Penguat Op Amp

22
Praktikum Penguat Op-Amp A. TUJUAN 1. Mempelajari penguat Op-Amp tergantung dari loop feedback negatif eksternal 2. Mempelajari pengoprerasian penguat inverting 3. Mempelajari pengiperasian penguat nin inverting 4. Mempelajari penguat inverting sebagai penjumlah B. ALAT dan BAHAN 1. Modul Percobaan 1 buah 2. Osciloskop Dual Trace 1 buah 3. Power Suply 1 buah 4. Generator Fungsi 1 buah 5. Kabel Penghubung secukupnya C. TEORI DASAR 1. Penguat Inverting Inverting Amplifier merupakan penerapan dari penguat operasional sebagai penguat sinyal dengan karakteristik dasar sinyal output memiliki phase yang berkebalikan dengan phase sinyal input. Pada dasarnya penguat operasional (Op-Amp) memiliki faktor penguatan yang sangat tinggi (100.000 kali) pada kondisi tanpa rangkaian umpan balik. Dalam inverting amplifier salah satu fungsi pamasangan resistor umpan balik (feedback) dan resistor input adalah untuk mengatur faktor

description

laporan penguat op amp

Transcript of Penguat Op Amp

Praktikum Penguat Op-Amp

A. TUJUAN

1. Mempelajari penguat Op-Amp tergantung dari loop feedback negatif eksternal

2. Mempelajari pengoprerasian penguat inverting

3. Mempelajari pengiperasian penguat nin inverting

4. Mempelajari penguat inverting sebagai penjumlah

B. ALAT dan BAHAN

1. Modul Percobaan

1 buah

2. Osciloskop Dual Trace

1 buah

3. Power Suply

1 buah

4. Generator Fungsi

1 buah

5. Kabel Penghubung

secukupnya

C. TEORI DASAR

1. Penguat InvertingInverting Amplifier merupakan penerapan dari penguat operasional sebagai penguat sinyal dengan karakteristik dasar sinyal output memiliki phase yang berkebalikan dengan phase sinyal input. Pada dasarnya penguat operasional (Op-Amp) memiliki faktor penguatan yang sangat tinggi (100.000 kali) pada kondisi tanpa rangkaian umpan balik. Dalam inverting amplifier salah satu fungsi pamasangan resistor umpan balik (feedback) dan resistor input adalah untuk mengatur faktor penguatan inverting amplifier (penguat membalik) tersebut.

Dengan dipasangnya resistor feedback (RF) dan resistor input (Rin) maka faktor penguatan dari penguat membalik dapat diatur dari 1 sampai 100.000 kali. Untuk mengetahui atau menguji dari penguat membalik (inverting amplifier) dapat menggunakan rangkaian dasar penguat membalik menggunakan penguat operasional (OpAmp) seperti pada gambar berikut Rangkaian Penguat Membalik (Inverting Amplifier).

Rangkaian penguat membalik diatas merupakan rangkaian dasar inverting amplifier yang menggunakan sumber tegangan simetris. Secara matematis besarnya faktor penguatan (A) pada rangkaian penguat membalik adalah (-Rf/Rin) sehingga besarnya tegangan output secara matematis adalah :

2. Penguat Non Inverting

Penguat Tak-Membalik (Non-Inverting Amplifier) merupakan penguat sinyal dengan karakteristik dasat sinyal output yang dikuatkan memiliki fasa yang sama dengan sinyal input. Penguat tak-membalik (non-inverting amplifier) dapat dibangun menggunakan penguat operasional, karena penguat operasional memang didesain untuk penguat sinyal baik membalik ataupun tak membalik. Rangkain penguat tak-membalik ini dapat digunakan untuk memperkuat isyarat AC maupun DC dengan keluaran yang tetap sefase dengan sinyal inputnya. Impedansi masukan dari rangkaian penguat tak-membalik (non-inverting amplifier) berharga sangat tinggi dengan nilai impedansi sekitar 100 MOhm. Contoh rangkaian dasar penguat tak-membalik menggunakan operasional amplifier (Op-Amp) dapat dilihat pada gambar berikut.

Rangkaian Penguat Tak-Membalik (Non-Inverting Amplifier)

Rangkaian diatas merupakan salah satu contoh penguat tak-membalik menggunakan operasional amplifier (Op-Amp) tipe 741 dan memnggunakan sumber tegangan DC simetris. Dengan sinyal input yang diberikan pada terminal input non-inverting, maka besarnya penguatan tegangan rangkaian penguat tak membalik diatas tergantung pada harga Rin dan Rf yang dipasang. Besarnya penguatan tegangan output dari rangkaian penguat tak membalik diatas dapat dituliskan dalam persamaan matematis sebagai berikut.

