Laporan Integrator & Diferensiator

(1)

PERCOBAAN PENGUAT OPERASIONAL PERCOBAAN PENGUAT OPERASIONAL

(OP-AMP. 2) (OP-AMP. 2)

OP-AMP SEBAGAI RANGKAIAN INTEGRATOR & DIFERENSIATOR OP-AMP SEBAGAI RANGKAIAN INTEGRATOR & DIFERENSIATOR

II.. TUTUJJUUAN PAN PERERCCOBOBAAAANN

Adapun tujuan dari pelaksanann percobaan ini adalah Adapun tujuan dari pelaksanann percobaan ini adalah 1

1 MenMengamgamati ati tegtegangangan an inpinput ut dan outpudan output t dardari i ranrangkagkaianian integrator integrator dandan defferensiator

defferensiator .. 2

2 Mengamati, mengukur, dan menentukan hubungan antara tegangan inputMengamati, mengukur, dan menentukan hubungan antara tegangan input dan output.

dan output. 3

3 BBeerlrlaattiih h mmeerarannccaanng g ddaan n mmeemmaasasanng g rarannggkkaiaiaann integrator integrator dandan differensiator

differensiator

II.

II. LANLANDASDASAN AN TEOTEORIRI

P

Peenngguuaat t ooppeerraassiioonnaall ((oprasional-amplifier oprasional-amplifier ) ) yyaanngg sel

selanjuanjutnytnya a disdisingingkat kat dendengan gan OP- OP-A

Ammp p mmeerruuppakakaan n ppeenngguuat at !! berpenguatan

berpenguatan sangat sangat tinggi tinggi yangyang men

mengguggunaknakan an ranrangkagkaian ian umpumpanan balik

balik luar luar untuk untuk mengontolmengontol responnya. Op-Amp bukan merupakan alat tunggal, tetapi terdiri dari beberapa responnya. Op-Amp bukan merupakan alat tunggal, tetapi terdiri dari beberapa penguat yang dipasang berjajar

penguat yang dipasang berjajar ("adia, #$$%). "alah s("adia, #$$%). "alah satu kegunaan Op-Amp yangatu kegunaan Op-Amp yang akan dibahas dalam laporan ini adalah Op-Amp sebagai rangkaian

akan dibahas dalam laporan ini adalah Op-Amp sebagai rangkaian integrator integrator dan dan differensiator

differensiator .. 2.1

2.1 Op-Amp Sebaa!Op-Amp Sebaa! Integrator Integrator &angkaian

&angkaian integrator integrator adadaallaah h ssuuaattu u rarannggkkaaiian an yyanang g bbeerr'u'unnggsisi meng

mengintegraintegrasikan sikan persampersamaan aan sinysinyal al input dan input dan mengemengeluarkluarkannyannya a sebagai outputsebagai output da

dalam lam bebentntuk uk sisinynyal al yayang ng susudadah h teteririntntegegrasrasi. i. &a&angngkakaiaian n inintetegrgratator or dadapapatt digambarkan sebagai berikut

digambarkan sebagai berikut

+ + ---Vcc -Vcc +Vcc +Vcc Input

Input _Outp_Outp

ut ut a a b b cc

(2)

Berdasarkan gambar diatas persamaan yang berlaku adalah sebagai berikut. R I V _S = ⋅ ... (#) Idt C V ₎ = − # ∫ _{..} (%)

*ita substitusikan persamaan (#) ke dalam persamaan (%) sehingga diperoleh

dt V RC V S ∫ − = # )  (+)

alam hal ini tegangan isyarat input merupakan 'ungsi dari aktu (t) yakni " /

"(t). jika tegangan input konstan, s / , maka output o / -t0&!. *arena

tegangan input s merupakan 'ungsi aktu, maka output rangkaiannya adalah. dt

V

V ₎

=

−

∫

_S _{..}

(1)

Persamaan (+) dan (1) telah memberikan gambaran baha kalau input s diketahui maka output  dapat ditentukan dengan persamaan tersebut (sadia,

#$$%).

2.2 Op-Amp "ebaa! Ra#$a!a# Defferensiator

&angkaian diferensiator merupakan suatu rangkaian yang ber'ungsi mendi'erensialkan persamaan sinyal input dan mengeluarkannya dalam bentuk sinyal output yang sudah terdi'erensialkan. &angkainnya dapat digambarkan sebagai berikut.

.

