OP-Amplifier

LAPORAN  PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR

 OP-AMPLIFIER

 

Nama              : Ahmad Nahyudin

NIM                : 10/303053/PA/13445

Hari/jam           : Sabtu / 08.00

Tanggal            : 15 Desember 2012

LABORATORIUM FISIKA MATERIAL DAN INSTRUMENTASI JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2012

I.     Pendahuluan

Praktikum elektronika dasar merupakan pengimplementasian praktik untuk menerapkan teori yang sudah dipelajarai dalam mata kuliah Elektonika Dasar. Dalam peralatan elektronika dasar  yang komplek, kita akan menemukan komponen-komponen elektronika seperti dioda, transistor, OP-Amplifier, IC gerbang logika, timer 555 (LED dan buzzer), 7 segment, akuisisi data, dan komponen lainnya. Ilmu yang mempelajari alat-alat seperti ini merupakan cabang dari ilmu fisika, sementara bentuk desain dan pembuatan sirkuit elektroniknya adalah bagian dari teknik elektro, teknik komputer, dan ilmu/teknik elektronika dan instrumentasi.

Suatu alat elektronik akan tersusun dari banyak rangkaian elektronika. Serangkaian itu sesungguhnya hanya memanfaatkan penggabungan sifat dari masing-masing komponen elektronika. Karena tiap-tiap komponen elektronika memiliki karakteristik kerja yang berbeda. Resistor yang memiliki sifat menghambat arus , kapasitor yang berfungsi sebagai penyimpan energy dalam medan listrik, inductor yang memiliki karakter penyimpanan energy dalam bentuk medan magnet, diode yang memiliki sifat pensaklaran, dan sebagainya. Perbedaan inilah yang akan di rancang sedemikian rupa dari sehingga menjadi kesatuan rangkaian elektronika yang saling melengkapi sifatnya, sehingga terciptalah suatu alat elektronik dengan fungsi tertentu.

Dalam pengukuran tegangan , arus , dan hambatan , dapat menggunakan multimeter digital demi mendapatkan ukuran suatu komponen elektronika yang tepat. Sehingga dalam penciptaan suatu alat elektronika tidak terjadi kegagalan sedikitpun saat alat berkerja.

Komponen komponen elektronika dikenal ada dua jenis komponen. Dua macam komponen ini adalah komponen aktif dan komponen pasif. Dua macam komponen elektronika dalan elektronika dasar  ini selalu ada dalam setiap rangkaian elektronika.

Komponen aktif adalah jenis komponen elektronika yang memerlukan arus listrik agar dapat bekerja dalam rangkaian elektronika. Contoh komponen aktif ini adalah Transistor dan IC juga Lampu Tabung. Besarnya arus panjar bisa berbeda-beda untuk tiap komponen2 ini. Sedangkan komponen pasif adalah jenis komponen elektronika yang bekerja tanpa memerlukan arus listrik. Contoh komponen pasif adalah resistor, kapasitor, transformator/trafo, dioda dsb.

Dalam elektronika dasar penggunaan  kedua jenis komponen ini hampir selalu digunakan bersama-sama, kecuali dalam rangkaian-rangkaian pasif yang hanya menggunakan komponen-komponen pasif saja misalnya rangkaian baxandall pasif, tapis pasif dsb. Untuk IC (Integrated Circuit) adalah gabungan dari komponen aktif dan pasif yang disusun menjadi sebuah rangkaian elektronika dan diperkecil ukuran fisiknya.

Penguat operasional adalah perangkat yang sangat efisien dan serba guna. Penguat Operasional biasa disebut operational amplifier atau OP-AMP ini merupakan jenis penguat pada elektronika dengan arus searah (DC). OP-AMP memiliki factor penguat besar dengan dua masukan dan satu keluaran. Contoh penggunaan penguat operasional adalah untuk operasi matematika sederhana seperti penjumlahan  dan pengurangan terhadap tegangan listrik.

II.     Dasar Teori

Op Amp adalah sebuah IC (Integrated Ciscuit) dari susunan transistor yang disusun sebagai penguat. Op amp memiliki gain yang tinggi (A=10⁵ typically). Op amp juga memiliki input impedans yang tinggi (R=4 MΩ , typically) dan output impedans yang kecil. Op amp merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan  coupling  arus searah dengan dua masukan dan satu keluaran. Dalam percobaan ini digunakan op-amp LM 741 dengan tegangan keluaran sebanding dengan beda tegangan antara kedua isyarat masukan.

Bila isyarat masukan dihubungkan dengan masukan inverting, maka pada daerah frekuensi tengah isyarat keluaran akan berlawanan fasa dengan isyarat masukan.  Sebaliknya bila masukan dihubungkan dengan masukan non-inverting, maka isyarat keluaran sefasa dengan isyarat masukan.

