Telusuri

Memuat...

Kamis, 18 Oktober 2012

LAPORAN PENGUAT OPERATIONAL (OP-AMP)


BAB I
PENDAHULUAN
I.I Latar Belakang
      Penguat operasional (operational amplifier) atau yang biasa disebut op-amp merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan hambatan (coupling) arus searah yang memiliki bati (faktor penguatan) sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran. Penguat diferensial merupakan suatu penguat yang bekerja dengan memperkuat sinyal yang merupakan selisih dari kedua masukannya. Penguat operasional pada umumnya tersedia dalam bentuk sirkuit terpadu dan yang paling banyak digunakan adalah rangkaian seri. Penguat operasional dalam bentuk rangkaian terpadu memiliki karakteristik yang mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat didalamnya.

 Penguat operasional adalah perangkat yang sangat efisien dan serba guna. Contoh penggunaan penguat operasional adalah untuk operasi matematika sederhana seperti penjumlahan dan pengurangan terhadap tegangan listrik hingga dikembangkan kepada penggunaan aplikatif seperti komparator dan osilator dengan distorsi rendah serta pengembangan alat komunikasi. Selain itu, aplikasi pemakaian op-amp juga meliputi bidang elektronika audio, pengatur tegangan DC, tapis aktif, penyearah presisi, pengubah analog digital dan pengubah digital ke analog, pengolah isyarat seperti cuplik tahan, penguat pengunci, kendali otomatik, computer analog, elektronika nuklir, dan lain-lain.




I.2 Ruang Lingkup
Ruang lingkup percobaan ini meliputi pengukuran tegangan input dan tegangan keluaran pada bermacam-macam rangkaian penguat operasional (op-amp). Diantaranya penguat membalik dan tidak membalik serta penguat integrator dan diferensiator.
I.3 Tujuan Praktikum
            Adapun tujuan dilakukannya percobaan ini yaitu sebagai berikut:
1.      Menggunakan op-amp sebagai penguat membalik dan tidak membalik.
2.      Menggunakan op-amp sebagai buffer untuk mengatasi ketidakcocokan impedansi.
3.      Menggunakan op-amp sebagai diferensiator dan integrator.
4.      Menggunakan op-amp sebagai komparator.
5.      Memahami sifat-sifat dasar op-amp baik secara teori maupun secara praktek.
I.4 Waktu dan Tempat
            Percobaan penguat operasional ini dilaksanakan pada hari Rabu tanggal 4 April 2012, pukul 13.00- 16.30 di Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi, Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Hasanuddin Makassar.




BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
1.      Penguat Operasional (Op-amp)
Penguat operasional (op-amp) adalah sebuah penguat instan yang bisa langsung dipakai untuk benyak aplikasi penguatan. Sebuah Op amp biasanya berupa IC (Integrated Circuit). Pengemasan Op amp dalam IC bermacam-macam, ada yang berisi satu op amp (contoh : 741), dua op amp (4558, LF356), empat op amp (contoh = LM324, TL084), dll.
Penguat Operasional atau disingkat Op-amp adalah merupakan sutu penguat differensial berperolehan sangat tinggi yang terterkopel DC langsung yang dilengkapi dengan umpan. Oleh karena itu, penguat operasional lebih banyak digunakan dengan loop tertutup daripada dalam lingkar terbuka.
Gambar 2.1 Rangkaian Dasar Penguat Operasional (Op-amp)
Gambar 2.1 menunjukkan sebuah blok op-amp yang mempunyai berbagai tipe dalam bentuk IC. Dalam bentuk paket praktis IC seperti tipe 741 hanya berharga beberapa ribu rupiah. Seperti terlihat pada gambar 2.1, opamp memiliki masukan tak membalik v+ (non-inverting), masukan membalik v- (inverting) dan keluaran vo. Jika isyarat masukan dihubungkan dengan masukan membalik (v-), maka pada daerah frekuensi tengah isyarat keluaran akan “berlawanan fase” (berlawanan tanda dengan isyarat masukan). Sebaliknya, jika isyarat masukan dihubungkan dengan masukan tak membalik (v+), maka isyarat keluaran akan “sefase”. Sebuah opamp biasanya memerlukan catu daya ± 15 V. Dalam menggambarkan rangkaian hubungan catu daya ini biasanya dihilangkan.
Beberapa sifat ideal dari Op-amp adalah sebagai berikut:
a.      Penguat lingkar terbuka tak berhingga atau Av, Ib=
b.      Hambatan keluaran lingkar terbuka adalah nol atau R0, Ib= 0
c.       Hambatan masukan lingkar terbuka tak berhingga atau Ri, Ib=
d.      Lebar pita tak berhingga atau ∆f= f2 –f1 =
e.       Nisbah penolakan modus bersama (CMRR) =

