MODUL 2 RANGKAIAN PENGUAT OPERASIONAL MODUL 2 RANGKAIAN PENGUAT OPERASIONAL
Galih Fajar Ramadhan
Galih Fajar Ramadhan (18315002)(18315002) Asisten: Tommy Wijaya
Asisten: Tommy Wijaya Tanggal Percobaan: 23/09/2016 Tanggal Percobaan: 23/09/2016 EL2101-Praktikum Rangkaian Elektrik EL2101-Praktikum Rangkaian Elektrik
Laboratorium Dasar Teknik Elektro - Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB Laboratorium Dasar Teknik Elektro - Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB
Abstrak Abstrak
Praktkum Modul ini mngenai penyusunan berbagai jenis Praktkum Modul ini mngenai penyusunan berbagai jenis rangkaian penguat operasional, memahami penggunaan rangkaian penguat operasional, memahami penggunaan penguat
penguat operasional, operasional, serta serta penggunaan penggunaan rangkaian-rangkaianrangkaian-rangkaian standar penguat operasional pada komputasi analog sederhana. standar penguat operasional pada komputasi analog sederhana.
Kata kunci: Instrumen, tegangan, arus, multimeter. Kata kunci: Instrumen, tegangan, arus, multimeter.
1.
1. PPENDAHULUANENDAHULUAN
Praktikum modul ini secara garis besar akan Praktikum modul ini secara garis besar akan menyususn berbagai jenis rangkaian penguat menyususn berbagai jenis rangkaian penguat operasional (Op-Amp). Selain disusun, akan operasional (Op-Amp). Selain disusun, akan diukur pula hubungan antara tegangan masuk dan diukur pula hubungan antara tegangan masuk dan tegangan keluar dari rangkaian. Dan yang terakhir, tegangan keluar dari rangkaian. Dan yang terakhir, akan dibuat contoh penyusunan akan dibuat contoh penyusunan
rangkaian-rangkaian standar Op-Amp untuk
rangkaian standar Op-Amp untuk
mengaplikasikan fungsi tertentu. mengaplikasikan fungsi tertentu.
2.
2. SS TUDI TUDIPPUSTAKA USTAKA
2.1
2.1 MMULTIMETERULTIMETER
Multimeter adalah alat ukur yang dipakai Multimeter adalah alat ukur yang dipakai untuk mengukur tegangan listrik, arus listrik, untuk mengukur tegangan listrik, arus listrik, dan tahanan (resistansi). Itu adalah
dan tahanan (resistansi). Itu adalah pengertianpengertian multimeter secara umum, sedangkan pada multimeter secara umum, sedangkan pada perkembangannya multimeter masih bisa perkembangannya multimeter masih bisa digunakan untuk beberapa fungsi seperti digunakan untuk beberapa fungsi seperti mengukur temperatur, induktansi, frekuensi, mengukur temperatur, induktansi, frekuensi, dan sebagainya.
dan sebagainya.
2.2
2.2 OSILOSKOPOSILOSKOP
Osiloskop adalah alat ukur Elektronik Osiloskop adalah alat ukur Elektronik yang dapat memetakan atau memproyeksikan yang dapat memetakan atau memproyeksikan sinyal listrik dan frekuensi menjadi gambar sinyal listrik dan frekuensi menjadi gambar grafik agar dapat dibaca dan
grafik agar dapat dibaca dan mudah dipelajari.mudah dipelajari. Dengan menggunakan Osiloskop, kita dapat Dengan menggunakan Osiloskop, kita dapat mengamati dan menganalisa bentuk mengamati dan menganalisa bentuk gelombang dari sinyal listrik atau frekuensi gelombang dari sinyal listrik atau frekuensi dalam suatu rangkaian Elektronika. Pada dalam suatu rangkaian Elektronika. Pada umumnya osiloskop dapat menampilkan umumnya osiloskop dapat menampilkan grafik Dua Dimensi (2D) dengan waktu pada grafik Dua Dimensi (2D) dengan waktu pada sumbu X dan tegangan pada sumbu Y.
sumbu X dan tegangan pada sumbu Y.
