangkaian pembanding 1 op-amp tanpa jendela input

b. Rangkaian pembanding 1 op-amp dengan jendela input

c. Rangkaian pembanding 2 op-amp dengan jendela input proses output luar

d. Rangkaian pembanding 2 op-amp dengan jendela input proses output dalam

Rangkaian pembanding dengan 1 op-amp tanpa jendela input, artinya

rangkaian komparator/pembanding yang langsung dibandingkan. Seperti pada

gambar berikut ini adalah komparator biasa dan hasilnya langsung dibandingkan

dengan referensinya. Rangkaian komparator dengan jendela input rangkaiannya

hampir sama dengan rangkaian noninverting hanya saja parameternya terbalik.

Merupakan salah satu aplikasi yang memanfaatkan bati simpal terbuka

penguat operasional yang sangat besar. Ada jenis penguat operasional khusus

yang memang difungsikan semata-mata untuk penggunaan ini dan agak berbeda

dari penguat operasional lainnya dan umum disebut juga dengan komparator.

Komparator membandingkan dua tegangan listrik dan mengubah

keluarannya untuk menunjukkan tegangan mana yang lebih tinggi.

di mana Vs adalah tegangan catu daya dan penguat operasional beroperasi di

antara + Vs dan − Vs.)

Penguat pembalik

Penguat pembalik.

Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk

membalik dan menguatkan sebuah tegangan. Resistor Rf melewatkan sebagian

sinyal keluaran kembali ke masukan. Karena keluaran taksefase sebesar 180°,

maka nilai keluaran tersebut secara efektif mengurangi besar masukan. Ini

mengurangi bati keseluruhan dari penguat dan disebut dengan umpan balik

negatif.

Di mana:

(karena adalah bumi maya

Sebuah resistor dengan nilai ,

ditempatkan di antara masukan non-pembalik dan bumi. Walaupun tidak

dibutuhkan, hal ini mengurangi galat karena arus bias masukan.

Bati dari penguat ditentukan dari rasio antara Rf dan Rin, yaitu:

Tanda negatif menunjukkan bahwa keluaran adalah pembalikan dari

masukan. Contohnya jika Rf adalah 10.000 Ω dan Rin adalah 1.000 Ω, maka nilai

bati adalah -10.000Ω / 1.000Ω, yaitu -10.

Penguat non-pembalik

Penguat non-pembalik.

Rumus penguatan penguat non-pembalik adalah sebagai berikut:

atau dengan kata lain:

Dengan demikian, penguat non-pembalik memiliki bati minimum bernilai

1. Karena tegangan sinyal masukan terhubung langsung dengan masukan pada

penguat operasional maka impedansi masukan bernilai .

Penguat diferensial

Op-amp dinamakan juga dengan penguat diferensial (differential

amplifier). Sesuai dengan istilah ini, op-amp dalah komponen IC yang memiliki 2

input tegangan dan 1 output tegangan, dimana tegangan output-nya adalah

proporsional terhadap perbedaan tegangan antara kedua inputnya itu. Penguat

diferensial seperti yang ditunjukkan pada

gambar-1 merupakan rangkaian dasar dari sebuah op-amp.

gambar-1 : penguat diferensial

Pada rangkaian yang demikian, persamaan pada titik Vout adalah Vout =

A(v1-v2) dengan A adalah nilai penguatan dari penguat diferensial ini. Titik input

v1 dikatakan sebagai input non-iverting, sebab tegangan vout satu phase dengan

v1. Sedangkan sebaliknya titik v2 dikatakan input inverting sebab berlawanan

phasa dengan tengangan vout.

karakterisktik yang spesifik. Op-amp standard type 741 dalam kemasan

IC DIP 8 pin sudah dibuat sejak tahun 1960-an. Untuk tipe yang sama, tiap

pabrikan mengeluarkan seri IC dengan insial atau nama yang berbeda. Misalnya

dikenal MC1741 dari motorola.

LM741 buatan National Semiconductor, SN741 dari Texas Instrument dan

lain sebagainya. Tergantung dari teknologi pembuatan dan desain IC-nya,

karakteristik satu op-amp dapat berbeda dengan op-amp lain.

Penguat diferensial digunakan untuk mencari selisih dari dua tegangan

yang telah dikalikan dengan konstanta tertentu yang ditentukan oleh nilai

resistansi yaitu sebesar untuk dan . Penguat jenis ini berbeda

dengan diferensiator. Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut:

Sedangkan untuk R1 = R2 dan Rf = Rg maka bati diferensial adalah:

Penguat penjumlah

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, seperti :

Tahanan Rom gunanya adalah untuk meletak titik nol supaya tepat,

terkadang tanpa Rom sudah cukup stabil. Maka rangkaian ada yang tanpa Rom

juga baik hasilnya. Rangkaian penjumlah dengan menggunakan noninverting

sangat suah dilakukan karena tegangan yang diparalel akan menjadi tegangan

terkecil yang ada., sehingga susah terjadi proses penjumlahan.

Gambar Rangkaian penjumlah dengan hasil negatif

Penguat penjumlah menjumlahkan beberapa tegangan masukan, dengan

persamaan sebagai berikut:

Saat , dan Rf saling bebas maka:

Saat , maka:

Keluaran adalah terbalik.

