LAPORAN PRAKTIKUM
description
Transcript of LAPORAN PRAKTIKUM
LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR
UNIT 7
MERANGKAI DAN MENGUJI OP-AMP
Nama : Claudius Dania Rezandi
No. Mhs : 13/348269/TK/40856
Hari, Tanggal : Senin Siang, 24 November 2014
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN TEKNOLOGI INFORMASI
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2014
A. Pendahuluan
Praktikum ketujuh ini merangkai berbagai ranngaian aplikasi Op-Amp pada papan EEC yang
disediakan
LANDASAN TEORI
Op-amp merupakan suatu rangkaian yang dapat digunakan sebagai penguat operasional.
Operasional berarti menujukan bahwa penambahan komponen luar yang sesuai dapat
dikonfigurasikan untuk dapat melakukan berbagai operasi, misalnya penambahan, pengurangan,
integrasi, dan diferensial. Adapun gambar Op-Amp biasanya dilukiskan dengan simbol seperti
berikut:
Tampak adanya dua masukkan yaitu masukan inverting (-) dan masukan non-inverting(+). Dalam
percobaan ini digunakan op-amp biasa yaitu dimana tegangan keluaran sebanding dengan beda
tegangan antara kedua isyarat masukan, yaitu masukan inverting (INV atau -) dan masukan non-
inverting (NON INV atau +). Bila isyarat masukan dihubungkan dengan masukan inverting, maka
pada daerah frekuensi tengah isyarat keluaran akan berlawanan fase dengan isyarat masukan.
Sebaliknya bila masukan dihubungkan dengan masukan non-inverting, maka isyarat keluaran
sefase dengan isyarat masukan. Ada beberapa jenis op-amp yang biasa digunakan sebagai
penguat, yaitu op-amp biasa, op-amp Norton dan op-amp transkonduktansi (OTA). Adapun untuk
memahami kerja op-amp perlu diketahui sifat-sifat op-amp. Beberapa sifat ideal opamp adalah
sebagai berikut:
a. Penguat lingkar terbuka (AV,01) tak berhingga.
b. Hambatan keluaran lingkar terbuka (Ro,ol) adalah nol.
c. Hambatan masukan lingkar terbuka (Ri,ol) tak berhingga.
Rangkaian op-amp ini dapat digunakan pada beberapa rangkaian penguat, di antaranya
a. Penguat tak membalik (non-inverting amplifier)
Sebagai penguat non-inverting, sumber isyarat masukan dihubungkan dengan masukan
positif. Karena rangkaian ini adalah penguat, terjadi umpan balik (feedback) negatif dari
hasil keluaran op-amp ke masukan negatif op-amp.
b. Penguat membalik (inverter amplifier)
Sebagai penguat pembalik, sumber isyarat masukan dihubungkan dengan masukan
negatif. Karena rangkaian ini adalah penguat, terjadi umpan balik (feedback) negatif dari
hasil keluaran op-amp ke masukan negatif op-amp.
c. Diferensiator
Pada rangkaian diferensiator ini, bentuk isyarat keluaran merupakan diferensial dari
isyarat masukan jika tetapan waktu 𝑅𝐶 << 𝑇/2 dengan T = Perioda isyarat
d. Integrator
Pada rangkaian integrator,bentuk isyarat keluaran merupakan integral dari bentuk isyarat
masukan jika tetapan waktu 𝑅𝐶 >> 𝑇/2
e. Penguat penjumlah
Penguat ini biasanya menggunakan masukkan bertanda negative (𝑉−). Pada rangkaian ini
terdapat umpan balik negative, maka prinsip potensial semu berlaku dalam rangkaian ini
dan potensial pada input inverting akan ikut potensial pada input non-inverting.
