MODUL 2 RANGKAIAN PENGUAT OPERASIONAL Galih Fajar Ramadhan (18315002) Asisten: Tommy Wijaya Tanggal Percobaan: 23/09/2016 EL2101-Praktikum Rangkaian Elektrik Laboratorium Dasar Teknik Elektro - Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB
Abstrak
Praktkum Modul ini mngenai penyusunan berbagai jenis rangkaian penguat operasional, memahami penggunaan penguat operasional, serta penggunaan rangkaian-rangkaian standar penguat operasional pada komputasi analog sederhana.
2.3
Arus listrik atau dalam versi bahasa inggris sering disebut "electric current" dapat didefinisikan sebagai jumlah muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Biasanya arus memiliki satuan A (Ampere) atau dalam rumus terkadang ditulis I. Arus listrik merupakan gerakan kelompok partikel bermuatan listrik dalam arah tertentu.
Kata kunci: Instrumen, tegangan, arus, multimeter. 1.
PENDAHULUAN
Praktikum modul ini secara garis besar akan menyususn berbagai jenis rangkaian penguat operasional (Op-Amp). Selain disusun, akan diukur pula hubungan antara tegangan masuk dan tegangan keluar dari rangkaian. Dan yang terakhir, akan dibuat contoh penyusunan rangkaianrangkaian standar Op-Amp untuk mengaplikasikan fungsi tertentu. 2. 2.1
2.2
Arah arus listrik yang mengalir dalam suatu konduktor adalah dari potensial tinggi ke potensial rendah (berlawanan arah dengan gerak elektron). Satu ampere sama dengan 1 couloumb dari elektron melewati satu titik pada satu detik. Pada kasus ini, besarnya energi listrik yang bergerak melewati konduktor (penghantar).
S TUDI PUSTAKA
Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya. Pada zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, sekalipun kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran elektron yang bermuatan negatif ke arah yang sebaliknya.
MULTIMETER
Multimeter adalah alat ukur yang dipakai untuk mengukur tegangan listrik, arus listrik, dan tahanan (resistansi). Itu adalah pengertian multimeter secara umum, sedangkan pada perkembangannya multimeter masih bisa digunakan untuk beberapa fungsi seperti mengukur temperatur, induktansi, frekuensi, dan sebagainya. OSILOSKOP
Osiloskop adalah alat ukur Elektronik yang dapat memetakan atau memproyeksikan sinyal listrik dan frekuensi menjadi gambar grafik agar dapat dibaca dan mudah dipelajari. Dengan menggunakan Osiloskop, kita dapat mengamati dan menganalisa bentuk gelombang dari sinyal listrik atau frekuensi dalam suatu rangkaian Elektronika. Pada umumnya osiloskop dapat menampilkan grafik Dua Dimensi (2D) dengan waktu pada sumbu X dan tegangan pada sumbu Y.
ARUS
2.4
TEGANGAN
Tegangan listrik (Voltage) adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik. Tegangan dinyatakan dalam satuan V (Volt). Besaran ini mengukur energi potensial sebuah medan listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensi listrik satu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi. Tenaga (the force) yang mendorong elektron agar bisa mengalir dalam sebuah rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah nilai dari beda potensial energi antara dua titik. Pada sebuah rangkaian, besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan elektron pada titik satu dengan titik yang lainnya merupakan jumlah tegangan.
Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB
1
2.5
H AMBATAN
Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan dinyatakan dalam satuan ohm. Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa derajat pergesekan, atau bergerak berlawanan.
operasional amplifier (Op-Amp). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output. 2.9
IC LM741 merupakan operasional amplifier yang dikemas dalam bentuk dual inline package (DIP). Kemasan IC jenis DIP memiliki tanda bulatan atau strip pada salah satu sudutnya untuk menandai arah pin atau kaki nomor 1 dari IC tersebut. Penomoran IC dalam kemasan DIP adalah berlawanan arah jarum jam dimulai dari pin yang terletak paling dekat dengan tanda bulat atau strip pada kemasan DIP tersebut.
