teristik Op

Modul 5 (Praktikum Elektronika 1)- Maya Apriliani N 1

Laporan Praktikum

Elektronika 1

Modul Praktikum

[Karakteristik OP-AMP]

Nama : Maya Apriliani Nillasari

NPM : 1406529286

Rekan Kerja : Gilbert R S

Kelompok : 5

Hari : Kamis

Tanggal : 5 November 2015

Modul Ke : 5

Ko-PJ Muhammad Azzam

Asisten Lab.

Laboratorium Elektronika – Departemen Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Indonesia

Depok

2015


MODUL 5

KARAKTERISTIK OP-AMP

A. TUJUAN

1. Mencari arus bias input

2. Mengukur dan mengnolkan tegangan offset input

3. Mengukur CMRR

4. Mengamati efek pemberian daya pada bandwidth

B. PENDAHULUAN

Pada kenyataannya dipasaran sulit sekali didapatkan op-amp yang ideal. Untuk rangkaian

instrumentasi yang membutuhkan penguatan yang stabil dan mendekati nilai pada teori harus

dilakukan kompensasi sehingga didapatkaan performance yang mendekati keadaan yang

ideal.

Op Amp

Operational amplifier (OpAmp) merupakan komponen IC (komponen terpadu) dimana

rangkaian dalam komponen terpadu ini mengandung beberapa transistor, resistor, dioda, dan

capacitor yang dibuat dalam satu wadah (paket) dan hanya terminal yang perlu saja yang

dihubungkan keluar. Amplifier (penguat) adalah komponen yang dapat merubah suatu sinyal

dari suatu level tertentu ke suatu sinyal dengan level yang berbeda, dimana sinyal tersebut

bisa berupa sinyal tegangan atau sinyal arus. Komponen OpAmp yang paling dikenal adalah

OpAmp 741, dan semua OpAmp prinsip kerjanya sama seperti pada OpAmp 741. Kemasan

komponen OpAmp tersedia dalam 3 bentuk paket yaitu paket jalur ganda ( DIL package),

paket bundar (TO package), dan paket lempengan (Flat package).

Operational amplifier merupakan salah satu komponen analog yang sering digunakan

dalam berbagai aplikasi rangkaian elektronika. Aplikasi op-amp yang paling sering

digunakan adalah rangkaian inverter, non-inverter, intregator dan differensiator. Pada op-amp

memiliki 2 rangkaian feedback (umpan balik) yaitu feedback negative. Feedback negative

pada op-amp memegang peranan penting. Sedangkan umpan balik positif akan memberikan

osilasi dan umpan balik negative akan memberikan penguatan yang dapat diukur. Op-amp

memiliki 2 masukan. Input op-amp ada 2 macam yaitu input inverting dan non-inverting. Op-


amp ideal memiliki open loop gain yang tak terhingga besarnya. Contohnya adalah op-amp

741 yang memiliki tipikal open loop gain sebesar 104-105. Penguatan yang sebesar ini

membuat op-amp tidak stabil dan penguatannya menjadi tidak terukur. Dalam hal ini, peran

umpan balik negative diperlukan sehingga op-amp dapat dirangkai menjadi aplikasi dengan

niklai penguatan yan terukur.

Karakteristik Op-AMP

Pada dasarnya op-amp merupakan sebuah differensial amplifier yang memiliki 2 input

masukan yaitu inverting dan non inverting. Rangkaian dasar tersebut dapat dilihat melalui

gambar 1 berikut ini :

Pada rangkaian diatas dapat diketahui bahwa tegangan output (Vout) adalah Vout=A(V1-

V2) dengan A adalah penguatan dari penguat differensial. Titik input V1 dikatakan sebagai

input non inverting karena tegangan output satu fawse dengan V1. Sedangkan titik V2

dikatakan input inverting karena dengan berlawanan fase dengan tegangan output.

