Laporan Praktikum – Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika – FMIPA Unsoed
1
MODUL 3 OP-AMP (Operasional Amplifier)
Khairunnisa Syifa Rizkia (K1C015002)
Asisten: Anies.W
Tanggal Percobaan: 29/Mei/2017
PAF15210P-A ELEKTRONIKA DASAR II
Laboratorium Elektronika, Instrumentasi dan Geofisika – Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Unsoed
Abstrak
Praktikum Operational Amplifier sebagai penguat Inverting bertujuan untuk mengetahui hambatan masukan Op-Amp dan penguatan Op-Amp sebagai penguat pembalik yang dirangkai dengan mode kerja inverting, Metode pengambilan data dilakukan melalui pengamatan gelombang pada osiloskop untuk menentukan tegangan generator, tegangan masuk, dan tegangan keluar digunakan dua buah batrai 9 volt sebagai tegangan sumber. Hasil bagi antara tegangan input dengan arus inilah yang disebut nilai hambatan masukan (Rin), dan hasil bagi anatar tegangan output dengan tegangan input disebut penguatan pembalik. Nilai hambatan masuk yang diperoleh sesuai terhadap karakteristik Op-Amp, sedangkan nilai pengatan membalik tidak sesuai terhadap teori yakni tidak terjadi peningkatan anatara R1, R2, R3. ketidak akuratan hasil penguatan yang diakibatkan dari beberapa parameter dari karakteristik sebuah op-amp itu sendiri, dimana kualitas sebuah op-amp dianggap baik jika nilai parameter idealnya terpenuhi.
Kata kunci: Op-Amp, Hambatan masuk, Penguat balik.
Pendahuluan
Komponen elektronika yang paling penting dalam setiap rangkaian elektronika pada praktikum ini adalah sebuah penguat operasional. Penguat operasional (operational amplifier) atau yang biasa disebut op-amp merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan hambatan (coupling) arus searah yang memiliki faktor penguatan sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran. Penguat operasional pada umumnya tersedia dalam bentuk sirkuit terpadu dan yang paling banyak digunakan adalah rangkaian seri.
Menurut Hermanudin (2009), ada dua jenis penguat operasional yang sering didengar yaitu penguat inverting (membalik) dan non inverting (tak membalik). Rangkaian penguat inverting merupakan rangkaian penguat pembalik dengan impedansi masukkan sangat rendah. Sedangkan rangkaian non iverting merupakan rangkaian penguat tak membalik dengan impedansi masukkan yang tinggi. Pada praktikum ini bertujuan menetukan hambatan masukan Op-Amp, dan mengukur Op-Amp sebagai penguat pembalik..
Oleh karena itu, untuk lebih memahami penggunaan penguat operasional dalam sebuah rangkaian maka pada praktikum kali ini, akan dilakukan beberapa penggunaan Op-Amp dalam kasus sederhana yang meliputi sifat-sifat dasar Op-Amp, yakni sebagai penguat membalik (Inverting Amplifier)
Studi Pustaka
Operasional amplifier merupakan bentuk rangkaian terpadu yang terdiri dari perpaduan komponen-komponen elektronika, seperti transistor, resistor dan kapasitor yang dibuat dalam bentuk chip IC ( Integrated Circuit). Op-Amp pada dasarnya merupakan sebuah blok komponen yang sederhana, yang mempunyai dua masukkan dan satu keluaran. Op-Amp juga merupakan sebuah penguat arus dengan gain (penguatan) tinggi, tetapi dengan menggunakan kopling kapasitif yang tepat. Op-Amp adalah piranti solid state yang mengindera dan memperkuat sinyal masukan baik DC maupun AC. Op-Amp mempunyai karakteristik ideal sebagai berikut, yaitu: lebar pita yang tak berhingga (Infinite Bandwith), impedansi masukkan yang tak berhingga (Infinite Input Impedance) sehingga arus masukkan dapat diabaikan, dan impedansi keluaran sama dengan nol (Zero Output Impedance) sehingga keluaran penguat tidak terpengaruh oleh pembebanan [2].