2.3
2.3 ARUS ARUS
Arus listrik atau dalam versi bahasa Arus listrik atau dalam versi bahasa inggris sering disebut "electric current" dapat inggris sering disebut "electric current" dapat didefinisikan sebagai jumlah muatan listrik didefinisikan sebagai jumlah muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Biasanya yang mengalir tiap satuan waktu. Biasanya arus memiliki satuan A (Ampere) atau dalam arus memiliki satuan A (Ampere) atau dalam rumus terkadang ditulis I. Arus listrik rumus terkadang ditulis I. Arus listrik merupakan gerakan kelompok partikel merupakan gerakan kelompok partikel bermuatan listrik dalam arah tertentu.
bermuatan listrik dalam arah tertentu. Arah arus listrik yang mengalir
Arah arus listrik yang mengalir dalamdalam suatu konduktor adalah dari potensial tinggi suatu konduktor adalah dari potensial tinggi ke potensial rendah (berlawanan arah dengan ke potensial rendah (berlawanan arah dengan gerak elektron). Satu ampere sama dengan 1 gerak elektron). Satu ampere sama dengan 1 couloumb dari elektron melewati satu titik couloumb dari elektron melewati satu titik pada satu detik. Pada kasus ini, besarnya pada satu detik. Pada kasus ini, besarnya energi listrik yang bergerak melewati energi listrik yang bergerak melewati konduktor (penghantar).
konduktor (penghantar).
Muatan listrik bisa mengalir melalui Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya. Pada kabel atau penghantar listrik lainnya. Pada zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, sekalipun kita sebagai aliran muatan positif, sekalipun kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran elektron yang bermuatan negatif ke dari aliran elektron yang bermuatan negatif ke arah yang sebaliknya.
arah yang sebaliknya.
2.4
2.4 T TEGANGANEGANGAN
Tegangan listrik (Voltage) adalah Tegangan listrik (Voltage) adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik. Tegangan dinyatakan dalam rangkaian listrik. Tegangan dinyatakan dalam satuan V (Volt). Besaran ini mengukur dalam satuan V (Volt). Besaran ini mengukur energi potensial sebuah medan listrik untuk energi potensial sebuah medan listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensi listrik satu tegangan listrik dapat potensi listrik satu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi.
tinggi atau ekstra tinggi.
Tenaga (the force) yang mendorong Tenaga (the force) yang mendorong elektron agar bisa mengalir dalam sebuah elektron agar bisa mengalir dalam sebuah rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah nilai dari beda potensial energi antara adalah nilai dari beda potensial energi antara dua titik. Pada sebuah rangkaian, besar energi dua titik. Pada sebuah rangkaian, besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan potensial yang ada untuk menggerakkan elektron pada titik satu dengan titik yang elektron pada titik satu dengan titik yang lainnya merupakan jumlah tegangan.
2.5 H AMBATAN
Hambatan listrik adalah
perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan dinyatakan dalam satuan ohm. Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa derajat pergesekan, atau bergerak berlawanan.
Gerak berlawanan ini yang biasanya disebut dengan hambatan. Besarnya arus didalam rangkaian adalah jumlah dari energi yang ada untuk mendorong elektron, dan juga jumlah dari hambatan dalam sebuah
rangkaian untuk menghambat lajunya arus.
2.6 HUKUMOHM
Hukum Ohm adalah suatu pernyataan bahwa besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya.
2.7 HUKUMK IRCHOFF
Hukum Kirchhoff 1 merupakan Hukum Kirchhoff yang berkaitan dengan dengan arah arus dalam menghadapi titik percabangan. Hukum Kirchhoff 1 ini sering disebut juga dengan Hukum Arus Kirchhoff atau Kirchhoff’s Current Law (KCL).