Impedansi masukan dari masukan ke-n adalah (di mana

adalah bumi maya)

Integrator

Opamp bisa juga digunakan untuk membuat rangkaian-rangkaian dengan

respons frekuensi, misalnya rangkaian penapis (filter). Salah satu contohnya

adalah rangkaian integrator seperti yang ditunjukkan pada gambar 3. Rangkaian

dasar sebuah integrator adalah rangkaian op-amp inverting, hanya saja

rangkaian umpanbaliknya (feedback) bukan resistor melainkan menggunakan

capasitor C.

gambar 3 : integrator

Mari kita coba menganalisa rangkaian ini. Prinsipnya sama dengan

menganalisa rangkaian op-amp inverting. Dengan menggunakan 2 aturan op-

amp (golden rule) maka pada titik inverting akan didapat hubungan matematis :

Iin = (vin – v-)/R = vin/R , dimana v- = 0 (aturan1)

Iout = -C d(vout – v-)/dt = -C dvout/dt; v- = 0

Iin = Iout ; (aturan 2)

Maka jika disubtisusi, akan diperoleh persamaan :

iin = iout = vin/R = -C dvout/dt, atau dengan kata lain

Dari sinilah nama rangkaian ini diambil, karena secara matematis

tegangan keluaran rangkaian ini merupakan fungsi integral dari tegangan input.

Sesuai dengan nama penemunya, rangkaian yang demikian dinamakan juga

rangkaian Miller Integral. Aplikasi yang paling populer menggunakan rangkaian

integrator adalah rangkaian pembangkit sinyal segitiga dari inputnya yang berupa

sinyal kotak.

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 umpanbalik 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.

Penguat ini mengintegrasikan tegangan masukan terhadap waktu,

dengan persamaan:

di mana adalah waktu dan adalah tegangan keluaran pada .

Sebuah integrator dapat juga dipandang sebagai tapis pelewat-tinggi dan dapat

digunakan untuk rangkaian tapis aktif.

Diferensiator

Kalau komponen C pada rangkaian penguat inverting di tempatkan di

depan, maka akan diperoleh rangkaian differensiator seperti pada gambar 4.

Dengan analisa yang sama seperti rangkaian integrator, akan diperoleh

persamaan penguatannya :

Rumus ini secara matematis menunjukkan bahwa tegangan keluaran vout

pada rangkaian ini adalah differensiasi dari tegangan input vin. Contoh praktis

dari hubungan matematis ini adalah jika tegangan input berupa sinyal segitiga,

maka outputnya akan mengahasilkan sinyal kotak.

gambar 4 : differensiator

Bentuk rangkain differensiator adalah mirip dengan rangkaian inverting.

Sehingga jika berangkat dari rumus penguat inverting G = -R2/R1 dan pada

rangkaian differensiator diketahui :

Mendiferensiasikan sinyal hasil pembalikan terhadap waktu dengan

persamaan:

di mana dan adalah fungsi dari waktu.

Pada dasarnya diferensiator dapat juga dibangun dari integrator dengan

cara mengganti kapasitor dengan induktor, namun tidak dilakukan karena harga

induktor yang mahal dan bentuknya yang besar. Diferensiator dapat juga dilihat

sebagai tapis pelewat-rendah dan dapat digunakan sebagai tapis aktif.

Penguatan Open-loop

Op-amp idealnya memiliki penguatan open-loop (AOL) yang tak

terhingga. Namun pada prakteknya opamp semisal LM741 memiliki penguatan

yang terhingga kira-kira 100.000 kali. Sebenarnya dengan penguatan yang

sebesar ini, sistem penguatan opamp menjadi tidak stabil. Input diferensial yang

amat kecil saja sudah dapat membuat outputnya menjadi saturasi. Pada bab

berikutnya akan dibahas bagaimana umpan balik bisa membuat sistem

penguatan op-amp menjadi stabil.

Unity-gain frequency

Op-amp ideal mestinya bisa bekerja pada frekuensi berapa saja mulai dari sinyal

dc sampai frekuensi giga Herzt. Parameter unity-gain frequency menjadi penting

jika op-amp digunakan untuk aplikasi dengan frekuensi tertentu. Parameter AOL

biasanya adalah penguatan op-amp pada sinyal DC. Response penguatan op-

amp menurun seiring dengan menaiknya frekuenci sinyal input. Op-amp LM741

misalnya memiliki unity-gain frequency sebesar 1 MHz. Ini berarti penguatan op-

amp akan menjadi 1 kali pada frekuensi 1 MHz. Jika perlu merancang aplikasi

pada frekeunsi tinggi, maka pilihlah op-amp yang memiliki unity-gain frequency

lebih tinggi.

Slew rate

Di dalam op-amp kadang ditambahkan beberapa kapasitor untuk

kompensasi dan mereduksi noise. Namun kapasitor ini menimbulkan kerugian

yang menyebabkan response op-amp terhadap sinyal input menjadi lambat. Op-

amp ideal memiliki parameter slew-rate yang tak terhingga. Sehingga jika input

berupa sinyal kotak, maka outputnya juga kotak. Tetapi karena ketidak idealan

op-amp, maka sinyal output dapat berbentuk ekponensial. Sebagai contoh

praktis, op-amp LM741 memiliki slew-rate sebesar 0.5V/us. Ini berarti perubahan

output op-amp LM741 tidak bisa lebih cepat dari 0.5 volt dalam waktu 1 us.

Parameter CMRR

Ada satu parameter yang dinamakan CMRR (Commom Mode Rejection

Ratio). Parameter ini cukup penting untuk menunjukkan kinerja op-amp tersebut.

Op-amp dasarnya adalah penguat diferensial dan mestinya tegangan input yang

dikuatkan hanyalah selisih tegangan antara input v1 (non-inverting) dengan input

v2 (inverting). Karena ketidak-idealan op-amp, maka tegangan persamaan dari

kedua input ini ikut juga dikuatkan. Parameter CMRR diartikan sebagai

kemampuan op-amp untuk menekan penguatan tegangan ini (common mode)

sekecil-kecilnya. CMRR didefenisikan dengan rumus CMRR = ADM/ACM yang

dinyatakan dengan satuan dB. Contohnya op-amp dengan CMRR = 90 dB, ini

artinya penguatan ADM (differential mode) adalah kira-kira 30.000 kali

dibandingkan penguatan ACM (commom mode). Kalau CMRR-nya 30 dB, maka

artinya perbandingannya kira-kira hanya 30 kali. Kalau diaplikasikan secara real,

misalkan tegangan input v1 = 5.05 volt dan tegangan v2 = 5 volt, maka dalam hal

ini tegangan diferensialnya (differential mode) = 0.05 volt dan tegangan

persamaan-nya (common mode) adalah 5 volt. Pembaca dapat mengerti dengan

CMRR yang makin besar maka op-amp diharapkan akan dapat menekan

penguatan sinyal yang tidak diinginkan (common mode) sekecil-kecilnya. Jika

kedua pin input dihubung singkat dan diberi tegangan, maka output op-amp

mestinya nol. Dengan kata lain, op-amp dengan CMRR yang semakin besar

akan semakin baik.

