tugas op-amp jaka

OPERATIONAL AMPLIFIER [OP-AMP]

PENGUAT OPERASIONAL

Disusun oleh :

Nama : Jaka Ramadhan

NIM : 2013 - 70 - 011

Program Studi : Teknik Sistim Perkapalan

Fakultas : Teknik

UNIVERSITAS PATTIMURA

AMBON

2014

2

Jaka Ramadhan - TSP - 201370011

BAB I

PENDAHULUAN

1.1) Latar Belakang Peralatan elektronik merupakan bagian yang sangat vital bagi kehidupan

manusai sekarang ini. Mulai untuk komunikasi hingga aktivitas-aktivitas penting

lainnya. Setiap peralatan menghasilkan daya yang bervariasi sesuai dengan sumber

daya yang dipakai. Semakin kecil sumberdaya tenaga inputnya maka biasanya akan

semakin kecil pula daya keluaran atau daya yang dihasilkan. Ketika daya keluaran yang

dibutuhkan ternyata besar dan hanya daya input yang kecil yang dapat dimasukkan

maka dibutuhkan solusi untuk mengatasi masalah ini. Pembesaran daya yang kecil

merupakan salah satu pilihan yang dapat diterapkan untuk menyelesaikan masalah ini.

Beberapa alat pembesaran daya dapat digunakan dalam permasalahan ini, salah satunya

adalah Operational Amplifier (Op-Amp) atau penguat operasional. Alat ini dapat

melakukan pembesaran daya yang cukup besar sehingga sangat bermanfaat dalam

mengatasi masalah ini.

1.2) Rumusan Masalah a.) Apa yang dimaksud dengan Op-Amp dan karakteristik Op-Amp?

b.) Bagaimanakah cara kerja Op-Amp?

c.) Seperti apakah pengaplikasiannya dalam peralatan elektronik saat ini?

1.3) Tujuan a.) Mengetahui apa itu Op-Amp beserta cara kerjanya

b.) Mengetahui dan memahami pengaplikasiannya pada peralatan elektronik sekarang ini

c.) Dapat menjelaskan kepada teman sesama mahasiswa tentang Op-Amp

1.4) Batasan Masalah Pembahasan masalah pada makalah ini saya batasi pada Op-Amp ideal dengan

karakteristiknya serta pengaplikasiannya secara sederhana pada peralatan elektronik

sekarang ini.

3


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1) Definisi Op-Amp

Op-Amp adalah singkatan dari Operational Amplifier. Penguat operasional (Op Amp) adalah

suatu rangkaian terintegrasi yang berisi beberapa tingkat dan konfigurasi penguat diferensial.

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

sinyal DC maupun sinyal AC. Untuk dapat bekerja dengan baik, penguat operasional

memerlukan tegangan catu yang simetris yaitu tegangan yang berharga positif (+V) dan

tegangan yang berharga negatif (-V) terhadap tanah (ground). Berikut ini adalah simbol dari

penguat operasional:

Penguat Operasional

2.2) Tiga Rangkain Dasar

IC Op-Amp memiliki tiga rangkaian dasar yang khas, yaitu:

Penguat diferensial impedansi masukan tinggi

Penguat tegangan penguatan tinggi

Penguat keluaran impedansi rendah

4


2.3) Op-Amp Ideal

Berikut ini adalah karakteristik dari Op-Amp ideal:

a. Penguatan tegangan lingkar terbuka (open-loop voltage gain) AVOL = -

b. Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOO = 0

c. Hambatan masukan (input resistance) RI =

d. Hambatan keluaran (output resistance) RO = 0

e. Lebar pita (band width) BW =

f. Waktu tanggapan (respon time) = 0 detik

g. Karakteristik tidak berubah dengan suhu

Kondisi ideal tersebut hanya merupakan kondisi teoritis tidak mungkin dapat dicapai dalam

kondisi praktis. Tetapi para pembuat Op-Amp berusaha untuk membuat Op-Amp yang

memiliki karakteristik mendekati kondisi-kondisi di atas. Karena itu sebuah Op-Amp yang baik

harus memiliki karakteristik yang mendekati kondisi ideal.

2.4) Tiga Tahapan pada Op-Amp

Penguatan pada Op-Amp pada dasarnya terdiri atas tiga tahapan dasar:

Penguat diferensial dengan impedansi masukan tinggi

Penguat tegangan berpenguatan tinggi dengan penggeser level (sehingga keluaran dapat

berayun positif atau negatif)

Penguat keluaran impedansi rendah.

2.5) Karakteristik Op-Amp

Karakteristik Op-amp:

Impedansi masukan sangat tinggi, sehingga arus masukan praktis dapat diabaikan

Penguatan loop terbuka amat tinggi

Impedansi keluaran amat rendah, sehingga keluaran penguat tidak terpengaruh oleh

pembebanan

5


2.6) Parameter parameter pada Op-Amp

Impedansi masukan: tak berhingga

Impedansi keluaran: nol

Arus bias masukan: Tidak ada

Tegangan offset keluaran

Jika tegangan kedua masukan sama besar seharusnya keluaran adalah nol.

