Percobaan 3 Rangkaian Penguat Operasional

Abstrak—Praktikum ini membahas tentang rangkaian penguat operasinal atau bisa dikatakan Op-Amp. Praktikum ini dilakukan untuk memahami rangkaian Penguat Non-Inverting, rangkaian Penguat Inverting, rangkaian Summer(Penjumlah), dan rangkaian Integrator. Prinsip kerja sebuah operasional amplifier (Op-Amp) adalah membandingkan nilai kedua input (input inverting dan non-inverting), apabila kedua input bernilai sama maka output Op-Amp tidak ada (nol) dan apabila terdapat perbedaan nilai input keduanya maka output Op- Amp akan memberikan tegangan output. Dalam praktikum ini, para praktikan diharapkan dapat menganalisis bagaiamana hubungan antara tegangan masukan serta keluaran.

Kata Kunci— Op-Amp Non-Inverting, Op-Amp Inverting, Op- Amp Summer(Penjumlah), dan rangkaian Integrator.

I. P

ENDAHULUAN

Pada praktikum ini, dilakukan berbagai pembahasan mengenai rangkaian penguat operasional. Op-Amp merupakan suatu komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai penguat atau amplifier multiguna yang diwujudkan dalam sebuah IC op amp. Penguat ini mempunyai dua buah masukan yaitu input inverting dan input non inverting serta satu buah keluaran (output).

Pada praktikum ini memiliki beberapa tujuan yaitu;

1. Memahami penggunaan operational amplifier 2. Dapat menganalisa prinsip kerja rangkaian Op-

Amp.

3. Dapat menghitung tegangan output dari setiap rangkaian..

4. Dapat menggunakan rangkaian-rangkaian standar operational amplifier pada komputasi analog sederhana.

II. L

ANDASAN

T

EORETIS A. IC Op-Amp

Op Amp, merupakan komponen yang penting dan banyak digunakan dalam rangkaian elektronik berdaya rendah (low power). Istilah operational merujuk pada kegunaan op amp

pada rangkaian elektronik yang memberikan operasi aritmetik pada tegangan input (atau arus input) yang diberikan pada rangkaian.

Figure 1. Op-Amp

Gambar di atas menunjukkan dua input, output, dan koneksi catu daya pada op amp. Simbol ”-” menunjukkan inverting input dan ”+” menunjukkan non-inverting input. Koneksi ke catu daya pada op amp tidak selalu digambarkan dalam diagram, namun harus dimasukkan pada rangkaian yang sebenarnya

B. IC Op-Amp 741

Figure 2. Op-Amp741

Percobaan III

Rangkaian Penguat Operasional

Daniel Tri Utama Simorangkir (14S20005)

Dosen: I Gde Eka Dirgayusha,S.Pd,M.Si(0103058901) Asisten : Basry Answar Sihotang, S.T

Tanggal Percobaan : 07/10/2021 14S2104 - Praktikum Rangkaian Elektrik

Laboratorium Dasar Teknik Elektro Institut Teknologi Del

IC op amp yang digunakan pada percobaan ini ditunjukkan pada Gambar di atas . Rangkaian op amp ini dikemas dalam bentuk dual in-line package (DIP). DIP memiliki tanda bulatan atau strip pada salah satu ujungnya untuk menandai arah yang benar dari rangkaian. Pada bagian atas DIP biasanya tercetak nomor standar IC. Perhatikan bahwa penomoran pin dilakukan berla-wanan arah jarum jam, dimulai dari bagian yang dekat dengan tanda bulatan/strip

Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC (no connection), dan dua pin offset null. Pin offset null memungkinkan kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalam IC untuk memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai nol. Pada percobaan kali ini kita tidak akan menggunakan fitur offset null. Perhatikan bahwa tidak terdapat pin ”ground” pada op amp ini, amp menerima referensi ground dari rangkaian dan komponen eksternal.