2.      Karakteristik Op-amp
Keuntungan dari pemakaian penguat operasional ini adalah karakteristiknya yang mendekati ideal sehingga dalam merancang rangkaian yang menggunakan penguat ini lebih mudah dan juga kareana penguat ini bekerja pada tingkatan yang cukup dekat dengan karakteristik kerjanya secara teoritis. Dari sudut sinyal sebuah penguat operasional mempunyai tiga terminal, yaitu dua terminal masukan dan satu terminal keluaran.
Pada gambar 2.1 dapat dilihat bahwa terminal 1 dan 2 adalah terminal masukan dan terminal 3 adalah terminal keluaran. Kebanyakan penguat operasional membutuhkan catu daya DC dengan dua polaritas untuk dapat beroperasi. Terminal 4 disambungkan ke tegangan positif (+V) dan terminal 5 disambungkan ke tegangan negatif (-V).
Karakteristik utama sebuah penguat operasional yang ideal adalah:
a. Impedansi masukan tak terhingga. Penguat yang ideal diharapkan tidak menarik arus masukan, artinya tidak ada arus yang masuk kedalam terminal 1 maupun 2 (I1 = I2 = 0).
b. Impedansi keluaran sama dengan nol. Terminal 3 merupakan keluaran penguat operasional, idealnya diharapkan bertindak sebagai terminal keluaran sebuah sumber sumber tegangan ideal. Tegangan antara terminal 3 dengan ground akan selalu sama dengan A, dimana A adalah faktor penguatan sebuah penguat operasional.
c. Penguatan loop terbuka tak terhingga. Apabila dioperasikan pada loop terbuka (tidak ada umpan balik dari keluaran ke masukan), maka sebuah penguat opersaional ideal mempunyai gain (penguatan) yang besarnya tak terhingga.
3. Aplikasi dan Rangkaian Dasar Op-amp
      Fungsi atau aplikasi rangkaian Op-amp yaitu:
·         Penguat Membalik (inverting)
Penguat membalik adalah penggunanan op- amp sebagai penguat sinyal dimana sinyal outputnya berbalik fasa 180 derajat dari sinyal input.
Pada penguat ini dimana, masukannya melalui input membalik pada penguat operasional, dan keluarannya berlawanan fasa dengan masukan.
Gambar 2.2 Rangkaian Penguat Membalik (inverting)

·         Penguat tidak Membalik (Non Inverting)
Penguat non inverting ini hampir sama dengan rangkaian inverting hanya perbedaannya adalah terletak pada tegangan inputnya dari masukan noninverting. Hasil tegangan output noninverting lebih dari satu dan selalu positif. Penguat ini dimana, masukannya melalui input tak membalik (non inverting) pada penguat operasional dan keluarannya sefasa dengan masukan.
Gambar 2.3 Rangkaian Penguat tidak Membalik (Non inverting)

·         Penguat Integrator
Penguat Integrator berfungsi mengintegralkan  tagangan input terhadap waktu. Penggunanan integrator juga sebagai tapis lulus bawah (Low Pass Filter).

Gambar 2.4 Rangkaian Penguat Integrator


·         Penguat Diferensiator
Differensiator berfungsi mendiferensialkan tagangan input terhadap waktu. Penggunanan diferensiator juga sebagai tapis lulus atas (High Pass Filter).



