Lampiran A Praktikum Current Feedback OP-AMP Percobaan I ... · Percobaan 4 “Integrator dan...

104

Lampiran A

Praktikum Current Feedback OP-AMP

Percobaan I “Karakteristik Op-Amp CFA(Rin,Vomax. Slew rate)”

Waktu : 3 jam (praktikum dan pembuatan laporan)

dipersiapkan oleh: Reinhard

A. TUJUAN

Menganalisa dan mempelajari karakteristik dari op-amp current feedback meliputi

transimpedans (Z) hambatan masukan (Rin) untuk kaki inverting dan non-inverting,

nilai keluaran maksimum (Vomax), dan Slew rate (SR), sehingga dapat mengetahui

cara kerja dan kelebihan dari dari op-amp current feedback ini.

B. DASAR TEORI

Pada percobaan 1 ini akan dilakukan pengukuran terhadap karakteristik op-amp

diantaranya Rin, Vomax, dan Slew rate.

Untuk hambatan masukan akan terjadi perbedaan antara hambatan masukan pada

kaki inverting dan non-inverting. Pada kaki non-inverting nilai hambatan masukan

besar karena merupakan hambatan dari input buffer sedangkan pada kaki inverting

nilai hambatan dalamnya kecil dimana nilai hambatan dalam yang terukur adalah

nilai dari ZB.

Gambar 1. Untai internal CFA

Untuk Vomax nilainya akan tergantung pada nilai Vcc dan Vee jika nilai output

melebihi nilai dari Vcc dan Vee maka akan terjadi cliping. Hal ini hampir sama dengan

op-amp voltage feedback pada biasanya. Jika op-amp yang digunakan adalah op-amp

reel to reel maka Vomax-nya dapat persis mencapai tegangan catu.

Slew rate adalah laju perubahan tegangan keluaran terhadap waktu baik saat pulsa

naik maupun turun (saat terjadi perubahan input). Secara ideal nilai slew rate yang

baik pada sebuah Op-amp adalah tak ber-hingga, artinya ketika terjadi perubahan

tegangan input, tegangan outputnya langsung berubah sesuai dengan nilai penguatan

dalam waktu 0 detik, namun tidak pada kenyataannya. Nilai Slew rate pada op-amp

current feedback umumnya lebih baik dari op-amp voltage feedback.

105

transimpedansi pada CFA memiliki kesamaan fungsi sebagai bati pada VFA,

dimana transimpedansi menjadi parameter yang berpengaruh pada performa CFA.

Biasanya nilai transimpedansi sangat tinggi berkisar pada jangka M�.

Transimpedansi berpengaruh pada penguatanyang dihasilkan oleh op-amp current

feedback, misalnya aplikasi op-amp current feedback sebagai penguat membalik dan

penguat tidak membalik yang ditunjukan pada persamaan dibawah ini:

1. Penguatan pada penguat non inverting

��

��=

� �1 +��

��

��

1 +��

=�1 +

��

��

1 +��

�

2. Penguatan pada penguat inverting

��

��= −

1��

1�+

1��

Karena nilai transimpedansi berkisar pada M�, nilai ini dapat diabaikan apabila

nilai ZF atau impedansi umpan balik nilainya jauh lebih kecil dari transimpedansi (Z).

C. LANGKAH PRAKTIKUM

1. Pengukuran Hambatan Masukan Kaki Inverting dan Non-inverting Opamp

(Rin)

Langkah percobaan :

a. Ukur amplitude tegangan kaki non-inverting ( V+ ) / pada titik A pada untai

gambar 1a dengan menggunakan osiloskop. Lakukan pada 10 frekuensi yang

berbeda.

b. Ukur amplitude tegangan kaki inverting ( V- ) / pada titik B pada untai gambar

1b dengan menggunakan osiloskop.

Laporan: - Berdasarkan nilai tegangan tersebut carilah Rin pada kaki-kaki

masukan opamp. Jelaskan.

106

2. Pengukuran Nilai Transimpedansi

Langkah percobaan:

a. Susun rangkaian seperti diatas, kemudian catat Vo

b. Ubah nilai R1 dan R2 menjadi 10k�, 100k�, 200k� catat nilai Vo, jika terjadi

penurunan nilai penguatan dari 2kali, cari nilai transimpedansi.

c. ubah2 nilai Frekuensinya sebanyak 10 kali untuk setiap nilai R1 dan R2 yang

digunakan, kemudian perhitungkan nilai transimpedansi dari nilai tegangan

keluaran yang didapatkan dari percobaan

Laporan: hitung nilai transimpedansi pada percobaan diatas, apakah frekuensi

mempengaruhi nilai transimpedansi?

