LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR II PENGUAT NON-INVERTING DAN OSILATOR

(1)

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR II PENGUAT NON-INVERTING DAN OSILATOR

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, 1 November 2023

Nama Asisten : Yasmin Naifa Khairunnisa Mukhson

(2)

LEMBAR PENILAIAN PRAKTIKUM LAPORAN ELEKTRONIKA DASAR II

PENGUAT NON-INVERTING DAN OSILATOR

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 ...

(3)

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Tujuan

Dalam praktikum elektronika dasar II ini dimilikinya topik, penguat non-inverting dan osilator. Dalam praktikum ini terdapat pula tujuan percobaan, yaitu diharapkan praktikan dapat dilakukannya pengukuran, diamati, dan dipelajarinya karakteristik op-amp yang digunakan sebagai penguat non-inverting dan osilator Jembatan Wien yang dibangun dengan digunakannya penguat non-inverting dan umpan balik positif yang berisi tahanan dan kapasitor.

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).

Konfigurasi op-amp dalam loop tertutup yang digunakan sebagai penguat non- inverting, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.1 di bawah ini. Dalam input non inverting (+) diterapkannya sinyal input. Pada non-inverting (-), sebagian dari output diterapkan kembali melalui jaringan umpan balik. Hal ini merupakan umpan balik negatif dimana untuk fraksi umpan balik B ditentukan oleh Rf dan Ri, yang membentuk pembagi tegangan. Bagian dari keluaran yang dikembalikan ke masukan pembalik dan menentukan penguatan penguat merupakan atenuasi jaringan umpan balik (Floyd & Buchla, 2014).

(4)

Gambar 1.1 Rangkaian Op-amp Non-inverting (Floyd & Buchla, 2014).

Sebuah alat gabungan yang terdiri dari komponen aktif dan pasif yang berfungsi untuk membentuk gelombang sinusoidal, segitiga, atau gelombang periodik dapat diartikan sebagai definisi dari osilator. Penguat tegangan umpan balik positif diperlukan pada penggunaan osilator. Dapat dikatakan, osilator adalah penguat yang telah mengalami perubahan dengan umpan balik positif sehingga dapat memberikan sinyal masuk. Salah satu jenis osilator adalah osilator wien bridge. Osilator yang mampu membangkitkan sinyal sinusoidal dengan frekuensi 1 kHz – 1 MHz merupakan definisi dari wien bridge. Pada rentang waktu tertentu, osilator ini mampu membentuk sebuah gelombang periodik (Supriyanto & Ratri, 2019).

Gambar 1.2 Bagian-bagian utama osilator balikan (Supriyanto & Ratri, 2019).

Untuk rangkaian isolator jembatan wien dapat didefinisikan sebagai suatu rangkaian yang outputnya berupa keluaran periodik tanpa sinyal masukan. Rangkaian osilator elektronik yang menghasilkan sinyal keluaran yang seperti sinusoidal, akan tetapi terdapat bentuk keluaran yang lainnya seperti gelombang kotak dan gelombang gigi gergaji, dan rangkaian isolator linear atau harmonic merupakan bagian dari rangkaian osilator elektronik ini. Pada rangkaian resonansi sering kali dirancang menggunakan induktor dan kapasitor kristal yang digunakan untuk mengontrol frekuensi osilasi pada

(5)

osilator pada umumnya. Sinyal arus DC yang masuk akan dikonversikan menjadi sinyal arus bolak-balik yang mana hal tersebut akibatnya dihasilkannya sinyal listrik dengan bentuk periodik yang amplitudonya konstan, hal tersebut merupakan prinsip kerja dari osilator (Schubert & Kim, 2014).

(6)

BAB II METODOLOGI 2.1 Peralatan Percobaan

Alat yang digunakan pada praktikum ini antara lain sebuah voltmeter DC sebanyak 1 buah, variable power supply, polaritas ganda sebanyak 1 buah, signal generator sebanyak 1 buah, oscilloscope sebanyak 1 buah dan rangkaian uji penguat non-inverting dan osilator.