Penguat operasional dalam bentuk rangkaian terpadu memiliki karakteristik yang mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. Karakteristik ideal pada op –amp yaitu:

1. Gain tegangan tak berhingga.

2. Impedansi keluaran adalah nol.

3. Impedansi masukan tak berhingga.

4. Lebar pita (bandwidth) tak berhingga.

5. Common mode rejection (CMMR) tak berhingga.

6. Tegangan ofset nol (keluaran akan nol jika masukan nol)

Op Amp sendiri terbagi atas beberapa jenis yang bergantung pada keperluan penggunaannya. Diantaranya adalah :

Penguat pembalik

 

Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk membalik dan menguatkan suatu tegangan. Resistor Rf melewatkan sebagian sinyal keluaran kembali ke masukan. Karena keluaran memiliki beda fase 180°, maka nilai keluaran tersebut secara efektif mengurangi besar masukan.

Penguat non-Pembalik

 

Sebuah penguat pembalik yang memiliki gain minimum bernilai 1. Karena tegangan sinyal masukan terhubung langsung dengan masukan pada penguat operasional maka impedansi masukan bernilai tak berhingga.

Penguat Diferensial


 

Penguat diferensial digunakan untuk mencari selisih dari dua tegangan yang telah dikalikan dengan konstanta tertentu yang ditentukan oleh nilai resistansi.

Integrator 

Penguat ini mengintegrasikan tegangan masukan terhadap waktu. Sebuah integrator dapat juga dipandang sebagai tapis pelewat-tinggi dan dapat digunakan untuk rangkaian tapis aktif.

 Diferensiator
 

Mendiferensiasikan sinyal hasil pembalikan terhadap waktu. Pada dasarnya diferensiator dapat juga dibangun dari integrator dengan cara mengganti kapasitor dengan induktor, namun tidak dilakukan karena harga induktor yang mahal dan bentuknya yang besar. Diferensiator dapat juga dilihat sebagai tapis pelewat-rendah dan dapat digunakan sebagai tapis aktif.

 

III.     Metode Praktikum

 

A.    Alat dan Bahan

 

a)     Inverting Amplifier

Ø       Alat dan Bahan

·            Breadboard                                                             1

·            Multimeter                                                              1

·            Power Supply 5 V dan 12 V (+ -)                              1

·            Potensiometer 10K                                                 1

·            Resistor 10K                                                          2

·            Resistor 20K                                                          1

·            IC LM324                                                               1

·            Kabel Konektor                                            secukupnya

·            Kabel Jepit Buaya                                        secukupnya

b)    Non Inverting Amplifier

Ø       Alat dan Bahan

·            Breadboard                                                            1

·            Multimeter                                                             1

·            Power Supply 5 V dan 12 V (+ -)                             1

·            Potensiometer 10K                                                 1

·            Resistor 10K                                                          2

·            Resistor 20K                                                          1

·            IC LM324                                                               1

·            Kabel Konektor                                            secukupnya

·            Kabel Jepit Buaya                                        secukupnya

c)     Penguat Differensial

Ø       Alat dan Bahan

·            Breadboard                                                            1

·            Multimeter                                                             1

·            Power Supply 5 V dan 12 V (+ -)                             1

·            Potensiometer 10K                                                 2

·            Resistor 10K                                                          4

·            IC LM324                                                               1

·            Kabel Konektor                                            secukupnya

·            Kabel Jepit Buaya                                        secukupnya

d)    Komparator

Ø       Alat dan Bahan

·            Breadboard                                                           1

·            Multimeter                                                             1

·            Power Supply 5 V dan 12 V (+ -)                             1

·            Potensiometer 10K                                                2

·            LED merah                                                            1

·            Resistor 1K                                                           1

·            IC LM324                                                              1

·            Kabel Konektor                                            secukupnya

·            Kabel Jepit Buaya                                        secukupnya

 

B.    Skema Percobaan dan Tata Laksana Percobaan

   

a.   Inverting Amplifier

                                ·         Buatlah rangkaian berikut pada breadboard

                                         
 

·         Mintalah bantuan asisten untuk cek rangkaian sebelum di pasang ke power supply

·         Hubungkan rangkaian yang telah dibuat ke power supply

·         Ukur tegangan di titik 1 (Vin) dan 2 (Vout) dengan menggunakan voltmeter kemudian masukan datanya ke dalam table

·         Ganti resistor R1 dengan resistor 20K. ulangi langkah 4, kemudian masukan datanya kedalam table.

a.   Non Inverting Amplifier

                                    ·         Buatlah rangkaian berikut pada breadboard                                    
 

·         Mintalah bantuan asisten untuk cek rangkaian sebelum di pasang ke power supply

·         Hubungkan rangkaian yang telah dibuat ke power supply

·         Ukur tegangan di titik 1 (Vin) dan 2 (Vout) dengan menggunakan voltmeter kemudian masukan datanya ke dalam table

·         Ganti resistor R2 dengan resistor 20K. ulangi langkah 4, kemudian masukan datanya kedalam table.

a.   Penguat Differensial

                                        ·         Buatlah rangkaian berikut pada breadboard                                      
 

·         Mintalah bantuan asisten untuk cek rangkaian sebelum di pasang ke power supply

·         Hubungkan rangkaian yang telah dibuat ke power supply

·         Ukur tegangan di titik 1 (Vin), 2 (Vin) dan 3 (Vout) dengan menggunakan voltmeter kemudian masukan datanya ke dalam table

·         Bagaimana perbandingan outputnya? Tuliskan analisa (perbandingan dengan rumus) dan kesimpulan pada laporan!

