Tugas Op-Amp Jaka
-
Upload
jaka-ramadhan -
Category
Documents
-
view
59 -
download
1
description
Transcript of Tugas Op-Amp Jaka
-
OPERATIONAL AMPLIFIER [OP-AMP]
PENGUAT OPERASIONAL
Disusun oleh :
Nama : Jaka Ramadhan
NIM : 2013 - 70 - 011
Program Studi : Teknik Sistim Perkapalan
Fakultas : Teknik
UNIVERSITAS PATTIMURA
AMBON
2014
-
2
Jaka Ramadhan - TSP - 201370011
BAB I
PENDAHULUAN
1.1) Latar Belakang Peralatan elektronik merupakan bagian yang sangat vital bagi kehidupan
manusai sekarang ini. Mulai untuk komunikasi hingga aktivitas-aktivitas penting
lainnya. Setiap peralatan menghasilkan daya yang bervariasi sesuai dengan sumber
daya yang dipakai. Semakin kecil sumberdaya tenaga inputnya maka biasanya akan
semakin kecil pula daya keluaran atau daya yang dihasilkan. Ketika daya keluaran yang
dibutuhkan ternyata besar dan hanya daya input yang kecil yang dapat dimasukkan
maka dibutuhkan solusi untuk mengatasi masalah ini. Pembesaran daya yang kecil
merupakan salah satu pilihan yang dapat diterapkan untuk menyelesaikan masalah ini.
Beberapa alat pembesaran daya dapat digunakan dalam permasalahan ini, salah satunya
adalah Operational Amplifier (Op-Amp) atau penguat operasional. Alat ini dapat
melakukan pembesaran daya yang cukup besar sehingga sangat bermanfaat dalam
mengatasi masalah ini.
1.2) Rumusan Masalah a.) Apa yang dimaksud dengan Op-Amp dan karakteristik Op-Amp?
b.) Bagaimanakah cara kerja Op-Amp?
c.) Seperti apakah pengaplikasiannya dalam peralatan elektronik saat ini?
1.3) Tujuan a.) Mengetahui apa itu Op-Amp beserta cara kerjanya
b.) Mengetahui dan memahami pengaplikasiannya pada peralatan elektronik sekarang ini
c.) Dapat menjelaskan kepada teman sesama mahasiswa tentang Op-Amp
1.4) Batasan Masalah Pembahasan masalah pada makalah ini saya batasi pada Op-Amp ideal dengan
karakteristiknya serta pengaplikasiannya secara sederhana pada peralatan elektronik
sekarang ini.
-
3
Jaka Ramadhan - TSP - 201370011
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1) Definisi Op-Amp
Op-Amp adalah singkatan dari Operational Amplifier. Penguat operasional (Op Amp) adalah
suatu rangkaian terintegrasi yang berisi beberapa tingkat dan konfigurasi penguat diferensial.
IC Op-Amp adalah piranti solid-state yang mampu mengindera dan memperkuat sinyal, baik
sinyal DC maupun sinyal AC. Untuk dapat bekerja dengan baik, penguat operasional
memerlukan tegangan catu yang simetris yaitu tegangan yang berharga positif (+V) dan
tegangan yang berharga negatif (-V) terhadap tanah (ground). Berikut ini adalah simbol dari
penguat operasional:
Penguat Operasional
2.2) Tiga Rangkain Dasar
IC Op-Amp memiliki tiga rangkaian dasar yang khas, yaitu:
Penguat diferensial impedansi masukan tinggi
Penguat tegangan penguatan tinggi
Penguat keluaran impedansi rendah
-
4
Jaka Ramadhan - TSP - 201370011
2.3) Op-Amp Ideal
Berikut ini adalah karakteristik dari Op-Amp ideal:
a. Penguatan tegangan lingkar terbuka (open-loop voltage gain) AVOL = -
b. Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOO = 0
c. Hambatan masukan (input resistance) RI =
d. Hambatan keluaran (output resistance) RO = 0
e. Lebar pita (band width) BW =
f. Waktu tanggapan (respon time) = 0 detik
g. Karakteristik tidak berubah dengan suhu
Kondisi ideal tersebut hanya merupakan kondisi teoritis tidak mungkin dapat dicapai dalam
kondisi praktis. Tetapi para pembuat Op-Amp berusaha untuk membuat Op-Amp yang
memiliki karakteristik mendekati kondisi-kondisi di atas. Karena itu sebuah Op-Amp yang baik
harus memiliki karakteristik yang mendekati kondisi ideal.
