MODUL 1 OPERATIONAL AMPLIFIERTUJUAN Modul ini mempelajari tiga jenis penguat dasar menggunakan Op Amp, yaitu: inverting, non inverting, dan differential amplifier. ALAT DAN BAHAN Osiloskop Function Generator Power Supply Project Board DASAR TEORI Inverting Amplifier Rangkaian dasar sebuah inverting amplifier terlihat seperti gambar di bawah ini Op Amp 741 Resistor Kabel

Pada amplifier ini signal input dimasukkan pada kaki inverting (-) melalui sebuah tahanan input Ri. Tegangan keluaran dibalik sehingga akan berbeda fasa sebesar 180 derajat terhadap input (masukan). Hal ini yang membuat penguat ini diberi nama inverting amplifier. Besarnya penguatan op amp ditentukan secara sederhana oleh perbandingan resistorresistor yang berada di luar op amp. Penguatan dari rangkaian (Av) adalah sebesar:

Tegangan output (V out) dari rangkaian adalah sebesar:

Non-Inverting Amplifier Prinsip utama rangkaian penguat non-inverting adalah seperti yang diperlihatkan pada gambar berikut ini

Seperti namanya, penguat ini memiliki masukan yang dibuat melalui input noninverting. Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan tegangan inputnya. Besarnya penguatan op amp ditentukan secara sederhana oleh perbandingan resistor-resistor yang berada di luar op amp. Penguatan dari rangkaian (Av) adalah sebesar:

Tegangan output (Vout) dari rangkaian adalah sebesar:

Tetapi Vout tidak lebih besar dari tegangan saturasi (Vsat).

PROSEDUR PRAKTIKUM A. Inverting Amplifiera. Realisasikan desain anda. Beri catu daya pada op amp yang sesuai. Dengan

memberi input sebesar 2V, 1kHz buktikan perhitungan anda dengan pengukuran pada realisasi rangkaian bahwa: Gain penguat -20 Frekuensi output 1kHz

b. Beri input 0,5 volt, 1kHz sinusoidal. Tampilkan Vin dan Vout bersamaan dengan menggunakan osiloskop. Gambar keduanya, perlihatkan jika ada pergeseran fasa, perubahan bentuk gelombang dan perubahan amplitude. c. Tambah besar tegangan input secara bertahap, catat bentuk gelombang keluaran sampai terjadi distorsi. d. Kembalikan pada keadaan b kemudian tambah frekuensi gelombang, catat jika ada perubahan signal keluaran, sampai dengan terjadi distorsi.e. Berikan input 2V DC kemudian hubungkan Vin dengan CH1 dan Vout

dengan CH2 kemudian set pada X-Y mode (DC coupling). Perhatikan apa yang terjadi. Gambar grafik yang terlihat. B. Non-inverting Amplifier a. Realisasikan desain anda. Beri catu daya pada op amp yang sesuai. Dengan memberi input sebesar 2V, 1kHz buktikan perhitungan anda dengan pengukuran pada realisasi rangkaian bahwa: Gain penguat -20 Frekuensi output 1kHz

b. Beri input 0,5 volt, 1kHz sinusoidal. Tampilkan Vin dan Vout bersamaan dengan menggunakan osiloskop. Gambar keduanya, perlihatkan jika ada pergeseran fasa, perubahan bentuk gelombang dan perubahan amplitude. c. Tambah besar tegangan input secara bertahap, catat bentuk gelombang keluaran sampai terjadi distorsi.

d. Kembalikan pada keadaan b kemudian tambah frekuensi gelombang, catat jika ada perubahan signal keluaran, sampai dengan terjadi distorsi.e. Berikan input 4V DC kemudian hubungkan Vin dengan CH1 dan Vout

dengan CH2 kemudian set pada X-Y mode (DC coupling). Perhatikan apa yang terjadi. Gambar grafik yang terlihat.