Meskipun pada IC yang digunakan pada eksperimen ini hanya berisi satu buah op amp, terdapat banyak tipe IC lain yang memiliki dua atau lebih op amp dalam suatu kemasan DIP. IC op amp memiliki kelakukan yang sangat mirip dengan konsep op amp ideal pada analisis rangkaian. Bagaimanapun, terdapat batasan-batasan penting yang perlu diperhatikan. Pertama, tegangan maksimum power supply tidak boleh melebihi rating maksimum, biasanya ±18V, karena akan merusak IC. Kedua, tegangan output dari IC op amp biasanya satu atau dua volt lebih kecil dari tegangan power supply. Sebagai contoh, tegangan swing output dari suatu op amp dengan tegangan supply 15 V adalah ±13V. Ketiga, arus output dari sebagian besar op amp memiliki batas pada 30mA, yang berarti bahwa resistansi beban yang ditambahkan pada output op amp harus cukup besar sehingga pada tegangan output maksimum, arus output yang mengalir tidak melebihi batas arus maksimum.

C. Op-Amp Inverting

Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk membalik dan menguatkan sebuah tegangan. Resistor R_f melewatkan sebagian sinyal keluaran kembali ke masukan. Karena keluaran taksefase sebesar 180°, maka nilai keluaran tersebut secara efektif mengurangi besar masukan. Ini mengurangi bati keseluruhan dari penguat dan disebut dengan umpan balik negatif.

Figure 3. Op-Amp Inverting

Persamaan Op-Amp ini adalah

Tanda negatif menunjukkan bahwa keluaran adalah pembalikan dari masukan.

Tedapat 2 aturan yang sangat penting untuk diingat tentang penguat inverting atau Op-Amp yaitu :

 Tidak ada arus yang mengalir ke Terminal Input

 Tegangan Input DIferensial Nol karena V1 = V2 = 0 (Virtual Earth).

D. Op-Amp Non-Inverting

NonInverting Amplifier adalah sebuah Op-Amp yang didesain untuk membuat gain voltage positif. Pada dasarnya penguat non inverting ini digunakan untuk mengkondisikan sinyal input sensor yang terlalu kecil, sehingga dibutuhkan penguatan untuk diproses. Intinya penguat non inverting ini adalah kebalikan dari penguat inverting.

Figure 4. Op-Amp Non-Inverting

Persamaan dari Op-Amp nya adalah sebagai berikut :

( )

Fungsi dari penguat non inverting ini kurang lebih sama dengan penguat inverting, hanya saja polaritas output yang dihasilkan sama dengan sinyal inputnya

E. Op-Amp Summer

Summer Amplifier adalah sebuah rangkaian Op-Amp yang digunakan untuk menggabungkan beberapa input lalu menghasilkan output yang berupa penjumlahan dari input- input awalnya.

Figure 5. Op-Amp Summer

Persamaan Op-Ampnya adalah sebagai berikut :

F. Op-Amp Integrator

Integrator Amplifier merupakan bagian dari rangkaian Op- Amp yang dapat melakukan operasi matematis integrase seperti pada persamaan berikut ini :

∫ ∫

III. PROSEDURPERCOBAAN 1. Rangkaian Penguat Non-Inverting

- Pada percobaan ini akan digunakan tegangan catu +12 V dan -12 V untuk rangkaian op amp.

Figure 6. Rangkaian percobaan penguat non-inverting

- Perhatikan dan susun rangkaian seperti pada Gambar 6.

- Sambungkan VP ke titik A, catat nilai Vin dan Vo.

- Sambungkan VP ke titik B, catat nilai Vin dan Vo.

- Sambungkan VP ke titik C, catat nilai Vin dan Vo.

- Sambungkan VP ke titik D, catat nilai Vin dan Vo.

- Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin? Catat hasil pengamatan anda dengan menggunakan tabel kemudian lakukan analisa pada laporan anda.

2. Rangkaian Penguat Inverting

- Pada percobaan ini akan digunakan tegangan catu +12 V dan -12 V untuk rangkaian op amp.

Figure 7. Rangkaian percobaan penguat Inverting

- Perhatikan dan susun rangkaian seperti pada Gambar 7

- Sambungkan VP ke titik A, catat nilai Vin dan Vo.