Karakteristik ideal dari op-amp adalah sebagai berikut :

Memiliki gain yang tinggi

Memiliki bandwidth yang lebar

Impedansi input besar

Impedansi output kecil

Bersifat stabil

Konsumsi daya rendah

Noise yang rendah


Tetapi pada prakteknya, ada beberapa karakteristik lain dari Op-amp :

Arus bias input (Input bias current). Pada prakteknya akan ada aliran arus yang mengalir ke

dalam kedua input opamp. Arus ini adalah arus bias mundur transistor. Arus bias input

didefinisikan sebagai:

I bias = (I1 + I2 ) / 2

Arus Offset input (Input offset current). Arus offset input merupakan perbedaan arus bias

input dari kedua terminal input

I os = │ I1 – I2│

Tegangan offset input ( Input offset voltage). Bila V1 dan V2 berada pada tegangan yang

sama, tegangan output idealnya harus nol, karena Vo = Ad ( V2 – V1). Tetapi pada

prakteknya akan ada tegangan pada output. Tegangan offset input didefinisikan sebagai

perbedaan tegangan yang harus disupplaykan pada kedua terminal input agar tegangan output

sama dengan nol.

Differensial voltage gain ( Ad ). Merupakan gain bila perbedaan sinyal tegangan input

disupplaykan pada kedua terminal input.

Common mode voltage gain ( Ac ). Merupakan gain bila suatu sinyal input yang sama

disupplaykan pada kedua termi nal input opamp.

Common mode rejection ratio ( CMRR ). Merupakan perbandingan antara Ad dan Ac dalam

satuan dB. CMRR = Ad / Ac.

Supply voltage rejection ratio ( SVRR ). SVRR = Perubahan dalam tegangan supplay.

Perubahan dalam tegangan offset input

Slew Rate. Merupakan ukuran waktu yang dibutuhkan untuk mensaklarkan output dari

minimum tegangan negatip ke maximum tegangan positip. SR = ∆V / ∆T.

Full power bandwidth ( f FPBW ). f FPBW merupakan frekwensi terbesar dari tegangan

sinus penuh yang dapat di outputkan opamp tanpa terjadinya efek slew rate. Jika output,Vo =

Vom sin (2πft), maka gradinnya: dVo/ dt = 2πf Vom cos (2πft). Gradien akan maximum bila

cos (2πft) = 1. Maka │ dVo/ dt │= 2πf Vom, dimana f adalah f FPBW. Jadi SR = 2π f FPBW

Vom. Dan f FPBW = SR / (2π Vom).


Arus Bias Input

Arus bias input adalah arus DC yang diperlukan oleh input amplifier untuk mendapatkan

titik operasi awal dan merupakan nilai rata-rata dari dua arus input. Arus bias input

didefinisikan sebagai berikut :

Ibias = (I1+I2)/2

Tegangan Offset Input

Tegangan offset adalah tegangan yang terjadi akibat tidak samanya transistor Q1 dan Q2

pada differential amplifier yang merupakan bagian dari op-amp. Tegangan offset merupakan

tegangan DC yang timbul pada output meskipun di input tidak ada sinyal atau input di

groundkan. Hal tersebut bisa terjadi karena tidak samanya arus kolektor pada Q1 dan Q2.

Contohnya IC1 < IC2 yang diakibatkan dari perbedaan tegangan pada basisnya

(Vbe1>Vbe2). Hal ini menimbulkan tegangan DC pada output dimana Vout=Ic2.Rc-Ic1.Rc.

tegangan DC eror ini disebut sebagai tegangan offset.

Untuk menghindari tegangan offset pada output, pada salah satu input ditambahkan

tegangan DC yaitu Vos= Vbe1-Vbe2 yangmenyebabkan Vout=0. Tambahan tegangan pada

salah satu input untuk menghilangkan terjadinya tegangan offset pada output disebut dengan

tegangan offset input (=Vos). Nilai tipikal tegangan offset input dari suatu Op-Amp kira kira

2 mV. Pada setiap komponen Op-AMP selalu diberikan komponensial sebagai tegangan

offset input yang dapat diatur dan untuk menghasilkan tegangan offset pada output=0.

Tegangan offset input akan berubah sesuai dengan perubahan temperature yang terjadi pada

op-amp. Nilai tipikal untuk perubahan tegangan offset input disebabkan oleh temperature

yaitu sekitar 5mV/oC – 50uV/oC. Tegangan offset input menyatakan seberapa jauh v+ dan v-

terpisah untuk mendapatkan keluaran 0 volt.

Tegangan offset yang disebabkan oleh arus offset input dinyatakan sebagai berikut :

Vos = I1.Rin – I2.R2 = (I1 – I2) Rin = Ios.Rin

Sehingga tegangan output error akan menjadi : Vout(Error) = Av.Ios.Rin. Perubahan arus

offset yang disebabkan oleh temperature akan mengakibatkan perubahan pada tegangan

output error.


