LAPORAN AKHIR

PRATIKUM ELEKTRONIKA

MODUL : IV

JUDUL : Op-Amp

TANGGAL : 18 Maret 2011

ASISTEN : Slemet Haryanto

NAMA : Anom Ontowiryo

NPM : G1D008005

KELOMPOK : 1

REKAN KERJA : 1. Ronald Fedly Manik

2. Meky Febtriansyah

3. Mario Bahtera Dinata

4. Wilda Eni Saputri

5. Pico Saputra

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BENGKULU

2011

A. Judul Percobaan : Op-Amp

B. Tujuan Percobaan

Mengetahui macam-macam, karakteristik Op-Amp

Mengetahui aplikasi dari rangkaian Op-Amp dan Pengikut Tegangan.

C. Peralatan

Ammeter

Voltmeter

Kit Pratikum Op-Amp

D. Dasar Teori

Op-Amp (Operasional Amplifiers) pada hakekatnya merupakan sejenis IC. Di dalamnya

terdapat suatu rangkaian elektronik yang terjadi atas beberapa transistor, resistor dan atau diode.

Jikalau kepada IC jenis ini ditambahkan suatu jenis rangkaian, masukkan dan suatu jenis rangkaian

umpan balik, maka IC ini dapat dipakai untuk mengerjakan berbagai operasi matematika, seperti

menjumlah, mengurangi, membagi, mengali, mengintegrasi, dsb. Oleh karena itu IC jenis ini

dinamakan penguat operasi atau operasional amplifier, disingkat Op-Amp. Namun demikian Op-Amp

dapat pula dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, misalnya sebagai penguat audio, pengatur nada,

osilator atau pembangkit gelombang, sensor circuit, dsb.Op-Amp banyak disukai karena factor

penguatnya besar (100.000 kali).

Gambar 4.1 : Operasional Amplifier

1. 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 :

V0 = - RfRi

Vi

Gambar 4.2. Rangkaian inverting Amplifier

2. Non-Inverting

Rangkaian non inverting ini hampir sama dengan rangkaian inverting hanya perbedaannya

adalah terletak pada tegangan inputnya dari masukan noninverting.

Rumusnya seperti berikut :

V0 = Rf +RiRi

Vi

Sehingga persamaan menjadi:

V0 =( RfRi

+ 1) Vi

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

adalah seperti pada gambar berikut ini :

Gambar 4.3. Rangkaian Non-inverting Amplifier

3. 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 4.4. Rangkaian

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.

4. Adder/Penjumlahan

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. Pada dasarnya nilai outputnya adalah jumlah dari

penguatan masing masing dari inverting, seperti :

Voa = - RfRa

Va Vob = - RfRb

Vb

Vob = - RfRb

Vb

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

Vo = -(Va + Vb + Vc)

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 4.5. Rangkaian penjumlah dengan hasil negatif

5. Subtractor / pengurangan

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.

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:

Vo = (Vb – Va)

E. Langkah Percobaan

a. Percobaan Op-Amp sebagai pengikut tegangan

Menyusun rangkain seperti gambar diatas.

Mengatur tegangan Vsat sebesar +15 volt dan -15 volt

Menentukan dan Memvariasikan pada VS

Mengukur tegangan pada Vout

Mencatat hasil percobaan yang dilakukan pada tabel 4.1.

Membuat grafik dari Vout dan Vs

b. Percobaan Op-Amp Membalik

Menyusun rangkaian seperti gambar dibawah ini.

Mengatur tegangan saturasi +15 Volt dan -15 VoltS

Menentukan dan Memvariasikan Vs

R1 = 1 Kohm, Rf = 1 Kohm, R2 = 3 Kohm

Mengukur tegangan pada Vout, Vs, dan Vref

Mengulangi langkah percobaan diatas dengan mengganti harga tahanan Rf = 2

Kohm dan 4 Kohm.

