LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR II OP-AMP SEBAGAI FILTER AKTIF
LABORATORIUM INSTRUMENTASI DAN PENGUKURAN JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG
Nama : Akmal Putra Haryadi NIM : 225090707111019 Kelompok : 11
Tgl. Praktikum : Rabu, 8 November 2023
Nama Asisten : Yasmin Naifa Khairunnisa Mukhson
LEMBAR PENILAIAN PRAKTIKUM LAPORAN ELEKTRONIKA DASAR II
OP-AMP SEBAGAI FILTER AKTIF
Tanggal Masuk Laporan : _____________________________________________________
Pukul : _____________________________________________________
Catatan:
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
____________________________________
Tanggal Masuk Revisi : ______________________________________________________
Pukul : ______________________________________________________
Nilai Sementara Nilai Akhir
Korektor
...
...
Asisten
Yasmin Naifa Khairunnisa Mukhson CO Asisten
I Gede Made Adnyana Wibawa ...
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Tujuan
Dalam praktikum elektronika dasar II ini dimilikinya topik, op-amp sebagai filter aktif. Dalam praktikum ini terdapat pula tujuan percobaan, yaitu diharapkan praktikan dapat dilakukannya pengukuran, diamati, dan dipelajarinya karakteristik op-amp yang digunakan sebagai filter aktif dengan masukan yang berupa tegangan AC.
1.2 Dasar Teori
OP-AMP atau biasa disebut Operational Amplifier dapat didefinisikan sebagai rangkaian komponen elektronika yang digunakan sebagai penguat daya juga dayanya akan menjadi lebih besar di bagian outputnya. Pada OP – AMP ini terdiri dari dua masukan (inverting dan non-inverting) dan satu keluaran. Sebagai amplifier yang ideal, pada OP-AMP mempunyai beberapa karakteristik di antaranya, yakni penguatan tegangan besar (Av), penguatan arus besar (Ai), penguatan daya besar (Ap), impendansi input besar (Zin), impendansi output kecil (Zout) dan Band Width besar (BW). Selain karakteristik, Operational Amplifier (OP - AMP) juga memiliki ciri-ciri, yaitu tegangan +, tegangan – dan ground. Operational Amplifier (OP - AMP) memiliki 4 mode penguatan seperti berikut (Ahmad, 2017).
Walaupun sebagian besar penguat operasi (OP-AMP) tersedia dalam model daya tinggi, sebagian besar di antaranya adalah perangkat daya rendah yang memiliki daya maksimum kurang dari satu watt. Beberapa penguat operasi telah dirancang dengan fokus pada lebar pita, beberapa lainnya ditujukan untuk mengurangi offset input, dan ada juga yang memiliki karakteristik noise rendah, dan berbagai variasi lainnya. Varietas ini mencerminkan ragamnya pilihan penguat operasi yang tersedia untuk penggunaan komersial. Penguat operasi dapat ditemui dalam hampir semua aplikasi analog dan merupakan salah satu komponen dasar yang sangat aktif dalam sistem analog. Sebagai contoh, pengguna dapat memodifikasinya dengan menghubungkan dua resistor eksternal untuk mengatur penguatan tegangan dan lebar pita penguat operasi sesuai dengan preferensi mereka. Selain itu, dengan bantuan komponen eksternal tambahan, penguat operasi dapat digunakan untuk membuat konverter bentuk gelombang, osilator, filter aktif, serta beragam rangkaian menarik lainnya (Malvino dan Bates, 2016).
Kategorisasi filter umumnya dilakukan berdasarkan bagaimana frekuensi input mempengaruhi tegangan output. Dalam bagian ini, kita akan membahas tiga jenis filter
aktif, yaitu low-pass, high-pass, dan band-pass. Istilah "aktif" mengacu pada penggunaan elemen penguatan dalam filter, khususnya penggunaan op-amp. Filter aktif adalah suatu jenis filter yang terdiri dari satu atau lebih op-amp yang digabungkan dengan elemen reaktif, biasanya jaringan RC. Ilustrasi filter aktif low-pass dasar dan respons frekuensinya dapat dilihat pada Gambar 1.1. Sirkuit inputnya adalah filter RC low-pass tunggal, dan penguatan diberikan oleh op-amp melalui loop umpan balik negatif. Secara sederhana, ini adalah pengikut tegangan dengan filter RC ditempatkan antara sinyal input dan input non- inverting. Untuk memvisualisasikan filter aktif low-pass dua kutub, sebagaimana yang ditunjukkan dalam Gambar 1.2, digunakan dua rangkaian RC. Masing-masing rangkaian RC dianggap sebagai satu kutub, dan filter dua kutub ini menghasilkan laju penurunan yang lebih cepat, dengan gain yang lebih rendah karena op-amp bertindak sebagai pengikut tegangan. Penurunan ini terjadi sekitar -40 dB per dekade frekuensi (Floyd & Buchla, 2014).
Gambar 1.1 Single-pole, low-pass active filter and response curve (Floyd & Buchla, 2014).
Gambar 1.2 Two Pole Low-Pass Active Filter (Floyd & Buchla, 2014).
Gambar 1.3 Two Pole Low-Pass Active Filter Response Curve (Floyd & Buchla, 2014).
High-pass filter idealnya dilewati semua frekuensi di atas tanpa batas. Terdapat batas frekuensi atas untuk responnya, yang pada dasarnya dibuatnya jenis filter ini untuk filter band-pass dengan bandwidth yang sangat lebar daripada filter high-pass yang sebenarnya. Semua op-amp secara inheren memiliki sirkuit RC internal yang dibatasi respons amplifier pada frekuensi tinggi dengan filter high-pass aktif. Dalam banyak aplikasi, cutoff frekuensi tinggi internal jauh lebih besar daripada frekuensi kritis filter sehingga cutoff frekuensi tinggi internal dapat diabaikan (Floyd & Buchla, 2014).