Pada rangkaian uji, terdapat komponen-komponen penyusunnya, diantaranya adalah IC op- amp LM741, tahanan R1 10 kΩ 2 Watt, tahanan R2 20 kΩ (10 kΩ + 10 kΩ) 2 Watt, tahanan R1s 1 kΩ, tahanan R2s 130 kΩ, tahanan Ra 10 kΩ, tahanan Rb 1 kΩ, kapasitor Ca 100 nF, kapasitor Cb 100 nF, kapasitor C1 10 nF, kapasitor C2 10 nF.

2.2 Tata Laksana Percobaan

2.2.1 Rangkaian Penguat Non-Inverting 2.2.1.1 Persiapan

Hal yang dilakukan pertama kali adalah dihidupkannya rangkaian uji, voltmeter, variable power supply dan oscilloscope. Pada voltmeter dipilih mode DC. Dihubungkan terminal voltmeter ke titik A-E. Voltmeter akan ditunjukkanya tegangan VAE atau tegangan keluaran (+VCC). Diatur variable power supply agar didapat tegangan keluaran 12 V. Langkah ini dimaksudkan untuk dibuat + VCC = 12 V dan - VCC = -12 V. Dicatat tegangan VAE, diukur dan dicatat tegangan VBE dengan dipindahkannya terminal positif ke titik B. Ke-tidak-akuratan pada power supply polaritas ganda bisa saja terjadi sehingga dihasilkannya keluaran positif dan negatif yang tidak benar-benar simetri. Diputus/dimatikan saklar Sx (ditandai dengan LED Sx yang off) dan saklar S2 agar didapat konfigurasi penguat non- inverting. Saat ini, dimasukan rangkaian filter agar didapatkannya tegangan dari signal generator. Dihubungkan/Dihidupkan sakalar S1. Dipilih coupling DC pada channel 1 (CH1) dan channel 2 (CH2) oscilloscope. Dihubungkan CH1 dan CH2 oscilloscope secara berturut-turut ke titik X dan titik F. Dipastikan keluaran signal generator dipunyainya offset DC = 0 V, dengan dilihat melalui tampilan sinyal pada CH1 oscilloscope. Bila tidak, diatur signal generator agar dikeluarkannya offset DC 0 V. Diatur keluaran signal generator agar dihasilkannya tegangan 1 V(peak) atau 2 V(peak-to-peak).

2.2.1.2 Pengukuran untuk diketahuinya Penguatan

(7)

Diatur saklar S4 sampai S5 untuk didapatkannya variasi penguatan pada rangkaian penguat non-inverting. Dicatat dan disimpan bentuk sinyal tegangan masukan VX, VD dan keluaran VF untuk masing-masing variasi penguatan tersebut. Digunakan format seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.2.1. Jangan dimatikannya alat-alat, karena praktek selanjutnya (rangkaian osilator) adalah kelanjutan dari langkah ini.

Gambar 2.2.1 Hasil pengukuran penguat non-inverting.

2.2.2 Rangkaian Osilator Jembatan Wien 2.2.2.1 Persiapan

Hal yang dilakukan pertama kali adalah di On-kan saklar Sx (ditandai dengan LED Sx yang on) dan saklar S2 agar didapat konfigurasi osilator Jembatan Wien. Rangkaian osilator ini sekarang terputus dari signal generator. Signal generator selanjutnya bisa dimatikan. Saklar S1 sekarang tidak digunakan dan bisa di-off-kan. Titik X sekarang juga tidak digunakan. Dihubungkan CH1 oscilloscope ke titik F yang adalah keluaran osilator.).

2.2.2.2 Pengukuran Keluaran Osilator Jembatan Wien

Diatur saklar S4 sampai S5 untuk didapatkannya variasi penguatan pada rangkaian penguat non-inverting. Variasi dilakukan seperti pada langkah sebelumnya. Dicatat dan dismpan bentuk sinyal tegangan keluaran osilator (VF) termasuk frekuensinya untuk masing-masing variasi tersebut. Dimatikan semua alat.ini.