Mencatat hasil percobaan yang dilakukan pada tabel 4.2.Membuat grafik dari Vout,

Vin, dan Vref.

c. Percobaan Op-Amp Tak Membalik

Menyusun rangkaian seperti gambar dibawah ini.

Mengatur tegangan saturasi +15 Volt dan -15 Volt

Menentukan dan memvariasikan Vs

R1 = 1Kohm, R3 = 1Kohm, Rf = 1Kohm, R2 = 3 Kohm

Mengukur tegangan pada Vout, Vs, dan Vref

Mengulangi langkah percobaan diatas dengan mengganti harga tahanan R f = 2

Kohm dan 3 Kohm.

Mencatat hasil percobaan yang dilakukan pada tabel 4.2.

Membuat grafik dari Vout, Vin, dan Vref.

Tugas Pendahuluan

1. Apa yang dimaksud dengan penguat membalik dan tak membalik? Jelaskan!

2. Jelaskan cara kerja penguat Operasional (Op-Amp)

3. Sebutkan dan jelaskan aplikasi dari Op-Amp!

Penyelesaian

1.

Penguat pembalik

Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk membalik dan

menguatkan sebuah tegangan. Resistor Rfmelewatkan sebagian sinyal keluaran kembali ke

masukan. Karena keluaran taksefase sebesar 180°, maka nilai keluaran tersebut secara efektif

mengurangi besar masukan. Ini mengurangi bati keseluruhan dari penguat dan disebut dengan

umpan balik negatif.

Di mana,

(karena adalah bumi maya (bahasa Inggris: virtual ground)

Sebuah resistor dengan nilai , ditempatkan di

antara masukan non-pembalik dan bumi. Walaupun tidak dibutuhkan, hal ini

mengurangi galat karena arus bias masukan.

Bati dari penguat ditentukan dari rasio antara Rf dan Rin, yaitu:

Tanda negatif menunjukkan bahwa keluaran adalah pembalikan dari masukan. Contohnya

jika Rf adalah 10.000 Ω dan Rin adalah 1.000 Ω, maka nilai bati adalah -10.000Ω / 1.000Ω, yaitu

-10.

Penguat tak-pembalik

Berikut adalah skema rangkaian Op Amp diterapkan dalam mode non-inverting amplifier,

tegangan output (Vo) memiliki fase yang sama dengan tegangan masukan (Vi). Dari cara

pengaturan tersebut dapat dilihat bahwa sinyal input dihubungkan ke masukan non-inverting

Op-Amp, sehingga sinyal keluaran mempunyai fasa yang sama dengan sinyal input. Skema

rangkain Penguat Tak Membalik

Penguat non-pembalik.

Rumus penguatan penguat non-pembalik adalah sebagai berikut.

atau dengan kata lain:

Dengan demikian, penguat non-pembalik memiliki bati minimum bernilai 1. Karena

tegangan sinyal masukan terhubung langsung dengan masukan pada penguat operasional

maka impedansi masukan bernilai .

Seperti yang ditunjukkan dalam urutan gambar di atas, tegangan output memiliki fase yang

sama dengan tegangan masukan. Jumlah memperkuat sirkuit non-pembalik ditentukan dari

perbandingan nilai R1 dan R2. Resistor R1 dan R2 membentuk jaringan pembagi resistif untuk

memberikan tegangan Komentar (VA) yang diperlukan untuk membalikkan input.

2.

Tampak adanya dua masukan, yaitu masukan membalik (INV) dan masukan tak

membalik (NON INV). Masukan membalik diberi tanda minus (-), dan masukan tak membalik

diberi tanda plus (+). Jika isyarat masukan dihubungkan dengan masukan membalik, maka

pada daerah frekuensi tengah isyarat keluaran berlawanan fasa atau berlawanan tanda dengan

isyarat masukan.

Sebaliknya jika syarat masukan dihubungkan dengan masukan tak membalik, maka

isyarat keluaran akan sefasa atau mempunyai tanda yang sama dengan isyarat masukan.

