penguat biopotensial

8/20/2019 PENGUAT BIOPOTENSIAL

http://slidepdf.com/reader/full/penguat-biopotensial 1/7

PENGUAT BIOPOTENSIAL

Aktivitas listrik dari sel-sel yang ada di dalam tubuh menimbulkan sinyal listrik yang disebutsinyal biopotensial. Untuk mengambil sinyal bipotensial digunakan ttransduser yang disebut

elektrode. Elektrode ini berfungsi sebagai kopling dan interface antara sistem kelistrikan di

dalam tubuh dan sistem kelistrikan di luar tubuh. Keluaran dari transduser sudah berupa

tegangan listrik, tetapi levelnya masih relatif kecil sehingga biasanya belum bisa digunakan

untuk menggerakkan bagian keluaran suatu instrumen medik. Untuk memperbesar sinyal

biopotensial tersebut diperlukan suatu penguat yang memenuhi beberapa persyaratan,

diantaranya:

• Berupa penguat diferensial dengan !"" yang tinggi

• !empunyai impedansi masukan yang besar

• #enguatannya dapat diatur dengan mudah tanpa mempengaruhi nilai !""

Rangkaian Penguat Diferensial Dasar

"angkaian penguat diferensial diperlihatkan dalam $ambar %. #enguat diferensial dipilih karena

kemampuannya dalam menyingkirkan sinyal mode common, sehingga dapat mengurangi

pengaruh noise&interferensi yang menganggu sinyal EK$. 'oise&interferensi yang menganggu

sinyal EK$ dapat dikurangi pengaruhnya dengan cara memasukkan noise tersebut ke dalam

penguat diferensial dalam bentuk mode common, sementara sinyal EK$ dimasukkan ke penguat

dalam bentuk mode diferensial. (engan demikian, sinyal EK$ akan diperkuat dengan penguatan

mode diferensial yang nilainya relatif besar, sementara itu noise akan diperkuat dengan

penguatan mode common yang nilainya relatif kecil. #ada saat keluar dari penguat diferensial,

sinyal EK$ akan mempunyai nilai yang )auh lebih besar dibanding dengan noise, sehingga

pengaruh noise tersebut akan dapat diabaikan.



$ambar %. #enguat diferensial dasar

*ubungan antara tegangan keluaran dan tegangan masukan penguat diferensial dasar dapat

diuraikan sebagai berikut. (engan menganggap op-amp tersebut ideal, maka persamaan arus

simpul pada terminal masukan negatif dapat dituliskan :

#ersamaan ini dapat diatur kembali men)adi:

+egangan pada simpul masukan positif sama dengan

tegangan pada simpul masukan negatif yaitu , dapat diperoleh dengan menggunakan prinsip

rangkaian pembagi tegangan sebagai berikut:

ubstitusi persamaan /01 dengan persamaan /21 menghasilkan:

yang bila diselesaikan untuk mencari o akan diperoleh:



Bila rangkaian penguat tersebut dalam keadaan setimbang,

yaitu dengan membuat:

!aka diperoleh tegangan keluaran rangkaian penguat:

#ersamaan /31 memperlihatkan bah4a penguat akan

memperkuat sinyal mode diferensial /yaitu selisih tegangan pada masukannya1 dengan

penguatan sebesar "5&"6, dan memperkuat sinyal mode common /yaitu rata-rata tegangan pada

masukannya1 dengan penguatan yang kecil /idealnya sama dengan nol1. (engan demikian hanya

sinyal mode diferensial sa)a yang muncul pada keluaran penguat, sedang sinyal mode common-

nya telah disingkirkan.

(isamping memiliki keunggulan dalam menyingkirkan sinyal mode common, di sisi lain,

penguat diferensial dasar memiliki kekurangan yaitu impedansi masukannya relatif kecil dan

nilai penguatannya sulit diubah tanpa mempengaruhi kemampuannya dalam menyingkirkan

sinyal mode common.

7mpedansi masukan yang tinggi diperlukan untuk mengurangi pengaruh ketidak-seimbangan

dalam rangkaian elektrode, karena ketidak-seimbangan ini akan dapat membuat noise masuk ke

penguat dalam bentuk mode diferensial sehingga diperkuat dengan penguatan diferensial yang

nilainya relatif besar. Untuk mengatasi hal ini maka di depan penguat diferensial dasar

ditambahkan sebuah rangkaian penguat penyangga.

Rangkaian Penguat Penyangga

"angkaian penguat penyangga yang digunakan harus mempunyai impedansi masukan yang besar

dan merupakan penguat diferensial )uga. upaya memiliki impedansi masukan yang besar maka

digunakan penguat non-inverting, dan supaya bersifat diferensial maka digunakan dua buah

penguat non-inverting yang digabung men)adi satu, seperti diperlihatkan dalam $ambar 0.



$ambar 0. "angkaian penguat penyangga untuk penguat diferensial

Analisis rangkaian penguat penyangga dapat diuraikan sebagai berikut. (engan menganggap op-

amp tersebut ideal, maka persamaan arus pada simpul masukan negatif op-amp yang atas dapat

dituliskan:



yang bila diatur akan diperoleh persamaan:

(engan cara yang serupa, maka untuk rangkaian op-amp

yang ba4ah akan diperoleh:

#ersamaan /51 dan /61 merupakan tegangan keluaran pada

tiap-tiap terminal keluaran op-amp penguat penyangga.

(engan menggabungkan rangkaian penguat diferensial dasar dan rangkaian penguat penyangga

maka akan diperoleh sebuah penguat diferensial yang mempunyai impedansi masukan yang

sangat besar dan nilai penguatannya dapat diubah dengan mudah tanpa mempengaruhi

kemampunannya dalam menyingkirkan sinyal mode common. $abungan kedua rangkaian

penguat ini sering disebut sebagai penguat instrumentasi yang rangkaiannya diperlihatkan dalam

$ambar 2.



$ambar 2. $abungan penguat diferensial dasar dan penguat penyangga yang menghasilkan

penguat instrumentasi

Analisis rangkaian penguat instrumentasi dalam $ambar 2 dapat dilakukan sebagai berikut.

+egangan keluaran penguat tersebut dapat diperoleh dari substitusi #ersamaan /31 dengan

#ersamaan /51 dan /61, yang menghasilkan:

yang dapat diatur kembali men)adi:

(ua resistansi "% yang terhubung

seri tersebut da8pat digantikan dengan sebuah resistansi tunggal, misalnya men)adi "$, dengan:

"$90"% atau: "%9"$&0 sehingga #ersamaan /1 dapat dituliskan kembali men)adi:



(ari #ersamaan /a1 terlihat

bah4a tegangan keluaran penguat instrumentasi merupakan hasil penguatan terhadap selisih

tegangan pada masukan penguat penyangga, dan nilai penguatan dapat diubah dengan mengubah perbandingan antara 0"0 dan "$.

penguat biopotensial

Documents