CMRR

Parameter CMRR (Commom Mode Rejection Ratio) pada sebuah Op-Amp merupakan

salah satu parameter yang penting dan menentukan kualitas dari penguat operasional (Op-

Amp) tersebut. Dimana semakin tinggi nilai parameter CMRR (Commom Mode Rejection

Ratio) ini maka Op-Amp memiliki respon frekuensi yang semakin baik. Parameter CMRR

ini cukup penting untuk menunjukkan kinerja op-amp tersebut. Op-amp dasarnya adalah

penguat diferensial dan mestinya tegangan input yang dikuatkan hanyalah selisih tegangan

antara input v1 (non-inverting) dengan input v2 (inverting). Karena ketidak-idealan op-amp,

maka tegangan persamaan dari kedua input ini ikut juga dikuatkan. Parameter CMRR

diartikan sebagai kemampuan op-amp untuk menekan penguatan tegangan ini (common

mode) sekecil kecilnya. CMRR didefenisikan dengan rumus CMRR = ADM/ACM yang

dinyatakan dengan satuan dB. Contoh penerapan CMRR adalah sebagai berikut : op-amp

dengan CMRR = 90 dB, ini artinya penguatan ADM (differential mode) adalah kira-kira

30.000 kali dibandingkan penguatan ACM (commom mode). Kalau CMRR-nya 30 dB, maka

artinya perbandingannya kira-kira hanya 30 kali. Kalau diaplikasikan secara real, misalkan

tegangan input v1 = 5.05 volt dan tegangan v2 = 5 volt, maka dalam hal ini tegangan

diferensialnya (differential mode) = 0.05 volt dan tegangan persamaan-nya (common mode)

adalah 5 volt.

CMRR yang makin besar maka op-amp diharapkan akan dapat menekan penguatan

sinyal yang tidak diinginkan (common mode) sekecil-kecilnya. Jika kedua pin input


dihubung singkat dan diberi tegangan, maka output op-amp mestinya nol. Dengan kata lain,

op-amp dengan CMRR yang semakin besar akan semakin baik.

Formula CMRR Dalam desibel (dB) LM714 termasuk jenis op-amp yang sering

digunakan dan banyak dijumpai dipasaran. Contoh lain misalnya TL072 dan keluarganya

sering digunakan untuk penguat audio. Tipe lain seperti LM139/239/339 adalah opamp yang

sering dipakai sebagai komparator. Di pasaran ada banyak tipe op-amp. Cara yang paling

baik pada saat mendesain aplikasi dengan op-amp adalah dengan melihat dulu karakteristik

opamp tersebut. Saat ini banyak op-amp yang dilengkapi dengan kemampuan seperti current

sensing, current limmiter, rangkaian kompensasi temperatur dan lainnya. Ada juga op-amp

untuk aplikasi khusus seperti aplikasi frekuesi tinggi, open colector output, high power

output dan lain sebagainya.

Untuk 741C CMRR-nya adalah sebesar 90 dB pada frekuensi rendah. Pada sinyal yang

sama, satu sinyal adalah sinyal yang diinginkan dan yang lain adalah sinyal common mode,

sinyal yang diinginkan akan lebih besar 909 dB pada keluarannya daripada sinyal common-

mode. Jika menggunakan angka, ini berarti bahwa sinyal yang diinginkan kira-kira akan

lebih besar 30.000 kali daripada sinyal common-mode. Pada frekuensi yang lebih tinggi, efek

reaktif menurunkan CMRR, seperti yang diperlihatkan pada gambar 7.2. Perhatikan bahwa

besar CMRR kira-kira 75 dB pada 1 kHz, 56 dB pada 10 kHz, dan seterusnya

Efek Pemberian Daya pada Bandwidth

Lebar bidang frekuensi yang menentukan ukuran bandwidth dari suatu respon frekuensi

dibatasi oleh f1 (atau fL) untuk frekuensi rendah dan f2 (atau fH) untuk frekuensi tinggi.