Pada umumnya Op-Amp menghasilkan tegangan keluaran yang sebanding dengan

beda tegangan isyarat antara kedua masukannya. Op-Amp semacam ini kita kenal sebagai Op-

Amp biasa.

3. Aplikasi Op-Amp

Rangkaian penguat tak membalik

Rangkaian penguat membalik

Rangkaian diferensiator

Rangkaian Integrator

Rangkaian Komparator Tegangan

Rangkaian buffer / pengikut

Rangkaian Penjumlah

Rangkaian penguat differensial

Rangkaian pengubah tegangan ke arus

JURNAL PERCOBAAN

Tabel 4.1 Hasil Pecobaan Op-Amp Sebagai Pengikut Tegangan

Vs Vout GAIN (A)1,25 1,242

2 2,044 3,96 5,988 7,94

10 9,9912 11,8814 13,8116 13,81

Tabel 4.2 Percobaan Op-Amp Membalik

Vs(Volt)

VRef(Volt)

Vout(Volt)

Gain(A)

R=1KΩ R=2KΩ R=3KΩ R=1KΩ R=2KΩ R=3KΩ R=1KΩ R=2KΩ R=3KΩ1,25 1,249 5,63 5,09 -1,261 -2,5 -5

4 3,95 7,99 13,39 -3,97 -8 -12,5210 9,88 14,67 18,11 -9,90 -12,24 -12,7016 13,91 18,59 22,89 -12,02 -12,89 -12,03

Tabel 4.2 Percobaan Op-Amp Tak Membalik

V11.25 V

U1

741

3

2

4

7

6

51

R11kΩ

DC 10MOhm

1.251V+-VCC

15V

VDD-15V

V14 V

U1

741

3

2

4

7

6

51

R11kΩ

DC 10MOhm

4.001V+-VCC

15V

VDD-15V

V12 V

U1

741

3

2

4

7

6

51

R11kΩ

DC 10MOhm

2.001V+-VCC

15V

VDD-15V

V16 V

U1

741

3

2

4

7

6

51

R11kΩ

DC 10MOhm

6.001V+-VCC

15V

VDD-15V

V18 V

U1

741

3

2

4

7

6

51

R11kΩ

DC 10MOhm

8.001V+-VCC

15V

VDD-15V

V110 V

U1

741

3

2

4

7

6

51

R11kΩ

DC 10MOhm

10.001V+-VCC

15V

VDD-15V

Vs(Volt)

VRef(Volt)

Vout(Volt)

Gain(A)

R=1KΩ R=2KΩ R=3KΩ R=1KΩ R=2KΩ R=3KΩ R=1KΩ R=2KΩ R=3KΩ1,25 1,22 2,51 3,7 2,46 3,75 13,81

4 3,9 8,02 13,81 7,90 7,98 13,6710 6,71 9,11 13,81 13,51 13,62 13,6716 6,68 9,11 13,72 13,51 13,62 13,81