3. Pengukuran Tegangan Keluaran Maksimum (Vomax)

a. Dengan Vi = 1Vpp, 1kHz, ukur amplitude Vo dengan osiloskop.

b. Naikkan amplitude Vi sampai Vo mulai cacat (terjadi clipping), catat amplitude

Vi dan Vo tersebut sebagai Vimax dan Vomax.

c. Ulangi langkah a dan b, untuk untai penguat non-inverting di bawah ini.

107

Laporan: - Apakah Vimax dan Vomax nilainya sama untuk kedua untai tersebut ?

Jelaskan.

4. Pengukuran Slew rate op-amp Current feedback (SR)

Langkah percobaan :

a. Pasang Vi gelombang kotak 1 Vpp, 1KHz, lalu amati Vo dengan osciloscope,

catat slew rate (SR) opamp yaitu laju perubahan Vo (SR = ∆Vo/∆t) baik pada

saat pulsa naik maupun turun.

Laporan:

- Buat kesimpulan mengenai nilai slew rate opamp current feedback dan

bandingkan dengan datasheet.

Lampiran B


108

Percobaan II “Karakteristik rangkaian dasar Op-Amp CFA(penguat membalik,

penguat tak membalik, dan penguat penjumlah)”



A. TUJUAN

Mempelajari aplikasi op-amp current feedback sebagai rangkaian dasar penguat,

yaitu penguat membalik, penguat tak membalik dan penguat penjumlah

B. DASAR TEORI

Untuk rangkaian penguat tak membalik atau penguat non inverting betuk

rangkaiannya sama seperti penguat non-inverting pada umumnya dimana pada

rangkaian ini terdapat feedback negatif dan input tegangan diberikan pada kaki non-

inverting op-amp current feedback, namun persamaan yang berlaku berbeda dengan

op-amp voltage feedback. Dengan mengacu pada block diagram CFA pada gambar 1

Gambar 1. Untai internal Penguat non-inverting dengan CFA

Persamaan-persamaan yang berlaku pada rangkaian diatas adalah sebagai berikut :

�� = �� (1.1)

� = ��

�� − �

��

�� (1.2)

�� = �� − �� (1.3)

Sehingga, ��

��=

��

�

��

��||��

��

��

��||��

karena nilai ZB yang sangat kecil maka

persamaan tersebut dapat disederhanakan menjadi,��

��=

��

�

��

��

��

=��

��

�

��

Karena nilai transimpedansi yang sangat beser (Z) maka ��

� pada perhitungan

dapat dihilangkan sehingga rumus akhirnya adalah

109

��

��= 1 +

��

��

Rangkaian penguat membalik pada op-amp current feedback juga sama seperti

membuat penguat membalik deng op-amp voltage feedback, hanya saja persamaan

yang berlaku pada penguat membalik menggunakan CFA ini yang berbeda.

Gambar 2. Untai internal Penguat membalik dengan CFA

Persamaan yang berlaku pada rangkaian diatas adalah sebagai berikut:

� +��

��=

��

�� (2-1)

�� = −�� (2-2)

�� = �� (2-3)

Sehingga didapatkan,��

��= −�

�

��

��||��

��

��

��||��

�

Karena nilai �� sangat kecil maka persamaan diatas dapat di

sederhanakan menjadi:

��

��= −

1��

1� +

1��

Karena nilai transimpedansi Z yang sangat besar sehingga dapat

diabaikan dan persamaannya menjadi

��

��= −

��

�� [2]

Penggunaan nilai �� pada current feedback op-amp perlu diperhatikan

nilainya karna dapat berpengaruh pada nilai penguatannya, hal ini disebabkan oleh

adanya transimpedansi pada current feedback op-amp

Untuk penguat penjumlah rangkaiannya pun sama seperti penguat

penjumlah dengan menggunakan voltage feedback op-amp, persamaan yang

berlaku pada penguat penjumlah dengan menggunakan current feedback op-amp

adalah sebagai berikut

110

Persamaan yang berlaku pada rangkaian diatas adalah sebagai berikut (dengan

asumsi 2 buat inputan):

� +��

��+

��

��=

��

�� (3-1)

�� = −�� (3-2)

�� = �� (3-3)

Karena nilai ZG1=ZG2 maka didapatkan nilai

�� = −(�� + ��)