Apabila besarnya nilai resistor Rf dan Rin rangkaian penguat tak membalik diatas sama-sama 10KOhm makabesarnya penguatan tegangan dari rangkaian penguat diatas dapat dihitung secara matematis sebagai berikut.

Untuk membuktikan bahwa penguat tak-membalik akan menguatkan sinyal input sebesar 2 kali dengan fasa yang sama dengan sinyal input. Dapat dibuktikan dengan memberikan sinyal input berupa sinyal AC (sinusoidal) dan mengukurnya menggunakan oscilocope, dimana sinyal input diukur melalui chanel 1 osciloscope dan sinyal output diukur dengan chanel 2 osciloscope. Sehingga diperoleh bentuk sinyal output dan sinyal input penguat tak-membalik (non-inverting amplifier) seperti pada gambar berikut.

Bentuk Sinyal Input Dan Output Penguat Tak-Membalik (Non-Inverting Amplifier)

Pada gambar diatas terlihat rangkaian penguat tak membalik diberikan inpul sinyal AC dengan tegangan 1 Vpp. Dari gambar sinyal input dan output diatas terbukti bahwa rangkaian penguat tak-membalik (non-inverting amplifier) diatas memiliki output yang tegangannya 2 (dua) kali lebih besar dari sinyal input dan memiliki fasa yang sama dengan sinyal input yang diberikan ke rangkaian penguat tak-membalik (non-inverting amplifier) tersebut.

3. Pengguat PenjumlahRangkaian adder atau penjumlah sinyal dengan Op-amp adalah konfigurasi Op-Amp sebagai penguat dengan diberikan input lebih dari satu untuk menghasikan sinyal ouput yang linier sesuai dengan nilai penjumlahan sinyal input dan faktor penguatan yang ada. Pada umumnya rangkaian adder/penjumlah dengan Op-Amp adalah rangkaian penjumlah dasar yang disusun dengan penguat inverting atau non inverting yang diberikan input lebih dari 1 line. Rangkaian adder/penjumlah secara sederhana dapat dilihat pada gambar berikut.

Pada operasi adder/penjumlah sinyal secara inverting, sinyal input (V1, V2, V3) diberikan ke line input penguat inverting berturut-turut melalui R1, R2, R3. Besarnya penjumlahan sinyal input tersebut bernilai negatif karena penguat operasional dioperasikan pada mode membalik (inverting).

Besarnya penguatan tegangan (Av) tiap sinyal input mengikuti nilai perbandingan Rf dan Resistor input masing-masing (R1, R2, R3). Masing-masing tegangan output (Vout) dari penguatan masing-masing sinyal input tersebut secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:

Besarnya tegangan output (Vout) dari rangkaian adder/penjumlah inverting diatas dapat dirumuskan sebagai berikut.

PROSEDUR PERCOBAAN

1. Penguat Op Amp Inverting Hubungkan rangkaian sebagai berikut :

Rangkaian penguat Op-Amp

Set generator fungsi pada frekuensi 1 kHz, serta naikan amplitudonya sampai diperoleh sinyal keluaran maksimum tidak cacat, amati serta catat Vin dan Vout serta fasa yang terjadi

Ganti nilai RR dengan nilai resistansi seperti tertera dalam tabel 1.1 serta amati Vin ,Vout serta fasa nya, lengkapi tabel

2. Penguat Non Inverting

Menghubungkan rangkaian seperti gambar berikut

Penguat Non Inverting

Ulangi langkah pada prosedur sebelumnya serta lengkapi tabel berikut.3. Penguat Penjumlah

Hubungkan rangkaian seperti gambar dibawah:Rangkaian penjumlah

Hubungkan saklar S1, hitung tegangan output : ... volt. Tegangan input adalah 1,5 volt

Hubungkan saklar S1 dan S2, hitung tegangan output : ... volt . tegangan input adalah 1,5 volt. Hitung tegangan pada pin 2 Op-Amp:... volt . Dapatkah anda menjelaskan pengukuran ini ?Balikan polaritas B1, amati tegangan output untuk S1 tertutup dan S2 terbuka ... volt. Jika S2 tertutup dan S1 terbuka : ... volt. Jika kedua saklar tertutup :...volt.4. Offset Null

Menghubungkan rangkaian seperti gambar dibawah

Gambar Rangkaian offset voltage

Dalam kondisi power off, gunakan osiloskop atau multimeter untuk mengukur besarnya tegangan output Op-Amp (tanpa adanya sinyal masukan). Tegangan output ini sangat kecil sekali dan dinamakan output offset voltage Dalam kondisi power on, hitung besarnya output offset voltage : ... volt

Hubungkan rangkaian offset null seperti pada gambar diatas. Ubah nilai potensiometer sampai diperoleh tegangan output sebesar 0 volt. Dapatkah hal itu terjadi ?