Gerak berlawanan ini yang biasanya disebut dengan hambatan. Besarnya arus didalam rangkaian adalah jumlah dari energi yang ada untuk mendorong elektron, dan juga jumlah dari hambatan dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya arus. 2.6
HUKUM OHM
3.
Hukum Ohm adalah suatu pernyataan bahwa besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya. 2.7
Hukum Kirchhoff 1 merupakan Hukum Kirchhoff yang berkaitan dengan dengan arah arus dalam menghadapi titik percabangan. Hukum Kirchhoff 1 ini sering disebut juga dengan Hukum Arus Kirchhoff atau Kirchhoff’s Current Law (KCL).
2.8
1.
Power Supply DC (2)
2.
Multimeter (2)
3.
Osiloskop (1)
4.
Generator sinyal (1)
5.
Kit Breadboard (1)
6.
IC LM741 (7)
7.
Kapasitor 1 nF (1)
8.
Resistor 1 kΩ (6)
9.
Resistor 1,1 kΩ (2)
10. Resistor 2,2 kΩ (7)
Bunyi Hukum Kirchhoff: “Arus Total yang masuk melalui suatu titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik sama dengan arus total yang keluar dari titik percabangan tersebut.”
Bunyi Hukum Kirchhoff 2: “Total beda potensial pada suatu rangkaian tertutup adalah nol”
METODOLOGI
ALAT DAN BAHAN :
HUKUM K IRCHOFF
Hukum Kirchhoff 2 merupakan Hukum Kirchhoff yang digunakan untuk menganalisis tegangan (beda potensial) komponenkomponen elektronika pada suatu rangkaian tertutup. Hukum Kirchhoff 2 ini juga dikenal dengan sebutan Hukum Tegangan Kirchhoff atau Kirchhoff’s Voltage Law (KVL).
IC LM741
11. Resistor 3,3 kΩ (4) 12. Kabel
3.1
R ANGKAIAN PENGUAT NONINVERTING
1.
Susun rangkaian penguat non-inverting seperti pada modul di breadboard.
2.
Ukur dan catat nilai aktual resistor 1 kΩ.
3.
Catat nilai Vin dan Vout untuk node A-D.
3.2
R ANGKAIAN PENGUAT INVERTING
1.
Susun rangkaian penguat inverting seperti pada modul di breadboard.
2.
Ukur dan catat nilai aktual resistor yang digunakan..
3.
Catat nilai Vin dan Vout untuk node A dan node B.
4.
Selanjutnya, pasang generator sinyal sebagai Vin dengan frekuensi 500Hz. Atur
PENGUAT OPERASIONAL
Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan noninverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada
Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB
2
keluaran generator sinyal hingga Vout = 4 Vpp. 3.3
R ANGKAIAN PENGUAT PENJUMLAH
1.
Susun rangkaian penguat penjumlah seperti pada modul di breadboard, yang merupakan modifikasi dari rangkaian penguat non-inverting dengan menambahkan input generator sinyal Vin2
2.
Ukur dan catat nilai aktual resistor yang digunakan.
3.
Buka sambungan dari titik ke rangkaian. Pasang generator sinyal sebagai Vin dengan frekuensi 500Hz. Atur keluaran generator sinyal hingga Vout = 4 Vpp.
4.
Sambungkan Vp ke node A, kemudian amati dengan siloskop dan catat nilai Vin dan Vout
5.
Lakukan langkah 4 untuk node B.
3.4
4.
H ASIL DAN A NALISIS
Percobaan dilakukan dengan circuit simulator
1. Rangkaian Penguat Non-Inverting
R ANGKAIAN INTEGRATOR
1.
Susun rangkaian seperti pada modul di breadboard,
2.
Rangkai Vs dengan sinyal kotak menggunakan generator sinyal pada frekuensi 1kHz 0,5Vpp.
3.
Amati gelombang input dan output dengan osiloskop.
4.
