BAB 1

DASAR TEORI

1.1. TUJUAN

Eksperimen ini bertujuan untuk menyusun rangkaian yang biasa digunakan untuk

memeriksa op-amp. Rangkaian tester ini berupa astable multivibrator

sederhana dengan menggunakan op-amp IC A741 8-pin atau jenis yang lain

1.2. DASAR TEORI

Inverting

Inverting amplifier ini, input dengan outputnya berlawanan polaritas. Jadi ada

tanda minus pada rumus penguatannya. Penguatan inverting amplifier adalah bisa

lebih kecil nilai besaran dari 1, misalnya -0.2 , -0.5 , -0.7 , dst dan selalu negatif.

Rumus nya :

Gambar 1.1 Inverting Op-Amp

A. Non-Inverting

Rangkaian non inverting ini hampir sama dengan rangkaian inverting hanya

perbedaannya adalah terletak pada tegangan inputnya dari masukan noninverting.

Rumusnya seperti berikut :

Sehingga persamaan menjadi:

Hasil tegangan output noninverting ini akan lebih dari satu dan selalu positif.

Rangkaian nya adalah seperti pada gambar berikut ini :

Gambar 1.2 Non inverting Op-Amp

B. Buffer

Rangkaian buffer adalah rangkaian yang inputnya sama dengan hasil outputnya.

Dalam hal ini seperti rangkaian common colektor yaitu berpenguatan = 1.

Rangkaiannya seperti pada gambar berikut ini :

Gambar 1.3 Rangkaian Buffer

Nilai R yang terpasang gunanya untuk membatasi arus yang di keluarkan.

Besar nilainya tergantung dari indikasi dari komponennya, biasanya tidak dipasang

alias arus dimaksimalkan sesuai dengan kemampuan op-ampnya.

C. Adder/ Penjumlah

Rangkaian penjumlah atau rangkaian adder adalah rangkaian penjumlah yang

dasar rangkaiannya adalah rangkaian inverting amplifier dan hasil outputnya adalah

dikalikan dengan penguatan seperti pada rangkaian inverting.

Bila Rf = Ra = Rb = Rc, maka persamaan menjadi :

Tahanan Rom gunanya adalah untuk meletak titik nol supaya tepat, terkadang

tanpa Rom sudah cukup stabil. Maka rangkaian ada yang tanpa Rom juga baik

hasilnya. Rangkaian penjumlah dengan menggunakan noninverting sangat suah

dilakukan karena tegangan yang diparalel akan menjadi tegangan terkecil yang ada.,

sehingga susah terjadi proses penjumlahan.

Gambar 1.4 Adder dengan hasil Minus

D. Subtractor/ Pengurang

Rangkaian pengurang ini berasal dari rangkaian inverting dengan memanfaatkan

masukan non-inverting, sehingga persamaannya menjadi sedikit ada perubahan.

Rangkaian ini bisa terdiri 2 macam yaitu :

a. Rangkaian dengan 1 op-amp 5

b. Rangkaian dengan 2 op-amp

c. Rangkaian dengan 3 op-amp

Rangkaian pengurang dengan 1 op-amp ini memanfaatkan kaki inverting dan kaki

noninverting. Supaya benar benar terjadi pengurangan maka nilai dibuat seragam

seperti gambar. Rumusnya adalah:

Gambar 1.5 Rangkaian Subtarctor dengan satu Op-amp

E. Comparator/ Pembanding

Rangkaian pembanding ini ada 3 macam yaitu :

a. Rangkaian pembanding 1 op-amp tanpa jendela input

b. Rangkaian pembanding 1 op-amp dengan jendela input

c. Rangkaian pembanding 2 op-amp dengan jendela input proses output luar

d. Rangkaian pembanding 2 op-amp dengan jendela input proses output dalam

Rangkaian pembanding dengan 1 op-amp tanpa jenjela input, artinya rangkaian

komparator/pembanding yang langsung dibandingkan. Seperti pada gambar berikut

ini adalah komparator biasa dan hasilnya langsung dibandingkan dengan

referensinya. Rangkaian komparator dengan jendela input rangkaiannya hampir sama

dengan rangkaian noninverting hanya saja parameternya terbalik. Seperti pada

gambar berikut ini dan contoh hasil dari input dan outputnya dan perhitungannya.

Rangkaian differensiator adalah rangkaian aplikasi dari rumusan matematika yang

dapat dimainkan (dipengaruhi) dari kerja kapasitor. Rangkaian nya seperti pada

gambar 2.25 dengan rangkaian sederhana dari differensiator. Untuk mendapatkan

rumus differensiator, urutannya adalah sebagai bagai berikut :

dan selama nilai

selisih dari inverting input dan noninverting input (v1 dan v2) adalah nol dan

penguatan tegangannya sangat besar, maka didapat persamaan pengisian kapasitor

sebagai berikut :

1.2 RANGKAIAN INTEGRATOR OP-AMP UNTUK APLIKASI (PRAKTIS)

A. Filter Aktif

Pada rangkaian dibagian listrik sering disebut rangkaian seleksi frekuensi untuk

melewatkan band frekunsi tersentu dan menahannya dari frekuensi diluar band itu.

