Post on 01-Jul-2015
LAPORAN AKHIR
PRATIKUM ELEKTRONIKA
MODUL : IV
JUDUL : Op-Amp
TANGGAL : 18 Maret 2011
ASISTEN : Slemet Haryanto
NAMA : Anom Ontowiryo
NPM : G1D008005
KELOMPOK : 1
REKAN KERJA : 1. Ronald Fedly Manik
2. Meky Febtriansyah
3. Mario Bahtera Dinata
4. Wilda Eni Saputri
5. Pico Saputra
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS BENGKULU
2011
A. Judul Percobaan : Op-Amp
B. Tujuan Percobaan
Mengetahui macam-macam, karakteristik Op-Amp
Mengetahui aplikasi dari rangkaian Op-Amp dan Pengikut Tegangan.
C. Peralatan
Ammeter
Voltmeter
Kit Pratikum Op-Amp
D. Dasar Teori
Op-Amp (Operasional Amplifiers) pada hakekatnya merupakan sejenis IC. Di dalamnya
terdapat suatu rangkaian elektronik yang terjadi atas beberapa transistor, resistor dan atau diode.
Jikalau kepada IC jenis ini ditambahkan suatu jenis rangkaian, masukkan dan suatu jenis rangkaian
umpan balik, maka IC ini dapat dipakai untuk mengerjakan berbagai operasi matematika, seperti
menjumlah, mengurangi, membagi, mengali, mengintegrasi, dsb. Oleh karena itu IC jenis ini
dinamakan penguat operasi atau operasional amplifier, disingkat Op-Amp. Namun demikian Op-Amp
dapat pula dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, misalnya sebagai penguat audio, pengatur nada,
osilator atau pembangkit gelombang, sensor circuit, dsb.Op-Amp banyak disukai karena factor
penguatnya besar (100.000 kali).
Gambar 4.1 : Operasional Amplifier
1. Inverting
Inverting amplifier ini, input dengan outputnya berlawanan polaritas. Jadi ada tanda minus
pada rumus penguatannya. Penguatan inverting amplifier adalah bisa lebih kecil nilai besaran dari
1, misalnya -0.2 , -0.5 , -0.7 , dst dan selalu negatif. Rumus nya :
V0 = - RfRi
Vi
Gambar 4.2. Rangkaian inverting Amplifier
2. Non-Inverting
Rangkaian non inverting ini hampir sama dengan rangkaian inverting hanya perbedaannya
adalah terletak pada tegangan inputnya dari masukan noninverting.
Rumusnya seperti berikut :
V0 = Rf +RiRi
Vi
Sehingga persamaan menjadi:
V0 =( RfRi
+ 1) Vi
Hasil tegangan output noninverting ini akan lebih dari satu dan selalu positif. Rangkaian nya
adalah seperti pada gambar berikut ini :
Gambar 4.3. Rangkaian Non-inverting Amplifier
3. Buffer
Rangkaian buffer adalah rangkaian yang inputnya sama dengan hasil outputnya. Dalam hal ini
seperti rangkaian common colektor yaitu berpenguatan = 1. Rangkaiannya seperti pada gambar
berikut ini:
Gambar 4.4. Rangkaian
Nilai R yang terpasang gunanya untuk membatasi arus yang di keluarkan. Besar nilainya
tergantung dari indikasi dari komponennya, biasanya tidak dipasang alias arus dimaksimalkan
sesuai dengan kemampuan op-ampnya.
4. Adder/Penjumlahan
Rangkaian penjumlah atau rangkaian adder adalah rangkaian penjumlah yang dasar
rangkaiannya adalah rangkaian inverting amplifier dan hasil outputnya adalah dikalikan dengan
penguatan seperti pada rangkaian inverting. Pada dasarnya nilai outputnya adalah jumlah dari
penguatan masing masing dari inverting, seperti :
Voa = - RfRa
Va Vob = - RfRb
Vb
Vob = - RfRb
Vb
Bila Rf = Ra = Rb = Rc, maka persamaan menjadi :
Vo = -(Va + Vb + Vc)
Tahanan Rom gunanya adalah untuk meletak titik nol supaya tepat, terkadang tanpa Rom
sudah cukup stabil. Maka rangkaian ada yang tanpa Rom juga baik hasilnya. Rangkaian penjumlah
dengan menggunakan noninverting sangat suah dilakukan karena tegangan yang diparalel akan
menjadi tegangan terkecil yang ada., sehingga susah terjadi proses penjumlahan.