MODUL 2 FUNGSITUJUANa. Mahasiswa dapat memahami dan mengerti kerja integrator dan differensiator

yang disusun dengan Op Amp.b. Mahasiswa mampu membedakan dan menyelesaikan fungsi dari masing-

masing rangkaian dengan memberi masukan berbagai jenis gelombang. ALAT DAN BAHAN Kapasitor Op Amp 741 Osiloskop Power Supply DASAR TEORI Integrator Rangkaian dasar sebuah integrator adalah rangkaian op amp inverting dengan kapasitor sebagai komponen untuk feedback. Resistor Function Generator Project board Kabel penghubung

Dengan cara yang sama dengan analisa rangkaian inverting amplifier, penguat ini dapat dijelaskan sebagai berikut:

Beda tegangan diantara kedua kaki input Op Amp sama dengan 0. Karena V+ dihubungkan dengan ground maka V- = ground = 0 V. Sehingga arus yang melewati R dan C dapat ditulis sebagai berikut:

Tidak ada arus yang masuk maupun keluar dari kaki input maupun output Op Amp sehingga:

Persamaan (1) dan (2) dengan mudah dapat disubstitusikan dan diintegralkan sehingga didapat fungsi keluaran sebagai berikut:

Dengan persamaan tersebut maka bentuk input akan mengikuti integrasi fungsi input dengan penguatan tergantung pada besarnya R dan C. Pada penguat ini tidak akan terjadi pola eksponensial pada integrator ini. Integrasi sebuah fungsi akan menghasilkan sebuah konstanta. Dalam integrator ini kondisi awal menjadi konstanta integrasi. Differensiator Differensiator disusun dengan kapasitor terangkai pada jalur input inverting. Bentuk ideal penguat ini sebagai berikut:

Dengan cara yang sama dengan integrator, penguat ini dapat dianalisa dan keluaran akan berbentuk fungsi differensial sebagai berikut:

Dalam beberapa aplikasi dapat ditambahkan resistor yang dipasang seri dengan kapasitor. Tambahan ini akan mengakibatkan terbatasnya penguatan pada frekuensi tinggi. Walaupun demikian untuk frekuensi rendah penguatan tetap ditentukan dengan R dan C. Kondisi ini yang membuat penguat ini memiliki cut off frekuensi yang besarnya

PROSEDUR PRAKTIKUM 1. Realisasikan desain anda. Kemudian cobalah dengan variasi input. Jika anda mengalami kesulitan memperbaiki rangkaian anda bisa dicoba alternative rangkaian lainnya. 2. Tentukan frekuensi respon, amplitude respon, dan variasi fungsi input respon untuk rangkaian anda.

MODUL 3 AKTIF FILTERTUJUAN Mahasiswa mampu mendesain dan menganalisa low pass dan high pass filter. ALAT DAN BAHAN Op Amp 741 Kapasitor Osiliskop Power Supply DASAR TEORI Low Pass Filter Pada dasarnya low pass filter merupakan realisasi dari rangkaian integrator. Kali ini rangkaian integrator ditambah dengan sebuah resistor seperti ditunjukkan pada gambar berikut: Resistor Function Generator Project board Kabel penghubung

Transfer function dari rangkaian tersebut akan berbentuk:

atau

Yang tidak lain merupakan bentuk dari first-order low pass filter. Pada frekuensi tinggi ketika kapasitor akan berperilaku terhubung singkat sehingga gain

dari amplifier akan menjadi nol. Akan tetapi ketika frekuensi sangat kecil kapasitor akan berperilaku sebagai sebuah switch terbuka sehingga gain dari amplifier akan menjadi Ho. Kapan frekuensi dikatakan tinggi? Frekuensi dikatakan tinggi jika sebagian besar arus lewat melalui kapasitor. Hal ini terjadi jika impedansi kapasitor lebih kecil daripada R1. Dengan kata lain frekuensi tinggi terjadi jika atau . Sebaliknya frekuensi rendah ketika

rangkaian berfungsi sebagai integrator terjadi pada keadaan

High Pass Filter High pass filter disusun dari rangkaian differensiator sebagai berikut:

Dengan cara yang sama dengan analisa differensiator maka didapat transfer function filter ini berbentuk:

atau

Pada frekuensi tinggi

maka kapasitor akan terhubung singkat sehingga

terbentuk inverting amplifier dengan gain R1/R2. Pada frekuensi rendah kapasitor akan terbuka sehingga gain akan menjadi Ho. PROSEDUR PRAKTIKUM Buktikan perkiraan anda dengan merealisasikan rangkaian anda. Gambarkan hasil dalam grafik semi log. Gambarkan juga perubahan fase atau bentuk gelombang dari rangkaian anda.