⎝

⎜⎜⎛

�

��

��||(��||��)+ 1�

1 +�

��

��||(��||��)+ 1�

⎠

⎟⎟⎞

Karena nilai �� sangat kecil maka persamaan diatas dapat di

sederhanakan menjadi:

�� = −(�� + ��)

1��

1� +

1��

Karena nilai transimpedansi Z yang sangat besar sehingga dapat

diabaikan dan persamaannya menjadi

�� = −(�� + ��)��

��


1. Penguat tidak membalik dengan CFA (non inverting)

111

A. Pasang untai seperti pada gambar diatas, atur masukan 1(Vpp), 1KHz

B. Gambar Vo dan Vin dalam satu sumbu waktu, ubah- ubah nilai

frekuensi masukan dan catat nilai penguatan tiap perubahan frekuensi

untuk melihat respon frekuensinya

C. Ubah R1=10K�,R2=20K�, gambar Vo dan Vi dalam satu sumbu

waktu, ubah- ubah nilai frekuensi masukan dan catat nilai penguatan

tiap perubahan frekuensi untuk melihat respon frekuensinya

D. Ubah R1=100K�,R2=200K�, gambar Vo dan Vi dalam satu sumbu



E. Ubah R1=500K�,R2=1M�, gambar Vo dan Vi dalam satu sumbu



Laporan:

- turunkan rumus AV=VO/Vin pada untai penguat tak membalik diatas,

kemudian analisis hasil praktikum

- apakah op-amp dapat berkerja dengan baik ketika nilai resistor

diperbesar? Jelaskan

- perkirakan nilai Z (Transimpedansi)

- buat kesimpulan mengenai respon frekuensi terhadap perubahan resistor

umpan balik dan grafikan hasil Praktikum pada kertas semi-log

2. Penguat membalik dengan CFA (inverting)

A. Pasang untai seperti pada gambar diatas, atur masukan 1(Vpp), 1KHz

112

B. Gambar Vo dan Vin dalam satu sumbu waktu, ubah- ubah nilai

frekuensi masukan dan catat nilai penguatan tiap perubahan frekuensi

untuk melihat respon frekuensinya

C. Ubah R1=10K�,R2=20K�, gambar Vo dan Vi dalam satu sumbu



D. Ubah R1=100K�,R2=200K�, gambar Vo dan Vi dalam satu sumbu



E. Ubah R1=500K�,R2=1M�, gambar Vo dan Vi dalam satu sumbu



Laporan:

- turunkan rumus AV=VO/Vin pada untai penguat membalik diatas,


- apakah op-amp dapat berkerja dengan baik ketika nilai resistor

diperbesar? Jelaskan

- perkirakan nilai Z (Transimpedansi)

- buat kesimpulan mengenai respon frekuensi terhadap perubahan resistor

umpan balik dan grafikan hasil Praktikum pada kertas semi-log

3. penguat penjumlah dengan CFA (summing op-amp)

A. pasang untai seperti diatas dengan masukan kotak 2Vpp 1KHz, kemudian

catat nilai Vo

B. ganti nilai R3 dengan 2k�,catat nilai Vo

C. ganti nilai R1,R2 dan R3 dengan 100K�, catat nilai Vo

D. ganti nilai R1,R2 dengan 100k� dan R3 dengan nilai 200K�,Catat nilai

Vo

Laporan:

- apakah op-amp CFA dapat berkerja sebagai penguat penjumlah? Jelaskan

113

- turunkan rumus AV=VO/Vin pada untai penguat membalik diatas,


- perkiraan nilai transimpedansi

Lampiran C

114


Percobaan III “Pembatasan Lebar Pita pada Op-amp CFA”



A. TUJUAN

Menganalisa kemampuan Current feedback op-amp dalam menghasilkan

lebarpita, terhadap perubahan hambatan umpan balik dan nilai Vcc/Vee.

B. DASAR TEORI

Lebar pita dari op-amp adalah nilai frekuensi tertentu dimana tegangan keluaran

tidak jatuh lebih dari 0,707 dari harga tegangan keluaran maksimum, pada saat

amplitudo tegangan masukan konstan. Dengan mengetahui nilai bandwidth dapat

pula dicari nilai GBP( Gain Bandwidth Product) yaitu nilai perkalian antara

penguatan op-amp dengan bandwidth. Op-amp current feedback ini memiliki nilai

bandwidth yang tinggi sehingga dapat bekerja pada frekuensi tinggi.