Gambar 4.5. Rangkaian penjumlah dengan hasil negatif
5. Subtractor / pengurangan
Rangkaian pengurang ini berasal dari rangkaian inverting dengan memanfaatkan masukan
non-inverting, sehingga persamaannya menjadi sedikit ada perubahan. Rangkaian ini bisa terdiri 2
macam yaitu :
a. Rangkaian dengan 1 op-amp.
b. Rangkaian dengan 2 op-amp.
c. Rangkaian dengan 3 op-amp.
Rangkaian pengurang dengan 1 op-amp ini memanfaatkan kaki inverting dan kaki noninverting.
Supaya benar benar terjadi pengurangan maka nilai dibuat seragam seperti gambar.Rumusnya
adalah:
Vo = (Vb – Va)
E. Langkah Percobaan
a. Percobaan Op-Amp sebagai pengikut tegangan
Menyusun rangkain seperti gambar diatas.
Mengatur tegangan Vsat sebesar +15 volt dan -15 volt
Menentukan dan Memvariasikan pada VS
Mengukur tegangan pada Vout
Mencatat hasil percobaan yang dilakukan pada tabel 4.1.
Membuat grafik dari Vout dan Vs
b. Percobaan Op-Amp Membalik
Menyusun rangkaian seperti gambar dibawah ini.
Mengatur tegangan saturasi +15 Volt dan -15 VoltS
Menentukan dan Memvariasikan Vs
R1 = 1 Kohm, Rf = 1 Kohm, R2 = 3 Kohm
Mengukur tegangan pada Vout, Vs, dan Vref
Mengulangi langkah percobaan diatas dengan mengganti harga tahanan Rf = 2
Kohm dan 4 Kohm.
Mencatat hasil percobaan yang dilakukan pada tabel 4.2.Membuat grafik dari Vout,
Vin, dan Vref.
c. Percobaan Op-Amp Tak Membalik
Menyusun rangkaian seperti gambar dibawah ini.
Mengatur tegangan saturasi +15 Volt dan -15 Volt
Menentukan dan memvariasikan Vs
R1 = 1Kohm, R3 = 1Kohm, Rf = 1Kohm, R2 = 3 Kohm
Mengukur tegangan pada Vout, Vs, dan Vref
Mengulangi langkah percobaan diatas dengan mengganti harga tahanan R f = 2
Kohm dan 3 Kohm.
Mencatat hasil percobaan yang dilakukan pada tabel 4.2.
Membuat grafik dari Vout, Vin, dan Vref.
Tugas Pendahuluan
1. Apa yang dimaksud dengan penguat membalik dan tak membalik? Jelaskan!
2. Jelaskan cara kerja penguat Operasional (Op-Amp)
3. Sebutkan dan jelaskan aplikasi dari Op-Amp!
Penyelesaian
1.
Penguat pembalik
Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk membalik dan
menguatkan sebuah tegangan. Resistor Rfmelewatkan sebagian sinyal keluaran kembali ke
masukan. Karena keluaran taksefase sebesar 180°, maka nilai keluaran tersebut secara efektif
mengurangi besar masukan. Ini mengurangi bati keseluruhan dari penguat dan disebut dengan
umpan balik negatif.
Di mana,
(karena adalah bumi maya (bahasa Inggris: virtual ground)
Sebuah resistor dengan nilai , ditempatkan di
antara masukan non-pembalik dan bumi. Walaupun tidak dibutuhkan, hal ini
mengurangi galat karena arus bias masukan.
Bati dari penguat ditentukan dari rasio antara Rf dan Rin, yaitu:
Tanda negatif menunjukkan bahwa keluaran adalah pembalikan dari masukan. Contohnya
jika Rf adalah 10.000 Ω dan Rin adalah 1.000 Ω, maka nilai bati adalah -10.000Ω / 1.000Ω, yaitu
-10.
Penguat tak-pembalik
Berikut adalah skema rangkaian Op Amp diterapkan dalam mode non-inverting amplifier,
tegangan output (Vo) memiliki fase yang sama dengan tegangan masukan (Vi). Dari cara
pengaturan tersebut dapat dilihat bahwa sinyal input dihubungkan ke masukan non-inverting
Op-Amp, sehingga sinyal keluaran mempunyai fasa yang sama dengan sinyal input. Skema
rangkain Penguat Tak Membalik
Penguat non-pembalik.
Rumus penguatan penguat non-pembalik adalah sebagai berikut.
atau dengan kata lain:
Dengan demikian, penguat non-pembalik memiliki bati minimum bernilai 1. Karena
tegangan sinyal masukan terhubung langsung dengan masukan pada penguat operasional
maka impedansi masukan bernilai .
