Contoh soal 1. Sebuah rangkaian op-amp pembalik seperti gambar di bawah memiliki nilai-nilai yaitu: tahanan feed back = 330 kΩ; tahanan input = 1 kΩ; dan tegangan input = 17 mV. Hitung berapa perolehan tegangan (Av), tegangan output (Vout) dan tegangan catu daya (Vcc) pada rangkaian tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
o Rf = 330 kΩ = 330.000 Ω o Rin = 1 kΩ = 1.000 Ω o Vin = 17 mV = 0,017 V
Av = − Rf ÷ Rin = − 330.000 ÷ 1.000 = − 330 Vout = Av × Vin = − 330 × 0,017 V = − 5,61 V
Apabila input yang diberikan adalah +17 mV, maka output yang dihasilkan adalah − 5,61 V. Hal ini mengasumsikan bahwa tegangan catu daya (Vcc) yang digunakan memungkinkan output bergerak mencapai nilai itu. Sebuah catu daya±6V terlalu kecil untuk itu, oleh karenanya membutuhkan catu daya dengan rating tegangan setidaknya ±8V (atau sekitar ±150% × Vout), untuk menguatkan tegangan input sebesar 17 mV.
Sehingga diperoleh Av = − 330; Vout = − 5,61 V; Vcc = ±8 V
.Contoh soal 2. Rangkaian seperti gambar contoh soal 1, diketahui: Rin = 4k7Ω; Rf = 220 kΩ; dan Vin = 50 mV. Hitung Av, Vout dan Vcc.
Penyelesaian:
Av = − Rf ÷ Rin = − 220.000 ÷ 4.700 = − 46,8 Vout = Av × Vin = − 46,8 × 0,050 V = − 2,34 V Vcc = ±150% × Vout = ±150% × −2,34 V = ±3,51 V
maka didapatkan Av = − 46,8; Vout = −2,34 V; Vcc = ±3,51 V
.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.
1.2. Tujuan
1.2.1. Mampu memahami tentang rangkaian penguat penjumlah 1.2.2. Mampu menganalisa macam – macam penguat penjumlah
1.2.3. Mampu membuat rangkaian penguat penjumlah baik inverting atau non inverting.
1.2.4. Mampu menganalisa prinsip kerja rangkaian penguat penjumlah.
1.2.5. Mampu menjelaskan dan menganalisa penurunan rumus dari rangkaian penguat penjumlah.
1.2.6. Mampu memahami implementasi dari rangkaian penguat penjumlah.
1.3. Rumusan Masalah
1.3.1. Apa yang di maksud dengan penguat penjumlah ? 1.3.2. Apa saja implementasi dari penguat penjumlah ?
1.3.3. Bagaimana cara menganalisa rangkaian penguat penjumlah ? 1.3.4. Bagaimana penurunan rumus dari penguat penjumlah ?
BAB II PEMBAHASAN
2.1. Pengertian Rangkaian Penjumlah
Rangkaian penjumlah adalah konfigurasi op – amp sebagai penguat dengan diberikan input lebih dari satu untuk menghasilkan sinyal output yang linier yang sesuai dengan nilai penjumlahan sinyal input dan faktor penguat yang ada. Pada umumnya rangkaian penjumlah adalah rangkaian penjumlah dasar yang disusun dengan penguat inverting dan non inverting yang diberikan input 1 line.
Gambar 21. Rangkaian sederhana penguat penjumlah
Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa inputan yang berupa tegangan DC yang diberikan ke line input penguat berturut – turut melalui R1, R2, dan Rn. Besarnya inputan yang masuk akan dikuatkan dengan menggunakan op – amp yang diberikan dengan penguatan ( Av ) tertentu. Tiap sinyal input mengikuti nilai perbandingan dari Rf dan resistor input masing – masing ( R1, R2, dan Rn ).
2.2. Macam – macam Penguat penjumlah
2.2.1. Penguat Penjumlah Pembalik 2.2.1.1. Gambar Rangkaian
Gambar 2.2. Rangkaian penguat penjumlah pembalik ( inverting )
2.2.1.2. Prinsip kerja rangkaian
Pada operasi adder/penjumlahan sinyal secara inverting, input yang berada pada V1,V2,V3 dihubungkan dengan hambatan yaitu R1,R2, dan R3 setelah di hubungkan dengan hambatan, lalu di hubungkan dengan masukan negatif pada op-amp. Besarnya penjumlahan sinyal masukan tersebut bernilai negatif karena penguat operasional dioperasikan pada mode membalik. Besarnya penguatan tegangan (Av) tiap sinyal input mengikuti nilai perbandingan Rf dan resistor input masing-masing (R1,R2,R3).
2.2.1.3. Penurunan Rumus
2.2.1.4. Simulasi
Gambar 2.3 simulasi penguat penjumlah membalik
Gambar 2.4 sinyal output penguat penjumlah pembalik
Gambar 2.5 simulasi penguat penjumlah membalik
Dari simulasi diatas dapat di lihat output penguat pembalik penjumlah menghasilkan tegangan sebesar 8.6 Volt, untuk pembuktian perhitungannya dapat di lihat di bawah ini :
2.2.1.5. Contoh Soal
Gambar 2.6 contoh soal
Dari gambar di atas, hitunglah besar tegangan keluaran tegangan rangkaian diatas!