Meskipun op-amp current feedback dapat bekerja pada frekuensi yang tinggi nilai

bandwidth sangat tergantung pada penggunaan resistor umpan balik, sehingga

penentuan nilai resistor umpan balik ini perlu diperhatikan, Dimana semakin besar

nilai resistor umpan balik nilai bandwidth-nya semakin kecil. nilai Vcc dan Vee juga

berpengaruh pada nilai lebar pita , dimana semakin besar Vcc/Vee semakin besar

nilai bandwidth. Hal ini ditunjukan oleh beberapa grafik pada datasheet Lt1227

dibawah ini

Gambar 1. Grafik bandwidth Vs tegangan supply

Grafik diatas menunjukan hal hali yang berpengaruh pada nilai bandwidth pada

current feedback op-amp, terlihat bahwa semakin besar penggunaan Rf(resistor

umpan balik) nilai bandwidthnya semakin kecil.

C. Langkah praktikum

115

Langkah percobaan :

a. Ubah-ubah frekuensi dengan tetap mempertahankan Vi = 1 Vpp, catat nilai

BW yaitu nilai frekuensi saat Vo = 0,707 Vomax

b. Ubah nilai Vcc dan Vee menjadi 7V dan -7V, dengan nilai Rf dan Rg yang

sama catat nilai Bw

c. Ubah nilai Rf= 2K� dan Rg= 200�, Vcc menjadi 15V dan vee menjadi -15V,

kemudian catat nilai Bw

d. Ubah nilai Rf= 2K� dan Rg= 200�, Vcc menjadi 7V dan vee menjadi -7V,

kemudian catat nilai Bw

e. Ubah nilai Rf= 10K� dan Rg= 1K�, Vcc menjadi 15V dan vee menjadi -15V,

kemudian catat nilai BW

laporan:

- Hitung nilai GBP tiap percobaan

- buat kesimpulan mengenai nilai bandwidth terhadap perubahan nilai Vcc dan

Vee serta perubahan nilai Rf dengan penguatan yang sama

Lampiran D

Percobaan 4 “Integrator dan Diferensiator Berbasis Op


A. TUJUAN

Mempelajari dan menganalisa cara kerja dari salah satu aplikasi op

feedback yaitu sebagai rangka

B. DASAR TEORI

Sama seperti voltage feedback op

sebagai rangkaian integrator dan diferensiator. Dimana sesuai dengan nama

rangkaiannya rangkaian integrator bekerja dengan meng

sedangkan rangkaian diferensiator bekerja dengan menurunkan (operasi diferensial)

sinyal masukan

Berikut rangkaian dasar dan persamaan yang berlaku pada rangkaian integrator

Persamaan yang berlaku pada rangkaian diatas adalah seba

Sehingga,

Berikut rangkaian dan persamaan yang berlaku pada diferensiator


116


Percobaan 4 “Integrator dan Diferensiator Berbasis Op



Mempelajari dan menganalisa cara kerja dari salah satu aplikasi op

yaitu sebagai rangkaian integrator dan diferensiator

voltage feedback op-amp, current feedback op


rangkaiannya rangkaian integrator bekerja dengan meng-integr



Persamaan yang berlaku pada rangkaian diatas adalah seba

��(�) = ��

��

�� = −��(�) × �

�� = −��

��

�� = −1

�� (�)

�

�



AMP

Percobaan 4 “Integrator dan Diferensiator Berbasis Op-amp CFA”


Mempelajari dan menganalisa cara kerja dari salah satu aplikasi op-amp current

ian integrator dan diferensiator

current feedback op-amp dapat bekerja


integralkan sinyal masukan,






117

��(�) = ��

��

�� = −��(�) × �

Sehingga,

�� = −��

��


1. Integrator berbasis CFA

a. Susun rangkaian seperti diatas, kemudian gambarkan Vo dan VI dalam 1

sumbu

b. Ubah nilai R dan C menjadi 1k� dan 100pF, frekuensi masukan menjadi

sinus 1MHz, gambarkan Vo dan Vi dalam 1sumbu.

c. Ubah nilai R dan C menjadi 100� dan 100pF, frekuensi masukan menjadi

sinus 5MHz, gambarkan Vo dan Vi dalam 1 sumbu.

2. Diferensiator berbasis CFA

a. Susun rangkaian seperti diatas, kemudian gambarkan Vo dan VI dalam 1

sumbu

b. Ubah nilai R dan C menjadi 1k� dan 1nF, frekuensi masukan menjadi


c. Ubah nilai R dan C menjadi 1k� dan 100pF, frekuensi masukan menjadi


Laporan:

118

- Lakukan perhitungan secara matematis pada setiap percobaan kemudian

bandingkan dengan hasil praktikum

- Analisa fungsi dari pemasangan R2.