Istilah f1 dan f2 ini biasanya disebut dengan frekuensi corner, cutoff, break, atau half power

(setengah daya). Nilai penguatan pada titik f1 dan f2 ini adalah sebesar 0.707 Avmid. Faktor

sebesar 0.707 ini dipilih karena pada titik ini daya keluaran menjadi setengah dari daya

keluaran pada frekuensi menengah. Daya output pada frekuensi menengah, (POmid) :


Meng-nol-kan op-amp 741

Kompensasi dan peng-nol-an op-amp 741

Sebuah penguat diferensial memiliki bias dan offset input yang menghasilkan kesalahan

output saat tidak ada sinyal masukan. Adanya arus bias input karena pada sebuah penguat

operasional yang terintegrasi nilai βdc dari tiap transistor sedikit berbeda yang berarti arus

basis sedikit berbeda Adanya tegangan offset karena hambatan pada tiap kolektor yang

mungkin berbeda sehingga adanya tegangan kesalahan dan adanya tegangan offset.

Pada banyak aplikasi, kesalahan output sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Tetapi jika

kesalahanoutput ini tidak dapat diabaikan, seorang perancang dapat menguranginya dengan

menggunakan resistor-resistor basis yang sama. Ini akan menghilangkan masalah arus bias,

tetapi tidak untuk arus atau tegangan offset. Inilah sebabnya mengapa paling baik

menghilangkan kesalahan output dengan menggunakan rangkaian pe-nol-an (nulling) yang

terdapat pada lembar data.

Kapasitor kompensasi dalam 741C melakukan fungsi yang sangat penting. Ia mencegah

osilasi yang dapat menginterferensi dengan sinyal yang diinginkan. Tetapi terdapat suatu


kerugian. Kapasitor kompensasi perlu diisi dan dibuang muatannya. Ini menciptakan batas

kecepatan untuk seberapa cepat keluaran penguat operasional dapat berubah.

Anggap tegangan masukan penguat operasional adalah tegangan anak tangga positif,

transisi tiba-tiba dalam tegangan dari satu tingkat dc ke tingkat dc yang lebih tinggi. Jika

penguat operasional tersebut sempurna, kita akan memperoleh respons ideal. Sebaliknya,

keluaran adalah bentuk gelombang eksponensial positif seperti yang ditunjukkan. Ini terjadi

karena kapasitor kompensasi harus diisi sebelum tegangan keluaran dapat berubah ke tingkat

yang lebih tinggi. Kemiringan awal bentuk gelombang eksponensial ini disebut slew rate,

disimbolkan SR. Definisi slew rate adalah:

SR = t

vout

C. ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN

1. Sumber tegangan 15V

2. Osiloskop

3. Multimeter

4. Generattor fungsi

5. Op-amp 741

6. Resistor (100 Ω, 1K, 10K, 100K, 200K, dan 1 M) dan variabel resistor (5K)

7. Kapasitor (1uF dan 10uF)

D. PROSEDUR PERCOBAAN

I. ARUS BIAS INPUT

1. Menyusun rangkaian seperti pada gambar 11.1

U2

741

3

2

4

7

6

51R1

200kΩ

R2

200kΩ

V1

1 Vpk 1kHz 0°

R3

10kΩ

VCC

15V

VEE

-15V


2. Mengatur Osiloskop pada coupling DC dan tegangan rendah diukur dalam orde mV

3. Mencatat tegangan pada kaki input inverting dan nonoinverting serta tegangan output

4. Mematikan Power ke op-amp dan mengganti dengan op-amp lain

5. Mengulangi langkah 1 sampai 3

6. Menghitung arus input pada kaki-kaki op-amp (dengan hukum ohm) dan harga rata-

rata dari arus input tersebut disebut sebagai arus input bias

II. MENGUKUR CMRR

1. Menyusun rangkaian seperti gambar 11.2

2. Memberi sinyal input seberas 1Vpp dengan frekuensi 1KHz

3. Mencatat tegangan pada kaki output Vout

4. Mematikan Power ke op-amp dan mengganti dengan op-amp lain


III. TEGANGAN OFFSET INPUT

1. Menyusun rangkaian seperti gambar 11.3

U2

741

3

2

4

7

6

51

VCC

5V

VEE

-5V

R1

100kΩ

R2

100kΩ

V1

0.5 Vpk 1kHz 0°

R3

100kΩ

R4

100kΩ

R5

100kΩ

U2

741

3

2

4

7

6

51

R1

100Ω

R2

100Ω

R3

100kΩ

R4

1kΩ

V1

2 Vpk 1kHz 0°

VCC

15V

VEE

-15V

VCC

15V

50 %

R5

Key = A 5kΩ


2. Mencatat tegangan pada kaki output Vout

3. Menghitung Vindengan perubahan Vin= -Vout/100.000, tegangan tersebut adalah

tegangan offset input

4. Memberikan variabel resistor pada kaki 1 dan 5 untuk menghilangkan tegangan offset

input

5. Mengatur variabel resistor agar tegangan output = 0 V

6. Mematikan Power ke op-amp dan mengganti dengan op-amp yang lain


IV. SLEW RATE


2. Mencatat pada tegangan kaki output Vout

3. Menghitung Vin dengan persamaan Vin = -Vout/100.000, tegangan tersebut

dinamakan tegangan offset input

4. Mematikan power ke op-amp dan ganti dengan op-amp yang lain


U2

741

3

2

4

7

6

51

R2

1kΩV1

12 V

R1

10kΩ

R3

10kΩ

VCC

15V

VEE

-15V


V. BANDWIDTH


2. Memberi sinyal sinusoidal dengan frekuensi I KHz dan tegangan 1 Vpp

3. Memperbesar frekuensi secara perlahan sehingga gelombang mulai berbentuk

segitiga. Frekuensi tersebut adalah bandwidth op-amp tersebut. Mencatat

frekuensi tersebut

4. Mematikan power ke op-amp dan mengganti dengan op-amp yang lain

5. Mengulangi langkah 1 s.d 4

E. TUGAS PENDAHULUAN

6. Apa yang dimaksud dengan :

Arus bias input

Tegangan offset

Slew rate

CMRR

Arus bias input adalah arus DC yang diperlukan oleh input amplifier untuk

mendapatkan titik operasi awal dan merupakan nilai rata-rata dari dua arus input,

karena dalam sebuah penguat operasional nilai βdc sedikit berbeda dari tiap

transistor sehingga arus bias pun sedikit berbeda.

U2

741

3

2

4

7

6

51

R2

1kΩ

R1

10kΩ

R3

10kΩ

VCC

1V

VEE

-1VV1

1 Vpk 1kHz 0°

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _


Tegangan Offset adalah tegangan yang terjadi akibat tidak samanya transistor Q1

dan Q2 pada differential amplifier yang merupakan bagian dari op-amp.

Tegangan offset merupakan tegangan DC yang timbul pada output meskipun di

input tidak ada sinyal atau input di groundkan. Hal tersebut bisa terjadi karena

tidak samanya arus kolektor pada Q1 dan Q2. Tegangan offset juga merupakan

tegangan yang timbul pada keluaran saat nilai inputannya nol. Tegangan ini

digunakan untuk menentukan suhu terendah yang bisa dibaca alat ukur

ini.Tegangan yang harus diterapkan dalam terminal input untuk menggerakkan

output ke nol adalah tegangan offset input.

Slew Rate adalah perubahan pada tegangan keluaran dibagi dengan perubahan

pada waktu. Slew rate mewakili respons tercepat yang dimiliki penguat

operasional.

CMRR adalah kemampuan op-amp untuk menekan penguatan tegangan ini

(common mode) sekecil-kecilnya.CMRR ditentukan sebagai perolehan tegangan

dibagi dengan perolehan tegangan mode bersama CMRR tinggi berarti bahwa

penguat memperkuat sinyal yang diinginkan dan diskriminasi melawan sinyal

mode bersama. CMRR juga merupakan salah satu parameter yang penting dan

menentukan kualitas dari penguat operasional (Op-Amp), dimana semakin tinggi

nilai parameter CMRR (Commom Mode Rejection Ratio) ini maka Op-Amp

memiliki respon frekuensi yang semakin baik. Parameter CMRR ini cukup

penting untuk menunjukkan kinerja op-amp tersebut.

7. Apa yang menimbulkan arus bias input dan tegangan offset pada sebuah op-amp?

Arus bias input ditimbulkan karena perubahan tegangan input diferensial. Arus

bias input dan tegangan offset input yang akan menyebabkan tegangan keluaran

error (tanpa tegangan input yang dimasukan). Sedangkan tegangan offset terjadi

karena tidak samanya transistor Q1 dan Q2 pada differential amplifier yang

merupakan bagian dari op-amp dank arena hambatan pada tiap kolektor yang


mungkin berbeda sehingga timbul adanya tegangan kesalahan dan tegangan

offset.

