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:
Posting Komentar