Lampiran E


Percobaan V “Stabilitas dan kompensasi pada Op-amp CFA”



A. TUJUAN

Menganalisa dan mempelajari salah satu karakteristik dari op-amp CFA yaitu

kestabilan pada op-amp current feedback.

B. DASAR TEORI

119

Persamaan yang berlaku pada aplikasi current feedback op-amp sebagai penguat

membalik maupun tak membalik seperti yang dijelaskan pada topik kedua merupakan

sebuah persamaan orde satu, yang idealnya dapat menghasilkan suatu system yang

stabil.

Namun pada percobaan ternyata ditemukan ketidakstabilan nilai penguatan.

Ketika dilakukan sebuah percobaan penguat tak membalik dengan mengubah2

frekuensi masukan, pada frekuensi masukan yang tinggi nilai penguatan sempat

meningkat dari hasil yang diinginkan misalnya pada percobaan dibawah ini:

Frek

(Hz)

1k 10k 100k 500k 1M 5M 10M 20M 30M 40M 50M 60M

Av 3 3 3 3 3 3,1 3,3 3,3 3,2 3 2,9 2,5

Av(dB) 9.54 9.54 9.54 9.54 9.54 9.82 10.37 10.37 10.1 9.54 9.24 7.95

Dilihat dari tabel hasil praktikum nilai penguatan yang diperoleh sempat

meningkat sebelum akirnya turun karena respon frekuensi dari op-amp itu sendiri.

Peristiwa ketidakstabilan seperti ini hanya terdapat pada system orde 2, sehingga

untuk mencari persamaan system orde 2 yang berlaku pada op-amp current feedback

ini rangkaian penguat non-inverting diatas dianalogikan sebagai sebuah rangkaian R

L C yang di seri.

Berikut gambar rangkaian serta persamaan yang berlaku:

��

��=

1��

�

�� + �� + 1��

�

��

��=

1

��(��) + �� + 1

120

Pada percobaan, rangkaian penguat non inverting diberi input sinyal kotak dan

diatur agar keluarannya menyerupai keluaran rangkaian RLC dalam kondisi

Underdamped, sehingga diperoleh nilai maximum overshoot (Mp), peak time (tp),

dan, TD, seperti contoh sinyal keluaran dibawah ini:

Dimana persamaan yang berlaku adalah sebagai berikut:

�� = �

��

��= maximum overshoot �� =

�

⍵�� =waktu puncak

� =�

��

�

� = damping ratio ⍵� =

��

��= �⍵�

� − ��=frekuensi alamiah teredam

� =�

� = damping factor

⍵� =�

√�� = frekuensi alamiah tak teredam

Dengan syarat kondisi underdamped nilai α < ⍵�


1. Mencari kestabilan op-amp current feedback

121

a. Susun rangkaian seperti diatas dengan input kotak 15Vpp frekuensi 1kHz.

Atur tombol time/div , Volt/div, dan probe menjadi 10kali. Agar didapatkan

tampilan Vin dan Vout seperti pada gambar dibawah

b. Kemudian ukur nilai Mp (dalam %),TD dan tp seperti pada gambar dibawah

ini

c. Ubah nilai R1 dan R2 menjadi 10K�, kemudian ulangin langkah a dan b

d. Ubah nilai R1 dan R2 menjadi 5K�, kemudian ulangin langkah a dan b

e. Ubah nilai R1 dan R2 menjadi 500�, kemudian ulangin langkah a dan b

Laporan:

- carilah persamaan orde 2 dari hasil yang didapat dari percobaan b

- dengan hasil nilai R L C simulasikan pada circuit maker dan bandingkan

sinyal keluaran yang dihasilkan dengan hasil percobaan

- apa pengaruh dari pergantian nilai resistor umpan balik

122

Lampiran F


Percobaan VI “Penguat selisih dan penguat instrumentasi berbasis op-amp CFA”



A. TUJUAN

Mempelajari penggunaan atau aplikasi op-amp current feedback sebagai penguat

selisih dan penguat instrumentasi

B. DASAR TEORI

Sama seperti pada op-amp voltage feedback, op-amp current feedback juga dapat

bekerja sebagai penguat selisih atau yang biasa dikenal dengan differential amplifier.