8. Berapa nilai arus bias input, tegangan offset, slew rate, dan CMRR dari data

spesifikasi op-amp 741?

Arus bias masukan : 80 nA

Tegangan offset : 2 mV

CMRR : 90 dB

Slew rate : 0.5 V/μs


Simulasi

Gambar 11.1 Rangkaian untuk mengukur arus bias input

Hasil Gelombang gambar 11.1

U2

741

3

2

4

7

6

51R1

200kΩ

R2

200kΩ

V1

1 Vpk 1kHz 0°

R3

10kΩ

U1

DC 10MOhm

0.011 V

+ -

U3

DC 10MOhm

0.013 V

+ -

VCC

15V

VEE

-15V

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _

U4

DC 10MOhm

14.114 V

+ -


Gambar 11.2 Rangkaian mengukur CMRR

Hasil Gelombang gambar 11.2

U2

741

3

2

4

7

6

51

VCC

5V

VEE

-5V

R1

100kΩ

R2

100kΩ

V1

0.5 Vpk 1kHz 0°

R3

100kΩ

R4

100kΩ

R5

100kΩ

U1

DC 10MOhm

3.8

89m

V

+-

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _


Gambar 11.3 Rangkaian Mengukur Tegangan Offset Input

Hasil Gelombang Gambar 11.3

U2

741

3

2

4

7

6

51

R1

100Ω

R2

100Ω

R3

100kΩ

R4

1kΩ

V1

2 Vpk 1kHz 0°

VCC

15V

VEE

-15V

VCC

15V

50 %

R5

Key = A 5kΩ

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _

U1

DC 10MOhm1.0

30

V

+-


Gambar 11.4 Rangkaian Mengukur Slew Rate

Hasil Gelombang Gambar 11.4

U2

741

3

2

4

7

6

51

R2

1kΩV1

12 V

R1

10kΩ

R3

10kΩ

VCC

15V

VEE

-15V

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _

U1

DC 10MOhm

14

.114

V

+-


Gambar 11.4 Pada Bandwidth

U2

741

3

2

4

7

6

51

R2

1kΩ

R1

10kΩ

R3

10kΩ

VCC

1V

VEE

-1VV1

1 Vpk 1kHz 0°

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _


LAPORAN AKHIR

A. DATA PENGAMATAN

Percobaan 2 (Mengukur CMRR)

R1 = 100Ω , Rf = 100 k Ω, Vcc = 12 V

Tipe Vinput Vout Frekuensi

741 (1) 1.0 Vpp 850 mVpp 1000 Hz

741 (2) 1.0 Vpp 740 mVpp 1000 Hz

Tipe 741 (1)

𝐶𝑀𝑅𝑅 = 𝑅1 + 𝑅𝑓

𝑅1 (

𝑉𝑖𝑛

𝑉𝑜𝑢𝑡)

=100Ω + 100kΩ

100Ω(1000𝑚𝑉

850)

= 1177.6

𝐶𝑀𝑅𝑅 (𝑑𝐵) = 20 𝑙𝑜𝑔1177.6

𝐶𝑀𝑅𝑅 = 61.4 𝑑𝐵

Tipe 741 (2)

𝐶𝑀𝑅𝑅 = 𝑅1 + 𝑅𝑓

𝑅1 (

𝑉𝑖𝑛

𝑉𝑜𝑢𝑡)

=100Ω + 100kΩ

100Ω(1000𝑚𝑉

740𝑚𝑉)

= 1352.7

𝐶𝑀𝑅𝑅 (𝑑𝐵) = 20 𝑙𝑜𝑔1352.7

𝐶𝑀𝑅𝑅 = 62.6 𝑑𝐵

CMRR rata-rata dari 741 = 61.4 𝑑𝐵+62.6 𝑑𝐵

2 = 62 dB


Percobaan 3 (Tegangan offset Input)

Tipe Vout Vin

741 (1) 9.3 V −𝑉𝑜𝑢𝑡

100.000= 9.3 𝑥 10−5 𝑉

741 (2) 17 V −𝑉𝑜𝑢𝑡

100.000= 17.0 𝑥 10−5 𝑉

Percobaan 4 (Slew Rate)