Gambar Rangkaian offset null5. Common Mode Rejection Menghubungkan rangkaian seperti gambar berikut

Rangkaian common mode rejection

Set Generator frekuensi sebesar 4 Vpp 1kHz kemudian hubungkan ke input rangkaian. Hitung besarnya tegangan input : ... Vpp serta tegangan output : ... Vpp . Amati apa yang terjadi.D. HASIL PENGAMATAN1. Penguat Op-Amp InvertingPengukuranPerhitunganGambar

RfRr(k)V1ppV0 ppGain VO/VIFasaVoGain

10k101,081.081x1801,081x

4,71,082.182,01x1802,22.03x

3,31,083,062,83x1803,22,83x

331,080,360,33x1800,320,29x

Perhitungan

E. Penguat Op-Amp Non Inverting

PengukuranPerhitunganGambar

Rr(k)V1ppV0 ppGain VO/VIFasaVoGain

101,082,061,90x021,9x

4,71,083,162,9x03,122.92x

3,31,084,123,81x043,81x

331,081,401,2x01,31,29x

Perhitungan

4

1.3

F. Penguat PenjumlahNoPolaritasVin S1 (v)Vin S2 (v)VoutKeterangan

1( - +)1,50-1,47

2( - +)1,51,5-1,93

3( - +)1,50+1,49

4( - +)1,51,5+1,94

Rf = 10K

R1= 10K

R2= 3,3KPerhitungan

G. Offset VoltagePower SuplyVout

OFF0,062

ON1,945

H. Offset Null

Power SupplyVoutRx(ohm)

OFF0( set dimulai 0)13,75K

I. Common Mode RejectionInputF invinVout

GF1KHz4Vpp3,4 Vpp

ANALISA DATA1. Penguat Inverting

Dari data hasil pengamatan pada tabel diatas dapat kami analisa sesuai dengan data percobaan Penguat Op-Amp. Pada penguat Inverting ini inputnya dari positif (+) jadi sinyal outpunya beda fasa 180 dari inpunya dan bentuknya sama yaitu gelombang sinus. Untuk input Rf tetap atau konstan yaitu 10 k, dalam percobaan ini ada 4 percobaan yaitu dengan perbedaan Rr nya = 10 k, 3,3 k, 4,7 k, dan 33 k berikut analisanya :

Pada percobaan pertama menggunakan Rr = 10 k dan Rf = 10 k dan diperoleh Vpp sebesar 1.08 V dan Vo pp sebesar 1,08 V, sehingga mempunyai Gain sebesar 1x atau tidak ada penguatan dikarenakan Rr dan Rf nya nilainya sama yaitu 10 k. dengan perbedaan fasa 180. Untuk percobaan kedua dan ketiga ada penguatan pada Vo pp nya yaitu untuk percobaan kedua = 2,18 V dan yang ketiga = 3,06 V. Dan untuk Gainnya juga mengalami penguatan sebesar yaitu percobaan kedua = 2,01x dan percobaan ketiga = 2,83x. Disebabkan nilai Rr nya lebih kecil dari Rf nya sehingga terjadi penguatan dan beda fasa 180.

Dan untuk percobaan terakhir menggunakan Rr 33 k diperoleh Vpp sebesar 1.08 dan Vo pp sebesar 0,36 sehingga mempunyai Gain sebesar 0,33x dan mengalami pelemahan dengan beda fasa 180. Dikarenakan nilai dari Rr nya lebih besar dari pada Rf nya. Untuk pengukuran dan perhitungan dalam percobaan ini tidak terlalu beda jauh, sehingga dapat dikatakan sesuai dengan yang diharapkan.

2. Penguat Non InvertingDari data hasil pengamatan pada tabel diatas dapat kami analisa sesuai dengan data percobaan Penguat Op-Amp. Pada penguat Non-Inverting ini inputnya dari positif (-) jadi sinyal outpunya beda fasa 0 atau tidak bergeser dan bentuknya sama yaitu gelombang sinus. Untuk input Rf tetap atau konstan yaitu 10 k, dalam percobaan ini ada 4 percobaan yaitu dengan perbedaan Rr nya = 10 k, 3,3 k, 4,7 k, dan 33 k berikut analisanya :

Untuk percobaan Non-Inverting ini untuk percobaan pertama mengalami penguatan sebesar 2,06 V dan Gainnya sebesar 1,9x. Penguatan tersebut didapatkan dengan rumus sebagai berikut . Hasilnya tidak terlalu jauh dari perhitungannya dan terbukti terjadi penguatan 2x. Dan percobaan lainnya juga mengalami penguatan yaitu untuk percobaan Rr 4,7K diperoleh Vpp sebesar 1.08 dan Vo pp sebesar 3,16 sehingga mempunyai Gain sebesar 2,9x dengan beda fasa 0. Percobaan Rr 3,3K diperoleh Vpp sebesar 1.08 dan Vo pp sebesar 4,12 sehingga mempunyai Gain sebesar 3,81x dengan beda fasa 0. Percobaan Rr 33K diperoleh Vpp sebesar 1.08 dan Vo pp sebesar 1,40 sehingga mempunyai Gain sebesar 1,2x dengan beda fasa 0.