LM714 termasuk jenis op-amp yang sering digunakan dan banyak

dijumpai dipasaran. Contoh lain misalnya TL072 dan keluarganya sering

digunakan untuk penguat audio. Tipe lain seperti LM139/239/339 adalah opamp

yang sering dipakai sebagai komparator. Di pasaran ada banyak tipe op-amp.

Cara yang paling baik pada saat mendesain aplikasi dengan op-amp adalah

dengan melihat dulu karakteristik opamp tersebut. Saat ini banyak op-amp yang

dilengkapi dengan kemampuan seperti current sensing, current limmiter,

rangkaian kompensasi temperatur dan lainnya. Ada juga op-amp untuk aplikasi

khusus seperti aplikasi frekuesi tinggi, open colector output, high power output

dan lain sebagainya. Data karakteristik op-amp yang lengkap, ya ada di

datasheet.

Analisa Rangkaian Op-Amp Popular

Operational Amplifier atau di singkat op-amp merupakan salah satu

komponen analog yang popular digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian

elektronika. Aplikasi op-amp popular yang paling sering dibuat antara lain adalah

rangkaian inverter, non-inverter, integrator dan differensiator. Pada pokok

bahasan kali ini akan dipaparkan beberapa aplikasi opamp yang paling dasar,

dimana rangkaian feedback (umpan balik) negatif memegang peranan penting.

Secara umum, umpanbalik positif akan menghasilkan osilasi sedangkan

umpan balik negatif menghasilkan penguatan yang dapat terukur.

Op-amp ideal

Op-amp pada dasarnya adalah sebuah differential amplifier (penguat

diferensial) yang memiliki dua masukan. Input (masukan) op-amp seperti yang

telah dimaklumi ada yang dinamakan input inverting dan non-inverting. Op-amp

ideal memiliki open loop gain (penguatan loop terbuka) yang tak terhingga

besarnya. Seperti misalnya op-amp LM741 yang sering digunakan oleh banyak

praktisi elektronika, memiliki karakteristik tipikal open loop gain sebesar 104 ~

105. Penguatan yang sebesar ini membuat opamp menjadi tidak stabil, dan

penguatannya menjadi tidak terukur (infinite). Disinilah peran rangkaian negative

feedback (umpanbalik negatif) diperlukan, sehingga op-amp dapat dirangkai

menjadi aplikasi dengan nilai penguatan yang terukur (finite). Impedasi input op-

amp ideal mestinya adalah tak terhingga, sehingga mestinya arus input pada tiap

masukannya adalah 0. Sebagai perbandingan praktis, op-amp LM741 memiliki

impedansi input Zin = 106 Ohm. Nilai impedansi ini masih relatif sangat besar

sehingga arus input op-amp LM741 mestinya sangat kecil.

Inverting amplifier

Rangkaian dasar penguat inverting adalah seperti yang ditunjukkan pada

gambar 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 1 : penguat inverterInput 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 opamp 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. 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.

Non-Inverting amplifier

Prinsip utama rangkaian penguat non-inverting adalah seperti yang

diperlihatkan pada gambar 2 berikut ini. Seperti namanya, penguat ini memiliki

masukan yang dibuat melalui input non-inverting. Dengan demikian tegangan

keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan tegangan inputnya. Untuk

menganalisa rangkaian penguat op-amp non inverting, caranya sama seperti

menganalisa rangkaian inverting.

gambar 2 : penguat non-inverter

Buffer

Rangkaian buffer adalah rangkaian yang inputnya sama dengan hasil

outputnya. Dalam hal ini seperti rangkaian common colektor yaitu berpenguatan

= 1.

Rangkaiannya seperti pada gambar berikut ini

Gambar Rangkaian Buffer

Nilai R yang terpasang gunanya untuk membatasi arus yang di keluarkan.

Besar nilainya tergantung dari indikasi dari komponennya, biasanya tidak

dipasang alias arus dimaksimalkan sesuai dengan kemampuan op-ampnya.

Subtractor/ Pengurang

Rangkaian pengurang ini berasal dari rangkaian inverting dengan

memanfaatkan masukan non-inverting, sehingga persamaannya menjadi sedikit

ada perubahan. Rangkaian ini bisa terdiri 2 macam yaitu :

a. Rangkaian dengan 1 op-amp

b. Rangkaian dengan 2 op-amp

c. Rangkaian dengan 3 op-amp

Rangkaian pengurang dengan 1 op-amp ini memanfaatkan kaki inverting

dan kaki oninverting. Supaya benar benar terjadi pengurangan maka nilai dibuat

seragam seperti gambar. Rumusnya adalah:

Gambar Rangkaian pengurang dengan 1 op-amp

3.3 Daftar Komponen dan Alat

1. IC op-amp

2. Resistor dan kapasitor

3. Potensiometer

4. Osiloskop

5. Multimeter

6. Disket / Flashdisk

7. Milimeterblock

8. Pulpen / pensil

9. Penggaris / mistar

3.4 Cara Kerja

1.4.1 Amplifier membalik

1. Buatlah rangkaian seperti gambar 3.11

2. Setting Rg=1K sehingga 1000 mark sesuai dengan 10V

Gambar 3.11 Rangkaian percobaan Inverting amplifier

3. Ukur tegangan dengan osiloskop/multimeter untuk posisi nol

4. Ukur tegangan output Uo sesuai dengan tegangan input Ui seperti pada

table 3.11

Tabel 3.1 Pengukuran tegangan input output(positif) untuk amplifier membalik

No Rf 100k 100k 100k 100k 100k 100k Setting

1 Vi 0,1 0,3 0,5 0,6 0,8 1 Volt

2 Vo volt

5. Sekarang hubungkan A1 dengan -15V dan ulangi langkah percobaan

sebelumnya dan catat hasilnya pada table 3.2.