Lankukan langkah 1-3 untuk generator sinyal 0,1 Vpp
3.5
R ANGKAIAN OP-A MP UNTUK OSCILLATOR
1.
Susun rangkaian seperti pada modul di breadboard.
2.
Catat frekuensi yang dihasilkan di node C.
3.
Lakukan kembali langkah 1-2 untuk nilainilai komponen sesuai tabel berikut: C1 (pF)
R4 (kΩ)
6,8
1000
3,9
2.
12
470
3,9
3.
12
1000
12
4
12
1000
3,9
No.
R1 dan (kΩ)
1.
R2
Gambar 4.1 Rangkaian penguat inverting Vp dihubungkan ke titik
V in (V)
Vout (V)
A 6 11.7 B 2 4 C -2 -4 D -5.99 -11.8 Tabel 4.1 Pengukuran tegangan DC rangkaian penguat non-inverting Analisis Hubungan V out dan Vin adalah Vout = 2.2Vin. Hasil sama dengan hitungan. 2. Rangkaian Penguat Inverting
Gambar 4.2 Rangkaian penguat non-inverting Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB
3
Vp dihubungkan Vin (V) Vout (V) ke titik A -1.62 3.57 -6 B -390x10 -1.189 x10 -6 Tabel 4.2 Pengukuran tegangan DC rangkaian penguat inverting
Analisis Hubungan V out dan Vin adalah Vout = 2.2(Vin + Vin2). Hasil sama dengan hitungan. Untuk pengukuran DC di titik B tidak akurat, dikarenakan Vin terlalu kecil, sehingga tegangan di pin 2 tidak dapat diabaikan .
4. Rangkaian Integrator
Vp dihubungkan Vin (V) Vout (V) ke titik A 0.909 4 B -390 m -1.189 m Tabel 4.3 Pengukuran tegangan AC rangkaian penguat inverting Analisis Hubungan V out dan Vin adalah Vout = 2.2Vin. Hasil sama dengan hitungan. Untuk pengukuran DC di titik B tidak akurat, dikarenakan Vin terlalu kecil, sehingga tegangan di pin 2 tidak dapat diabaikan.
Gambar 4.4 Rangkaian penguat integrator
3. Rangkaian Penguat Penjumlah
Gambar 4.5 Grafik plot gelombang input dan output dengan circuit simulator 5. Rangkaian Op-Amp untuk Oscillator
Gambar 4.3 Rangkaian penguat penjumlah Vp Vin2 Vout dihubungkan Vin (V) (V pp) (V pp) ke titik 1.818 A -1.62 3.57 1.818 B -390 m -1.189 m Tabel 4.4 Pengukuran tegangan AC rangkaian penguat penjumlah
Gambar 4.4 Rangkaian oscillator No.
R1 dan R2 (kΩ)
C1 (pF)
R4 (kΩ)
1.
6,8
1000
3,9
2.
12
470
3,9
Frekuensi (Hz)
Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB
4
3.
12
1000
12
4
12
1000
3,9
Tabel 4.4 Pengukuran frekuensi rangkaian oscillator
5.
K ESIMPULAN
Kesimpulan merupakan uraian singkat berupa rangkaian berikut: percobaan apa yang dilakukan, data hasil percobaan dan analisisnya. Daftar Pustaka dituliskan mengikuti aturan [3] untuk rujukan berupa textbook dan gunakan aturan [4] untuk rujukan berupa web site. Satu hal terakhir yang juga penting diperhatikan yaitu format laporan praktikum harus sesuai dengan template yang digunakan pada panduan penulisan laporan ini. Template laporan ini dapat di-download di http://labdasar.ee.itb.ac.id. D AFTAR PUSTAKA
[1]
https://arsvida.wordpress.com/2009/02/25/ listrik-arus-tegangan-hambatan-daya/, 12 September 2016, 22:42
[2]
https://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Ohm, 14 September 2016, 9.13
[3]
http://teknikelektronika.com/pengertianbunyi-hukum-kirchhoff-1-2/, 14 September 2016, 9.13
Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB
5