- Sambungkan VP ke titik B, catat nilai Vin dan Vo.

- Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin? Catat hasil pengamatan anda dengan menggunakan tabel kemudian lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan.

- Selanjutnya, dengan masih terhubung ketitik B, pasang generator sinyal sebagai Vin dengan frekuensi 500 Hz. Atur keluaran generator sinyal sehingga menghasilkan output op-amp (Vout) sebesar 4 Vpp.

- Catat besar tegangan Vin peak to peak. Pastikan setting osiloskop menggunakan DC coupling.

Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin?

Lakukan Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan.

3. Rangkaian Summer(Penjumlahan)

-

Modifikasi rangkaian pada gambar 7 dengan menambahkan input lain dari generator sinyal

Figure 8. Rangkaian percobaan Summer

-

Buka sambungan di titik C sehingga titik C tidak terhubungkan circuit. Kemudian gunakan generator sinyal sebagai Vi dengan frekuensi 500Hz.Atur keluaran dari generator sinyal sehingga menghasilkan output op amp sebesar 4Vpp.

- Sambungkan VP ke titik A. Amati dengan menggunakan osiloskop dan catat nilai Vin serta Vo.

- Sambungkan VP ke titik B, catat nilai Vin dan Vo.

- Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin? Catat hasil pengmatan anda

4. Rangkaian Integerator

- Perhatikan dan susun rangkaian seperti pada gambar 9 di bawah ini.

Figure 9. Rangkaian percobaan Integrator

- Rangkai Vs dengan sinyal kotak menggunakan generator sinyal pada frekuensi 1 kHz dengan amplitude 0,5Vpp.

- Amati gelombang output dengan menggunakan osiloskop. Plot kedua gelombang input dan output.

Apakah hubungan antara gelombang input dan output? Lakukan analisis

-

Susun Rangkaian dengan mengubah amplitude masukan sebesar 0,1Vpp.

-

Lakukan anaslisi kembali 5. Rangkaian Oscillator

- Susunlah rangkaian pada gambar 10 dibawah ini,, dengan menggunakan software multiSIM.

Figure 10. Rangkaian percobaan Oscillator - Catatlah frekuensi yang dihasilkan di titik C.

- Ubahlah nilai R1 dan R2 menjadi 6.8 KΩ. amati sinyal yang muncul di titik C. Catat frekuensi-nya.

- Kembalikan R1 & R2 ke nilai awal. Lalu ubahlah nilai CF menjadi 470 pF. Amati sinyal yang muncul di titik C. Catat frekuensi-nya.

- Kembalikan C1 ke nilai awal Ubahlah nilai R4 menjadi 12 KΩ. Amati sinyal yang muncul di titik C.

Catat frekuensi-nya.

IV. H

ASIL DAN

A

NALISI

Hasil dari praktikum yang kami lakukan secara berkelompok terdapat pada data-data berikut;

 Rangkaian Penguat Non-Inverting Tabel 1 Data penguat Non-Inverting

Titik Pengukuran Perhitungan

Vin Vout Vout

A 6 12 12

B 2 4 4

C -2 -4 -4

D -6 -12 -12

Perhitungan Arus secara manual Titik A

= 12Volt Titik B

= 4Volt Titik C

= -4Volt Titik D

= -12Volt

Analisis;

Hubungan antara Vin dan Vout terdapat pada;

- titik A dan D, tegangan output diperoleh 2 kali lebih besar daripada input

- titik B dan C diperoleh dua kali lebih kecil dari pada input.

 Rangkaian penguat Inverting

Tabel 2 Data penguat Inverting dengan Multimeter

Titik Vin Vout

A 24 2.029

B 24 3.57

Tabel 3 Data penguat Inverting dengan Generator Sinyal

Titik Vin Vout

A 9.209 4

B 9.777 4

Analisis;

. Dari hasil percobaan diatas, didapat kesimpulan dengan menggunakan generator sinyal diperoleh nilai input yang dua kali lebih besar daripada outputnya, tetapi tidak dengan menggunakan multimeter.