Gambar 2.5 Rangkaian Penguat Diferensiator

·         Komparator (Pembanding)
Comparator adalah penggunaan op amp sebagai pembanding antara tegangan yang masuk pada input (+) dan input (-).
Jika input (+) lebih tinggi dari input (-) maka op amp akan mengeluarkan tegangan positif dan jika input (-) lebih tinggi dari input (+) maka op amp akan mengeluarkan tegangan negatif. Dengan demikian op amp dapat dipakai untuk membandingkan dua buah tegangan yang berbeda.
Gambar 2.6 Rangkaian Komparator

·         Buffer (Penyangga)
Buffer adalah rangkaian yang inputnya sama dengan hasil outputnya. Besar nilainya tergantung dari indikasi dari komponennya, biasanya tidak dipasang alias arus dimaksimalkan sesuai dengan kemampuan op-ampnya.
·         Penguat Penjumlah (Adder)
Penguat penjumlah merupakan rangkaian penjumlah yang dasar rangkaiannya adalah rangkaian inverting amplifier dan hasil outputnya adalah dikalikan dengan penguatan seperti pada rangkaian inverting. Pada dasarnya nilai outputnya adalah jumlah dari penguatan masing masing dari inverting. Penguat penjumlah berfungsi menjumlahkan level masing masing sinyal input yang masuk ke op amp. Penggunanan op amp sebagai penjumlah sering dijumpai pada rangkaian mixer audio.
Gambar 2.7 Rangkaian Penguat penjumlah (Adder)






BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
III.I Alat dan Bahan
III.I Alat
            Adapun alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini yaitu sebagai berikut:
1.      Multimeter
Multimeter berfungsi untuk mengukur arus, hambatan dan tegangan.
2.      Catu daya
Catu daya berfungsi sebagai sumber tegangan listrik.
3.      Signal generator
Signal generator berfungsi untuk membangkitkan frekuensi.
4.      Osiloskop
Osiloskop berfungsi untuk menampilkan gelombang keluaran.
5.      Papan Rangkaian
Papan rangkaian berfungsi sebagai tempat merangkai.
6.      Kabel penghubung (jumper)
Jumper berfungsi sebagai penghubung antara komponen yang satu dengan yang lain dalam satu rangkaian.
III. 2 Bahan
      Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu sebagai berikut:
1.      Op- amp (LM 741)
       Op- Amp (LM 741) berfungsi sebagai komponen utama dalam penguatan operasional.
2.      Resistor
Resistor berfungsi sebagai hambatan dalam suatu rangkaian.
3.      Kapasitor
Kapasitor berfungsi sebagai penyimpan muatan.
III. 2 Prosedur percobaan
      Adapun prosedur percobaan ini yaitu sebagai berikut:
1.       Menyusun rangkaian penguat membalik dan tak membalik dan mengukur tanggapan atau respon amplitudo sebagai fungsi frekuensi.
2.      Menghubungkan rangkaian tersebut pada signal generator, dan catu daya sebagai sumber tegangan listrik.
3.       Mengamati gelombang keluaran (output) dan masukannya (input) pada osiloskop.
4.       Menyusun rangkaian integrator, kemudian memberinya isyarat masukan dan mengamati bentuk keluarannya pada osiloskop.
5.        Menghitung besar tegangan keluarannya.
6.       Menyusun rangkaian diferensiator, kemudian memberinya isyarat masukan dan mengamati bentuk keluarannya pada osiloskop
7.      Menghubungkan rangkaian tersebut pada signal generator sebagai tanggapan frekuensi dan catu daya sebagai sumber tegangan listrik.
8.        Menghitung besar tegangan keluarannya.






BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
IV. I Hasil
IV.I. I Tabel Data
1.      Penguat Membalik (inverting)
R1 (KΩ)
R2 (KΩ)
Vout (volt)
5
10
-2
2.      Penguat tidak Membalik (non inverting)
R1 (KΩ)
R2 (KΩ)
Vout (volt)
0,1
5,1
52
Gambar Pengamatan
1.      Rangkaian Penguat Membalik
2.      Rangkaian Penguat Tidak Membalik
3.      Rangkaian Penguat Diferensiator
IV. I. 2 Pengolahan Data
1.      Penguat Membalik
Vo= AVi
A=  =
   = -2 Volt
2.      Penguat Tidak Membalik
Vo =  (1 + ) Vi
= (1 ) Vi
= 5,2 Volt
3.      Penguat diferensiator
V= -2 RC
   =  -2 x 10 KΩ