MODUL 4 PEMBANGKIT GELOMBANG (OSILATOR)TUJUANa. Menyusun rangkaian op-amp sebagai osilator. b. Mempelajari bentuk isyarat yang dihasilkan oleh osilator.

ALAT DAN BAHAN Op Amp 741 Kapasitor Kabel Penghubung Osiloskop DASAR TEORI Banyak sistem elektronik menggunakan rangkaian yang mengubah energi DC menjadi berbagai bentuk AC yang bermanfaat. Osilator, generator, lonceng elektronika termasuk kelompok rangkaian ini. Pada penerima radio misalnya, isyarat DC diubah menjadi isyarat AC frekuensi-tinggi. Osilator dapat dikelompokkan berdasarkan metode pengoperasiannya menjadi dua, yaitu osilator balikan dan osilator relaksasi. Masing-masing kelompok memiliki keistimewaan tersendiri. Pada osilator balikan, sebagian daya keluaran dikembalikan ke masukan yang miasalnya dengan menggunakan rangkaian LC. Osilator biasanya dioperasikan pada frekuensi tertentu. Osilator gelombang sinus biasanya termasuk kelompok osilator ini dengan frekuensi operasi dari beberapa Hz sampai jutaan Hz. Osilator relaksasi merespon piranti elektronik dimana akan bekerja pada selang waktu tertentu kemudian mati untuk periode waktu tertentu. Kondisi pengoperasian ini berulang secara mandiri dan kontinu. Osilator ini biasanya merespon proses pemuatan dan pengosongan jaringan RC atau RL. Osilator ini Resistor Project board Function Generator Catu daya

biasanya membangkitkan isyarat gelombang kotak atau segitiga. Aplikasi osilator ini diantaranya pada generator penyapu horizontal dan vertikal pada penerima TV. Osilator relaksasi dapat merespon aplikasi frekuensi-rendah dengan sangat baik. DESAIN RANGKAIAN Square Wave Generator

Triangle Wave Generator

MODUL 5 RANGKAIAN PENJUMLAH DAN PENGURANGTUJUANa. Menyusun rangkaian op amp sebagai rangkaian penjumlah b. Menyusun rangkaian op amp sebagai rangkaian pengurang

ALAT DAN BAHAN Op Amp 741 Potensiometer Osiloskop Power Supply DESAIN RANGKAIAN Resistor Projectboard Function Generator Kabel penghubung

v2 i v

y x

2k2 k22

k22V+ cc

1i

C 1 4 A 7 3 + k22

2

7

6

V -c c

4

vo

Rangkaian op amp sebagai rangkaian penjumlah

k22 2k2V+ cc

v- i v+ i

y x

2k2

C 1 4 7 3 + k22

2

7

AV -c c

6

4

vo

Rangkaian op amp sebagai rangkaian pengurang

k02

x v+ i

+ GFk 01 = b R

k02

y v-i

k 01 = a R

Rangkaian sumber isyarat masukan

PROSEDUR PRAKTIKUM Rangkaian Penjumlah 1. Realisasikan rangkaian op amp sebagai rangkaian penjumlah. Pencatu daya op amp 741 dibuat dengan memasang sumber DC variabel.2. Buatlah rangkaian isyarat masukan sinusosidav i1

dan v i 2

dengan

menggunakan rangkaian pembagi tegangan dengan sumber isyarat AC dari function generator (FG) pada frekuensi 1 kHz seperti terlihat pada desain

rangkaian sumber isyarat masukan.