Catat besar tegangan Vin peak to peak. Pastikan setting osiloskop menggunakan DC coupling. Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin? Lakukan Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan.

Jawab: Berdasarkan perhitungan diapat nilai Vo yang berbeda dengan pengukuran. Hal ini bisa dikarenkan oleh faktor IC, toleransi pada alat ukur yang digunakan, atau op- amp yang tidak ideal atau praktikan yang kurang teliti saat melakukan parktikum.Sehingga percobaan ini belum sepenuhnya dapat membuktikan teori rangkaian inverting.

 Rangkaian Summer

Tabel 3 Data pengukuran rangkaian summer

Titik Pengukuran

Vin Vout

A -1,6 3,513

B -132,925 -17,382

Analisis;

Berdasarkan hasil percobaan diatas, dapat disimpulkan bahwa hasil titik A dan B menghasilkan hasil yang tidak jauh beda.

 Rangkaian Integrator

Analisis;

Amati gelombang output dengan menggunakan osiloskop. Plot kedua gelombang input dan output. Apakah hubungan antara gelombang input dan output? Lakukan analisis dan tulis dalam laporan.

Jawab: Gelombang input memiliki gelombang yang lebih banyak di bandingkan dengan gelombang pada output, hal ini terjadi dikarenakan tegangan sudah melalui op-amp.

 Rangkaian Op-Amp untuk Oscillator

Analisis;

Dari percobaan rangkaian berikut didapat hasil bahwa frekuensi yang diperoleh berbeda-beda sesuai dengan nilai resistor dan capasitor yang digunakan

V. KESIMPULAN

Setelah melakukan praktikum berikut ini, kesimpulan yang akan diambil, yaitu:

 Penguat operasional atau Op-Amp berfungsi sebagai penguat pembalik(Inverting), penguat non- pembalik(Non-Inverting), dan penguat diferensial.

 Praktikum ini dilakukan dengan menggunakan aplikasi NI Multisim, praktisi dapat melihat sebagian dari output dengan mengkompilasi rangkaian yang dibuat dari rangkaian op amp yang dikompilasi.

 Saat menggunakan op amp untuk melihat semua output dan input dari seluruh rangkaian yang dikompilasi, letakkan beberapa sakelar di rangkaian yang telah dibuat hingga titik tertentu dan juga dapat dianalisis dengan menganalisis perbedaan yang dibuat selama proses kompilasi.

 Dengan menggunakan generator sinyal untuk melakukan tahap pengukuran Vin dan Vout, praktisi memasukkan input satu volt untuk antara berbagai frekuensi dan berbagai Vss dan juga sesuai dengan modul yang ditentukan, sehingga hasil simulasi praktisi dari berbagai proses kompilasi dalam jaringan.

 Pengukuran gelombang input dan output dapat dilakukan dengan osiloskop, juga mengubah beberapa rentang amplitudo dan frekuensi untuk membuat rangkaian lebih kompleks untuk mengetahui perbedaannya.

Referensi



https://id.wikipedia.org/wiki/Penguat_operas ional

 Modul 03, rangkaian Penguat Operasional, 2021_Teknik Elektro IT DEL.

 Jayadin, Ahmad. 2007. Ilmu Elektronika. Jakarta:

Erlangga.

 Sutrisno. 1987. Elektronika Teori dan PenerapannyaJilid 2. Bandung: ITB.

Lampiran

1. Link Video Presentasi : https://drive.google.com/drive/folders/12_zhSlENKiCv_Pgtqviqdl7mU- UkcyVQ?usp=sharing

2. PENGERJAAN KELOMPOK

Nama Kelompok :

- Daniel Tri Utama Simorangkir (14S20005) - Edwinner Sitorus (14S20013)

- Talenta Naibaho (14S20025)

- Rangkaian Penguat Non-Inverting

- Rangkaian Penguat Inverting

- Rangkaian Summer (Penjumlah)

- Rangkaian Integrator

- Rangkaian Op-Amp untuk Oscillastor

-