TUGAS PENDAHULUAN MODUL 3 - OP AMP

 



TUGAS PENDAHULUAN

1. Soal[Kembali]

1. Jelaskan karakterisktik op amp dan fungsi dari op amp! 

     Jawaban:

Karakteristik Op-Amp:

1. Penguatan Tinggi (High Gain): Salah satu karakteristik paling menonjol dari op-amp adalah kemampuannya untuk memberikan penguatan sinyal yang sangat tinggi. Ini berarti op-amp dapat menguatkan perbedaan tegangan antara kedua inputnya secara signifikan. Penguatan ini biasanya dinyatakan dalam bentuk Gain (penguatan), yang bisa mencapai ribuan hingga jutaan.

2. Dua Input: Op-amp memiliki dua input, yaitu input inverting (-) dan input non-inverting (+). Perbedaan tegangan antara kedua input ini yang diolah oleh op-amp.

3. Impedansi Input Tinggi: Op-amp memiliki impedansi input yang sangat tinggi, artinya hampir tidak mengonsumsi arus dari sumber sinyal yang terhubung ke inputnya. Hal ini membuatnya cocok untuk menghubungkan sumber sinyal dengan impedansi output yang berbeda.

4. Impedansi Output Rendah: Op-amp memiliki impedansi output yang rendah, yang memungkinkan untuk menghubungkan beban (misalnya, resistor atau komponen lainnya) dengan mudah tanpa terlalu mempengaruhi sinyal keluaran.

5. Kinerja Linier: Op-amp dirancang agar memiliki karakteristik linear yang baik. Ini berarti responsnya terhadap perubahan tegangan input adalah proporsional dan dapat diandalkan.

Fungsi Op-Amp:

Op-amp digunakan dalam berbagai aplikasi elektronika, termasuk:

1. Penguat Sinyal (Signal Amplification): Fungsi utama op-amp adalah menguatkan sinyal. Dengan menghubungkan sinyal input ke salah satu input op-amp, kita dapat memperoleh penguatan sinyal yang diperlukan di outputnya. Ini digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti penguat audio, penguat RF, dan banyak lagi.

2. Komparator (Comparator): Op-amp dapat digunakan sebagai komparator untuk membandingkan dua sinyal input dan menghasilkan sinyal keluaran berdasarkan perbandingan tersebut. Ini sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan pembandingan tegangan, seperti dalam rangkaian pembanding level.

3. Integrator dan Diferensiator: Op-amp dapat digunakan dalam rangkaian integrator dan diferensiator untuk melakukan operasi matematika dasar pada sinyal input. Ini digunakan dalam pemrosesan sinyal dan pengolahan data.

4. Penguat Inverter (Inverting Amplifier) dan Non-Inverter (Non-Inverting Amplifier): Op-amp dapat digunakan sebagai penguat inverter dan non-inverter. Penguat inverter menghasilkan penguatan dengan fase yang terbalik, sedangkan penguat non-inverter menghasilkan penguatan dengan fase yang sama dengan sinyal input.

5. Oscillator: Op-amp dapat digunakan dalam rangkaian osilator untuk menghasilkan sinyal osilasi pada frekuensi tertentu.

6. Filter Aktif: Op-amp digunakan dalam berbagai jenis filter aktif, seperti filter low-pass, high-pass, band-pass, dan band-reject untuk pemrosesan sinyal.

7. Rangkaian Logika: Op-amp dapat digunakan dalam rangkaian logika analog, seperti rangkaian komparator untuk aplikasi logika.

Op-amp adalah komponen yang sangat fleksibel dan dapat digunakan dalam berbagai aplikasi elektronika. Karena karakteristiknya yang unik, op-amp memainkan peran penting dalam desain rangkaian elektronik modern.

2. Jelaskan macam macam aplikasi op amp beserta fungsinya! 

   Jawaban:

1. Penguat Sinyal (Signal Amplification):

   - Fungsi: Op-amp digunakan untuk menguatkan sinyal dari sumber yang memiliki amplitudo yang             rendah sehingga sinyal tersebut dapat digunakan atau diproses lebih lanjut.

   - Aplikasi: Penguat audio, penguat mikrofon, penguat sinyal sensor.

2. Penguat Inverter (Inverting Amplifier) dan Non-Inverter (Non-Inverting Amplifier):

   - Fungsi: Op-amp dapat digunakan sebagai penguat dengan atau tanpa inversi fase pada sinyal input.

   - Aplikasi: Penguat sinyal inverter digunakan dalam aplikasi yang memerlukan penguatan dengan             fase yang terbalik, sementara penguat non-inverter digunakan untuk penguatan sinyal dengan fase           yang sama.