Bunyi Hukum Kirchhoff: “Arus Total yang masuk melalui suatu titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik sama dengan arus total yang keluar dari titik percabangan tersebut.”
Hukum Kirchhoff 2 merupakan Hukum Kirchhoff yang digunakan untuk menganalisis tegangan (beda potensial) komponen-komponen elektronika pada suatu rangkaian tertutup. Hukum Kirchhoff 2 ini juga dikenal dengan sebutan Hukum Tegangan Kirchhoff atau Kirchhoff’s Voltage Law (KVL).
Bunyi Hukum Kirchhoff 2: “Total beda potensial pada suatu rangkaian tertutup adalah nol”
2.8 PENGUATOPERASIONAL
Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat
ditambahkan untuk mengendalikan
karakteristik tanggapan keseluruhan pada
operasional amplifier (Op-Amp). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output.
2.9 IC LM741
IC LM741 merupakan operasional amplifier yang dikemas dalam bentuk dual in-line package (DIP). Kemasan IC jenis DIP memiliki tanda bulatan atau strip pada salah satu sudutnya untuk menandai arah pin atau kaki nomor 1 dari IC tersebut. Penomoran IC dalam kemasan DIP adalah berlawanan arah jarum jam dimulai dari pin yang terletak paling dekat dengan tanda bulat atau strip pada kemasan DIP tersebut.
3. METODOLOGI ALAT DAN BAHAN :
1. Power Supply DC (2) 2. Multimeter (2) 3. Osiloskop (1) 4. Generator sinyal (1) 5. Kit Breadboard (1) 6. IC LM741 (7) 7. Kapasitor 1 nF (1) 8. Resistor 1 kΩ (6) 9. Resistor 1,1 kΩ (2) 10. Resistor 2,2 kΩ (7) 11. Resistor 3,3 kΩ (4) 12. Kabel 3.1 R ANGKAIANPENGUATNON -INVERTING
1. Susun rangkaian penguat non-inverting seperti pada modul di breadboard.
2. Ukur dan catat nilai aktual resistor 1 kΩ. 3. Catat nilai Vindan Vout untuk node A-D. 3.2 R ANGKAIANPENGUATINVERTING
1. Susun rangkaian penguat inverting seperti pada modul di breadboard.
2. Ukur dan catat nilai aktual resistor yang digunakan..
3. Catat nilai Vindan Vout untuk node A dan
node B.
4. Selanjutnya, pasang generator sinyal sebagai Vin dengan frekuensi 500Hz. Atur
keluaran generator sinyal hingga Vout= 4
Vpp.
3.3 R ANGKAIANPENGUATPENJUMLAH
1. Susun rangkaian penguat penjumlah seperti pada modul di breadboard, yang merupakan modifikasi dari rangkaian
penguat non-inverting dengan
menambahkan input generator sinyal Vin2
2. Ukur dan catat nilai aktual resistor yang digunakan.
3. Buka sambungan dari titik ke rangkaian. Pasang generator sinyal sebagai Vin
dengan frekuensi 500Hz. Atur keluaran generator sinyal hingga Vout= 4 Vpp.
