BAB I PENDAHULUAN

1.1 Tujuan 1. Memahami perangkaian op-amp inverting dan non-inverting 2. Memahami perbedaan op-amp inverting dan non-inverting 3. Memahami karakteristik operasional amplifier

1.2 Dasar Teori Operational amplifier (penguat operasional) atau yang sering disebut dengan op-amp adalah suatu alat dengan dua terminal input, yaitu + dan -. Kedua terminal tersebut disebut sebagai terminal inverting (membalik) dan non-inverting (non-membalik).

Gambar 1.1 Simbol rangkaian op-amp Op-amp yang idela mempunyai dua ketentuan, yaitu: 1. Tidak ada arus yang mengalir pada kedua terminal masukannya. 2. Tidak ada selisih tegangan di antara keuda terminal masukannya. Pada op-amp yang riil, arus yang bocor sangat kecil nilainya (kira-kira sebesar 40 femtoampere) akan mengalir ke dalam terminal masukannya. Di samping itu, di antara kedua terminal masukannya mungkin juga terdapat selisih tegangan yang sangat kecil. Akan tetapi, dibandingkan dengan

tegangan atau arus pada rangkaian lainnya, tegangan dan arus bocor ini terlalu kecil untuk dianalisis, dan umumnya tidak akan mempengaruhi perhitunganperhitungan yang akan dilakukan. Rangkaian Membalik dan Nonmembalik Dalam sebuah rangkaian membalik, sinyal input tersambung melalui R1 ke terminal membalik dari op amp dan terminal outputnya tersambung kembali melalui resistor umpan balik R2 ke terminal membalik. Terminal nonmembalik A dari op amp di-ground-kan (nol volt). Dengan umpan balik, input membalik dan nonmembalik berada pada tegangan yang sama sehingga B juga harus secara efektif di-ground-kan. Untuk op amp yang ideal, arus yang memasuki simpul B adalah nol.

Gambar 1.2 Rangkaian penguat membalik Untuk mendapatkan keuntungan (gain) dari rangkaian membalik v2/v1, terapkan KCL terhadap arus yang sampai pada simpul B:

Dalam sebuah rangkaian nonmembalik, sinyal input sampai pada terminal nonmembalik dari op amp. Terminal membaliknya tersambungkan ke output melalui R2 dan juga ke pentahanan (ground) melalui R1.

Gambar 1.3 Rangkaian penguat nonmembalik Untuk mendapatkan keuntungan v2/v1, terapkan KCL pada simpul B. Terminal A dan B keduanya berada pada tegangan v1 dan op ampnya tidak menyerap arus.

Sumber : - Rangkaian Listrik Edisi Keenam oleh William H. Hayt, Jack E. Kemmerly Durbin dan Steven M. - Schaums Easy Outlines Rangkaian Listrik oleh Mahmood Nahvi Dasar Teori Tambahan: 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. Rumusnya :

Gambar 1.4 Rangkaian inverting Amplifier Sumber: http://journal.mercubuana.ac.id/data/2_Op-amp.pdf

Dalam prakteknya, pengunaan operational amplifier atau op amp sangat dibutuhkan dalam beberapa rangkaian. Dalam rangkaian elektronika, operational amplifier bisa berfungsi sebagai umpan balik, penguat, penjumlah, pengurang, pengali, penyangga, dan lainnya. Sesuai dengan aplikasi yang anda buat. Lebih singkatnya ada beberapa rangkaian dasar operational amplifier yang secara internasional menjadi dasar untuk pembuatan sebuah rangkaian elektronika. Untuk itu diperlukan pemikiran dan design yang lebih lanjut untuk menuangkannya ke dalam layout PCB untuk dijadikan sebuah rangkaian. Sumber: http://elektronika-elektronika.blogspot.com/2007/07/aboutoperational-amplifier.html

BAB II PROSEDUR PERCOBAAN

2.1 Alat dan Bahan Tabel 2.1 Alat dan Bahan No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Power Supply PC Multimeter Function Generator UniTr@in interface dan UniTr@in experimenter Jumper Resistor 100k Resistor 49,9k IC Op-Amp Resistor 200k Resistor 20k Resistor 10k Alat dan Bahan Jumlah 2 1 2 1 1 7 1 1 2 1 1 2

2.2 Prosedur Percobaan Intvertering Amplifier 1. Gain Factor

Gambar 2.1 Kartu Percobaan SO4203-7W

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Hidupkan komputer dan power supply UniTr@in dihidupkan Dimasukkan kartu percobaan SO4203-7W ke UniTr@in Dibuka aplikasi L@bSoft pada komputer Dihubungkan jumper B- ke ground Dihubungkan jumper dari ground ke X13 Dihubungkan jumper dari B+ ke S Dihubungkan jumper S ke X9 Dihubungkan jumper dari A- ke X21