Tegangan offset keluaran digunakan untuk me-nol-kan tegangan keluaran jika

tegangan kedua masukan sama besar

Arus offset masukan: Mencapai 20mA

Jika arus kedua masukan sama besar seharusnya keluaran adalah nol.

Arus offset masukan digunakan untuk me-nol-kan tegangan keluaran jika arus kedua

masukan sama besar

Tegangan offset masukan

Jika tegangan kedua masukan sama besar seharusnya keluaran adalah nol.

Tegangan offset keluaran digunakan untuk me-nol-kan tegangan keluaran jika

tegangan kedua masukan sama besar

2.7) Pe-nol-an keluaran dengan offset (Kalibrasi)

6


Prosedur / urutan kerja penolan tegangan keluaran (kalibrasi op-amp):

1. Pastikan rangkaian telah dilengkapi dengan komponen, termasuk rangkaian penolan (lihat

diagram)

2. Perkecil sinyal masukan sampai nol.

3. Hubungkan beban pada terminal keluaran.

4. Masukan catu DC dan tunggu beberapa menit agar rangkaian stabil.

5. Hubungkan voltmeter yg peka dan sensitive untuk membaca keluaran.

6. Putar resistor variabel sampai Vout terbaca nol.

7. Lepaskan setiap komponen tambahan pada masukan dan hubungkan kembali masukan

masukan sumber

2.8) Simbol Dasar Op-Amp

Masukan 1 merupakan masukan membalik.

Masukan 2 merupakan masukan tak membalik.

+V dan V merupakan terminal catu daya (tegangan sumber bagi op-amp).

2.9) Fungsi Op-Amp Idealnya, penguatan op-amp adalah tak hingga, namun kenyataannya penguatan op-

amp hanya mencapai 200.000 dalam modus loop terbuka.

7


2.10) Loop Terbuka

Dalam rangkaian loop terbuka, secara praktis;

adanya perbedaan tegangan sedikit saja pada masukan masukannya akan menyebabkan

tegangan keluaran berayun menuju level maksimum catu.

Modus loop terbuka ini sering digunakan pada:

Rangkaian pembanding tegangan

Rangkaian detektor level

2.11) Loop Tertutup

Keserbagunaan op-amp dibuktikan dalam penerapannya pada berbagai tipe rangkaian dalam

modus loop tertutup.

Pada loop tertutup ini komponen komponen luar digunakan untuk memberikan umpan balik

keluaran pada masukan membalik.

Fungsi dari Umpan balik:

Menstabilkan rangkaian secara umum

Menurunkannoise(derau)

Pada loop tertutup Av < penguatan maksimum

2.12) Skema Loop Tertutup

8


2.13) Loop Tertutup Penguatan Terkontrol

Penguatan tertutup harus dapat dikendalikan pada satu nilai tertentu dalam rangkaian

Loop tertutup dengan penguatan terkontrol ini dapat di buat dengan menambahkan sebuah

resistor (R in ) pada masukan membalik.

Penguatan op-amp dapat diatur

Nilai penguatan ditentukan dengan melalui perbandingan RF terhadap Rin

Tanda minus ( - ) menunjukkan rangkaian op-amp merupakan konfigurasi membalik

2.14) Loop Tertutup Penguatan Satu

Bila RF terhadap Rin sama besar, maka nilai penguatan (Av) adalah 1.

Hubungan langsung dari keluaran menuju masukan dan tidak adanya Tahanan pada masukan

akan mengakibatkan penguatan (Av) bernilai 1.

Loop tertutup penguatan satu ini menggunakan konfigurasi tak membalik (masukan melalui

input positif (+) ).

Dalam konfigurasi tak membalik ini, tegangan keluaran sama dengan tegangan masukan dan

Av= 1 .

Note: Fungsi yang penting untuk diingat adalah hubungan polaritas masukan terhadap

keluaran, yaitu:

Bila masukan membalik lebih positif dari masukan tak membalik, maka keluaran akan

negatif.

Bila masukan membalik lebih negative dari masukan tak membalik, maka keluaran

akan positif.

9


BAB III

METODOLOGI PENULISAN

Metodologi yang digunakan dalam penulisan makalah ini adalah metode studi literatur.

Studi literatur ini dilakukan dengan tujuan mencari dan merangkum teori dasar yang

mendukung analisa masalah. Berbagai literatur dikumpulkan dari sumber-sumber yang telah

teruji kebenarannya seperti dari institusi pendidikan, paper nasional, internet dan sebagainya.