Dari hasil pengukuran dan perhitungan tidak terlalu jauh sehingga percobaan tersebut sesuai dengan yang diharapkan.

3. Penguat Penjumlah

Pada percobaan penguat penjumlah ini, pada rangkaiannya menggunakan umpan balik negatif dan kedua input di masukan ke input - (negatif), oleh karena itu output yang terjadi adalah berbalik 180o. Tegangan input seolah-olah dijumlahkan oleh rangkaian, padahal sebenarnya hanya memanfaatkan hubungan parallel tahanan input, dimana penetapan nilai tahanan yang sama pada masing-masing jalur input akan mengakibatkan penguatan yang teratur, sehingga tegangan keluaran akan didapat dengan penguatan yang teratur pula.

Pada percobaan dengan polaritas (- +) didapatkan Vin S1 1,5 dan Vin S1 0 hasil penjumlahan nya -1,47, dan hasil perhitungan nya menunjukan nilai -1,5. Maka nilai percobaan dan perhitungan sesuai

Pada percobaan dengan polaritas (- +) didapatkan Vin S1 1,5 dan Vin S1 1,5 hasil penjumlahan nya -1,94, dan hasil perhitungan nya menunjukan nilai -1,95. Maka nilai percobaan dan perhitungan sesuai.4. Offset Voltage Pada percobaan ini didapat Vout pada saat power suply OFF adalah 0,062 V

Pada percobaan ini didapat Vout pada saat power suply ON adalah 1,945 V.Pada percobaan diatas saat keadaan Power Suply OFF nilai Rx adalah 13,75 K Hal ini didapatkan dengan mencocokkan nilai potensiometer sehingga harga offset voltage dapat bernilai nol.5. Offset Null

Pada percobaan diatas saat keadaan Power Suply OFF nilai Rx adalah 13,75K. Hal ini karena dikami mengatur nilai potensio meter sehingga bernilai nol

6. Common Mode Rejection

Pada percobaan ini mendapatkan nilai input sebesar 3,4 V dan nilai output sebesar 4V. Hal ini berarti nilai output dari masukan op-amp tidak berubah terlalu jauh atau tidak jadi penguatan di sinyal masukan bahwa nilai dari CMRR op amp yang di gunakan pada percobaan ini sudah ideal.

KESIMPULAN1. Pada Penguat Inverting input yang diberikan bernilai negatif dan output nya bernilai positif dengan perbedaan fasa 180, pada semua percobaan terjadi penguatan jika nilai Rf lebih kecil dari Rr. Pada percobaan dengan nilai Rf 33K terjadi pelemahan karena nilai nya lebih besar dari RR2. Pada Penguat Inverting input yang diberikan bernilai negatif dan output nya bernilai positif dengan perbedaan fasa 0, pada semua percobaan terjadi penguatan jika nilai Rf lebih kecil dari Rr. Pada percobaan dengan nilai Rf 33K terjadi pelemahan karena nilai nya lebih besar dari RR3. Pada Pengguat Penjumlah terdapat dua input yang berbeda yaitu tegangan input seolah-olah dijumlahkan oleh rangkaian, padahal sebenarnya hanya memanfaatkan hubungan parallel tahanan input, dimana penetapan nilai tahanan yang sama pada masing-masing jalur input akan mengakibatkan penguatan yang teratur, sehingga tegangan keluaran akan didapat dengan penguatan yang teratur pula.4. Offset Voltage adalah tegangan yang berfungsi untuk menjadikan nilai output menjadi nol , jika ada dua input yang sama besar ,pada percobaan ini nilai offset voltage pada saat power suply OFF Vout 0,062V dan saat Power Suply ON Vout 1,945

5. Nilai yang didapatkan pada percobaan offset null adalah sebesar 13,75K . Nilai ini adalah nilai yang dibutuhkan agar Offset Voltage menjadi ideal .6. Common Mode Rejection Ratio yang dimiliki op amp pada percobaan ini adalah ideal karena sinyal input hampir sama dengan sinyal output . Yang artinya tidak terjadi penguatan di input