 

IV.     Hasil Praktikum

 

·         Untuk R2 = 10k

Vin (1)	Vout (2)
2,5	0,777652
2,49998	0,777652
2,49996	0,777649
2,49993	0,777646
2,49991	0,777644
2,49989	0,777641

·         Untuk R2 = 20k

 

Vin (1)	Vout (2)
2,5	0,717237
2,49996	0,717236
2,49997	0,717235
2,49995	0,717234
2,49994	0,717233
2,49982	0,717232

 

·         Untuk R2 = 10k

 

Vin (1)	Vout (2)
2,5	0,777652
2,49998	0,777652
2,49996	0,777649
2,49993	0,777646
2,49991	0,777644
2,49989	0,777641

 

·         Untuk R2 = 20k

 

Vin (1)	Vout (2)
2,5	0,717237
2,49996	0,717236
2,49997	0,717235
2,49995	0,717234
2,49994	0,717233
2,49982	0,717232

·         Untuk Vin (1) = 6V

 

Vin(2)	Vout (3)
0	6,02
1	5,06
2	4,02
3	3,08
4	1,99
5	1,02

V.     Pembahasan

 

Op-amp atau penguat operasional merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan  coupling  arus searah yang memiliki gain sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran. Dalam percobaan ini kita hanya menggunakan op-amp biasa yaitu dimana tegangan keluaran sebanding dengan beda tegangan antara kedua isyarat masukan, yaitu masukan inverting (INV atau -) dan masukan non-inverting (NON INV atau +).

Prinsip utama rangkaian penguat non-inverting adalah seperti yang diperlihatkan pada gambar diatas. Seperti namanya, penguat ini memiliki masukan yang dibuat melalui input non-inverting. Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan tegangan inputnya. Untuk menganalisa rangkaian penguat op-amp non inverting, caranya sama seperti menganalisa rangkaian inverting.

Pada op-amp non-inverting nilai penguat sebesar Vo = Rf+Ri/Ri (Vi) jadi jika nilai Ri diperbesar maka nilai penguat turun, tapi jika Rf dinaikan maka nilai penguat juga meningkat. Pada Rf=10K dan dengan Ri=10K maka nilai penguat mencapai 2kali tegangan masukan. Untuk Rf=10K dengan Ri=20k penguat nilainya jadi menurun, karena nilai Ri meningkat, jika ingin di tingkatkan tegangan keluaran seharusnya Rf yang ditambahkan, maka akan menjadi lebih besar, tetapi karena nilai Ri menjadi lebih besar maka tegangan turun, tegangan keluar setelah nilai Ri 20K menjadi 1.5 kalinya saja.

Pratikum ini membuktikan op-amp dibuat menjadi penguat tegangan dan bekerja secara tepat sesuai teori, pada rumusan Vo = Rf+Ri/Ri (Vi) jadi secara teori dan praktek op-amp tepat. Jika nilai Rf membesar dimana nilai Ri kecil maka nilai penguat akan membesar, tetapi jika nilai Ri besar dan nilai Rf kecil maka nilai penguat juga kecil, jadi nilai penguat jika ingin dibesarkan maka nilai Rf harus lebih besar dari Ri.

V.     Kesimpulan

 

·         Op-amp adalah penguat dc yang memiliki impedansi input tinggi dan impedansi output rendah.

·         Op-amp dapat digunakan untuk membalik fase suatu sinyal input.

·         Op-amp dapat digunakan untuk melakukan penguatan terhadap tegangan dari suatu input sinyal yang kecil sehingga didapat suatu sinyal keluaran yang besar.

·         Konfigurasi op-amp seperti integrator atau differensiator dapat digunakan untuk mengubah bentuk sinyal masukkan menjadi bentuk lain pada bagian keluaran.

·         Penguat diferensiator akan mengubah sinyal input gelombang sinus, kotak, dan segitiga berturut – turut menjadi gelombang sinus, gelombang garis lurus dengan transient, dan gelombang kotak.

·         Penguat operasional adalah perangkat yang sangat efisien

·         Op-Amp memiliki 2 rangkaian feedback (umpan balik) yaitu feedback negatif dan feedback positif dimana Feedback negatif pada op-amp memegang peranan penting. 

·        Pada op-amp non-inverting nilai penguat sebesar Vo = Rf+Ri/Ri (Vi)

 

VI.     Daftar Pustaka

 

William D. Cooper, ELECTRONIC INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT TECHNIQUES, Prentice-Hall of India, 1978

William D. Cooper, INSTRUMENTASI ELEKTRONIK DAN TEKNIK PENGUKURAN, Penerbit Erlangga, 1985

Op – Amp (Operational Amplifier), (2008) .http://elektrokita.blogspot.com/2008/10/op-amp-operational-amplifier.html. Diakses pada tanggal 23 Desember 2012