LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR(TEE115P)

UNIT VIIMERANGKAI DAN MENGUJI OP-AMP.

NAMA : NATHAN SITOHANGNIM : 36017HARI PRAKTIKUM : KAMISTANGGAL PRAK : 27 MEI 2010

LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASARJURUSAN TEKNIK ELEKTRO &

TEKNOLOGI INFORMASI FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA2010

I. PENDAHULUANOp-amp merupakan suatu jenis penguat elektronika arus searah (dc) yang

memiliki gain (penguatan) sangat besar dengan dua masukan serta satu keluaran. Op-amp dibuat sedemikian rupa sehingga memiliki impedansi input yang sangat tinggi dan impedansi output sangat rendah, hal ini dilakukan agar diperoleh penguatan yang ideal.

Penguat operasional pada umumnya tersedia dalam bentuk sirkuit terpadu dan yang paling banyak digunakan adalah seri 741.

Gambar IC seri LM 741

Seperti tampak pada gambar, IC LM 741yang merupakan salah satu rangkaian op-amp ini, dibuat menjadi satu komponen yang terdiri atas 8 kaki,di mana isinya di dalamnya telah teraplikasi rangkaian penguat.

Masukkan amplifier yang masing-masing digunakan untuk memfeedback sinyal output, hingga akhirnya menghasilkan output yang berisolasi secara terus-menerus. Sedangkan yang satu lainnya digunakan untuk mengontrol operasi karakteristik dari komponen itu sendiri.

Dari hasil perbandingan antara sinyal tegangan input(Vin) dan sinyal tegangan output atau hasil penguatan(Vout), akan diperoleh gain tegangan(Av) yang menunjukkan besar penguatan dari rangkaian op-amp tersebut. Secara matematis dituliskan dengan:

Ada beberapa jenis op-amp yang berdasarkan karekter ouput yang dihasilkannya, di antaranya adalah inverting amp.,noninverting amp.,differentiator amp., integrator amp.dan summing amp.(adder amp.).

Inverting amp. merupakan rangkaian yang memberikan input tegangan yang lebih positif pada kaki input positif di op-amp tersebut. Sehingga hasil outputnya menghasilkan output yang memiliki sifat yang sama dengan input. Pada akhirnya diperoleh gelombang output dengan beda fase 3600 atau 0° terhadap gelombang inputnya .

Inverting amp. merupakan kebalikan dari non-inverting amplifier. Pada kaki input positifnya diberikan input tegangan yang lebih negatif. Sehingga hasil outputnya akan menghasilkan output yang memiliki sifat yang berbeda dengan input. Pada akhirnya diperoleh gelombang output dengan beda fase 180° terhadap gelombang inputnya .

Sedangkan, differentiator amp.merupakan rangkaian dengan output berupa tingkat perubahan dari sinyal outputnya, di mana grafik gelombang output nya merupakan hasil pendiferensialan dari gelombang input.

Integrator amp. merupakan rangkaian dengan bentuk keluaran output berupa luas dari gelombang input.Seperti pada namanya,integrator amp. memiliki bentuk grafik output menyerupai bentuk integral dari tegangan input.

Dan yang terakhir summing/adder amp, merupakan jenis op amp yang dapat menerima beberapa inputan dan menghasilkan output yang merupakan penjumplahan dari inputannya.

II. ALAT DAN KOMPONEN- Alat OskiloskopAFGBreadboardPower supplyKabel jumper(jika dibutuhkan)

- KomponenIC LM 741Resistor(20 K) 5 buahResistor(100 K) 3 buahResistor(3300 Ώ) 1 buahResistor(220 Ώ) 1 buahKapasitor(10 nF) 1 buah

III. GAMBAR DAN ANALISIS RANGKAIAN1. Inverting Amp.

Pada rangkaian ini, hambatan input inverting(Ri) pada kaki 2 dan noninverting pada kaki 3 masing-masing adalah sebesar 20 KΩ. Sedangkan feed-back resistornya menggunakan ham-batan sebesar 100 KΩ.

Rangkaian ini merupakan rangkaian penguat inverting (pembalik), hal ini dikarenakan sinyal input yang masuk, masuk melalui kaki inverting (-). Sinyal inputnya adalah gelombang si-nusoidal yang dari AFG dengan frekuensi 1 KHz, dan amplitude 0,5 Vpp.