R1 = 10k𝛺, R2= 1k𝛺, Vcc= 12 V

B. ANALISIS

Percobaan yang berjudul “Karakteristik OP-AMP” yang dilakukan oleh

praktikan memiliki tujuan untuk mencari arus bias input, mengukur dan

mengnolkan tegangan offset input, mengukur CMRR, dan mengamati efek

pemberian daya pada bandwidth. Terdapat 5 percobaan yang seharusnya

dilakukan oleh praktikan yaitu arus bias input, mengukur CMRR, tegangan offset

input, slew rate, dan bandwidth, namun karena keterbatasan waktu, beberapa

percobaan tidak sempat untuk dilakukan. Berikut ini merupakan analisis dari 3

percobaan yang telah dilakukan oleh praktikan.

Percobaan pertama adalah mengukur arus bias input. Percobaan kali ini

tidak sempat dilakukan oleh praktikan sehingga tidak ada data percobaan yang

dihasilkan. Namunpada simulasi dan secara teori, percobaan ini menggunakan 2

op amp sebagai pembanding yaitu op-amp 741 (1) dan op-amp 741 (2). Op-amp

memiliki tipe yang sama namun kedua op-amp tersebut berbeda. Berdasarkan

simulasi, tegangan input yang dihasilkan sangat kecil. Tegangan input tersebut

adalah Vin inverting dan Vin non inverting. Pada Vin non inverting mengalir

Tipe Frekuensi Vout Slewrate

741 (1) 1 kHz 68.5 mVpp 1.36 V/uS

741 (2) 1 kHz 74.5 mVpp 1.57 V/uS


reverse bias maka nilainya mendekati nol. Hal tersebut mengakibatkan arus bias

input yang mengalir pada rangkaian juga mendekati nilai nol.

Percobaan kedua yang dilakukan praktikan adalah mengukur CMRR.

Sinyal input yang diberikan melalui osiloskop pada rangkaian adalah 1 Vpp

dengan frekuensi 1 kHz. Percobaan dilakukan 2 kali pada 2 op-amp yang berbeda

namun memiliki tipe sama. Pada op-amp 741 yang pertama, Vin yang diberikan

adalaah 1.0 Vpp, frekuensi 1000 hz, dan memiliki Vout sebesar 850 mVpp.

Sedangkan pada op-amp 741 yang kedua, Vin yang diberikan adalah 1.0 Vpp,

frekuensi 1000Hz, dan memiliki Vout sebesar 740 mVpp. Data tersebut

menunjukkan bahwa op-amp yang pertama memiliki Vout yang leboh besar dari

op-amp yang kedua. Berdasarkan data yang telah didapatkan, dapat dihitung

melalui perhitungan rumus untuk mengetahui CMRR pada rangkaian. Rangkaian

dengan op-amp 741 yang pertama memiliki nilai CMRR sebesar 61.4 d,

sedangkan rangkaian dengan op-amp 741 yang kedua memiliki nilai CMRR

sebesar 62.6 dB. Sehingga dari kedua nilai CMRR tersebut, dapat ditarik nilai

rata-rata untuk CMRR op-amp 741 adalah 62 dB.

Percobaan ketiga yang dilakukan praktikan adalah menentukan tegangan

offset input. Seperti pada percobaan sebelumnya, percobaan ketiga juga dilakukan

2 kali pada op-amp yang berbeda namun memiliki tipe yang sama. Pada op-amp

741 yang pertama, tegangan pada kaki output yang terukur adalah -9.3 Volt.

Sedangkan pada op-amp 741 yang kedua, tegangan kaki yang terukur adalah -17

Volt. Perbedaan yang terjadi pada hasil tegangan kaki dari op-amp 741 tersebut,

bisa disebabkan karena adanya kealahan praktikan saat membaca hasil

pengukuran dan kurang telitinya praktikan dalam menyusun rangkaian pada

multimeter untuk melihat hasil pengukuran. Dengan menggunakan rumus 𝑉𝑖𝑛 =

−𝑉𝑜𝑢𝑡

100.000, makan didapatkan hasil untuk Vin pada op-amp 741 yang pertama

adalah 0.000093 V dan Vin pada op-amp 741 yang kedua adalah 0.00017 V.