10. Dihubungkan jumper A+ ke X20 11. Dihubungkan jumper dari X16 ke X17 12. Dibuka DC Source pada aplikasi L@bSoft 13. Diatur range pada 1 volt 14. Diatur tegangan keluarannya 0,5 volt 15. Dibuka voltmeter A 16. Diatur range pada voltmeter A 2 volt DC 17. Diatur mode operasinya pada AV 18. Dicatat hasil pengukuran tegangan keluaran pada voltmeter B 19. Output voltage (V in) diatur 1 volt 20. Dicatat hasil tegangan V out 2. Feedback Resistance

Gambar 2.2 Kartu Percobaan SO4203-7W 1. Diulangi langkah 4 sampai dengan 9 2. Dihubungkan jumper dari X16 ke X15 3. Diklik pada menu Instruments

4. Dibuka Voltage Source 5. Diklik DC Source 6. Voltage atau tegangan input (V in) diatur 0,5 volt dan power DC source dihidupkan. 7. Hasil tegangan output (V out) dicatat 3. Input Resistance Change

Gambar 2.1 Kartu Percobaan SO4203-7W 1. Langkah 4 sampai 6 pada percobaan pertama diulang 2. Jumper pada posisi S dan X5 dimasukkan 3. Langkah 8 dan 9 pada percobaan pertama diulang 4. Langkah 2 pada percobaan kedua diulang 5. Jumper pada posisi X7 dan X6 dimasukkan 6. Langkah 3 sampai 5 pada percobaan kedua diulang 7. Hasil pengukuran tegangan output (V out) dicatat

4. Cut Off Frequency 1. Rangkaian yang digunakan masih sama seperti percobaan sebelumnya 2. Power DC dimatikan 3. Gambar function generator diklik 4. Amplitude dengan 1:10 dan 100% diatur 5. Singal shape diatur sinusoidal

6. Gambar voltage A (V out) diklik 7. Measurement diatur range 20 volt AC 8. Operating diatur mode P 9. Gambar voltmeter B diklik ( V in) 10. Measurement range diatur 2 volt AC 11. Operating mode P diatur 12. Frequensi pada function generator diatur 0,1 kHZ 13. Power pada function generator dihidupkan 14. Hasil pengukuran tegangan output dicatat pada table yang telah disediakan 15. Langkah 12 sampai 14 untuk frequency 0,2,0.5,1,5,10,50,100 k HZ 16. Tampilan grafiknya dilihat

Non Invertering Amplifier 1. Gain Factor 2. Jumper pada posisi B- dan groun dimasukkan 3. Jumper pada posisi graun dan X33 dimasukkan 4. Jumper pada posisi B+ dan S dimasukka 5. Jumper pada posisi S dan X26 dimasukkan 6. Jumper pada posisi A- dan X36 dimasukkan 7. Jumper pada posisi A+ dan X37 dimasukkan 8. Gambar DC source diklik 9. Output voltage diatur 1 volt 10. Gambar voltmeter A (V out) diklik 11. Measurement diatur pada range 20 volt DC 12. Operating mode AV diatur 13. Gambar voltmeter B diklik 14. Measurement diatur pada range 2 volt AC 15. Operating mode AV diatur 16. Hasil pengukuran tegangan output dicatat 17. Input voltage diatur 1 volt 18. Hasil tegangan output dicatat

2. Feed Back Resistance 1. Langkah 1 sampai 6 yang diatas diulangi 2. Jumper pada posisi X23 dan X22 dimasukkan 3. Instrument diklik 4. Voltage source diklik 5. DC source diklik 6. Voltage input (V in) diatur 0,5 volt 7. Power DC supplay dihidupkan 8. Hasil pengukuran tegangan output ( V out) dicatat

BAB III ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

3.1 Data Hasil Percobaan 1. Inverting 3. Gain Factor Table 3.1 data percobaan inverting pada pengukuran gain factor No. 1 2 RS 10k 10k RF 49.9k 49.9k Vin 0.5V 1.01V Vout -2.5V -5.0V

3. Feedback Resistance Change Table 3.2 data percobaan inverting pada pengukuran feedback resistance change No. 1 RS 10k RF 200k Vin 0.5V Vout -10.0V

3. Input Resistance Change Table 3.3 data percobaan inverting pada pengukuran input resistance change No. 1 RS 20k RF 200k Vin 0.5V Vout -5.0V