2.4) Tiga Tahapan pada Op-Amp
Penguatan pada Op-Amp pada dasarnya terdiri atas tiga tahapan dasar:
Penguat diferensial dengan impedansi masukan tinggi
Penguat tegangan berpenguatan tinggi dengan penggeser level (sehingga keluaran dapat
berayun positif atau negatif)
Penguat keluaran impedansi rendah.
2.5) Karakteristik Op-Amp
Karakteristik Op-amp:
Impedansi masukan sangat tinggi, sehingga arus masukan praktis dapat diabaikan
Penguatan loop terbuka amat tinggi
Impedansi keluaran amat rendah, sehingga keluaran penguat tidak terpengaruh oleh
pembebanan
-
5
Jaka Ramadhan - TSP - 201370011
2.6) Parameter parameter pada Op-Amp
Impedansi masukan: tak berhingga
Impedansi keluaran: nol
Arus bias masukan: Tidak ada
Tegangan offset keluaran
Jika tegangan kedua masukan sama besar seharusnya keluaran adalah nol.
Tegangan offset keluaran digunakan untuk me-nol-kan tegangan keluaran jika
tegangan kedua masukan sama besar
Arus offset masukan: Mencapai 20mA
Jika arus kedua masukan sama besar seharusnya keluaran adalah nol.
Arus offset masukan digunakan untuk me-nol-kan tegangan keluaran jika arus kedua
masukan sama besar
Tegangan offset masukan
Jika tegangan kedua masukan sama besar seharusnya keluaran adalah nol.
Tegangan offset keluaran digunakan untuk me-nol-kan tegangan keluaran jika
tegangan kedua masukan sama besar
2.7) Pe-nol-an keluaran dengan offset (Kalibrasi)
-
6
Jaka Ramadhan - TSP - 201370011
Prosedur / urutan kerja penolan tegangan keluaran (kalibrasi op-amp):
1. Pastikan rangkaian telah dilengkapi dengan komponen, termasuk rangkaian penolan (lihat
diagram)
2. Perkecil sinyal masukan sampai nol.
3. Hubungkan beban pada terminal keluaran.
4. Masukan catu DC dan tunggu beberapa menit agar rangkaian stabil.
5. Hubungkan voltmeter yg peka dan sensitive untuk membaca keluaran.
6. Putar resistor variabel sampai Vout terbaca nol.
7. Lepaskan setiap komponen tambahan pada masukan dan hubungkan kembali masukan
masukan sumber
2.8) Simbol Dasar Op-Amp
Masukan 1 merupakan masukan membalik.
Masukan 2 merupakan masukan tak membalik.
+V dan V merupakan terminal catu daya (tegangan sumber bagi op-amp).
2.9) Fungsi Op-Amp Idealnya, penguatan op-amp adalah tak hingga, namun kenyataannya penguatan op-
amp hanya mencapai 200.000 dalam modus loop terbuka.
-
7
Jaka Ramadhan - TSP - 201370011
2.10) Loop Terbuka
Dalam rangkaian loop terbuka, secara praktis;
adanya perbedaan tegangan sedikit saja pada masukan masukannya akan menyebabkan
tegangan keluaran berayun menuju level maksimum catu.