Rangkaian ini akan menghasilkan penguatanan(Av) sebesar :Av = Rf / Ri

= (100K / 20 K) = 5 kali

2. Noninverting Amp.

Pada rangkaian ini, hambatan input inverting(Ri) sebesar 20 KΩ. Dan input noninverting tanpa resistor terhubung ke AFG sebagai pemberi sinyal input.Feed-back resistornya masih menggunakan hambatan sebesar 100 KΩ.

Rangkaian ini merupakan rangkaian penguat noninverting(tak membalik), hal ini dikare-nakan sinyal input yang masuk, masuk melalui kaki noninverting (+). Sinyal inputnya adalah gelombang sinusoidal yang dari AFG dengan frekuensi 1 KHz, dan amplitude 0,5 Vpp.

Rangkaian ini akan menghasilkan penguatanan(Av) sebesar :Av = (Rf+Ri) / Ri

= (100K+20K) / 20 K = 6 kali

3. Defferential Amp.

Pada percobaan kali ini akan dirangkai rangkaian difrensial amplifier. Rangkaian difren-sial amplifier ini menerima sinyal input pada kedua kaki, baik kaki inverting maupun kaki non-in-verting. Tetapi dikarenakan pada kaki non-inverting diberi ground, dan pada kaki inverting tetap ada sinyal input yaitu sinyal AFG 1 Khz beramplitude 2 Vpp yang mengalir, maka konsep ker -janya hampir mirip dengan rangkaian inverting amplifier. Tetapi untuk perhitungan AVnya adalah :

Av=1

Rin (R1+R2+R3 )( R3 R in−( R1+R2) RF)

4. Differentiator

Rangkaian diatas adalah rangkaian difrensiator amplifier. Rangkaian ini memiliki resis-tans input pada kaki inverting sebesar 1K. Dan juga adanya kapasitor pada kaki inverting, yang terhubung dewngan feedback yang dihubungkan dengan resistans sebesar 20KΩ. Lalu pada kaki non-invertingnya diberi hambatan juga sebesar 20KΩ. Rangkaian ini akan menghasilkan sinyal yang berbentuk difrensial dari sinyal input yang diberikan. Inputnya tetap diberikan pada kaki in-verting.

5. Integrator

Rangkaian ini hanya memiliki satu perbedaan dalam susunan rangkaiannya dengan rangkaian integrator. Yaitu terletak pada penyusunan kapasitornya. Untuk rangkaian integrator, kapasitor disusun secara parallel. Sedangkan untuk rangkaian difrensiator tadi, kapasitor disusun secara seri. Sinyal inputnya tetap diberikan pada kaki inverting. Dan tentunya rangkaian ini akan menghasilkan sinyal yang berbentuk integral dari sinyal input.

6. Adder Amp.Pada rangkaian kali ini, rangkaiannya disebut adder amplifier. Rangkaian ini disebut

sebagai penguat penambah dikarenakan dalam perhitungan tegangan output atau sinyal output dilakukakn dahulu perhitungan dari tegangan-tegangan di titik-titik parallel tersebut.

Vout = Rf/Rin ( V1+V2+V3 )Rumus ini dapat dihasilkan oleh karena pada rangkaian hambatan input memiliki nilai

yang sama, yaitu sebesar 20 KΩ.

Gambar rangkaian, dapat dilihat di bawah ini:

IV. HASIL PENGUJIAN1. Inverting Amp.

V out = 2,32 VppGambar gelombang:

V in = 0,48 VppGambar gelombang:

V2 = 7,2 mVpp

2. Noninverting Amp. V out = 0,52 Vpp

V in = 2,16 Vpp

V2 = 8,4 mVpp

3. Differential Amp. V out = 32 mVpp

V in = 2,16 Vpp

V2 = 84 mVpp

4. Differentiatora. Input gel. Sinus

V out=9,44 Vpp

b. Input gel. Kotak V out=27,8 Vpp

c. Input gel. Segitiga V out=8,6 Vpp

5. Integrator

a. Input gel. Sinus V out = 0,46 Vpp

b. Input gel. Kotak V out = 27,8 Vpp

c. Input gel. Segitiga V out= 8,6 Vpp

6. Adder Amp V 1 = 0,232 Vpp V 2 = 0,244Vpp V 3 = 0,244 Vpp V out = 3,52 Vpp

V. ANALISIS HASIL PENGUJIAN Inverting Amp.

Pertama, nilai Av dicari terlebih dahulu,yaituAv = Rf / R1 = 100K / 20K = 5

Dan berdasarkan perhitungan, dengan Vin 0,5 Vpp, V out yang akan dihasilkan adalah :V out = Av * Vin = 5 * 0,5Vpp = 2,5Vpp

Hasil pengukuran = 2,32Vpp, mendekati perhitungan.Sementara itu V2 itu mendekati nol(pada pengukuran=7,2m Vpp), menunjukkan bahwa arus yang

mengalir ke op-amp kecil, yang mengindikasikan bahwa op-amp mendekati ideal.Dan karena rangkaian ini merupakan rangkaian inverting amplifier, maka output yang dihasilkan

berbeda 180° dari inputnya.