3. Cut-off Frequency Table 3.4 data percobaan inverting pada pengukuran cut-off frequency No. 1 2 3 4 f/kHz 0.1 0.2 0.5 1 V/V 9.0 10.0

5 6 7 8 9 10

2 5 10 20 50 100

11.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0

1. Non Inverting 1. Gain Factor Table 3.5 data percobaan non-inverting pada pengukuran gain factor No. 1 2 RS 10k 10k RF 100k 100k Vin 0.5V 1V Vout 5.6V 11.1V

2. Feedback Resistance Change Table 3.6 data percobaan non-inverting pada pengukuran feedback resistance change No. 1 RS 10k RF 10k Vin 1V Vout 2.1V

3.1 Analisa Data 1. Inverting Percobaan Pertama dengan Vin = 0,5 A. Gain Vektor Dik: RS = 10k RF = 49,9k Vin = 0,5 Dit: a. Vout = ?

b. Gain V =..? c. Galat dari semua pengukuran dan perhitungan? Penyelesaian: a. b. c. Vout = Gain V = Galat = | = | = - 4,99 v =|

-2,495 v

|

= 0,20%

Percobaan Kedua dengan Vin = 1,01 Dik: RS = 10k RF = 49,9k Vin = 1,01 Dit: a. Vout = ? b. Gain V =..? c. Galat dari semua pengukuran dan perhitungan? Penyelesaian: a. Vout = b. Gain V = c. Galat = | = | = - 4,9 v =|

-5 v

|

= 2,04%

B. Feedback Resistance Change Dik : RS = 10k RF = 200k Vin = 0,5

Dit: a. Vout = .? b. Gain V =? Penyelesaian: a. Vout = b. Gain V = c. Galat = | = | = - 20 v =|

-10 v

|

= 0%

C. Input Resistance Change Dik: RS = 20k RF = 200k Vin = 0,5 Dit: a. Vout = ? b. Gain V =..? c. Galat dari semua pengukuran dan perhitungan? Penyelesain: a. b. c. Vout = Gain V = Galat = | = = - 10 v | =|

-5 v

|

= 0%

D. Cut off frequency

Gambar 3.1 Grafik percobaan Cut-Off frequency 2. Non Inverting A. Gain Factor Dik: RS = 10k RF = 100k VIN = 0,5 v Vin = 1 v Dit: a. Vout = ? b. Gain V =..? c. Galat dari semua pengukuran dan perhitungan? Penyelesaian: a. Vout = b. Gain V = = = 10,3 v 5,3 v

c. Galat = | d. Vout = e. Gain V = f. Galat = | =

|

=|

| 11 v

= 5,6%

= 11 v | =|

|

= 0,9%

B. Feedback Resistance Change Dik: RS = 10k RF = 10k VIN = 1v Dit: a. Vout = ? b. Gain V =..? c. Galat dari semua pengukuran dan perhitungan? Penyelesaian: a. b. c. Vout = Gain V = Galat = | = = 2v | =|

2v

|

= 5%

3.1 Pembahasan Pada percobaan modul 6, yaitu operational amplifier (penguat operasional) dilakukan sebanyak 6 kali percobaan. Percobaan tersebut dikelompokkan dalam 2 kategori, yaitu inverting (membalik) dan non-iverting (nonmembalik). Percobaan dilakukan dengan simulasi menggunakan aplikasi L@bSoft dan perangkat praktikum UniTr@in serta satu buah kartu percobaan operational amplifier dengan tipe SO4203-7W. Lalu digunakan jumper dan konektor penghubung untuk dilakukan percobaan terhadap operational amplifier.

Pada

percobaan

pertama,

dilakukan

percobaan

dengan

dengan

kategori/cara perangkaian op-amp secara membalik. Pada kategori ini dilakukan sebanyak 4 kali percobaan, yaitu percobaan Gain Factor, Feedback Resistance Change, Input Resistance Change dan Cut-off Frequency. Cara perangkaian jumper untuk keempat percobaan ini sama, perbedaannya hanya pada pemasangan beberapa konektor yang difungsikan sebagai jumper pada kartu percobaan SO4203-7W. Percobaan-percobaan ini dilakukan dengan menggunakan sumber tegangan DC Source, kecuali pada percobaan Cut-Off yang menggunan Function Generator. Keempat percobaan tersebut digunakan 2 buah Voltmeter. Pada percobaan Gain Factor, Feedback Resistance Change dan Input Resistance Change voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan yang masuk dan tegangan yang keluar. Sedangkan pada percobaan Cut-off Frequency, voltmeter digunakan untuk mengukur arus untuk mengetahui salah satu karakteristik op-amp, yaitu op-amp akan bekerja stabil pada besaran arus tertentu dan jika frekuensi terus dinaikkan tidak akan ada peningkatan kinerja op-amp lagi atau dengan kata lain op-amp berada pada keadaan cut-off. Semua hasil percobaan tersebut dicatatkan pada tabel hasil pengamatan untuk kemudian dianalisa datanya. Setelah percobaan inverting selesai, dilanjutkan percobaan non-inverting sebanyak 2 kali percobaan. Yaitu Gain Factor dan Feedback Resistance

