3. Operational Amplifier
Modul 3
MODUL 3
Pendahuluan pada praktikum Operational Amplifier (Op-Amp) dalam elektronika bertujuan untuk memahami dan mengimplementasikan dasar-dasar penggunaan komponen Op-Amp dalam berbagai aplikasi. Op-Amp adalah perangkat elektronik yang sangat penting dalam dunia elektronika dan banyak digunakan dalam berbagai rangkaian, termasuk penguat sinyal, filter, osilator, dan pengendali. Dengan karakteristik input impedansi yang tinggi, gain yang besar, dan output impedansi yang rendah, Op-Amp dapat memberikan keuntungan dalam memperkuat dan memodifikasi sinyal.
Dalam praktikum ini, mahasiswa akan mempelajari berbagai konfigurasi dasar Op-Amp, seperti inverting, non-inverting, differential amplifier, dan integrator. Setiap konfigurasi memiliki karakteristik dan aplikasi tertentu yang dapat diterapkan pada sistem elektronik yang berbeda. Pemahaman tentang konfigurasi ini akan membantu mahasiswa memahami cara Op-Amp mempengaruhi sinyal input untuk mencapai keluaran yang diinginkan.
Melalui eksperimen langsung, mahasiswa akan memperoleh keterampilan untuk menghitung dan merancang rangkaian yang memanfaatkan Op-Amp. Selain itu, mereka akan belajar tentang faktor-faktor yang mempengaruhi performa Op-Amp, seperti frekuensi respon, kecepatan slew rate, dan batasan jangkauan tegangan, yang sangat penting dalam desain dan aplikasi elektronik.
- Mengetahui prinsip kerja dari Differentiator Amplifier
- Mengetahui prinsip kerja dari Integrator Amplifier
- Mengetahui prinsip kerja dari Comparator Amplifier
- Mengetahui prinsip kerja dari Inverting Amplifier
- Mengetahui prinsip kerja dari Non Inverting Amplifier
A. Alat
Penguat operasional atau yang disebut Operational Amplifier adalah suatu rangkaian terintegrasi yang berisi beberapa tingkat dan konfigurasi penguat diferensial. penguat operasional memiliki dua masukan dan satu keluaran untuk dapat bekerja dengan baik, pegangan operasional memerlukan tegangan catu simetris, yaitu tegangan bernilai positif (v+) dan tegangan yang bernilai negatif (v-) terhadap tanah (ground)
Berikut ini adalah simbol dari penguat operasional :
Gambar 3.1 Simpol Op-Amp
Berikut ini adalah simbol dari penguat operasional :
A. Differentiator Amplifier
Differentiator adalah amplifier yang menghasilkan output berupa turunan (diferensial) dari sinyal input terhadap waktu. Alat ini digunakan untuk mendeteksi perubahan cepat dalam sinyal. Pada rangkaian ini, op-amp memberikan output yang sebanding dengan laju perubahan sinyal input, sehingga ideal untuk aplikasi yang membutuhkan deteksi perubahan mendadak. Differentiator sering digunakan dalam sistem kontrol, pengolahan sinyal, dan deteksi sinyal berfrekuensi tinggi.
Gambar 3.2 Rangkaian Differentiator
B. Integrator Amplifier
Integrator adalah amplifier yang menghasilkan output berupa integral dari sinyal input terhadap waktu. Rangkaian ini mengumpulkan nilai sinyal input seiring waktu, menghasilkan sinyal kumulatif. Sangat berguna untuk mengubah bentuk gelombang menjadi ramp atau gelombang halus, dan pada dasarnya, menyaring frekuensi tinggi. Integrator banyak digunakan dalam pengendalian otomatis, rangkaian filter, dan pengolahan sinyal.
Gambar 3.3 Rangkaian Inegrator
Integrator adalah amplifier yang menghasilkan output berupa integral dari sinyal input terhadap waktu. Rangkaian ini mengumpulkan nilai sinyal input seiring waktu, menghasilkan sinyal kumulatif. Sangat berguna untuk mengubah bentuk gelombang menjadi ramp atau gelombang halus, dan pada dasarnya, menyaring frekuensi tinggi. Integrator banyak digunakan dalam pengendalian otomatis, rangkaian filter, dan pengolahan sinyal.
Gambar 3.3 Rangkaian Inegrator
C. Comparator Amplifier
Comparator atau komparator adalah jenis rangkaian amplifier operasional (op-amp) yang berfungsi untuk membandingkan dua sinyal tegangan pada inputnya dan menghasilkan output dalam bentuk tegangan tinggi atau rendah (logika digital), tergantung pada perbandingan tegangan tersebut.