123

Prinsip kerja dari penguat selisih adalah memperkuat selisih tegangan antara input

pada kaki inverting dengan input pada kaki non-inverting

Rangkaiannya pun sama dengan penguat selisih pada umumnya yaitu sebagai

berikut

Gambar 1. Penguat selisih

Dengan menggunakan prinsip superposisi persamaan yang berlaku pada aplikasi

CFA sebagai penguat selisih adalah sebagai berikut:

- Diasumsikan V2=0 maka rangkaian berlaku sebagai penguat inverting

��(1) = −

1�1

1�+

1�2

× �1

- Diasumsikan V1=0 maka rangkaian berlaku sebagai penguat non-inverting

��(2) = �2 ��4

�3 + �4��

1 +�2�1

1 +�2�

�

- Sehingga

�� = ��(1) + ��(2)

�� = �−

1�1

1� +

1�2

× �1� + ��2 ��4

�3 + �4��

1 +�2�1

1 +�2�

��

- Karena nilai transimpedansi (Z) yang besar maka

�� = −�1��2

�1� + �2�

�4

�3 + �4� �

�1 + �2

�1�

- Karena nilai R1=R3 dan R2=R4 maka

�� = �2 − �1��2

�1�


1. Penguat Selisih

124

a. susun untai seperti pada gambar diatas, V1 berupa tegangan sinusoida 1Vpp,

1Khz. Atur potensio agar tegangan di vi2= 0,5vpp gambarkan vi1,vi2 dan vo

dalam satu sumbu. Berikan nilai-nilai penting misalnya amplitude pada

gambar tersebut

b. ubah R1 dan R3 menjadi 100�, kemudian gambarkan vi1,vi2 dan vo dalam 1

sumbu

c. ubah R1 dan R3 menjadi 10K� , R2 dan R4 menjadi 100K�, kemudian

gambarkan vi1,vi2 dan vo dalam 1 sumbu

Laporan:

Turunkan rumus �� = ��/(��2 − ��1), bandingkan hasil perhitungan dengan

percobaan

2. Penguat Instrumentasi

125

a. susun untai seperti pada gambar diatas, V1 berupa tegangan sinusoida 1Vpp,

1Khz. Atur potensio agar tegangan di vi2= 0,5vpp gambarkan vi1,vi2 dan vo

dalam satu sumbu. Berikan nilai-nilai penting misalnya amplitude pada

gambar tersebut

laporan:

Turunkan rumus �� = ��/(��2 − ��1), bandingkan hasil perhitungan dengan

percobaan

Lampiran G


Percobaan VII “Tapis-Tapis Aktif Berbasis Op-amp CFA”



A. TUJUAN

Menganalisa dan mempelajari aplikasi current feedback op-amp sebagai suatu

rangkaian tapis aktif (active filter) diantaranya yaitu lowpass filter dan High pass

filter.

B. DASAR TEORI

Pada percobaan VII ini akan dipelajari beberapa jenis tapis aktif dengan

menggunakan current feedback op-amp, jenis tapis aktif tersebut diantaranya adalah

Lowpass filter dan highpass filter

126

Low pass fiter atau tapis lolos bawah adalah filter yang meloloskan frekuensi

masukan yang nilai frekuensinya lebih kecil dari frekuensi cut-off, jika frekuensi

masukannya lebih besar dari frekuensi cut-off maka amplitude sinyal akan mengecil,

idealnya pada hal ini sinyal masukan sama sekali tidak diloloskan. Berikut gambar

rangkaian dan respon frekuensi low pass filter

Gambar rangkaian diaatas merupakan rangkaian lowpass filter orde 1 dengan

persamaan sebagai berikut

�� = 1 +�2

�1(�� ×

1

1 + ��)

��

��=

1 +�2�1

1 + ��

��

��=

1 +�2�1

1 +�⍵c

Dimana, ⍵c = 2πfc =�

��

High pass filter atau tapis lolos atas adalah sebuah rangkaian tapis yang

meloloskan sinyal inputan yang frekuensinya lebih tinggi daripada frekuensi penggal,

dan akan melemahkan sinyal masukan yang frekuensinya lebih kecil dari frekuensi

penggal. Berikut gambar rangkaian high pass filter dan respon frekuensinya

127

Gambar rangkaian diatas merupakan rangkaian highpass filter orde 1 dengan

persamaan sebagai berikut

�� = 1 +�2

�1(�� ×

1

1 +1

��

)

��

��=

1 +�2�1

1 +1

��

��

��=

1 +�2�1

1 +⍵c�

Dimana, ⍵c = 2πfc =�

��

Semakin tinggi orde tapis yang digunakan, maka hasil filter yang didapatkan

semakin mendekati dengan sifat idealnya, artinya ketika frekuensi masukan sesuai

dengan frekuensi penggal (fc) amplitudo keluarannya nol. Hal ini berlaku juga untuk

highpass filter. Berikut contoh respon frekuensi tiap orde tapis pada low pass filter

dengan metode butterworth filter.