Gamba% 2. &angkaian 2ntegrator

+ -Input Outp ut a b c +Vcc -Vcc

(3)

&angkaian pada gambar + diatas memiliki rangkaian ekui3alen untuk memudahkan memahami persamaan yang digunakan. &angkaian ekui3alennya seperti pada gambar 1 berikut.

ari rangkaian ekui3alen seperti pada gambar 1 diatas, dapat diperoleh baha

dt dV C

i = ... (4)

dengan tegangan outputnya adalah

i R V ₎ = − dt dV RC V =− ) . (5)

&angkaian pada gambar + jika digunakan menimbulkan permasalahan berupa reaktansi kapasitor berubah terbalik dengan 'rekuensi. Oleh karena tegangan output defferensiator bertambah besar sebanding dengan 'rekuensinya, maka rangkaian tersebut menjadi raan terhadap berisik (noise) 'rekuensi tinggi ("adia, #$$%).

III.ALAT DAN BA'AN

Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut

6abel #. Alat dan bahan praktikum

N. NAMA JUMLA'

# Op-Amp 72!(ua 81#)9 # buah

% :ambatan geser # buah

+ :ambatan % Ω_{, %#} Ω _{Masing-masing #}

buah 1 *apasitor nonpolar (,# ;<) # buah

4 Adaptor # buah

5 Audio <re=uency >enerator # buah

i & ! i s -  

(4)

(A<>)

8 !athode &ay Oscilloscope (!&O)

# buah

@ >unting # buah

$ Multimeter # buah

# Papan percobaan (bread board )

# buah

## *abel "ecukupnya

I*. LANGKA'-LANGKA' PERCOBAAN

Percobaan ini dibedakan menjadi dua bagian dan setiap bagian memiliki langkah-langkah tersendiri.

+., Pe%baa# I ( Integrator )

#. Mempersipakan alat dan bahan yang diperlukan.

%. Mengecek kondisi alat dan bahan yang digunakan dengan multimeter. +. Menyusun rangkaian integrator seperti gambar berikut ini.

1. Menggunakan harga & / # Ω_{dan ! / # ;<.}

4. Memasukkan tegangan kotak pada input s, dengan 'rekuensi sebesar 4 :. Mencatat besarnya tegangan input s dan tegangan output  dan

memperhatikan bentuk gelombang outputnya

5. Mengulangi langkah 4 dengan 'rekuensi gelombang kotak yang berbeda sebanyak + kali.

8. Mengulangi langkah 4 dan 5 , tetapi dengan menggunakan gelombang segitiga.

(5)

@. Mengulangi langkah 4 dan 5 , tetapi dengan menggunakan gelombang sinus pada inputnya.

$. Mengulangi percobaan ini dengan berbagai harga & dan !. #. Mencatat data yang diperoleh pada jurnal yang telah disiapkan. +.2 Pe%baa# II ( Differensiator )

#. Mempersipakan alat dan bahan yang diperlukan.

%. Mengecek kondisi alat dan bahan yang digunakan dengan menggunakan multimeter.

+. Menyusun rangkaian differensiator seperti gambar berikut ini

1. Menggunakan harga & / %# Ω_{dan ! / # ;<.}

4. Memasukkan tegangan sinus pada input s sebesar % 3olt, dengan 'rekuensi sebesar # *:. Mencatat besarnya output  dan

memperhatikan bentuk gelombang outputnya

5. Mengulangi langkah 4 dengan 'rekuensi gelombang sinus yang berbeda sebanyak % kali

8. Mengulangi langkah 4 dan 5 , tetapi dengan menggunakan gelombang segitiga.

(6)

@. Mengulangi langkah 4 dan 5 , tetapi dengan menggunakan gelombang kotak pada inputnya.

$. Mengulangi percobaan ini dengan berbagai harga & dan !. #. Mencatat data yang diperoleh pada jurnal yang telah disiapkan

*. TABEL 'ASIL PENGAMATAN

Adapun data yang diperoleh dari praktikum yang dilakukan adalah sebagai berikut.

., Pe%baa# I

Tabe0 2. ata Percobaan 2 Ge0mba# I#p1 Ge0mba# O1p1 C (3F) R (Ω) F" ('4) F5 ('4) _(60)*" _(60)* "inus "inus # % 4 4 +.@ #1. 8 58 1.$ #%. $ 88 4.$5 $. ## # 5.4# @. #+ ### 5.@$ 5. *otak "egitiga # % 4 1 4.#% #5.% 8 4 5.@4 #1. $ 58 8.8$ #%. ## #$ @.+8 #. #+ ### @.4@ $. "egitiga "inus # % 4 4 +.#1 #1. 8 58 #.4 #. $ $ .1@ @. ## # .#8 5. #+ #1% .# 5. .2 Pe%baa# II