Ra dan Rb diambil dari sebuah

potensiometer. Periksalah dengan osiloskop dan amati bagaimana v i1 (Ch.1) dan v i 2 (Ch.2) berubah dengan adanya perubahan pada Ra dan Rb. Atur amplitudo sumber (FG) dan Ra dan Rb agar dapat menghasilkan v i1 = v i 2 = 40 mVp-p.3. Hubungkan sumber x dan y pada rangkaian penjumlah ke sumber v i1 danvi 2

pada rangkaian sumber isyarat masukan.

Buatlah sketsa bentuk

gelombang v i1 (Ch.1), v i 2 (Ch.1) dan keluaran v o (Ch.2), masing-masing beri label yang jelas.4. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk berbagai variasi v i1 dan v i 2 dan lengkapi

tabel berikut (buat sebagian masukan v i1 < v i 2 dan sebagain v i1 > v i 2 ). No 1 2 3 4 5 6 7 8 Masukan vi1 (Vp-p) Masukan vi2 (Vp-p) Keluaran vo (Vp-p)

Rangkaian Pengurang1. Realisasikan rangkaian op amp sebagai rangkaian pengurang. Pencatu daya

A741 dibuat dengan memasang sumber DC variabel.

2. Buatlah rangkaian isyarat masukan menggunakan rangkaian pembagi

tegangan dengan sumber isyarat AC dari function generator (FG) pada frekuensi 1 kHz. Ra dan Rb diambil dari sebuah potensiometer. Periksalah dengan osiloskop dan amati bagaimana v i + (Ch.1) dan v i (Ch.2) berubah dengan adanya perubahan pada Ra dan Rb. Atur amplitudo sumber (FG) dan Ra dan Rb agar dapat menghasilkan v i + > v i dan v i + < v i .3. Hubungkan x dan y pada rangkaian sumber isyarat masukan ke sumber v i +

dan v i Buatlah sketsa bentuk gelombang v i + (Ch.1), v i (Ch.1) dan keluaran v o (Ch.2) untuk kasus v i + > v i .4. Ulangi langkah 3 untuk kasus v i + < v i .

MODUL 6 LOGARITHMIC AMPLIFIERTUJUAN a. Mahasiswa dapat memahami dan mengerti kerja logarithmic amplifier yang disusun dengan Op Amp. b. Mahasiswa mampu menyelesaikan fungsi rangkaian logarithmic amplifier dengan memberi masukan berbagai jenis gelombang. ALAT DAN BAHAN Transistor BC 107 Resistor Function Generator Osiloskop Power Supply DASAR TEORI Dioda semikonduktor memiliki sifat arus yang melewatinya bertambah exponensial dengan beda tegangan diantara kedua ujung diode. Sebaliknya dapat disusun sedemikian rupa sehingga tegangan meningkat exponensial dengan perubahan linier pada arus yang melewati. Perilaku ini yang digunakan untuk menyusun penguat logarithmic. Diode terpasang pada jalur feedback sebagai berikut: Dioda 1N4002 Op Amp 741 Kabel penghubung Project board

Dari gambar terlihat bahwa input tegangan harus positif, dan output tegangan akan negative logarithmic. Hal ini disesuaikan dengan property matematika yang menyebutkan tidak ada nilai logaritma dari bilangan negative. Akan tetapi terkadang kita memerlukan respon untuk hal yang dianggap tidak mungkin. Untuk itu diode dapat ditambah dengan memasang terbalik untuk merespon input negative. Diode praktis digunakan untuk menyusun logarithmic amplifier. Akan tetapi, tahanan dalam diode biasanya tergantung pada suhu, sehingga dapat mengganggu kinerja penguatan jika digunakan dalam waktu yang lama. Untuk itu, transistor dapat digunakan untuk menggantikan diode. Berikut skema logarithmic amplifier dengan transistor:

PROSEDUR PRAKTIKUM 1. Realisasikan desain anda. Kemudian cobalah dengan variasi input. Jika anda mengalami kesulitan memperbaiki rangkaian anda bisa dicoba alternative rangkaian lainnya. 2. Tentukan frekuensi respon, amplitude respon, dan variasi fungsi input respon untuk rangkaian anda.