Modul 3
MODUL 3
Penguat operasional (Operational Amplifier) atau yang biasa disebut dengan op-amp, merupakan penguat elektronika yang banyak digunakan untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguat
audio, video, pembangkit sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan berbagai macam rangkaian analog lainnya. Op-amp pada umumnya tersedia dalam bentuk rangkaian terpadu yang memiliki karakteristik mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya.
Ada tiga karakteristik utama op-amp ideal, yaitu;
1. Gain sangat besar (AOL >>).
Penguatan open loop adalah sangat besar karena
feedback-nya tidak ada atau RF = tak terhingga.
2. Impedansi input sangat besar (Zi >>).
Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input
ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan
input sepenuhnya dapat dikuatkan.
3. Impedansi output sangat kecil (Zo <<).
Impedansi output adalah sangat kecil sehingga tegangan output
stabil karena tahanan beban lebih besar yang diparalelkan dengan
Zo <<.
1. Mengetahui prinsip kerja dari Inverting Amplifier
2. Mengetahui prinsip kerja dari Comparator Amplifier
3. Mengetahui prinsip kerja Low Pass Filter
4. Mengetahu prinsip kerja High Pass Filter
A. Alat
a). Multimeter
b). Jumper
c). DC Power Supply
d) Osiloskop
(e) Function generator
B. Bahan
a) Dioda 1N4001
b) Resistor
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, penguat operasional memerlukan tegangan catu yang simetris, yaitu tegangan yang bernilai positif (v+) dan tegangan yang bernilai negatif (v-) terhadap tanah (ground). Berikut ini adalah simbol dari penguat operasional
Gambar 3.1 Operational Amplifier
1. 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 3.2 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.
2. 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)
 |
| Gambar 3.3 Komparator Op- Amp |
3. Low Pass Filter
Low Pass Filter (LPF) merupakan jenis filter yang berfungsi untuk meneruskan sinyal listrik yang frekuensinya berada dibawah frekuensi tertentu, diatas frekuensi tersebut (frekuensi cut-off) maka sinyal akan diredam. Low Pass Filter memberikan redaman yang sangat kecil pada frekuensi di bawah frekuensi cut-off yang telah ditentukan, sedangkan frekuensi di atas frekuensi cut-off akan mendapatkan redaman yang sangat besar. Lebih sederhananya hanya frekuensi rendah saja yang dapat melewati rangkaian filter ini.
 |
Gambar 3.4 Rangkaian Low Pass Filter |
4. High Pass Filter
High Pass Filter (HPF) berfungsi untuk meneruskan sinyal di atas frekuensi cut-off sedangkan yang berada dibawah frekuensi cut-off diredam. Jenis filter ini memberikan redaman sangat kecil pada frekuensi di atas frekuensi cut-off yang telah ditentukan, sedangkan frekuensi di bawah frekuensi cut-off akan mendapatkan redaman yang sangat besar. Lebih sederhananya, hanya frekuensi tinggi saja yang dapat melewati rangkaian filter ini. |
Gambar 3.5 Rangkaian HPF dan grafik respon frekuensi HPF Frekuensi cut-off (fc) rangkaian High Pass Filter adalah  Vout = 𝑗𝜔𝑅𝐶 .Vin 1+𝑗𝜔𝑅𝐶 |
|
| Gambar 3.2 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.
2. 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)
|
| Gambar 3.3 Komparator Op- Amp |
3. Low Pass Filter
Low Pass Filter (LPF) merupakan jenis filter yang berfungsi untuk meneruskan sinyal listrik yang frekuensinya berada dibawah frekuensi tertentu, diatas frekuensi tersebut (frekuensi cut-off) maka sinyal akan diredam. Low Pass Filter memberikan redaman yang sangat kecil pada frekuensi di bawah frekuensi cut-off yang telah ditentukan, sedangkan frekuensi di atas frekuensi cut-off akan mendapatkan redaman yang sangat besar. Lebih sederhananya hanya frekuensi rendah saja yang dapat melewati rangkaian filter ini.
|
Gambar 3.4 Rangkaian Low Pass Filter |
4. High Pass Filter
High Pass Filter (HPF) berfungsi untuk meneruskan sinyal di atas frekuensi cut-off sedangkan yang berada dibawah frekuensi cut-off diredam. Jenis filter ini memberikan redaman sangat kecil pada frekuensi di atas frekuensi cut-off yang telah ditentukan, sedangkan frekuensi di bawah frekuensi cut-off akan mendapatkan redaman yang sangat besar. Lebih sederhananya, hanya frekuensi tinggi saja yang dapat melewati rangkaian filter ini. |
Gambar 3.5 Rangkaian HPF dan grafik respon frekuensi HPF Frekuensi cut-off (fc) rangkaian High Pass Filter adalah Vout = 𝑗𝜔𝑅𝐶 .Vin 1+𝑗𝜔𝑅𝐶 |