Seperti yang ditunjukkan dalam urutan gambar di atas, tegangan output memiliki fase yang
sama dengan tegangan masukan. Jumlah memperkuat sirkuit non-pembalik ditentukan dari
perbandingan nilai R1 dan R2. Resistor R1 dan R2 membentuk jaringan pembagi resistif untuk
memberikan tegangan Komentar (VA) yang diperlukan untuk membalikkan input.
2.
Tampak adanya dua masukan, yaitu masukan membalik (INV) dan masukan tak
membalik (NON INV). Masukan membalik diberi tanda minus (-), dan masukan tak membalik
diberi tanda plus (+). Jika isyarat masukan dihubungkan dengan masukan membalik, maka
pada daerah frekuensi tengah isyarat keluaran berlawanan fasa atau berlawanan tanda dengan
isyarat masukan.
Sebaliknya jika syarat masukan dihubungkan dengan masukan tak membalik, maka
isyarat keluaran akan sefasa atau mempunyai tanda yang sama dengan isyarat masukan.
Pada umumnya Op-Amp menghasilkan tegangan keluaran yang sebanding dengan
beda tegangan isyarat antara kedua masukannya. Op-Amp semacam ini kita kenal sebagai Op-
Amp biasa.
3. Aplikasi Op-Amp
Rangkaian penguat tak membalik
Rangkaian penguat membalik
Rangkaian diferensiator
Rangkaian Integrator
Rangkaian Komparator Tegangan
Rangkaian buffer / pengikut
Rangkaian Penjumlah
Rangkaian penguat differensial
Rangkaian pengubah tegangan ke arus
JURNAL PERCOBAAN
Tabel 4.1 Hasil Pecobaan Op-Amp Sebagai Pengikut Tegangan
Vs Vout GAIN (A)1,25 1,242
2 2,044 3,96 5,988 7,94
10 9,9912 11,8814 13,8116 13,81
Tabel 4.2 Percobaan Op-Amp Membalik
Vs(Volt)
VRef(Volt)
Vout(Volt)
Gain(A)
R=1KΩ R=2KΩ R=3KΩ R=1KΩ R=2KΩ R=3KΩ R=1KΩ R=2KΩ R=3KΩ1,25 1,249 5,63 5,09 -1,261 -2,5 -5
4 3,95 7,99 13,39 -3,97 -8 -12,5210 9,88 14,67 18,11 -9,90 -12,24 -12,7016 13,91 18,59 22,89 -12,02 -12,89 -12,03
Tabel 4.2 Percobaan Op-Amp Tak Membalik
V11.25 V
U1
741
3
2
4
7
6
51
R11kΩ
DC 10MOhm
1.251V+-VCC
15V
VDD-15V
V14 V
U1
741
3
2
4
7
6
51
R11kΩ
DC 10MOhm
4.001V+-VCC
15V
VDD-15V
V12 V
U1
741
3
2
4
7
6
51
R11kΩ
DC 10MOhm
2.001V+-VCC
15V
VDD-15V
V16 V
U1
741
3
2
4
7
6
51
R11kΩ
DC 10MOhm
6.001V+-VCC
15V
VDD-15V
V18 V
U1
741
3
2
4
7
6
51
R11kΩ
DC 10MOhm
8.001V+-VCC
15V
VDD-15V
V110 V
U1
741
3
2
4
7
6
51
R11kΩ
DC 10MOhm
10.001V+-VCC
15V
VDD-15V
Vs(Volt)
VRef(Volt)
Vout(Volt)
Gain(A)
R=1KΩ R=2KΩ R=3KΩ R=1KΩ R=2KΩ R=3KΩ R=1KΩ R=2KΩ R=3KΩ1,25 1,22 2,51 3,7 2,46 3,75 13,81