Tabel 3.2 Pengukuran tegangan input output(negatif) untuk amplifier membalik

No Rf 100k 100k 100k 100k 100k 100k Setting

1 Vi 0,1 0,3 0,5 0,6 0,8 1 Volt

2 Vo volt

1.4.2 Amplifier tak membalik

1. Buatlah Rangkaian Seperti gambar 3.12

Gambar 3.12 Rangkaian percobaan NonInverting amplifier

2. Hubungkan Rg pada Vcc +15V dan setting Rg sehingga U1 berharga 10V

3. Naikkan teg input U1 dengan mengoperasikan Rt dan ukur Ua sebagai

fungsi Ui dan isikan hasil pengamatan pada table 3.12

Tabel 3.3 Pengukuran tegangan input output (positif )untuk amplifier tak membalik

No Rf 100k 100k 100k 100k 100k 100k Setting

1 Vi 0,1 0,3 0,5 0,6 0,8 1 Volt

2 Vo Volt

4. Hubungkan Rg pada Vcc -15V dan lakukan setting seperti sebelumnya

serta ulangi pengukuran sesuai dengan table 3.4

Tabel 3.4 Pengukuran tegangan input output (negatif )untuk amplifier tak membalik

No Rf 100k 100k 100k 100k 100k 100k Setting

1 Vi 0,1 0,3 0,5 0,6 0,8 1 Volt

2 Vo Volt

1.4.3 Pengikut tegangan (voltage follower)

1. Buatlah rangkaian seperti gambar 3.13

Gambar 3.13 Rangkaian percobaan untuk pengikut tegangan

2. Hubungkan Rg pada Vcc +15V dan setting Rg sehingga U1 berharga 10V

3. Naikkan teg input U1 dengan mengoperasikan Rt dan ukur Uo sebagai

fungsi Ui dan isikan hasil pengamatan pada table 3.5

Tabel 3.5 Pengukuran tegangan input output (positif )untuk pengikut tegangan

No Rf 100k 100k 100k 100k 100k 100k Setting

1 Vi 1 3 5 6 8 10 Volt

2 Vo Volt

4. Hubungkan Rg pada Vcc -15V dan lakukan setting seperti sebelumnya

serta ulangi pengukuran sesuai dengan table 3.6

Tabel 3.6 Pengukuran tegangan input output (negatif )untuk pengikut tegangan

No Rf 100k 100k 100k 100k 100k 100k Setiing

1 Vi 1 3 5 6 8 10 Volt

2 Vo Volt

1.4.4 Amplifier penjumlah

1. Buatlah rangkaian seperti gambar 3.14

Gambar 3.14 Rangkaian percobaan amplifier penjumlah

2. Hubungkan potensiometer 10 putaran ke +15V dan atur resistor variable

1K sehingga posisi 1000 berhubungan dengan 10V

3. Setting potensiometer 10 putaran ke nol. Ukur Uo

4. Input Ui’ dibiarkan open dan ukur Uo=f(Ui) dengan Ui=1V dan 2V

5. Hubungkan R3=10K ke ground dan ukur Uo=f(Ui) seperti langkah 4

6. Ganti R3 1K dengan 100 hubungkan ke ground da lakukan seperti

langkah 4

7. Set FG1 sehingga Ui=2V pada R1. Set juga FG2 sehingga Ui’=3V pada

R3. Ukur Uo=f(Ui + Ui’)

8. Set FG1 dan FG2 seperti pada langkah 7. tapi Fg2 dihubungkan ke -15V.

ukur Uo= f(Ui – Ui’)

1.4.5 Low pass filter

10 K

1. Buatlah rangkaian seperti gambar 3.15

Gambar 3.15 rangkaian percobaan LPF (LOW PASS FILTER)

2. Ukur Ua sebagai fungsi frekuensi f. set Ui pada 2 Vpp dan lakukan

pengukuran seperti table 3.7 catat hasil pengukuran pada table.

Table 3.7 Pengujian LPF dengan Frekuensi yang berbeda.

No F(Hertz) 20 200 1000 1500 2000 4000 20000

1 Ui (Vpp) 2 2 2 2 2 2 2

2 Uo (Vpp)

1.4.6 High pass filter

1. Buatlah rangkaian seperti gambar 3.16

Gambar 3.16 rangkaian percobaan HPF (HIGH PASS FILTER)

2. Ukur Ua sebagai fungsi frekuensi f. set Ui pada 2 Vpp dan lakukan

pengukuran seperti table 3.8 catat besarnya tegangan output Uo dari

HPF.

Table 3.8 Pengujian HPF dengan Frekuensi yang berbeda.