2.3 GAMBAR ALAT DAN RANGKAIAN PERCOBAAN

Gambar 2.3.1 Voltmeter DC

(8)

Gambar 2.3.2 Variable Powe Supply

Gambar 2.3.3 Signal Generator

Gambar 2.3.4 Oscilloscope

Gambar 2.3.5 Rangkaian Uji

(9)

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Data Hasil Percobaan

3.1.1 Pengukuran untuk Mengetahui Penguatan VAE = 12 V

VBE = -12,45 V

𝑺_𝟒 𝑺_𝟓 𝑽_𝑿(𝑽_𝒑𝒑) 𝑽_𝑫(𝑽_𝒑𝒑) 𝑽_𝑭(𝑽_𝒑𝒑) Penguatan 𝑽_𝑭/𝑽_𝑿

off off 2,18 V 2,96 V 7,12 V 3,266

on off 2,16 V 2,64 V 6,96 V 3,222

off on 2,12 V 3,04 V 9,44 V 4,452

on on 2,14 V 3,12 V 7,44 V 3,476

3.2 Perhitungan

3.2.1 Penguat Non-Inverting R1 = 10.000 ohm R2 = 20.000 ohm R1s = 1.000 ohm

(10)

R2s = 130 ohm

𝑨_𝟏= 𝟏 +𝑹_𝟐𝑺+ 𝑹_𝟐

𝑹_𝟏𝑺+ 𝑹_𝟏= 𝟏 + 𝟏𝟑𝟎 + 𝟐𝟎𝟎𝟎𝟎

𝟏𝟎𝟎𝟎 + 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎= 𝟐, 𝟖𝟑

𝑨_𝟐= 𝟏 +𝑹_𝟐𝑺+ 𝑹_𝟐

𝑹_𝟏 = 𝟏 +𝟏𝟑𝟎 + 𝟐𝟎𝟎𝟎𝟎

𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎 = 𝟑, 𝟎𝟏𝟑

𝑨_𝟑= 𝟏 + 𝑹_𝟐

𝑹_𝟏𝑺+ 𝑹_𝟏= 𝟏 + 𝟐𝟎𝟎𝟎𝟎

𝟏𝟎𝟎𝟎 + 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎= 𝟐, 𝟖𝟏

𝑨_𝟒= 𝟏 +𝑹_𝟐

𝑹_𝟏 = 𝟏 +𝟐𝟎𝟎𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎= 𝟑

3.3 Pembahasan

3.3.1 Analisa Prosedur 3.3.1.1 Fungsi Alat

Dalam percobaan ini digunakan beberapa alat. Alat yang digunakan adalah voltmeter DC sebanyak 1 buah, variable power supply, polaritas ganda sebanyak 1 buah, signal generator sebanyak 1 buah, oscilloscope sebanyak 1 buah dan rangkaian uji penguat non-inverting dan osilator. Pada rangkaian uji, terdapat komponen- komponen penyusunnya, diantaranya adalah IC op-amp LM741, tahanan R1 10 kΩ 2 Watt, tahanan R2 20 kΩ (10 kΩ + 10 kΩ) 2 Watt, tahanan R1s 1 kΩ, tahanan R2s 130 kΩ, tahanan Ra 10 kΩ, tahanan Rb 1 kΩ, kapasitor Ca 100 nF, kapasitor Cb 100 nF, kapasitor C1 10 nF, kapasitor C2 10 nF. Digunakan Voltmeter DC sebagai pengukur besarnya tegangan listrik di rangkaian tertutup. Sedangkan, beberapa tahanan digunakan sebagai beban pada rangkaian. Lalu, signal generator yang digunakan sebagai alat pengukur agar bentuk dari gelombang listrik dapat ditampilkan. Lalu, op- Amp digunakan agar terdapat penguatan pembalik pada rangkaian. Lalu, osiloskop digunakan sebagai alat ukur agar sinyal listrik dapat diproyeksikan. Variable power supply sebagai penyedia sumber tegangan untuk rangkaian. Terakhir, rangkaian uji digunakan sebagai wadah atau media yang nantinya akan diuji serta dianalisis selama percobaan.