Cara Kerja Comparator
- Comparator memiliki dua input: input inverting (-) dan input non-inverting (+).
- Jika tegangan pada input non-inverting (+) lebih besar daripada tegangan pada input inverting
- (-), maka output akan berada di kondisi tegangan tinggi (𝑉+ > 𝑉− = +𝑉 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖)
- Sebaliknya, jika tegangan pada input inverting (-) lebih besar daripada input non-inverting (+), maka output akan berada di tegangan rendah 𝑉+ < 𝑉− = −𝑉 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖)
Comparator atau komparator adalah jenis rangkaian amplifier operasional (op-amp) yang berfungsi untuk membandingkan dua sinyal tegangan pada inputnya dan menghasilkan output dalam bentuk tegangan tinggi atau rendah (logika digital), tergantung pada perbandingan tegangan tersebut.
Cara Kerja Comparator
- Comparator memiliki dua input: input inverting (-) dan input non-inverting (+).
- Jika tegangan pada input non-inverting (+) lebih besar daripada tegangan pada input inverting
- (-), maka output akan berada di kondisi tegangan tinggi (𝑉+ > 𝑉− = +𝑉 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖)
- Sebaliknya, jika tegangan pada input inverting (-) lebih besar daripada input non-inverting (+), maka output akan berada di tegangan rendah 𝑉+ < 𝑉− = −𝑉 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖)
Gambar 3.4 Rangkaian Comparator
D. Inverting Op-Amp
Inverting amplifier dapat mengontrol penguatan tegangan (voltage gain) menggunakan Op-Amp. Sinyal input terhubung ke terminal negatif dan terminal positif terhubung ke ground. Output diberi umpan balik melalui Rf ke input inverting.
Gambar 3.5 Rangkaian Inverting Op-Amp
Impedansi masukan yang tak terbatas mencegah arus mengalir melalui input inverting. Hal ini berarti bahwa tidak ada penurunan tegangan antara input inverting dan input non-inverting, dan tegangan pada input (-) inverting adalah 0 karena input non- inverting (+) terhubung ke ground. Karena arus yang mengalir menuju terminal input adalah 0, maka arus yang melalui Rin sama dengan arus yang melalui
Rf . Iin = If
Iin = Vin / Rin If = - Vout / Rf
Gambar 3.5 Rangkaian Inverting Op-Amp
Impedansi masukan yang tak terbatas mencegah arus mengalir melalui input inverting. Hal ini berarti bahwa tidak ada penurunan tegangan antara input inverting dan input non-inverting, dan tegangan pada input (-) inverting adalah 0 karena input non- inverting (+) terhubung ke ground. Karena arus yang mengalir menuju terminal input adalah 0, maka arus yang melalui Rin sama dengan arus yang melalui
Rf . Iin = If
Iin = Vin / Rin If = - Vout / Rf
Penguatan outputnya berbeda phasa 1800 dengan inputnya, jika input positif maka output negatif.
Vout = - (Rf / Rin) Vin Penguatan tegangan (voltage gain) inverting amplifier adalah
Acl = Vout / Vin = - Rf / Rin Acl adalah penguatan tegangan closed-loop.
E. Non Inverting Op-Amp
Gambar 3.6 Rangkaian Non Inverting 0p-Amp
Pada non-inverting amplifier input sinyal dihubungkan ke input (+) non-inverting dan sebagian output kembali melalui jaringan feedback dan dihubungkan ke input pembalik(-). Penguatan yang outputnya sama dengan input, tidak membalikkan fasa. Dikarenakan feedback yang negatif, maka tegangan diferensial (Vdiff = Vin – Vf) antara terminal input sangat kecil dan penguatan open loop tinggi (Aol).
Vout = Vin (1 + Rf / Rin) Pengluaran tegangan (voltage gain) non-inverting amplifier adalah
Pada non-inverting amplifier input sinyal dihubungkan ke input (+) non-inverting dan sebagian output kembali melalui jaringan feedback dan dihubungkan ke input pembalik(-). Penguatan yang outputnya sama dengan input, tidak membalikkan fasa. Dikarenakan feedback yang negatif, maka tegangan diferensial (Vdiff = Vin – Vf) antara terminal input sangat kecil dan penguatan open loop tinggi (Aol).
Vout = Vin (1 + Rf / Rin) Pengluaran tegangan (voltage gain) non-inverting amplifier adalah
Komentar
Posting Komentar