Modul 3 - Operational Amplifier

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

Percobaan ...

Differentiator Amplifier

1. A.
2. B.
3. C.

Integrator Amplifier

Comparator Amplifier

Inverting Op-Amp

Non Inverting Op-Amp

MODUL 3 OPERATIONAL AMPLIFIER

1. Pendahuluan[kembali]

   Operational Amplifier atau yang sering disingkat sebagai Op-Amp merupakan salah satu komponen elektronik aktif yang sangat umum digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik, terutama dalam bidang pemrosesan sinyal analog. Sebagai sebuah penguat yang memiliki dua input, yaitu input inverting (-) dan non-inverting (+), Op-Amp dirancang untuk memperkuat sinyal perbedaan potensial antara kedua input ini. Dengan karakteristik gain yang sangat tinggi, komponen ini ideal untuk digunakan dalam rangkaian yang membutuhkan penguatan, penyaringan, hingga fungsi matematika seperti penjumlahan dan pengurangan sinyal. Di dunia industri maupun akademik, Op-Amp menjadi dasar dari berbagai jenis penguat, filter, osilator, dan pengaturan kontrol otomatis, sehingga penggunaannya sangat esensial dalam berbagai sistem elektronik modern.

2. Tujuan [kembali]

1. Mengetahui prinsip kerja dari Differentiator Amplifier
2. Mengetahui prinsip kerja dari Integrator Amplifier
3. Mengetahui prinsip kerja dari Comparator Amplifier
4. Mengetahui prinsip kerja dari Inverting Amplifier
5. Mengetahui prinsip kerja dari Non Inverting Amplifier

3. Alat dan Bahan [kembali]

A. Bahan

1. Electronic Base Station
   
   
   
2. Electronic Module Kit Op-Amp
   
   
   
3. Resistor

2. 
   
   

Resistor adalah komponen elektronik yang berfungsi untuk membatasi aliran arus listrik dalam sirkuit dengan memberikan hambatan atau resistansi tertentu. Dengan menambahkan resistor ke dalam sirkuit, pengguna dapat mengontrol besarnya arus yang mengalir dan menurunkan tegangan pada komponen lainnya, mencegah kerusakan akibat arus yang terlalu besar. Selain itu, resistor digunakan untuk membagi tegangan, mengatur bias dalam transistor, dan menyesuaikan karakteristik sinyal dalam berbagai aplikasi elektronik, seperti dalam rangkaian penguat dan filter. Sebagai komponen pasif, resistor membantu memastikan bahwa sirkuit berfungsi dengan stabil dan efisien sesuai dengan spesifikasi desain.

B. Alat

    1. DC Power supply

DC power supply adalah perangkat yang menyediakan arus listrik searah (DC) dengan tegangan dan arus yang dapat diatur sesuai kebutuhan, memberikan daya stabil dan terkontrol untuk berbagai aplikasi elektronik. Ini digunakan untuk menguji dan mengembangkan perangkat elektronik, mengisi baterai, dan menyuplai daya ke perangkat yang memerlukan arus DC. Dengan kemampuan untuk menyesuaikan dan memantau parameter daya, DC power supply memastikan bahwa komponen elektronik berfungsi dengan benar dan sesuai spesifikasi yang diinginkan.

2. Multimeter

Multimeter adalah alat pengukur serbaguna yang digunakan untuk mengukur berbagai parameter listrik, termasuk tegangan (volt), arus (ampere), dan resistansi (ohm). Fungsi utamanya adalah untuk membantu teknisi dan insinyur dalam mendiagnosis dan memecahkan masalah pada rangkaian elektronik dan listrik dengan memberikan pembacaan yang akurat dari berbagai nilai listrik. Selain itu, multimeter sering dilengkapi dengan fitur tambahan seperti pengukuran kontinuitas, kapasitas, dan frekuensi, menjadikannya alat penting untuk perawatan, pengujian, dan perbaikan perangkat elektronik serta sistem listrik.

3. Jumper

Jumper adalah komponen kecil berupa konektor atau kabel pendek yang digunakan untuk menghubungkan dua titik atau jalur listrik pada papan sirkuit atau perangkat elektronik. Fungsi utamanya adalah untuk mengatur atau memodifikasi sirkuit dengan menghubungkan atau memutuskan jalur tertentu, seperti memilih mode operasi, mengatur konfigurasi, atau memperbaiki sambungan yang putus. Jumper sering digunakan dalam pengaturan BIOS pada komputer, konfigurasi hardware, serta dalam perbaikan dan pengembangan perangkat elektronik untuk memastikan bahwa komponen berfungsi dengan benar sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan

4. Dasar Teori [kembali]

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 :

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.

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.

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 inputinverting (-), 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)

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.

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

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)

Penguatan tegangan (voltage gain) non-inverting amplifier adalah

Acl = (Rf / Rin) + 1