Gambar 1.4 Rangkaian Single Pole High-pass Filter (Floyd & Buchla, 2014).
Gambar 1.5 Response High-Pass Filter (Floyd & Buchla, 2014).
Gambar 1.5 Rangkaian Two Pole High-Pass Filter (Floyd & Buchla, 2014).
BAB II METODOLOGI 2.1 Peralatan Percobaan
Alat yang digunakan pada praktikum ini antara lain sebuah voltmeter DC, variable power supply polaritas ganda, signal generator, oscilloscope dan rangkaian uji penguat inverting. Pada rangkaian uji terdapat komponen-komponen penyusun rangkaian tersebut, diantaranya adalah IC op-amp LM741, tahanan R1 2,2 kΩ 2 watt, tahanan R2 10 kΩ 2 watt, kapasitor C1 100 nF, kapasitor C1 10 nF.
2.2 Tata Laksana Percobaan
2.2.1 Pengukuran pada Rangkaian Active Low Pass Filter 2.2.1.1 Persiapan
Hal Rangkaian uji, voltmeter, variable power supply dan oscilloscope dihidupkan. Pada voltmeter dipilih mode DC. Terminal voltmeter dihubungkan ke titik A-E (Terminal positif ke titik A, terminal negatif ke titik E). Tegangan VAE
atau tegangan keluaran variabel power supply (+Vcc) akan ditunjukkan pada voltmeter. Atur variable power supply agar didapat tegangan keluaran 12 V.
Langkah ini dimaksudkan untuk membuat +Vcc = 12 V dan -Vcc = -12 V. Catat tegangan VAE, selanjutnya tegangan VBE diukur dan dicatat dengan dipindahkannya terminal positif voltmeter ke titik B. Ke-tidak-akuratan pada power supply polaritas ganda bisa saja terjadi sehingga dihasilkan keluaran positif dan negatif yang tidak benar-benar simetri. Pastikan saklar Sx dalam keadaan off (ditandai dengan LED Sx yang off) agar masukan rangkaian filter mendapatkan tegangan dari signal generator. Coupling DC dipilih pada channel 1 (CH1) dan channel 2 (CH2) oscilloscope. CH1 dan CH2 oscilloscope dihubungkan secara berturut-turut ke titik X dan titik F. Pastikan offset DC = 0 V dipunyai oleh keluaran signal generator, dengan dilihatnya melalui tampilan sinyal pada CH1 oscilloscope. Bila tidak, atur signal generator agar dikeluarkan offset DC 0 V. Atur keluaran signal generator agar dihasilkan tegangan 2,5 V(peak-to-peak).
2.2.1.2 Pengukuran untuk Melihat Hubungan Antara Frekuensi dan Penguatan
Saklar S1 sampai S4 diatur untuk didapatkan konfigurasi rangkaian active low pass filter, yaitu sebagai berikut: S1=on, S2=off, S3=on dan S4=on. Signal generator diatur agar dihasilkan tegangan keluaran dengan frekuensi seperti yang
diperlihatkan pada tabel di bawah. Variasi frekuensi tersebut dipilih berdasarkan hasil perhitungan frekuensi cut-off secara teoritis. Untuk masing-masing frekuensi tersebut, tegangan peak-to-peak untuk VX (tegangan masukan filter) dan VF
(tegangan keluaran filter) dicatat serta simpan bentuk sinyalnya.
Gambar 2.2.1 Tabel Hasil Pengukuran untuk Low Pass Filter 2.2.2 Pengukuran pada Rangkaian Active High Pass Filter
2.2.2.1 Pengukuran untuk Melihat Hubungan Antara Frekuensi dan Penguatan
Dilakukan persiapan seperti yang dilakukan sebelumnya. Saklar S1 sampai S4 diatur untuk didapatkan konfigurasi rangkaian active high pass filter, yaitu sebagai berikut: S1=off, S2=off, S3=on dan S4=off. Signal generator diatur agar dihasilkan tegangan keluaran dengan frekuensi seperti yang diperlihatkan pada tabel di bawah. Variasi frekuensi tersebut dipilih berdasarkan hasil perhitungan frekuensi cut-off secara teoritis. Untuk masing-masing frekuensi tersebut, tegangan peak-to-peak dicatat untuk VX (yang merupakan tegangan masukan filter) dan VF
(yang merupakan tegangan keluaran filter) serta simpan bentuk sinyalnya.
Kemudian semua alat dimatikan.
Gambar 2.2.1 Tabel Hasil Pengukuran untuk High Pass Filter 2.3 GAMBAR ALAT DAN RANGKAIAN PERCOBAAN
Gambar 2.3.1 Voltmeter DC
Gambar 2.3.2 Variable Powe Supply
Gambar 2.3.3 Signal Generator
Gambar 2.3.4 Oscilloscope
Gambar 2.3.5 Rangkaian Uji
DAFTAR PUSTAKA Ahmad, J. 2017. Elektronika Dasar. Jakarta: Jayadin Wordpress.
Floyd, T.L., Buchla, D.L. 2014. Electronics Fundamentals Circuits Devices and Applications Eighth Edition. New York: Pearson Education Limited.
Malvino, A. dab Bates, D. 2016. Electronic Principle 8th Edition. New York: Mc Graw Hill Education
LAMPIRAN
(Ahmad, 2017).
(Floyd & Buchla, 2014).
(Floyd & Buchla, 2014).
(Floyd & Buchla, 2014).
(Floyd & Buchla, 2014).
(Floyd & Buchla, 2014).
(Malvino dan Bates, 2016).
FOTO RANGKAIAN PERCOBAAN