Percobaan keempat yang dilakukan oleh praktikan adalah menentukan

nilai slew rate pada rangkaian. Percobaan ini juga dilakukan dua kali dengan

menggunakan 2 op-amp 741. Pada rangkaian dengan tipe op-amp 741 yang

pertama, didapatkan hasil tegangan pada kaki output (Vout) sebesar 68.5 V


sehingga Vin yang dihasilkan adalah 0.000685 V. Sedangkan pada rangkaian

dengan op-amp yang kedua, didapatkan hasil tegangan pada kaki output (Vout)

sebesar 74.5 V sehingga Vin yang dihasilkan adalah 0.000745 V. Dengan hasil

Vout dan Vin yang berbeda, hasil slew rate dari 2 rangkaian pun berbeda.

Rangkaian dengan op-amp 741 (1) memiliki nilai slewrate 1.36 V/uS, sedangkan

rangkaian dengan op-amp 741 (2) memiliki nilai slewrate 1.57V.uS. Jika

dibandingkan dengan literature, hasil percobaan slewrate memiliki perbedaan

yang cukup besar. pada literature, slewrate yang dihasilkan pada op-amp 741

adalah 0.5 V/uS. Kesalahan tersebut dapat terjadi karena ketidaktelitian praktikan

dalam melakukan perhitungan maupun adanya kesalahan saat merangkai

komponen pada rangkaian.

Percobaan terakhir adalah menentukan lebar pita frekuensi. Percobaan ini

tidak sempat dilakukan oleh praktikan sehingga tidak ada data yang terkumpul.

Percobaan ini dilakukan dengan memberikan sinyal sinusoidal dengan frekuensi 1

kHz dan tegangan 1Vpp pada rangkaian.

Data yang dihasilkan pada percobaan memiliki perbedaan yang cukup

signifikan dengan data yang ada pada teori atau literature. Hal itu disebabkan

karena adanya ketidaktelitian praktikan dalam mengukur atau membaca hasil

pengukuran, merangkai alat pada percobaan, dan adanya alat yang kondisinya

sudah tidak sebaik awalnya.

C. TUGAS AKHIR

1. Sebutkan perbedaan nilai arus bias input, tegangan offset, slewrate, dan

CMRR dari spesifikasi op-amp 741?

Literatur Hasil Percobaan

Arus Bias Masukan 80 nA 0

Tegangan offset 2 mV 9.3 V

CMRR 90 dB 62 dB

Slewrate 0.5 V/μS 1.36/μS

2. Jika suatu op-amp mempunyai slew rate 2V/μs, tentukan waktu yang dibutuhkan

untuk tegangan output berubah dari -10V ke 10V.


SR = ∆V/∆T , ∆V= 10-(-10) = 20 V

∆T = ∆V/SR = 20 𝑉

2 𝑉/𝜇𝑠

∆T = 10 μs

3. Hitung bandwidth 5 Vpp dari op-amp yang memiliki slew rate 5V/μs.

𝐵𝑎𝑛𝑑𝑤𝑖𝑑𝑡ℎ = 𝑆𝑅

2𝜋𝑉=

5𝑉𝜇𝑠

2𝜋(5)

𝐵𝑎𝑛𝑑𝑤𝑖𝑑𝑡ℎ = 0.16 𝜇𝑠

4. Dari data percobaan III cari arus yang terbesar lalu hitung tegangan jatuh pada

hambatan 100Ω pada gambar II.3

𝐼 =𝑉

𝑅=

9,3 𝑉

100𝛺= 0.093 𝐴

𝑉 𝑗𝑎𝑡𝑢ℎ = 𝐼𝑅 = 0.093𝑥 100 = 9.3 𝑉

D. KESIMPULAN

Arus bias masukan pada rangkaian percobaan diatas adalah mendekati nol

Nilai CMRR pada percobaan adalah 61.4 dB (op-amp 741 {1}) dan 62.6 dB (op-amp

{2})

Nilai tegangan offset input pada rangkaian adalah 9.3 V

Nilai slewrate dari percobaan adalah 1.36 V/uS

E. REFERENSI

Malvino, Albert Paul & David J. Bates. 1999. Electronic Principles Seventh Edition.

United States of America: The McGraw-Hill Companies.

teristik Op

Documents

Transcript of teristik Op