3.3.1.2 Fungsi Perlakuan

(11)

Agar praktikum kali ini dapat berjalan dengan lancar dan semestinya, Voltmeter dipilih mode DC agar diukurnya tegngan pada rangkaian lebih presisi dibandingkan AC. Dihubungkan terminal voltmeter ke titik A-E dengan terminal positif ke titik A, sedangkan terminal negatif ke titik E agar nilai tegangan VAE dapat diketahui. Lalu, dihubungkan terminal voltmeter ke titik A-E dengan terminal positif ke titik A, sedangkan terminal negatif ke titik E agar nilai tegangan VAE dapat diketahui dan dicatat. Lalu, variable power supply diatur dengan tegangan keluaran 12 V, hal ini dilakukan agar didapatkan nilai batas rangkaian atau umumnya disebut VCC. Lalu, dihubungkan terminal voltmeter ke titik B-E dengan terminal positif ke titik B, sedangkan terminal negatif ke titik E agar nilai tegangan VBE dapat diketahui dan dicatat, selain itu S2 dan SX dimatikan dengan S1 dinyalakan agar didapat konfigurasi penguat non-invertingnya. Kemudian, signal generator serta osiloskop diatur dengan tegangan keluaran serta frekuensi yang berbeda-beda dan dilakukan pengukuran, hal ini dilakukan agar bentuk sinyal serta nilai tegangan keluaran dapat diketahui. Lalu, dilakukan pengukuran antara nilai tegangan dan penguatan pada penguat non-inverting dengan saklar S4 sampai S5 dengan kondisi yang sudah ditentukan. Hal ini dilakukan agar dapat diketahui hubungan dari hambatan dengan hasil dari penguatan yang terjadi. Setelah data didapat, dapat dicatat untuk mengolah perhitungan.

3.3.2 Analisa Hasil

Pada hasil percobaan didapat nilai nilai penguatan hasil pengukuran 1 sampai 4 sebesar 3,266 kali, 3,222 kali, 4,452 kali, dan 3,476 kali. Sedangkan pada hasil perhitungan teoritis didapatkan penguatan A1 sampai A4 sebesar 2,83 kali, 3,013 kali, 2,81 kali, dan 3 kali. Terdapat perbedaan nilai antara hasil percobaan dan hasil perhitungan teoritis, meskipun perbedannya tidak terlalu signifikan. Hal itu dapat terjadi karena kesalahan pembacaan atau pengambilan data VF atau VX oleh praktikan, sehingga mempengaruhi nilai penguatan pada hasil percobaan. Alasan lain terjadinya perbedaan mungkin dikarenakan kesalahan pada alat praktikum atau eror alat.

Sinyal keluaran dari konfigurasi op-amp non-inverting memiliki bentuk yang mirip dengan sinyal masukan, tetapi dengan amplifikasi yang sesuai sesuai dengan rasio resistansi pada sirkuit. Ini berarti sinyal keluaran pada konfigurasi op-amp non-inverting memiliki fase yang sama dengan sinyal masukan. Dengan kata lain, jika sinyal masukan naik, sinyal keluaran juga akan naik sesuai dengan amplifikasi yang ditentukan oleh rasio resistansi Rf dan Rin. Pada karakteristik op-amp non-inverting, terdapat adanya feedback. Manfaat

(12)

utama feedback adalah pengaturan penguatan sirkuit dengan mengubah nilai resistansi resistor umpan balik (Rf) dan resistor masukan (Rin). Ini memungkinkan untuk mengatur penguatan sesuai dengan kebutuhan aplikasi, memberikan fleksibilitas dalam desain sirkuit.

Selain itu, feedback negatif memastikan stabilitas operasional amplifier, menghindari saturasi dan menjaga perbedaan potensial antara terminal inverting dan non-inverting mendekati nol. Selain feedback, op amp non-inverting impedansi inputnya tak hingga.

Impedansi input yang tak hingga berarti bahwa resistansi input (Rin) op-amp mendekati tak hingga ohm, yang artinya sirkuit non-inverting hampir tidak mengonsumsi arus masukan.