4. Sambungkan Vp ke node A, kemudian amati dengan siloskop dan catat nilai Vin
dan Vout
5. Lakukan langkah 4 untuk node B.
3.4 R ANGKAIANINTEGRATOR
1. Susun rangkaian seperti pada modul di breadboard,
2. Rangkai Vs dengan sinyal kotak menggunakan generator sinyal pada frekuensi 1kHz 0,5Vpp.
3. Amati gelombang input dan output dengan osiloskop.
4. Lankukan langkah 1-3 untuk generator sinyal 0,1 Vpp
3.5 R ANGKAIANOP-A MP UNTUK
OSCILLATOR
1. Susun rangkaian seperti pada modul di breadboard.
2. Catat frekuensi yang dihasilkan di node C. 3. Lakukan kembali langkah 1-2 untuk
nilai-nilai komponen sesuai tabel berikut: No. R1 dan R2 (kΩ) C1 (pF) R4 (kΩ) 1. 6,8 1000 3,9 2. 12 470 3,9 3. 12 1000 12 4 12 1000 3,9
4. H ASIL DAN A NALISIS
Percobaan dilakukan dengan circuit simulator
1. Rangkaian Penguat Non-Inverting
Gambar 4.1 Rangkaian penguat inverting
Vp dihubungkan ke titik Vin(V) Vout(V)
A 6 11.7
B 2 4
C -2 -4
D -5.99 -11.8
Tabel 4.1 Pengukuran tegangan DC rangkaian penguat non-inverting
Analisis
Hubungan Voutdan Vinadalah Vout =
2.2Vin. Hasil sama dengan hitungan.
2. Rangkaian Penguat Inverting
Vp dihubungkan ke titik Vin(V) Vout(V) A -1.62 3.57 B -390x10-6 -1.189 x10-6
Tabel 4.2 Pengukuran tegangan DC rangkaian penguat inverting Vp dihubungkan ke titik Vin(V) Vout(V) A 0.909 4 B -390 m -1.189 m
Tabel 4.3 Pengukuran tegangan AC rangkaian penguat inverting
Analisis
Hubungan Voutdan Vinadalah Vout =
-2.2Vin. Hasil sama dengan hitungan. Untuk
pengukuran DC di titik B tidak akurat, dikarenakan Vin terlalu kecil, sehingga
tegangan di pin 2 tidak dapat diabaikan. 3. Rangkaian Penguat Penjumlah
Gambar 4.3 Rangkaian penguat penjumlah Vp dihubungkan ke titik Vin(V) Vin2 (V pp) Vout (V pp) A -1.62 1.818 3.57 B -390 m 1.818 -1.189 m
Tabel 4.4 Pengukuran tegangan AC rangkaian penguat penjumlah
Analisis
Hubungan Vout dan Vin adalah Vout =
2.2(Vin + Vin2). Hasil sama dengan hitungan.
Untuk pengukuran DC di titik B tidak akurat, dikarenakan Vin terlalu kecil, sehingga
tegangan di pin 2 tidak dapat diabaikan .
4. Rangkaian Integrator
Gambar 4.4 Rangkaian penguat integrator
Gambar 4.5 Grafik plot gelombang input dan output dengan circuit simulator
5. Rangkaian Op-Amp untuk Oscillator
Gambar 4.4 Rangkaian oscillator
No. R1 dan R2 (kΩ) C1 (pF) R4 (kΩ) Frekuensi (Hz) 1. 6,8 1000 3,9 2. 12 470 3,9
3. 12 1000 12
4 12 1000 3,9
Tabel 4.4 Pengukuran frekuensi rangkaian oscillator
5. K ESIMPULAN
Kesimpulan merupakan uraian singkat berupa rangkaian berikut: percobaan apa yang dilakukan, data hasil percobaan dan analisisnya.
Daftar Pustaka dituliskan mengikuti aturan [3] untuk rujukan berupa textbook dan gunakan aturan [4] untuk rujukan berupa web site.
Satu hal terakhir yang juga penting diperhatikan yaitu format laporan praktikum harus sesuai dengan template yang digunakan pada panduan penulisan laporan ini. Template laporan ini dapat di-download di http://labdasar.ee.itb.ac.id. D AFTARPUSTAKA [1] https://arsvida.wordpress.com/2009/02/25/ listrik-arus-tegangan-hambatan-daya/, 12 September 2016, 22:42 [2] https://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Ohm, 14 September 2016, 9.13 [3] http://teknikelektronika.com/pengertian-bunyi-hukum-kirchhoff-1-2/, 14 September 2016, 9.13
