Biopotensial Amplifier

7/24/2019 Biopotensial Amplifier

1/6

Biopotensial Amplifier

Aktivitas listrik dari sel-sel yang ada di dalam tubuh menimbulkan sinyal listrik yang

disebut sinyal 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:

1. erupa 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 1. &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.

Gambar Penguat diferensial dasar


2/6

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:

0ubstitusi persamaan $2 dengan persamaan %2 menghasilkan:

yang bila diselesaikan untuk mencari o akan diperoleh:

ila rangkaian penguat tersebut dalam keadaan setimbang, yaitu dengan membuat:

"aka diperoleh tegangan keluaran rangkaian penguat:

&ersamaan 32 memperlihatkan bah4a penguat akan memperkuat sinyal mode diferensial

yaitu selisih tegangan pada masukannya2 dengan penguatan sebesar #5(#6, dan memperkuat

sinyal mode common yaitu rata-rata tegangan pada masukannya2 dengan penguatan yang

kecil idealnya sama dengan nol2. *engan demikian hanya sinyal mode diferensial sa+a yang

muncul pada keluaran penguat, sedang sinyal mode common-nya telah disingkirkan.


3/6

*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. 0upaya 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 $.

Gambar Rangkaian 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:


4/6


5/6

yang bila diatur akan diperoleh persamaan:

*engan cara yang serupa, maka untuk rangkaian op-amp yang ba4ah akan diperoleh:

&ersamaan 52 dan 62 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 tanpamempengaruhi kemampunannya dalam menyingkirkan sinyal mode common. 'abungan

kedua rangkaian penguat ini sering disebut sebagai penguat instrumentasi yang rangkaiannya

diperlihatkan dalam 'ambar %.

Gambar Gabungan penguat diferensial dasar dan penguat penyangga yang menghasilkan

penguat instrumentasi

Analisis rangkaian penguat instrumentasi dalam 'ambar % dapat dilakukan sebagai berikut.

egangan keluaran penguat tersebut dapat diperoleh dari substitusi &ersamaan 32 dengan

&ersamaan 52 dan 62, yang menghasilkan:


6/6

yang dapat diatur kembali men+adi:

*ua resistansi #1 yang terhubung seri tersebut da8pat digantikan dengan sebuah resistansitunggal, misalnya men+adi #', dengan: #'9$#1 atau: #19#'($ sehingga &ersamaan 2

dapat dituliskan kembali men+adi:

*ari &ersamaan a2 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 $#$ dan #'.

Biopotensial Amplifier

Documents

Transcript of Biopotensial Amplifier