Untuk mencari transfer fungsi yang berlaku pada tapis orde dua, digunakan

metode voltage controlled voltage source (VCVS) atau metode sallen key sebagai

berikut:

Gambar diatas merupakan rangkaian tapis orde dua dimana nilai Z1 sampai Z4

bisa berupa resistor maupun kapasitor tergantung dari rangkaian yang ingin dibuat,

apakah berupa lowpass filter

Dengan menggunakan hokum

Karena, �� =

persamaan menjadi:

��

��

��

�

Dengan memanfaatkan persamaan diatas maka transfer fungsi untuk lowpass filter

maupun highpass filter dapat ditemukan dengan mensubtitusi masing2 nilai dari Z

sampai Z4 yaitu sebagai berikut:

Untuk Low Pass

128



lowpass filter atau Highpass filter.

menggunakan hokum kirchoff didapatkan persamaan sebagai berikut

�� − ��

+�� − ��

��−

�� + ��

=

��

��+

��

��− ��

1

��+

1

��+

1

�� + ��

= ��

�� ,dimana K adalah nilai penguatan op

persamaan menjadi:

��

�+

��

��−

��(�� + ��)

��1

��+

1

��+

��

��

��=

1

�� −1��

+(�� + ��)

��1��

+1��

+

��

��=

1

−��

��+

(�� + ��)��

+(�� + ��)�

��

��

��=

�

−��

�� + �

��

��+ 1�

��

��+

��

��+

��

��=

�

��

��(1 − �) +

��

��+ 1 +

1��

(�


maupun highpass filter dapat ditemukan dengan mensubtitusi masing2 nilai dari Z

yaitu sebagai berikut:

Low Pass Filter



didapatkan persamaan sebagai berikut

= 0

�� = 0

,dimana K adalah nilai penguatan op-amp maka

1

� + �� = 0

+1

�� + ��

)�� +��

��

+ 1 +��

��

�� + ��)