4 3,9 8,02 13,81 7,90 7,98 13,6710 6,71 9,11 13,81 13,51 13,62 13,6716 6,68 9,11 13,72 13,51 13,62 13,81
Hasil Gambar Simulasi Ewb,
Op-Amp Sebagai Pengikut Tegangan
V18 V
U1
741
3
2
4
7
6
51
R11kΩ
DC 10MOhm
8.001V+-VCC
15V
VDD-15V
V110 V
U1
741
3
2
4
7
6
51
R11kΩ
DC 10MOhm
10.001V+-VCC
15V
VDD-15V
V112 V
U1
741
3
2
4
7
6
51
R11kΩ
DC 10MOhm
12.001V+-VCC
15V
VDD-15V
V114 V
U1
741
3
2
4
7
6
51
R11kΩ
DC 10MOhm
14.000V+-VCC
15V
VDD-15V
V116 V
U1
741
3
2
4
7
6
51
R11kΩDC 10MOhm
14.120V+-
VCC15V
VDD-15V
Percobaan Op-Amp Membalik Untuk Vs = 1,25 volt
Dengan Rf = 1 kΩ
U1
7413
2
4
7
6
51
R1
1kΩ
Rf
1kΩ
R23kΩ
V11.25 V
VDD-15V
VCC15V
U2
DC 10MOhm
1.249 V+ -
U3
DC 10MOhm
-1.248 V+ -
Dengan Rf = 2KΩ
U1
7413
2
4
7
6
51
R1
1kΩ
Rf1
2kΩ
R23kΩ
V11.25 V
VDD-15V
VCC15V
U2
DC 10MOhm
2.497 V+ -
U3
DC 10MOhm
-2.496 V+ -
Dengan Rf = 4 KΩ
U1
7413
2
4
7
6
51
R1
1kΩ
Rf1
4kΩ
R23kΩ
V11.25 V
VDD-15V
VCC15V
U2
DC 10MOhm
4.947 V+ -
U3
DC 10MOhm
-4.934 V+ -
Untuk Vs = 4 volt Dengan Rf = 1 kΩ
U1
7413
2
4
7
6
51
R1
1kΩ
Rf1
1kΩ
R23kΩ
V14 V
VDD-15V
VCC15V
U2
DC 10MOhm
3.930 V+ -
U3
DC 10MOhm
-3.860 V+ -
Dengan Rf = 2 KΩ
U1
7413
2
4
7
6
51
R1
1kΩ
Rf1
2kΩ
R23kΩ
V14 V
VDD-15V
VCC15V
U2
DC 10MOhm
5.878 V+ -
U3
DC 10MOhm
-4.818 V+ -
Dengan Rf = 4 KΩ
U1
7413
2
4
7
6
51
R1
1kΩ
Rf1
4kΩ
R23kΩ
V14 V
VDD-15V
VCC15V
U2
DC 10MOhm
7.670 V+ -
U3
DC 10MOhm
-5.589 V+ -
Untuk Vs = 10 volt Dengan Rf = 1 kΩ
U1
7413
2
4
7
6
51
R1
1kΩ
Rf1
1kΩ
R23kΩ
V110 V
VDD-15V
VCC15V
U2
DC 10MOhm
6.193 V+ -
U3
DC 10MOhm
-2.386 V+ -
Dengan Rf = 2 KΩ
U1
7413
2
4
7
6
51
R1
1kΩ
Rf1
2kΩ
R23kΩ
V110 V
VDD-15V
VCC15V
U2
DC 10MOhm
9.086 V+ -
U3
DC 10MOhm
-3.630 V+ -
Dengan Rf = 4 KΩ
U1
7413
2
4
7
6
51
R1
1kΩ
Rf1
4kΩ
R23kΩ
V110 V
VDD-15V
VCC15V
U2
DC 10MOhm
11.856 V+ -
U3
DC 10MOhm
-4.821 V+ -
Dengan Vs = 16 Volt Dengan Rf = 1 KΩ
U1
7413
2
4
7
6
51
R1
1kΩ
Rf1
1kΩ
R23kΩ
V116 V
VDD-15V
VCC15V
U2
DC 10MOhm
8.379 V+ -
U3
DC 10MOhm
-0.759 V+ -
Dengan Rf = 2 KΩ
U1
7413
2
4
7
6
51
R1
1kΩ
Rf1
1kΩ
R23kΩ
V116 V
VDD-15V
VCC15V
U2
DC 10MOhm
8.379 V+ -
U3
DC 10MOhm
-0.759 V+ -
Dengan Rf = 4 KΩ
U1
7413
2
4
7
6
51
R1
1kΩ
Rf1
4kΩ
R23kΩ
V116 V
VDD-15V
VCC15V
U2
DC 10MOhm
16.041 V+ -
U3
DC 10MOhm
-4.053 V+ -
Percobaan Op-Amp Tak Membalik
Dengan Vs = 1.25 Volt Dengan Rf = 1 KΩ
U1
7413
2
4
7
6
51
R1
1kΩ
Rf1
1kΩ
R23kΩ
V11.25 V
VDD-15V
VCC15V
U2
DC 10MOhm
-1.251V+-
U3
DC 10MOhm
2.502 V+ -
Dengan Rf = 2 KΩ