Filter dapat diklafisikasikan dengan arahan :

1. Analog atau digital

2. Pasif atau aktif

3. Audio (AF) atau radio frekuensi (RF)

Filter analog dirancang untuk memproses sinyal analog, sedang filter digital

memproses sinyal analogdengan menggunakan teknik digital. Filter tergantung dari

tipe elemn yang digunakan pada rangkaiannya, filterakan dibedakan pada filter aktif

dan filter pasif. Elemen pasif adalah tahanan, kapasitor dan induktor. Filter aktif

dilengkapi dengan transistor atau op-amp selain tahanan dan kapasitor. Tipe elemen

ditentukan oleh pengoperasian range frekuensi kerja rangkaian . Misal RC filter

umumnya digunakan untuk audio atau operasi frekuensi rendah dan filter LC atau

kristal lebih sering digunakan pada frekuensi tinggi.

Pertama tama pada bagian ini menganalisa dan merancang filter analog aktif RC

menggunakan op-amp. Pada frekunsi audio, induktor tidak sering digunakan

karenabadannya besar dan mahal serta menyerab banyak daya. Induktor juga

menghasilkan medan magnit.

Filter aktif mempunyai keuntungan dibandingkan filter pasif yaitu :

1. Penguatan dan frekuensinya mudah diatur, selama op-amp masih memberikan

penguatan dan

sinyal input tidak sekaku seperti pada filter pasif. Pada dasarnya filter aktif

lebih gampang diatur.

2. Tidak ada masalah beban, karena tahanan inputtinggi dan tahanan output

rendah. Filter aktif tidak

membebani sumber input.

3. Harga, umumnya filter aktif lebih ekonomis dari pada filter pasif, karena

pemilihan variasai dari

op-amp yang murah dan tanpa induktor yang biasanya harganya mahal. Filter aktif

sangat handal digunakan pada komunikasi dan sinyal prosesing, tapi juga sangat baik

dan sering digunakan pada rangkaian elektronika seperti radio, televisi, telepon

,radar, satelit ruang angkasa dan peralatan biomedik.

Umumnya filter aktif digolongkan menjadi :

1. Low Pass Filter (LPF)

2. High Pass Filter (HPF)

3. Band Pass Filter (BPF)

4. Band Reject Filter (BPF)

5. All Pass Filter (APF)

Pada masing masing filter aktif menggunakan op-amp sebagai elemen aktifnya dan

tahanan , kapasitor sebagai elemen pasifnya. Biasanya dan pada umumnya IC 741

ckup baik untuk rangkaian filterv aktif, namun op-amp dengan high speed seperti

LM301, LM318 dan lain lainnya dapat juga digunakan pada rangkaian filter aktif

untuk mendapatkan slew rate yang cepat dan penguatan serta bandwidth bidang kerja

lebih baik.Gambar output dari filter aktif seperti tampak pada gambar berikut ini,

sebagai karakteristik responsi frekuensi dari 5 filter aktif. Responsi idealnya

ditunjukkan dengan garis terputus putus.

Low Pass Filter mempunyai penguatan tetap dari 0 Hz sampai menjelang frekuensi

cut off fH. Pada fH penguatan akan turun dengan 3dB, artinya frekuensi dari 0 Hz

sampai fH dinamakan pass band frekuensi dengan batas 0,707 tegangan output.

Sedang frekuensi yang diredam dibawah 3dB atau 0,707 Vo dinamakan stop band

frekuensi. Perubahan naik turunnya grafik karakteristik tersebut tergantung dari

kualitas komponen selain bentuk rangkaiannya.

Pada gambar b terlihat karakteristik dari high pass filter, artinya adalah frekuensi

yang rendah diredam sampai pada frekuensi cut on yang dianggap sebagai batas

frekuensi rendahnya sehingga diberi nama fL. Batasan stop band adalah 0 < f fL. Untuk menghasilkan bad pass filter dan band

reject filter adalah kombinasi antara LPF dan HPF. Bila HPF dirangkai serie dengan

LPF maka akan mendapatkan BPF (Band Pass Filter). Sedangkan kombinasi 21

paralel antara LPF dan HPF akan mendapatkan BRF (Band Reject Filter). Gambar

rangkaian bisa dilihat dibagian BPF dan BRF untuk pembahasan lebih lanjut.

