TUGAS PENDAHULUAN MODUL 3

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Soal

2. Prinsip kerja

3. Video Simulasi

4. Download File

1. Soal [Kembali]

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

Jawab:

Operational Amplifier, atau yang lebih dikenal sebagai op-amp, adalah komponen elektronik yang sangat umum digunakan dalam berbagai aplikasi sirkuit elektronik. Berikut ini adalah karakteristik utama dari op-amp dan fungsi utamanya:
Karakteristik Op-Amp:

Differential Input: Op-amp memiliki dua input, yaitu inverting (-) dan non-inverting (+). Perbedaan tegangan antara kedua input ini, yang disebut tegangan diferensial, adalah yang digunakan untuk menghasilkan output.
High Input Impedance: Op-amp memiliki impedansi input yang sangat tinggi, yang berarti hampir tidak mengonsumsi arus dari sumber input. Hal ini membuatnya cocok untuk digunakan dalam aplikasi yang memerlukan isolasi sinyal atau yang memiliki sumber sinyal dengan impedansi rendah.
Low Output Impedance: Op-amp memiliki impedansi output yang sangat rendah, sehingga mampu menggerakkan beban eksternal dengan mudah tanpa terlalu banyak penurunan tegangan.
Gain yang Tinggi: Op-amp memiliki gain (penguatan) yang sangat tinggi, sering melebihi 100. Ini berarti perbedaan tegangan antara input yang sangat kecil dapat ditingkatkan menjadi keluaran yang lebih besar.
Linear Operation: Op-amp biasanya beroperasi dalam mode linier, yang berarti outputnya adalah fungsi linear dari perbedaan tegangan inputnya. Artinya, jika perubahan kecil dalam tegangan input terjadi, outputnya juga akan berubah secara proporsional.

Fungsi Op-Amp:

Amplifikasi Sinyal: Fungsi utama op-amp adalah untuk mengamplifikasi sinyal. Dengan memanfaatkan gain yang tinggi, op-amp dapat menguatkan sinyal input ke tingkat yang lebih tinggi.
Komparator: Op-amp dapat digunakan sebagai komparator untuk membandingkan dua tegangan input dan menghasilkan keluaran logika yang mengindikasikan perbandingan tersebut. Ini digunakan dalam banyak aplikasi elektronik, seperti dalam sirkuit kontrol.
Integrator dan Diferensiator: Op-amp dapat digunakan untuk mengintegrasikan (menghasilkan keluaran yang berhubungan dengan integral dari input) dan diferensiasi (menghasilkan keluaran yang berhubungan dengan turunan dari input) sinyal. Ini berguna dalam aplikasi seperti filter sinyal dan analisis frekuensi.
Pengurangan Sinyal (Subtractor): Op-amp dapat digunakan untuk melakukan pengurangan sinyal dengan mudah. Ini digunakan dalam pengolahan sinyal dan pengukuran.
Penyekatan (Clamping) dan Pengaturan Level: Op-amp dapat digunakan untuk menggeser atau membatasi level sinyal. Ini berguna dalam aplikasi seperti pelindung tegangan (voltage protector) dan pengaturan level sinyal.
Oscillator: Op-amp dapat digunakan sebagai bagian dari rangkaian osilator untuk menghasilkan gelombang sinus atau gelombang lainnya.

Op-amp adalah salah satu komponen dasar dalam ilmu elektronika, dan berbagai konfigurasi op-amp yang berbeda dapat digunakan untuk mencapai berbagai fungsi dan aplikasi. Oleh karena itu, op-amp sangat penting dalam desain sirkuit elektronik.

2. Jelaskan macam macam aplikasi op amp beserta fungsinya!

Jawab:

Operational Amplifier (op-amp) adalah komponen elektronik yang memiliki banyak aplikasi berbeda dalam berbagai bidang elektronika. Berikut adalah beberapa macam aplikasi op-amp beserta fungsinya:

Amplifikasi Sinyal: Aplikasi paling umum op-amp adalah sebagai penguat sinyal. Op-amp dapat digunakan untuk menguatkan sinyal elektronik dari berbagai jenis sensor (misalnya, mikrofon, sensor suhu, sensor tekanan) sehingga sinyal tersebut menjadi cukup besar untuk diproses atau direkam.
Komparator: Op-amp dapat digunakan sebagai komparator untuk membandingkan dua tegangan input. Fungsi utama komparator adalah untuk menghasilkan output logika berdasarkan perbandingan tegangan inputnya. Ini digunakan dalam aplikasi seperti detektor batas, pelacakan level, dan pemutusan sirkuit.
Integrator: Op-amp dapat digunakan sebagai integrator untuk menghasilkan keluaran yang berkaitan dengan integral dari sinyal inputnya. Ini digunakan dalam aplikasi seperti filter pasif, pengukuran area di bawah kurva, dan pengendalian PID (Proporsional-Integral-Derivative).
Diferensiator: Op-amp dapat digunakan sebagai diferensiator untuk menghasilkan keluaran yang berkaitan dengan turunan dari sinyal inputnya. Ini berguna dalam aplikasi seperti analisis frekuensi, deteksi perubahan cepat dalam sinyal, dan pelacakan kecepatan.
Penyekatan (Clamping) dan Pengaturan Level: Op-amp dapat digunakan untuk menggeser atau membatasi level sinyal. Ini digunakan dalam pelindung tegangan, pemantauan tegangan, dan aplikasi di mana perlu mengatur atau memodifikasi level sinyal.
Oscillator: Op-amp digunakan dalam rangkaian osilator untuk menghasilkan gelombang sinus atau bentuk gelombang lainnya. Osilator ini digunakan dalam aplikasi seperti pemancar gelombang radio, generator sinyal, dan jam digital.
Filter Aktif: Op-amp dapat digunakan untuk membangun filter aktif yang dapat memisahkan frekuensi tertentu dari sinyal input. Filter aktif ini digunakan dalam pemrosesan sinyal audio, pemrosesan gambar, dan komunikasi.
Pengukuran Impedansi: Op-amp dapat digunakan dalam sirkuit pemancar sinyal yang digunakan untuk mengukur impedansi (resistansi dan reaktansi) dari komponen atau sirkuit lainnya.
Pengendalian Motor: Op-amp dapat digunakan dalam sistem pengendalian motor untuk mengatur kecepatan dan arah motor berdasarkan umpan balik sensor.
Instrumen Pengukuran: Op-amp digunakan dalam berbagai alat ukur, termasuk osiloskop, pemetaan sinyal, alat pengukur kecepatan, dan banyak lagi.

Inilah beberapa contoh aplikasi op-amp yang umum digunakan. Penting untuk diingat bahwa op-amp seringkali digunakan dalam konfigurasi yang berbeda-beda, seperti inverting amplifier, non-inverting amplifier, integrator, diferensiator, dan sebagainya, tergantung pada aplikasi yang diinginkan.

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

Jawab:

Inverting

Inverting merupakan penguat operasional (atau Op-Amp) yang dirancang untuk menghasilkan sinyal keluaran yang berbeda fasa 180° dengan sinyal masukan yang diterapkan. Penguat ini memiliki ciri khusus yaitu sinyal input dihubungkan ke kaki inverting (-) amplifier dan sinyal keluaran memiliki beda fasa sebesar 180o . Pada rangkaian penguat yang ideal memiliki syarat bahwa tegangan masukan sama dengan 0 dan impedansi masukan tak terhingga. Dalam konfigurasi inverting, sinyal input akan diinversi pada sinyal output. Ini berarti jika sinyal input naik, sinyal output akan turun, dan sebaliknya. Konfigurasi ini sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan inversi fasa sinyal atau penguatan negatif. Nilai penguatan dalam konfigurasi inverting ditentukan oleh perbandingan resistansi pada input inverting dan input non-inverting. Contoh aplikasi yang umum adalah inverting amplifier dan integrator.

Non Inverting

Penguat tersebut dinamakan penguat non-inverting karena masukan dari penguat tersebut adalah masukan non-inverting (+) dari Op Amp. Tidak seperti penguat inverting, sinyal keluaran penguat jenis ini sefasa dengan sinyal masukannya. Seperti pada rangkaian penguat inverting syarat ideal sebuah penguat adalah tegangan masukan sama dengan 0 dan impedansi masukan tak terhingga. konfigurasi non-inverting tidak menghasilkan inversi fasa sinyal. Sinyal input akan diperbesar pada sinyal output tanpa perubahan fase. Ini berarti jika sinyal input naik, sinyal output juga akan naik. Konfigurasi non-inverting sering digunakan ketika diperlukan penguatan positif pada sinyal input. Penguatan dalam konfigurasi ini ditentukan oleh perbandingan resistansi pada input non-inverting dan input inverting. Contoh aplikasi yang umum adalah non-inverting amplifier dan penggunaan sebagai buffer (voltage follower).