No F(Hertz) 20 200 1000 1500 2000 4000 20000

1 Ui (Vpp) 2 2 2 2 2 2 2

2 Uo (Vpp)

3.5 Lembar Kerja dan Data Hasil Percobaan

Tabel 3.9 Amplifier membalik dengan Vinput – output positif

No Rf 100k 100k 100k 100k 100k 100k Setting

1 Vi 0,1 0,3 0,5 0,6 0,8 1 Volt

2 Vo -1,07 -3,13 -5,16 -6,16 -8,12 -9,77 Volt

Tabel 3.10 Amplifier membalik dengan Vinput – output negatif

No Rf 100k 100k 100k 100k 100k 100k Setting

1 Vi 0,1 0,3 0,5 0,6 0,8 1 Volt

2 Vo 1,1 3,06 5,16 6,2 8,1 10,11 Volt

Tabel 3.11 Pengukuran tegangan input output (positif) untuk amplifier tak membalik

No Rf 100k 100k 100k 100k 100k 100k Setting

1 Vi 0,1 0,3 0,5 0,6 0,8 1 Volt

2 Vo -1,24 -3,47 -5,66 -6,71 -8,96 -11,13 Volt

Tabel 3. 12 Pengukuran tegangan input output (negatif) untuk amplifier tak membalik

No Rf 100k 100k 100k 100k 100k 100k Setting

1 Vi 0,1 0,3 0,5 0,6 0,8 1 Volt

2 Vo 1,18 3,45 5,63 6,76 8,98 9,81 Volt

Tabel 3.13 Pengukuran tegangan input output (positif) untuk pengikut tegangan

No Rf 100k 100k 100k 100k 100k 100k Setting

1 Vi 1 3 5 6 8 10 Volt

2 Vo -1 -3 -5 -6 -8 -10 Volt

Tabel 3.14 Pengukuran tegangan input output (negatif) untuk pengikut tegangan

No Rf 100k 100k 100k 100k 100k 100k Setting

1 Vi 1 3 5 6 8 10 Volt

2 Vo 1 3 5 6 8 9,75 Volt

Tabel 3.15 Amplifier Penjumlah

V1 V2 Vout

1 2 -3,03

3 4 -7,05

5 6 -9,73

7 7 -9,73

2 2 -4,04

Tabel 3.16 Pengujian LPF dengan Frekuensi yang berbeda

No F(Hertz) 20 200 1000 1500 4000 20000

1 Ui (Vpp) 2 2 2 2 2 2

2 Uo (Vpp) 864

mV

800

mV

500

mV

288

mV

21,6

mV

48 mV

Tabel 3.17 Pengujian HPF dengan Frekuensi yang berbeda

No F(Hertz) 20 200 1000 1500 4000 20000

1 Ui (Vpp) 2 2 2 2 2 2

2 Uo (Vpp) 1,44

V

1,48

V

1,52

V

1,52 V 1,52 V 1,54 V

3.6 Analisa Pembahasan Hasil Percobaan

3.6.1 Amplifier Membalik

Rangkaian penguatan konstan yang banyak digunakan adalah inverting

amplifier,

seperti gambar berikut :

Gambar 3.18 Amplifier Membalik

Output diperoleh dengan mengalikan input dengan suatu konstanta penguatan

yang nilainya ditentukan oleh resistor input R1 dan resistor umpan balik Rf.

Output ini terbalik (inverted) dari input (beda phase 180o).Sehingga secara teori

didapatkan rumus sebagai berikut :

Sehingga untuk percobaan yang pertama didapatkan

Vo = - ( 100K : 10K ) x 0,1 = -1

Untuk percobaan kedua didapatkan :

Vo = - ( 100K : 10K) x 0,3 = -3

Untuk percobaan ketiga didapatkan :

Vo = - (100K:10K) x 0,5 = -5

Dengan cara yang sama didapatkan data sebagai berikut :

Tabel 3.18

No Rf 100k 100k 100k 100k 100k 100k

1 Vi 0,1 0,3 0,5 0,6 0.8 1

2 Vo -1 -3 -5 -6 -8 -10

Untuk tegangan input yang membalik menggunakan rumus yang sama pula,

sehingga didapatkan table sebagai berikut :

Tabel 3.19

No Rf 100k 100k 100k 100k 100k 100k

1 Vi -0,1 -0.3 -0,5 -0,6 -0,8 -1

2 Vo 1 3 4 6 8 10

Persentase kesalahan dapat dicari berdasarkan rumus berikut :

% kesalahan relatif = x 100 %

Sehingga perbandingan antara hasil yang diperoleh dari perhitungan, hasil yang

diperoleh dari praktek dan persentase kesalahan dapat dilihat pada tabel berikut

ini :

Tabel 3.20

Input Output Persentase kesalahan (%)

Input

positif

Input

negatif

teori praktek Input (+)

output (-)

Input (-)

Output (+)Output

negatif

Output

positif

Output

negatif

Output

positif

0,1 -0,1 -1 1 1,1 -1,07 10 -207

0.3 -0.3 -3 3 3,06 -3,13 -202 -204

0.5 -0.5 -5 5 5,16 -5,16 -203 -203

0.6 -0.6 -6 6 6,2 -6,16 -203 -202

0.8 -0.8 -8 8 8,1 -8,12 -201 -201

1 -1 -10 10 10,11 -9,77 -201 -197

Dari table di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa percobaan yang dilakukan

berhasil karena persentase kesalahan yang didapatakan tidak cukup besar.

Dari table di atas didapatkan grafik perbandingan antara V input positif dan V

input negative output positif baik secara teori maupun praktik

Gambar 3.19 Grafik perbandingan hasil antara V input positif dan V output

negative secara teori dan praktik

Gambar 3.20 Grafik perbandingan hasil antara V input negative dan V output

positif secara teori dan praktik

Gambar 3.21 Grafik perbandingan hasil antara V input negative dan V output

apabila berada pada saat saturasi

3.6.2 Amplifier tak membalik

Gambar 3.22

Hubungan antara tegangan input dan output adalah :

Sehingga untuk percobaan yang pertama didapatkan

Vo = (0,1 x (100 + 10)) : 10 = 1,1

Untuk percobaan kedua didapatkan :

Vo = (0.3 x (100 + 10)) : 10 = 3.3

Untuk percobaan ketiga didapatkan :