Tabe0 . ata hasil percobaan 22 Ge0mba# I#p1 Ge0mba# O1p1 C (3F) R (Ω) F" ('4) F5 (K'4) _(60)*" _(60)* "inus *otak # %# +4 #0%.@ 5.5+ #%

(7)

+8 #0%.5 5.5+ #% +$ #0%.1 5.51 #% 1# #0%.+ 5.51 #% 1+ #0%.% 5.51 #% *otak *otak # %# +4 #0%.@ $.18 #% +8 #0%.5 $.18 #% +$ #0%.5 $.1@ #% 1# #0%.1 $.1@ #% 1+ #0%.1 $.1@ #% "egitiga *otak # %# +4 #0%.@ 4.11 #% +8 #0%.5 4.11 #% +$ #0%.4 4.14 #% 1# #0%.1 4.14 #% 1+ #0%.+ 4.14 #%

*I. TEKNIK ANALISIS DATA

6eknik analisa data yang digunakan pada praktikum ini adalah dengan menggunakan analisis secara kualitati'. Analisa yang dilakukan hanya membandingkan bentuk gelombang input dan output.

*II. ANALISIS DATA

/., Pe%baa# I (Ra#$a!a# I#e%a%)

ari data pada tabel % diatas dapat diketahui baha nilai  berbanding

terbalik dengan 'rekuensi. "emakin besar 'rekuensi maka tegangan outputnya semakin kecil. "ehingga dapat diketahui baha percobaan ini sesuai dengan teori dimana hubungan antara tegangan input dan output adalah sebagai berikut

dt V RC V ₎ = − # ∫ _S

6abel 1. Perbandingan Bentuk >elombang &angkaian Integrator Ge0mba# I#p1 Ge0mba# O1p1 *a0!7!a"

*otak "egitiga "esuai

"egitiga "inus "esuai

"inus "inus "esuai

ntuk lebih memperjelas data diatas penulis sajikan beberapa gambar bentuk gelombang input dan output.

(8)

 2nput "egitiga dan Output "inus

 2nput "inus dan Output !osinus

/.2 Pe%baa# II (Ra#$a!a# Differensiator )

ari data pada tabel % diatas dapat diketahui baha nilai  rangkaian

di''erensial berbanding lurus dengan hambatan. "emakin besar hambatan rangkaian yang dipasang maka tegangan outputnya semakin besar. "ehingga dapat diketahui baha percobaan ini sesuai dengan teori dimana hubungan antara tegangan input dan output adalah sebagai berikut

input Output input Output input Output >ambar 8 >ambar @ >ambar $

(9)

dt dV RC V = −

)

6abel 4. Perbandingan Bentuk >elombang &angkaian Differensiator Ge0mba# I#p1 Ge0mba# O1p1 *a0!7!a"

"inus *otak 6idak "esuai

"egitiga *otak "esuai

*otak *otak 6idak "esuai

*III. PEMBA'ASAN

Berdasarkan analisis data yang dilakukan dapat diketahui baha percobaan yang dilakukan sudah mendekati namun masih ada sedikit kekeliruan baik pada percobaan 2 maupun 22. Pada langkah percobaan direncanakan untuk

mempariasikan nilai kapasitor (!), hambatan (&), dan 'rekuensi ( f ) namun karena keterbatasan pada praktikan dan alat yang tersedia 3ariasi tersebut tidak semuanya dapat dilakukan. "ehingga hanya diperoleh data seperti yang disajikan pada tabel % dan +.

Percobaan 2 (integrator ) sudah baik, dimana gelombang input dan gelombang output yang dihasilkan sudah sesuai dengan teori namun pada percobaan ini belum dapat dianalisis pengaruh & dan ! pada tegangan output

Percobaan 22 (di''erensiator) sudah baik, namun pada data yang pertama dan ketiga tidak sesuai. Pada data yang pertama dimana input yang berbentuk gelombang sinus menghasilkan ouput yang berbentuk gelombang kotak, seharusnya gelombang output yang dihasilkan adalah gelombang sinus. Pada data ketiga dimana input yang berbentuk kotak menghasilkan output gelombang berbentuk kotak, seharusnya gelombang yang dihasilkan berbentuk garis lurus. :asil tersebut menunjukkan baha rangkaian di''erensiator pada input gelombang sinus dan kotak sudah tidak ber'ungsi.