Penguat tak membalik (non inverting) adalah sebuah Op-Amp yang diterapkan dalam modus penguat tak membalik atau non inverting, yaitu tegangan keluarannya, Vo mempunyai polaritas yang sama seperti tegangan masukan. Dari cara penyusunannya pun dapat dilihat bahwa sinyal masukan dihubungkan ke masukan non inverting, sehingga sinyal keluaran mempunyai fase yang sama dengan sinyal masukan. Rangkaian non inverting ini hampir sama dengan rangkaian inverting hanya perbedaannya adalah terletak pada tegangan inputnya dari masukan non inverting [5].
Rangkaian penguat pembalik sinyal masukan di berikan mealui sebuah resistor masukan (Ri) yang di hubungkan secara seri terhadap masukan pembalik (inverting input) yang di simbolkan dengan (-), sinal penguat operasional pada rsngkaian penguat penguat pembalik (inverting amplifier) di umpan balikan melalui (Rf) pada masukan yang sam [4].
Gambar 2.1. Rangkain pembalik
Metodologi
ALAT DAN BAHAN
Osiloskop (CRO)
Multimeter digital (MMD)
Generator Isyarat
Kit Praktikum Op-Amp
Breadboard
IC Op-Amp 741
Resistor
Dua buah batrai 9 Volt
CARA KERJA
Diagram 3.1. menentukan hambatan masukan
Diagram 3.2. menentukan hambatan masukan dengan beban
Diagram 3.3. menentukan penguatan penguat pembalik
Hasil dan Analisis
HASIL
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan diperoleh hasil yakni :
\
Tabel 4.1
Hambatan Masukan Op-Amp
VG (Volt)
Vi
(Volt)
VR =
VG-Vi
I = VR/R1
Rin =
Vi/I
1
1
0
0
~
Tabel 4.2
Hambatan Masukan Op-Amp dengan Beban
VG tanpa beban
Vi dengan beban
VR =
VG-Vi
I = VR/R1
Rin =
Vi/I
1,2
1
0,2
0,2
5
Tabel 4.3
Penguatan Op-Amp Pada Penguatan Membalik
Rn
VG
Vi
Vo
A =
Vo/Vi
R1= 1kohm
R2= 10kohm
R3 = 100kohm
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
ANALISIS DATA
Penguat operasional dalam bentuk rangkaian terpadu memiliki karakteristik yang mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. Karakteristik ideal pada op –amp yaitu:[1]
Gain tegangan tak berhingga.
Impedansi keluaran adalah nol.
Impedansi masukan tak berhingga.
Lebar pita (bandwidth) tak berhingga.
Common mode rejection (CMMR) tak berhingga.
Tegangan ofset nol (keluaran akan nol jika masukan nol).
Penguat membalik adalah suatu penguat dimana isyarat keluaran yang merupakan hasil penguatan, berbeda fasa 1800 dengan isyarat masukan atau berlawanan fasa. Pada penguat membalik, isyarat masukan diberikan ke masukan yang negatif dan masukan yang tidak membalik ditanahkan. Pada rangkaian penguat yang ideal memiliki syarat bahwa tegangan masukan sama dengan 0 dan impedansi masukan tak terhingga
Gambar 4.1. Rangkaian penguat memebalik
Berdasarkan rangkaian 4.1 dapat dinyatakan nilai tegangan keluar melalu rumus :
(1)
dimana
Zin = Rin karena V adalah bumi maya (virtual ground)
sebuah resistor dengan nilai :
(2)
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:
(3)
Tanda negatif menunjukkan bahwa keluaran adalah pembalikan dari masukan.[3]
Penguat membalik ini besarnya penguatan atau gain dirumuskan sebagai berikut:
(4)
Bila kita melihat table 4-3 dapat kita lihat bahwa nilai penguat A tidak mengalami perubahan, sehingga hasil yang diperoleh tidak sesuai dengan teori yang ada dimana penguatan A berbanding lurus dengan nilai hambatan R feed back seperti pada persamaan [6]. Eror yang terjadi bisaberasal dari tegangan sumber atau catudaya yang kurang terregulasi dengan baik sehingga masih terdapat noise tegangannya naik turun tidak konstan.