B. Alat dan Bahan Praktikum
1. Alat
Multimeter
Pencolok
Osiloskop
AFG
Power Supply
2. Bahan
Op-amp IC LM 741 Rangkaian penguat tak membalik
o R1 = 4K7 Ω o R2 = 47 KΩ
Rangkaian penguat membalik o Rin = 10 KΩ o Rf = 100 KΩ
Rangkaian penguat beda (Diferensial)o R1 = R2 = R3 = Rg = 10 KΩ o Rf = 100 KΩ
Untai integrator o R = 10 KΩ o Rf = 1 MΩ o C = 10 nF
Untai diferensiator o R =1 KΩ o Rf = 27 KΩ o C = 10 nF
Untai penguat penjumlah o Rf = 100 KΩ o R1 = R2 = Rn = 10 KΩ o RS = 1200 Ω o R1’ = 1 KΩ o R2’ = 470 Ω
C. Analisa Gambar Rangkaian
1. Pengujian Untai Penguat Tak Membalik
Rangkaian di atas merupakan rangkaian penguat tak membalik. Sinyal Input masuk ke positif
op-amp dan juga memiliki negative feedback, di mana output rangkaian terhubung ke negatif
op-amp. Oleh karena itu sinyal output dari rangkaian ini akan dikuatkan namun masih sefase
dengan sinyal inputnya.
2. Pengujian Penguat Membalik
Rangkaian di atas merupakan rangkaian penguat pembalik di mana sinyal input masuk ke
negatif op-amp dan juga memiliki negative feedback, di mana sinyal keluaran masuk ke
negatif op-amp juga. Sehingga sinyal output yang dihasilkan akan dikuatkan dan memiliki
beda fase 180º atau sinyal output merupakan kebalikan dari sinyal inputnya.
3. Pengujian Penguat Beda (Diferensial)
Rangkaian di atas merupakan rangkaian penguat beda karena kedua kaki inputnya
dihubungkan ke sinyal input. Positif op-amp dihubungkan ke 3 buah resistor 10 kΩ kemudian
ke ground. Berarti tegangan input akan terbagi rata ke tiap resistor. Dengan kata lain tiap
resistor akan memiliki tegangan yang sama. Kemudian rangkaian ini disebut penguat karena
kaki output op-amp dihubungkan ke input negatif op-amp. Besarnya tegangan input pada kaki
+ dan kaki – op-amp akan berbeda walaupun sumbernya satu karena jumlah resistor antara
kedua kaki ini berbeda.
4. Pengujian Untai Integrator
Rangkaian integrator adalah kebalikan dari rangkaian differensiator. Rangkaian ini akan
mengintegralkan bentuk gelombang input. Jika gelombang sinus diintegralkan maka hasilnya
adalah gelombang sinus juga. Jika gelombang masukannya adalah gelombang kotak maka
integralnya adalah gelombang segitiga. Jika gelombang segitiga diintegralkan maka hasilnya
akan berupa gelombang sinus.
5. Pengujian Untai Diferensiator
Perbedaan rangkaian differensiator dengan integrator terletak pada letak kapasitornya. Pada
rangkaian differensiator kapasitor diletakkan pada kaki input negatif op-amp. Sedangkan pada
rangkaian integrator kapasitor diletakkan antara kaki output dan kaki input negatif op-amp.
6. Pengujian Untai Penguat Penjumlah
Input negatif dipasang n buah resistor yang dipasang paralel, sedangkan input negatif
terhubung ke ground. Setelah op-amp mengeluarkan tegangan, beberapa tegangan
diumpanbalikkan ke bagian input negatif. V in yang berupa gelombang sinus dengan frekuensi
1 Khz dihubungkan ke hambatan Rs baru kemudian dipasangi resistor yang terangkai paralel.
D. Hasil Pengujian
Hasil dari percobaan yang sudah dilakukan adalah sebagai berikut.