Gambar e menerangkan output fasa geser yang dihasilkan oleh All Pass Filter (APF).

Pada rangkaian ini sebenarnya bukan termasuk filter tapi juga bisa digolongkan

kefilter aktif.

BAB II

PROSEDUR PERCOBAAN

2.1 Alat dan Bahan

NO Alat-Bahan Jumlah

1 Resistor: 2 k , 200 k , 560 k ,390 1

2 Kapasitor: 0,01 F, 100 V 1

3 Speaker: 8 ohm 1

4 ICOp-amp : uA741 1

5 Osiloskop 1

6 Multimeter 2 unit

7 Saklar 1

8 Pencatu Daya 15VDC 2

9 Kabel Penghubung Secukupnya

2.2 Prosedur Percobaan

1. Susun rangkaian tes op-amp seperti terlihat padagambar1.1

2. Diberi pencatu daya pada IC +VCC=+15 V dan VCC=-15 V.

Gambar 2.1 Rangakain tester op-amp

3. Sebelum rangkaiandihubungkan kepencatudaya,siapkan rangkaianuntuk

mengukur besarnyaarusantarapin7dengan+VCC. Nyalakanpencatudayadan

catatbesarnyaarusyangmengalir.

4. Hubungkan kaki kaki RL ke osiloskop, jika terlihat adanya isyarat

gelombang kotak maka ini memberikan indikasi IC dalam keadaan baik.

Osilasi yang terjadi sebagai indikasi adanya penguatan dan ini diperluka

nuntuk sebuah IC yang baik.

5. Buat sketsa bentuk gelombang yang anda amati pada kaki-kaki resistorRL

Tunjukkan besarnya perubahan harga tegangan puncak-ke-puncaknya.

6. Tes audio/suara dariIC yang dipasang dapat dilakukan dengan cepat dan

mudah dengan menutup saklar keluaran. Dengan beban yang terpasang, IC

yang bagus harus dapat memberikan arus keluaran sekitar25 mA. Nyalakan

speaker untuk tes audio. Apa yang anda amati ?

7. Dengan pemasangan tes audio akan memberikan tambahan beban pada IC

yang sebelumnya berharga2 k .

a. Arus beban (tanpa speaker) yang terukur sebesar?

b. Besarnya arus dengan pemasangan speaker?

8. Saat osilator dalam keadaan beroperasi, sentuh salah satu ujung resistor R1

,R 2atau R3 dengan ujung jari anda. Amati pada osiloskop yang terpasang

dan beri komentar, apa yang anda amati dan beri alas an kenapa (lihat

perubahan frekuensi dan amplitudonya).

9. Amati pada osiloskop keluaran pada beban saat anda menyentuh resistorRL,

apa yang terjadi (lihat perubahan frekuensidan amplitudonya)? Bagaimana

kestabilan gelombang?

10. Bagaimana bentuk gelombang keluaran audio dibandingkan keluaran pada

beban 2 k?

BAB III

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

3.1 Analisa Data

3.1.1Hasil Pengukuran

Arus pada RL

o Percobaan Langsung di Master Builder

Gambar 3.1 Rangakain tester op-amp

Tabel 3.1. Hasil ukur arus beban

+VCC -VCC BEBAN IOUT PADA BEBAN

+15 -15 2.2K 5.2 mA

Rf=220K C1=1uF

R1=560k

+VCC 15

-VCC 15

RL 2.2K RL 3.9

R3=220K

o Menggunakan Simulator Multisim

Gambar 3.2 Rangkaian tester op-amp menggunakan multisim

Tabel 3.2 Hasil ukur arus beban

+VCC -VCC BEBAN IOUT PADA BEBAN

+15 -15 2.2K 5.75 mA

Gelombang Osilasi kaki RL

o Menggunakan Master Builder

Time/div =0.5

Volt/div =0.5

PembacaanSinyal:

Vp-p = Div x V/div=1.4 V

Frekuensi =0.71Hz

Gambar 3.3 Gelombang osislasi di kaki RL

Gelombang Osilasi kaki RL

o Menggunakan Simulator Multisim

Gambar 3.4 Gelombang osislasi di kaki RL menggunakan multisim

Setting Ocsilloscope:

T/Div=0.5

V/Div=0.5

Pembacaan Sinyal:

Vp-p = Div x V/div=0.3 V

T=DivxT/Div=2.6x0.5=1.3

F=1/T=0.76Hz

F

r

e

k

u

e

n

s

i

=

1

4

2

H

z

Tes Audio dari speaker output IC

Tabel 3.3 Pengukuran Arus Beban Audio dan R sebesar 2.2K

+Vcc -Vcc IBeban(dengan simulasi dan pengukuran)

Speaker R=2k Speaker & R=2k

+15 -15 25.58mA 5.911mA 25.58mA

o Dari kedua hasil (simulasi dan pengukuran) didapat arus ouput dengan

beban speaker sebesar 25.58mA, dengan suara yang terputus-putus.

o Setelah ditambah beban pada kaki output IC (kaki 6) dengan R=2k

maka didapat arus beban (tanpa speaker) sebesar5.911mA

o Kemudian diukur arus dengan beban speaker dan R=2k, didapat arus

beban sebesar 25.58mA.