Jawab :
2.2.2. Penguat Penjumlah Tak pembalik (Non – Inverting) 2.2.2.1. Gambar Rangkaian
Gambar 2.7. rangkaian penguat non – inverting ( tak pembalik )
2.2.2.2 Prinsip kerja rangkaian
Rangkaian penjumlah non-inverting memiliki penguatan tegangan yang tidak melibatkan nilai resistansi input yang digunakan. Oleh karena itu dalam rangkaian penjumlah non- inverting nilai resistor input (R1, R2, R3) sebaiknya bernilai sama persis, hal ini bertujuan untuk mendapatkan kestabilan dan akurasi penjumlahan sinyal yang diberikan ke rangkaian.
Pada rangkaian penjumlah non-inverting diatas sinyal input (V1, V2, V3) diberikan ke jalur input melalui resitor input masing- masing (R1, R2, R3). Besarnya penguatan tegangan (Av) pada rangkaian penguat penjumlah non-inverting diatas diatur oleh Resistor feedback (Rf) dan resistor inverting (Ri).
2.2.2.3 Penurunan Rumus
2.2.2.4 Simulasi
Gambar 2.8 simulasi penguat penjumlah tak membalik
Gambar 2.9 sinyal output penguat penjumlah tak membalik
Gambar 2.10 simulasi penguat penjumlah tak membalik
Dari simulasi diatas dapat di lihat output penguat pembalik penjumlah menghasilkan tegangan sebesar 9.75 Volt, untuk pembuktian perhitungannya dapat di lihat di bawah ini :
2.2.2.5 Contoh soal
Gambar 2.11 contoh soal penguat penjumlah tak membalik
Dari gambar di atas, hitunglah besar tegangan keluaran tegangan rangkaian diatas!
Jawab:
BAB III IMPLEMENTASI 3.1 Implementasi penguat penjumlah membalik
Gambar 3.1 Implementasi penguat penjumlah membalik
Pada rangkaian penguat penjumlah membalik diatas kami mengguanakan speaker (alarm) otomatis. Pada rangkaian diatas kami menggunakan 2 buah penguat yaitu penguat pembalik dan tak pembalik. Masukan pertama berupa sensor suhu yang dihubungkan dengan penguat tak pembalik (non – inverting). Sedangkan untuk input kedua kami menggunakan input dari battery sebesar 3V. untuk prinsip kerja rangkaiannya adalah ketika suhu telah mencapai 30C maka sensor suhu LM 35 akan meloloskan tegangan sebesar 300mV lalu tegangan ini akan dikuatkan oleh rangkaian tak pembalik (non – inverting) yang menghasilkan penguatan sebesar 10 kali lalu akan menghasilkan keluaran sebesar 3V, lalu keluaran sebesar 3V inilah yang akan di gunakan sebagai msukan rangkaian penjumlah pembalik (inverting). Karena penguat pembalik hasil keluarannya berupa minus ( - ), maka dibutuhkan 1 buah penguatan pembalik untuk dapat membalikkan polaritasnya, yang keluaran pertamanya berupa minus (-) menjadi plus (+). Dapat dilihat dengan perhitungan dibawah ini :
Karena keluarannya berupa minus maka dibutuhkan 1 penguat pembalik untuk membalikkan polaritasnya. Penguatan pembalik diberi penguatan sebesar 1 kali. Dapat dilihat dengan perhitungan dibawah ini:
3.2Implementasi penjumlah tak membalik
Gambar 3.2 Implementasipenguat tak membalik
Untuk aplikasi penguat tak membalik kami menggunakan aplikasi “Kipas Otomatis”, di dalam rangkaian kipas otomatis ini kami menggunakan dua rangkaian inverting sebagai masukan 1 untuk rangkaian penjumlah tak membalik. Sedangkan untuk input kedua kami menggunakan input dari battery sebesar 4V. untuk prinsip kerja rangkaiannya adalah ketika suhu telah mencapai 30C maka sensor suhu LM 35 akan meloloskan tegangan sebesar 300mV lalu tegangan ini akan dikuatkan oleh dua rangkaian inverting yang menghasilkan penguatan sebesar 10 kali lalu akan menghasilkan output sebesar 3V, lalu output sebesar 3V inilah yang akan di gunakan sebagai input 1 rangkaian penjumlah tak membalik. Untuk lebih jelasnya berikut adalah perhitungan penguat penjumlah tak membalik:
Lalu setelah penguat penjumlah tak membalik menghasilkan output sebesar 9,75V dan akan mengaktifkan relay sehingga kipas akan menyala.
BAB IV PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Rangkaian penjumlah / adder adalah konfigurasi op – amp sebagai penguat dengan diberikan input lebih dari satu untuk menghasilkan sinyal output yang linier yang sesuai dengan nilai penjumlahan sinyal input dan faktor penguat yang ada. Pada umumnya rangkaian penjumlah adalah rangkaian penjumlah dasar yang disusun dengan penguat inverting dan non inverting yang diberikan input 1 line.