1. Pengujian Untai Penguat Tak Membalik
V Out Maks = 6.64 V Vpp
V Input Maks = 6.20 V Vpp
2. Pengujian Penguat Membalik
V Out Maks = 6 V Vpp
V Input Maks = 640 mV Vpp
3. Pengujian Penguat Beda (Diferensial)
V Out Maks = 1.46 V Vpp
V1 = 6.37 V Vpp
V2 = 3.76 V Vpp
4. Pengujian Untai Integrator
V Out = 328 mV VppV Input = 6.37 V VppGambar Gelombang Output
a. Dengan Gelombang SinusoidalV Out = 84 mV Vpp
b. Dengan Gelombang KotakV Out = 332 mV Vpp
c. Dengan Gelombang SegitigaV Out = 80 mV Vpp
d. Dengan Beda FaseYm = 1 Yo = 1
5. Pengujian Untai Diferensiator
V Out = 15.6 V VppV Input = 11.12 V VppGambar Gelombang Output
e. Dengan Gelombang SinusoidalV Out = 15.6 V Vpp
f. Dengan Gelombang KotakV Out = 26.2 V Vpp
g. Dengan Gelombang SegitigaV Out = 12.2 V Vpp
h. Dengan Beda FaseYm = 1Yo = 1
6. Pengujian Untai Penguat Penjumlah
V Out = 2.08 V Vpp
V Input = 11.12 V Vpp
V1 = 10 V Vpp
V2 = 10.2 V Vpp
Vn = 9.8 V Vpp
E. Analisa Hasil Pengujian
1. Pengujian Untai Penguat Tak Membalik
Perhitungan V Out secara matematis dapat dilakukan dengan V In Maks hasil pengukuran =
6.20 V Vpp, R1 = 4K7 Ω dan R2 = 47 KΩ maka
V Out=V∈(1+ R2R1
)
V Out=6.20V (1+ 47K Ω4 K7Ω
)
V Out=6.20V (1+10Ω)
V Out=6.20V (11)
V Out=68.2V
Hasil perhitungan adalah 68.2 V sangat berbeda jauh dengan hasil pengukuran yakni 6.64 V.
Seharusnya nilai V Out akan bernilai lebih besar dibanding V In karena faktor penguat.
Dengan begitu nilai faktor penguatan yang didapat juga kecil yakni
AV= V OutV∈¿¿
AV=6.64V6.20V
AV=1,071
Sementara untuk hasil gambar gelombang antara V In dan V Out cukup identik.
2. Pengujian Penguat Membalik
Perhitungan V Out secara matematis dapat dilakukan dengan V In Maks hasil pengukuran =
640 mV Vpp, Rin = 10 KΩ dan Rf = 100 KΩ maka
V Out=−RfRin
V∈¿
V Out=−100K Ω10K Ω
640mV
V Out=−(10 )640mV
V Out=−6.40V
Hasil perhitungan adalah -6.40 V hampir mendekati nilai hasil pengukuran yakni 6.00 V
(dengan tanda negatif). Dengan begitu nilai faktor penguatan yang didapat juga kecil yakni
AV= V OutV∈¿¿
AV= 6.00V640mV
AV=9,375
Sementara untuk hasil gambar gelombang antara V In dan V Out saling berkebalikan.
3. Pengujian Penguat Beda (Diferensial)
Perhitungan V Out secara matematis dapat dilakukan dengan V1 (hasil pengukuran) = 6.37 V
Vpp, V2 (hasil pengukuran) = 3.76 V Vpp, R1 = 10 KΩ, R2 = 10 KΩ, R3 = 10 KΩ, Rf =
100 KΩ, dan Rg = 10 KΩ maka
V Out=(Rf +R1 )Rg(Rg+R2 )R1
V 2− RfR1V 1
V Out=(100K Ω+10K Ω )10K Ω(10K Ω+10K Ω )10K Ω
3.76V−100K Ω10K Ω
6.37V
V Out=(( 112 )3.76V )−((10 ) 6.37V )
V Out=(20.68V )−(63.7V )
V Out=−43.02V
Jika dilihat hasil perhitungan secara metematis (-43.02 V) sangat berbeda jauh dengan hasil
pengukuran (1.46 V).
4. Pengujian Untai Integrator
Pada percobaan ini jika gelombang input berbentuk gelombang sinusoidal, keluarannya
berupa gelombang sinusoidal pula. Jika masukannya berupa gelombang kotak, keluarannya
berupa gelombang segitiga. Jika masukannya berupa gelombang segitiga, keluarannya berupa
gelombang sinusoidal yang bukit dan lembahnya berbentuk setengah lingkaran. Hasil
percobaan tiap gelombang dengan F = 1000 Hz sudah cukup mendekati dan nilai V Out yang
berbeda-beda.
