Lapporan Non Inverting

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR 2 PENGUAT OPERASIONAL AMPLIFIER ( OP-Amp )

Disusun Oleh : Sinta Rusdiana 170210102104 Kelas : C

PENDIDIKAN FISIKA – PENDIDIKAN MIPA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS JEMBER 2019

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Operasional amplifier ( OP-Amp ) merupakan suatu perangkat elektronika yang berfungsi sebagai penguat listrik berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua buah input, inverting ( pembalik ) dan non-inverting ( tak membalik ) dengan sebuah terminal output. Sebuah OP-Amp memiliki dua koneksi catu daya yaitu satu catu daya positif dan satu lagi catu daya negative. Sebuah OP-Amp terdiri dari beberapa transistor, diode, resistor dan kapasitor yang terkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan gain ( penguatan ) yang tinggi pada pada rentang frekuensi yang luas. Dalam Bahasa inodnesia operational amplifier sering disebut dengan penguat operasional. OP-Amp sering digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-macam atau dapat juga digunakan untuk operasi-operasi tak linier, dan sering disebut sebagai rangkaian terpadu linear dasar. Penguat operasional ( OP-Amp ) merupakan komponen elektronika analoh yang berfungsi sebagai amplifier ultiguna yang umunya dikemas dalam bentuk IC. Sebuah IC OP-Amp bisa terdiri lebih dari bebrapa rangkaian OP-Amp. Jumblah rangkaian OP-Amp dalam suatu kemasan Ic dapat dibedakan menjadi single OP-Amp, dual OP-Amp dan qual OP-Amp. Ada juga IC yang didalamnya terdapat rangkaian OP-Amp disamping rangkaian utama lainya. Dalam rangkaian penguat, sifat-sifat rangkaian tersebut ditentukan oleh feedback di luar penguat sehingga setiap penguat ( amplifier ) yang ditentukan oleh feedback itu dinamakan penguat operasional. Prinsip kerja sebuah operasional amplifier ( OP-Amp ) adalah membanding nilai kedua input ( input inverting dan non-inverting ), apabila kedua input bernilai sama maka output OP-Amp tidak ada ( nol ) dab apabila terdapat perbedaan nilai input keduanya maka output OP-Amp akan memberikan tegangan output. Sebagai penguat operasional ideal operasional amplifier memiliki karakteristik impedansi input ( Zi ) sebesar tak terhingga ( ∞ ) , impedansi output ( Zo ) sebesar nol ( 0 ) , penguat tegangan ( AV ) sebesar tak terhingga ( ∞ ), band width respon frekuensi sebesar tak terhingga ( ∞ ) , Vo sebesar 0 ( nol ) apabila V1=V2 dan tidak tergantung pada besarnya V1. 1.2 Rumusan Masalah 1.2.1. Bagaimana laju perubahan tegangan ( slew rate ) pada operasional amplifier ? 1.2.2 Bagaimana CMRR pada potensional amplifier ?

1.3 Tujuandan Manfaat 1.3.1 Mahasiswa dapat menententukan laju perubahan tegangan ( slew rate ) pada operasional amplifier . 1.3.2 Mahasiswa dapat menentukan CMRR pada potensional amplifier.