Vo = (0.5 x (100 + 10)) : 10 = 5.5

Dengan cara yang sama didapatkan data sebagai berikut :

Untuk pengukuran tegangan input output (positif) untuk amplifier tak membalik

Tabel 3.21

Vi 0,1 0.3 0.5 0.6 0.8 1

Vo 1,1 3.3 5.5 6.6 8.8 11

Untuk pengukuran tegangan input output (negatif) untuk amplifier tak membalik

Tabel 3.22

Vi -0,1 -0.3 -0.5 -0.6 -0.8 -1

Vo -1,1 -3.3 -5.5 -6.6 -8.8 -11

Persentase kesalahan dapat dicari berdasarkan rumus berikut :

% kesalahan relatif = x 100 %

Sehingga perbandingan antara hasil yang diperoleh dari perhitungan, hasil yang

diperoleh dari praktek dan persentase kesalahan dapat dilihat pada tabel berikut

ini :

Tabel 3.23

Input Output Persentase kesalahan

(%)

Input

positif

Input

negatif

teori Praktek Input (+)

output (+)

Input (-)

Output (-)Output

negatif

Output

positif

Output

negatif

Output

positif

0.1 -0.1 -1.1 1.1 1,18 -1,24 -207 -212

0.3 -0.3 -3.3 3.3 3,45 -3,47 -204 -205

0.5 -0.5 -5.5 5.5 5,63 -5,66 -202 -202

0.6 -0.6 -6.6 6.6 6,76 -6,71 -202 -201

0.8 -0.8 -8.8 8.8 8,98 -8,96 -202 -201

1 -1 -11 11 9,81 -11,13 -189 -201

Dari table di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa percobaan amplifier tak

membalik yang dilakukan berhasil karena persentase kesalahan yang di

dapatkan tidak cukup besar.

Gambar 3.23 Grafik perbandingan antara V output dan V input (positif) dengan

hasil perhitungan dan dengan praktik

Gambar 3.24 Grafik perbandingan antara V output dan V input (negatif) dengan

hasil perhitungan dan dengan praktik

3.6.3 Pengikut Tegangan (voltage follower)

Pada dasarnya voltage follower menghasilkan gain = 1 tanpa pembalikan phase.

Sehingga didapatkan rumus bahwa :

Vo = V1

Ini berarti bahwa output mempunyai magnitud dan phase yang sama dengan

input.

Sehingga secara teori untuk input dan output positif didapatkan data sebagai

berikut :

Tabel 3.24

Vi 1 3 5 6 8 10

Vo -1 -3 -5 -6 -8 -10

Untuk input dan output negatif didapatkan data sebagai berikut :

Tabel 3.25

Vi 1 3 5 6 8 10

Vo 1 3 5 6 8 9,75

Persentase kesalahan dapat dicari berdasarkan rumus berikut :

% kesalahan relatif = x 100 %

Sehingga didapatkan data persentase kesalahan sebagai berikut :

Tabel 3.26

Input Output Persentase kesalahan

(%)

Input Positif

Input Negatif

Output

Positif

Output

Negatif

Input (+)

dan output

(+)

Input (-)

dan Output

(-)

1 1 -1 1 0 0

3 3 -3 3 0 0

5 5 -5 5 0 0

6 6 -6 6 0 0

8 8 -8 8 0 0

10 10 -10 -9.75 0 3.5

Karena hasil tegangan output yang dihasilkan secara teori sama dengan praktek

sehingga dapat disimpulkan bahwa persentase kesalahannya sebesar 0 % maka

percobaan ini berhasil.

Gambar 3.25 Grafik Voltage Follower dengan Input dan Output Positif

Gambar 3.26 Grafik Voltage Follower dengan Input dan Output Negatif

3.6.4 Amplifier Penjumlah

Gambar 3.27

Rangkaian menunjukkan penguatan dengan tiga input yang menghasilkan suatu

fungsi penjumlahan. Masing-masing input dikuatkan dengan suatu konstanta

penguatan sebelum dijumlahkan.

Tegangan output yang dihasilkan adalah :

Sehingga untuk percobaan pertama didapatkan :

Vo = (- (20 K : 10 K x 1 ) + (20 K : 10 K x 2 ) ) = -6

Untuk percobaan kedua didapatkan :

Vo = (- (20 K : 10 K x 3 ) + (20 K : 10 K x 4 ) ) = -14

Untuk percobaan ketiga didapatkan :

Vo = (- (20 K : 10 K x 5 ) + (20 K : 10 K x 6 ) ) = -22

Dengan cara yang sama didapatkan data sebagai berikut :

Tabel 3.27

Vi 1 3 5 7 2

V2 2 4 6 7 2

Vo -6 -14 -22 -28 -8

Persentase kesalahan dapat dicari berdasarkan rumus berikut :

% kesalahan relatif = x 100 %

Dengan rumus tersebut didapatkan data sebagai berikut :

Tabel 3.26

Teori Praktek Persentase kesalahan

(%)

-6 -3,03 -49.5

-14 -7,05 -49.6

-22 -9,73 -55.7

-28 -9,73 -65.2

-8 -4,04 -49.5

Dari data di atas dapat disimpulkan bahwa percobaan masih kurang berhasil

karena berdasarkan hasil perhiitungan persentase kesalahan didapatkan nilai

yang cukup besar. Nilai tersebut disebabkan beberapa factor misalnya kurang

telitinya praktikan atau kurang presisinya alat

Gambar 3.28 Grafik Amplifier Penjumlah

3.6.5 Low Pass Filter

Rumus yang digunakan dalam perhitungan low pass filter dan high pass filter

adalah :

F =

Sehingga berdasarkan rumus tersebut didapatkan data sebagai berikut :

F = 1 / ( 2 x 3.14 x 0,1 x 10 -7 x 104 ) = 15 .92 KHz

Karakteristik dari sinyal pada osiloskop dapat dilihat sebagai berikut :