IV. 2 Pembahasan
          Penguat Operasional adalah suatu blok penguat dengan dua masukan dan satu keluaran tunggal yang yang ditambah dua terminal untuk mensuplai daya. Op-amp biasa terdapat dipasaran dalam bentuk rangkaian terpadu yaitu integrated Circuit (IC).
Pada penguat membalik sumber isyarat berupa arus dan tegangan yang kecil dan jika dihubungkan dengan masukan yang besar maka akan menghasilkan tegangan yang lebih besar pada keluarannya.
Pada penguat tak membalik, op-amp dapat dipasang untuk membentuk penguat tak membalik dimana isyarat dihubungkan dengan masukan tak membalik (+) pada op-amp. Balikan melalui R2 dan R1 tetap dipasang pada masukan membalik agar membentuk balikan negatif. Selain itu, pada percobaan ini diamati pula penguat diferensiator dan integrator tetapi, hanya rangkaian diferensiator yang diamati isyarat keluaran dan masukan pada osiloskop sebab waktu yang tidak efektif untuk mengamati kedua rangkaian tersebut dan osiloskop yang digunakan hanya satu untuk semua praktikan sehingga tidak memungkinkan untuk mengamati kedua penguat tersebut.
Tegangan yang dihasilkan pada rangkaian penguat membalik didapatkan hasil Vuot sebesar -2 volt. Sedangkan pada rangkaian tak membalik, menghasilkan Vout sebesar 52 volt. Dari hasil pengukuran yang didapatkan bahwa tegangan yang dihasilkan oleh kedua rangkaian tersebut tidak sesuai dengan tegangan yang dihasilkan secara teori (perhitungan). Hal ini mungkin saja disebabkan karena catu daya yang digunakan kurang stabil ataupun komponen yang digunakan sudah tidak stabil lagi.




         

BAB V
PENUTUP
V.I Kesimpulan
      Adapun kesimpulan yang dapat ditarik dari percobaan ini yaitu sebagai berikut:
1.      Penguat operasional dapat berfiungsi sebagai penguat membalik (inverting) dan tidak membalik (non inverting) serta sebagai penguat diferensial
2.      Penguat operasional atau Op-amp adalah suatu penguat diferensial dengan dua masukan dan satu keluaran yang mempunyai penguat tegangan yang amat tinggi.
3.      Kestabilan komponen dalam rangkaian sangat berpengaruh terhadap  suatu hasil pengamatan.
V.2 Saran
V.2.I Laboratorium
1. Agar sekiranya dapat ditambah dengan alat-alat praktikum elektronika dasar yang baru lebih khususnya pada alat Osiloskop, karena pada percobaan pertama yang dilakukan praktikan saling menunggu untuk mengamati isyarat keluaran dan masukan suatu rangkaian pada Osiloskop.sebab, hanya satu Osiloskop yang berfungsi dengan baik.
2. sekiranya laboratorium dapat dijaga kebersihannya baik praktikan maupun untuk Asisten.
V.2.2 Asiten
 1. tetap profesional sebagai Asisten.
2. penjelasan yang diberikan sebelum praktikum mudaah dipahami, praktikan berharap agar metode yang diberikan dapat digunakan pada praktikan-praktikan selanjutnya.




DAFTAR PUSTAKA

Albert Paul Malvino. 2004.  Prinsip-Prinsip Elektornika. Selemba Teknika:                     Jakarta
Anonim. http//www.geogle.com ( Diakses pada hari Senin, 2 April 2012 pukul 13.00-14.30)
  Mike Tooley.2002.  Rangkaian Elektronik Prinsip dan Aplikasi. Erlangga Ciracas: Jakarta
 Robert F. Coughlin Frederick F. Driscoll. 1994. Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu Linear. Erlangga: Jakarta
Sutrisno. 1987. Elektronika: Teori Dasar dan Penerapannya Jilid 3. Penerbit ITB: Bandung


Tidak ada komentar:

Poskan Komentar