Untuk beda fase hasil dengan Ym = 1 dan Yo = 1 maka
ϕ=sin−1 YoYm
ϕ=sin−1 11
ϕ=90 °
Gambar yang terlihat hampir mendekati elips yang lurus sehingga terlihat terjadi perbedaan
fase sebesar 90º.
5. Pengujian Untai Diferensiator
Pada percobaan ini jika gelombang input berbentuk gelombang sinusoidal, keluarannya
berupa gelombang sinusoidal pula. Jika masukannya berupa gelombang kotak, keluarannya
berupa gelombang yang riaknya sangat tinggi dan singkat waktunya. Jika masukannya berupa
gelombang segitiga, keluarannya berupa gelombang kotak. Hasil percobaan tiap gelombang
dengan F = 1000 Hz sudah cukup mendekati dan nilai V Out yang berbeda-beda.
Untuk beda fase hasil dengan Ym = 1 dan Yo = 1 maka
ϕ=sin−1 YoYm
ϕ=sin−1 11
ϕ=90 °
Gambar yang terlihat hampir mendekati elips yang lurus sehingga terlihat terjadi perbedaan
fase sebesar 90º.
6. Pengujian Untai Penguat Penjumlah
Perhitungan V Out secara matematis dapat dilakukan dengan V1 (hasil pengukuran) = 10 V
Vpp, V2 (hasil pengukuran) = 10.2 V Vpp, Vn (hasil pengukuran) = 9.8 V Vpp, R1 = 10 KΩ
dan Rf = 100 KΩ maka
V Out=−RfRin
(V 1+V 2+Vn)
V Out=−100K Ω10K Ω
(10V +10.2V +9.8V )
V Out=−10 (30V )
V Out=−300V
V Out hasil perhitungan adalah -300 V sementara nilai hasil pengukuran yakni 2.08 V yang
sangat berbeda jauh.
F. Kesimpulan
1. Operation-amplifier adalah suatu komponen aktif yang digunakan untuk memperkuat sinyal
suatu gelombang.
2. Karakteristik dasar suatu Operation-amplifier adalah sebgai berikut:
Resistans masukan tinggi
Resistans keluaran sangat kecil
Perolehan tegangan tak terhingga
Lebar bidang frekuensi sangat besar
Tegangan keluaran adalah nol jika masukan (+) dan (-) sama
Karakteristik OP-AMP tidak hanyut oleh perubahan suhu
3. Pada penguat non-inverting mempunyai gelombang output yang mengalami penguatan dan
fase gelombang output sama dengan fase gelombang input.
4. Penguat inverting mempunyai gelombang output yang mengalami penguatan dan fase
gelombang output berbeda 180° dengan fase gelombang input.
G. Jawaban Pertanyaan
1. Sebutkan Op-Amp Ideal!
Tidak ada arus yang masuk/keluar dari masukannya. Hal ini dikarenakan impedans
masukan Z Input = (tak berhingga)
Impedans keluaran Z Output = 0 sehingga arus dapat masuk/keluar melalui keluarannya.
Penguat tegangan (A) sehingga dapat dirumuskan dengan persamaan: V Out = ( V In+ - V In− ) Tegangan keluaran hanya tergantung dari selisih voltase pada masukan dan tidak
tergantung dari potensial bersama pada kedua masukannya.
Jika Op- Amp dalam keadaan jenuh maka keluaran V Out = 0 , yaitu jika V In+ = V In− Suatu Op-Amp memerlukan voltase supply supaya bisa bekerja. Biasanya diperlukan
supply positif (Vcc+) dan supply negative (Vee−).
Lebar bidang/ Bandwidth tak terhingga
2. Sebutkan beberapa IC Op-Amp yang ada di pasaran!
LM 741/LM 741A/LM 741C/LM 741E
LM 709/LM 709A/LM 709C
LM 101
LM 201
LM 301
CA 3130, CA 3130A, CA 3130B
CA 3140, CA 3140A, CA 3140B
3. Rancang dan buatlah rangkaian elektronika yang menggunakan Op-Amp!
Rangkaian Penguat Penjumlah