BAB 2 DASAR TEORI Penguat oprasional amplifier pertama kali dibuat pada tahun 1940-an dengan menggunakan tabung-tabung hampa yang berfungsi untuk menjalankn operasi-opersi mtemtika seperti penjumblhn, pengurngn, perklin, pembagian, pengintegralan, serta pengintegrasian secara listrik yang memungkinkan diperoleh solusi dari persamaan-persamaan diferensial dengan menggunakan Teknik-teknik rangkaian terintegrasi ( IC ) yang membuat OP-Amp ini memiliki ukuran yang jauh lebih kecil, memiliki kehandalan yang lebih tinggi, serta mengkonsumsi daya lebih sedikit, disbanding dengan OP-Amp tempo dulu ( William H,2005:151 ). Sebuah penguat ( amplifier ) adalah sebuah alat yang memperbesar sinyal. Inti dari sebuah penguat adalah sebuah sumber yang dikontrol oleh sebuah sinyal input. Terminal referensi input dan output sering dihubungkan bersama dan membentuk sebuah simpul referensi Bersama. Ketika terminal outputnya terbuka kita punya V2=Kv, dengan k adalah factor pengali, disebut sebagai keuntungan ( gain ) rangkaian terbuka. Secara berurutan, resistor Ri dan Ro adalah hambatan input dan output dari penguat. Untuk operasi yang lebih baik, diharapkan Ri bernilai tinggi dan Ro bernilai rendah. Dalam sebuah penguat ideal, Ri = ∞ dan Ro=0. Penyimpangan dari kondisi di atas dapat mengurangi keuntungan total. Keuntungan dari sebuah penguat dapat dikendalikan dengan mengumpan balikkan sebagian dari outputny ke inputnya seperti yang dilakukan untuk penguat ideal melalui resistor umpan balik R2, resistor umpan balik mempengaruhi total keuntungan dan membuat penguatnya kurang sensitive terhadap variasi dalam k (Schaum,2004:42-45). Penguat operasional ( OP-Amp ) merupakan penguat elektronika yang paling banyak digunakan. Nama ini didapatkan dari fakta bahwa penguat ini mampu melakukan operasioperasi matematik seperti penjumblahan,pengurangan,pengalian,pendiferensialam,integrasi, dan konversi analaog-digital atau sebaliknya. Penguat ini dapat pula dipakai sebagai komparator atau filter. OP-Amp memiliki dua masukan tetapi hanya satu keluaran. Karena itu, penguat ini sering disebut sebagai penguat differensial input, single ended output. Gambar tersebut juga menunjukkan terminal Vcc dan Vee. Keduanya merupakan sumber tegangan yang diperlukan untuk memberikan daya pada OP-Amp. Umunya Vcc sebesar +15 volt dan Vee sebesar -15 volt. Kedua terminal ini tidak ditampilkan pada rangkaian OP-Amp karena hanya berfungsi untuk meneydiakan daya ( tidak diperlukan dalam analisis rangkaian yang melibatkan OP-Amp ) ( Siampar : 147 ). OP-Amp pada dasarnya adalah sebuah differensial amplifier ( penguat diferensial ) yang memiliki dua masukan. Input ( masukan ) OP-Amp 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 OP-Amp menjadi tidak stabil, dan penguatannya menjadi tidak terukur ( infinite ). Disinilah peran rangkaian negative feedback ( umpan balik negative )

diperlukan, sehingga OP-Amp dapat dirangkai menjadi aplikasi dengan nilai penguatan yang terukur ( finite ). Impedansi input Op-Amp ideal mestinya adalah tak terhingga, sehingga mestinya arus input pada tiap masukannya adalah 0. Sebagai perbandingan praktis, OP-Amp LM741 memiliki impedansiinput ( Zi ) sebesar 106 ohm. Nilai impedansi ini masih relative sangat besar sehingga arus input OP-Amp LM741 mestinya sangat kecil. Ada dua aturan penting dalam melakukan Analisa rangkaian OP-Amp berdasarkan karakteristik OP-Amp ideal. Pertama berdasarkan perbedaan tegangan anatar input V+ dan V- adalah nol ( 0 ) dan yang kedua berdasarkan arus pada input OP-Amp adalah nol ( 0 ) ( imam,muda.2013:110-111 ).

BAB 3. METODOLOGI 3.1 Eksperimen Penyearah Dioda 3.1.1 Modul praktikum 3.1.2 Aplikasi multisim 3.1.3 DC power supply 3.1.4 Functio generator 3.1.5 Multimeter digital 3.1.6 Operasional amplifier ( OP-Amp ) 741 3.1.7 resistor

3.2 Prosedur Eksperimen 3.2.1 Eksperimen 1 3.2.1.1 susun rangkaian seperti gambar 44.1

3.2.1.2 Hubungkan sirkuit yang ditunjukkan pada gambar 44.1. OP-Amp dikonfigurasikan sebagai pengikut tegangan non-inverting. Hubungkan osiloskop seperti pada gambar dan serta atur seperti berikut : - basis waktu

: 5 us/div

- saluran 1

: 2 div

- saluran 2

: 2 div

3.2.1.3 Gunakan daya DC sebesar 25 KHz dan Vpp 6. Amati bentuk kedua gelombang yang identik. 3.2.1.4 Pada grafik 44.1 tambahkan satuan waktu dan amplitude serta buat sketsa bentuk gelombang. 3.2.1.5 Ukur tegangan puncak-kepuncak dari gelombang output dan catat sebagai Δv. 3.2.1.6 Ukur jumbalh waktu yang dibutuhkan oleh gelombang untuk berubah dari satu puncak kepunvak lainnya. Catat data pada tabel 3.2.1.7 hitunglah laju perubahan tegangan OP-Amp menggunakan rumus : 𝛥𝑣