Noninverting Amp.Av juga dihitung terlebih dahulu,yaitu:

Av = (Rf+Ri)/Ri= (100K+20K) /20K = 5 + 1 = 6Dan berdasarkan perhitungan, dengan Vin 0,5Vpp, maka V out yang akan dihasilkan adalah :

Vout = Av * Vin = 6 * 0,5Vpp = 3VppHasil pengukuran = 0,52Vpp, tidak sesuai perhitungan. Kemungkinan besar, pada waktu praktikum, ada kesalahan dalam perangkaian.

Differential Amp.

Av=1

Rin (R1+R2+R3 )( R3 R in−( R1+R2) RF)

atau;

Av=1

20 K (20 K+20 K+20 K )(20 K 20 K−(20 K+20 K )100 K )

maka,Av=-3Tanda negative menyatakan bahwa rangkaian memberikan input sebagai rangkain inverting.Dan V outnya jika dihitung :

Vout = AV * Vin = 3 * 2Vpp = 6Vpp

Hasil pengukuran = 32mVpp dan gelombang output meruncing pada bagian bawah,. Hal ini tidak sesuai perhitungan dan tidak memenuhi prinsip differential amp. Kemungkinan besar, pada waktu praktikum, ada kesalahan dalam perangkaian.

Diffrentiator--Input gelombang sinus

Pada teorinya difrensial atau turunan dari sinus adalah cosinus. Bentuk dari fungsi –cos adalah berbentuk gelombang transversal seperti gelombang sinus.Dan dalam pengujian, diperoleh gelomabang output yang transversal seperti gelombang input.

--Input gelombang kotakUntuk masukan berupa gelombang kotak maka keluaran merupakan nilai gradient dari masukan.

Saat masukan pada fase positif atau negative di mana gelombang keluaran berupa garis horizontal maka nilai gradiennya adalah 0. Ditunjukkan dengan keluarannya yang berupa garis lengkung mendekati nilai 0. Tetapi saat masukan pada bagian diskontinu(garis vertical), maka nilai gradiennya adalah tak hingga yang ditunjukkan dengan garis vertical ke atas atau ke bawah pada keluaran yang ujung puncaknya tidak dapat diketahui akhirnya.

--Input gelombang segitigaSeperti pada masukan kotak, deferensiator akan mendeferensialkan masukan sehingga diperoleh

keluaran berupa nilai gradien sinyal masukannya. Saat sisi segitiga condong ke kanan, maka keluaran berupa garis horizontal berlevel positif, sedangkan saat sisi segitiga condong ke kiri maka keluaran berupa garis horizontal berlevel negatif. Dan dalam pengukuran juga terlihat gelombang kotak (agak lengkung).

Integrator--Input gelombang sinus

Sesuai dengan rumus pengintegralan trigonometri, bahwa integral dari sin adalah –cos. Seperti sudah dijelaskan sebelumnya pada differentiator,bentuk dari fungsi –cos adalah berbentuk gelombang transversal seperti gelombang sinus. Dan dalam pengujian, diperoleh gelombang output yang transversal seperti gelombang input.

--Input gelombang kotakPada dasarnya gelombang kotak merupakan gelombang yang terbentuk dari garis-garis yang

konstan terhadap waktu, sehingga secara matematis, bila gelombang tersebut diintegralkan maka akan menghasilkan suatu fungsi linear yang selau berubah secara konstan terhadap waktu .

Pada saat gelombang input naik dari low ke high, maka pada output akan diperoleh grafik linear yang menanjak, sebaliknya pada saat gelombang input turun dari high ke low, maka pada output akan dipeoleh grafik linear yang menurun. Akibatnya, diperoleh output segitiga.