Change. Cara perangkaian jumper pada kedua percobaan ini berbeda dengan cara peangkaian jumper pada percobaan pertama. Jumper-jumper tersebut dihubungkan pada rangkaian nonmembalik pada kartu percobaan SO4203-7W yang telah dipasangkan pada perangkat percobaan UniTr@in. Kemudian dilakukan pemasukan tegangan dengan menggunakan DC Source dan kemudian diukur tegangan masuk dan keluarnya. Hasil tersebut dicatatkan di tabel hasil pengamatan.

BAB IV PENUTUP

4.1 Kesimpulan 1. Operational amplifier adalah komponen yang penting dan banyak digunakan dalam rangkaian elektronik berdaya rendah. 2. Op-amp digunakan sebagai penguat, misalnya penguat pada pengeras suara. 3. Op-amp mempunyai dua input, yaitu input inverting (membalik) dan noninverting (nonmembalik). 4. Terminal + pada op-amp merupakan terminal non-inverting. 5. Terminal - pada op-amp merupakan terminal inverting. 6. Cut-off frequency adalah kondisi dimana op-amp akan bekerja stabil walaupun frekuensinya terus dinaikkan. 7. Pada rangkain inverting penguatannya (Vout) bernilai negatif, sedangkan pada rangkaian non-inverting penguatannya (Vout) bernilai positif. 8. Op-amp hanya mempunyai 1 terminal output. 9. Op-amp akan cut-off pada frekuensi 5 kHz. 10. Pengujian kondisi cut-off op-amp yaitu dengan cara memberikan arus dan frekuensi yang terus dinaikkan nilainya terhadap op-amp sampai op-amp berhenti bekerja.

DAFTAR PUSTAKA

Hayt, William H., Durbin, Jack E. Kemmerly & M., Steven 2006. Rangkaian Listrik Edisi Keenam. Jakarta: Erlangga. Nahvi, Mahmood & Edminister, Joseph. 2004. Schaums Easy Outlines Rangkaian Listrik. Jakarta: Erlangga. Percobaan 3 Rangkaian Op Amp, Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika Institut Teknologi Bandung.

http://labdasar.ee.itb.ac.id (27 Maret 2012).

LAMPIRAN MODUL 6 KELOMPOK 23

1. Inverting 1. Gain Factor No. 1 2 RS 10k 10k RF 49.9k 49.9k Vin 0.5V 1.01V Vout -2.5V -5.0V

2. Feedback Resistance Change No. 1 RS 10k RF 200k Vin 0.5V Vout -10.0V

3. Input Resistance Change No. 1 RS 20k RF 200k Vin 0.5V Vout -5.0V

4. Cut-off Frequency No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 f/kHz 0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 50 100 V/V 9.0 10.0 11.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0

2.

Non Inverting 1. Gain Factor No. 1 2 RS 10k 10k RF 100k 100k Vin 0.5V 1V Vout 5.6V 11.1V

2. Feedback Resistance Change No. 1 RS 10k RF 10k Vin 1V Vout 2.1V

Darussalam, 23 Maret 2012

Mutawakkil

TUGAS 1. 2. Bandingkan dua faktor penguatan. Faktor penguatan berubah setelah meningkatkan tegangan masukan dalam batas-batas akurasi pengukuran Dalam contoh kedua pengukuran resistansi umpan balik empat kali lipat. Apa efek terhadap penguatan Jawab: b. Penguatan juga empat kali lipat

3. Grafik menunjukkan kurva tegangan output rangkaian. (gambar di bawah) apa fungsi penguat operasional kabel tersebut? Jawab: b. Inverting amplifier

4. Apa fungsi dari kabel penguat amplifiers dari gambar dibawah Jawab: b. Inverting Amplifier

5. Pada pengukuran resistansi umpan balik dikurangi menjadi sepersepuluh dari nilai aslinya, ap efeknya terhadap penguatan? Jawaban: d. Gain di reduksikan menjadi sekitar sepersepuluh dari nilai asli 6. Apa yang di maksud dengan cut-off frekuensi? Jawab: Cut-off frekuensi adalah batas dimana amplifier berhenti bekerja, dengan kata lain penguatannya sudah mencapai maksimum pada frekuensi tertentu