Modus loop terbuka ini sering digunakan pada:
Rangkaian pembanding tegangan
Rangkaian detektor level
2.11) Loop Tertutup
Keserbagunaan op-amp dibuktikan dalam penerapannya pada berbagai tipe rangkaian dalam
modus loop tertutup.
Pada loop tertutup ini komponen komponen luar digunakan untuk memberikan umpan balik
keluaran pada masukan membalik.
Fungsi dari Umpan balik:
Menstabilkan rangkaian secara umum
Menurunkannoise(derau)
Pada loop tertutup Av < penguatan maksimum
2.12) Skema Loop Tertutup
-
8
Jaka Ramadhan - TSP - 201370011
2.13) Loop Tertutup Penguatan Terkontrol
Penguatan tertutup harus dapat dikendalikan pada satu nilai tertentu dalam rangkaian
Loop tertutup dengan penguatan terkontrol ini dapat di buat dengan menambahkan sebuah
resistor (R in ) pada masukan membalik.
Penguatan op-amp dapat diatur
Nilai penguatan ditentukan dengan melalui perbandingan RF terhadap Rin
Tanda minus ( - ) menunjukkan rangkaian op-amp merupakan konfigurasi membalik
2.14) Loop Tertutup Penguatan Satu
Bila RF terhadap Rin sama besar, maka nilai penguatan (Av) adalah 1.
Hubungan langsung dari keluaran menuju masukan dan tidak adanya Tahanan pada masukan
akan mengakibatkan penguatan (Av) bernilai 1.
Loop tertutup penguatan satu ini menggunakan konfigurasi tak membalik (masukan melalui
input positif (+) ).
Dalam konfigurasi tak membalik ini, tegangan keluaran sama dengan tegangan masukan dan
Av= 1 .
Note: Fungsi yang penting untuk diingat adalah hubungan polaritas masukan terhadap
keluaran, yaitu:
Bila masukan membalik lebih positif dari masukan tak membalik, maka keluaran akan
negatif.
Bila masukan membalik lebih negative dari masukan tak membalik, maka keluaran
akan positif.
-
9
Jaka Ramadhan - TSP - 201370011
BAB III
METODOLOGI PENULISAN
Metodologi yang digunakan dalam penulisan makalah ini adalah metode studi literatur.
Studi literatur ini dilakukan dengan tujuan mencari dan merangkum teori dasar yang
mendukung analisa masalah. Berbagai literatur dikumpulkan dari sumber-sumber yang telah
teruji kebenarannya seperti dari institusi pendidikan, paper nasional, internet dan sebagainya.
Dalam studi literatur ini ada beberapa hal yang akan dicoba untuk didalami dalam studi
literatur ini, diantaranya adalah :
a.) Definisi Op-Amp
b.) Karakteristik Op-Amp
c.) Fungsi Op-Amp d.) Loop Terbuka
e.) Loop Tertutup
Masing-masing bagian yang coba didalami dijelaskan dengan bahasa yang sederhana,
singkat dan jelas dengan tujuan supaya pembaca dapat memahami isi makalah ini dengan
mudah. Pada beberapa bagian yang dijelaskan dilengkapi dengan skema dan visualisasi secara
dua dimensi untuk membantu pembaca dalam pendeskripsian objek Op-Amp. Setiap bab yang
dibahas akan dikembangkan sesuai batasan-batasan permasalahan yang dibahas,
pengembangan ini diharapkan mampu untuk menambah wawasan tentang Op-Amp bagi para
pembaca.
-
10
Jaka Ramadhan - TSP - 201370011
BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN
Beberapa simbol dan persamaan matematis yang dapat digunakan dalam penyelesaian
masalah penguat operasional antara lain:
Persamaan dasar Op-Amp dapat ditulisakan sebagai berikut:
-
11
Jaka Ramadhan - TSP - 201370011
Beberapa spesifikasi yang berguna dalam penguat operasional antara lain:
a.) Tegangan offset masukan (Input offset voltage): ketika inputnya bernilai 0V, output
dari Op-Ams harusnya bernilai nol. Tetapi pada penerapannya terdapat beberapa
tegangan offset pada saat output. Tegangan offset input diartikan sebagai tegangan yang
harus diterima diantara dua terminal input ke output yang mendekati nilai nol.