Hasil Gambar Simulasi Ewb,

Op-Amp Sebagai Pengikut Tegangan

V18 V

U1

741

3

2

4

7

6

51

R11kΩ

DC 10MOhm

8.001V+-VCC

15V

VDD-15V

V110 V

U1

741

3

2

4

7

6

51

R11kΩ

DC 10MOhm

10.001V+-VCC

15V

VDD-15V

V112 V

U1

741

3

2

4

7

6

51

R11kΩ

DC 10MOhm

12.001V+-VCC

15V

VDD-15V

V114 V

U1

741

3

2

4

7

6

51

R11kΩ

DC 10MOhm

14.000V+-VCC

15V

VDD-15V

V116 V

U1

741

3

2

4

7

6

51

R11kΩDC 10MOhm

14.120V+-

VCC15V

VDD-15V

Percobaan Op-Amp Membalik Untuk Vs = 1,25 volt

Dengan Rf = 1 kΩ

U1

7413

2

4

7

6

51

R1

1kΩ

Rf

1kΩ

R23kΩ

V11.25 V

VDD-15V

VCC15V

U2

DC 10MOhm

1.249 V+ -

U3

DC 10MOhm

-1.248 V+ -

Dengan Rf = 2KΩ

U1

7413

2

4

7

6

51

R1

1kΩ

Rf1

2kΩ

R23kΩ

V11.25 V

VDD-15V

VCC15V

U2

DC 10MOhm

2.497 V+ -

U3

DC 10MOhm

-2.496 V+ -

Dengan Rf = 4 KΩ

U1

7413

2

4

7

6

51

R1

1kΩ

Rf1

4kΩ

R23kΩ

V11.25 V

VDD-15V

VCC15V

U2

DC 10MOhm

4.947 V+ -

U3

DC 10MOhm

-4.934 V+ -

Untuk Vs = 4 volt Dengan Rf = 1 kΩ

U1

7413

2

4

7

6

51

R1

1kΩ

Rf1

1kΩ

R23kΩ

V14 V

VDD-15V

VCC15V

U2

DC 10MOhm

3.930 V+ -

U3

DC 10MOhm

-3.860 V+ -

Dengan Rf = 2 KΩ

U1

7413

2

4

7

6

51

R1

1kΩ

Rf1

2kΩ

R23kΩ

V14 V

VDD-15V

VCC15V

U2

DC 10MOhm

5.878 V+ -

U3

DC 10MOhm

-4.818 V+ -

Dengan Rf = 4 KΩ

U1

7413

2

4

7

6

51

R1

1kΩ

Rf1

4kΩ

R23kΩ

V14 V

VDD-15V

VCC15V

U2

DC 10MOhm

7.670 V+ -

U3

DC 10MOhm

-5.589 V+ -

Untuk Vs = 10 volt Dengan Rf = 1 kΩ

U1

7413

2

4

7

6

51

R1

1kΩ

Rf1

1kΩ

R23kΩ

V110 V

VDD-15V

VCC15V

U2

DC 10MOhm

6.193 V+ -

U3

DC 10MOhm

-2.386 V+ -

Dengan Rf = 2 KΩ

U1

7413

2

4

7

6

51

R1

1kΩ

Rf1

2kΩ

R23kΩ

V110 V

VDD-15V

VCC15V

U2

DC 10MOhm

9.086 V+ -

U3

DC 10MOhm

-3.630 V+ -

Dengan Rf = 4 KΩ

U1

7413

2

4

7

6

51

R1

1kΩ

Rf1

4kΩ

R23kΩ

V110 V

VDD-15V

VCC15V

U2

DC 10MOhm

11.856 V+ -

U3

DC 10MOhm

-4.821 V+ -

Dengan Vs = 16 Volt Dengan Rf = 1 KΩ

U1

7413

2

4

7

6

51

R1

1kΩ

Rf1

1kΩ

R23kΩ

V116 V

VDD-15V

VCC15V

U2

DC 10MOhm

8.379 V+ -

U3

DC 10MOhm

-0.759 V+ -

Dengan Rf = 2 KΩ

U1

7413

2

4

7

6

51

R1

1kΩ

Rf1

1kΩ

R23kΩ

V116 V

VDD-15V

VCC15V

U2

DC 10MOhm

8.379 V+ -

U3

DC 10MOhm

-0.759 V+ -

Dengan Rf = 4 KΩ

U1

7413

2

4

7

6

51

R1

1kΩ

Rf1

4kΩ

R23kΩ

V116 V

VDD-15V

VCC15V

U2

DC 10MOhm

16.041 V+ -

U3

DC 10MOhm

-4.053 V+ -

Percobaan Op-Amp Tak Membalik

Dengan Vs = 1.25 Volt Dengan Rf = 1 KΩ

U1

7413

2

4

7

6

51

R1

1kΩ

Rf1

1kΩ

R23kΩ

V11.25 V

VDD-15V

VCC15V

U2

DC 10MOhm

-1.251V+-

U3

DC 10MOhm

2.502 V+ -

Dengan Rf = 2 KΩ