Berikut adalah gelombang audio yang diukur pada beban speaker:

Gambar 3.5Bentuk gelombang audio

3.2 Pembahasan

Percobaan ini bertujuan untuk memeriksa apakah sebuah IC op-amp bekerja

dengan baik sebagai penguat, rangkaian tester ini disebut juga rangkaian astable

multivirator. Pada percobaan ini menggunakan IC op-amp uA741 dan beberapa

capacitor polar dan resistor serta speaker dengan nilai yang telah ditentukan. Alat

ukut yang digunakan berupa osiloskop dan multimeter digital.

Pada percobaan ini pertama mengeset tegangan input sebesar 15V dan juga IC

diberi masukan +VCC=+15V dan -VCC=-15V pada kaki 4, output yang dihasilkan

sebesar 5.2MA.Selanjutnya dilakukan indetifikasi terhadap sinyal keluaran pada

beban RL=2k, dan didapat sinyal osilasi berupa gelombang kotak, Selanjutnya

dilakukan tes audio dengan beban 2k maka didapat ouput dengan beban speaker

sebesar 25.58mA, dengan suara yang terputus-putus. Hal ini dikarenakan pengisian

dan pembuangan arus kapasitor pada gelombang audio, dimana jika gelombang

berada pada Vp positif makan sepaker akan mengeluarkan suara dan saat Vp negatif

tidak mengeluarkan suara.

Pada percobaan ini digunakan rangkaian astable multivibrator. Rangkaian ini

terdiri atas dua penguat yang digandeng secara silang. Keluaran penguat yang satu

dihubungkan dengan masukan penguat yang lain. Astable Multivibrator adalah suatu

rangkaian yang bagian ouputnya tidak bisa stabil pada suatu keadaan atau level, akan

tetapi berubah ubah secara terus menerus dari keadaan 0 ke keadaan 1 berulang

ulang. Keadaan tidak stabil ini sering disebut sebagai keadaan quasi stabil atau semi

stabil (keadaan fase running). Rngkaian ini tidak memiliki kondisi yang mantap

jadi akan selalu berguling dari satu kondisi ke kondisi yang lain. Disebut sebagai

multivibrator tersebut adalah quasistable. Disebut quasistable apabila rangkaian

multivibrator membentuk suatu pulsa tegangan keluaran sebelum terjadi peralihan

tingkat tegangan keluaran ke tingkat lainnya tanpa satupun pemicu dari luar.Karena

masing-masing penguat membalik isyarat masukan, efek dari gabungan ini adalah

berupa balikan positif. Dengan adanya (positif) balikan, osilator akan regenerative

(selalu mendapatkan tambahan energi) dan menghasilkan keluaran yang kontinyu.

Setelah melakukan tes audio maka dilakukan penyentuhan dengan jari pada salah

satu dari kaki-kaki R, dan seketikan gelombang berubah menjadi kacau, sentuhan

mengakibatkan terjadinya distorsi pada gelombang sehingga amplitudo dan frekuensi

menjadi tidak beraturan

BAB IV

Penutup

4.1 Kesimpulan

1. Astable Multivibrator adalah suatu rangkaian yang bagian ouputnya tidak bisa

stabil pada suatu keadaan atau level, akan tetapi berubah ubah secara terus

menerus dari keadaan 0 ke keadaan 1 berulang ulang.

2. Output yang dihasilkan pada percobaan pertama deng masukan V= 15 adalah

5.2mA.

3. Rangkaian astable multivibrator menghasilkan gelombang kotak pada

keluarannya

4. Gelombang kotak pada output IC menunjukkan IC masih dalam keadaaan

baik.

5. Dengan beban output berupa sepaker (8ohm) dan R=2K IC op-amp yang baik

menghasilkan Iout sebesar 25.5mA.

6. Suara terputus-putus disebabkan oleh proses pengisian dan pembuangan arus

pada kapasitor.

7. Sentuhan mengakibatkan terjadinya distorsi pada gelombang sehingga

amplitudo dan frekuensi menjadi tidak beraturan

DAFTAR PUSTAKA

http://fendyhananta.wordpress.com/2012/12/05/astable-multivibrator-pengendali-sinyal-

digital/

http://id.wikipedia.org/wiki/Multivibrator

http://ilmubawang.blogspot.com/2012/03/rangkaian-astable-multivibrator.html