Slew rate = 𝛥𝑡

3.2.1.8 Ubah output fungsi generator menjadi sinyal gelombang arus. Pertahankan output pada 6 Vpp dimulai dengan frekuensi 1 KHz. Amati output OP-Amp sambal meningkatkan frekuensinya. Sesuaikan frekuensi generator dengan nilai dimana anda bisa mendeteksi gelombang sinus. 3.2.1.9 menggunakan rumus langkah 7, hiyung laju perubahan tegangan OP-Amp 3.2.1.10 matikan daya dari generator fungsi, lalu lepaskan daya DC dari sirkuit.

3.2.2 Eksperimen 2 44.3 3.2.2.1 rangkai rangkaian seperti pada gambar 44.3

3.2.2.2 hitung penguatan mode diferensial menggunakan rumu A=

𝑅𝑓 𝑅𝑖

3.2.2.3 Gunakan daya DC dan gelombang sinus 6 Vpp dan frekuensi sebesar 60 hz ke input. 3.2.2.4 Amati sinyal input dan output pada osiloskop. Anda harus melihat melihat sinyal input 6 Vpp dan sinyal kecil pada otput. 3.2.2.5 Hitung voltase AC 3.2.2.6 Hitung rasio penolakan mode umum dalam dB, menggunakan rumus : 𝐴

CMRR : log𝐴𝑐𝑚 CMRR :…. 3.2.2.7 Matikan daya dari generator fungsi, lalu lepaskan daya DC dari sirkuit.

BAB 4 PEMBAHASAN 4.1 Hasil Gambar

Slew rate

sr

44.1

0,15 v/s

1,1304 v/s

Gambar

Acl

Acm

CMRR

44.3

1.000

0,021

94 dB

4.2 Analisa Data 1. Hitung nilai slew rate - Gambar 1 Slew rate :

Δ𝑣 Δ𝑡

6

= 40 = 0,15 𝑣/𝑠

SR = 2𝜋𝐹𝑚𝑉𝑝 = 2 . 3,14 . 0,03 . 6 = 1,1304 V/s

2. Hitung nilai CMRR Acl =

𝑅𝑓 𝑅𝑙

=

1.000.000

= 1000

1000 𝑉𝑖𝑛 0,125

ACM = 𝑉 𝑜𝑢𝑡 =

6 𝐴𝑐𝑙

= 0,021

CMRR = 20 𝑙𝑜𝑔 𝐴𝑐𝑚 1000

= 20 𝑙𝑜𝑔 0,021 = 94 dB

4.3 Pembahasan Operasional amplifier ( OP-Amp ) merupakan suatu penguat tinggi yang terintegrasi dalam sebuah IC yang memiliki dua buah input inverting dan sebuah output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karateristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier ( OP-Amp ). Op-Amp digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-macam atau dapat juga digunakan untuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-macam atau dapat juga digunakan untuk operasi-operasi tak linier, dan sering disebut sebagai rangkaian terpadu linier dasar. Prinsip kerja dari operasional amplifier ( OP-Amp ) adalah dengan membandingkan nilai kedua input ( inverting dan non-inverting ), apabila kedua input bernilai sama maka output OPAmp tidak ada ( nol ) dan apabila terdapat perbedaan nilai input keduanya maka output Op-Amp