Dalam studi literatur ini ada beberapa hal yang akan dicoba untuk didalami dalam studi

literatur ini, diantaranya adalah :

a.) Definisi Op-Amp

b.) Karakteristik Op-Amp

c.) Fungsi Op-Amp d.) Loop Terbuka

e.) Loop Tertutup

Masing-masing bagian yang coba didalami dijelaskan dengan bahasa yang sederhana,

singkat dan jelas dengan tujuan supaya pembaca dapat memahami isi makalah ini dengan

mudah. Pada beberapa bagian yang dijelaskan dilengkapi dengan skema dan visualisasi secara

dua dimensi untuk membantu pembaca dalam pendeskripsian objek Op-Amp. Setiap bab yang

dibahas akan dikembangkan sesuai batasan-batasan permasalahan yang dibahas,

pengembangan ini diharapkan mampu untuk menambah wawasan tentang Op-Amp bagi para

pembaca.

10


BAB IV

ANALISA DAN PEMBAHASAN

Beberapa simbol dan persamaan matematis yang dapat digunakan dalam penyelesaian

masalah penguat operasional antara lain:

Persamaan dasar Op-Amp dapat ditulisakan sebagai berikut:

11


Beberapa spesifikasi yang berguna dalam penguat operasional antara lain:

a.) Tegangan offset masukan (Input offset voltage): ketika inputnya bernilai 0V, output

dari Op-Ams harusnya bernilai nol. Tetapi pada penerapannya terdapat beberapa

tegangan offset pada saat output. Tegangan offset input diartikan sebagai tegangan yang

harus diterima diantara dua terminal input ke output yang mendekati nilai nol.

Khususnya, terdapat pada interval 1 mV sampai 5 mV.

b.) Arus offset masukan (Input offset current): dua transistor input yang sebenarnya tidak

terlalu sebanding. Tiap-tiap transistor memiliki perbedaan arus yang kecil. Arus offset

input berbeda dengan kedua arus input. Khususnya terdapat pada range 20 nA sampai

60 nA.

c.) Arus bias masukan (Input bias current): ini adalah nilai rata-rata yang muncul di dalam terminal masukan membalik (inverting input) dan masukan tak membalik (non-

inverting input) dari sebuah Op-Amp:

d.) Penyimpangan tegangan offset masukan (Input offset voltage drift): ini adalah rasio

perubahan dari tegangan input masukan terhadap perubahan temperatur.

e.) Penyimpangan arus offset masukan (Input offset current drift): ini adalah perubahan

dari arus offset masukan terhadap perubahan temperatur.

f.) Hambatan masukan (Input resistance): ini adalah perbedaan hambatan masukan yang

dapat diukur pada salah satu terminal masukan dengan terminal lainnya yang terhubung

ke tanah. Hal ini terjadi pada range 100 k sampai 1M.

g.) Hambatan keluaran (Output resistance): ini adalah hambatan yang diukur diantara

terminal keluaran pada Op-Amp dan tanah. Hal ini terjadi pada range 40 sampai

100.

12


h.) Rasio penolakan mode umum (Common Mode Rejection Ratio (CMRR)): diartikan

sebaga rasio perbedaan dari tegangan tambahan (AD) sampai tegangan tambahan mode

umum (ACM) :

Dimana ACM adalah tegangan tambahan mode umum dan diberikan sebagai:

Dimana VOCM = tegangan keluaran mode umum

VCM = tegangan masukan mode umum

CMRR sering diekspresikan dengan desibels (dB). Pada ruang lingkup praktisnya,

nilai ACM sangatlat kecil dan nilai AD sangatlah besar maka dari itu nilai dari CMRR

sangat besar, tetapi bukan tak terhingga.

i.) Tingkatan tinggi (Slew rate): tingkatan maksimum pada perubahan tegangan output terhadap waktu. Satuan yang digunakan adalah V/s (volt per microsekon).

j.) Rasio penolakan penyaluran tenaga atau rasio penolakan penyaluran tegangan (Power

Supply Rejection Ratio (PSRR) or Supply Voltage Rejection Ratio (SVRR)): diartikan

sebagai perubahan pada sebuah Tegangan offset masukan (Vio) Op-Amp yang

disebabkan variasi pada penyaluran tegangan.

13


BAB V

PENUTUP

5.1) Kesimpulan

Op-Amp merupakan alat yang dapat diterapkan dalam peralatan elektronik saat ini

sebagai alat yang memperbesar daya output dan lain sebagainya demi pemenuhan

kebutuhan daya yang dibutuhkan oleh alat elektronik tersebut.

5.2) Saran

a.) Op-Amp dapat diterapkan tdak hanya pada peralatan elektronik melainkan juga

dapat diterapkan dalam berbagai mesin kapal laut.

b.) makalah ini masih jauh dari sebuah kesempurnaan sehingga saya berharap ada

yang dapat meninjau ulang makalah ini dan bersama-sama memperbaiki

kesalahannya.

14


DAFTAR PUSTAKA

http://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electronic/opampvar.html

http://www.ilmu.8k.com/pengetahuan/opamp.html

http://rangkaianelektronika.info/penguat-operasional-opamp/

tugas op-amp jaka

Documents