Sebagai hasilnya, sirkuit op-amp non-inverting memiliki kemampuan untuk menerima sinyal masukan tanpa mengganggu atau mempengaruhi sumber asalnya. Impedansi input yang sangat tinggi ini menjaga isolasi yang baik antara sumber sinyal dan sirkuit op-amp, menghindari penurunan atau deformasi sinyal masukan. 𝐼 =𝐼⁺= 0 adalah karakteristik kunci dalam operasi op-amp non-inverting yang mengacu pada nolnya arus yang masuk ke kedua terminal inverting dan non-inverting op-amp. Dalam pengaturan op-amp non-inverting, terminal non-inverting (+) digunakan sebagai input sinyal, sedangkan terminal inverting (- ) umumnya dihubungkan ke ground atau referensi tegangan. Meskipun op-amp nyata memiliki sedikit arus bias pada terminal inputnya, asumsi bahwa 𝐼 =𝐼⁺= 0 tetap berlaku dalam sebagian besar perancangan sirkuit, membuatnya menjadi dasar yang penting dalam pemahaman dan penggunaan op-amp non-inverting.

Pada VF dari hasil percobaan dan Penguatan pada perhitungan teoritis mempunyai keterkaitan. nilai dari R2T ialah R2 + R2S jika saklar 5 dimatikan, dan apabila saklar S5

dinyalakan maka bernilai R2. Sedangkan, nilai dari R1T ialah R1 + R1S jika saklar 4 dimatikan dan akan bernilai R1 saja jika saklar 4 dinyalakan. Keterkaitannya adalah pada VF keadaan 1, kondisi saklarnya S4 dan S5 keduanya dalam posisi off. Oleh karena itu akan digunakan R2T dengan R2 + R2S dan R1T dengan R1 + R1S. Dengan nilai hambatan tersebut dapat mempengaruhi penguatan sesuai dengan rumus pada perhitungan. Pada DHP terdapat keterangan penguatan adalah hasil dari VF dibagi oleh VX. Apabila penguatan telah didapat dari rumus perhitungan, maka untuk mencari nilai VF dapat dicari dengan cara nilai penguatan (A) dikali dengan VX. Pada tiap penguatan mempunyai nilai yang berbeda-beda sesuai dengan kondisi saklar, maka nilai VF juga berbeda-beda.

(13)

BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan

Setelah melakukan percobaan penguat non-inverting dan osilator didapatkan bahwa pengukuran, pengamatan, belajar karakteristik dari Op-amp yang digunakan sebagai penguat non-inverting dapat dilakukan. Penguat non-inverting sendiri diartikan sebuah penguat dengan sinyal keluaran yang tidak berlawanan fase dengan sinyal masukannya atau dapat dibilang sefase. Dan juga dipahami bahwa penguatan (A) mempunyai keterkaitan dengan nilai hambatan pada kondisi saklar tertentu, nilai VF dan nilai VX.

4.2 Saran

Sebaiknya ketika praktikum sedang dilaksanakan, instrumen-instrumen dan komponen- komponen listrik yang ada pada rangkaian uji coba dapat dikalibrasi serta pada saat praktikan ada kesalahan memasukkan data haru dijelaskan agar praktikan paham.

(14)

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.

Schubert, F. T., Kim, M. E. 2014. Fundamentals of Electronics Books 3. Texas: Morgan &

Claypool Inc.

Supriyanto, E., & Ratri, A. (2019). Rancang Bangun 7-Band Graphic Equalizer Sebagai Penunjang Praktikum Dasar Sistem Komunikasi. Indonesian Journal Of Laboratory, 10-15

(15)

LAMPIRAN

(Ahmad, 2017).

(Floyd & Buchla, 2014).

(16)

(Schubert & Kim, 2014).

(17)

(Supriyanto & Ratri, 2019).

FOTO RANGKAIAN PERCOBAAN

(18)

DATA HASIL PERCOBAAN

Pengukuran untuk Mengetahui Penguatan VAE = 12 V