akan memberikan tegangan output. Rangkaian dasar operasional amplifier dibuat dari bipolar transistor ( BJT ). Prinsip utama pada rangkaian penguat non-inverting adalah penguat yang memiliki masukan yang dibuat melalui input pada rangkaian inverting. Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan tegangan inputnya. Bentuk sinyal masukan dan keluaran yaitu sinusoidal dikarenakan sumber yang digunakan berasal dari generator AC. Karakteristik penguatan non-inverting adalah menguatkan tegangan input, jika ditinjau dari rangkaian ketika melakukan penguatan non-inverting maka tegangan input dihubungkan dengan pin non-inverting dan pin inverting di groundkan. Hal yang perlu diperhatikan agar penguatan yang terjadi pada VCC+ dan VCC- harus diperhitungkan agar penguatan yang terjadi maksimal, dikarenakan VCC+ dan VCC- merupakan batas penguatan, jika penguatan yang terjadi melibihi batas tegangan VCC maka akan terjadi pelemahan pada sinyal output serta tegangan outputnya. Ada beberapa factor yang mempengaruhi penguatan pada OP-Amp yaitu pengeluaran resistor feedback ( Rf ) dan frekuensi. Nilai frekuensi yang diberikan kepada rangkaian penguatan noninverting semain besar nilai frekuensi yang diberikan, maka nilai tegangan keluaran atau outpunya akan semakin kecil hal ini karena parameter OP-Amp LM 741 memiliki unity-gain frekuensi sebesar 1Mhz. OP-Amp inverting atau membalik memiliki ciri-ciri keluaran yang terbalik dari masukkan. Ketika diberi tegangan masukan ( input ) positir + maka tengan keluaran ( output ) negative -. Tanda – menunjukkan bahwa polaritas Vo berkebalikan dengan Vn. Karakteristik penguatan inverting pada OP-Amp adalah menguatkan tegangan input namun pembalik, artinya penguatan yang terjadi nantinya memiliki nilai tegangan output yang negative atau berbeda dengan bentuk sinyal tegangan input. Jika ditinjau dari rangkaian ketika melaukan panguatan inverting maka tegangan input dihubungkan dengan pin inverting pada OP-Amp dan pin non-inverting di groundkan. Sama halnya dengan OP-Amp non-inverting pada OP-Amp inverting juga terdapat beberapa factor yang mempengaruhi penguatan, antara lain resistor feedback ( Rf ) saat pengukuran Rf berfungsi sebgai variasi penguatan dan frekuensi, dimana semakin besar frekuensi yang diberikan maka penguatan yang terjadi mengalami pelemahan atau penguatan yang tidak maksimal. Penguatan OP-Amp akan melemah seiring dengan naiknya nilai frekuensi sinya input. Dari kedua fakta yang telah kita ketahui dalam kita kesimpulan apabila nila penguatan OPAmp non-inverting dan inverting bergantung pada nilai frekuensi yang diberikan. Pada noninverting semakin besar maka nilai tegangan keluarannya atau outpun akan semain kecil. Untuk OP-Amp invering, semain besar nilai frekuensi yang diberikan maka penguatan yang terjadi semakin melemah karena penguatannya tidak maksimal.

BAB 5. PENUTUP 5.1 Kesimpulan 5.1.1 laju perubahan tegangan baik OP-Amp inverting maupun non-inverting bergantung pada frekuensi. Pada inverting semakin besar frekuensi yang diberikan maka penguatannya akan semakin lemah dan pada inverting semakin besar frekuensi maka tegangan keluarannya akan semain kecil. 5.1.2

DAFTAR PUSTAKA

Hayt, William.2005.Rangkaian listrik edisi ke eman jilid satu.Erlangga:Surabaya Imam,muda.2013.elektronika dasar.gunung Samudra:malang Schaum.2004.rangkaian listrik. Erlangga : Surabaya Sutikno,Lina.2000.Teori Aplikasi Op-Amp.Jakarta:Iniversitas Mercubuana

LAMPIRAN PERHITUNGAN LAMPIRAN 3. Hitung nilai slew rate - Gambar 1 Slew rate :

Δ𝑣 Δ𝑡

6

= 40 = 0,15 𝑚

SR = 𝟐𝝅𝑭𝒎𝑽𝒑 = 2 . 3,14 . 0,03 . 6 = 1,1304 V/s

4. Hitung nilai CMRR Acl =

𝑹𝒇 𝑹𝒍

=

𝟏.𝟎𝟎𝟎.𝟎𝟎𝟎

= 1000

𝟏𝟎𝟎𝟎 𝑽𝒊𝒏 𝟎,𝟏𝟐𝟓

ACM = 𝑽 𝒐𝒖𝒕 =

𝟔 𝑨𝒄𝒍

= 0,021

CMRR = 20 𝒍𝒐𝒈 𝑨𝒄𝒎 1000

= 20 𝑙𝑜𝑔 0,021 = 94 dB

LAMPIRAN GAMBAR -

Rangkaian 1

-

Gambar gelombang rangkaian 1

-

Rangkaian 2

-

Gambar gelombang rangkaian 2