3. Komparator (Comparator):

   - Fungsi: Op-amp digunakan sebagai komparator untuk membandingkan dua sinyal input dan                   menghasilkan sinyal keluaran berdasarkan perbandingan tersebut.

   - Aplikasi: Pengendalian sistem otomatis, sensor level air, detektor tegangan tinggi rendah.

4. Integrator dan Diferensiator:

   - Fungsi: Op-amp dapat digunakan dalam rangkaian integrator untuk mengintegrasikan sinyal input terhadap waktu dan dalam rangkaian diferensiator untuk menghitung turunan sinyal input terhadap waktu.

   - Aplikasi: Pemrosesan sinyal analog, aplikasi dalam kontrol PID (Proporsional, Integral, Diferensial).

5. Oscillator:

   - Fungsi: Op-amp dapat digunakan dalam rangkaian osilator untuk menghasilkan sinyal osilasi dengan frekuensi tertentu.

   - Aplikasi: Sirkuit penghasil gelombang sinusoidal, penghasil pulsa, dan osilator frekuensi radio.

6. Filter Aktif:

   - Fungsi: Op-amp digunakan dalam berbagai jenis filter aktif, seperti filter low-pass, high-pass, band-pass, dan band-reject, untuk memproses sinyal dengan menghapus atau mengisolasi komponen frekuensi tertentu.

   - Aplikasi: Pemrosesan audio, pemfilteran sinyal sensor, pemrosesan sinyal dalam komunikasi.

7. Rangkaian Logika Analog:

   - Fungsi: Op-amp dapat digunakan dalam rangkaian logika analog untuk melakukan operasi matematika dan pemrosesan sinyal analog.

   - Aplikasi: Rangkaian komparator, pemrosesan sinyal analog dalam sistem kontrol.

8. Pengatur Tegangan (Voltage Regulator):

   - Fungsi: Op-amp digunakan dalam rangkaian pengatur tegangan untuk menghasilkan tegangan keluaran yang stabil dan terkontrol.

   - Aplikasi: Sirkuit catu daya stabil, pemrosesan sinyal yang memerlukan tegangan referensi yang stabil.

9. Konverter Analog-Digital (ADC) dan Konverter Digital-Analog (DAC):

   - Fungsi: Op-amp digunakan dalam ADC untuk mengubah sinyal analog menjadi bentuk digital dan dalam DAC untuk mengubah sinyal digital menjadi bentuk analog.

   - Aplikasi: Peralatan pengukuran, sistem komunikasi digital, pemrosesan sinyal digital.

3. Jelaskan apa itu inverting dan non inverting, bandingkan sinyal input dan output! (sertakan gambarnya) 

 Jawaban:

Inverting adalah salah satu jenis konfigurasi rangkaian yang menggunakan resistor dan op-amp (Operational Amplifier). Dapat diatur sehingga dapat memperoleh sinyal yang berlawanan dengan sinyal masukan. Output dari sistem ini akan berlawanan dengan masukan. Ini berarti bahwa sinyal masukan akan dibalik arah yang merupakan tujuan dari rangkaian inverting.

Sedangkan Non Inverting adalah jenis lain dari konfigurasi rangkaian yang juga menggunakan resistor dan op-amp. Rangkaian yang dapat diatur untuk menghasilkan sinyal yang sama dengan masukan. Ini berarti bahwa sinyal output akan sama dengan sinyal masukan, yang membuatnya sangat berguna untuk berbagai aplikasi.


Sinyal Vin dan Vout Rangkaian Inverting



Sinyal Vin dan Vout Rangkaian Non-Inverting



Dari gambar dapat kita ketahui bahwa rangkaian inverting dan non inverting memiliki kesamaan pada Vinputnya, sedangkan pada Voutputnya, sinyal masukan dan keluaran pada rangkaian inverting sefasa, tetapi pada rangkaian non inverting menghasilkan isnyal yang masukan dan keluarannya berbeda fasa.

4. Jelaskan rangkaian inverting adder dan non inverting adder! (sertakan gambarnya) 

   Jawaban:

  • Rangkaian Inverting Adder


Pada operasi adder 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 tiap sinyal input mengikuti nilai perbandingan Rf dan Resistor input masing-masing (R1, R2, R3). 


  • Rangkaian Adder/Penjumlah Non-Inverting

Rangkaian adder non-inverting memiliki penguatan tegangan yang tidak melibatkan nilai resistansi input yang digunakan. Oleh karena itu dalam rangkaian penjumlah non-inverting nilai resistor input (R1, R2, R3) sebaiknya bernilai sama persis, hal ini bertujuan agar nilai penjumlahan sinyal yang diberikan ke rangkaian menjadi stabil dan akurat.

Pada rangkaian diatas sinyal input (V1, V2, V3) diberikan ke jalur input melalui resitor input masing-masing (R1, R2, R3). Besarnya penguatan tegangan pada rangkaian adder non-inverting di atas diatur oleh Resistor feedback (Rf) dan resistor inverting (Ri).

