A. TUJUAN I.
Membuktikan secara eksperimental bahwa penguatan suatu op-amp dapat diatur dan dapat bernilai negatif.
II.
Mampu mengoperasikan op-amp sebagai amplifier non inverting.
III.
Mampu mengoperasikan op-amp sebagai amplifier inverting.
IV.
Mampu mengoperasikan op-amp sebagai diff. Amp.
V.
Menguji pengubah tegagan ke arus.
VI.
Menguji pengubah arus ke tegangan.
B. DASAR TEORI Penguat operasional adalah perangkat yang sangat efisien dan serba guna. Contoh penggunaan penguat operasional adalah untuk operasi matemati ka sederhana seperti penjumlahan seperti penjumlahan dan dan pengurangan pengurangan terhadap terhadap tegangan listrik hingga hingga dikembangkan kepada penggunaan aplikatif seperti komparator dan dan osilator dengan dengan distorsi rendah. (Carter, (Carter, Bruce, 2010) 2010) Operational-amplifier (op-amp) dapat dikatakan sebagai penguat dengan multistage yang mempunyai input diferensial. op-amp dikemas dalam rangkaian terintegrasi (IC). Sebuah op-amp ideal memiliki ciri-ciri antara lain (Nave, Carl Rod, 2006 ) : ) : 1. Gain voltage tidak terbatas. 2. Impedansi input tinggi. 3. Impedansi output rendah. 4. Penguatan open loop tinggi. 5. Lebar pita frekuensi tak hingga. 6. Dapat dikonfigurasi dengan umpan balik. 7. Tegangan output nol bila kedua tegangan input sama. Pada kenyataannya, op-amp memiliki nilai batas tertentu, tergantung jenis metode pembuatan op-amp tersebut. 1.Op-Amp Inverting Inverted op-amp adalah penguat menggunakan umpan balik negatif negatif untuk membalik dan menguatkan sebuah se buah tegangan. Resistor R f 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. (Delton, 1994)
Persamaan untuk op amp inverting ideal adalah:
Jika resistornya sama besar, gain = -1 dan digunakan pada sirkuit digital sebagai inverter (pembalik-pengubah).
2.Op-amp Non Inverting Non-inverting op-amp ini bertujuan untuk mengusahakan arus antara RF dan R pada output (-) op-amp menjadi nol dan menyebabkan tegangan pada titik tersebut sama dengan tegangan input. Persamaannya: Zin = ~
Dan penguatannya:
3.Op-amp Sebagai Penjumlah
Op-amp ini dapat menggunakan input lebih dari satu dan menjumlahkan tegangan input tersebut. Outputnya terbalik dan Impedansi masukan (Z) ke-n adalah Rn. Persamaannya:
4.Op-amp Diferensial Amplifier ini menggunakan/menggabungkan input inverting op-amp dan non-inverting op-amp. Jika semua resistor memiliki besaran yang sama, maka akan menjadi penguat lurus.
5.Pengubah tegangan ke arus
Pada rangkaian ini, arus yang mengalir pada R beban adalah sinyal outputnya. Sinyal output tersebut proporsional dengan tegangan input sesuai persamaan:
>
6.Pengubah arus ke tegangan
Pengubah tegangan ke arus adalah rangkaian untuk mengubah sinyal berarus kecil (>0,01 mikroampere) sehingga dapat dilakukan pengukuran tegangan yang proporsional. Vout= - Iin Rf
*dengan syarat Iin mengalir melalui Rf
C. ALAT DAN KOMPONEN PERCOBAAN I.
Sumber tengangan 15V
II.
Osiloskop
III.
Multimeter
IV.
Generator Fungsi
V. VI.
op-amp 741 Resistor
D. PROSEDUR PERCOBAAN I.
Penguat op-amp Inverting 1.Menyusun rangkaian seperti pada gambar 1.1 2.Membandingkan tegangan output dengan input. 3.Memperbesar output pada generator fungsi. 4.Mengukur dan mencatat data tegangan ouput dan input pada kondisi ini. 5.Menghitung penguatan tegangan dan membandingkan fase tegangan input dan output. 6.Mematikan op-amp dan mengganti R1 dengan beberapa harga yang berbeda dan mengulangi dari langkah 1 s/d 5
II.