PenyimpanganCpenyimpangan yang diperoleh pada percobaan disebabkan karena adanya kesalahan-kesalahan yang dilakukan dalam melakukan percobaan yaitu

#. *esalahan umum yaitu kesalahan yang terjadi karena kekeliruan manusia, misalnya kesalahan dalam pembacaan dan pemakaian instrumen. *esalahan ini terjadi pada saat merangkai rangkaian, di mana karena kekurang terampilan praktikan dalam merangkai mengakibatkan e'isiensi

(10)

aktu praktikum kurang terjaga, serta kekurang akuratan peneliti membaca skala pada multimeter juga dapat mempengaruhi hasil praktikum..

%. *esalahan sistematis yaitu kesalahan yang disebabkan oleh alat ukur atau instrumen dan disebabkan oleh pengaruh lingkungan pada saat melakukan percobaan. Adapaun beberapa kesalahan tersebut antara lain osiloscop

yang digunakan rusak sehingga praktikan harus menggati osiloskop sampai dua kali

+. *esalahan-kesalahan acak yaitu kesalahan yang disebabkan oleh hal-hal lain yang tidak diketahui oleh praktikan namun berpengaruh terhadap hasil praktikum.

Adapun kendala-kendala yang praktikan alami dalam melakukan percobaan diantaranya

#. *ekurangnnya pengetahuan praktikan dalam melakukan percobaan yang juga menyebabkan lamanya percobaan yang dilakukan.

%. "ulitnya mengatur osiloskup supaya mau menunjukkan nilai yang pas karena gelombang yang terbentuk hanya mau berhenti pada time0di3 tertentu saja.

+. "ulitnya diperoleh tegangan o''set sehingga untuk percobaan ini, praktikan tidak menentukan o''set terlebih dahulu.

1. 6idak semua kelompok mendapat osiloscop yang bagus sehingga kelompok harus digabung yang menyebabkan tidak semua anggota dapat mencoba melakukan pengambilan data.

I8. SIMPULAN

$.# 6egangan input dan output dari rangkaian integrator dan differensiator adalah sebagai berikut

 Integrator

Ge0mba# I#p1 Ge0mba# O1p1

*otak "egitiga

"egitiga "inus

"inus "inus

 Differensiator

"inus *otak

(11)

*otak *otak $.% :ubungan antara tegangan input dan output adalah

 Integrator dt V RC V = − # ∫ _S )  Differensiator dt dV RC V =− )

$.+ &angkaian integrator dan differensiator yang dicoba adalah

 Integrator

 Differensiator

8. JA9ABAN PERTAN:AAN

1. *esimpulan yang dapat ditarik dari kedua percobaan diatas adalah rangkaian yang dirancang dapat digunakan sebagai integrator dan differensiator

2. Bentuk >elombang 2nput dan Output percobaan dapat dibandingkan seperti tabel berikut

 Integrator

*otak "egitiga

"egitiga Parabola

"inus !osinus

 Differensiator

"inus !osinus + --Vcc +Vcc Input _Outp ut a b c + -Input Outp ut a b c +Vcc -Vcc >ambar #% >ambar #+

(12)

"egitiga *otak

*otak *otak

3. *elemahan dari rangkaian rangkaian integrator pada gambar (%) dan rangkaian differensiator pada gambar (+) diatas dan cara mengatasinya adalah sebagai berikut

 Ke0ema;a#

a >ambar &angkaian Integrator

&angkaian integrator yang ditunjukkan seperti gambar diatas memiliki suatu kelemahan yakni tidak adanya pembatasan terhadap penguatan 'rekuensi rendah. :al ini akanmengakibatkan ikut

terintegrasinya o''set ! selama periode pengintegrasian b >ambar &angkaian Differensiator

&angkaian pada gambar + jika digunakan menimbulkan permasalahan berupa reaktansi kapasitor berubah terbalik dengan 'rekuensi. Oleh karena tegangan output de''erensiator bertambah besar sebanding dengan 'rekuensinya, maka rangkaian tersebut menjadi raan terhadap berisik (noise) 'rekuensi tinggi

 Ca%a Me#aa"! Ke0ema;a# D!aa" a Ra#$a!a# Integrator

ntuk mengatasi kendala diatas maka rangkaian tersebut perlu ditambahkan tahanan shunt, rangkainnya dapat dilihatkan seperti gambar dibaah ini,

+ --Vcc +Vcc Input Outp ut a b c + -Input Outp ut a b c +Vcc -Vcc ! & " & #    " A

(13)

b Ra#$a!a# Differensiator

ntuk mengurangi penguatan pada 'rekuensi tinggi maka dirancang penguatan yang lebih praktis seperti gambar dibaah ini

! & & s    "