Dimana f input = 2,000 Hz dan f output = 20,02

Dimana f input = 2000 Hz dan f output = 201,5

Dimana f input = 2000 KHz dan f output = 1005KHz

Dimana f input = 2000 KHz dan f output = 1503 KHz

Dimana f input = 2000 KHz dan f output = 3997 KHz

Dimana f input = 2000 KHz dan f output = 1503KHz

Persentase kesalahan dapat dicari berdasarkan rumus berikut :

% kesalahan relatif = x 100 %

Berdasarkan rumus tersebut maka didapatkan table sebagai berikut :

Tabel 3.27

F

Perhitungan

(KHz)

F input F Output Persentase

kesalahan

(%)

Perbandingan

F Output dengan

F Perhitungan

15 , 92 20 20,02 Hz Diatas 100% 1:1,04

15 , 92 2000 201,5 Hz Diatas 100% 1:12,6

15 , 92 1000 1005KHz Diatas 100 % 1:64,3

15 , 92 1500 1503 KHz Diatas 100 % 1:110,42

15 , 92 4000 3997 KHz Diatas 100 % 1:252,51

15 , 92 20000 1503 KHz Diatas 100 % 1:1,26

Dari data di atas dapat disimpulkan bahwa percobaan masih kurang berhasil

karena berdasarkan hasil perhiitungan persentase kesalahan didapatkan nilai

yang cukup besar. Nilai tersebut disebabkan beberapa factor misalnya kurang

telitinya praktikan atau kurang presisinya alat ukur ataupun keadaan praktikum

yang kurang kondusif

Gambar 3.29 Grafik hubungan antara f input dan f perhitungan dengan metode

Low Pass Filter

Gambar 3.20 Grafik hubungan antara f input dan f output dengan metode Low

Pass Filter

3.6.6 High Pass Filter

Sama halnya dengan Low Pass Filter maka rumus yang digunakan dalam

penghitungan untuk High Pass Filter adalah

F =

Sehingga berdasarkan rumus tersebut didapatkan data sebagai berikut :

F = 1 / ( 2 x 3.14 x 0,1 x 10 -7 x 104 ) = 15 .92 KHz

Karakteristik dari sinyal pada osiloskop dapat dilihat sebagai berikut :

Dimana f input = 20,40 KHz dan f output = 20,50 KHz

Dimana f input = 24,40 KHz dan f output = 124,8 KHz

Dimana f input = 864,0 KHz dan f output = 20,07 KHz

Dimana f input = 48,00 KHz dan f output = 429,5 KHz

Dimana f input = 878,0KHz dan f output = 201,5 KHz

Dimana f input = 520,0 KHz dan f output = 1,006KHz

Dimana f input = 276,0 Hz dan f output = 1,503 Hz

Dimana f input = 20.96 Hz dan f output = 20,98 H

Persentase kesalahan dapat dicari berdasarkan rumus berikut :

% kesalahan relatif = x 100 %

Berdasarkan rumus tersebut maka didapatkan table sebagai berikut :

Tabel 3.28

F

Perhitungan

F input F Output Persentase

kesalahan (%)

Perbandingan

F Output dengan F Input

15 , 92 20,4 20,50 KHz 20,99 1 : 1,049

15 , 92 24,4 124,8 KHz 99,60 1 : 1

15 , 92 864,0 20,07 KHz 99,54 1 : 1025

15 , 92 48,00 429,5 KHz 98,95 1 : 1172

15 , 92 878,0 201,5 Hz Diatas 100% 1 : 1005

15 , 92 520,0 1,006 Hz Diatas 100% 1 : 1,009

Dari data di atas dapat disimpulkan bahwa percobaan masih kurang berhasil

karena berdasarkan hasil perhiitungan persentase kesalahan didapatkan nilai

yang cukup besar. Nilai tersebut disebabkan beberapa factor misalnya kurang

telitinya praktikan atau kurang presisinya alat ataupun keadaan praktikum yang

kurang kondusif

Gambar 3.31 Grafik hubungan antara f input dan f perhitungan dengan metode

Low Pass Filter

Gambar 3.32 Grafik hubungan antara f input dan f output dengan metode Low

Pass Filter

3.7 Pertanyaan dan Tugas

1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan OP-AMP?

2. Sebutkan fungsi dan karakteristik dari sebuah OP-AMP!

3. Buatlah symbol skematis dari sebuah OP-AMP dan sebutkan masing –

masing bagiannya!

4. Jelaskan fungsi dari masing – masing kaki OP-AMP (pada OP – AMP

741)menurut datasheet yang anda peroleh!

5. Tentukan besarnya gain bagi amplifier membalik dan tak membalik!

6. Bagaimana prinsif kerja dari pengikut tegangan (voltage follower)!

7. Bagaimana sifat-sifat op-am ideal dan hubungannya dengan op-amp

nyata!

8. Bagaimana hubungan tegangan input dan output dari amplifier

penjumlah/adder!

9. Apa yang dimaksud dengan frekuensi cut-off atau putus dan berapa

besarnya gain pada kondisi ini?

10. Berapa frekuensi cut-off dari filter-filter pada percobaan yang anda

lakukan dan bandingkan hasil ini dengan perhitungan/teorinya!

Jawaban Pertanyaan

1. Penguat operasional (op-amp) adalah suatu blok penguat yang

mempunyai dua masukan dan satu keluaran. Op-amp biasa terdapat di

pasaran berupa rangkaian terpadu (integrated circuit-IC).