Perbandingan sinyal input dan ouput

- Inverting

- Non Inverting

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

Jawab:

Inverting Adder

Inverting adder merupakan rangkaian adder yang dibuat menggunakan rangkaian inverting op-amp. Karena menggunakan inverting op-amp, output dari rangkaian adder ini akan berbeda fasa sebesar 180 derajat dari inputnya. Pada Inverting Adder, sinyal input dihubungkan ke terminal inverting (-) Op-Amp. Biasanya, setiap input dihubungkan melalui resistor ke input inverting. Hasil penjumlahan inversi dari semua sinyal input ini akan dihasilkan pada terminal output Op-Amp. Sirkuit ini menghasilkan hasil penjumlahan semua sinyal input, tetapi setiap input akan diinversi sebelum dijumlahkan. Dengan kata lain, jika ada sinyal positif, maka di output akan dihasilkan sinyal negatif dan sebaliknya. Fungsi ini berguna dalam aplikasi yang memerlukan penjumlahan dengan polaritas yang berlawanan atau inversi fase.

Berikut rangkaian adder menggunakan rangkaian inverting op-amp :

Untuk mendapatkan hasil atau ouput dari rangkaian inveting adder, digunakan rumus sebagai berikut :

Non Inverting Adder

Non-inverting adder merupakan rangkaian adder yang dibuat menggunakan rangkaian non-inverting op-amp. Karena menggunakan non-inverting op-amp, output dari rangkaian adder ini akan sama fasanya dengan inputnya. Pada Non-Inverting Adder, sinyal input dihubungkan ke terminal non-inverting (+) Op-Amp. Resistor yang digunakan untuk setiap input dihubungkan ke terminal non-inverting. Hasil penjumlahan semua sinyal input ini akan dihasilkan pada terminal output Op-Amp. Sirkuit ini juga menghasilkan hasil penjumlahan semua sinyal input, tetapi tanpa inversi. Hasil output akan memiliki polaritas yang sama dengan sinyal input, sehingga jika ada sinyal positif pada input, hasil output juga positif, dan sebaliknya. Non-Inverting Adder digunakan ketika diperlukan penjumlahan sinyal tanpa perubahan polaritas atau inversi fase.

Berikut rangkaian adder menggunakan non-inverting op-amp.

Untuk mencari hasil atau keluaran dari non inverting adder, digunakan rumus :

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

Jawab:

Jika dalam rangkaian terdapat 3 input, maka penurunan rumus untuk mendapatkan nilai keluaran dapat dilakukan sebagai berikut :

Jika dalam rangkaian terdiri lebih dari 3 input, maka rumus mencari hasil atau outpul dari inverting adder dapat dituliskan sebagai berikut :

2. Prinsip Kerja [Kembali]

INVERTING OP AMP
1.1 Rangkaian Inverting OP AMP
1.2 Output Rangkaian Inverting OP AMP
Prinsip Kerja :
Pada rangkaian, kaki inverting OP AMP jenis 741 dihubungkan dengan resistor (R1) sebesar 200 ohm menuju ke kaki signal generator. Dalam rangkaian ini, antara output dan kaki inverting dihubungkan dengan Rf sebesar 400 ohm. Kaki non inverting pada op amp dihubungkn dengan ground. Pada rangkaian tersebut, besar penguatan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan gain = -Rf/R1, yaitu sebesar -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 -3,40 V dengan input sebesar 1,70 V. Secara matematis, output dapat dihitung dengan rumus Vout = -(Rf/Rin) x Vin, yaitu sebesar -3,40 V.
NON INVERTING OP AMP

1.3 Rangkaian Non Inverting OP AMP
1.4 Output Rangkaian Inverting OP AMP
Prinsip kerja :
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.
INVERTING ADDER

1.5 Rangkaian Inverting Adder
1.6 Output Rangkaian Inverting Adder
Prinsip kerja :
Pada operasi adder/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 3,80 V dengan input V1 = V2 = V3 = 1,30V. Hasil ini sebanding dengan rumus matematis yang telah diturunkan pada soal TP.
INVERTING ADDER

1.7 Rangkaian Non Inverting Adder

1.8 Output Rangkaian Non Inverting Adder
Prinsip kerja :
Pada operasi adder/penjumlahan sinyal secara non inverting, input yang berada pada V1 dan V2, di hubungkan dengan hambatan yaitu R1,R2 dengan besar masing-masing resistor 10k. 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 + RA/RB 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+RA/RB) x (V1+V2/2) yaitu 8 V.