maupun highpass filter dapat ditemukan dengan mensubtitusi masing2 nilai dari Z1

129

Dengan mensubtitusi Z1=R1, Z2=R2, Z3=1/sC3, dan Z4=1/sC4, maka transfer fungsi

untuk Lowpass Filter adalah

�(�) =�

1 + ��(�� + ��) + ��(1 − �) + ��=

�′

�� +⍵�

�� + ⍵�

�

Untuk Highpass filter

Dengan cara yang sama yaitu mengsubtitusi nilai Z1=1/sC1, Z2=1/sC2, Z3=R3, dan

Z4=R4 didapatkan H(s) sebagai berikut

�(�) =��

�� + � �1

��+

1��

+1

��(1 − �)� +

1��

=�′��

�� +⍵�

�� + ⍵�

�

C. Langkah Praktikum

1. Lowpass Filter orde 1

130

I. Susun untai sepeti gambar diatas, pertahankan Vin tetap pada 1Vpp selama

percobaan

II. Ubah-ubah frekuensi sambil amati perubahan Vo pada osiloskop, Catat nilai

Vo pada sedikitnya 10 frekuensi yang berbeda sehingga menunjukan

karakteristik sebuah LPF. Tabelkan nilai-nilai Vout dan Frekuensi tersebut

III. Catat juga nilai Frekuensi penggal dan nilai Vo maksimum

IV. Ubah nilai Ra dan Rb menjadi 100K�, kemudian lakukan langkah II dan III

2. Highpass Filter orde 1

I. Susun untai sepeti gambar diatas, pertahankan Vin tetap pada 1Vpp selama

percobaan

II. Ubah-ubah frekuensi sambil amati perubahan Vo pada osiloskop, Catat nilai

Vo pada sedikitnya 10 frekuensi yang berbeda sehingga menunjukan

karakteristik sebuah HPF. Tabelkan nilai-nilai Vout dan Frekuensi tersebut


IV. Ubah nilai Ra dan Rb menjadi 100K�, kemudian lakukan langkah II dan III

3. Lowpass Filter orde 2

I. Susun untai sepeti gambar diatas, pertahankan Vin tetap pada 1Vpp

selama percobaan

131

II. Ubah-ubah frekuensi sambil amati perubahan Vo pada osiloskop, Catat

nilai Vo pada sedikitnya 10 frekuensi yang berbeda sehingga menunjukan

karakteristik sebuah LPF. Tabelkan nilai-nilai Vout dan Frekuensi tersebut


IV. Ubah nilai Ra dan Rb menjadi 100K�, kemudian lakukan langkah II dan

III

4. Highpass Filter orde 2

I. Susun untai sepeti gambar diatas, pertahankan Vin tetap pada 1Vpp

selama percobaan

II. Ubah-ubah frekuensi sambil amati perubahan Vo pada osiloskop, Catat

nilai Vo pada sedikitnya 10 frekuensi yang berbeda sehingga menunjukan

karakteristik sebuah HPF. Tabelkan nilai-nilai Vout dan Frekuensi tersebut


IV. Ubah nilai Ra dan Rb menjadi 100K�, kemudian lakukan langkah II dan

III

132

Lampiran H


Percobaan VII “Penguat Photocurrent berbasisi op-amp CFA”



A. TUJUAN

Mempelajari dan menganalisa cara kerja dari salah satu aplikasi op-amp Current

Feedback sebagai sebuah penguat photocurrent

B. DASAR TEORI

Penguat photocurrent yang dipelajari pada percobaan kali ini memanfaatkan

photodioda sebagai komponen utamanya, dimana photodiode merupakan salah satu

komponen yang peka terhadap cahaya, resistansi pada photodiode akan berubah-ubah

apabila intensitas cahaya yang diberikan pada photodiode berubah-ubah. Pada

keaadaan gelap atau tidak ada cahaya yang masuk ke photodiode nilai resistansinya

akan sangat besar sehingga tidak ada arus yang mengalir, sebaliknya semakin besar

cahaya yang jatuh pada photodiode nilai resistansinya semakin kecil dan arus yang

mengalir semakin besar. Berikut symbol photodiode:

Dengan memanfaatkan sifat dan carakerja dari photodiode tersebut dibuat sebuah

rangkaian penguat yang memanfaatkan arus keluaran dari photodiode untuk dikonversi

menjadi tegangan. Rangkaian ini dikenal dengan penguat

transimpedansi. Berikut gambar rangkaiannya:

Rangkaian diatas memanfaatkan arus listrik yang dikeluarkan oleh photodiode

sebagai masukan (IP), untuk kemudian diubah menjadi tegangan. sehingga nilai

penguatan yang berlaku pada rangkaian diatas adalah

Sedangkan nilai Vout adalah

,sehingga nilai A adalah

Dipasangnya capasitor C

Low pass filter, hal ini untuk menjaga dari

sehingga nilai capasitor C

pada frekuensi yang tinggi.

C. Langkah Praktikum

133


mengalir semakin besar. Berikut symbol photodiode:



menjadi tegangan. Rangkaian ini dikenal dengan penguat photocurrent

i. Berikut gambar rangkaiannya:



penguatan yang berlaku pada rangkaian diatas adalah

� =��

��

Sedangkan nilai Vout adalah

�� = (��||��) × ��

�� =�1 + ��

��× ��

,sehingga nilai A adalah

� =�1 + ��

��

Dipasangnya capasitor Cf pada rangkaian membuat rangkaian menjadi sebuah

Low pass filter, hal ini untuk menjaga dari terjadinya noise pada tegangan keluaran,

sehingga nilai capasitor Cf dipilih nilai yang kecil agar op-amp CFA dapat bekerja

pada frekuensi yang tinggi.

Langkah Praktikum




photocurrent atau penguat



�

pada rangkaian membuat rangkaian menjadi sebuah

terjadinya noise pada tegangan keluaran,

amp CFA dapat bekerja

134

1. Susun rangkaian seperti diatas, atur jarak antara led dengan photodiode agar

memiliki signal keluaran dengan bentuk sinus sempurna dan amplitude

terbesar, atur juga nilai offset dan amplitude tegangan masukan jika

diperlukan, catat dan gambarkan sinyal Vout

2. Jika sudah mendapatkan signal keluaran yang sempurna, ubah2 frekuensi

masukan sampai Vout mengalami penurunan amplitudo dan catat nilai Vout

3. Ganti nilai capasitor CF menjadi 50pF dan ulangi langkah 1 dan 2

Laporan:

- Analisalah cara kerja dari rangkaian diatas

- Apakah perubahan nilai Cf berpengaruh pada hasil percobaan? Jelaskan.

Lampiran A Praktikum Current Feedback OP-AMP Percobaan I ... · Percobaan 4 “Integrator dan...

Documents

Transcript of Lampiran A Praktikum Current Feedback OP-AMP Percobaan I ... · Percobaan 4 “Integrator dan...