Gambar 3.33 Rangkaian dasar penguat operasional

Gambar 3.33 menunjukkan sebuah blok op-amp yang mempunyai

berbagai tipe

dalam bentuk IC. Seperti terlihat pada gambar 3.7.1, op-amp memiliki

masukan tak membalik v+ (non-inverting), masukan membalik v-

(inverting) dan keluaran vo. Jika isyarat masukan dihubungkan dengan

masukan membalik (v-), maka pada daerah frekuensi tengah isyarat

keluaran akan “berlawanan fase” (berlawanan tanda dengan isyarat

masukan). Sebaliknya jika isyarat masukan dihubungkan dengan

masukan tak membalik (v+), maka isyarat keluaran akan “sefase”.

Sebuah opamp biasanya memerlukan catu daya ± 15 V. Dalam

menggambarkan rangkaian hubungan catu daya ini biasanya dihilangkan.

2. Fungsi dari op-amp antara lain :

Karakteristik terpenting dari sebuah op-amp yang ideal adalah:

Penguatan loop terbuka amat tinggi

Impedansi masukan yang sangat tinggi sehingga arus masukan dapat

diabaikan

Impedansi keluaran sangat rendah sehingga keluaran penguat tidak

terpengaruh oleh pembeban.

3.

Gambar 3.34 simbol penguat operasional

Keterangan gambar :

1. Inverting Input

2. Non-Inverting Input

3. Output.

4. Fungsi dari masing-masing kaki Op-Amp pada Op-Amp 741 adalah :

1

2

3

Gambar Rangkaian penguat operasional 741

Pin 1(3) + Pin 5(9) untuk penyetelan 0 volt.

Pin 2 (4) untuk inverting input.

Pin 3 (5) untuk noninverting input.

Pin 4 (6) untuk ground atau tegangan negatif.

Pin 6 (10) terminal keluaran (output).

Pin 7 (11) untuk tegangan positif

5. a.Amplifier membalik :

Gambar 3.35 amplifier membalik

;

Sehingga :

b. Amplifier tak membalik :

Gambar 3.36 amplifier tak membalik

;

Sehingga :

6. Rangkaian buffer/voltage follower adalah

rangkaian yang inputnya sama dengan hasil outputnya. Dalam hal ini

seperti rangkaian common colektor yaitu berpenguatan = 1.

Rangkaiannya seperti pada gambar berikut ini

Gambar 1.7.6 Rangkaian Buffer/Voltage Follower

Nilai R yang terpasang berguna untuk membatasi arus yang di

keluarkan. Besar nilainya tergantung dari indikasi dari komponennya,

biasanya tidak dipasang karena arus dimaksimalkan sesuai dengan

kemampuan op-ampnya.

7. Sifat op-amp ideal dan hubungannya dengan op amp nyata adalah :

Sifat op-amp ideal yaitu :

a. Faktor penguat open loop gain tak terhingga

b. Bila inputnya sama dengan 0 maka outputnya juga 0

c. Impedansi input tak terhingga dan impedansi outputnya sangat

rendah (0).

d. Lebar bandwidth tidak terhingga artinya penguatan dari DC

sampai frekuensi tak terhingga tetap sama.

e. Rise time = 0

f. Tidak peka terhadap perubahan tegangan sumber atau perubahan

temperatur.

Hubungannya dengan kenyataan adalah :

Faktor penguatan open loop gain walaupun cukup besar tetapi

terbatas kira-kira 100.000 kali.

Bila harga pada inputnya nol, outputnya belum tentu tepat nol.

Impedansi inputnya cukup tinggi namun terbatas hanya beberapa

ratus kilo ohm (KΩ), sedangkan impedansi outputnya berkisar hanya

beberapa ratus sampai puluh ohm (Ω) saja.

Rise timenya tidak nol.

Kalau perubahan tegangan sumber atau temperatur cukup besar,

kerjanya akan terpengaruh.

8. Hubungan tegangan input dan output pada amplifier penjumlah adalah

Output akan menghasilkan penjumlahan dari beberapa input yang

dimasukkan. Dengan faktor penguat diperoleh dari perbandingan Rf

dengan masing-masing Rinput pada input. Output yang dihasilkan juga

akan berbalik phasa dengan input yang diberikan.

9. Yang dimaksud dengan frekuensi cut-off adalah dapat dilihat pada rumus

= cut-off frekuensi tinggi dari filter

3.8 Kesimpulan

1) Operational Amplifier (Op Amp) adalah penguat beda (differential

amplifier) dengan impedansi input tinggi dan output impedansi rendah.

2) Op amp banyak digunakan untuk pengubah tegangan (amplitudo dan

polaritas), osilator, filter dan rangkaian instrumentasi.

3) Dari percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai

berikut :

a) Amplifier Membalik termasuk percobaan yang berhasil karena

didapatkan persentase kesalahan yang relatif kecil

b) Amplifier tak membalik termasuk percobaan yang berhasil karena

didapatkan persentase kesalahan yang relatif kecil

c) Pengikut Tegangan atau Voltage Follower termasuk percobaan

yang berhasil karena didapatkan persentase kesalahan yang

relatif kecil

d) Amplifier Penjumlah termasuk percobaan yang kurang berhasil

karena didapatkan persentase kesalahan yang relatif besar

e) Low Pass Filter termasuk percobaan yang kurang berhasil karena

didapatkan persentase kesalahan yang relatif besar

f) High Pass Filter termasuk percobaan yang kurang berhasil karena

didapatkan persentase kesalahan yang relatif besar

4) Persentase kesalahan yang besar dapat disebabkan oleh beberapa faktor

misalnya ketelitian praktikan, kondisi alat ukur maupun alat percobaan

maupun kesalahan kesalahan paralax yang tidak disengaja

3.9 Daftar Referensi Buku

Malvino, A.P. 1987. Prinsip-Prinsip Elektronika. Erlangga: _ _ _.

Millmann, Jacob. 1986. Mikroelektronika, Sistem Digital dan

Rangkaian Analog. Erlangga:_ _ _.

http://www.geocities.com/rakapiran1/eldig.pdf

http://elka.brawijaya.ac.id/praktikum/de/de.php?page=5