modul eldas 2
TRANSCRIPT
MODUL 1
OPERATIONAL AMPLIFIER
TUJUAN
Modul ini mempelajari tiga jenis penguat dasar menggunakan Op Amp, yaitu:
inverting, non inverting, dan differential amplifier.
ALAT DAN BAHAN
Osiloskop Op Amp 741
Function Generator Resistor
Power Supply Kabel
Project Board
DASAR TEORI
Inverting Amplifier
Rangkaian dasar sebuah inverting amplifier terlihat seperti gambar di bawah ini
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 resistor-
resistor 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 non-
inverting. 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 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 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
FUNGSI
TUJUAN
a. 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 Resistor
Op Amp 741 Function Generator
Osiloskop Project board
Power Supply Kabel penghubung
DASAR TEORI
Integrator
Rangkaian dasar sebuah integrator adalah rangkaian op amp inverting dengan
kapasitor sebagai komponen untuk feedback.
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 FILTER
TUJUAN
Mahasiswa mampu mendesain dan menganalisa low pass dan high pass filter.
ALAT DAN BAHAN
Op Amp 741 Resistor
Kapasitor Function Generator
Osiliskop Project board
Power Supply Kabel penghubung
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:
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)
TUJUAN
a. Menyusun rangkaian op-amp sebagai osilator.
b. Mempelajari bentuk isyarat yang dihasilkan oleh osilator.
ALAT DAN BAHAN
Op Amp 741 Resistor
Kapasitor Project board
Kabel Penghubung Function Generator
Osiloskop Catu daya
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
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 PENGURANG
TUJUAN
a. Menyusun rangkaian op amp sebagai rangkaian penjumlah
b. Menyusun rangkaian op amp sebagai rangkaian pengurang
ALAT DAN BAHAN
Op Amp 741 Resistor
Potensiometer Projectboard
Osiloskop Function Generator
Power Supply Kabel penghubung
DESAIN RANGKAIAN
Rangkaian op amp sebagai rangkaian penjumlah
Rangkaian op amp sebagai rangkaian pengurang
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 sinusosida dan 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 (Ch.1)
dan (Ch.2) berubah dengan adanya perubahan pada Ra dan Rb. Atur
amplitudo sumber (FG) dan Ra dan Rb agar dapat menghasilkan = =
40 mVp-p.
3. Hubungkan sumber x dan y pada rangkaian penjumlah ke sumber dan
pada rangkaian sumber isyarat masukan. Buatlah sketsa bentuk gelombang
(Ch.1), (Ch.1) dan keluaran (Ch.2), masing-masing beri label yang
jelas.
4. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk berbagai variasi dan dan lengkapi tabel
berikut (buat sebagian masukan < dan sebagain > ).
No Masukan vi1 (Vp-p) Masukan vi2 (Vp-p) Keluaran vo (Vp-p)
1
2
3
4
5
6
7
8
Rangkaian Pengurang
1. 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 (Ch.1) dan (Ch.2) berubah
dengan adanya perubahan pada Ra dan Rb. Atur amplitudo sumber (FG) dan
Ra dan Rb agar dapat menghasilkan > dan < .
3. Hubungkan x dan y pada rangkaian sumber isyarat masukan ke sumber
dan Buatlah sketsa bentuk gelombang (Ch.1), (Ch.1) dan keluaran
(Ch.2) untuk kasus > .
4. Ulangi langkah 3 untuk kasus < .
MODUL 6
LOGARITHMIC AMPLIFIER
TUJUAN
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 Dioda 1N4002
Resistor Op Amp 741
Function Generator Kabel penghubung
Osiloskop Project board
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:
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.