Dalam percobaan untuk mendapatkan bentuk sinyal output dan sinyal input seperti diatas dapat digunakan osciloscope doble trace dengan input A osciloscope dihubungkan ke jalur input penguat membalik (inverting amplifier) dan input B osciloscope dihubungkan ke jalur output penguat mebalik tersebut. Dengan alat ukur osciloscope yang terhubung seperti ini dapat dianalisa perbandingan sinyal input dengan sinyal output rangkaian penguat membalik (inverting amplifier) secara lebih life dalam berbagai perubahan sinyal input.
Berikut beberapa IC op-amp :
4558D (dual) = Bass bagus tapi boomy, vokal sember, trebel tumpul.
LM833 (dual) = Flat dengan dinamika musik yang cukup baik.
NE5532 (dual) = Flat dengan vokal yang enak ditelinga dan trebel yang bening. Detail sangat baik, namun bagi sebagian orang bass-nya terasa kurang.
TL072 (dual) = Cukup berisik, namun dengan dinamika yang baik.
LF353 (dual) = Suara banyak di frekuensi tengah, namun cukup natural dan detail. Trebel dan bass terasa lembut.
CA3140 (single) = Op-amp spesial dengan input MOSFET. Suara vokal dan trebel cukup enak ditelinga. Sayang versi dual-nya (CA3240) hanya diproduksi untuk kalangan industri dan militer.
LM324 (quad) = Noise cukup terdengar. Detail kurang bagus dan trebel tumpul.
OPA2134 (dual) = Op-amp pavorit bagi para audiophile dengan staging dan kedalaman musik yang sangat baik, tapi dengan detail dan dinamika musik yang kurang.
AD823 (dual) = Sangat detail dan sangat natural, dinamika mantap, dengan bass dan trebel yang sangat jela [1]
Kesimpulan
Berdasarkan hasil percobaan yang telah diperoleh, pada percobaan ini dapat disimpulkan bahwa :
Hambatan masukan Op-Amp tanpa beban didapatkan nilai tak hingga sesuai karakteristik Op-Amp dan berbeda dengan hambatan masukan Op-Amp dengan beban didapatkan nilai 6 ohm karena rangkaian dipengaruhi oleh beban atau penambahan resistor.
Nilai penguatan Op-Amp sebagai penguatan pembalik didapatkan nialai R1 = 1 ohm, R2 = 1 ohm, dan R3 = 1 ohm nilai tersebut dapat dikatakan tidak sesuai terhadap teori yang ada.
Daftar Pustaka
Elektronika .2012. http://elektronika-dasar.web.id/karakteristik-penguat-membalik-inverting-amplifier/. Diakses 31 Mei 2017 pukul 23.00 WIB.
Franco, Sergio, 2002. Design with operasional amplifiers dan analog integrated circuit. McGraw.san fransisco.
Horn, Delton, (1994), Basic Electronics Theory (edisi ke-4).McGraw-Hill Professional.
Kurniawan, 2014. Rangkaian Inverting Op- Amp. http:// Penguat Op- Amp (inverting op-amp) dan (non- inverting)- Elektronika. Html. Diakses tanggal 31 mei 2017 Pukul 23.00 WIB.
Sutanto. 2006. Rangkaian Elektronika. UI – Press: Jakarta.
Wahyudi. 2014. Elektronika Dasar 2. Mataram: FKIP Press Universitas Mataram.
Lampiran