Khususnya, terdapat pada interval 1 mV sampai 5 mV.
b.) Arus offset masukan (Input offset current): dua transistor input yang sebenarnya tidak
terlalu sebanding. Tiap-tiap transistor memiliki perbedaan arus yang kecil. Arus offset
input berbeda dengan kedua arus input. Khususnya terdapat pada range 20 nA sampai
60 nA.
c.) Arus bias masukan (Input bias current): ini adalah nilai rata-rata yang muncul di dalam terminal masukan membalik (inverting input) dan masukan tak membalik (non-
inverting input) dari sebuah Op-Amp:
d.) Penyimpangan tegangan offset masukan (Input offset voltage drift): ini adalah rasio
perubahan dari tegangan input masukan terhadap perubahan temperatur.
e.) Penyimpangan arus offset masukan (Input offset current drift): ini adalah perubahan
dari arus offset masukan terhadap perubahan temperatur.
f.) Hambatan masukan (Input resistance): ini adalah perbedaan hambatan masukan yang
dapat diukur pada salah satu terminal masukan dengan terminal lainnya yang terhubung
ke tanah. Hal ini terjadi pada range 100 k sampai 1M.
g.) Hambatan keluaran (Output resistance): ini adalah hambatan yang diukur diantara
terminal keluaran pada Op-Amp dan tanah. Hal ini terjadi pada range 40 sampai
100.
-
12
Jaka Ramadhan - TSP - 201370011
h.) Rasio penolakan mode umum (Common Mode Rejection Ratio (CMRR)): diartikan
sebaga rasio perbedaan dari tegangan tambahan (AD) sampai tegangan tambahan mode
umum (ACM) :
Dimana ACM adalah tegangan tambahan mode umum dan diberikan sebagai:
Dimana VOCM = tegangan keluaran mode umum
VCM = tegangan masukan mode umum
CMRR sering diekspresikan dengan desibels (dB). Pada ruang lingkup praktisnya,
nilai ACM sangatlat kecil dan nilai AD sangatlah besar maka dari itu nilai dari CMRR
sangat besar, tetapi bukan tak terhingga.
i.) Tingkatan tinggi (Slew rate): tingkatan maksimum pada perubahan tegangan output terhadap waktu. Satuan yang digunakan adalah V/s (volt per microsekon).
j.) Rasio penolakan penyaluran tenaga atau rasio penolakan penyaluran tegangan (Power
Supply Rejection Ratio (PSRR) or Supply Voltage Rejection Ratio (SVRR)): diartikan
sebagai perubahan pada sebuah Tegangan offset masukan (Vio) Op-Amp yang
disebabkan variasi pada penyaluran tegangan.
-
13
Jaka Ramadhan - TSP - 201370011
BAB V
PENUTUP
5.1) Kesimpulan
Op-Amp merupakan alat yang dapat diterapkan dalam peralatan elektronik saat ini
sebagai alat yang memperbesar daya output dan lain sebagainya demi pemenuhan
kebutuhan daya yang dibutuhkan oleh alat elektronik tersebut.
5.2) Saran
a.) Op-Amp dapat diterapkan tdak hanya pada peralatan elektronik melainkan juga
dapat diterapkan dalam berbagai mesin kapal laut.
b.) makalah ini masih jauh dari sebuah kesempurnaan sehingga saya berharap ada
yang dapat meninjau ulang makalah ini dan bersama-sama memperbaiki
kesalahannya.
-
14
Jaka Ramadhan - TSP - 201370011
DAFTAR PUSTAKA
http://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electronic/opampvar.html
http://www.ilmu.8k.com/pengetahuan/opamp.html
http://rangkaianelektronika.info/penguat-operasional-opamp/