5. Buktikan turunan rumus inveting adder! (sertakan gambarnya) Rangkaian: 

• Buatlah rangkaian inverting dan non inverting 

• Buatlah rangkaian adder inverting dan adder non inverting (Masing-masing rangkaian dilengkapi dengan signal generator dan osiloskop)

 Jawaban:



2. Prinsip Kerja[Kembali]

  • Inverting Amplifier



Pada rangkaian, kaki inverting OP AMP jenis 741 dihubungkan dengan resistor (R1) sebesar 100 ohm menuju ke kaki + signal generator. Dalam rangkaian ini, antara output dan kaki inverting dihubungkan dengan Rf sebesar 220 ohm. Kaki non inverting pada op amp dihubungkan dengan ground. 
    Pada rangkaian tersebut, besar penguatan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan gain = -Rf/R1, yaitu sebesar -2,2. Penguatan bernilai negatif karena hasil output sinyal berupa pembalikkan atau memiliki beda fasa sebesar 180 derajat. Besarnya nilai output yang dihasilkan pada osiloskop yaitu sebesar -3,50 V dengan input sebesar 1,60 V. Secara matematis, output dapat dihitung dengan rumus Vout = -(Rf/Rin) x Vin, yaitu sebesar -3,52 V.
  • Non Inverting Amplifier


Pada rangkaian, kaki non inverting op amp dihubungkan menuju signal generator. Kaki inverting pada op amp dihubungkan dengan Rf sebesar 10k ohm, dengan resistor input (Rin) sebesar 10k ohm dan dihubungkan ke Vout. Osiloskop channel A akan menampilkan grafik besaran Vin dan channel B menampilkan besaran Vout. 
    Besarnya penguatan pada rangkaian dapat dihitung dengan rumus Acl = (Rf/Rin) + 1 yaitu sebesar 2 . Nilai penguatan bernilai positif karena nantinya hasil sinyal output yang didapatkan akan sefasa dengan input. Dari rangkaian proteus, didapatkan nilai keluaran sebesar 10 v, dengan besar input 5 v. Berdasarkan perhitungan matematis, nilai keluaran sesuai dengan rumus Vout = Vin x Acl, yaitu 10 V.
  • Adder Inverting




Pada operasi penjumlahan sinyal secara inverting, input yang berada pada V1,V2,V3 di hubungkan dengan hambatan yaitu R1,R2, dan R3 yang masing-masingnya bernilai 100 ohm. Setelah di hubungkan dengan hambatan, lalu di hubungkan dengan masukan negatif pada op-amp. 
    Besarnya penjumlahan sinyal masukan tersebut bernilai negatif karena penguat operasional dioperasikan pada mode membalik (inverting). Besarnya penguatan tegangan (Av) tiap sinyal input mengikuti nilai perbandingan Rf (sebesar 100 ohm pada rangkaian) dan resistor input masing-masing (R1,R2,R3). Hasil keluaran pada rangkaian didapatkan 3,60 V dengan input V1 = V2 = V3 = 1,2V.
  • Adder Non Inverting


Pada operasi penjumlahan sinyal secara non inverting, input yang berada pada V1 dan V2, di hubungkan dengan hambatan yaitu R1,R2 dengan besar masing-masing resistor 100 ohm. Setelah di hubungkan dengan hambatan, lalu di hubungkan dengan masukan positif pada op-amp. 
    Besarnya penjumlahan sinyal masukan tersebut bernilai positif karena penguat operasional dioperasikan pada mode non membalik (non inverting). Besarnya penguatan tegangan (Av) tiap sinyal input mengikuti nilai perbandingan 1 + RF1/RF2 dan tegangan input masing-masing (V1,V2). Hasil keluaran pada rangkaian didapatkan 8 V dengan input V1 = V2 = 4 V. Hasil ini sebanding dengan rumus matematis yang telah diturunkan, yaitu Vout = (1+RF1/RF2) x (V1+V2/2) yaitu 8 V.

3. Video Simulasi[Kembali]

INVERTING AMPLIFIER




NON INVERTING AMPLIFIER


INVERTING ADDER




NON INVERTING ADDER






4. Download File[Kembali]


Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH ELEKTRONIKA 2022

Gambar
            BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH ELEKTRONIKA 2022                                                                                 Nama : Dicky Belarga Harfuler NIM : 2210952004 Elektronika A Dosen Pengampu : Darwison,M.T Referensi:      1. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978-602-9081-10-7, CV Ferila, Padang      2. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”,Jilid 2,  ISBN: 978-602-9081-10-8, CV Ferila, Padang      3. Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013      4. Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002.  ...
Baca selengkapnya