-- Input gelombang segitigaSesuai dengan prinsip pengintegralan menyatakan bahwa dari fungsi linier diperoleh kurva fungsi

eksponensial. Apabila gelombang segitiga(input) yang dibentuk dari grafik-grafik linier diintegralkan,maka

akan diperoleh kurva – kurva fungsi kuadrat yang akhirnya membentuk gelombang sinus. Dan hasil pengukuran juga menunjukkan output berupa gelombang sinusoidal

Adder Amp.Pada pengujian penguat jumlah dilakukan pengukuran untuk V1,V2,V3, dan Vout. Untuk

perhitungan V1,V2, dan V3, rangkaian yang menghubung V1, V2, dan V3 bisa dianggap seri. Untuk V1 :

V 1=R 4+R5+R6

R+R4+R5+R6

V in=100+100+2203300+100+100+220

4=0 , 45

Hasil Pengukuran = 0,232 Vpp.

Untuk V2 :

V 2=R5+R6

R+ R4+R5+R6

V in=100+2203300+100+100+220

4=0,34

Hasil pengukuran = 0,244 Vpp). Jujur saja, pada saat praktikum, saya kebingungan menentukan letak pengukuran V2. Maka,kemungkinan besar, saya salah menempatkan posisi pengukuran V2

Dan untuk V3 :

V 3=R6

R+R4+R5+R6

V in=2203300+100+100+220

4= 0,23

Hasil pengukuran = 0,244 Vpp, sedikit galat.

VI. PERTANYAAN DAN JAWABAN1. Perbandingan perhitungan teori dengan pengukuran

Inverting Amp.Perhitungan : Vout = 2,5Vpp Pengukuran : Vout = 2,32VppSelisih: 0,18Vpp

Noninverting Amp.Perhitungan : Vout = 3Vpp Pengukuran : Vout = 0,52VppError : 2,48Vpp

Differential Amp.Perhitungan : Vout = 6Vpp Pengukuran : Vout = 32mVppError : +/-6Vpp=100%

DiffrentiatorHasil difrensial dari semua macam gelombang yang seharusnya ditunjukkan juga saat pen-gukuran

IntegratorHasil integral dari semua macam gelombang yang seharusnya ditunjukkan juga saat penguku-ran

Adder Amp.Perhitungan : V1 = 0,45VppV2 = 0,34VppV3 = 0,23VppVout = 5,1Vpp

Pengukuran :V1 = 0,232Vpp V2 = 0,244Vpp V3 = 0,216Vpp Vout = 3,52Vpp

2. Aplikasi Op-amp secara umum antara lain inverting amplifier, non-inverting amplifier, adder / penguat penjumlah, penguat diode, active filter (penguat integrator sebagai LPF dan penguat diferensiator sebagai HPF), komparator, ADC (analog digital converter),DAC (digital analog comverter), dan buffer.

3. Karakteristik Op-Amp ideal :a. Gain = ~ (tak hingga)

Dengan gain yang tak hingga, maka akan diperoleh sistem yang hemat daya. Di mana daya inputannya kecil sedangkan output yang diperoleh berdaya besar.

b. Impedansi masukan(Zin)= ~ (tak hingga)c. Impedansi outputnya(Zout) = 0(nol)

Kedua poin b dan c akan saling melengkapi.Dari rumus gain yaitu: Av=Rf/Ri , Av=(Rf+Ri)/Ri-Rf atau bisa juga disebut impedans input berbanding lurus dengan Av, sehingga apabila Rf(Zin) tak hingga, maka diperoleh gian yang tak hingga(lihat poin a)-Ri atau bisa juga disebut impedans output berbanding terbalik dengan Av, sehingga jika Ri(Zout) bernilai nol, maka gainnya pun akan tak hingga.

d. Tidak ada arus yang masuk ke op-ampSemakin banyak arus yang mengalir ke op-amp, maka semakin banyak daya yang digu-nakan hanya untuk mengalirkan arus tersebut. Jadi, akan lebih baik, jika tak ada arus yang mengalir pada op-amp.

4. LM 741, LM 358, L298N,TEA2025B

VII. KESIMPULAN Penguat op-amp adalah penguat yang dapat menghasilkan output sesuai yang kita inginkan

melalui rangkaian untai di luar op-amp Penguat op-amp dapat memiliki berbagai fungsi yang menghasilkan output yang berbeda

pula, antara lain inverting, non-inverting, difrensial,difrensiator,integrator, dan penjumlah Rangkaian inverting dibuat dengan memasukkan sinyal input pada kaki inverting Rangkaian non-inverting dibuat dengan memasukkan sinyal input pada kaki non-inverting Difrensial amplifier dan difrensiator amplifier berbeda Rangkaian difrensiator akan menghasilkan output yang adalah difrensial dari input Rangkaian integrator akan menghasilakn output yang adalah integral dari input