Penguat op-amp non Inverting 1.Menyusun rangkain seperti gambar 1.2 2.Melakukan langkah-langkah seperti percobaan I.
III.
op-amp Sebagai Penjumlah 1.Menyusun Rangkaian seperti gambar 1.3 2.Menutup saklar S1 dan membuka S2 lalu mencatat tegangan V1 dan Vout. 3.Membuka saklar S1 dan tutup S2 lalu mencatat tegangan V2 dan V1 4.Menutup saklaar S1 dan S2 lalu mencatat tegangan Vout. 5.Mematikan power ke op-amp dan menukar polaritas V1 dan lakukan seperti langkah 4. 6.Merancang rangkain penguat seperti gambar 1.3 agaar menghasilkan Vout sebesar -4,5 dengan input 1,5 V.
IV.
Differensial 1.Menyusun rangkaian seperti gambar 1,,4 2.Memberian V1 = 0,2 V dan V2=0,3 V 3.Mencatat Vout yang terukur. 4.Mengubah Rf menjadi 50k Ω dan mencatat Vout.
V.
Pengubah Tegangan ke Arus 1.Menyusun rangkaian seperti gambar 1,5 2.Mengatur variabel resistor P1 sehingga didapat V3=1 V 3.Mencatat arus output 4.Mengubah variabel resistor hingga didapat Vin yang berbeda, ulangi langkah 1 s/d 3.
VI.
Pengubah Arus ke Tegangan 1.Menyusun rangkaian seperti gambar 1,6. 2.Mengatur P1 sehingga arus input = o,1 mA 3.Mencatat Vout 4.Mengubah variable resistor sehingga I unput berbeda, ulangi langkah 1 s/d 3.
E. TUGAS PENDAHULUAN
Gambar 1.1 Op-amp Inverting
Gambar 1.2 Op-amp non-inverting
Gambar 1.3 Op-amp penjumlah
Gambar 1.5 Pengubah tegangan ke arus
I.
Persamaan penguatan 1.1.1
2.1.2
Gambar 1.4 Differential Amplifier
Gambar 1.6 Pengubah arus ke tegangan
3.1.3
II.
Umpan balik negatif adalah mengambil sebagian dari output untuk diumpankan lagi ke bagian input lagi dan bergabung dengan input awalnya tadi dengan tujuan untuk mengecilkan, meng ”counter ” atau mengurangi input awal tadi sehingga mendapatkan perbandingan nilai output terhadap input (gain) yang konstan.Negative feedback mencegah output terlalu besar dan menyebabkan output cenderung konstan sehingga sistem penguatan sinyal menjadi stabil dan mantap.
III.
Kelebihan penguat operasional (op amp):
1. 2. 3. 4.
Impedansi input yang tinggi sehingga tidak membebani penguat sebelumnya. Impedansi output yang rendah sehingga tetap stabil walau dibebani oleh rangkaian selanjutnya. Lebar pita (bandwidth) yang lebar sehingga dapat dipakai pada semua jalur frekuensi audio (woofer, midle, dan tweeter) Komponen ini memiliki penguatan (A) yang sangat besar, Impedansi input yang besar, (Zin) dan Impedansi Output yang kecil (Zout). Selain dari itu, kemampuan interval frekuensi dari komponen ini sangat lebar.
Kekurangan: 1.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.
IV.
Syarat utama sebuah rangkaian differential amplifier dengan op-amp: 1.Memiliki dua input non inverting dan inveerting 2.Memiliki nilai Rf yang sama dengan resistor lainnya agar menjadi penguat lurus.
V.
Skema
1.
Referensi: Nave, Carl Rod (2006 )."HyperPhysics - Operational Amplifier" . Department of Physics and Astronomy, Georgia State University. Carter, Bruce; Brown, Thomas."Handbook of Operational Amplifier Applications" . Texas Instruments. 2010. Horn, Delton (1994). Basic Electronics Theory (ed. 4). McGraw-Hill Professional.
